CN110998406B - 角度可变的照明时的闪烁 - Google Patents

Abstract

观察到，在结合角度可变的照明使用不同的照明几何形状(300‑1、300‑2)可能会感受到闪烁，闪烁由在照明几何形状之间的转换引起。本发明的任务相应地在于，进一步减少闪烁。在不同的示例中，这通过生成基础亮度值实现。

Description

角度可变的照明时的闪烁

技术领域

不同的示例通常涉及借助多个实现了角度可变的照明的照明几何形状对样本对象的照明。不同的示例尤其涉及借助连续照明对样本对象或样本对象的周围环境的照明。由此可以减少由于借助多个照明几何形状的照明的闪烁。

背景技术

在不同的应用中，在成像时使用对样本对象的角度可变的或结构化的照明。在角度可变的照明中，发光强度作为入射角的函数发生变化。通过角度可变的照明能实现不同的照明几何形状。不同的照明几何形状例如可以从不同的角度或区域对样本对象照明，这可以通过照明模块的光源的地点方位结构实现。

借助不同的照明几何形状的角度可变的照明结合不同的应用情形可能是值得追求的。例如可以借助角度可变的照明达到相位对比。参见例如DE 10 2014112 242A1或者例如L.Tian和L.Waller的《LED阵列显微镜中的定量差分相位对比成像》(Quantitativedifferential phase contrast imaging in an LED array microscope，Optics Express23(2015),11394)。角度可变的照明的另一个应用情形涉及样本对象的自动聚焦，参见例如WO 2016/005571 A1。角度可变的照明的另一个应用情形涉及材料试验时创建高度轮廓

参见例如德国专利申请10 2017 106 984.4。

但借助不同的照明几何形状对样本对象进行角度可变的照明的预公知的技术具有缺点，即，在不同的照明几何形状之间的转换被用户作为“闪烁”感觉到。亮度或光分布典型地随照明几何形状变化。视用来在不同的照明几何形状转换的速度而定，闪烁可以具有在10Hz至200Hz范围内的频率。这种闪烁可能令用户感到不适。

发明内容

因此存在对角度可变的照明的更好的技术的需求。尤其存在对消除了至少一些上述局限和缺点的技术的需求。

该任务由独立权利要求的特征解决。从属权利要求的特征限定了实施方式。

在示例中，用于光学设备的控制器设置用于，驱动光学设备的多个第一光源以用于借助多个照明几何形状对布置在光学设备的样本架上的样本对象顺序照明。所述控制器也设置用于，驱动至少一个第二光源以用于在借助多个照明几何形状照明期间借助连续照明对样本对象或样本对象的周围环境照明。

在这样的示例中可能的是，使用连续照明减少了与借助多个照明几何形状顺序照明相关联的闪烁的感觉。连续照明例如可以引起较大的基础亮度值，因而基于借助多个照明几何形状的顺序照明对这个基础亮度值的调制对用户的亮度感受不会有强烈的影响。

所述方法包括驱动光学设备的多个第一光源以用于借助多个照明几何形状对布置在光学设备的样本架上的样本对象顺序照明。所述方法也包括驱动至少一个第二光源以用于在借助多个照明几何形状照明期间借助连续照明对样本对象或样本对象的周围环境照明。

一种计算机程序产品包括程序代码，所述程序代码可以由至少一个处理器运行。程序代码的运行促使至少一个处理器实施一种方法。该方法包括驱动光学设备的多个第一光源以用于借助多个照明几何形状对布置在光学设备的样本架上的样本对象顺序照明。所述方法也包括驱动至少一个第二光源以用于在借助多个照明几何形状照明期间借助连续照明对样本对象或样本对象的周围环境照明。

在另一个示例中，用于光学设备的控制器设置用于，驱动光学设备的多个光源以用于借助多个照明几何形状对布置在光学设备的样本架上的样本对象顺序照明。多个光源中的至少一个子集在多个照明几何形状中的至少两个照明几何形状中在至少一个不同于零的发光强度下运行。

在这个示例中，可以将子集的光源的发光强度在不同的照明几何形状之间转换时不设置到零。由此又产生了一个使得能减少闪烁感的基础亮度值。

一种方法包括驱动光学设备的多个光源以用于借助多个照明几何形状对布置在光学设备的样本架上的样本对象顺序照明。多个光源中的至少一部分或全部在多个照明几何形状的至少两个照明几何形状中在至少一个不同于零的发光强度下运行。多个光源布置在光学设备的检测光学器件的检测器孔径的明场中。

一种计算机程序产品包括程序代码，该程序代码可以由至少一个处理器运行。程序代码的运行促使至少一个处理器实施一种方法。该方法包括驱动光学设备的多个光源以用于借助多个照明几何形状对布置在光学设备的样本架上的样本对象顺序照明。多个光源的至少一个子集在多个照明几何形状的至少两个照明几何形状中在至少一个不同于零的发光强度下运行。多个光源布置在光学设备的检测光学器件的检测器孔径的明场中。

一种方法包括驱动光学设备的多个第一光源以用于借助多个照明几何形状对布置在光学设备的样本架上的样本对象顺序照明。所述方法也包括驱动至少一个第二光源以借助连续波照明对样本对象或样本对象的周边环境照明。在此，连续波照明可以指的是相比顺序照明的连续照明。

一种计算机程序产品包括程序代码，该程序代码可以由至少一个处理器运行。程序代码的运行促使至少一个处理器实施一种方法。该方法包括驱动光学设备的多个第一光源以用于借助多个照明几何形状对布置在光学设备的样本架上的样本对象顺序照明。所述方法也包括驱动至少一个第二光源以用于借助连续波照明对样本对象或样本对象的周边环境照明。

上文陈述的特征和接下来还要说明的特征，不仅能在相应的明确陈述的组合中使用，而且也能在其它组合中使用或单独地使用，而不会脱离本发明的保护范围。

附图说明

图1示意性示出了根据不同的示例的光学设备和用于该光学设备的控制器；

图2示意性示出了根据不同的示例的光学设备的照明模块，该照明模块具有在格栅结构中的多个光源；

图3示意性示出了发光强度，照明模块的不同的光源用该发光强度在一个示例性的照明几何机构中运行；

图4示意性示出了根据参考实现方案的照明几何形状；

图5示意性示出了根据不同的示例的照明几何形状；

图6示意性示出了根据不同的示例的照明几何形状；

图7示意性示出了用于根据图5的示例的照明几何形状的亮度值；

图8示意性示出了用于根据图6的示例的照明几何形状的亮度值；

图9示意性示出了根据不同的示例的照明几何形状和相关的亮度值；

图10示意性示出了根据不同的示例的照明几何形状和相关的亮度值；

图11示意性示出了根据参考实现方案的照明几何形状；

图12示意性示出了根据不同的示例的照明几何形状；

图13示意性示出了根据不同的示例的照明模块和样本架；

图14示意性示出了根据不同的示例的照明模块和样本架；

图15示意性示出了根据不同的示例的光的光谱分离；

图16示出了示例性的方法的流程图；

图17示出了示例性的方法的流程图。

具体实施方式

本发明的上述特性、特征和优点以及如何达到它们的方式和做法，结合伴随附图加以详细阐释的实施例的下列说明而变得越来越能清楚明晰地理解。

在附图中，相同的附图标记标注相同的或相似的元件。附图是本发明的不同的实施方式的示意性的代表。在附图中示出的元件不必忠于比例地示出。更确切地说，这样来重现在附图中示出的不同的元件，使得它们的功能和一般目的是本领域技术人员能理解的。在附图中示出的在功能性的单元和元件之间的连接和联接也可以实现为间接的连接或联接。连接或联接可以有线地或无线地实施。功能单元可以实现为硬件、软件或者硬件和软件的组合。

接下来说明借助多个不同的照明几何形状对样本对象照明的技术。换句话说，接下来说明了一些技术，这些技术使得能通过角度可变地照明样本对象实现多个照明几何形状。在此可以例如使用照明模块，所述照明模块具有多个光源，所述光源彼此间隔开地例如布置在一个格栅结构中。然后可以通过驱动不同的光源在不同的发光强度下实现特定的照明几何形状。

照明几何形状的特征可以在于大量角度或方向，在所述角度或方向下对样本对象照明。照明几何形状可以尤其指的是在明场中对样本对象的照明，这就是说，在明场中的这样的角度或方向，在所述角度或方向下对样本对象照明。在此，可以在此处所述的不同的技术中实现最为不同的照明几何形状。例如可以实现这样的照明几何形状，其提供了对样本对象的半圆形的或线形的照明。可以使用这样的照明几何形状，其从不同的照明方向对样本对象照明，其中，不同的照明方向例如可以在光轴上被反射。也可以使用这样的照明方向，其可以在垂直于所述光轴取向的对称轴上被反射，如在互补的半圆形的或线形的照明几何形状中那样。

在此所述的技术可以例如结合显微镜加以应用。样本对象例如可以是生物学样本。样本对象例如可以布置在显微镜的样本架上。不过在此所述的技术也可以结合材料试验使用。在此，可以在入射几何形状中检查样本对象的、例如纺织物的高度轮廓。

在此所述的不同的技术基于这样的认识，即，借助多个根据参考实现方案的照明几何形状对样本对象的顺序照明可能造成令人不适的闪烁。当在不同的照明几何形状之间转换时，对周围的场景的照明当然典型地发生变化。亮度值可能波动。这种闪烁经常具有在10Hz-200Hz之间的频率部分，联系到癫痫而言应当避免这种闪烁。

在所述的不同的技术中能减少这种闪烁。尤其可以减少在不同的照明几何形状之间转换时对闪烁的物理感知。

在一些示例中，这通过创建一个基础亮度值实现。这个基础亮度值然后通过在不同的照明几何形状之间的转换加以调制，其中，调制的幅度例如可能相比基础亮度值的幅度较小，例如不大于50％、可选不大于15％、进一步可选不大于5％。由此减少了闪烁的感觉。

基础亮度值可以例如通过使用有时也称为连续波照明的连续照明创建。在此，连续照明可能意味着，用来接通和关断连续照明的可能的频率，要比用来在角度可变的照明的不同的照明几何形状之间转换的频率小得多。用来接通和关断连续照明的频率例如可以不大于用来在角度可变的照明的不同的照明几何形状之间转换的频率的5％、可选不大于0.5％、进一步可选不大于0.05％。

基础亮度值例如可以由一个或多个光源产生，所述光源靠近用于借助多个照明几何形状对样本对象照明的光源布置。在一些示例中，所述一个或所述多个用于连续照明的光源可以例如集成到光学设备中。尤其能将所述一个或多个光源集成到也用于借助角度可变的照明的多个照明几何形状对样本对象照明的照明模块中。但在其它情形下，外部的光源也可以用来创建基础亮度值。外部的光源例如可以用作投影器的一部分，因而借助投影器能对光学设备的外表面照明。这些用于连续照明的光源可以布置在光学设备的检测光学器件的检测器孔径的暗场中。

在另外的示例中，基础亮度值也可以通过限制不同的光源的在不同的照明几何形状中使用的发光强度之间的差异达到。这意味着，当在照明几何形状之间转换时，光源至少部分没有被关断和接通；更确切地说，至少一些光源在照明几何形状之间转换时能在不同的最终的发光强度之间来回切换。这限制了亮度值的改变的偏移并且因此创造出了限制闪烁感的基础亮度值。

在另外的示例中，基础亮度值可以通过运行一个或多个布置在检测器孔径的明场中的光源在恒定不变的发光强度下达到。在这种图像中可以使用参考照明几何形状，以便补偿这些在恒定不变的发光强度下运行的光源对成像的影响。

用于限制闪烁感的这些不同的解决方案可以相互组合。通过这些技术能够为光学设备装备开放的并且因此很容易够到的样本架和照明模块，而不会使在角度可变的照明中使用多个照明几何形状会对工作环境有不利的影响。

当为了借助角度可变的照明的多个照明几何形状对样本对象照明并且为了创建基础亮度值而使用同一种颜色的光时，尤其能特别有效地减少闪烁。这可能意味着，使用不具有或仅具有较小的光谱距离的光，例如具有不大于100nm、可选不大于50nm、进一步可选不大于5nm的光谱距离的光。由此当然可以避免由用户来区分不同的光源，从而能特别有效地抑制闪烁。

图1示出了一个示例性的光学系统100。根据图1的示例的光学系统100例如可以例如在透射几何形状中实现一种光学显微镜。这种显微镜可以用于相位对比成像。在其它示例中，根据图1的示例的光学系统100也可以例如在入射几何形状中实现一种光学显微镜。入射几何形状中的相应的光学显微镜可以例如用于材料试验。为此可以建立样本对象的高度轮廓。

借助光学系统100能放大示出被样本架113固定的样本对象的微小的结构。光学系统100例如可以实现宽场显微镜，在宽场显微镜中全面地对样本照明。在一些示例中，检测光学器件112产生了样本对象在检测器114上的图像。检测器114然后可以设置用于，检测样本对象的一个或多个图像。也可以想到通过目镜进行观察。

检测光学器件112具有检测器孔径。该检测器孔径的大小限定了照明模块111的哪些光源布置在明场或暗场中。

照明模块111设置用于对固定在样本架113上的样本对象照明。这种照明例如可以借助柯勒照明实现。在此使用聚光透镜和聚光器孔径光阑。这导致了用于照明的光在样本对象的平面内的特别均匀的强度分布。例如可以实现部分不连贯的照明。

在图1的示例中，照明模块111设置用于实现角度可变的照明。这意味着，借助照明模块111可以实现用于对样本对象照明的光的不同的照明几何形状。不同的照明几何形状可以对应从不同的照明方向对样本对象的照明。

在此，在本文所述的不同的示例中实现了不同的硬件实现方案，以便提供不同的照明几何形状。照明模块111例如可以包括多个能调整的光源，所述光源设置用于局部修正和/或产生光。

控制器115可以驱动照明模块111或照明元件以实现特定的照明几何形状。控制器115例如可以实现为微型处理器或微型控制器。控制器115备选或附加地可以例如包括FPGA或ASIC。控制器115可以备选或附加地也驱动样本架113、成像光学器件112和/或检测器114。在一些示例中，控制器115能集成到光学设备100的壳体中。但在其它示例中，控制器115也能设置在光学设备100的外部。控制器115例如可以通过在PC上运行的相应的计算机程序实现。

图2示出了涉及到照明模块111的一些方面。在图2中示出了，照明模块111具有在矩阵结构(带有立方体形的单元格的格栅结构)中的多个能调节的光源121-1、121-2。矩阵结构在此在一个平面中垂直于光束路径取向(侧面；位置空间坐标x、y)。这个平面面朝样本架(样本架在图2中未示出)。

取代矩阵结构的是在其它示例中也可以使用能调节的元件的其它几何布置，例如环形、半圆形等。光源121-1、121-2因此通常能布置在格栅结构中。

在一个示例中，能调节的光源121-1、121-2可以实现为灯、例如实现为发光二极管。然后例如可能的是，不同的发光二极管以不同的发光强度发出光以对样本对象照明。由此可以实现一种照明几何形状。在另一种实现方案中，照明模块111可以实现为空间光调制器(英语spatial light modulator，简称SLM)。SLM可以位置分辨地干扰聚光器光圈，这对例如形式化地借助TCC映射的成像有直接的影响。在此，不同的光源可以例如通过微镜或能切换的吸收光的分子实现。

在图2中也示出了检测光学器件114的双重的检测器孔径399。布置在双重的检测器孔径399内的、这就是说布置在明场中的光源121-1，形成了样本对象的明场照明；布置在双重的检测器孔径399外的、这就是说布置在暗场中的光源121-2，形成了样本对象的暗场照明。

图3示出了涉及到示例性的照明几何形状300的一些方面。在图3中，针对照明模块111的能调节的不同的光源121所提供的发光强度301沿着图2的轴X-X′示出。照明几何形状300通过发光强度301与沿着轴X-X′的位置的相互关系表征，这就是说相应地通过发光强度301与到样本对象上的入射角的相互关系表征；因此由照明几何形状300提供角度可变的照明。

基于暗场照明的较小的影响，照明几何形状300典型地通过形成明场照明的光源121-1的发光强度301表征。

图4示出了涉及到互补的照明几何形状300-1、300-2的一些方面，所述互补的照明几何形状可以结合角度可变的照明使用。在此，在图4中示出了一个场景，在该场景中分别仅照明模块111的光源121-1的一些部分有助于借助照明几何形状300-1、300-2照明。相同的阴影线在此指的是相同的发光强度。

在图4的示例中观察到了强烈的闪烁。这是因为照明几何形状300-1完全与照明几何形状300-2互补。尤其不存在既在借助照明几何形状300-1对样本对象照明期间也在借助照明几何形状300-2对样本对象照明期间被接通的光源121-1、121-2。因此基础亮度值等于零。在照明几何形状300-1、300-2之间的转换引起了在光学设备100的周围环境中的亮度值的强烈的波动。

图5示出了涉及到照明几何形状300-1、300-2的一些方面，所述照明几何形状可以结合角度可变的照明使用。照明几何形状300-1、300-2在图4和图5的场景中是一致的，因为在明场中使用同一半圆形的图案用于照明。

图5尤其示出了涉及到借助通过布置在暗场中的光源121-2的连续照明减少闪烁的一些方面。

当在明场中的光源121-1实现照明几何形状300-1、300-2时，图5还使用了在暗场中的光源121-2，以便借助连续照明提供基础亮度值。由此减少闪烁。

由图5可知，布置在暗场中的光源121-2在用照明几何形状300-1、300-2照明期间普遍被接通并且因此创造出恒定不变的基础亮度值。这意味着，照明模块111的布置在检测器孔径的暗场中的这些光源121-2没有或仅较为缓慢地接通和断开。因此这些布置在检测器孔径的暗场中的光源121-2实现了连续照明。

在图5的示例中，照明模块111的光源121-1、121-2因此既用于借助角度可变的照明的多个照明几何形状对样本对象的照明，也用于实现连续照明。照明模块111的借助角度可变的照明装置的多个照明几何形状提供对样本对象的照明的光源121-1以及照明模块111的提供对样本对象的连续照明的光源121-2可以布置在照明模块111的面朝样本架的相应的面上的一个共同的格栅结构中(参见图2)：光源121-2例如可以布置在环形格栅结构的一个或多个外部的环中，而光源121-1则可以布置在环形格栅结构的一个或多个内部的环中。在此，在光入射到样本对象后通过检测器孔径399完成了对不同的光源121-1、121-2的光的空间分离。这使得能用传统的照明模块、例如由德国专利申请10 2016 116311.2公开的照明模块减少闪烁。尤其不需要设置附加的硬件。此外还可以特别有效地减少闪烁，因为提供连续照明的光源布置在用于实现不同的照明几何形状的光源附近。这意味着，基本上相同的区域由不同的光源照明并且因此基础亮度值也与通过使用不同的照明几何形状调制的亮度值局部叠合地提供。

照明几何形状300-1、300-2根据图5的示例例如可以用于生成结果图像，该结果图像描绘了有相位对比的被照明的样本对象。为此，可以针对每个照明几何形状300-1、300-2借助检测器114检测样本对象的各一个图像，并且然后基于这两个图像确定一个结果图像。该结果图像可以通过两个图像的组合确定，例如根据下列等式：

其中，I₁指的是在借助照明几何形状300-1照明时的图像并且I₂指的是在借助照明几何形状300-2照明时的图像。相应的技术基本上由DE 10 2014 112 242 A1已知。用于确定有相位对比的图像的其它技术例如在德国专利申请10 2017 108 873.3中说明。也可以确定样本对象的高度轮廓，参见德国专利申请10 2017 108 874.1。

图6示出了涉及到能结合角度可变的照明使用的照明几何形状300-3、300-4的一些方面。

图6的示例在此基本上对应图5的示例。但取代半圆形的照明几何形状300-1、300-2的是使用线形的照明几何形状300-3、300-4。这意味着，较小数量的光源121-1在检测器孔径399内被接通和断开。

图6尤其示出了涉及到借助通过布置在暗场中的光源121-2的连续照明减少闪烁的一些方面。

照明几何形状300-3、300-4根据图6的示例例如可以用于自动聚焦应用。为此可以观察样本对象的成像在照明几何形状300-3中和照明几何形状300-4中的图像之间的移动。这种移动可以与散焦成比例。由对照明几何形状300-3、300-4的线的彼此间的间距或与光轴的间距的认知也可以定量地确定散焦。相应的技术例如在DE10 2014 109 687 A1中说明。

图7和8示出了涉及到亮度值181、182的一些方面，所述亮度值与根据图5和6的示例的在明场中的角度可变的照明以及与在暗场中的连续照明相关联。例如在图7中示出了基础亮度值181，该基础亮度值在图5的场景中通过借助布置在双重检测器孔径399外的光源121-2的连续照明达到。此外，在图7中也说明了亮度值182，该亮度值根据图5的场景通过布置在双重的检测器孔径399内的光源121-1的半圆形的照明几何形状达到。通过在照明几何形状300-1、300-2之间的转换对所述基础亮度值181的调制在此约为25％。

例如可能的是，提供连续照明的光源121-2被这样驱动，使得能达到在亮度值181、182之间的这样一个比例。基础亮度值181例如可以基于不同的照明几何形状300-1、300-2的亮度值182实现。可以例如实现相应的控制回路，该控制回路包括亮度传感器、例如光电二极管并且考虑到了在亮度值181、182之间的比例作为额定参量，以及考虑到每个光源121-2用来发出光的发光强度和/或光源121-2的数量作为调整参量。但在其它示例中，亮度值182也可以通过预定的控制表确定，例如根据所使用的照明几何形状和/或不同的光源121-1用来发出光的发光强度确定。

在亮度值182和亮度值181之间的这个25％的比例相应地也在图8的场景中保持，如图8中所示那样。在此，图8中的亮度值182绝对小于图7中的亮度值182，因为在图6的场景中，光源121-1的线形的照明被用作照明几何形状300-3、300-4，但在图5的场景中，光源121-1的半圆形的照明被用作照明几何形状300-1、300-2。

通过根据不同的照明几何形状的亮度值182这样来确定基础亮度值181可以减少样本用光的曝光。可以避免变白或光毒反应。但同时有效减少了闪烁。

在一些示例中，可以在确定基础亮度值181时也考虑到周围环境亮度，这就是说在周围环境中的亮度值，该亮度值并不归因于借助照明几何形状的照明。为此例如设有传感器，该传感器布置在光学设备100上，例如布置在样本架上、三脚架上或照明模块111附近。这基于这样的认识，即，周围环境亮度也影响了闪烁感。

图9示出了涉及到可以结合角度可变的照明使用的照明几何形状300-5、300-6的一些方面。在图9的示例中，也使用半圆形的照明几何形状300-5、300-6，其中，光源121-1在明场中逐渐变暗以用于创建基础亮度值。

图9因此尤其示出了涉及到借助布置在明场中的光源121-1的发光强度在大于零的发光强度之间的调制来减少闪烁的一些方面。

由图9可知，在明场中的不同的光源121-1在两个照明几何形状300-5、300-6中用一个大于零的发光强度运行。例如在照明几何形状300-5中，处于左半圆的光源121-1在第一个发光强度下运行(阴影线从左下往右上)并且处于右半圆的光源121-1在第二发光强度下运行(阴影线从左上往右下)；反之，在照明几何形状300-6中，处于左半圆的光源121-1在第二发光强度下运行并且处于右半圆的光源121-1在第一发光强度下运行。通常也可以使用四个不同的发光强度。亮度值182、183的局部变化于是在不同的照明几何形状300-5、300-6之间转换时较小并且因此减少了闪烁感。

例如在这个示例中允许确定有相位对比的结果图像：

其中，x对应亮度值182、183之间的比例并且0＜x＜1。

图10原则上对应图9，其中，在图10中还使用了照明几何形状300-7。针对该照明几何形状300-7也可以检测样本对象的图像。在这个示例中，根据下列等式确定有相位对比的结果图像：

在此，α指的是与照明几何形状300-7关联的亮度值184。由等式3可知，照明几何形状300-7用作参考照明几何形状，其中，I₁和I₂通过与αI₃的差的进行修正。由此获得了差异图像I₁-α·I₃以及I₂-α·I₃。

在图9和10的示例中，光源121-2也可以用于提供连续照明(在图9和10中未示出)。

在图9和10的示例中，在明场中的所有光源121-1的100％在所有的照明几何形状300-5、300-6、300-7中在大于零的发光强度下运行。因此特别良好地减少了闪烁。

不是总需要将在明场中的所有光源121-1的100％连贯地在大于零的发光强度中运行以减少闪烁。这结合图11和12的示例示出。

图11示出了涉及到可以结合角度可变的照明使用的照明几何形状300-3、300-4的一些方面。在图11中使用两个线形的照明几何形状300-3、300-4，其中，照明线距光轴具有相同的间距(在检测器孔径399的中央并且垂直于图纸平面，但没有示出)。这些照明几何形状特别是结合自动聚焦应用可能尤为值得追求。

结合在图11中示出的照明几何形状300-3、300-4，也观察到了闪烁提高。为了减少这种闪烁，可以使用根据图12的示例所述的照明几何形状300-8-300-10。可选也可以通过光源121-2提供连续照明(参见图6)。

图12示出了涉及到能结合角度可变的照明使用的照明几何形状300-8、300-9、300-10的一些方面。在图12的示例中使用照明几何形状300-8，其在明场中与按图11的示例的照明几何形状300-3倒转；在图12的示例中也相应地使用照明几何形状300-9，其在明场中与按图11的示例的照明几何形状300-4倒转。

这意味着，通常在检测器孔径399的明场中的多个光源121-1的子集在多个所使用的照明几何形状的至少两个照明几何形状中在不同于零的恒定不变的发光强度下运行。在图12的示例中，在明场中的不落在两条照明线的其中一条上的例如所有的光源121-1在恒定不变的发光强度下运行。由此创建了减少闪烁感的基础亮度值。

例如可以通过在借助参考照明几何形状300-10照明时检测到的图像和在借助照明几何形状300-8照明时检测到的图像之间的差异形成获得一种差异图像，该差异图像对应借助线形的照明几何形状300-3对样本对象的照明。可以通过在借助照明参考几何形状300-10照明时检测的图像和在借助照明几何形状300-9照明时检测的图像之间的差异形成相应地获得一种差异图像，该差异图像对应借助线形的照明几何形状300-4对样本对象的照明。通过对图像的这种预处理然后可以使用基于相应的差异图像所建立的自动聚焦技术，如在DE 10 2014 109 687 A1中说明的那样。

在此，在这种技术中可能值得追求的是，将在明场中的光源121-1的子集的尺寸设计得较大，所述光源在不同的照明几何形状中具有不同于零的恒定不变的发光强度并且因此提供基础亮度值。该子集例如可以包括不少于在明场内的所有光源的50％的光源，可选不少于75％、进一步可选不少于90％、进一步可选不少于95％、进一步可选不少于100％。为了达到连续照明，可能值得追求的是，子集的光源在所有所使用的照明几何形状中用恒定不变的发光强度运行。

在前述不同的示例中，照明模块111的光源121-1、121-2可以用于创建一个基础亮度值，该基础亮度值减少了闪烁感。在此，可以例如通过驱动在暗场中的光源121-2或者也通过合适地构造表征在明场中的光源121-1的所使用的发光强度的照明几何形状实现所述的基础亮度值。

不过在其它示例中也可能的是，取代照明模块111的朝着样本架或样本对象取向的光源121-1、121-2地使用其它光源来提供基础亮度值。例如可以使用在空间上与光源121-1、121-2分离布置的光源。甚至可以使用不是光学设备100的一部分、而是更确切地说是外部的设备、例如投影器的一部分的光源。这种示例参考图13和14示出和说明。

图13示出了涉及到照明模块111的一些方面。在图13的示例中示出了一个场景，在该场景中，在照明模块111的侧面上设有光源126，所述光源借助连续照明对样本对象的周围环境照明。由此可以提供所述基础亮度值，从而可以减少闪烁。

由图13可知，用于对布置在样本架113上的样本对象照明的光源121，布置在照明模块111的面朝样本架的面上并且因此在空间上与光源126分开布置。由此通过光源121、126的取向和/或布置特别是在光源126的光入射到样本对象之前达到了相应的光的空间分离。由此可以避免样本对象用来自光源126的光曝光。

图14示出了涉及样本架113的一些方面。在图14的示例中示出了一个场景，在该场景中设有光源126，该光源借助连续照明对样本对象的周围环境照明。由此可以提供所述的基础亮度值，从而可以减少闪烁。

光源126布置在样本架123上。光源126设置用于，将光离开布置在样本架上的样本对象地发出。再次由于光源126的布置和/或取向，通过光源126取向而实现了从光源121发出的光和从光源126发出的光之间的空间分离。由此可以避免用来自光源126的光曝光样本对象。

在图13和14的示例中说明了一些技术，以便在光入射到样本对象之前实现用于借助不同的照明几何形状对样本对象照明的光和用于提供连续照明的光的空间分离。

在这些技术中，光源126设置成光学设备100的一部分。在其它实现方案中也可能的是，设置用于提供用于连续照明的光的光源，可以不在在光学设备100中，而是单独布置。例如可以使用合适的光源的定向的连续照明，例如用投影器或激光。然后可以选择性地照亮在光学设备的周围环境中的一个或多个物体，以便这样提供一个减少闪烁的基础亮度值。通过光源的定向的特性避免了用光对样本曝光。

例如可以对光学设备的外表面照明。例如可以对光学设备的三脚架的表面照明。由此可以达到亮度的均匀化。例如可以使用微型投影器，其具有带能调节的颜色的多个光源。然后可以使从微型投影器发出的光的颜色与用于借助不同的照明几何形状对样本对象照明的光的颜色协调一致。

之前说明了不同的示例，在这些示例中，达到了在用于实现角度可变的照明的不同的照明几何形状的光和用于提供连续照明的其它的光之间的空间分离。例如可以通过检测器孔径实现根据不同的示例的空间分离，其中，所述其它的光由在检测器孔径的暗场中的光源发出。上文说明的其它示例，使得能通过光源的取向和/或布置实现了空间分离。例如可以使用布置在照明模块的不同的面上的光源。也可以使用外部的光源来提供其它的光，例如结合投影器。在一些示例中可以取消光的这种空间分离。这结合图15示出。

在图15中示出了从照明模块111上的光源121发出的光621的光谱。在照明模块111上的这些光源121还发出了光622。例如可以使用双像素发光二极管。这意味着，不存在在光621和光622之间的空间分离。

但由图15可知，存在在光621和光622之间的光谱分离。尤其存在在光621的强度的最大值和光622的强度的最大值之间的频率偏移651。可以将该频率偏移651的大小设定得较小，例如这样小，使得光621和光622具有相同的颜色并且因此无法良好地由人眼区分。所述频率偏移例如可以对应不大于5nm、可选不大于2nm、进一步可选不大于1nm的波长差。

光622在此可以实现连续照明并且光621可以用于实现不同的照明几何形状。然后可以通过带通滤波器防止光622落到检测器114上。但同时可以将光622射出到光学设备100的周围环境中，因而借助光622创建一个用于减少闪烁的基础亮度值。在图15中示出了相应的带通滤波器的通带范围652。由此达到了光谱分离。

图16示出了一个示例性的方法的流程图。首先在方块1001中驱动多个第一光源，以便借助多个照明几何形状对样本对象照明。由此可以提供对样本对象的角度可变的照明。

在方块1002中驱动至少一个第二光源，以便借助连续照明对样本对象或该样本对象的周围环境照明。这使得能创建一个基础亮度值，因而与在不同的照明几何形状之间的转换相关联的闪烁的感觉较弱。例如能够通过借助至少一个第二光源在恒定不变的发光强度下在完整地执行方块1001时发出光而实现连续照明。

当借助多个第一光源对样本对象照明并且借助至少一个第二光源对该样本对象的周围环境照明(并且不对样本对象本身照明)时，可以发生相应的光的空间分离。也可能发生光的空间分离，此时多个第一光源和至少一个第二光源均对样本对象照明，不过其中，至少一个第二光源布置在检测光学器件的检测器孔径的暗场中。也可能例如通过带通滤波器执行光的光谱分离。

根据图16所述的方法的示例性的实现方案例如结合图4-8示出。

图17示出了示例性的方法的流程图。在方块1011中，驱动多个光源以用于借助多个照明几何形状对样本对象照明。在此，这样来驱动多个光源中的至少一个子集或全部，使得这些光源在不同的照明几何形状中分别用至少一个大于例如可以使用唯一一个恒定不变的发光强度，但或者使用多个不同的发光强度的发光强度发出光。多个光源可以布置在光学设备的检测光学器件的检测器孔径的明场中。

例如可能的是，多个照明几何形状中的第一照明几何形状对应多个光源的子集的至少一个第一光源在第一发光强度下的运行。第一照明几何形状也可以对应多个光源的子集的至少一个第二光源在第二发光强度下的运行。多个照明几何形状中的第二照明几何形状可以对应至少一个第一光源在第三发光强度下的运行和至少一个第二光源在第四发光强度下的运行。

在此，第一发光强度、第二发光强度、第三发光强度和第四发光强度每一个都可以大于零。

第一发光强度可以不同于第二发光强度并且第三发光强度可以不同于第四发光强度。

例如可能的是，第一发光强度等于第四发光强度并且第二发光强度等于第三发光强度。

例如可能的是，第一发光强度不同于第三发光强度并且第二发光强度不同于第四发光强度。

在这些技术中，因此通过在不同的发光强度之间的转换实现了照明几何形状的改变；不过在此并没有完全关断不同的光源，因而基础亮度值被调制，这减少了闪烁感。

所述方法的根据图16的示例性的实现方案例如结合图9-12加以说明。

例如可以在按图16-17的方法中也驱动检测器，以便通过用于每个照明几何形状的检测光学器件检测样本对象的图像。基于这些图像然后可以实现不同的应用：例如可以通过图像的组合确定一个结果图像，其中，该结果图像具有相位对比；也可以例如通过样本对象在不同的图像中成像的位置的对比确定样本对象沿着光轴的散焦；也可以确定样本对象的高度轮廓。

概括而言，上文说明了这样一些技术，这些技术使得能在使用多个照明几何形状以角度可变地照明时减少闪烁。例如可以使用在检测器孔径的暗场中的光源作为有源的背光(参见图5和6)。也可以使用布置在用于角度可变的照明的光源的格栅结构外部的附加光源(参见图13和14)。这些光源可以离开样本对象地发出光。光源例如可以在样本架上伴随向上定向的光锥使用。也可以使用围住的明场作为背光源(参见图9)。也可以使用倒转地实现照明几何形状的技术(参见图10)。借助布置在光学设备外的光源、例如借助投影器也能实现光图案。

在一些示例中，可以例如通过在合适的照明几何形状下使用相应的补偿图像来补偿提供连续照明的附加光源的影响(参见图10和图12)。

这些前述的技术具有的优点是，能简单地为设置用于角度可变的照明的现有的光学系统减少闪烁。在一些示例中例如甚至可以不需要附加光源，而是例如可以由于考虑检测器孔径而使用照明模块的光源。在此所说明的技术使得能灵活地针对不同的检测器孔径达到闪烁的减少。没有指示使用在检测器孔径的暗场中的光源的这些技术，则可以灵活地针对不同的检测器孔径使用。借助在此所说明的技术也可以灵活地根据样本对象的可承受的曝光灵活地调整闪烁的强度。例如可以通过恰当地选择发光强度和/或有助于连续照明的光源的数量来调整基础亮度值；在基础亮度值和调制之间的比例基于在不同的照明几何形状之间的转换又可以是衡量闪烁的强度的尺度。在此所说明的不同的技术也可以灵活地使用在入射照明或透射照明中。

当然可以将本发明的前述实施方式和方面相互组合。所述特征尤其不仅能使用在所述的组合中，而且也能使用在其它组合中或单独使用，而不会脱离本发明的领域。

例如可以将基于为了实现照明几何形状和为了连续照明的光的空间分离的上述技术与基于光的光谱分离的技术组合。

也可以将例如参照图13和14在前文中所说明的技术相互组合。也可以将参考图13/14以及图5和6说明的技术组合起来。

Claims (19)

1.一种用于光学设备(100)的控制器(115)，

其中，所述控制器(115)设置用于，驱动光学设备(100)的多个第一光源(121、121-1)以借助多个照明几何形状(300-1、300-2、300-3、300-4)对布置在光学设备(100)的样本架(113)上的样本对象顺序照明，以及

其中，该控制器(115)还设置用于，在借助多个照明几何形状(300-1、300-2、300-3、300-4)顺序照明期间驱动至少一个第二光源(121-2、126)以用于对样本对象或该样本对象的周围环境连续照明，

其中，所述多个第一光源(121、121-1)布置在所述光学设备(100)的检测光学器件(112)的检测器孔径的明场中，

其中，所述至少一个第二光源(121-2)布置在检测器孔径的暗场中。

2.根据权利要求1所述的用于光学设备(100)的控制器(115)，

其中，所述控制器(115)设置用于，基于所述多个照明几何形状(300-1、300-2、300-3、300-4)的亮度值和/或周围环境亮度确定连续照明的基础亮度值(181)。

3.一种光学系统，该光学系统包括：

-根据权利要求1所述的用于光学设备(100)的控制器(115)，和

-光学设备(100)的照明模块(111)，该照明模块包括多个第一光源(121、121-1)，

-样本架(113)，该样本架设置用于，能分离地固定样本对象，

其中，所述至少一个第二光源(126)布置在该样本架(113)上。

4.根据权利要求3所述的光学系统，

其中，多个第一光源(121、121-1)和至少一个第二光源(121-2)布置在所述照明模块(111)的面朝样本架(113)的面上的共同的格栅结构中。

5.根据权利要求4所述的光学系统，该系统还包括：

-带有检测器孔径的检测光学器件(112)，该检测光学器件设置用于，检测借助多个照明几何形状(300-1、300-2、300-3、300-4)照明的样本对象的图像，

其中，所述至少一个第二光源(121-2)布置在检测器孔径的暗场中。

6.根据权利要求3所述的光学系统，

其中，所述多个第一光源(121、121-1)布置在所述照明模块(111)的面朝所述样本架(113)的第一面上，

其中，所述至少一个第二光源(126)布置在所述照明模块(111)的背对所述样本架(113)的、不同于第一面的第二面上。

7.一种光学系统，所述光学系统包括：

-根据权利要求1所述的用于光学设备(100)的控制器(115)，

-多个第一光源，其中，所述多个第一光源设置用于发出第一光(621)，并且

-至少一个第二光源，所述至少一个第二光源设置用于发出第二光(622)，

其中，所述第一光和所述第二光具有相同的颜色。

8.根据权利要求7所述的光学系统，

其中，所述系统设置用于，促成第一光和第二光的光谱分离、在入射到样本对象之前第一光和第二光的空间分离、以及在入射到样本对象之后第一光和第二光的空间分离中的至少一种分离。

9.一种光学系统，所述光学系统包括：

-根据权利要求1所述的用于光学设备(100)的控制器(115)，和

-投影器，所述投影器包括至少一个第二光源并且设置用于，将第二光投射到光学设备(100)的外表面上。

10.一种用于光学设备(100)的控制器(115)，

其中，所述控制器(115)设置用于，驱动光学设备(100)的多个光源(121、121-1)以借助多个照明几何形状(300-5、300-6、300-8、300-9)对布置在光学设备(100)的样本架(113)上的样本对象顺序照明，

其中，多个光源(121、121-1)的至少一个子集在多个照明几何形状(300-5、300-6、300-8、300-9)的至少两个照明几何形状(300-5、300-6、300-8、300-9)中在至少一个不同于零的发光强度下运行，

其中，多个光源(121、121-1)布置在所述光学设备(100)的检测光学器件(112)的检测器孔径的明场中。

11.根据权利要求10所述的用于光学设备(100)的控制器(115)，

其中，多个照明几何形状(300-5、300-6、300-7)的第一个照明几何形状(300-5、300-6、300-7)对应多个光源(121-1)的至少一个第一光源在第一发光强度下的运行以及对应多个光源(121-1)的至少一个第二光源在第二发光强度下的运行，

其中，多个照明几何形状(300-5、300-6、300-7)的第二照明几何形状(300-5、300-6、300-7)对应至少一个第一光源在第三发光强度下的运行以及对应至少一个第二光源在第四发光强度下的运行，

其中，第一发光强度、第二发光强度、第三发光强度和第四发光强度中的每一个发光强度均大于零，

其中，第一发光强度不同于第二发光强度，

其中，第三发光强度不同于第四发光强度。

12.根据权利要求11所述的用于光学设备(100)的控制器(115)，

其中，第一发光强度不同于第三发光强度，

其中，第二发光强度不同于第四发光强度。

13.根据权利要求10所述的用于光学设备(100)的控制器(115)，

其中，多个光源(121、121-1)中的所述子集在至少两个照明几何形状(300-8、300-9)中在不等于零的恒定不变的发光强度下运行。

14.根据权利要求10所述的用于光学设备(100)的控制器(115)，

其中，所述子集包括不少于多个光源(121、121-1)的所有光源(121、121-1)的50％。

15.根据权利要求14所述的用于光学设备(100)的控制器(115)，

其中，所述子集包括不少于多个光源(121、121-1)的所有光源(121、121-1)的75％。

16.根据权利要求14所述的用于光学设备(100)的控制器(115)，

其中，所述子集包括不少于多个光源(121、121-1)的所有光源(121、121-1)的90％。

17.根据权利要求10所述的用于光学设备(100)的控制器(115)，

其中，该控制器(115)设置用于，驱动光学设备(100)的检测器(114)以用于通过用于多个照明几何形状(300-5、300-6、300-8、300-9)的每个照明几何形状(300-5、300-6、300-8、300-9)的检测光学器件(112)检测图像，

其中，该控制器(115)还设置用于，驱动多个光源(121、121-1)以借助参考照明几何形状(300-7、300-10)对样本对象照明，

其中，多个光源(121、121-1)在参考照明几何形状(300-7、300-10)中全部在不同于零的发光强度下运行，

其中，控制器(115)还设置用于，驱动检测器(114)以通过用于参考照明几何形状(300-7、300-10)的检测光学器件(112)检测参考图像，

其中，控制器(115)还设置用于，基于与多个照明几何形状(300-5、300-6、300-8、300-9)相关联的图像的组合和参考图像生成差异图像。

18.一种驱动光学设备(100)的方法，该方法包括：

-驱动所述光学设备(100)的多个第一光源(121、121-1)以借助多个照明几何形状(300-1、300-2、300-3、300-4)对布置在光学设备(100)的样本架(113)上的样本对象顺序照明，并且

-驱动至少一个第二光源(121-2、126)以在借助多个照明几何形状(300-1、300-2、300-3、300-4)顺序照明期间对样本对象或该样本对象的周围环境连续照明，

其中，所述多个第一光源(121、121-1)布置在所述光学设备(100)的检测光学器件(112)的检测器孔径的明场中，

其中，所述至少一个第二光源(121-2)布置在检测器孔径的暗场中。

19.一种用于驱动光学设备(100)的方法，所述方法包括：

-驱动所述光学设备(100)的多个光源(121、121-1)以借助多个照明几何形状(300-5、300-6、300-8、300-9)对布置在光学设备(100)的样本架(113)上的样本对象顺序照明，

其中，多个光源(121、121-1)的至少一个子集在多个照明几何形状(300-8、300-9)的至少两个照明几何形状(300-5、300-6、300-8、300-9)中在至少一个不同于零的发光强度下运行，

其中，多个光源(121、121-1)布置在光学设备(100)的检测光学器件(112)的检测器孔径的明场中。

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