DE102011082756A1

DE102011082756A1 - Autofokussierverfahren und -einrichtung für ein Mikroskop

Info

Publication number: DE102011082756A1
Application number: DE102011082756A
Authority: DE
Inventors: Manfred Kuster
Original assignee: Leica Microsystems Schweiz AG
Current assignee: Leica Microsystems Schweiz AG
Priority date: 2011-09-15
Filing date: 2011-09-15
Publication date: 2013-03-21
Also published as: CN102998786B; US20130070076A1; JP2013065015A; US9036021B2; CN102998786A; JP6139834B2

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur Autofokussierung in einem Mikroskop (11), mittels derer zwei insbesondere punktförmige Marker (12) auf einem Objekt erzeugt werden, deren Abstand (d) zueinander ein Maß für die Defokussierung einer Arbeitsebene (9) im Objekt aus der Fokusebene (10) des Mikroskops (11) darstellt, wobei bei einem vorgegebenen Abstand (dF) der Marker (12) diese Arbeitsebene (9) in der Fokusebene (10) liegt, und wobei ein Fokustrieb (6) vorgesehen ist, der abhängig von dem Markerabstand (d) die Arbeitsebene (9) in die Fokusebene (10) verfährt. Um eine schnelle und gleichzeitig exakte Fokussierung vornehmen zu können wird vorgeschlagen, dass ein Detektor (4) ein Bild der auf dem Objekt erzeugten Marker (12) aufnimmt und eine Auswerteeinheit (7a) den Abstand der Marker (12) bestimmt, und dass eine Steuereinheit (7b) die Geschwindigkeit des Fokustriebs (6), mit der die Arbeitsebene (9) in die Fokusebene (10) verfahren wird, in Abhängigkeit von dem bestimmten Markerabstand (d) einstellt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Autofokussierverfahren und eine Autofokuseinrichtung für ein Mikroskop, insbesondere ein Operationsmikroskop, gemäß den Oberbegriffen der unabhängigen Patentansprüche.
Stand der Technik
Bekannte Autofokuseinrichtungen weisen eine Autofokusoptik zur Erzeugung eines Autofokusstrahlengangs auf, der ein Autofokus-Muster auf dem Objekt erzeugt, wobei der Autofokusstrahlengang meist mittels eines Umlenkelements auf das Objekt gelenkt wird. Weiterhin weist eine solche Autofokuseinrichtung eine Autofokus-Auswerteeinheit auf, der ein Detektorstrahlengang (mittels eines Umlenkelements) zugeführt wird, wobei dieser Detektorstrahlengang die vom Objekt reflektierte Strahlung des Autofokusstrahlengangs repräsentiert.
Die DE 41 31 737 C2 beschreibt eine Autofokuseinrichtung für ein Stereomikroskop mit einem Hauptobjektiv. Bei dieser Autofokuseinrichtung wird durch eine Projektionsoptik ein Projektionsstrahlengang erzeugt, der seinerseits nach Durchgang durch das Hauptobjektiv ein Linienmuster auf der Objektoberfläche erzeugt. Vom Objekt reflektiertes Licht des Projektionsstrahlengangs wird ausgekoppelt und einem lichtempfindlichen, ortsauflösenden Positionsdetektor zugeführt. Eine Defokussierung führt zu einer lateralen Verschiebung des Bildes des Linienmusters (der strichförmigen Markierung) auf dem Positionsdetektor, wobei diese laterale Verschiebung über die Autofokus-Auswerteeinheit registriert und als Regelsignal zum Nachfokussieren für einen Fokustrieb verwendet wird. Dieser verstellt zur Autofokussierung die Schnittweite des verwendeten Objektivs oder verfährt das komplette Stereomikroskop entlang der optischen Achse.
Die DE 10 2006 040 636 B3 schlägt, ausgehend von der beschriebenen Anordnung gemäß DE 41 31 737 C2 , eine Autofokuseinrichtung vor, bei der als Umlenkelement für den Autofokus- bzw. Projektionsstrahlengang und als Umlenkelement für den Detektorstrahlengang gemeinsam ein Mikrospiegelarray mit individuell ansteuerbaren und einstellbaren Mikrospiegeln vorgesehen ist. Mittels des Mikrospiegelarrays kann das Autofokus-Muster in seiner Lage und Geometrie sowie in seiner Lichtintensität durch entsprechende Ansteuerung der Mikrospiegel gezielt verändert werden. Außerdem kann die zur Beleuchtung des Objekts in einem Mikroskop ohnehin vorhandene Beleuchtungsoptik zur Erzeugung des Autofokusstrahlengangs verwendet werden. Das Mikrospiegelarray kann somit zwei Funktionen übernehmen: Zum einen erzeugt es aus dem Beleuchtungsstrahlengang den Autofokusstrahlengang zur Erzeugung eines Autofokus-Musters auf dem Objekt und zum anderen koppelt es den Detektorstrahlengang aus, der seinerseits auf die Autofokus-Auswerteeinheit gelenkt wird. In dieser Schrift ist die Erzeugung zweiter Punktstrahlen durch geeignete Stellung von Mikrospiegeln im Mikrospiegelarray beschrieben. Die vom Mikrospiegelarray ausgehenden Punktstrahlen laufen über das Hauptobjektiv des Mikroskops und werden von diesem fokussiert. Liegt der Schnittpunkt der beiden Punktstrahlen oberhalb oder unterhalb des Objekts, so sind auf dem Objekt zwei Punkte sichtbar. Zur Autofokussierung wird ein Hauptobjektiv fester Brennweite solange verschoben, bis auf dem Objekt nur noch ein Punkt (Verschmelzung der bei Defokussierung sichtbaren zwei Punkte) sichtbar ist. Bei einem Varioobjektiv (Objektiv variabler Brennweite) wird entsprechend die Brennweite eingestellt. Zu Einzelheiten dieser und anderer Arten der Autofokussierung mit der beschriebenen Autofokuseinrichtung sei explizit auf die genannte Patentschrift DE 10 2006 040 636 B3 verwiesen. Durch diesen Verweis soll die entsprechende Offenbarung ausdrücklich Bestandteil dieser Anmeldung werden.
Eine andere Autofokuseinrichtung ist aus der EP 1 241 506 B1 bekannt. Hier wird eine (Video-)Kamera, die zu Dokumentationszwecken an einem Operationsmikroskop vorhanden ist, zum Auffinden der richtigen Fokuslage des Mikroskops verwendet. Die Kamera weist einen Bildaufnehmer und eine Signalprozessoreinheit auf, wobei letztere die optimale Fokussierung beispielsweise nach der Kontrastmethode ermittelt. Mittels einer Schnittstelle in der Kamera und einer weiteren Schnittstelle im Mikroskop werden die von der Kamera erzeugten Regelsignale zur Fokussierung in eine Steuereinheit des Mikroskops übertragen, wobei letztere entsprechende Stelleinheiten im Mikroskop ansteuert, die die Objektivbrennweite zur Autofokussierung verändern. Außer der genannten (Video-)Kamera wird bei diesem System kein separates Messmodul verwendet.
In ähnlicher Weise wird in der EP 1 255 146 B1 eine Autofokussierung vorgenommen, wobei mittels Auswertung der Änderung des Bildinhaltes eines Mikroskopbildsensors ein zweidimensionales Histogramm erstellt wird, aus dem eine bestimmte Bewegungsaktivität abgeleitet wird. Auf diese Weise kann eine Autofokuseinheit anhand der ermittelten Daten den Fokus in einen Bereich höchster Aktivität legen, also beispielsweise in einen mit einem chirurgischen Instrument untersuchten Bereich.
Aus der DE 33 28 821 C2 ist eine Autofokuseinrichtung für Mikroskope mit mindestens zwei alternierend geschalteten Lichtquellen, wie Infrarotdioden, bekannt, die nebeneinander in der Nähe einer Pupille des Mikroskops angeordnet sind. Die von den Lichtquellen ausgehenden Strahlen werden in den Strahlengang des Mikroskops eingespiegelt. Die Lichtquellen beleuchten eine Marke, die insbesondere ein aus durchlässigen und spiegelnden Streifen gebildetes Gitter darstellt. Diese Marke wird in Autokollimation auf sich selbst abgebildet. Befindet sich das Objekt im Fokus des Mikroskops, so verlaufen die durch die durchsichtigen Streifen der Marke in Richtung Objekt verlaufenden Strahlen beim Rückweg wiederum durch dieselben Bereiche der Marke. Befindet sich das Objekt jedoch nicht im Fokus, so erfährt ein durch einen durchlässigen Streifen der Marke verlaufender Strahl bei der Reflexion am Objekt einen seitlichen Versatz und gelangt je nach Vorzeichen der Defokussierung auf einen oberhalb oder unterhalb des durchlässigen Streifens angeordneten spiegelnden Streifen. Werden die spiegelnden Streifen in einem bestimmten Winkel zueinander benachbart zum durchlässigen Streifen angeordnet, so kann auch das Vorzeichen der Defokussierung ermittelt werden.
Schließlich ist aus dem Operationsmikroskop-Modell Leica M720 OH5 eine als "SpeedSpot" bezeichnete Autofokuseinrichtung bekannt, die mit zwei Laserstrahlen arbeitet, die zwei punktförmige Marker auf dem Objekt erzeugen, welche wiederum bei optimaler Fokuslage der Objektebene zu einem Punkt verschmelzen. Der Kunde wählt zur Autofokussierung eine feste Fokussiergeschwindigkeit. Die Fokussierung erfolgt derart, dass die einen Abstand aufweisenden Laserpunkte durch Annäherung der Objektebene an die Fokusebene zu einem Punkt verschmolzen werden. Bei einer großen Abweichung der optimalen Fokusebene zur Objektebene wird bei fixer Fokussiergeschwindigkeit die Annäherung der Objektebene an die optimale Fokusebene vom Benutzer meist als zu langdauernd empfunden. Bei hohen Vergrößerungen kann hingegen die fixe Fokussiergeschwindigkeit zu einem zu schnellen Durchlaufen des Bereichs der Fokusebene führen. Aufgrund der geringen Schärfentiefe bei hohen Vergrößerungen ist die Detektion der Verschmelzung der Laserpunkte, insbesondere durch einen Benutzer, oftmals nur schwer möglich.
Es stellt sich daher bei vorliegender Erfindung die Aufgabe, ein auf der Verwendung insbesondere punktförmiger Marker basierendes Autofokussierverfahren dahingehend zu verbessern, dass unabhängig von der eingestellten Mikroskopvergrößerung eine einfache, exakte und schnelle Autofokussierung möglich ist.
Kurzfassung der Erfindung
Die genannte Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Autofokussierung in einem Mikroskop gelöst, wobei mindestens zwei insbesondere punktförmige Marker auf einem Objekt erzeugt werden, deren Abstand zueinander ein Maß für die Defokussierung einer Arbeitsebene im Objekt aus der Fokusebene des Mikroskops darstellt, wobei bei einem vorgegebenen Abstand d_F der Marker diese Arbeitsebene in der Fokusebene liegt, und wobei mittels eines Fokustriebs abhängig von dem Markerabstand die Arbeitsebene in die Fokusebene verfahren wird, wobei die Geschwindigkeit des Fokustriebs, also die Geschwindigkeit, mit der die Arbeitsebene in die Fokusebene verfahren wird, in Abhängigkeit von dem Markerabstand eingestellt wird.
Gegenstand der Erfindung ist weiterhin eine entsprechende Autofokuseinrichtung zur Durchführung des genannten Verfahrens, wobei die Autofokuseinrichtung einen Detektor umfasst, der ein Bild der auf dem Objekt erzeugten Marker aufnimmt, sowie eine Auswerteeinheit, die den Abstand der Marker bestimmt, wobei weiterhin eine Steuereinheit vorgesehen ist, die die Geschwindigkeit des Fokustriebs in Abhängigkeit von dem bestimmten Markerabstand einstellt.
Ohne Beschränkung der Allgemeinheit soll im Folgenden der Fall betrachtet werden, bei dem der Markerabstand in einem mikroskopischen Bild der Marker bestimmt wird.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die Verwendung zweier Marker beschränkt. Selbstverständlich können auch mehr als zwei Marker zum Einsatz kommen. Es sind dann Abstände der Marker geeignet zu definieren. Der Abstand jeweils zweier Marker kann dann wiederum herangezogen werden, um erfindungsgemäß die Geschwindigkeit des Fokustriebs einzustellen. Alternativ wäre in einem solchen Fall möglich, aus den mehreren Abständen jeweils zweier Marker eine weitere Bezugsgröße (beispielsweise durchschnittlicher Abstand, Summe der Abstände o.ä.) zu bilden, in deren Abhängigkeit dann der Fokustrieb eingestellt wird.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung sowie der beiliegenden Zeichnung.
Vorteile der Erfindung
Erfindungsgemäß wird die Geschwindigkeit, mit der der Fokustrieb die Arbeitsebene in die Fokusebene verfährt, abhängig von dem Abstand der auf dem Objekt befindlichen Markern zur Autofokussierung eingestellt. Zur einfacheren Erläuterung wird im Folgenden ohne Beschränkung der Allgemeinheit angenommen, dass der vorgegebene Abstand d_F der Marker, bei dem die Arbeitsebene in der Fokusebene liegt, gleich 0 sein soll, d. h., dass die Marker bei optimaler Fokussierung der Arbeitsebene miteinander verschmelzen bzw. deckungsgleich werden.
Die Geschwindigkeit des Fokustriebs (auch als "Fokusgeschwindigkeit" bezeichnet) soll proportional zum Abstand der Marker gesteuert werden. Je kleiner also der Abstand der Marker ist, desto geringer wird die Fokusgeschwindigkeit (Geschwindigkeit des Fokustriebs) gewählt. Umgekehrt wird die Geschwindigkeit des Fokustriebs (Fokusgeschwindigkeit) umso größer gewählt, je weiter die Marker voneinander entfernt liegen. Zur weiteren Erläuterung wird ohne Beschränkung der Allgemeinheit davon ausgegangen, dass genau zwei Marker auf dem Objekt erzeugt werden. Beide Marker laufen bei Fokussierung aufeinander zu und verschmelzen, wenn die Fokusebene erreicht ist. In einem weiter unten behandelten Spezialfall werden zwei Marker verwendet, von denen einer ein sogenannter Targetmarker ist, der durch einen entsprechenden Strahlengang entlang der optischen Achse erzeugt wird. Der Targetmarker bleibt während des Fokussiervorgangs unbeweglich, während ein weiterer Marker auf diesen Targetmarker zuläuft.
Dadurch, dass die Geschwindigkeit des Fokustriebs proportional zum Markerabstand eingestellt wird, ist die Fokusgeschwindigkeit bei großen Abständen vom Fokus größer, so dass der Benutzer die entsprechende Fokuseinstellung nicht mehr als lang andauernd wahrnimmt. Umgekehrt ist bei kleinen Abständen vom Fokus die Fokusgeschwindigkeit niedriger, so dass insbesondere bei hohen Mikroskopvergrößerungen, bei denen die Marker schnell aufeinander zulaufen, eine entsprechende Geschwindigkeitsdrosselung erfolgt. Wie weiter unten noch gesondert erläutert werden wird, kann die Mikroskopvergrößerung noch als weiterer Parameter in die Fokusgeschwindigkeitsregelung einfließen.
Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn der proportionale Zusammenhang zwischen Geschwindigkeit des Fokustriebs und Abstand der Marker durch eine Polynomfunktion oder eine Exponentialfunktion dargestellt werden kann. Insbesondere vorteilhaft ist eine quadratische Funktion oder eine Exponentialfunktion.
Eine Polynomfunktion kann in der folgenden Form dargestellt werden: v(d) = k₀d⁰ + k₁d¹ + k₂d² ... k_x-1d^x-1; wobei v die Fokusgeschwindigkeit und d den Markerabstand bezeichnet. k₀ bis k_x bezeichnen die Koeffizienten der Polynomfunktion x-ten Grades. In der Praxis ist eine Funktion vierten Grades ausreichend, eine quadratische Funktion (Polynomfunktion zweiten Grades) vorteilhaft.
Die Exponentialfunktion weist die folgende Form auf:
wobei k₀ und k₁ Koeffizienten der Exponentialfunktion sind. Zur Erzeugung der Marker auf dem Objekt werden entsprechende Autofokusstrahlengänge in den Strahlengang des Mikroskops eingekoppelt. Zur Erzeugung der entsprechenden Autofokusstrahlengänge ist es vorteilhaft, eine oder mehrere Punktlichtquellen zu verwenden. Unter "Punktlichtquelle" seien punktförmige Lichtquellen, wie LEDs oder Laserstrahlquellen, verstanden, die insbesondere eine große Parallelität der Strahlung aufweisen. Besonders bevorzugt ist die Verwendung einer Laserdiode. Die Strahlung der Laserdiode kann als Autofokusstrahlengang zur Erzeugung eines Markers auf dem Objekt dienen. Hierzu wird der Autofokusstrahlengang über Strahlteiler in den Strahlengang des Mikroskops eingekoppelt. Alternativ können aber auch zwei (oder mehr) Punktlichtquellen direkt im Strahlengang des Mikroskops angeordnet sein. Hierbei ist es vorteilhaft, wenn die beiden Punktlichtquellen am äußersten Rand des Strahlengangs des Mikroskops, insbesondere außerhalb der Beobachtungspupille des Objektivs, angeordnet sind.
Moderne Mikroskope, insbesondere Operationsmikroskope, weisen ein Zoomsystem auf, das dem Mikroskopobjektiv nachgeordnet ist. Stereomikroskope weisen für jeden Beobachtungskanal ein eigenes Zoomsystem auf, die in beiden Kanälen eine gleiche Vergrößerung vornehmen. Bei solchen Mikroskopen ist es vorteilhaft, die Einkoppelung der Autofokusstrahlengänge über Strahlteiler zwischen dem Objektiv und dem Zoomsystem bzw. den Zoomsystemen im Falle eines Stereomikroskops vorzunehmen. Analog werden im Falle von Punktlichtquellen, die im Strahlengang des Mikroskops angeordnet sind, diese zwischen Objektiv und Zoomsystem(en) angeordnet. Eine solche Anordnung hat zur Folge, dass der Durchmesser der Marker (Laserspots) auf dem Objekt unabhängig von der eingestellten Zoomvergrößerung gleich bleibt, während das Bild der Marker entsprechend vergrößert ist, wenn der Detektor seinerseits hinter dem Zoomsystem angeordnet ist.
Ein weiterer wesentlicher Vorteil der Anordnung der Punktlichtquellen zwischen Objektiv und Zoomsystem(en) bzw. der Einkoppelung der Autofokusstrahlengänge zwischen Objektiv und Zoomsystem(en) ist, dass die beiden Autofokusstrahlengänge dann außerhalb des aktiven Querschnitts (im Folgenden "Beobachtungspupille") eingekoppelt werden können. Auf diese Ausgestaltung wird weiter unten im Rahmen der Ausführungsbeispiele nochmals gesondert eingegangen werden.
Im Allgemeinen handelt es sich bei den verwendeten Zoomsystemen um afokale Zoomsysteme, die hinter einem Objektiv angeordnet sind, das ins Unendliche abbildet. In diesen Fällen verlaufen die Autofokusstrahlengänge im Strahlengang des Mikroskops parallel zur optischen Achse des Mikroskops. Wiederum ist eine Einkopplung bzw. Erzeugung der Autofokusstrahlengänge (Laserstrahlengänge bei Verwendung einer Laserdiode) außerhalb der Beobachtungspupille vorteilhaft. Bei Verwendung einer anderen Objektivart sind die Autofokusstrahlengänge (Laserstrahlen bei Verwendung einer Laserdiode) entsprechend konvergent bzw. divergent anzuordnen, wenn die Marker in der Fokusebene verschmelzen sollen. Prinzipiell kommt es auf die genaue Ausrichtung der Autofokusstrahlengänge relativ zur optischen Achse nicht wesentlich an, solange die erzeugten Marker in der Fokusebene einen vorgegebenen eindeutigen Abstand d_F zueinander besitzen, wobei dieser Abstand auch ungleich 0 sein kann.
Üblicherweise verwendete Zoomsysteme in der Operationsmikroskopie besitzen einen Zoomfaktor von 6 (maximale zu minimale Zoomvergrößerung); üblicherweise verwendete Objektive sind Multifokus-Objektive oder sogenannte Varioobjektive mit einstellbaren Brennweiten von typischerweise 20 cm bis 50 cm.
Die durch das Mikroskopobjektiv verlaufenden Autofokusstrahlengänge erzeugen entsprechende Marker auf dem Objekt. Die vom Objekt reflektierte Strahlung der Marker, im Folgenden der Einfachheit halber als "vom Objekt reflektierte Autofokusstrahlengänge" bezeichnet, verläuft durch den oder die Beobachtungsstrahlengänge des Mikroskops. Es ist sinnvoll, aus dem Beobachtungsstrahlengang des Mikroskops mittels eines entsprechenden Strahlteilers das Bild der Marker auszukoppeln. Bei vorhandenem Zoomsystem ist es vorteilhaft, diese Auskoppelung hinter dem Zoomsystem (vom Objektiv aus gesehen) vorzunehmen. Der Strahlteiler lenkt den ausgekoppelten Strahlengang auf einen Detektor (Kamera), auf deren lichtempfindlicher Sensorfläche dann das Markerbild entsteht. Bei einem Stereomikroskop ist es zweckmäßig, die Auskoppelung der reflektierten Autofokusstrahlengänge nur aus einem der beiden Beobachtungsstrahlengänge des Stereomikroskops vorzunehmen, da die Aufnahme eines monoskopischen Markerbildes völlig ausreichend ist, um den Abstand der Marker zu bestimmen.
Insbesondere bei einer manuellen Autofokussierung, beispielsweise durch einen Operateur als Bediener eines Operationsmikroskops, ist es sinnvoll, zur Erzeugung der Marker unterschiedliche Wellenlängen der entsprechenden Autofokusstrahlengänge zu verwenden, wobei diese dann aus dem sichtbaren Wellenlängenbereich stammen sollten. Auf diese Weise kann auch das Durchlaufen der Fokusebene leicht erkannt werden, da dann die Marker ihre Farbe "tauschen". Die Richtung der Fokussierung ist somit leicht kontrollierbar.
Hingegen ist es bei einer automatischen Autofokussierung sinnvoll, Marker zu verwenden, die für das menschliche Auge nicht sichtbar sind, also insbesondere aus dem Wellenlängenbereich des Infraroten. Selbstverständlich ist darauf zu achten, dass die zur Einkoppelung bzw. Auskoppelung der Autofokusstrahlengänge verwendeten Strahlteiler sowie der Detektor zur Aufnahme des Markerbildes auf die verwendeten Wellenlängen der Autofokusstrahlengänge ausgelegt sind.
Gemäß einer bereits oben angedeuteten Ausgestaltung kann ein Targetmarker verwendet werden, der von einem entlang der optischen Achse des Mikroskops verlaufenden Targetstrahlengang auf dem Objekt erzeugt wird. Vorteil eines solchen Targetmarkers ist die Anzeige des Fokusziels, also desjenigen Bereichs um den Targetmarker, auf den fokussiert wird. Dies ist insbesondere bei dreidimensionalen Objektstrukturen mit Erhöhungen und Vertiefungen vorteilhaft. Vorteilhaft ist in diesem Zusammenhang die Verwendung eines sichtbaren Targetmarkers, so dass ein Operateur oder ein anderer Bediener des Mikroskops sehen kann, auf welchen Objektbereich fokussiert wird. Der Targetmarker kann zusätzlich zu den (mindestens) zwei auf dem Objekt erzeugten Markern verwendet werden, die zur oben beschriebenen Autofokussierung eingesetzt werden.
Alternativ kann der Targetmarker auch einen der Marker ersetzen, die zur Autofokussierung abhängig von dem Markerabstand eingesetzt werden. In diesem Fall nähert sich ein Marker dem feststehenden Targetmarker an, wobei beide Marker bei Erreichen der Fokusebene (ohne Beschränkung der Allgemeinheit) miteinander verschmelzen.
Besonders vorteilhaft ist für die Verwendung einer manuellen Autofokussierung die Verwendung von sichtbaren Autofokusstrahlengängen zur Erzeugung sichtbarer Marker, wobei unterschiedliche Wellenlängen verwendet werden (beispielsweise ein roter und ein grüner Marker). In diesem Fall sieht der Bediener des Mikroskops gleichzeitig den Objektbereich, auf den fokussiert wird, so dass ein Targetmarker nicht unbedingt erforderlich ist. Im Falle der automatischen Autofokussierung ist hingegen die Verwendung unsichtbarer Marker (insbesondere aus dem infraroten Wellenlängenbereich) besonders bevorzugt. Die Autofokusmarker beeinflussen dann nicht die optische Untersuchung des Objektbereichs durch den Mikroskopbediener. In diesem Fall ist es jedoch sinnvoll, einen sichtbaren Targetmarker einzusetzen, damit der Mikroskopbediener (Operateur) den Objektbereich, auf den fokussiert wird, erkennen und gegebenenfalls aktiv verändern kann.
Für die Erzeugung eines Targetmarkers gilt dasselbe, wie oben für die Marker ausgesagt, insbesondere hinsichtlich der Einkoppelung des entsprechenden Targetstrahlengangs und der Anordnung und Verwendung von Punktlichtquellen für die Erzeugung des Targetstrahlengangs.
Wie bereits oben angedeutet, ist es sinnvoll, die Geschwindigkeit des Fokustriebs zusätzlich in Abhängigkeit von der Mikroskopvergrößerung einzustellen. Bei einer hohen Mikroskopvergrößerung ist zwar die Geschwindigkeit, mit der sich die Marker bei Annäherung der Arbeitsebene auf die Fokusebene annähern, sehr viel größer als bei niedriger Mikroskopvergrößerung. Allerdings ist bei vorgegebenem Abstand der Arbeitsebene von der Fokusebene auch der Abstand zweier Markerpunkte bei hoher Mikroskopvergrößerung auf dem Sensor/Detektor größer als bei kleiner Mikroskopvergrößerung. Wenn aber die Distanz zwischen Fokusebene und der aktuellen Arbeitsebene in beiden Fällen dieselbe ist, sollte auch die Fokusgeschwindigkeit denselben Wert aufweisen. Es ist daher sinnvoll, den proportionalen Zusammenhang zwischen Fokustrieb und Markerabstand zusätzlich von dem Parameter der Mikroskopvergrößerung abhängig zu machen.
Für diese vorteilhafte Ausgestaltung muss der Autofokus-Auswerte- bzw. Steuereinheit der Wert der Mikroskopvergrößerung zugeführt werden. Da die veränderliche Mikroskopvergrößerung in erster Linie durch die veränderliche Zoomvergrößerung bestimmt wird, ist es ausreichend, diese Zoomvergrößerung Γ der Auswerte- bzw. Steuereinheit zuzuführen. Üblicherweise beträgt Γ zwischen 0,4 und 2,4.
Es ist vorteilhaft, die Mikroskopvergrößerung mittels Modifizierung des ermittelten Markerabstands zu berücksichtigen. Ohne Beschränkung der Allgemeinheit sei im Folgenden nur die Zoomvergrößerung berücksichtigt. Folgende Modifikation des Markerabstands ist besonders bevorzugt: d' = ^d/_Γ
Bei hoher Zoomvergrößerung (Γ = 2,4) wird der große Abstand der Marker d entsprechend auf d' reduziert. Bei kleiner Zoomvergrößerung (Γ = 0,4) wird der geringe Markerabstand d jedoch auf d' erhöht. Durch diese Modifikation des Markerabstands kann folglich der Einfluss der Zoomvergrößerung auf die Fokusgeschwindigkeit eliminiert werden. In den oben beschriebenen Gleichungen ist lediglich d durch d' zu ersetzen.
Mit dem vorliegenden Aufbau zur Autofokussierung lässt sich aus der Änderungsgeschwindigkeit des Markerabstands bei konstanter Fokustriebgeschwindigkeit die Mikroskopvergrößerung ermitteln. Je höher nämlich die Mikroskopvergrößerung ist, mit desto größerer Geschwindigkeit werden die Marker auf dem Objekt bei Annäherung an die Fokusebene aufeinander zu laufen, wenn die Fokustriebgeschwindigkeit konstant eingestellt bleibt. Beispielsweise kann das System für bekannte Mikroskopvergrößerungen hinsichtlich der Änderungsgeschwindigkeit des Markerabstands bei konstanter Fokustriebgeschwindigkeit geeicht werden und beim nachfolgenden Betrieb aus dieser Eichkurve die jeweils eingestellte Mikroskopvergrößerung ermittelt werden. Alternativ kann die Mikroskop- bzw. Zoomvergrößerung bei den heutigen modernen Mikroskopen in aller Regel als elektronisches Signal abgegriffen werden.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine Autofokuseinrichtung zur Durchführung des oben ausführlich geschilderten erfindungsgemäßen Verfahrens. Sämtliche Ausführungen im Zusammenhang mit dem Verfahren und seinen Ausgestaltungen gelten in gleicher Weise für die erfindungsgemäße Autofokuseinrichtung, ohne dass es hierzu gesonderter Erläuterungen bedarf. Im Folgenden soll die Beschreibung der Autofokuseinrichtung und ihrer Ausgestaltungen sich deshalb auf die hierzu notwendigen Vorrichtungselemente beschränken.
Die erfindungsgemäße Autofokuseinrichtung weist einen Detektor zur Aufnahme eines mikroskopischen Bildes der auf dem Objekt erzeugten Marker auf; weiterhin ist eine Auswerteeinheit vorgesehen, die den Abstand der Marker bestimmt. In Abhängigkeit von dem bestimmten Markerabstand und optional weiterer Mikroskopparameter, wie insbesondere die Mikroskop- oder Zoomvergrößerung, wird mittels einer Steuereinheit die Geschwindigkeit des Fokustriebs, also die Geschwindigkeit, mit der die Arbeitsebene in die Fokusebene verfahren wird, eingestellt. In diesem Zusammenhang sei erwähnt, dass der Fokustrieb mit einem entsprechenden Multifokus- oder Varioobjektiv in Wirkverbindung stehen kann, dessen Brennweite in einem vorgegebenen Bereich veränderbar ist. Alternativ oder zusätzlich kann (zumindest) das Mikroskopobjektiv in Richtung der optischen Achse verstellt werden, um den Fokus einzustellen. Wiederum alternativ oder zusätzlich kann der Mikroskoptisch, auf dem das zu untersuchende Objekt positioniert ist, entlang der optischen Achse zu Fokussierzwecken verschoben werden. Der Fokussiertrieb kann folglich auf eine oder mehrere der beschriebenen Komponenten einwirken, wobei mit Geschwindigkeit des Fokustriebs immer die Geschwindigkeit gemeint sein soll, mit der die Arbeitsebene im Objekt in die Fokusebene verfahren wird.
Ein besonders geeigneter Aufbau einer Autofokuseinrichtung zur Autofokussierung in einem Mikroskop kann wie folgt beschrieben werden: Auf der dem Objekt abgewandten Seite des Mikroskopobjektivs sind zwei Punktlichtquellen vor dem dem Objektiv nachgeschalteten Zoomsystem angeordnet. Es sei davon ausgegangen, dass das Objektiv ins Unendliche abbildet. Die Punktlichtquellen erzeugen parallel zur optischen Achse verlaufende Autofokusstrahlengänge. Die Punktlichtquellen sind insbesondere außerhalb der Beobachtungspupille angeordnet. Befindet sich die Arbeitsebene des Objekts in der Fokusebene, verschmelzen die durch die Autofokusstrahlengänge erzeugten Marker auf dem Objekt bzw. werden deckungsgleich. Vom Objekt aus gesehen hinter dem Zoomsystem ist ein Strahlteiler angeordnet, der aus dem Beobachtungsstrahlengang des Mikroskops das Bild der Marker auskoppelt und einem Detektor (Kamera) zuführt. Bei einem Stereomikroskop mit zwei Zoomsystemen zur Erzeugung zweier Beobachtungsstrahlengänge ist es ausreichend, wenn der Strahlteiler hinter einem der beiden Zoomsysteme, also in einem der beiden Beobachtungsstrahlengänge, angeordnet ist. Der Detektor steht mit einer Auswerteeinheit in Wirkverbindung. In dieser Auswerteeinheit erfolgt eine Bestimmung des Abstandes der Marker im Markerbild. Dem Markerabstand ist ein entsprechendes Steuersignal für eine Fokustriebgeschwindigkeit zugeordnet. Eine entsprechende Steuereinheit gibt dieses Signal an den Fokustrieb. Der Fokustrieb ist seinerseits mit der entsprechenden Mikroskopkomponente, die für die Fokussierung des Mikroskops zuständig ist, verbunden. Dies können ein oder mehrere der folgenden Komponenten sein: Multifokus- bzw. Varioobjektiv, z-Verstellung des Objektivs und z-Verstellung nur des Mikroskoptisches (mit z-Verstellung ist eine Verstellung in Richtung der optischen Achse gemeint). Bei Verwendung eines Multifokusobjektivs kann es sinnvoll sein, zusätzlich zur Fokussierung mit dem Multifokusobjektiv eine Fokussierung mittels Verschiebung des Objektivs bzw. des Mikroskoptisches vorzusehen, wenn die Defokussierung außerhalb desjenigen Bereichs liegt, der mit dem Multifokusobjektiv abgedeckt werden kann.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispieles in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung ausführlich beschrieben.
Figurenbeschreibung
1 zeigt schematisch den Aufbau einer erfindungsgemäßen Autofokuseinrichtung in einem Stereomikroskop;
2 zeigt schematisch den proportionalen Zusammenhang zwischen Markerabstand und Fokusgeschwindigkeit in einer bevorzugten Ausführungsform; und
3 zeigt schematisch einen Querschnitt durch den Hauptstrahlengang des Mikroskops aus 1.
1 zeigt schematisch eine besonders bevorzugte Ausführungsform einer Autofokuseinrichtung zur Autofokussierung in einem Mikroskop 11. Es sind nur die wesentlichsten Komponenten des Mikroskops, hier Stereomikroskops, dargestellt, soweit zur Erläuterung der vorliegenden Erfindung notwendig. Das Stereomikroskop 11 umfasst bei dieser Ausführungsform ein Multifokus-Objektiv 2 sowie ein Zoomsystem 1, bestehend aus zwei Zoomkanälen. Weitere Komponenten des Stereomikroskops, wie der Binokulartubus, sind hier nicht dargestellt. Der Einfachheit halber sei angenommen, dass die Fokussierung des Mikroskops 11 ausschließlich mittels des Multifokus-Objektivs 2 vorgenommen wird. Dementsprechend werden Verschiebungen des Objektivs 2 und/oder des Mikroskoptisches (nicht dargestellt) zu Zwecken der Fokussierung vorliegend nicht betrachtet.
Die Autofokuseinrichtung besteht im Wesentlichen aus einem Detektor 4, einer Auswerteeinheit 7a und einer Steuereinheit 7b, die in einer gemeinsamen Einheit zusammengefasst sind, sowie dem Fokustrieb 6, der das Multifokus-Objektiv 2 ansteuert. Bei dem Detektor 4 kann es sich um eine (CCD-)Kamera handeln, die ein Bild der Marker 12 auf einem mit dem Mikroskop 11 zu untersuchenden Objekt aufnimmt. In der Auswerteeinheit 7a wird der Abstand d der Marker 12 bestimmt. Auswerteeinheit 7a und Steuereinheit 7b können auch getrennt voneinander realisiert sein, insbesondere kann auch die Auswerteeinheit 7a Bestandteil des Detektors 4 und die Steuereinheit 7b ihrerseits Bestandteil des Fokustriebs 6 sein.
In 1 sind drei Bildausschnitte 8 dargestellt, die das Bild der Marker 12 auf dem Objekt zeigen, dessen Arbeitsebene 9 einen Abstand von der Fokusebene 10 besitzt. Der Bildausschnitt 8 kann ein Ausschnitt aus dem von der Kamera/Detektor 4 aufgenommenen Bild sein. Der oberste Bildausschnitt 8 ist der oberen Arbeitsebene 9 zugeordnet, die weit von der Fokusebene 10 entfernt liegt. Der mittlere Bildausschnitt 8 ist der mittleren Arbeitsebene 9 zugeordnet, die näher an der Fokusebene 10 liegt; der unterste Bildausschnitt 8 ist einer Arbeitsebene 9 zugeordnet, die sehr nahe an der Fokusebene 10 liegt. Dementsprechend sind die Abstände d der Marker 12 in besagten Bildausschnitten 8 bei Annäherung der Arbeitsebene 9 zur Fokusebene 10 hin abnehmend. Im untersten Bildausschnitt 8 berühren sich die Marker 12, sie würden bei Erreichen der Fokusebene 10 verschmelzen bzw. deckungsgleich werden. Der entsprechende Abstand d_F ist dann 0.
Zur Erzeugung der Marker 12 werden in dieser Ausführungsform zwei Autofokusstrahlengänge 13 und 14 verwendet, die ihrerseits von jeweils einer Punktlichtquelle 5 erzeugt werden. Die beiden Punktlichtquellen 5, hier Laserdioden, sind außerhalb der Beobachtungspupille des Objektivs 2 im Strahlengang des Mikroskops 11 angeordnet (vgl. hierzu auch die Erläuterungen zu 3). Sie erzeugen parallel zur optischen Achse 17 des Mikroskops 11 verlaufende Autofokusstrahlengänge 13, 14, die durch das Objektiv 2 in der Fokusebene 10 fokussiert werden.
Werden Autofokusstrahlengänge mit Wellenlängen aus dem sichtbaren Bereich gewählt, so sind auf dem Objekt, das sich in einer aktuellen Arbeitsebene 9 befindet, die Marker sichtbar. In einem solchen Fall ist es sinnvoll, zwei verschiedene Wellenlängen zu verwenden. Beispielsweise wäre oberhalb der Fokusebene 10 der rechte Marker 12 in einer Farbe 1, der linke Marker 12 in einer Farbe 2; nach Durchlaufen der Fokusebene 10 wären die Farben "vertauscht", d.h. der rechte Marker 12 hätte nun die Farbe 2, während der linke Marker 12 die Farbe 1 hat. Auf diese Weise kann die Richtung der Fokussierung leicht erkannt werden.
Die auf dem Objekt befindlichen Marker 12 werden durch die Mikroskopkomponenten und die Detektor-/Kamerakomponenten auf eine Detektorfläche des Detektors 4 abgebildet. Entsprechende Bildausschnitte 8 sind – wie bereits erläutert – in 1 dargestellt. Zur Auskopplung des Markerbildes ist ein Strahlteiler 3 vorgesehen, der bevorzugterweise (vom Objektiv 2 aus gesehen) hinter dem Zoomsystem 1 angeordnet ist. Da zur Auswertung des Markerabstandes d ein monoskopisches Markerbild ausreichend ist, ist es zweckmäßig, den Strahlteiler 3 in lediglich einem der beiden Beobachtungsstrahlengänge des Stereomikroskops 11 anzuordnen.
Die Auswerteeinheit 7a bestimmt mit an sich bekannten Methoden der Bildverarbeitung den Abstand d der beiden Marker 12 im Markerbild. Abhängig von dem bestimmten Markerabstand d erzeugt die Steuereinheit 7b ein entsprechendes Signal für den Fokustrieb 6. Das Signal der Steuereinheit 7b steuert die Geschwindigkeit des Fokustriebs 6, also die Geschwindigkeit, mit der die aktuelle Arbeitsebene 9 in die Fokusebene 10 verschoben wird. Hierzu wird das zur Fokussierung verantwortliche Linsenglied im Multifokusobjektiv 2 mit der entsprechenden Geschwindigkeit proportional zum Markerabstand verschoben.
Bei einem großen Abstand d der aktuellen Arbeitsebene 9 von der Fokusebene 10 (vgl. oberster Bildausschnitt 8) wird von der Steuereinheit 7b eine hohe Fokusgeschwindigkeit gewählt bzw. das entsprechende Steuersignal an den Fokustrieb 6 gegeben. Mit abnehmendem Markerabstand d wird die Fokusgeschwindigkeit geringer. Bei sehr geringem Abstand d (vgl. unterster Bildausschnitt 8) wird die Fokusgeschwindigkeit entsprechend niedrig eingestellt, um ein kontrolliertes Anfahren an die Fokusebene 10 zu ermöglichen. Auf diese Weise kann ein unbeabsichtigtes Durchlaufen der Fokusebene 10 vermieden werden. Der Zusammenhang zwischen v und d ist vorzugsweise quadratisch oder exponentiell.
2 zeigt qualitativ einen bevorzugten Zusammenhang zwischen Fokusgeschwindigkeit v (in 1/min) und modifiziertem Markerabstand d' (in mm). d' ergibt sich aus Division des Markerabstands d mit der Zoomvergrößerung Γ (Γ = 0,4 bis 2,4). In 2 sind zwei bevorzugte Steuerkurven 15 und 16 dargestellt, wobei die Steuerkurve 15 einem exponentiellen Zusammenhang zwischen v und d' folgt und die Steuerkurve 16 einen polynomischen, nämlich quadratischen Zusammenhang zwischen v und d' herstellt. Es ist gut zu erkennen, dass in beiden Fällen für große Markerabstände ein etwa linearer Zusammenhang mit der Fokusgeschwindigkeit besteht, während mit abnehmenden Markerabständen die Fokusgeschwindigkeit v stärker verzögert wird. Eine der dargestellten Funktionen gemäß 2 ist vorteilhafterweise als Steuerkurve in der Steuereinheit 7b hinterlegt. Es kann vorgesehen sein, diese Funktion je nach Kundenwunsch anpassen zu können.
In 3 ist schematisch ein Querschnitt durch den (Haupt-)Strahlengang eines Mikroskops, wie es in 1 dargestellt ist, gezeigt. Der Querschnitt befindet sich beispielsweise an einer Stelle zwischen Objektiv 2 und Zoomsystem 1 (vgl. 1). Dargestellt ist der Querschnitt des Objektivs 2, der die beiden Kanäle des Zoomsystems 1 umschließt. Die Zoomsystempupille, genauer gesagt die Pupillen der beiden Zoomkanäle, ist mit 20 bezeichnet. Die Beobachtungspupille 19 in der Ebene des Objektivs ist hauptsächlich durch die Eintrittspupille des Zoomsystems (der Zoomkanäle) definiert. Als freie Öffnung 18 des Objektivs wird der Bereich zwischen der Beobachtungspupille 19 und dem Objektivrand bezeichnet.
Werden die Autofokusstrahlengänge 13, 14 in dem Bereich der freien Öffnung 18 des Objektivs angeordnet, so erzielt man den wesentlichen Vorteil, dass die beiden Autofokusstrahlengänge 13, 14 außerhalb der Beobachtungspupille 19 eingekoppelt werden können. Würde man hingegen die Autofokusstrahlengänge 13, 14 vom Objektiv 2 aus gesehen nach dem Zoomsystem 1 einkoppeln, so müssten diese direkt in der Beobachtungspupille 19 platziert werden, um auf das Objekt treffen zu können, was jedoch zu Vignettierungen führen würde.
Bezugszeichenliste

1: Zoomsystem
2: Objektiv
3: Strahlenteiler
4: Detektor
5: Punktlichtquelle
6: Fokustrieb
7a: Auswerteeinheit
7b: Steuereinheit
8: Bildausschnitt
9: Arbeitsebene
10: Fokusebene
11: (Stereo-)Mikroskop
12: Marker
13, 14: Autofokusstrahlengang
15: Steuerkurve
16: Steuerkurve
17: optische Achse
18: freie Öffnung des Objektivs
19: Beobachtungspupille
20: Zoomsystempupille
d: Abstand der Marker
dF: Abstand der Marker in Fokusebene
v: Geschwindigkeit des Fokustriebs
d': modifizierter Markerabstand
Γ: Mikroskop-/Zoomvergrößerung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 4131737 C2 [0003, 0004]
DE 102006040636 B3 [0004, 0004]
EP 1241506 B1 [0005]
EP 1255146 B1 [0006]
DE 3328821 C2 [0007]

Claims

Verfahren zur Autofokussierung in einem Mikroskop (11), wobei mindestens zwei insbesondere punktförmige Marker (12) auf einem Objekt erzeugt werden, deren Abstand (d) zueinander ein Maß für die Defokussierung einer Arbeitsebene (9) im Objekt aus der Fokusebene (10) des Mikroskops (11) darstellt, wobei bei einem vorgegebenen Abstand (d_F) der Marker (12) diese Arbeitsebene (9) in der Fokusebene (10) liegt, und wobei mittels eines Fokustriebs (6) abhängig von dem Markerabstand (d) die Arbeitsebene (9) in die Fokusebene (10) verfahren wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Geschwindigkeit (v) des Fokustriebs (6), mit der die Arbeitsebene (9) in die Fokusebene (10) verfahren wird, in Abhängigkeit von dem Markerabstand (d) eingestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Geschwindigkeit (v) des Fokustriebs (6) eine Polynomfunktion, insbesondere zweiten Grades, oder eine Exponentialfunktion des Markerabstands (d) ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Marker (12) von in den Strahlengang des Mikroskops (11) eingekoppelte Autofokusstrahlengänge (13, 14) erzeugt werden.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Marker von von Punktlichtquellen (5) erzeugten Autofokusstrahlengängen (13, 14) erzeugt werden, wobei die Punktlichtquellen (5) im Strahlengang des Mikroskops (11) angeordnet sind.
Verfahren nach Anspruch 3 oder 4 bei einem Mikroskop (11) mit einem Objektiv (2) und einem nachgeschalteten Zoomsystem (1), wobei die Einkopplung der Autofokusstrahlengänge (13, 14) bzw. die Anordnung der Punktlichtquellen (5) zwischen Objektiv (2) und Zoomsystem (1) erfolgt.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche bei einem Mikroskop (11) mit einem Objektiv (2) und einem nachgeschalteten Zoomsystem (1), wobei ein Bild der auf dem Objekt befindlichen Marker (12) nach Auskoppelung der entsprechenden vom Objekt reflektierten Autofokusstrahlengänge (13, 14) aus dem Strahlengang des Mikroskops (11) von einem Detektor (4) aufgenommen wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Auskoppelung der reflektierten Autofokusstrahlengänge (13, 14) vom Objektiv (2) des Mikroskops (11) gesehen hinter dem Zoomsystem (1) erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Stereomikroskop (11) die Auskoppelung der reflektierten Autofokusstrahlengänge (13, 14) nur aus einem der beiden Beobachtungsstrahlengänge des Stereomikroskops (11) vorgenommen wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzeugung der Marker (12) Autofokusstrahlengänge (13, 14) mit jeweils unterschiedlichen Wellenlängen verwendet werden.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Wellenlängen aus dem sichtbaren Wellenlängenbereich stammen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein entlang der optischen Achse (17) des Mikroskops (11) verlaufender Targetstrahlengang verwendet wird, der auf dem Objekt einen insbesondere punktförmigen Targetmarker erzeugt.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Targetmarker als einer von den mindestens zwei auf dem Objekt erzeugten Markern (12) verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Targetmarker zusätzlich zu den mindestens zwei, auf dem Objekt erzeugten Markern (12) verwendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikroskopvergrößerung (Γ) ermittelt wird und die Geschwindigkeit (v) des Fokustriebs (6) zusätzlich in Abhängigkeit von der Mikroskopvergrößerung (Γ) eingestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Geschwindigkeit (v) des Fokustriebs (6) in Abhängigkeit von einem modifizierten Markerabstand (d') eingestellt wird, wobei d' = d/Γ, mit d: Markerabstand und Γ: Mikroskopvergrößerung, insbesondere Zoomvergrößerung.
Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass aus der Änderungsgeschwindigkeit des Markerabstands (d) bei konstanter Fokustriebgeschwindigkeit die Mikroskopvergrößerung ermittelt wird.
Autofokuseinrichtung zur Autofokussierung in einem Mikroskop (11), mittels derer mindestens zwei insbesondere punktförmige Marker (12) auf einem Objekt erzeugt werden, deren Abstand (d) zueinander ein Maß für die Defokussierung einer Arbeitsebene (9) im Objekt aus der Fokusebene (10) des Mikroskops (11) darstellt, wobei bei einem vorgegebenen Abstand (d_F) der Marker (12) diese Arbeitsebene (9) in der Fokusebene (10) liegt, und wobei ein Fokustrieb (6) vorgesehen ist, der abhängig von dem Markerabstand (d) die Arbeitsebene (9) in die Fokusebene (10) verfährt, dadurch gekennzeichnet, dass ein Detektor (4) ein Bild der auf dem Objekt erzeugten Marker (12) aufnimmt und eine Auswerteeinheit (7a) den Abstand der Marker (12) bestimmt, und dass eine Steuereinheit (7b) die Geschwindigkeit des Fokustriebs (6), mit der die Arbeitsebene (9) in die Fokusebene (10) verfahren wird, in Abhängigkeit von dem bestimmten Markerabstand (d) einstellt.
Autofokuseinrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Punktlichtquelle (5) zur Erzeugung eines zugehörigen Autofokusstrahlengangs (13, 14) vorgesehen ist, der zumindest einen Marker (12) auf dem Objekt erzeugt.
Autofokuseinrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass eine Punktlichtquelle (5) und zwei oder mehr Strahlteiler (3) vorgesehen sind, um zwei oder mehr Marker (12) auf dem Objekt zu erzeugen.
Autofokuseinrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Punktlichtquellen (5) im Strahlengang des Mikroskops (11) angeordnet sind.
Autofokuseinrichtung nach Anspruch 20 für ein Mikroskop (11) mit einem Objektiv (2) und einem nachgeschalteten Zoomsystem (1), wobei die Punktlichtquellen (5) zwischen Objektiv (2) und Zoomsystem (1) angeordnet sind.
Autofokussystem nach einem der Ansprüche 17 bis 21 für ein Mikroskop (11) mit einem Objektiv (2) und einem nachgeschalteten Zoomsystem (1), wobei das Bild der auf dem Objekt befindlichen Marker (12) nach Auskoppelung der entsprechenden vom Objekt reflektierten Autofokusstrahlengänge (13, 14) aus dem Strahlengang des Mikroskops (11) von dem Detektor (4) aufgenommen wird, wobei zur Auskoppelung ein Strahlteiler (3) vorgesehen ist, der insbesondere vom Objektiv (2) des Mikroskops (11) gesehen im Strahlengang des Mikroskops (11) hinter dem Zoomsystem (1) angeordnet ist.
Autofokuseinrichtung nach Anspruch 22 für ein Stereomikroskop (11), wobei der Strahlteiler (3) zur Auskoppelung der reflektierten Autofokusstrahlengänge (13, 14) nur in einem der beiden Beobachtungsstrahlengänge des Stereomikroskops (11) angeordnet ist.