DE102007031513A1 - Aufnahmevorrichtung und Aufnahmeverfahren - Google Patents

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Abstract

Es wird bereitgestellt eine Aufnahmevorrichtung mit einem Sender (2), der modulierte Beleuchtungsstrahlung (BS) auf ein aufzunehmendes Objekt (3) sendet, das daraufhin als Folge Meßstrahlung (MS) abgibt, einer Abbildungsoptik (4), die mit der Meßstrahlung (MS) ein Bild des Objektes (3) in einer Bildebene (5) erzeugt, in der ein mehrere Pixel aufweisender Fotomischdetektor (6) angeordnet ist, der für eine Aufnahme die auf die Pixel auftreffende Meßstrahlung (MS) detektiert und deren Phase realtiv zur Beleuchtungsstrahlung (BS) ermittelt, wobei die Aufnahmevorrichtung eine Verschiebeeinrichtung (7) aufweist, mit der das Bild und der Fotomischdetektor (6) relativ zueinander in der Bildebene (5) verschiebbar sind.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Aufnahmevorrichtung mit einem Sender, der zeitlich modulierte Beleuchtungsstrahlung auf ein aufzunehmendes Objekt sendet, das daraufhin als Folge Meßstrahlung abgibt, einer Abbildungsoptik, die mit der Meßstrahlung ein Bild des Objektes in einer Bildebene erzeugt, in der ein mehrere Pixel aufweisender Fotomischdetektor angeordnet ist, der für eine Aufnahme die auf die Pixel auftreffende Meßstrahlung detektiert und deren Phase relativ zur Beleuchtungsstrahlung ermittelt. Ferner betrifft die Erfindung ein Aufnahmeverfahren, bei dem zeitlich modulierte Beleuchtungsstrahlung auf ein aufzunehmendes Objekt gesendet wird, das daraufhin als Folge Meßstrahlung abgibt, mit der ein Bild des Objekts in einer Bildebene erzeugt wird, in der ein mehrere Pixel aufweisender Fotomischdetektor angeordnet ist, der für eine Aufnahme die auf die Pixel auftreffende Meßstrahlung detektiert und deren Phase relativ zur Beleuchtungsstrahlung ermittelt.
  • Eine solche Aufnahmevorrichtung und ein solches Aufnahmeverfahren sind beispielsweise aus Elektronik 9/2001, S. 60–64 „Objekterfassung mit Intelligenz" sowie Elektronik 12/1999, S. 80–90 „Fotomischdetektor erfaßt 3D-Bilder" bekannt. Der Fotomischdetektor arbeitet dabei nach dem Prinzip des Echolaufzeit-Verfahrens, wobei der Phasenzustand bzw. die Phase der Meßstrahlung relativ zur Beleuchtungsstrahlung nach Durchlaufen der Meßstrecke (also vom Sender über das Objekt bis zur Bildebene) ermittelt wird. Dazu wird eine Multiplikation bzw. homodyne Mischung und anschließende Integration durchgeführt, was einer Korrelation des Sendemodulationssignals mit einem internen Referenzsignal entspricht, wobei diese Berechnung für jedes Pixel im Fotomischdetektor durchgeführt wird. Die dazu notwendigen Schaltelemente für jedes Pixel sind auf dem Fotomischdetektor ausgebildet, wodurch die Pixelanzahl relativ gering ist. Ein Fotomischdetektor weist daher üblicherweise zirka 160×120 Pixel auf und wird insbesondere zur dreidimensionalen Bilderfassung eingesetzt. Aufgrund der kleinen Pixelanzahl ist jedoch die laterale Auflösung relativ gering.
  • Ausgehend hiervon ist es Aufgabe der Erfindung, eine Aufnahmevorrichtung der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß kostengünstig Aufnahmen mit höherer lateraler Auflösung möglich sind. Ferner soll das Aufnahmeverfahren der eingangs genannten Art so weitergebildet werden, daß Aufnahmen mit höherer Auflösung möglich sind.
  • Die Aufgabe wird bei einer Aufnahmevorrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß eine Verschiebeeinrichtung vorgesehen ist, mit der das Bild und der Fotomischdetektor relativ zueinander in der Bildebene verschiebbar sind.
  • Damit ist es möglich, mehrere Aufnahmen des Objektes durchzuführen und zwischen den Aufnahmen mittels der Verschiebeeinrichtung jeweils eine relative Verschiebung des Bildes und des Fotomischdetektors zu bewirken. Aus diesen mehreren Aufnahmen kann man dann rechnerisch eine Gesamtaufnahme des Objektes ermitteln, die eine höhere laterale Auflösung aufweist.
  • Bei der rechnerischen Ermittlung können insbesondere Mittelungsverfahren eingesetzt werden.
  • Bei der Meßstrahlung kann es sich z. B. um reflektierte und/oder gestreute Beleuchtungsstrahlung handeln. Es ist aber auch möglich, daß mittels der Beleuchtungsstrahlung die Meßstrahlung angeregt wird, wie z. B. Fluoreszenzstrahlung.
  • Die Verschiebeeinrichtung kann die relative Verschiebung zwischen dem erzeugten Bild und dem Fotomischdetektor mit einer Schrittlänge bewirken, die kleiner ist als die Abmessung eines der Pixel in Verschieberichtung. Damit ist eine Sub-Pixel-Verschiebung möglich, die zu der gewünschten höheren Auflösung führt.
  • Die Verschiebeeinrichtung kann insbesondere einen Fotomischdetektor in der Bildebene verschieben.
  • Ferner ist es möglich, daß die Verschiebeeinrichtung ein zwischen dem Fotomischdetektor und dem Objekt angeordnetes optisches Element aufweist, das bewegt werden kann, um das erzeugte Bild in der Bildebene relativ zum Fotomischdetektor zu verschieben.
  • Bei dem optischen Element kann es sich um ein refraktives und/oder diffraktives optisches Element handeln. Die Bewegung des optischen Elementes kann z. B. eine laterale Verschiebung, eine Drehung und/oder eine Kippung um eine oder mehrere Achsen sein.
  • Die Aufnahmevorrichtung kann insbesondere so ausgebildet sein, daß aus der ermittelten Phase die Tiefeninformationen des aufgenommenen Objekts abgeleitet werden und somit eine 3D-Aufnahme erzeugt wird. Ferner ist es möglich, daß aus der ermittelten Phase eine Fluoreszenzlebensdauer eines mittels der Beleuchtungsstrahlung angeregten Fluoreszenzstoffes oder Fluoreszenzlebensdauern mittels der Beleuchtungsstrahlung angeregter Fluoreszenzstoffe des Objektes ermittelt wird bzw. werden. In diesem Fall kann die Aufnahmevorrichtung insbesondere als Weitfeldmikroskop zur Detektion von Fluoreszenzlebensdauern eingesetzt werden.
  • Mit der erfindungsgemäßen Aufnahmevorrichtung können mehrere Aufnahmen zeitlich nacheinander durchgeführt werden, wobei zwischen den Aufnahmen mittels der Verschiebeeinrichtung das Bild relativ zum Fotomischdetektor verschoben wird. Aus diesen mehreren Aufnahmen kann dann mittels eines Auswertemoduls eine Gesamtaufnahme mit höherer Auflösung abgeleitet werden. Unter einer höheren Auflösung wird insbesondere verstanden, daß die Bildpunkteanzahl der Gesamtaufnahme größer ist als die Pixelanzahl des Fotomischdetektors.
  • Bei der Aufnahmevorrichtung kann der Sender zur Erzeugung der zeitlich modulierten Beleuchtungsstrahlung ein oder mehrere lichtemittierende Dioden (LED) und/oder einen oder mehrere Halbleiterlaser (Laserdioden) aufweisen. Ferner kann der Sender zur Erzeugung der zeitliche modulierten Beleuchtungsstrahlung einen akusto-optischen Modulator (AOM) und/oder einen elektro-optischen Modulator (EOM) enthalten.
  • Die Aufgabe wird bei einem Aufnahmeverfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß mehrere Aufnahmen zeitlich nacheinander durchgeführt werden, wobei zwischen den Aufnahmen das Bild und der Fotomischdetektor relativ zueinander in der Bildebene verschoben werden.
  • Damit ist es möglich, aus den mehreren Aufnahmen rechnerisch eine Gesamtaufnahme mit höherer Auflösung zu ermitteln.
  • Insbesondere kann die relative Verschiebung zwischen dem erzeugten Bild und dem Fotomischdetektor mit einer Schrittlänge bewirkt werden, die kleiner ist als die Abmessung eines der Pixel in Verschieberichtung. Die Pixel weisen häufig eine quadratische Fläche von typischer Weise 40 μm × 40 μm auf.
  • Ferner ist es möglich, für die relative Verschiebung den Fotomischdetektor in der Bildebene zu verschieben.
  • Auch kann ein optisches Element zwischen dem Fotomischdetektor und dem Objekt angeordnet werden, das bewegt wird, um das erzeugte Bild in der Bildebene relativ zum Fotomischdetektor zu verschieben.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Aufnahmeverfahren können aus der ermittelten Phase Tiefeninformationen des aufgenommenen Objekts abgeleitet werden. Damit ist eine 3D-Aufnahme mit hoher Auflösung möglich.
  • Ferner kann bei dem erfindungsgemäßen Verfahren aus der ermittelten Phase eine Fluoreszenzlebensdauer eines mittels der Beleuchtungsstrahlung angeregten Fluoreszenzstoffes des Objekts ermittelt werden. In diesem Fall kann das Aufnahmeverfahren insbesondere als Weitfeldmikroskopierverfahren ausgebildet sein.
  • Die beschriebene 3D-Aufnahmevorrichtung (bzw. das beschriebene 3D-Aufnahmeverfahren) kann insbesondere im landwirtschaftlichen Bereich eingesetzt werden. So können aufgrund der 3D-Aufnahmen landwirtschaftliche Nutzfahrzeuge auch ohne Fahrer automatisch über die Ackeroberfläche gesteuert werden. Dazu können mittels der erfindungsgemäßen Aufnahmevorrichtung bzw. dem erfindungsgemäßen Aufnahmeverfahren die Pflanzenreihen auf dem Acker dreidimensional aufgenommen werden, so daß das Nutzfahrzeug daran automatisch ausgerichtet bewegt wird. Die dazu notwendige Tiefenauflösung von einigen Zentimetern bei einer Aufnahmeentfernung von etwa 20 m kann mit der erfindungsgemäßen Aufnahmevorrichtung und dem erfindungsgemäßen Aufnahmeverfahren auch bei der erforderlichen lateralen Auflösung von wenigen Zentimeter erreicht werden.
  • Ein anderes Anwendungsgebiet ist beispielsweise die Medizin, insbesondere die Chirurgie und die Orthopädie. Hier sind Tiefen- und Lateralauflösungen im Submillimeterbereich bei einer maximalen Aufnahmeentfernung von etwa 2 m erforderlich. Mit der erfindungsgemäßen Aufnahmevorrichtung und mit dem erfindungsgemäßen Aufnahmeverfahren sind solche Auflösungen leicht erzielbar.
  • Es versteht sich, daß die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in den angegebenen Kombinationen, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung einsetzbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
  • Nachfolgend wird die Erfindung beispielsweise anhand der beigefügten Zeichnungen, die auch erfindungswesentliche Merkmale offenbaren, noch näher erläutert. Es zeigen:
  • 1 eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Aufnahmevorrichtung;
  • 2 eine Darstellung zur Erläuterung der Auflösungssteigerung;
  • 3 eine weitere Darstellung zur Erläuterung der Auflösungssteigerung;
  • 4 eine andere Darstellung zur Erläuterung der Auflösesteigerung;
  • 5 eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Aufnahmevorrichtung;
  • 6 eine dritte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Aufnahmevorrichtung;
  • 7 eine vierte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Aufnahmevorrichtung, und
  • 8 eine fünfte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Aufnahmevorrichtung.
  • Bei der in 1 gezeigten Ausführungsform umfaßt die erfindungsgemäße Aufnahmevorrichtung 1 einen Sender 2, der zeitlich modulierte Beleuchtungsstrahlung auf ein aufzunehmendes Objekt 3 sendet. Bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel handelt es sich bei dem Objekt 3 um eine Pflanze.
  • Die Pflanze 3 reflektiert die Beleuchtungsstrahlung als Meßstrahlung. Die Meßstrahlung wird genutzt, um mittels einer Abbildungsoptik 4 ein Bild der Pflanze 3 in einer Bildebene 5 zu erzeugen, wie in 1 schematisch angedeutet ist. In der Bildebene 5 ist ein Fotomischdetektor 6 angeordnet, der mehrere in Zeilen und Spalten angeordnete Pixel aufweist. Der Fotomischdetektor 6 kann mittels eines Piezo-Aktuators 7 in der Bildebene 5 verschoben werden, um die Auflösung der Aufnahme zu erhöhen, wie nachfolgend noch detailliert beschrieben wird.
  • Der Sender 2, der Fotomischdetektor 6 und der Aktuator 7 sind mit einem Steuer- und Auswertemodul 8 verbunden, das beispielsweise, wie in 1 angedeutet ist, ein herkömmlicher Computer sein kann. Um den kurzen Signallaufzeiten im ns-Bereich gerecht zu werden, kann der Sender 2 auch direkt mit dem Fotomischdetektor 6 verbunden sein.
  • Mit dem Fotomischdetektor 6 kann in bekannter Weise die Phase der Meßstrahlung relativ zur (modulierten) Beleuchtungsstrahlung für alle Pixel des Fotomischdetektors 6 gleichzeitig erfaßt, ausgewertet und an das Steuer- und Auswertemodul 8 ausgegeben werden. Damit ist es möglich, das Objekt 3 dreidimensional mit hoher Tiefenauflösung aufzunehmen. Nachdem bei dem Fotomischdetektor 6 aufgrund der auf dem Chip vorgesehenen Auswerteelektronik für jedes Pixel die absolute Pixelanzahl relativ gering ist (typischer Weise 160×120 Pixel), werden mit der erfindungsgemäßen Aufnahmevorrichtung 1 mehrere Aufnahmen zeitlich nacheinander durchgeführt, wobei zwischen den Aufnahmen der Piezo-Aktuator 7 den Fotomischdetektor 6 in der Bildebene 5 um eine Entfernung verschiebt, die geringer ist als die Ausdehnung der Pixel in dieser Verschieberichtung. Durch eine solche Sub-Pixel-Verschiebung kann die Auflösung dadurch erhöht werden, daß das Steuer- und Auswertemodul 8 aus allen Aufnahmen mit dem jeweils verschobenen Fotomischdetektor 6 die gewünschte Gesamtaufnahme mit höherer Auflösung berechnet.
  • Um beispielsweise die Auflösung in einer lateralen Richtung (also innerhalb der Bildebene 5) zu verdoppeln, sind zwei Aufnahmen notwendig, eine erste Aufnahme A1 (2) sowie eine um ein halbes Pixel gegenüber der ersten Aufnahme A1 lateral verschobene zweite Aufnahme A2. Zur vereinfachenden Darstellung sind in 2 lediglich drei Entfernungswerte in einer Zeile für jede Aufnahme dargestellt, die mittels dem Fotomischdetektor 6 ermittelt werden. So wird der Entfernungswert des ersten Pixels in der Zeile in der ersten Aufnahme mit E1 bezeichnet, in der zweiten Aufnahme hingegen mit E1*. Wie ferner in 2 angedeutet ist, kann das Steuer- und Auswertemodul 8 mittels einer Mittelwertbildung dann die lateral höher aufgelösten Entfernungswerte E1b, E2a, E2b, ... berechnen. Bei dieser Berechnung wird das Randpixel (also das Pixel neben dem Entfernungswert E1b) nicht berechnet, was jedoch bei einer zwei- bis dreistelligen Pixelanzahl pro Zeile vernachlässigbar ist.
  • Natürlich kann die Mittelwertbildung zur Ermittlung der Entfernungswerte der gewünschten Aufnahme B noch weiter entfernte Pixel mit bevorzugt einer geringeren Gewichtung berücksichtigen.
  • Wenn man in der lateralen Richtung nicht nur eine Verdopplung, sondern eine Verdreifachung der Auflösung wünscht, müssen drei lateral verschobene Aufnahmen durchgeführt werden. In 3 ist daher neben den Aufnahmen A1 und A2 eine dritte Aufnahme A3 dargestellt, wobei dann aus allen drei Aufnahmen das gewünschte Bild B mittels einer Mittelung berechnet wird.
  • Um die Entfernungsauflösung in zwei orthogonalen Richtungen in der Bildebene 5 zu verdoppeln, sind mindestens drei lateral verschobene Aufnahmen notwendig.
  • In 4 sind für die Aufnahmen lediglich der Entfernungswert (E1, E1*, E1**, E1***) für ein Bildpixel angezeigt, wobei jeweils gestrichelt die relative Lage des physikalisch vorhandenen Pixels zum anschließend zu berechnenden kleineren Pixel E1a (wegen der höheren Auflösung) dargestellt ist.
  • Die zweite Aufnahme A2 ist in x-Richtung um eine halbe Pixelgröße des physikalischen Pixels gegenüber der ersten Aufnahme A1 verschoben. Entsprechend ist die dritte Aufnahme A3 um eine halbe Pixelgröße in y-Richtung verschoben. Aus den drei Aufnahmen A1–A3 kann dann der Entfernungswert E1a als Mittelwert aus den Entfernungswerten E1, E1* und E1** berechnet werden.
  • Optional ist es möglich, eine vierte Aufnahme A4 aufzunehmen, die gegenüber der ersten Aufnahme A1 sowohl in x- als auch in y-Richtung jeweils um eine halbe Pixelgröße verschoben ist. In diesem Fall kann der Entfernungswert E1a als Mittelwert aus den Entfernungswerten E1 und E1*, E1** und E1*** berechnet werden, wie in 4 angedeutet ist.
  • In 5 ist eine Abwandlung der Aufnahmevorrichtung 1 von 1 gezeigt, wobei gleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind und zu deren Beschreibung auf die obigen Ausführungen verwiesen wird. Bei der Ausführungsform von 5 ist eine Planplatte 9 zwischen der Abbildungsoptik 4 und dem Fotomischdetektor 6 angeordnet. Die Planplatte 9 kann mit dem Piezo-Aktuator 7 um zwei zueinander orthogonalen Achsen verkippt werden, so daß das Bild des Objektes 3 in der Bildebene 5 in zwei lateralen Richtungen verschoben werden kann. Damit ist in einfacher Art und Weise die notwendige Verschiebung des Bildes in der Bildebene 5 relativ zum Fotomischdetektor 6 möglich.
  • In 6 ist eine weitere Abwandlung der Aufnahmevorrichtung 1 von 1 dargestellt, wobei wiederum gleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind und zu deren Beschreibung auf die obigen Ausführungen verwiesen wird. Als Objekt ist nun beispielshalber ein Organ dargestellt, um zu verdeutlichen, daß die erfindungsgemäße Aufnahmevorrichtung auch in der Medizin einsetzbar ist. Zwischen der Abbildungsoptik 4 und dem Fotomischdetektor 6 ist ein refraktives und/oder diffraktives Element 9 angeordnet, das mittels des Piezo-Aktuators 7 in zwei orthogonalen Richtungen verschoben werden kann, um eine gewünschte Verschiebung des Bildes in zwei lateralen Richtungen der Bildebene 5 relativ zum Fotomischdetektor 6 zu erzeugen.
  • Der Sender 2 ist bevorzugt als modulierbare Halbleiterstrahlungsquelle ausgebildet, die beispielsweise eine oder mehrere LEDs oder Laser enthält. Die Schwerpunktwellenlänge der Beleuchtungsstrahlung wird bevorzugt der spektralen Reflektivität des Objektes 3 angepaßt.
  • Bei Grünpflanzen kann die Schwerpunktwellenlänge beispielsweise im Bereich von 500 bis 580 nm liegen. Bei organischem Gewebe ist hingegen eher mit rötlichem Licht zu bestrahlen, so daß die Schwerpunktwellenlänge im Bereich vom 600 bis 800 nm liegt. Die Modulationsfrequenz des Senders kann im Bereich von 1 bis 500 MHz liegen, je nach gewünschter Tiefenauflösung. Mit steigender Modulationsfrequenz steigt die Tiefenauflösung.
  • In 7 ist eine Abwandlung der Aufnahmevorrichtung 1 gezeigt, mit der eine Fluoreszenz-Lebensdauermessung in der Weitfeldmikroskopie (FLIM = Fluorescence Lifetime Imaging Microscopy) möglich ist. Der Sender 2 umfaßt hier eine multispektrale LED- oder Laser-Weitfeldbeleuchtung 10, die mittels einer zeitlich modulierten Stromquelle 11 angesteuert wird, um die modulierte Beleuchtungsstrahlung zu erzeugen. Die so erzeugte Beleuchtungsstrahlung wird über eine Beleuchtungstubusoptik 12, einem Strahlteiler 13 und einem Objektiv 14 auf das auf einem Probenträger 15 angeordnete fluoreszierende Objekt 3 gerichtet. Die durch die Beleuchtungsstrahlung angeregte Fluoreszenzstrahlung wird mittels des Objektives 14, dem Strahlteiler 13 und einer Detektionstubusoptik 16 auf den Fotomischdetektor 6 abgebildet, der wiederum mittels des Piezo-Aktuators 7 in der Bildebene verschiebbar ist. An dem Strahlteiler sind noch in bekannter Weise ein Fluoreszenzanregungsfilter 17 und ein Fluoreszenzemissionsfilter 18 angebracht.
  • Typische Anregungswellenlängen für FLIM überdecken den Bereich 350–900 nm.
  • Mit der Aufnahmevorrichtung 1 von 7 kann die Phasenverschiebung zwischen der Beleuchtungsstrahlung und der (in der Regel um einige ns verzögerte) Meßstrahlung (Fluoreszenzlicht) gemessen werden. Statt Entfernungswerten wird hier die Fluoreszenzlebensdauer aus der Phasenverschiebung bestimmt. Die Auflösungserhöhung in lateraler Richtung (also innerhalb der Bildebene) kann in gleicher Weise wie bei den oben beschriebenen Ausführungsformen bezüglich der Entfernungswertbestimmung durchgeführt werden.
  • In 8 ist die Ausbildung der erfindungsgemäßen Aufnahmevorrichtung für FLIM-Messungen als Funduskamera schematisch dargestellt.
  • Der Sender 2 ist als zeitlich modulierbare, multispektrale LED- oder Laser-Lichtquelle mit notwendiger Stromquelle ausgebildet, dem eine Kollimationsoptik 20 nachgeordnet ist. Ferner ist ein Strahlteiler 21 vorgesehen, der die Beleuchtungsstrahlung über ein Objektiv 22 auf die Netzhaut 23 des Auges 24 lenkt. Die Beleuchtungsstrahlung BS ist hierbei schematisch als Punktlinie dargestellt. Die erzeugte Fluoreszenzstrahlung (Meßstrahlung MS) ist gestrichelt dargestellt und wird über das Objektiv 22, den Strahlteiler 21 und eine Abbildungsoptik 25 auf den Fotomischdetektor 6 gerichtet, der über den Piezo-Aktuator 7 in der Bildebene 5 lateral verschiebbar ist. Zwischen der Kollimationsoptik 20 und dem Strahlteiler 21 ist ein erster Filterwechsler 26 für Fluoreszenz-Anregungsfilter vorgesehen. Zwischen dem Strahlteiler 21 und der Abbildungsoptik 25 ist ein zweiter Filterwechsler 27 für Fluoreszenz-Emissionsfilter angeordnet.
  • Natürlich ist bei den Ausführungsformen von 7 und 8 wiederum ein Steuer- und Auswertemodul 8 vorgesehen, das hier zur Vereinfachung der Darstellung nicht eingezeichnet wurde.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Nicht-Patentliteratur
    • - Elektronik 9/2001, S. 60–64 „Objekterfassung mit Intelligenz" [0002]
    • - Elektronik 12/1999, S. 80–90 „Fotomischdetektor erfaßt 3D-Bilder" [0002]

Claims (17)

  1. Aufnahmevorrichtung mit einem Sender (2), der modulierte Beleuchtungsstrahlung (BS) auf ein aufzunehmendes Objekt (3) sendet, das daraufhin als Folge Meßstrahlung (MS) abgibt, einer Abbildungsoptik (4), die mit der Meßstrahlung (MS) ein Bild des Objektes (3) in einer Bildebene (5) erzeugt, in der ein mehrere Pixel aufweisender Fotomischdetektor (6) angeordnet ist, der für eine Aufnahme die auf die Pixel auftreffende Meßstrahlung (MS) detektiert und deren Phase relativ zur Beleuchtungsstrahlung (BS) ermittelt, gekennzeichnet durch eine Verschiebeeinrichtung (7), mit der das Bild und der Fotomischdetektor (6) relativ zueinander in der Bildebene (5) verschiebbar sind.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschiebeeinrichtung (7) die relative Verschiebung zwischen dem erzeugten Bild und dem Fotomischdetektor (6) mit einer Schrittlänge bewirken kann, die kleiner ist als die Abmessung eines der Pixel in Verschieberichtung.
  3. Vorrichtung nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschiebeeinrichtung (7) den Fotomischdetektor (6) in der Bildebene verschieben kann.
  4. Vorrichtung nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschiebeeinrichtung (7) ein zwischen dem Fotomischdetektor (6) und dem Objekt (3) angeordnetes optisches Element aufweist, das bewegbar ist, um das erzeugte Bild in der Bildebene relativ zum Fotomischdetektor (6) zu verschieben.
  5. Aufnahmevorrichtung nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß aus der ermittelten Phase Tiefeninformationen des aufgenommenen Objekts abgeleitet werden.
  6. Aufnahmevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß aus der ermittelten Phase eine Fluoreszenzlebensdauer eines mittels der Beleuchtungsstrahlung angeregten Fluoreszenzstoffes ermittelt wird.
  7. Aufnahmevorrichtung nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Aufnahmen zeitlich nacheinander durchführbar sind, wobei zwischen den Aufnahmen mittels der Verschiebeeinrichtung das Bild relativ zum Fotomischdetektor (6) verschoben wird.
  8. Aufnahmevorrichtung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch ein Auswertemodul (8), das aus den mehreren Aufnahmen eine Gesamtaufnahme ableitet, deren Bildpunktezahl größer ist als die Pixelanzahl des Fotomischdetektors.
  9. Aufnahmevorrichtung nach einem der obigen Ansprüche, bei der der Sender zur Erzeugung der modulierten Beleuchtungsstrahlung (B5) mindestens eine lichtemittierende Diode oder mindestens einen Halbleiterlaser aufweist.
  10. Aufnahmevorrichtung nach einem der obigen Ansprüche, bei der der Sender zur Erzeugung der modifizierten Beleuchtungsstrahlung (65) einen akusto-optischen Modulator oder einen elektro-optischen Modulator enthält.
  11. Aufnahmeverfahren, bei dem modulierte Beleuchtungsstrahlung auf ein aufzunehmendes Objekt gesendet wird, das daraufhin als Folge Meßstrahlung abgibt, mit der ein Bild des Objektes in einer Bildebene erzeugt wird, in der ein mehrere Pixel aufweisender Fotomischdetektor angeordnet ist, der für eine Aufnahme die auf die Pixel auftretende Meßstrahlung detektiert und deren Phase relativ zur Beleuchtungsstrahlung ermittelt, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Aufnahmen zeitlich nacheinander durchgeführt werden, wobei zwischen den Aufnahmen das Bild und der Fotomischdetektor relativ zueinander in der Bildebene verschoben werden.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die relative Verschiebung zwischen dem erzeugten Bild und dem Fotomischdetektor mit einer Schrittlänge bewirkt wird, die kleiner ist als die Abmessung eines der Pixel in Verschieberichtung.
  13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß für die relative Verschiebung der Fotomischdetektor in der Bildebene verschoben wird.
  14. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Fotomischdetektor und dem Objekt ein optisches Element angeordnet wird, das bewegt wird, um das erzeugte Bild in der Bildebene relativ zum Fotomischdetektor zu verschieben.
  15. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß aus der ermittelten Phase Tiefeninformationen des aufgenommenen Objekts abgeleitet werden.
  16. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß aus der ermittelten Phase Fluoreszenzlebensdauern mittels der Beleuchtungsstrahlung angeregter Fluoreszenzstoffe des Objektes (3) ermittelt werden.
  17. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß aus den mehreren Aufnahmen eine Gesamtaufnahme abgeleitet wird, deren Bildpunktezahl größer ist als die Pixelanzahl des Fotomischdetektors.
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