DE102009054704A1

DE102009054704A1 - Mikroskop zur Aufnahme eines Mosaikbildes sowie Aufnahmeverfahren für ein solches Mikroskop

Info

Publication number: DE102009054704A1
Application number: DE200910054704
Authority: DE
Inventors: Helmut ZÖPHEL
Original assignee: Carl Zeiss Imaging Solutions GmbH
Current assignee: Carl Zeiss Microscopy GmbH
Priority date: 2009-12-15
Filing date: 2009-12-15
Publication date: 2011-06-16

Abstract

Es wird bereitgestellt ein Mikroskop (1) mit
einem Probentisch (2) zum Tragen einer Probe (12) und
einer eine vergrößernde Abbildungsoptik (3) und ein Bildmodul (4) aufweisenden Aufnahmeeinheit (5) zum Aufnehmen von Bildern von Teilbereichen (15, 17, 18) der Probe (12), wobei der Probentisch (2) und die Aufnahmeeinheit (5) relativ zueinander bewegbar sind
und wobei das Mikroskop (1) ferner eine Auswerteeinheit (7) umfaßt, die anhand eines ersten Bildes eines ersten Teilbereichs (15) der Probe (12) und während einer Relativbewegung von Probentisch (2) und Aufnahmeeinheit (5) mittels der Aufnahmeeinheit (5) aufgenommener Probenbilder den Aufnahmezeitpunkt bestimmt, zu dem ein zweites Bild eines zweiten Teilbereiches (17) der Probe (12), der eine vorbestimmte minimale Überlappung mit dem ersten Teilbereich (15) aufweist, aufzunehmen ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Mikroskop zur Aufnahme eines Mosaikbildes sowie ein Aufnahmeverfahren für ein solches Mikroskop.
Bei der Aufnahme eines Mosaikbildes mit einem Mikroskop wird die Probe häufig mittels eines motorisierten und/oder messenden Probentisches in verschiedenen Positionen relativ zur Abbildungsoptik gebracht und von den entsprechenden Teilbereichen werden die gewünschten vergrößerten Bilder aufgenommen. Die einzelnen Bilder werden dann zu einem größeren Mosaikbild zusammengesetzt.
Dazu ist jedoch aufgrund des motorisierten und/oder messenden Probentisches ein relativ hoher und auch teurer apparativer Aufwand notwendig.
Ausgehend hiervon ist es Aufgabe der Erfindung, ein Mikroskop zur Aufnahme eines Mosaikbildes zur Verfügung zu stellen, das kostengünstiger und dessen apparativer Aufwand geringer ist.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst durch ein Mikroskop mit einem Probentisch zum Tragen einer Probe und einer eine vergrößernde Abbildungsoptik und ein Bildmodul aufweisenden Aufnahmeeinheit zum Aufnehmen von Bildern von Teilbereichen der Probe, wobei der Probentisch und die Aufnahmeeinheit relativ zueinander bewegbar sind und wobei das Mikroskop ferner eine Auswerteeinheit umfaßt, die anhand eines ersten Bildes eines ersten Teilbereichs der Probe und während einer Relativbewegung von Probentisch und Aufnahmeeinheit mittels der Aufnahmeeinheit aufgenommener Probenbilder den Aufnahmezeitpunkt bestimmt, zu dem ein zweites Bild eines zweiten Teilbereiches der Probe, der eine vorbestimmte minimale Überlappung mit dem ersten Teilbereich aufweist, aufzunehmen ist.
Mit einem solchen Mikroskop ist es möglich, daß der Probentisch als manueller Tisch ausgebildet ist, da die Kombination aus Bildmodul und Probe erfindungsgemäß als Positionssensor genutzt wird.
Die Auswerteeinheit führt einen Bildvergleich zwischen dem ersten Bild und den Probenbildern durch. Dabei können bekannte Auswerteverfahren für den Bildvergleich eingesetzt werden.
Die Auswerteeinheit kann dabei vor der Durchführung des Bildvergleiches eine Verzeichnungskorrektur der aufgenommenen Bilder durchführen. Damit wird ein guter Bildvergleich möglich.
Insbesondere kann bei dem Mikroskop die Auswerteeinheit zum Aufnahmezeitpunkt ein Aufnahmesignal ausgeben. Dabei kann es sich z. B. um ein akustisches und/oder optisches Signal handeln. Das Aufnahmesignal kann genutzt werden, um manuell die Aufnahme des zweiten Bildes durch einen Benutzer initiieren zu lassen. Es ist jedoch auch möglich, daß das Aufnahmesignal des Mikroskops dazu genutzt wird, daß das Mikroskop automatisch die Aufnahme des zweiten Bildes zum bestimmten Aufnahmezeitpunkt durchführt.
Ferner kann das erfindungsgemäße Mikroskop so ausgebildet sein, daß nach Ende der Aufnahme des zweiten Bildes ein Bildaufnahmeendsignal ausgegeben wird. Anhand des Bildaufnahmeendsignals weiß z. B. der Benutzer, daß er nun wiederum die Relativbewegung zwischen Probentisch und Aufnahmeeinheit durchführen kann. Das Bildaufnahmeendsignal ist insbesondere von Vorteil, wenn relativ lange Belichtungszeiten zur Aufnahme benötigt werden.
Die während der Relativbewegung aufgenommenen Probenbilder können eine geringere Auflösung auf als das erste Bild aufweisen. Dies kann sich auf die räumliche Auflösung und/oder die Bittiefe für die Auflösung der aufgenommenen Helligkeit beziehen.
Natürlich ist es auch möglich, daß die Auflösung der Probenbilder der Auflösung des ersten Bildes entspricht. Bevorzugt werden die Probenbilder mit der gleichen Vergrößerung der Abbildungsoptik aufgenommen wie das erste Bild.
Die Auswerteeinheit kann ein Warnsignal ausgeben, wenn die Geschwindigkeit der Relativbewegung von Probentisch und Aufnahmeeinheit einen vorbestimmten Höchstwert übersteigt. Der Höchstwert wird bevorzugt so gewählt, daß eine gute Bilderkennung durchgeführt werden kann, und daß eine Bewegungsunschärfe in den Probenbildern, die die Bildauswertung negativ beeinflussen kann, möglichst gering ist.
Die Auswerteeinheit kann den vorbestimmten Höchstwert anhand der eingestellten Vergrößerung der Abbildungsoptik für die Aufnahme der Probenbilder während der Relativbewegung und einer Eigenschaft des Bildmoduls festlegen. Bei der Eigenschaft handelt es sich beispielsweise um die Belichtungszeit des Bildmoduls.
Der vorbestimmte Höchstwert kann im voraus anhand von mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten der Relativbewegung zwischen Probentisch und Aufnahmeeinheit aufgenommener Probenbilder durch die Auswerteeinheit festgelegt werden.
Insbesondere kann das Mikroskop die Bilder der Teilbereiche zu einem Mosaikbild zusammensetzen. Dies kann durch die Auswerteeinheit oder in einem sonstigen Modul des Mikroskops erfolgen.
Das Mikroskop kann eine Ausgabeeinheit aufweisen, auf der die bereits aufgenommenen Teilbereiche dargestellt sind. Bei der Ausgabeeinheit kann es sich insbesondere um einen Bildschirm, einen Monitor, eine Projektionsvorrichtung oder eine sonstige optische Anzeigevorrichtung handeln.
Die Darstellung kann so erfolgen, daß ein Übersichtsbild der Probe bzw. des Probenbereiches, von dem die Mosaikaufnahme erstellt werden soll, dargestellt ist, wobei in diesem Übersichtsbild die Teilbereiche markiert sind, von denen bereits die gewünschten Aufnahmen für das Mosaikbild erstellt wurden. Es kann sich um eine einfache Markierung wie z. B. Quadrate, Rechtecke oder sonstiges handeln. Es ist möglich, diese Bereiche mit niedriger (z. B. Probenbildauflösung) oder mit hoher Auflösung darzustellen.
Des weiteren kann die momentane Position relativ zu den schon vorliegenden Bildern dargestellt werden, so daß sich ein Benutzer leicht orientieren kann. Er sieht somit sofort, wo er relativ zu den bereits durchgeführten Aufnahmen sich befindet.
Auf der Ausgabeeinheit können noch weitere Informationen für den Benutzer dargestellt werden, die für die durchzuführenden Aufnahmen hilfreich sind. Dabei kann es sich z. B. um die Bewegungsgeschwindigkeit, die Bewegungsrichtung, den Verfahrweg (= wie Probentisch und Aufnahmeeinheit relativ zueinander bewegt werden sollen, um alle notwendigen Aufnahmen für die Mosaikaufnahme aufnehmen zu können) oder sonstige Informationen handeln.
Ferner kann die Auswerteeinheit (insbesondere anhand der Probenbilder) die momentane Bewegungsrichtung abschätzen und dies für den durchzuführenden Bildvergleich berücksichtigen, wodurch dieser beschleunigt werden kann, da weniger Rechenzeit notwendig ist.
Das Bildmodul kann eine Kamera oder einen Bildsensor umfassen, wie z. B. einen CCD-Sensor. Es ist jedoch auch möglich, daß das Bildmodul als Punkt-Scanner oder Linien-Scanner ausgebildet ist. In diesem Fall ist das Mikroskop bevorzugt ein Laser-Scanning-Mikroskop.
Das Mikroskop kann als Fluoreszenzmikroskop, Mehrkanal-Fluoreszenzmikroskop, Phasenkontrastmikroskop oder als sonstiges Mikroskop ausgebildet sein. Die Auswerteeinheit kann durch eine üblicherweise vorgesehene Steuereinheit des Mikroskops verwirklicht sein. Die Auswerteeinheit kann auch zumindest teilweise als separate Einheit ausgebildet sein. Bei der zu betrachtenden Probe kann es sich insbesondere um eine medizinische und/oder biologische Probe, Material- bzw. Werkstoffproben (wie z. B. Metalle, Legierungen, Keramiken, etc.) oder sonstige Proben handeln.
Bevorzugt ist bei dem erfindungsgemäßen Mikroskop der Probentisch so ausgebildet, daß der Probentisch bewegt werden kann, um die gewünschte Relativbewegung zu bewirken.
Die Auswerteeinheit kann die Bilder vor der Auswertung einer Verzeichnungskorrektur unterziehen. Dadurch können durch die Abbildungsoptik bedingte Verzeichnungen korrigiert werden.
Es wird ferner bereitgestellt ein Aufnahmeverfahren für ein Mikroskop mit einem Probentisch zum Tragen einer Probe und einer eine vergrößernde Abbildungsoptik und ein Bildmodul aufweisenden Aufnahmeeinheit zum Aufnehmen von Bildern von Teilbereichen der Probe, wobei der Probentisch und die Aufnahmeeinheit relativ zueinander bewegbar sind und wobei bei dem Aufnahmeverfahren ein erstes Bild eines ersten Teilbereiches der Probe aufgenommen wird, während einer Relativbewegung von Probentisch und Aufnahmeeinheit mittels der Aufnahmeeinheit laufend Probenbilder aufgenommen werden und anhand eines Vergleiches der Probenbilder mit dem ersten Bild der Aufnahmezeitpunkt bestimmt wird, zu dem ein zweites Bild eines zweiten Teilbereiches der Probe, der eine vorbestimmte minimale Überlappung mit dem ersten Teilbereich aufweist, aufzunehmen ist.
Mit einem solchen Aufnahmeverfahren ist es möglich, ein Mosaikbild aufzunehmen. Insbesondere bei kostengünstigen Mikroskopen, bei denen der Probentisch als rein manuell zu bedienender Probentisch ausgebildet ist, ist es mit dem erfindungsgemäßen Aufnahmeverfahren in vorteilhafter Weise möglich, ein Mosaikbild aufzunehmen.
Bei dem Verfahren kann zum Aufnahmezeitpunkt ein Aufnahmesignal ausgegeben werden. Dabei kann es sich insbesondere um ein optisches und/oder akustisches Signal handeln. Das Aufnahmesignal kann dazu genutzt werden, daß ein Benutzer die Aufnahme des zweiten Bildes initiiert oder daß automatisch die Aufnahme des zweiten Bildes durchgeführt wird.
Ferner kann bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ein Bildaufnahmeendsignal zum Ende der Aufnahme des zweiten Bildes ausgegeben werden. In diesem Fall weiß ein Benutzer positiv, daß die Aufnahme des zweiten Bildes abgeschlossen ist (was insbesondere bei langen Belichtungszeiten von Vorteil ist) und daß nun wieder eine Relativbewegung zwischen Probentisch und Aufnahmeeinheit durchgeführt werden kann.
Ferner können bei dem erfindungsgemäßen Aufnahmeverfahren die während der Relativbewegung aufgenommenen Probenbilder eine geringe Auflösung aufweisen als das erste Bild. Sie können jedoch auch die gleiche Auflösung wie das erste Bild aufweisen.
Ferner kann bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ein Warnsignal ausgegeben werden, wenn die Geschwindigkeit der Relativbewegung einen vorbestimmten Höchstwert übersteigt. Damit kann sichergestellt werden, daß stets der richtige Aufnahmezeitpunkt für den zweiten Teilbereich der Probe ermittelt wird.
Der vorbestimmte Höchstwert der Geschwindigkeit kann anhand der eingestellten Vergrößerung der Abbildungsoptik für die Aufnahme der Probenbilder während der Relativbewegung und einer Eigenschaft (z. B. die Belichtungsdauer) des Bildmoduls festgelegt werden. Ferner kann der vorbestimmte Höchstwert im voraus anhand von mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten der Relativbewegung zwischen Probentisch und Aufnahmeeinheit aufgenommener Probenbilder festgelegt werden.
Natürlich können mit dem erfindungsgemäßen Mikroskop sowie dem erfindungsgemäßen Aufnahmeverfahren mehr als zwei Teilbereiche aufgenommen werden. Die einzelnen Teilbereiche können beispielsweise mäanderartig nacheinander oder spiralförmig nacheinander aufgenommen werden.
Insbesondere können bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Bilder der Teilbereiche zu einem Mosaikbild zusammengesetzt werden.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren können die Bilder vor dem Vergleich einer Verzeichnungskorrektur unterzogen werden.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren können die bereits aufgenommenen Teilbereiche auf einer Ausgabeeinheit dargestellt werden. Bei der Ausgabeeinheit handelt es sich insbesondere um einen Bildschirm, einen Monitor, Projektionsvorrichtung oder sonstige optische Anzeigevorrichtungen. Ferner kann auf der Ausgabeeinheit die Position des momentan aufnehmbaren Bereiches der Probe dargestellt werden. Diese Darstellung kann insbesondere so gewählt werden, daß es für den Benutzer eine Orientierungshilfe darstellt, da die Position relativ zu den bereits durchgeführten Aufnahmen dargestellt wird. Auch ist es möglich, daß die Position in einem Übersichtsbild des als Mosaikbild aufzunehmenden Bereiches der Probe dargestellt wird. Dies ermöglicht dem Benutzer eine leichte Orientierung.
Ferner können natürlich z. B. auch weitere Informationen oder Orientierungshilfen dargestellt werden. So ist es möglich, die Verfahrrichtung darzustellen. Auch ist es möglich, einen Verfahrweg vorzugeben, an den sich der Benutzer orientieren kann. Dabei kann es sich z. B. um einen mäanderförmigen oder spiralförmigen Verfahrweg handeln.
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 Ausführungsform des erfindungsgemäßen Mikroskops;
2–7 Draufsichten der Probe zur Erläuterung der Aufnahme der einzelnen Teilbereiche 15, 17, 18 der Probe 12, und
8 eine vergrößerte Darstellung des Monitors 19 von 1.
Bei der in 1 gezeigten Ausführungsform umfaßt das erfindungsgemäße Mikroskop 1 einen Probentisch 2 sowie eine eine vergrößernde Abbildungsoptik 3 und ein Bildmodul 4 aufweisende Aufnahmeeinheit 5. Für die Abbildungsoptik 3 ist hier schematisch ein Objektivrevolver mit drei Objektiven eingezeichnet. Das Bildmodul 4 enthält einen Bildsensor 6 (z. B. einen CCD-Sensor) und ist mit einer Auswerteeinheit 7 verbunden, die schematisch als Computer dargestellt ist.
Der Probentisch 2 kann mittels einer schematisch dargestellten Positioniermechanik 8, von der hier im wesentlichen lediglich drei Einstellräder 9, 10 und 11 gezeigt sind, relativ zur Abbildungsoptik 3 und damit zur Aufnahmeeinheit 5 positioniert werden. Das Einstellrad 9 dient zur Einstellung des Abstandes zwischen Probentisch 2 und somit einer auf dem Probentisch angeordneter Probe 12 zur Abbildungsoptik 3. Die Einstellräder 10 und 11 dienen zum lateralen Verschieben (in einer Ebene senkrecht zur Zeichenebene) des Probentisches 2 und somit der Probe 12 zur Abbildungsoptik 3. Damit ist es möglich, die Probe 12 so zu positionieren, daß ein gewünschter Teilbereich als vergrößertes Bild aufgenommen wird.
Die mittels des Bildsensors 6 aufgenommenen Bilder werden der Auswerteeinheit 7 zugeführt, die die nachfolgend detaillierte beschriebene Auswertung durchführt, um aus einer Vielzahl von Bildern eine zusammenhängende Mosaikaufnahme zusammensetzen zu können.
Dazu wird zunächst ein erstes Bild eines ersten Teilbereiches 15 der Probe 12 aufgenommen und der Auswerteeinheit 7 zugeführt. Die Position des ersten Teilbereiches 15 ist in 2 schematisch dargestellt, die eine Draufsicht der Probe 12 zeigt.
Nach der Durchführung der Aufnahme des ersten Bildes bewegt ein Benutzer den Probentisch 2 in Richtung des Pfeils P1 gemäß 3, so daß sich der Aufnahmebereich 16 der Aufnahmeeinheit 5 in entgegengesetzter Richtung (Pfeil P2) bewegt, wie in 3 schematisch durch den gestrichelt dargestellten Aufnahmebereich 16 angedeutet ist.
Während dieser Bewegung werden mittels der Aufnahmeeinheit 5 laufend Probenbilder aufgenommen und an die Auswerteeinheit 7 geliefert, die anhand eines Vergleiches des gerade vorliegenden Probenbildes mit dem ersten Bild ermittelt, wie groß der Überlappungsbereich beider Bilder bzw. beider Teilbereiche der Probe 12 ist.
Sobald der Überlappungsbereich einen minimalen Wert annimmt, wie durch die Position des Aufnahmebereiches 16 relativ zum ersten Teilbereich 15 in 4 schematisch angedeutet ist, wird ein zweites Bild eines zweiten Teilbereiches 17 mittels der Aufnahmeeinheit 5 (automatisch oder manuell) aufgenommen (5).
Zusätzlich kann die Auswerteeinheit 7 beispielsweise ein Aufnahmesignal (z. B. optisch und/oder akustisch) ausgeben, so daß der Benutzer die Bewegung des Probentisches 2 stoppt und die Aufnahme des zweiten Teilbereiches 17 durchgeführt werden kann.
Die Durchführung der Aufnahme des zweiten Teilbereiches 17 kann vom Benutzer initiiert werden. Es ist auch möglich, daß die Auswerteeinheit 7 anhand der laufend aufgenommenen Probenbilder ermittelt, ob der Benutzer die Bewegung des Probentisches 2 gestoppt hat. Wenn dies der Fall ist, wird die Aufnahme automatisch durchgeführt. In diesem Fall kann insbesondere nach Durchführung der automatischen oder manuellen Aufnahme ein weiteres Signal (z. B. optisch und/oder akustisch) ausgegeben werden, das dem Benutzer anzeigt, daß die Aufnahme beendet ist und der Probentisch 2 wieder bewegt werden kann.
Nach Durchführung der Aufnahme des zweiten Bildes kann der Benutzer den Probentisch 2 somit wieder bewegen, so daß sich der Aufnahmebereich 16 relativ zum zweiten Teilbereich 17 bewegt, wie durch den Pfeil P3 in 6 angedeutet ist.
Sollte der Benutzer die Bewegung des Probentisches 2 nicht rechtzeitig stoppen, so daß eine zu geringe oder keine Überlappung mehr vorliegen sollte, kann die Auswerteeinheit 7 ein Signal ausgeben, das dem Benutzer anzeigt, daß er den Probentisch zurückbewegen muß. Sobald aufgrund dieser Rückbewegung der Überlappungsbereich den minimalen Wert annimmt, kann die Auswerteeinheit 7 wiederum das Ausnahmesignal ausgeben, so daß die Aufnahme des zweiten Teilbereiches 17 und danach die erneute Bewegung des Probentisches 2 in der beschriebenen Art und Weise durchgeführt werden können.
Sobald wieder festgestellt wird, daß der minimale Überlappungsbereich erreicht wird, kann die Auswerteeinheit 7 erneut ein akustisches und/oder optisches Aufnahmesignal ausgeben, so daß der Benutzer wiederum die Bewegung des Tisches 2 stoppt. Es kann dann ein dritter Teilbereich 18 aufgenommen und das dritte Bild des dritten Teilbereiches 18 an die Auswerteeinheit 7 übertragen werden. In dieser Art und Weise kann der gesamte zu untersuchende Bereich der Probe 12 abgetastet werden. Die einzelnen Bilder der einzelnen Teilbereiche 15, 17, 18 können dann rechnerisch zu einem gewünschten Mosaikbild zusammengesetzt werden.
Bei dem erfindungsgemäßen Mikroskop wird somit die Kombination von Bildsensor 6 und Probe 12 als Positionssensor eingesetzt. Es ist also nicht notwendig, daß der Probentisch 2 als motorisierter und/oder messender XY-Scantisch ausgebildet ist. Selbst wenn der Probentisch 2 als rein manueller Tisch ausgebildet ist, ist erfindungsgemäß die Erstellung von echten Mosaikbildern möglich.
Die während der Bewegung laufend aufgenommenen Probenbilder, die zur Ermittlung des minimalen Überlappungsbereiches dienen, müssen nicht die gleiche Qualität aufweisen wie die Bilder der aufgenommenen Teilbereiche 15, 17 und 18. So kann beispielsweise die örtliche Auflösung und/oder die Bittiefe für die Helligkeitswerte geringer sein. Natürlich ist es auch möglich, daß die laufend aufgenommenen Probenbilder die gleiche Auflösung haben wie die Bilder der Teilbereiche 15, 17 und 18.
Ferner kann das Mikroskop so ausgebildet sein, daß die Aufnahmen der Teilbereiche während der Bewegung durchgeführt werden. In diesem Fall ist es nicht notwendig, die Bewegung zur Aufnahme der Teilbereiche 15, 17 und 18 zu stoppen.
Bei dem erfindungsgemäßen Mikroskop sollte eine maximale Relativgeschwindigkeit zwischen Probentisch 2 und Abbildungsoptik 3 nicht überschritten werden, da sonst aufgrund der bei den laufenden Aufnahmen vorliegenden Bewegungsunschärfe eine sichere Bestimmung des minimalen Überlappungsbereiches nur sehr schwer oder sogar nicht mehr möglich ist. Die maximale Verfahrgeschwindigkeit hängt natürlich insbesondere von der gewählten Vergrößerung der Abbildungsoptik 3 bei der Abbildung sowie der Belichtungszeit des Bildsensors 6 ab. So sollte die Strecke, die von der Probe 12 während der Belichtungszeit zurückgelegt wird, multipliziert mit der Vergrößerung der Abbildungsoptik 3 nicht größer sein als die Größe eines Pixels des Bildsensors 6. Anders gesagt, sollte die Bewegungsunschärfe bei den laufend aufgenommenen Bildern möglichst klein sein.
Um dies zu erreichen, kann die maximale Verfahrgeschwindigkeit beispielsweise aus Belichtungszeit, Typ des verwendeten Bildsensors (Größe eines Pixels des Sensors) und optischer Vergrößerung der Abbildungsoptik 3 abgeschätzt werden. Bei der Abschätzung können ferner die notwendige Rechenzeit für die von der Auswerteeinheit 7 durchzuführenden Bildvergleiche sowie gegebenenfalls die Zeit zur Erzeugung und Ausgabe von Information (insbesondere Darstellung auf einer optischen Anzeigevorrichtung, wie z. B. der Monitor 19) berücksichtigt werden.
Ferner ist es möglich, daß ein Benutzer aus der Ruhe heraus mit langsam ansteigender Geschwindigkeit den Probentisch 2 bewegt. Die dabei ständig aufgenommenen Probenbilder werden der Auswerteeinheit 7 zugeführt. Bevorzugt sollten alle Probenbilder einen genügend großen, allen Probenbildern gemeinsamen Ausschnitt besitzen. Wenn die gemeinsamen Ausschnitte der Probenbilder beginnen, sich von dem in der Ruhe aufgenommenen Bild zu sehr zu unterscheiden, gibt die Auswerteeinheit 7 einen optischen und/oder akustischen Hinweis auf, mit dem der Benutzer darauf hingewiesen wird, daß die maximale Verfahrgeschwindigkeit erreicht bzw. überschritten wurde. Die Bewegungsrichtung bei diesem Ermitteln der maximalen Geschwindigkeit kann konstant oder alternierend sein (dann natürlich mit den entsprechenden Ruheumkehrpunkten).
Die so bestimmte maximale Verfahrgeschwindigkeit, die natürlich nur für den konkreten Bildsensor 6, die eingestellte Belichtungszeit und die gewählte Vergrößerung der Abbildungsoptik 3 gültig ist, wird bevorzugt von der Auswerteeinheit 7 gespeichert, so daß während des Betriebs des Mikroskops 1, wenn der Benutzer die beschriebene Relativbewegung zur Ermittlung der minimalen Überlappungsbereiche durchführt, optisch und/oder akustisch darauf hingewiesen werden kann, wenn seine Verfahrgeschwindigkeit zu groß ist.
Natürlich ist es auch möglich, ohne Ruhebild eine Abschätzung aufgrund der während der Bewegung durchgeführten Aufnahmen für die maximale Verfahrgeschwindigkeit durchzuführen.
Ferner kann die ermittelte maximale Verfahrgeschwindigkeit z. B. auf einem Monitor 19 dargestellt werden, um dem Benutzer eine Vorstellung von der maximalen Verfahrgeschwindigkeit zu geben. Der Monitor 19 muß nicht Bestandteil der Auswerteeinheit 7 sein. Es kann auch ein beliebig anderer Monitor sein. Insbesondere kann es beispielsweise ein Monitor des Mikroskops 1 selbst sein, sofern ein solcher vorgesehen ist.
Auf dem Monitor 19 kann beispielsweise ein achsenparalleles Laufband in x- oder y-Richtung oder in beiden Richtungen dargestellt werden. Die während der Bewegung ermittelte Verfahrgeschwindigkeit wird parallel zu den Laufbändern dargestellt. Wenn diese Bewegung (beispielsweise ein Punkt oder ein Pfeil, der sich bewegt) schneller ist als das jeweilige Laufband, ist die maximale Verfahrgeschwindigkeit überschritten. Ferner ist es auch möglich, eine prozentuale Anzeige derart vorzusehen, daß über eine Balkenlänge die vorliegende Verfahrgeschwindigkeit angezeigt wird. Wenn diese z. B. einen 100%-Wert übersteigt, ist die maximale Verfahrgeschwindigkeit überschritten. Es können auch weitere optische Effekte eingesetzt werden. Beispielsweise kann sich die Farbe des Balkens von grün auf rot ändern. Diese beschriebenen Darstellungen können z. B. in dem in 8 schematisch dargestellten Anzeigeabschnitt 20 des Monitors 19 dargestellt werden.
Ferner kann der Monitor 19 noch einen Übersichtsabschnitt 21 (8) aufweisen, in dem weitere Informationen dargestellt werden können. So kann in dem Übersichtsabschnitt 21 z. B. ein Übersichtsbild 22 der Probe bzw. des Abschnittes der Probe 12, der als Mosaikbild aufgenommen werden soll, dargestellt werden, wobei in diesem Übersichtsbild 22 die Bereiche 23 markiert sind, in denen bereits die gewünschte Aufnahme mit hoher Auflösung durchgeführt wurde. Der Benutzer kann daran gut ersehen, welche Teilbereiche noch aufgenommen werden müssen, um das gewünschte Mosaikbild zu vervollständigen. Insbesondere kann im Übersichtsabschnitt 21 dem Benutzer seine aktuelle Position bzw. die Position des Aufnahmebereiches angezeigt werden, wie durch das gestrichelte Quadrat 24 angedeutet ist.
Alternativ ist es auch möglich, das Übersichtsbild 22 nicht darzustellen, sondern nur die Teilbereiche der Probe darzustellen, für die bereits die gewünschten Aufnahmen für das Mosaikbild durchgeführt wurden, sowie die Position des Aufnahmebereiches 16.
Natürlich können noch weitere Informationen für den Benutzer dargestellt werden. Dazu kann der Übersichtsabschnitt 21 oder auch der Anzeigeabschnitt 20 genutzt werden. So ist es möglich, daß die Verfahrgeschwindigkeit dargestellt wird. Auch können beispielsweise die laufend aufgenommenen Probenbilder dargestellt werden. Bevorzugt wird stets nur das aktuellste Probenbild mit einer korrekten Positionierung gegenüber den schon durchgeführten Aufnahmen dargestellt, so daß für einen Benutzer visuell zu erfassen ist, wo er sich befindet, wie er den Probentisch bewegt und wann die nächste Aufnahme durchzuführen ist.
Ferner kann der Probentisch 2 einen manuellen oder durch eine optionale vorhandene Steuereinheit 25 (in 1 gestrichelt dargestellt) des Mikroskops 1 steuerbaren Fixierer für das Einstellrad 10, 11 für die x- bzw. y-Achse oder eine entsprechende Bremse aufweisen. In diesem Fall ist es bevorzugt, wenn eine der beiden Achsen (beispielsweise die y-Achse) fixiert wird, so daß der Benutzer sich nur noch auf die Bewegung der anderen Achse (hier in der x-Achse) konzentrieren muß. Sobald eine Mosaikbildzeile komplett aufgenommen ist, wird der Fixierer für die x-Achse gelöst und kann eine Bewegung zur nächsten Zeile (wieder mit laufender Überwachung des Überlappungsbereiches) durchgeführt werden. Bei dieser Bewegung kann beispielsweise die x-Achse fixiert werden. Bei Erreichen der nächsten Zeile wird dann die y-Achse erneut fixiert und die x-Achse freigegeben, so daß nun die nächste Mosaikbildzeile aufgenommen werden kann.
Wenn die Fixierung bzw. die Bremsen der einzelnen Achsen durch die Steuereinheit 20 ansteuerbar sind, kann dies dazu genutzt werden, um während der Aufnahme der Bilder in den entsprechenden Teilbereichen eine Fixierung beider Achsen durchzuführen. Entsprechende Steuersignale können von der Auswerteeinheit 7 erzeugt und an die Steuereinheit angelegt werden. Dadurch kann die gewünschte Aufnahme mit der gewünschten Qualität durchgeführt werden.
Das erfindungsgemäße Mikroskop 1 kann auch einen motorisierten Probentisch 2 aufweisen. In diesem Fall ist der Konfigurationsaufwand der Mosaikaufnahme geringer als üblich, da die Positionierinkremente (also die Verschiebung zwischen der Aufnahme zweier Bilder) erfindungsgemäß automatisch bestimmt werden können. Eine Kalibrierung des Probentisches 2 sowie skalierte Bilder von Teilbereichen sind nicht notwendig.
Mit dem erfindungsgemäßen Mikroskop sowie dem erfindungsgemäßen Aufnahmeverfahren für ein Mikroskop werden bevorzugt eine Vielzahl von Bildern von Teilbereichen der Probe erstellt, um aus diesen Bildern die Mosaikaufnahme zusammensetzen zu können. Es wird also stets ein i-tes Bild sowie ein i + 1-tes Bild, die eine vorbestimmte minimale Überlappung der aufgenommenen Teilbereiche aufweisen, aufgenommen, wobei zwischen den Aufnahmezeitpunkten dieser Bilder laufend Probenbilder aufgenommen werden, um basierend auf den aufgenommenen Probenbildern sowie dem i-ten Bild entscheiden zu können, wann das i + 1-te Bild aufzunehmen ist. Diese Aufnahme kann dann, wie ausführlich dargelegt wurde, durch den Benutzer initiiert oder auch automatisch durchgeführt werden.
Die Probenbilder können eine geringere Auflösung haben als die Bilder, die dann für das Mosaikbild verwendet werden. Dies kann beispielsweise durch das sogenannte Pixelbinning des Bildsensors 6 erreicht werden, bei dem mehrere benachbarte Pixel des Bildsensors jeweils zu einem Pixel zusammengefaßt werden. Dadurch wird eine geringere Bildauflösung erreicht und die Lichtempfindlichkeit gesteigert, so daß eine schnelle Aufnahme möglich ist, die zwar eine geringere räumliche Auflösung aufweist, aber für den erfindungsgemäßen Bildvergleich ausreicht. Die Probenbilder können somit als Navigationsbilder bezeichnet werden, die dazu genutzt werden, um die Position des Aufnahmebereiches 16 relativ zu schon durchgeführten Bildaufnahmen zu bestimmen.
Die Bildaufnahmen für das Mosaik der einzelnen Teilbereiche können dann, wie bereits ausgeführt wurde, mit höherer Auflösung durchgeführt werden. Es kann beispielsweise das Pixelbinning für diese Aufnahmen abgeschaltet werden.
Natürlich ist es auch möglich, wenn Aufnahmen mit der gewünschten Auflösung schnell genug aufgenommen werden können und auch die Bildverarbeitung (also der Bildvergleich durch die Auswerteinheit 7) schnell genug durchführbar ist, stets nur Bilder mit der gewünschten Auflösung aufzunehmen. In diesem Fall weisen auch die laufend aufgenommenen Probenbilder somit die höhere Auflösung auf und können auch gleich als Bilder der Teilbereiche für das Mosaikbild verwendet werden.

Claims

Mikroskop (1) mit einem Probentisch (2) zum Tragen einer Probe (12) und einer eine vergrößernde Abbildungsoptik (3) und ein Bildmodul (4) aufweisenden Aufnahmeeinheit (5) zum Aufnehmen von Bildern von Teilbereichen (15, 17, 18) der Probe (12), wobei der Probentisch (2) und die Aufnahmeeinheit (5) relativ zueinander bewegbar sind und wobei das Mikroskop (1) ferner eine Auswerteeinheit (7) umfaßt, die anhand eines ersten Bildes eines ersten Teilbereichs (15) der Probe (12) und während einer Relativbewegung von Probentisch (2) und Aufnahmeeinheit (5) mittels der Aufnahmeeinheit (5) aufgenommener Probenbilder den Aufnahmezeitpunkt bestimmt, zu dem ein zweites Bild eines zweiten Teilbereiches (17) der Probe (12), der eine vorbestimmte minimale Überlappung mit dem ersten Teilbereich (15) aufweist, aufzunehmen ist.
Mikroskop (1) nach Anspruch 1, bei dem die Auswerteeinheit (7) zum Aufnahmezeitpunkt ein Aufnahmesignal ausgibt.
Mikroskop nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Auswerteeinheit zum Ende der Aufnahme des zweiten Bildes ein Bildaufnahmeendsignal ausgibt.
Mikroskop nach einem der obigen Ansprüche, bei dem das Mikroskop zum bestimmten Aufnahmezeitpunkt die Aufnahme des zweiten Bildes automatisch durchführt.
Mikroskop nach einem der obigen Ansprüche, bei dem die während der Relativbewegung aufgenommenen Probenbilder eine geringere Auflösung aufweisen als das erste Bild.
Mikroskop nach einem der obigen Ansprüche, bei dem die Auswerteeinheit (7) ein Warnsignal ausgibt, wenn die Geschwindigkeit der Relativbewegung von Probentisch (2) und Aufnahmeeinheit (5) einen vorbestimmten Höchstwert übersteigt.
Mikroskop nach Anspruch 6, bei dem die Auswerteeinheit (7) den vorbestimmten Höchstwert der Geschwindigkeit anhand der eingestellten Vergrößerung der Abbildungsoptik (3) für die Aufnahme der Probenbilder während der Relativbewegung und einer Eigenschaft des Bildmoduls (4) festlegt.
Mikroskop nach Anspruch 6 oder 7, bei dem die Auswerteeinheit (7) den vorbestimmten Höchstwert der Geschwindigkeit im voraus anhand von mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten der Relativbewegung zwischen Probentisch (2) und Aufnahmeeinheit (5) aufgenommener Probenbilder festlegt.
Mikroskop nach einem der obigen Ansprüche, bei dem die Bilder der Teilbereiche zu einem Mosaikbild zusammengesetzt werden.
Mikroskop nach einem der obigen Ansprüche, wobei das Mikroskop (1) eine Ausgabeeinheit (19) aufweist, auf der die bereits aufgenommenen Teilbereiche (15, 17, 18) dargestellt sind.
Mikroskop nach Anspruch 10, bei dem auf der Ausgabeeinheit (19) die Position des momentan aufnehmbaren Bereiches der Probe (18) dargestellt ist.
Mikroskop nach einem der obigen Ansprüche, bei dem die Auswerteeinheit einen Bildvergleich zwischen dem ersten Bild einerseits und den Probenbildern andererseits durchführt, wobei vor dem Bildvergleich eine Verzeichnungskorrektur der Probenbilder und gegebenenfalls des ersten Bildes durchgeführt wird.
Aufnahmeverfahren für ein Mikroskop mit einem Probentisch zum Tragen einer Probe und einer eine vergrößernde Abbildungsoptik und ein Bildmodul aufweisenden Aufnahmeeinheit zum Aufnehmen von Bildern von Teilbereichen der Probe, wobei der Probentisch und die Aufnahmeeinheit relativ zueinander bewegbar sind und wobei bei dem Aufnahmeverfahren ein erstes Bild eines ersten Teilbereiches der Probe aufgenommen wird, während einer Relativbewegung von Probentisch und Aufnahmeeinheit mittels der Aufnahmeeinheit laufend Probenbilder aufgenommen werden und anhand eines Vergleiches der Probenbilder mit dem ersten Bild der Aufnahmezeitpunkt bestimmt wird, zu dem ein zweites Bild eines zweiten Teilbereiches der Probe, der eine vorbestimmte minimale Überlappung mit dem ersten Teilbereich aufweist, aufzunehmen ist.
Verfahren nach Anspruch 13, bei dem zum Aufnahmezeitpunkt ein Aufnahmesignal ausgegeben wird.
Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, bei dem zum Ende der Aufnahme des zweiten Bildes ein Bildaufnahmeendsignal ausgegeben wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, bei dem zum bestimmten Aufnahmezeitpunkt die Aufnahme des zweiten Bildes automatisch durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 16, bei dem die während der Relativbewegung aufgenommenen Probenbilder eine geringere Auflösung aufweisen als das erste Bild.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 17, bei dem ein Warnsignal ausgegeben wird, wenn die Geschwindigkeit der Relativbewegung einen vorbestimmten Höchstwert übersteigt.
Verfahren nach Anspruch 18, bei dem der vorbestimmte Höchstwerte anhand der eingestellten Vergrößerung der Abbildungsoptik für die Aufnahme der Probenbilder während der Relativbewegung und einer Eigenschaft des Bildmoduls festgelegt wird.
Verfahren nach Anspruch 18 oder 19, bei dem der vorbestimmte Höchstwert im voraus anhand von mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten der Relativbewegung zwischen Probentisch und Aufnahmeeinheit aufgenommener Probenbilder festgelegt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 20, bei dem die Bilder der Teilbereiche zu einem Mosaikbild zusammengesetzt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 21, bei dem auf einer Ausgabeeinheit bereits aufgenommene Teilbereiche dargestellt werden.
Verfahren nach Anspruch 22, bei dem auf der Ausgabeeinheit die Position des momentan aufnehmbaren Bereiches der Probe dargestellt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 23, bei dem der Vergleich der Probenbilder mit dem ersten Bild als Bildvergleich durchgeführt wird, wobei vor dem Bildvergleich eine Verzeichnungskorrektur der Probenbilder und gegebenenfalls des ersten Bildes durchgeführt wird.