Beschreibung Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Autofokus- Messsystems einer Fokusstabilisierungseinrichtung eines Mikroskopsystems sowie eine Recheneinheit und ein Computerprogramm zu dessen Durchführung.

Stand der Technik

Moderne Mikroskopsysteme sind oft mit Fokusstabilisierungseinrichtungen ausgestattet, um eine dauerhafte Fokussierung des Präparats auch über längere Zeit und bei veränderlichen Umwelteinflüssen zu gewährleisten. Diese Fokusstabilisierungseinrichtungen arbeiten üblicherweise optisch koaxial zur eigentlichen mikro- skopischen Bildgebung in einem separaten Wellenlängenbereich. Das Nutzlicht der Fokusstabilisierungseinrichtung kann dazu mittels eines dichroitischen Teilers in den mikroskopischen Abbildungsstrahlengang ein- bzw. ausgekoppelt werden. Eine solche Fokusstabilisierungseinrichtung ist beispielsweise in der

DE 10 2014 110 606 AI beschrieben. Um eine Detektion des Nutzlichts der Fokus- Stabilisierungseinrichtung in der mikroskopischen Bildgebung zu unterbinden, sind dabei starke Blockungseigenschaften bzw. eine sehr hohe Reflektivität des Dichroiten und eine spektral sehr scharfe Kante derselben notwendig.

Andererseits sind in bestimmten Mikroskopiemethoden Transmissionseigenschaf- ten des Dichroiten notwendig, die technisch nur sehr schwer mit einer starken

Blockung und einer scharfen spektralen Kante vereinbar sind. Dies sind beispielsweise Anforderungen an die Polarisationseigenschaften des transmittierten Lieh- tes, insbesondere bei einer Wellenlänge nahe der Blockungskante zur Nutzwellenlänge des Fokusstabilisierungssystems.

Es ist daher wünschenswert, das Zusammenspiel von Fokusstabilisierung und mikroskopischer Bildgebung zu verbessern.

Offenbarung der Erfindung

Erfindungsgemäß werden ein Verfahren zum Betreiben eines Autofokus- Messsystems einer Fokusstabilisierungseinrichtung eines Mikroskopsystems sowie eine Recheneinheit und ein Computerprogramm zu dessen Durchführung mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.

Die vorliegende Erfindung stellt ein Lösung vor, um eine Fokusstabilisierungseinrichtung in einem Mikroskop zu realisieren, bei welcher die spektrale Teilung zwischen dem von einer Autofokus-Lichtquelle der Fokusstabilisierungseinrichtung ausgehenden Nutzlicht und dem mikroskopischen Abbildungssystem derart re- laxiert ist, dass auch weitere optische Anforderungen an die dazu verwendete dichroitische Teilerschicht realisiert werden können. Insbesondere kann eine dichroitische Aufteilung des von der Autofokus-Lichtquelle ausgehenden Nutzlichts und des Beleuchtungslichts für die Bildaufnahme ganz unterbleiben. Dies ermöglicht insbesondere auch die Verwendung üblicher Lichtquellen als Autofo- kus-Lichtquelle.

Die Erfindung bedient sich dazu eines zeitlichen Versatzes zwischen Bildaufnahme und Fokusstabilisierung, so dass das Nutzlicht für die Fokusstabilisierung die Bildaufnahme nicht beeinflusst. Im Rahmen der Erfindung wird das Autofokus- Messsystem der Fokusstabilisierungseinrichtung so betrieben, dass während der Aufnahme von für die weitere Verarbeitung oder Darstellung vorgesehenen (sprich interessierenden) Bildern durch die Bildaufnahmeeinrichtung des Mikroskopsystems die Autofokus-Lichtquelle ausgeschaltet oder das von der Autofokus- Lichtquelle ausgehende Nutzlicht ausgeblendet wird. Auf diese Weise kann ein Übersprechen des Autofokus-Nutzlichts in die Bildaufnahme sehr einfach unter- bunden werden. Ein Ausblenden kann beispielsweise durch eine Blende, z.B. Irisblende oder ein (beispielsweise passend zu einem Takt der Bildaufnahme) rotierendes Shutterrad oder aber auch durch eine geeignete Ansteuerung einer modulierbaren Autofokus-Lichtquelle (z. B. LED) o.ä. erfolgen. Zur Durchführung der Fokusstabilisierung wird das Nutzlicht der Autofokus- Lichtquelle ausschließlich außerhalb der Bildaufnahme der interessierenden Bilder in den Bildaufnahmestrahlengang eingekoppelt. Nach einer ausreichend langen Messzeit (Belichtungszeit) kann dann die aktuelle Fokusposition ermittelt werden, beispielsweise durch triangulierende Verfahren wie in DE 102010030430 AI oder interferometrische Verfahren wie in DE 102011003807 AI. Hierbei ist die Fokusposition definiert als der Abstand zwischen dem Abbildungssystem und einer mit dem Mikroskop zu untersuchenden Probe, bei dem das Abbildungssystem auf eine gewünschte Probenebene fokussiert ist und mit dem Mikroskop ein optimales Bild dieser Probenebene erzeugt wird. Ein Ergebnis einer solchen Ermitt- lung der Fokusposition kann dann nötigenfalls zur Korrektur der Fokusposition genutzt werden, indem ein Abstand zwischen Probe und Objektiv verändert wird. Hierfür bieten sich insbesondere motorisierte Objektive und/oder motorisierte Probentische an, die in der Höhe (z-Achse) motorisiert verstellbar sind. Die ausreichend lange Messzeit kann insbesondere an einem Stück vorliegen. Insbesondere kann dafür eine Pause zwischen der Aufnahme zweier interessierender Bilder nötigenfalls verlängert werden. Sollte jedoch eine solche Verlängerung nicht hinnehmbar sein, (wie beispielsweise bei scannenden Verfahren), können auch mehrere solcher Zeiten, die jeweils durch Zeiten der Bildaufnahme interessieren- der Bilder voneinander getrennt sind, zusammen für die Messzeit genutzt werden. Falls eine einzelne Messzeit für die Fokusstabilisierungseinrichtung zu kurz für eine rauscharme Messung sein sollte, ist ein Modus vorteilhaft, in dem das Autofo- kus-Messsystem über mehrere Teilmessungen mittelt oder integriert. Dies kann beispielsweise auf der Detektionseinheit des Autofokus-Messsystems erfolgen, z. B. durch eine in Summe ausreichend lange Belichtung eines Detektors, oder aber auch in einem späteren Teil der Verarbeitung des Messsignals, z.B. in der Recheneinheit (z.B. FPGA oder Mikrocontroller).

Vorzugsweise erfolgt auch die Korrektur der Fokusposition ausschließlich in Zeiten außerhalb der Bildaufnahme der interessierenden Bilder, um die Bildaufnahme nicht negativ zu beeinflussen.

Die interessierenden Bilder umfassen insbesondere diejenigen Bilder, die weiterverarbeitet werden sollen. Zeitpunkte außerhalb der Bildaufnahme der interessierenden Bilder umfassen somit insbesondere Aufnahmepausen und Aufnahmezei- ten nicht interessierender Bilder (soweit solche aufgenommen werden). Als Aufnahmepause für die Fokusstabilisierung eignet sich insbesondere eine Pause zwischen zwei Bildern oder eine Pause regelmäßig nach jedem N-ten (natürliche Zahl) Bild und/oder zwischen zwei Zeilen oder regelmäßig nach jeder N-ten Zeile (z.B. in der Rückflugzeit des Rasterelements) eines Rastersystems, und von der Belich- tungszeit getrennte Auslesezeiten einer zur Bildaufnahme genutzten Kamera.

Die Koordination dieser abwechselnden Folge von exklusiver Bildaufnahme und Fokusmessung kann mittels der oben dargestellten Möglichkeiten aktiv (durch gezielte und ggf. verzögerte Auslösung der Bildaufnahme) oder passiv (durch Nut- zung des Autofokus-Messsystems während einer systembedingten Pause der Bildaufnahme des mikroskopischen Abbildungssystems), oder in einem hybriden Modus durchgeführt werden.

Durch die gegenseitige Exklusivität von Fokusmessung und Bildaufnahme wird ein Übersprechen unterbunden, so dass diese Aufgabe nicht mehr von der dichroiti- schen Teilerschicht gewährleistet werden muss und so mehr Freiheit in der Ent- wicklung des Sichtsystems zur Verfügung steht und andere optische Eigenschaften als die Unterbindung des Übersprechens optimiert werden können. Durch die enge temporale Verzahnung von Bildaufnahme einerseits und Fokusmessung und - korrektur andererseits ist trotzdem eine quasi-simultane Fokusstabilisierung ge- geben.

Zusätzlich kann eine Umschaltung des Betriebsmodus der Fokusstabilisierungseinrichtung vorgesehen sein, die zwischen dem erfindungsgemäßen Verfahren für elektronische Bilddatendetektion und einem alternativen Modus für visuelle Be- trachtung des mikroskopischen Bildes umschaltet, in welchem das Autofokus-

Messsystem der Fokusstabilisierungseinrichtung dauerhaft in Betrieb ist. Falls dieses Autofokus-Messsystem außerhalb des visuellen Spektralbereichs arbeitet, ist die visuelle Betrachtung der Probe dadurch nicht beeinflusst. Eine bevorzugte Implementierung der vorliegenden Erfindung ist die Integration der Steuerung der Fokusstabilisierungseinrichtung in eine Recheneinheit bzw. Steuergerät, welches auch die Bildaufnahme des Mikroskopsystems kontrolliert. Dies kann beispielsweise durch eine (z.B. FPGA- oder μΟίηιρΙθηΐθηίίθΓίθ) Zu- standsmaschine implementiert sein, die direkten Zugriff auf die Systemkomponen- ten des Mikroskops hat. Dieses Steuergerät koordiniert auch die mikroskopische Bildaufnahme, entweder aktiv beispielsweise durch Senden von Start-Impulsen an das Bildaufnahmesystem, oder auch passiv durch Entgegennahme von Bildaufnahme-Signalen, oder aber auch bidirektional (Aussenden und Empfangen von Bildaufnahme-Signalen). Weiterhin hat das Steuergerät Kontrolle über das opti- sehe Messverfahren der Fokusstabilisierungseinrichtung, kann also insbesondere deren Autofokus-Lichtquelle kontrollieren.

Eine erfindungsgemäße Recheneinheit, z.B. ein Steuergerät eines Mikroskopsystems, ist, insbesondere programmtechnisch, dazu eingerichtet, ein erfindungs- gemäßes Verfahren durchzuführen. Auch die Implementierung des Verfahrens in Form eines Computerprogramms ist vorteilhaft, da dies besonders geringe Kosten verursacht, insbesondere wenn ein ausführendes Steuergerät noch für weitere Aufgaben genutzt wird und daher ohnehin vorhanden ist. Geeignete Datenträger zur Bereitstellung des Computerpro- gramms sind insbesondere magnetische, optische und elektrische Speicher, wie z.B. Festplatten, Flash-Speicher, EEPROMs, DVDs u.a.m. Auch ein Download eines Programms über Computernetze (Internet, Intranet usw.) ist möglich.

Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Be- Schreibung und der beiliegenden Zeichnung.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispieles in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben.

Figurenbeschreibung

Figur 1 zeigt ein beispielhaftes Mikroskopsystem mit einer Fokusstabilisierungseinrichtung, wie es der Erfindung zugrunde liegen kann.

Figur 2 zeigt beispielhaft eine Abfolge von Bildaufnahme und Fokusstabilisierung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.

Figur 3 zeigt beispielhaft eine Abfolge von Bildaufnahme und Fokusstabilisierung gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung. Figur 4 zeigt beispielhaft die Ausführungsform gemäß Figur 2 als Flussdiagramm.

Figur 5 zeigt beispielhaft die Ausführungsform gemäß Figur 3 als Flussdia- gramm.

Detaillierte Beschreibung der Zeichnung

In Figur 1 ist ein Mikroskopsystem, wie es der Erfindung zugrunde liegen kann, schematisch und blockdiagrammartig dargestellt. Das Mikroskopsystem 100 ist beispielhaft mit einem inversen Mikroskop ausgebildet und weist ein in z-Richtung motorisiert bewegliches Objektiv 102 auf, das zur Abbildung einer Probe (nicht gezeigt) in der Figur oberhalb des Objektivs 102 zusammen mit einem hier lediglich als Linse 103 symbolisierten optischen System auf eine beispielsweise als Ka- mera oder Rastersystem 106 ausgebildete Bildaufnahmeeinrichtung dient. Das Objektiv 102 definiert zusammen mit dem optischen System 103 einen Bildauf- nahmestrahlengangl05.

Die Kamera 106 ist mit einer Recheneinheit bzw. einem Steuergeräts 140 verbun- den, welches dazu eingerichtet ist, die Bildaufnahme zu steuern.

Weiterhin verfügt das Mikroskopsystem 100 über eine Fokusstabilisierungseinrichtung, umfassend ein Autofokus-Messsystem 120, einen dichroitischen Teilerspiegel 104, nötigenfalls weitere Umlenkelemente sowie eine entsprechende Funk- tionalität im Steuergerät 140 zur Auswertung der Fokusposition und zur Verstellung des Objektivs 102 in z-Richtung.

Im Einzelnen verfügt das Autofokus-Messsystem 120 über eine Autofokus- Lichtquelle 122 , ein prismenförmiges Strahlumlenkelement, einen Autofokus- Detektor 124 und Linsen (nicht bezeichnet) zur Abbildung. Die Autofokus- Lichtquelle 122 ist vom Steuergerät 140 ansteuerbar. Vom Autofokus-Detektor 124 aufgenommene Signale werden ebenfalls dem Steuergerät 140 zugeführt.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden im Folgenden unter Bezug- nähme auf die Figuren 2 bis 4 beschrieben, in denen unterschiedliche Abläufe von bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung gezeigt sind.

In Figur 2 ist eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung durch eine Auftragung von Gerätezuständen über die Zeit t dargestellt. Dabei ist mit 202 ein Belich- tungszeitintervall der Kamera 106 und mit 204 ein Auslesezeitintervall der Kamera 106 dargestellt. Mit 206 ist ein Fokusstabilisierung-Zeitintervall dargestellt.

Ein Wert "1" für das Belichtungszeitintervall 202 bedeutet, dass die Kamera 106 währenddessen belichtet wird; "0" bedeutet, dass die Kamera 106 währenddessen nicht belichtet wird. Die Belichtungszeiten stellen im Sinne der Erfindung Zeiten einer Aufnahme von relevanten Bildern dar

In entsprechender Weise bedeutet "1" für das Auslesezeitintervall 204, dass die Kamera 106 ausgelesen wird, und "0" bedeutet, dass die Kamera 106 nicht ausge- lesen wird. Die Auslesezeiten stellen im Sinne der Erfindung Zeiten außerhalb der Bildaufnahme der relevanten Bilder dar. Es ist erkennbar, dass sich im gezeigten Beispiel Belichtungszeitintervall und Auslesezeitintervall regelmäßig abwechseln.

Bei der in Figur 2 dargestellten Ausführungsform sind diese Zeiten außerhalb der Bildaufnahme der relevanten Bilder lange genug (sei es systembedingt oder aufgrund von Verzögerungen der anschließenden Belichtung), um währenddessen eine Fokusstabilisierung durchführen zu können. In diesem Sinne bedeutet ein Wert "1", dass die Fokusstabilisierung durchgeführt wird; "0" bedeutet, dass die Fokusstabilisierung währenddessen nicht durchgeführt wird. Diese Fokusstabilisierung umfasst insbesondere einen Ablauf, wie er in Figur 4 gezeigt ist.

Zur Bestimmung der Fokusposition wird in einem Schritt 401 die Autofokus- Lichtquelle 122 aktiviert. Das von der Autofokus-Lichtquelle 122 ausgehende Licht wird im Beispiel von Figur 1 mittels des prismenförmigen Umlenkelements, des Umlenkspiegels und des dichroitischen Strahlteilers 104 über das Objektiv 102 auf die Probe geleitet, von dort reflektiert und zurück über das Objektiv 102, den dichroitischen Strahlteiler 104, den Umlenkspiegel und das prismenförmige Umlen- kelement auf den Autofokus-Detektor 124 geleitet. In einem Schritt 402 wird aus dem Messsignal auf die Fokusposition geschlossen, insbesondere durch das Steuergerät 140.

In einem Schritt 403 wird die bestimmte Fokusposition mit einer Sollposition ver- glichen und bei einer zu großen Abweichung (d.h. die Probe befindet sich nicht im Fokus) werden in Schritt 404 das Objektiv 102 bzw. der Antrieb des Objektivs für eine z- Verstellung des Objektivs angesteuert. Anschließend wird in einem Schritt

405 die Autofokus-Lichtquelle wieder deaktiviert. Wird in Schritt 403 keine oder nur eine kleine Abweichung festgestellt (d.h. die Probe befindet sich im Fokus), wird direkt zu Schritt 405 gewechselt.

Während der gesamten Fokusstabilisierung wird die Kamera 106 in einem Schritt

406 ausgelesen. Sind beide Vorgänge abgeschlossen wird, beginnt in einem Schritt

407 die Belichtung der Kamera 106 von neuem.

Im Rahmen dieser bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist daher vorgesehen, dass jeweils eine komplette Fokusstabilisierung in den durch Auslesezeiten gebildeten Aufnahmepausen zwischen jeweils zwei interessierenden, d.h. von der Kamera 106 detektierten und für die weitere Verarbeitung oder Darstellung vor- gesehenen Bildern stattfindet. Bei einer alternativen Ausführungsform, wie sie in den Figuren 3 und 5 gezeigt ist, sind hingegen mehrere Belichtungsschritte für eine Fokusstabilisierung nötig.

In Figur 3 sind mit 302 wieder ein Belichtungszeitintervall der Kamera 106 und mit 304 wieder ein Auslesezeitintervall der Kamera 106 dargestellt. Mit 306 ist diesmal ein Aktivieren der Autofokus-Lichtquelle 122 für die Fokusstabilisierung dargestellt. Zusätzlich ist mit 308 ein Bestimmen der Fokusposition und nötigenfalls Verstellen des Objektivs dargestellt. Bei der in Figur 3 dargestellten Ausführungsform sind die Zeiten außerhalb der Bildaufnahme der interessierenden Bilder nicht lange genug, um währenddessen eine komplette Fokusstabilisierung durchführen zu können. Beispielsweise haben Raster- Verfahren nur kurze Pausen zwischen zwei benachbarten Punkten, die üblicherweise auch nicht verlängert werden sollen. Jedoch können solche Raster- Verfahren längere Pausen bei einem Zeilenwechsel haben, da nach dem Abrastern einer Zeile mit hoher Geschwindigkeit die Rastereinheit zum Abrastern einer neuen Zeile ihre Bewegungsrichtung umkehren muss und so durch Abbremsen und Beschleunigung eine Totzeit entsteht. Solche Pausen können zum Bestimmen der Fokusposition und nötigenfalls Verstellen des Objektivs gemäß 308 genutzt wer- den.

Eine entsprechende Fokusstabilisierung umfasst insbesondere einen Ablauf, wie er in Figur 5 gezeigt ist. In einem Schritt 501 wird die Autofokus-Lichtquelle 122 aktiviert. Das von der Autofokus-Lichtquelle 122 ausgehende Licht wird im Beispiel von Figur 1 mittels des prismenförmigen Umlenkelements, des Umlenkspiegels und des dichroitischen Strahlteilers 104 über das Objektiv 102 auf die Probe geleitet, von dort reflektiert und zurück über das Objektiv 102, den dichroitischen Strahlteiler 104, den Um- lenkspiegel und das prismenförmige Umlenkelement auf den Autofokus-Detektor 124 geleitet. In einem Schritt 505 wird Autofokus-Lichtquelle 122 wieder deaktiviert.

Währenddessen wird mit dem Rastersystem 106 in einem Schritt 506 eine Zeile ausgelesen. In einem Schritt 507 beginnt die Rasterzeile des Rastersystems 106 von neuem.

Dieser Ablauf wird so oft wiederholt, bis das Ende eines Bildes erreicht ist. Der Bildwechsel ist mit 508 bezeichnet und benötigt eine etwas längere Zeit als eine Rasterzeile 506. Wie in Figur 3 gezeigt, kann dem Bildwechsel unmittelbar ein Auslesezeitintervall 507 (gewünschtenfalls mit gleichzeitigem Belichten des Autofo- kus-Messsystems) vorhergehen. Das Auslesezeitintervall kann jedoch insbesondere auch während des Bildwechsels stattfinden. Jedenfalls wird in einem Schritt 502 während des Bildwechsels 508 aus dem Messsignal (welches im Rahmen dieser Ausführungsform beispielsweise eine Summe der Einzelbelichtungen ist) auf die Fokusposition geschlossen, insbesondere durch das Steuergerät 140. Beim Messsignal kann es sich beispielsweise wie in DE 102010030430 AI um eine detektierte Reflexposition auf einem Sensor handeln, oder auch um das Auswertungsresultat eines Interferogramms wie in DE

102011003807 AI.

In einem Schritt 503 wird die bestimmte Fokusposition mit einer Sollposition verglichen und bei einer zu großen Abweichung (d.h. die Probe befindet sich nicht im Fokus) werden in Schritt 504 das Objektiv 102 bzw. der Antrieb des Objektivs für eine z- Verstellung des Objektivs angesteuert.

Nach dem Zeilenwechsel beginnt in einem Schritt 507 der Rasterprozess des Rastersystems 106 von neuem. Wird in Schritt 503 keine oder nur eine kleine Abweichung festgestellt (d.h. die Probe befindet sich im Fokus), wird direkt zu Schritt 501 gewechselt.

Eine bevorzugte Umsetzung der beschriebenen Ausführungsformen ist unter Ver- wendung eines echtzeitfähigen Steuergeräts 140 zu erreichen. Insbesondere die kurzen Pausen, die beispielsweise in Figur 3 durch die Totzeit beim Zeilenwechsel beschrieben sind, erfordern Schaltzeiten im Mikrosekundenbereich, wodurch eine Implementierungsform des Steuergeräts 140 als echtzeitfähige Hardwarelösung erstrebenswert ist.

Vorzugsweise arbeitet das Steuergerät 140 nach Art eines Sequenzers. Darunter wird insbesondere eine Lösung mit einem auf dem Steuergerät 140 ablaufenden Script verstanden. Das Script umfasst eine Abfolge von ausgewählten Scriptbefehlen, denen Funktionen des Steuergeräts 140, insbesondere Funktionen von Ein- und Ausgängen des Steuergeräts 140 zugeordnet sind. Solche Funktionen umfassen insbesondere Lese- und Schreibefunktionen.

Vorzugsweise ist das Steuergerät 140 dazu eingerichtet, Scriptbefehle eines vorbestimmten Scriptbefehlssatzes verarbeiten zu können. Dies erleichtert die spätere Programmierung durch einen Benutzer. Vorzugsweise enthält der Scriptbefehlssatz auch Scriptbefehle, denen keine Funktionen der Ein- und Ausgänge, sondern andere Funktionen, insbesondere Programmflussoperationen (wie Warten, Wiederholen, Schleifen usw.), Rechenoperationen (wie Addieren, Multiplizieren usw.) usw., zugeordnet sind.

Das Steuergerät 140 weist vorzugsweise Ein- und Ausgänge auf, die mit einer oder mehreren elektrisch ansteuerbaren Mikroskopkomponenten oder anderen elektrisch ansteuerbaren Komponenten verbindbar sind, im vorliegenden Beispiel insbesondere mit dem motorisierten Z-Trieb des Objektivs 102, mit der Bildauf- nahmeeinheit 106 mit der Autofokus-Lichtquelle 122 und mit dem Autofokus- Detektor 124. Beispielsweise lassen sich die Flussdiagramme aus den Figuren 4 und 5 mit einer solchen scriptbasierten Sequenzersteuerung umsetzen. Zu diesem Zweck erfolgt vorzugsweise eine eindeutige Zuordnung der elektrisch ansteuerbaren Komponenten, die zur Umsetzung der Funktion notwendig sind, zu Ein- und Ausgängen. An den Eingängen können Istwerte bzw. Messwerte gelesen werden, an den Ausgängen können Sollwerte oder Ansteuerbefehle ausgegeben werden.

Weiterhin wird der zeitliche Ablauf in mindestens einem Script beschrieben. Dieses sieht beispielsweise für Figur 4 wie folgt aus:

1. Aktivierung der Autofokuslichtquelle (401)

2. Auslesen des Autofokus-Messsignals und Bestimmung der Fokusposition (402)

3. Vergleich der Sollposition mit Istposition (403)

4. Z-Trieb-Verstellung, wenn Abweichung zu groß, andernfalls erfolgt keine Z- Trieb-Verstellung (404)

5. Deaktivieren der Autofokuslichtquelle (405)

6. Belichtung der Kamera (407)

Das Script wird zum Beispiel von einem PC berechnet und an das Steuergerät 140 übertragen, im nächsten Schritt gestartet und von dem echtzeitfähigen Steuergerät 140 mehrmals (je nach Programmierung) ausgeführt.

Das Steuergerät 140 führt das Script vorzugsweise in einem Timer mit zeitlichem Raster aus, wobei das Zeitintervall für das zeitliche Raster frei wählbar ist. Dies bietet eine Echtzeitfähigkeit für das ablaufende Steuerprogramm. Echtzeitsysteme zeichnen sich dadurch aus, dass ein Ergebnis einer Rechenoperation (z.B. Prozess oder Task) innerhalb eines definierten Zeitintervalls garantiert berechnet ist, also vor einer bestimmten Zeitschranke vorliegt. In einem Echtzeitsystem läuft hierzu beispielsweise auf dem Prozessor des Steuergeräts 140 ein sog. Echtzeit- Betriebssystem, das die unterschiedlichen Prozesse und Tasks regelt. Es sind auch alternative Lösungen bekannt, die kein Echtzeit-Betriebssystem erfordern. Dies wird zum Beispiel ermöglicht durch die Verwendung von Zustandsmaschinen (engl.: Statemachine) und Interrupts.

Bezugszeichenliste

100: Mikroskopsystem mit Fokusstabilisierungseinrichtung

102: Objektiv mit motorisiertem Z-Trieb

103: optisches System bzw. Abbildungssystem

104: Dichroitischer Teilerspiegel

105: Bildaufnahmestrahlengang

106: Bildaufnahmeeinheit des Mikroskops

120: Autofokus-Messsystem der Fokusstabilisierungseinrichtung

122: Autofokus-Lichtquelle des Autofokus-Messsystems

124: Autofokus-Detektor des Autofokus-Messsystems

140: Steuergerät

202: Belichtungszeitintervall der Bildaufnahmeeinheit

204: Auslesezeitintervall der Bildaufnahmeeinheit

206: Fokusstabilisierungs-Zeitintervall

302: Belichtungszeit der Bildaufnahmeeinheit

304: Auslesezeit der Bildaufnahmeeinheit

306: Aktivieren des Autofokus-Messsystems

308: Berechnung und Durchführung des Korrekturschritts der Fokusstabilisierungseinrichtung

401 - 407: Verfahrensschritte

401 Schritt mit Aktivierung der Autofokus-Lichtquelle 122

402 Schritt mit Bestimmung der Fokusposition

403 Schritt mit Vergleich der bestimmten Fokusposition mit einer Sollposition

404 Schritt mit Fokuskorrektur

405 Schritt mit Deaktivierung der Lichtquelle

406 Schritt mit Auslesen der Kamera während 401 bis 405

407 Schritt mit Belichtung der Kamera 106 501 - 508: Verfahrensschritte

Schritte bei Zeilenscanner

501 Schritt mit Aktivieren der Autofokus-Lichtquelle 122

503 Schritt mit Vergleich der bestimmten Fokusposition mit Sollposition

504 Schritt mit z-Verstellung des Objektivs 102

505 Schritt mit Deaktivieren der Lichtquelle 122

506 Schritt mit Auslesen der Kamera während 501 und 502

507 Schritt mit erneuter Belichtung der Kamera 106

508 Schritt mit Zeilenwechsel