DE102008018864B4

DE102008018864B4 - Mikroskop mit Haltefokus-Steuerung

Info

Publication number: DE102008018864B4
Application number: DE102008018864.6A
Authority: DE
Inventors: Reiner Mitzkus; Stefan Steinborn; Dr. Wehner Eugen; Gleb Milinovici; Steffen Leidenbach; Dr. Westphal Peter
Original assignee: Carl Zeiss Microscopy GmbH
Current assignee: Carl Zeiss Microscopy GmbH
Priority date: 2008-04-15
Filing date: 2008-04-15
Publication date: 2022-01-05
Anticipated expiration: 2028-04-16
Also published as: US9128296B2; DE102008018864A1; US20110051232A1; WO2009127336A1

Abstract

Mikroskop miteiner Abbildungsoptik (4),einem Probentisch (2) zum Tragen einer zu untersuchenden Probe (3),einer Bewegungseinheit (9), mit der der Abstand zwischen Probentisch (2) und Abbildungsoptik (4) verändert werden kann,einer Fokusmeßeinheit (7), die die vorliegende Fokuslage mißt und ein Fokusmeßsignal ausgibt,einer Steuereinheit (8) zum Beibehalten einer vorbestimmten Fokuslage für zeitlich voneinander beabstandete Untersuchungen der Probe (3), wobei die Steuereinheit (8) dazu das Fokusmeßsignal empfängt und daraus eine Abweichung der vorliegenden Fokuslage von der vorbestimmten Fokuslage ableitet und in Abhängigkeit der abgeleiteten Abweichung mittels der Bewegungseinheit (9) den Abstand zwischen Probentisch (2) und Abbildungsoptik (4) so ändert, daß die vorbestimmte Fokuslage beibehalten wird,dadurch gekennzeichnet, daßdie Steuereinheit (8) die Bewegungseinheit (9) zur Beibehaltung der vorbestimmten Fokuslage nur vor und/oder nach zumindest einer der Untersuchungen, aber nie während den Untersuchungen ansteuert, wobeidie Steuereinheit (8) laufend die Abweichung zwischen vorbestimmter und vorliegender Fokuslage ermittelt und bei Überschreiten eines Schwellwertes, der anzeigt, dass ein vorbestimmter Bereich, in dem die vorbestimmte Fokuslage schwanken darf, verlassen wird, die Beibehaltung der vorbestimmten Fokuslage bewirkt, undder Schwellwert in Abhängigkeit der Abbildungsoptik automatisch eingestellt ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Mikroskop mit einer Abbildungsoptik, einem Probentisch zum Tragen einer zu untersuchenden Probe, einer Bewegungseinheit, mit der der Abstand zwischen Probentisch und Abbildungsoptik verändert werden kann, einer Fokusmeßeinheit, die die vorliegende Fokuslage mißt und ein Fokusmeßsignal ausgibt, und einer Steuereinheit zum Beibehalten einer vorbestimmten Fokuslage für zeitlich voneinander beabstandete Untersuchungen der Probe, wobei die Steuereinheit dazu das Fokusmeßsignal empfängt und daraus eine Abweichung der vorliegenden Fokuslage von der vorbestimmten Fokuslage ableitet und in Abhängigkeit der abgeleiteten Abweichung mittels der Bewegungseinheit den Abstand zwischen Probentisch und Abbildungsoptik so ändert, daß die vorbestimmte Fokuslage beibehalten wird.
Eine solche Beibehaltung der Fokuslage wird häufig auch als Haltefokus-Steuerung bezeichnet, weil die Fokus- bzw. Abbildungslage über eine lange Zeitdauer beibehalten wird. Die Zeitdauer kann durchaus mehrere Stunden oder sogar mehrere Tage betragen.
Solche Zeitdauern sind beispielsweise bei Experimenten mit lebenden Zellen notwendig, bei denen häufig die Regelung der Inkubation oder der Umgebungstemperatur kritisch ist und Abweichungen der Fokuslage (also Drifts in Beobachtungsrichtung der Abbildungsoptik) längere Zeitserien-Experimente stören oder unmöglich machen. Auch werden häufig bei mikroskopischen Anwendungen Zeitserien aufgenommen, bei denen natürlich ein Fokusdrift das Experiment nachteilig beeinflussen kann.
Bisher wird, wenn überhaupt, die Haltefokus-Regelung laufend durchgeführt, um sicherzustellen, daß die gewünschte Fokuslage beibehalten wird. Dies führt jedoch nachteilig zu einer sehr starken Belastung der elektromechanischen Komponenten der Bewegungseinheit, da während der Haltefokus-Steuerung viele kleine Bewegungen durchgeführt werden.
Die US 2007/0122143 A1 beschreibt ein Mikroskop, das Fotos in Intervallen aufnimmt und eine Autofokuseinrichtung aufweist. Die DE 601 16 268 T2 offenbart ein Hochdurchsatzscreening-Mikroskop mit Autofokus-Eirichtung. Die DE 603 12 754 T2 beschreibt ein mikroskopisches Abbildungssystem und eine Methode zur Datenerfassung und die US 2005/0068614 A1 offenbart ein mikroskopisches Abbildungssystem mit einer Haltefokuseinrichtung.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Mikroskop der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß die Belastung der Bewegungseinheit verringert werden kann.
Die Erfindung ist im Anspruch 1 definiert. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Mit dem erfindungsgemäßen Mikroskop kann die Zeitdauer, während der die Bewegungseinheit zur Beibehaltung der vorbestimmten Fokuslage benötigt wird, und somit auch die mechanische Belastung der Bewegungseinheit verringert werden.
Mit dieser Haltefokus-Steuerung wird somit die vorbestimmte Fokuslage beibehalten oder anders ausgedrückt, die optische Weglänge der Mikroskopabbildung wird konstant gehalten.
Bei der vorbestimmten Fokuslage muß es sich nicht um die beste Fokuslage handeln. Es ist nur wichtig, daß die eingestellte Fokuslage, die ein Benutzer des Mikroskops gewählt hat, dauerhaft für die Untersuchungen beibehalten wird.
Das Mikroskop stellt den Schwellwert in Abhängigkeit der Abbildungsoptik automatisch ein. Wenn z.B. ein Objektivwechsel stattfindet, passt daraufhin das Mikroskop den Schwellwert an die nun geänderte Abbildungsoptik an.
Bei dem erfindungsgemäßen Mikroskop kann die Steuereinheit die Beibehaltung der vorbestimmten Fokuslage vor und nach zumindest einer der Untersuchungen bewirken.
Insbesondere kann bei dem erfindungsgemäßen Mikroskop die Steuereinheit die Beibehaltung der vorgeschriebenen Fokuslage nur während zeitlich voneinander beabstandeter Ansteuerintervalle bewirken. Damit kann die zeitliche Belastung der Bewegungseinheit weiter verringert werden.
Ferner kann zwischen den Ansteuerintervallen die gewünschte Untersuchung durchgeführt werden, die dann nicht nachteilig durch Bewegungen der Abbildungsoptik und/oder des Probentisches beeinflußt wird.
Bei den Untersuchungen kann es sich insbesondere um das Aufnehmen eines Bildes der Probe handeln.
Insbesondere können die Ansteuerintervalle so gewählt sein, daß zwischen zwei aufeinanderfolgenden Untersuchungen mehrere Ansteuerintervalle liegen. Damit kann sichergestellt werden, daß während der Untersuchung immer die vorbestimmte Fokuslage vorhanden ist.
Die zeitliche Länge der Ansteuerintervalle und/oder der zeitliche Abstand der Ansteuerintervalle kann vorbestimmt werden.
Es ist jedoch auch möglich, den zeitlichen Abstand der Intervalle in Abhängigkeit des Fokusmeßsignals durch die Steuereinheit festzulegen. Diese Festlegung kann dynamisch erfolgen, so daß stets das Optimum zwischen minimaler Beanspruchung der Bewegungseinheit und optimaler Beibehaltung der Fokuslage erreicht werden kann.
Es ist auch möglich, den zeitlichen Abstand für zumindest zwei aufeinanderfolgende Untersuchungen im voraus festzulegen. Diese Festlegung im voraus kann auch dynamisch erfolgen.
Die Steuereinheit kann bei dem erfindungsgemäßen Mikroskop ferner die Beibehaltung der vorbestimmten Fokuslage nur unmittelbar vor der entsprechenden Untersuchung bewirken. Diese Art der Beibehaltung der vorbestimmten Fokuslage kann durch die Untersuchung selbst getriggert werden. Wenn die Beibehaltung der Fokuslage durch die Untersuchung selbst getriggert wird, kann an die Steuereinheit beispielsweise ein Anforderungssignal zur Durchführung einer Untersuchung abgegeben werden. Aufgrund dieses Anforderungssignals stellt die Steuereinheit fest, ob die vorbestimmte Fokuslage vorliegt. Wenn sie vorliegt, wird keine Abstandsänderung zur Beibehaltung der vorbestimmten Fokuslage durchgeführt und die Untersuchung freigegeben. Beispielsweise kann die Steuereinheit ein entsprechendes Signal ausgeben. Wenn die vorbestimmte Fokuslage nicht vorliegt, steuert die Steuereinheit die Bewegungseinheit so an, daß die vorbestimmte Fokuslage erreicht wird. Danach unterbricht die Steuereinheit die Beibehaltung der vorbestimmten Fokuslage und gibt das Freigabesignal zur Durchführung der Untersuchung aus.
Die Dauer der Beibehaltung ist bevorzugt geringer als der Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Untersuchungen. Sie kann jedoch alternativ dem Abstand entsprechen.
In diesem Fall wird die vorbestimmte Fokuslage bis auf die Zeiten der Untersuchungen über die Haltefokussteuerung beibehalten.
Damit kann die mechanische Beanspruchung der Bewegungseinheit minimiert werden.
Vorteilhafterweise kann die Steuereinheit dabei die Richtung und gegebenenfalls den Betrag der Abweichung zwischen der vorbestimmten und der vorliegenden Fokuslage laufend ermitteln und dies bei der unmittelbar vor der entsprechenden Untersuchung bewirkten Beibehaltung der vorbestimmten Fokuslage nutzen. Damit ist es leichter, die vorbestimmte Fokuslage schnell zu erreichen.
Das Mikroskop kann als Auflicht- oder Durchlichtmikroskop ausgebildet sein. Das Mikroskop kann als konfokales Mikroskop, als Laser-Scanning-Mikroskop und/oder als Fluoreszenzmikroskop ausgebildet sein. Das Mikroskop kann ferner eine Beleuchtungseinheit aufweisen. Ferner kann das Mikroskop eine Eingabeeinheit aufweisen, über die das Mikroskop bedient werden kann und insbesondere können unterschiedliche Mikroskopiermodi ausgewählt werden. Die Eingabeeinheit kann insbesondere als berührungsempfindlicher Bildschirm vorgesehen werden.
Die Durchführung der Haltefokus-Steuerung bzw. -Regelung und insbesondere die optische Realisierung kann beispielsweise in gleicher oder ähnlicher Art und Weise wie in der WO2007/144197 A1 erfolgen. Der Inhalt der WO2007/144197 A1 wird hiermit durch Bezugnahme mit aufgenommen.
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 schematische Ansicht einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Mikroskops;
2a ein Diagramm zur Erläuterung der Ansteuerintervalle;
2b ein Diagramm zur Erläuterung der durchgeführten Haltefokus-Steuerung während der Ansteuerintervalle;
3a ein Diagramm zur Erläuterung der Untersuchungsintervalle;
3b ein Diagramm zur Erläuterung der Ansteuerintervalle;
3c ein Diagramm zur Erläuterung der Ansteuerintervalle;
4a eine Darstellung zur Erläuterung des zeitlich vorliegenden Fokusdrifts;
4b eine Darstellung zur Erläuterung der dynamischen Haltefokus-Steuerung, und
4c eine Darstellung der Ansteuerintervalle T.

Bei der in 1 gezeigten Ausführungsform umfaßt das erfindungsgemäße Mikroskop 1, das bevorzugt als inverses Mikroskop ausgebildet ist, einen Probentisch 2, der eine zu untersuchende Probe 3 trägt, eine Abbildungsoptik 4, die die zu untersuchende Probe auf einem Detektor (beispielsweise ein CCD-Detektor) einer Detektoreinheit 5 abbildet.
Ferner umfaßt das Mikroskop einen Strahlteiler 6, der die Strahlung zur Abbildung der Probe 3 auf den Detektor der Detektoreinheit 5 nahezu unverändert durchläßt und Fokusmeßstrahlung (z.B. Infrarotstrahlung) auf die Fokusmeßeinheit 7 lenkt. Die Fokusmeßstrahlung wird z.B. mit einer im Bereich der Fokusmeßeinheit angeordneten Strahlungsquelle (nicht gezeigt) erzeugt, über den Spiegel 6 und die Abbildungsoptik 4 auf die Probe 3 abgebildet, von der Probe 3 reflektiert und über die Abbildungsoptik 4 und den Spiegel 6, wie bereits erwähnt, auf die Fokusmeßeinheit 7 gelenkt. Die Fokusmeßeinheit 7 kann die vorliegende Fokuslage der Abbildungsoptik 4 in der Probe 3 messen und ein entsprechendes Fokusmeßsignal ausgeben. Das Fokusmeßsignal wird, wie durch die Linie L1 angedeutet ist, einer Steuereinheit 8 zugeführt.
Das Mikroskop 1 enthält ferner eine Bewegungseinheit 9, mit der der Abstand (in Beobachtungsrichtung) zwischen der Abbildungsoptik 4 und dem Probentisch 2 und somit der Probe 3 verändert werden kann. Dies ist durch die Linien L2 und L3 angedeutet. Bevorzugt bewegt die Bewegungseinheit 9 entweder nur die Abbildungsoptik 4 oder den Probentisch 2. Dies vereinfacht den mechanischen Aufbau.
Das erfindungsgemäße Mikroskop 1 ist so ausgebildet, daß es eine eingestellte bzw. vorbestimmte Fokuslage (Lage der Fokusebene in der zu untersuchenden Probe 3) über einen langen Zeitraum (beispielsweise mehrere Stunden oder sogar mehrere Tage) beibehalten werden kann. Da die Fokus- bzw. Abbildungslage beibehalten wird, kann man auch von einer Haltefokus-Funktionalität des erfindungsgemäßen Mikroskopes 1 sprechen. Die Fokusmeßeinheit 7 und die Steuereinheit 8 bilden zusammen eine Haltefokus-Steuereinheit.
Die Haltefokus-Funktionalität wird bei dem erfindungsgemäßen Mikroskop von 1 dadurch erreicht, daß die Regelung der Fokuslage nur während zeitlich voneinander beabstandeter Ansteuerintervalle T durchgeführt wird, wie in 2 schematisch dargestellt ist. Während der Zeitdauer zwischen zwei Ansteuerintervallen T erfolgt keine Haltefokus-Regelung, so daß während dieser Zeiten die gewünschten Probenuntersuchungen (wie z.B. Bildaufnahmen der Probe 3) durchgeführt werden können.
Insbesondere können solche Untersuchungen durchgeführt werden, bei denen eine Fokusvariation bzw. eine Änderung des Abstands zwischen Abbildungsoptik 4 und Probe 3 stören würde.
In der Darstellung von 2b ist schematisch (als Steuerperioden S) dargestellt, wann die Steuereinheit 8 während den Ansteuerintervallen T die Bewegungseinheit 9 ansteuert, um die vorbestimmte Fokuslage zu halten. Zwischen den Ansteuerintervallen T sind Untersuchungen der Probe 3 möglich. Insbesondere kann das Mikroskop 1 so ausgebildet sein, daß die gewünschte Untersuchung nicht während der Ansteuerintervalle T, sondern nur zwischen den Ansteuerintervallen T möglich ist.
Durch diese Art der Haltefokus-Steuerung wird vorteilhaft erreicht, daß die Bewegungseinheit 9 nicht andauernd in Betrieb ist, so daß die elektromechanischen Komponenten der Bewegungseinheit 9 geringer als bisher belastet werden.
Insbesondere ist es möglich, die Länge der Zeitfenster zwischen den Ansteuerintervallen T frei zu wählen. Dies kann der Benutzer frei vorgeben oder es werden ihm z.B. mehrere Zeitfensterlängen angegeben, von denen er eine auswählen kann. Auch ist es möglich, die Dauer der Ansteuerintervalle T von einem Benutzer des Mikroskops 1 festlegen zu lassen (z.B. frei eingebbar oder verschiedene auswählbare Werte vorgeben). Die untere Grenze bildet hierbei die schnellste Regelung des Systems.
Wenn diese Wahl getroffen ist, ist im Mikroskop 1 somit auch bekannt, wann keine Haltefokus-Steuerung durchgeführt wird. In diesen Zeitfenstern können dann die gewünschten , Untersuchungen durchgeführt werden, wie z.B. das Aufnehmen eines Bildes, das nur dann zu guten Ergebnissen führt, wenn alle Komponenten des Mikroskops in Ruhe sind.
Die Haltefokus-Funktionalität kann bei dem erfindungsgemäßen Mikroskop auch in einer Art und Weise realisiert werden, bei der von vorgegebenen Untersuchungsintervallen U ausgegangen wird. Die Untersuchungsintervalle U können beispielsweise, wie in 3a gezeigt ist, periodisch auftreten. So können beispielsweise periodische Bildaufnahmen in sogenannten Time-Lapse-Experimenten durchgeführt werden. Während den Untersuchungsintervallen U erfolgt erfindungsgemäß keine Haltefokusregelung.
In einem ersten Regelmodus wird die Untersuchung, die während des Untersuchungsintervalls U durchgeführt werden soll, dadurch vorbereitet, daß ein dem Untersuchungsintervall U vorausgehendes Ansteuerintervall T ausgeführt wird, in dem die Haltefokus-Regelung aktiviert und die vorbestimmte Fokuslage eingestellt wird (3b). Die Durchführung des Ansteuerintervalls T kann dabei beispielsweise durch ein externes Signal des Mikroskopbenutzers oder bei den oben erwähnten Time-Lapse-Experimenten durch eine entsprechende Anforderung des Steuerprogramms zur Durchführung der Time-Lapse-Experimente angestoßen werden. Nach Abschluß des Ansteuerintervalls T wird die Durchführung des Untersuchungsintervalls U freigegeben. Während des Untersuchungsintervalls U findet keine Haltefokus-Regelung mehr statt, wie z.B. 3a und 3b zu entnehmen ist. Bei diesem Regelmodus findet somit eine Haltefokus-Regelung immer unmittelbar vor dem Untersuchungsintervall U statt.
Es ist natürlich auch möglich, daß zwischen zwei Untersuchungsintervallen U noch weitere Ansteuerintervalle T ausgeführt werden, wie dies beispielsweise in 3c angedeutet ist.
In jedem Fall erfolgt die Haltefokus-Regelung zu keinem Zeitpunkt während der Untersuchungsintervalle U, wodurch die Belastung der Bewegungseinheit 9 verringert werden kann. Eine weitere Entlastung der Bewegungseinheit 9 läßt sich z.B. dadurch erreichen, daß zwischen den Untersuchungsintervallen U der Schwellwert für die Regelung auf das Maximum des Detektors 7 gesetzt wird. Dann erfolgt die Regelung nur, wenn das System an die Meßgrenzen des Detektors 7 gelangt und ist dennoch zu jedem Zeitpunkt in einem definierten Zustand.
Die durch die Haltefokus-Steuerung zu kompensierende Drift der Fokuslage des Mikroskopes 1 hat häufig verschiedenste Ursachen, die sich unterschiedlich stark auf die Fokusdrift auswirken können. So können sich die verschiedenen Ursachen unter Umständen gegenseitig kompensieren oder verstärken. Auch können Eingriffe während der Untersuchung, wie beispielsweise eine Änderung der Temperatur der Probe und/oder der Abbildungsoptik zu nicht vorhersehbaren Verschiebungen der Fokuslage führen.
Für solche Anwendungen kann die Haltefokus-Steuerung so ausgeführt werden, daß die Fokusmeßeinheit 7 ständig die vorliegende Fokuslage mißt und ein entsprechendes Fokusmeßsignal an die Steuereinheit 8 ausgibt. Sobald die Steuereinheit 8 feststellt, daß die Abweichung der vorliegenden Fokuslage von der vorbestimmten Fokuslage so groß wird, daß die vorliegende Fokuslage droht, aus dem Schärfetiefenbereich der Abbildungsoptik 4 herauszuwandern, steuert die Steuereinheit 8 die Bewegungseinheit 9 an, so daß die vorbestimmte Fokuslage durch die Änderung des Abstands zwischen Probentisch 2 und Abbildungsoptik 4 wieder erreicht wird. In diesem Fall wird somit die Haltefokus-Steuerung eingeschaltet. Wenn die vorbestimmte Fokuslage wieder vorliegt, wird die Haltefokus-Steuerung wiederum ausgeschaltet und erst dann wieder eingeschaltet, wenn über das Fokusmeßsignal festgestellt wird, daß die Fokuslage aus dem Schärfentiefebereich der Abbildungsoptik herauswandern würde, wenn keine Haltefokus-Regelung einsetzen würde.
Zur Veranschaulichung dieses Regelverhaltens ist in 4a der zeitliche Verlauf (in Abhängigkeit der Zeit t) der vorliegenden Fokuslage F0 ohne Haltefokus-Regelung gezeigt (gepunktete Linie). Die vorbestimmte Fokuslage F1 ist in dieser Darstellung ferner zusammen mit den beiden Grenzen F2, F3 des Schärfentiefebereiches der Abbildungsoptik 4 eingezeichnet. Wie der Darstellung von 4a zu entnehmen ist, würde die tatsächliche Fokuslage F0 mehrfach aus dem Schärfetiefebereich der Abbildungsoptik 4 herausdriften.
Wenn die oben beschriebene dynamische Haltefokus-Regelung bei dem Mikroskop 1 eingeschaltet ist, wird die Haltefokus-Regelung immer dann aktiviert, wenn ein Herausdriften der tatsächlichen Fokuslage aus dem Schärfetiefenbereich droht. Diese Regelungszeiten sind in 4b jeweils als durchgezogene Linienabschnitte F4 dargestellt. Wie sich der Darstellung von 4b entnehmen läßt, liegt somit der tatsächliche Fokus immer innerhalb des gewünschten Schärfetiefebereiches der Abbildungsoptik 4 (zwischen F2 und F3; 4b). In 4c sind die entsprechenden Ansteuerintervalle T dargestellt. In den Zeitfenstern zwischen den Ansteuerintervallen T können dann wiederum die gewünschten Untersuchungen durchgeführt werden, bei denen das Mikroskop und seine Komponente z.B. in Ruhe sein müssen, wie dies bei Aufnahmen der Probe 3 der Fall ist. Mit der dynamischen Haltefokus-Regelung liegt die tatsächliche Fokuslage somit immer innerhalb des gewünschten Schärfetiefebereiches der Abbildungsoptik 4.
Die Schärfentiefe läßt sich beispielsweise vereinfacht für die Abbildungsoptik 4 gemäß der nachfolgenden Formel berechnen: $d_{s} = n λ / {NA}^{2} .$
Dabei bezeichnet d_s die Schärfentiefe, NA die numerische Apertur der Abbildungsoptik 4 und λ eine mittlere Wellenlänge des sichtbaren Wellenlängenbereichs, wobei hier für λ 550 nm eingesetzt wurde. n ist die Brechzahl des Immesionsmediums, wobei beispielsweise n_Luft = 1, n_wasser = 1.328 oder n_Glycerin = 1,477 beträgt.
Wenn man nicht den gesamten Schärfetiefebereich der Abbildungsoptik 4 nutzen will, kann man natürlich die Grenzen F2 und F3 enger wählen, so daß der Bereich, in dem die tatsächliche Fokuslage schwanken kann, geringer wird.
Die beschriebene dynamische Haltefokus-Regelung kann so abgewandelt werden, daß über eine vorbestimmte Zeitdauer die dynamische Regelung durchgeführt wird. Wenn dann festgestellt wird, daß mit dieser Regelung die Fokuslage sicher im gewünschten Bereich gehalten werden kann, werden die ermittelten Ansteuerintervalle T und Abstände der Ansteuerintervalle T für die nachfolgende Haltefokus-Regelung verwendet.
Dieses Vorgehen vermindert den Regelaufwand.
Wenn man die mechanische Belastung der Bewegungseinheit 9 minimieren möchte, kann die Haltefokus-Regelung auch so ausgebildet werden, daß die Regelung nur direkt vor einer gewünschten Untersuchung durchgeführt wird.
Wenn z.B. zu einem vorbestimmten Zeitpunkt eine Bildaufnahme durchgeführt werden soll, wird vor der Durchführung der Bildaufnahme an die Steuereinheit ein Signal abgegeben. Daraufhin schaltet die Steuereinheit 8 die Haltefokus-Regelung ein und gibt, nachdem die vorbestimmte Fokuslage erreicht ist, ein Signal an die Detektionseinheit 5 zurück und beendet die Haltefokus-Regelung.
Aufgrund des Signales von der Steuereinheit kann dann die Detektionseinheit 5 die gewünschte Aufnahme durchführen. Nachteilig kann bei diesem Vorgehen sein, daß es schwierig werden kann, die vorbestimmte Fokuslage zu erreichen, wenn die Abweichung zu Beginn der Haltefokus-Regelung zu groß ist. Vorteilhaft ist in diesem Fall, wenn die Fokusmeßeinheit 7 laufend die tatsächliche Fokuslage mißt und der Steuereinheit 8 mitteilt, so daß die Steuereinheit 8 bei Beginn der Haltefokus-Regelung zumindest weiß, in welcher Richtung die Abweichung der tatsächlichen Fokuslage von der vorbestimmten Fokuslage momentan vorliegt.
Schließlich ist es auch möglich, die Haltefokus-Regelung so auszubilden, daß sie nur während der gewünschten Untersuchungen nicht durchgeführt wird. In diesem Fall muß die Detektoreinheit 5 wissen, daß die Haltefokus-Regelung unterbrochen ist. Daher schickt die Detektoreinheit 5 zuerst ein Signal an die Steuereinheit 8, die Haltefokus-Regelung zu unterbrechen. Wenn die Steuereinheit 8 die Haltefokus-Regelung unterbrochen hat, schickt sie ein Bestätigungssignal an die Detektoreinheit 5, die daraufhin die gewünschte Untersuchung (beispielsweise Bildaufnahme) durchführt. Nach Beendigung der Untersuchung schickt die Detektionseinheit 5 ein Signal an die Steuereinheit, die daraufhin die Haltefokus-Regelung fortsetzt.

Claims

Mikroskop mit einer Abbildungsoptik (4), einem Probentisch (2) zum Tragen einer zu untersuchenden Probe (3), einer Bewegungseinheit (9), mit der der Abstand zwischen Probentisch (2) und Abbildungsoptik (4) verändert werden kann, einer Fokusmeßeinheit (7), die die vorliegende Fokuslage mißt und ein Fokusmeßsignal ausgibt, einer Steuereinheit (8) zum Beibehalten einer vorbestimmten Fokuslage für zeitlich voneinander beabstandete Untersuchungen der Probe (3), wobei die Steuereinheit (8) dazu das Fokusmeßsignal empfängt und daraus eine Abweichung der vorliegenden Fokuslage von der vorbestimmten Fokuslage ableitet und in Abhängigkeit der abgeleiteten Abweichung mittels der Bewegungseinheit (9) den Abstand zwischen Probentisch (2) und Abbildungsoptik (4) so ändert, daß die vorbestimmte Fokuslage beibehalten wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (8) die Bewegungseinheit (9) zur Beibehaltung der vorbestimmten Fokuslage nur vor und/oder nach zumindest einer der Untersuchungen, aber nie während den Untersuchungen ansteuert, wobei die Steuereinheit (8) laufend die Abweichung zwischen vorbestimmter und vorliegender Fokuslage ermittelt und bei Überschreiten eines Schwellwertes, der anzeigt, dass ein vorbestimmter Bereich, in dem die vorbestimmte Fokuslage schwanken darf, verlassen wird, die Beibehaltung der vorbestimmten Fokuslage bewirkt, und der Schwellwert in Abhängigkeit der Abbildungsoptik automatisch eingestellt ist.
Mikroskop nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (8) die Beibehaltung der vorbestimmten Fokuslage vor und nach zumindest einer der Untersuchungen bewirkt.
Mikroskop nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (8) die Beibehaltung der vorbestimmten Fokuslage nur während zeitlich voneinander beabstandeter Ansteuerintervalle (T) bewirkt.
Mikroskop nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansteuerintervalle (T) so gewählt sind, daß zwischen zwei aufeinanderfolgenden Untersuchungen mehrere Ansteuerintervalle (T) liegen.
Mikroskop nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zeitliche Länge der Ansteuerintervalle (T) und/oder der zeitliche Abstand der Ansteuerintervalle (T) vorbestimmt ist.
Mikroskop nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der zeitliche Abstand der Ansteuerintervalle (T) in Abhängigkeit des Fokusmeßsignals durch die Steuereinheit (8) festgelegt wird.
Mikroskop nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der zeitliche Abstand laufend in Abhängigkeit des Fokusmeßsignals festgelegt wird.
Mikroskop nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der zeitliche Abstand für zumindest zwei aufeinanderfolgende Untersuchungen im voraus festgelegt wird.
Mikroskop nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (8) nach Empfang eines Anforderungssignals zur Durchführung einer Untersuchung die Einstellung der vorbestimmten Fokuslage bewirkt und danach die Durchführung der Untersuchung freigibt.
Mikroskop nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (8) die Richtung und den Betrag der Abweichung zwischen der vorbestimmten und der vorliegenden Fokuslage laufend ermittelt und dies bei der unmittelbar vor der entsprechenden Untersuchung bewirkten Beibehaltung der vorbestimmten Fokuslage nutzt.