DE102012024737A1

DE102012024737A1 - Verfahren zur Korrektur der Parzentrizität für Zoomsysteme

Info

Publication number: DE102012024737A1
Application number: DE201210024737
Authority: DE
Inventors: Detlef Hein; Steffen Leidenbach
Original assignee: Carl Zeiss Microscopy GmbH
Current assignee: Carl Zeiss Microscopy GmbH
Priority date: 2012-12-18
Filing date: 2012-12-18
Publication date: 2014-06-18
Anticipated expiration: 2032-12-19
Also published as: US20140168762A1; US9310597B2; DE102012024737B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Korrektur der Parzentrizität für Zoomsysteme, insbesondere für Stereomikroskope und Makroskope. Erfindungsgemäß wird die Positionsdifferenz im Bild zwischen mindestens zwei verschiedenen Zoomstellungen erfasst, um daraus die Position im Bild explizit oder implizit zu ermitteln, die beim Zoomen ortsfest bleibt (Zoomzentrum). Daraus abgeleitet werden die zur Korrektur des zoomabhängigen Parzentrizitätsfehlers erforderlichen Verfahrwege eines Mittels zur Positionierung des Objektes in der Objektebene errechnet und als Steuergröße zur entsprechenden Positionierung des Mittels zur Positionierung des Objektes in der Objektebene bereitgestellt, so dass die Zielposition nach oder bereits während des Zoomens im Bild ortsfest erscheint.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Korrektur der Parzentrizität für Zoomsysteme, insbesondere für Stereomikroskope und Makroskope.
In der WO 2004/040352 A2 wird eine Zusatzeinrichtung für ein Stereomikroskop beschrieben, die parzentrische Abbildungen von einem Stereo- und einem Compound-Objektiv an einem Zoomsystem ermöglicht. Die beschriebene Parzentrizität ist aber nur durch die konstruktive Anordnung vorgegeben, das heißt hier wurde lediglich konstruktiv sichergestellt, dass die Parzentrizität auf Basis der vorgesehenen Nennmaße beziehungsweise ohne Berücksichtigung von real auftretenden Fertigungsabweichungen gegeben ist. Es wurden keine einfachen Mittel zur Korrektur der Parzentrizitätsabweichungen bereitgestellt, mit denen sich alle wirksamen Fertigungsabweichungen der beteiligten Einzelteile ohne größeren Aufwand kompensieren lassen, das bedeutet, dass die Einhaltung von engen Fertigungstoleranzen hierfür zwingend erforderlich ist.
In der US 7,116,474 B2 und der US 6,930,828 B2 werden spezielle Mikroskopsysteme zur In Vitro Fertilisation beschrieben, die ebenfalls parzentrische Abbildungen von verschiedenen Stereo- und Compound-Objektiven an einem Zoomsystem ermöglichen. Hier wurde nur ein aufwändigerer Mechanismus zur konstruktiven Sicherstellung der Parzentrizität bereitgestellt, d. h. auch hier wurde lediglich konstruktiv sichergestellt, dass die Parzentrizität auf Basis der vorgesehenen Nennmaße bzw. ohne Berücksichtigung von real auftretenden Fertigungsabweichungen gegeben ist. Es wurden keine einfachen Mittel zur Korrektur der Parzentrizitätsabweichungen bereitgestellt, mit denen sich alle wirksamen Fertigungsabweichungen der beteiligten Einzelteile ohne größeren Aufwand kompensieren lassen, das heißt, die Einhaltung von engen Fertigungstoleranzen ist auch hier zwingend erforderlich.
Ferner ist aus der US 5,459,564 A eine Einrichtung zur Inspektion von optischen Faserendflächen und Faserverbindungen bekannt. Diese Einrichtung sieht diverse Justierfreiheitsgrade zur Positionierung der Faserenden vor. Hierzu gehört auch ein Tischantrieb zur Justierung der Position der Faserenden in der XY-Richtung, womit diese bei Bedarf zentrisch zu einem parzentrischen Zoomsystem, das sich in einem Interferometer befindet, ausgerichtet werden können. Da dieses Zoomsystem bereits als parzentrisch vorausgesetzt wird und es in der Anmeldung keinerlei Hinweise auf ein Verfahren oder eine Einrichtung zur Sicherstellung der Parzentrizität des Zoomsystems gibt, ist anzunehmen, dass die Parzentrizität des Zoomsystems zum gesamten Abbildungsstrahlengang durch eine aufwendige Justierung des Systems und/oder aufwändige Fertigung der eng tolerierten beteiligten Einzelkomponenten sicherzustellen ist. Unabhängig davon ist die Parzentrizitätskorrektur des Zoomsystems nicht Gegenstand der US 5,459,564 A , das gilt besonders für eine automatische Parzentrizitätskorrektur. Das in der Anmeldung beschriebene Interferometer besitzt auch eine ZOOM IN- und eine ZOOM OUT-Taste zur schnellen Anfahrt der entsprechenden beiden extremen Zoomvergrößerungen (min. und max. Zoomvergrößerung). Diese beiden unterschiedlichen Zoomvergrößerungen sind nicht zur Parzentrizitätskorrektur vorgesehen, sondern um schnell eine gewünschte Anzahl von Interferenzringen im interessierenden Bildbereich darstellen zu können.
Ausgehend von den Nachteilen des Standes der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Korrektur der Parzentrizität für Zoomsysteme, vorwiegend für Stereomikroskope und Makroskope dahingehend weiter zu entwickeln, dass die durch Fertigungstoleranzen bedingten Parzentrizitätsabweichungen von einer gewünschten Zielposition beim Zoomen auf relativ einfache Art und Weise vollständig korrigiert werden.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen 2 bis 15 angegeben.
Bei diesem Verfahren wird die Positionsdifferenz erfindungsgemäß im Bild zwischen mindestens zwei verschiedenen Zoomstellungen erfasst, um daraus die Position im Bild explizit oder implizit zu ermitteln, die beim Zoomen ortsfest bleibt (Zoomzentrum). Daraus abgeleitet werden die zur Korrektur des zoomabhängigen Parzentrizitätsfehlers erforderlichen Verfahrwege eines Mittels zur Positionierung des Objektes in der Objektebene errechnet und als Steuergröße zur entsprechenden Positionierung des Mittels zur Positionierung des Objektes in der Objektebene bereitgestellt, so dass die Zielposition nach oder bereits während des Zoomens im Bild ortsfest erscheint.
Zur Erfassung der Positiondifferenzen wird ein Eingabe-Workflow (Ablauf) abgearbeitet, wobei der Benutzer über eine Bedien- und Anzeigeeinheit die erforderlichen Eingaben vornimmt und der Eingabe-Workflow aus folgenden Schritten besteht:

a) Aktivierung des Eingabe-Workflows über eine Schaltfläche,
b) Aktivierung der in der Bedien- und Anzeigeeinheit angezeigten Referenzkonfiguration i (Index für Komponenten) in der vorgegebenen Raststellung,
c) Aktivierung einer ersten größeren Zoomvergrößerung über eine Schaltfläche,
d) Positionierung eines im gesamten Zoombereich im Bild sichtbaren Objektdetails über ein Mittel zur Positionierung des Objektes in der Objektebene an eine Zielposition im Bild,
e) Abspeichern dieser tatsächlich angefahrenen Ziel-Objektposition für die erste Zoomvergrößerung,
f) Aktivierung einer zweiten kleineren Zoomvergrößerung über eine Schaltfläche,
g) Positionierung des Objektdetails über das Mittel zur Positionierung des Objektes in der Objektebene an die Zielposition im Bild,
h) Abspeichern dieser tatsächlich angefahrenen Ziel-Objektposition für die zweite Zoomvergrößerung,
i) Weiterschalten des Objektivs in die ggf. vorhandene nächste Raststellung und Wiederholung des Workflows a) bis h),
j) Umschalten auf ein ggf. vorhandenes weiteres Objektiv in die erste der ggf. vorhandenen mehreren Rastpositionen für dieses Objektiv und Wiederholung des Workflows a) bis i),
k) ggf. Wiederholung des Workflows j) für jedes weitere Objektiv,
l) Verlassen des Eingabe-Workflows über eine Schaltfläche, wobei die gespeicherten Werte nach dem Verlassen des Eingabe-Workflows wirksam werden können, so dass der erforderliche Verfahrweg zur Parzentrizitätskorrektur gemäß des mathematischen Zusammenhangs: Di(m) = (((1/m) – (1/mo))/((1/mu) – (1/mo)))·Diu + ((1/mu) – (1/m))/((1/mu) – (1/mo)))·Dio berechnet und als Vorgabe für den Verfahrweg zur zoomabhängigen Parzentrizitätskorrektur bereitgestellt wird, wobei sich der Index i auf die aktuelle optisch wirksame Konfiguration des Systems bezieht, an denen auch mindestens eine wechselbare Komponente mit dem Index i beteiligt ist und im mathematischen Zusammenhang die Elemente wie folgt charakterisiert sind: Di(m): XY-Vektor des zur Parzentrizitätskorrektur für eine Konfiguration mit dem Index i bei der aktuellen Vergrößerung m erforderlichen Verfahrwegs in der Objektebene, Diu: XY-Vektor des zur Parzentrizitätskorrektur für eine Konfiguration mit dem Index i bei der zweiten Vergrößerung mu erforderlichen Verfahrwegs in der Objektebene, Dio: XY Vektor des zur Parzentrizitätskorrektur für eine Konfiguration mit dem Index i bei der ersten Vergrößerung mo erforderlichen Verfahrwegs in der Objektebene, m: aktuelle Vergrößerung zwischen der Objektebene und der Bildebene, mo: erste Vergrößerung zwischen der Objektebene und der Bildebene mit größerem Zoomfaktor und mu: zweite Vergrößerung zwischen der Objektebene und der Bildebene mit kleinerem Zoomfaktor.

Das erfindungsgemäße Verfahren beruht auf der Erkenntnis, dass es an jedem toleranzbehafteten Zoomsystem ein Zoomzentrum gibt, das durch die Position im Bild gekennzeichnet ist, die beim Zoomen ortsfest erhalten bleibt, das heißt, ein Bildpunkt im Zoomzentrum ändert seine Position beim Zoomen nicht. Die Ausnutzung der Fertigungstoleranzen aller relevanten Komponenten führt gemäß dieser Erkenntnis zu einer unerwünschten Verlagerung des Zoomzentrums von der Bildmitte in Richtung Rand. Die die Parzentrizität beeinflussenden Komponenten sind die Objektive, der Objektivrevolver, der Träger für den Objektivrevolver, der Zoomkörper, die beteiligten Zwischentuben, die Tuben und gegebenenfalls die Kameraadapter.
Durch die Ermittlung der Zoom-Parzentrizitätsabweichung von zwei voneinander abweichenden Zoomstellungen, vorzugsweise von den beiden extremen Zoomstellungen für jedes Objektiv wird zunächst das Zoomzentrum für das gerade aktive Objektiv implizit oder explizit ermittelt, so dass daraus der Zusammenhang zwischen dem Zoomfaktor und dem entsprechend zur Korrektur der Zoom-Parzentrizitätsabweichung erforderlichen Verfahrweg des Objektes errechnet werden kann. Praktisch erfolgt die Parzentrizitätskorrektur wieder über ein Mittel zum Verfahren des Objektes in der Objektebene, dies sind beispielsweise hinreichend genaue motorische Tische. Diese Prozedur ist für jedes Objektiv durchzuführen, da sich bei der Benutzung von verschiedenen Objektiven in der Regel unterschiedliche Zoomzentren ergeben, die individuell auszugleichen sind.
Da es an Stereomikroskopen auch mehrere Schaltstellungen für ein Objektiv geben kann (3D mittig zwischen dem linken und dem rechten Kanal des Zoomkörpers und beispielsweise 2D vor einem Kanal des Zoomkörpers), kann das Verfahren prinzipiell auf jede mögliche Objektiv-Schaltstellung angewendet werden, wobei jeder Objektiv-Schaltstellung ein eigenes Zoomzentrum zuzuordnen ist.
Vorteilhafterweise entspricht die Zielposition im Bild der Okularmitte im Okular, die durch ein Strichkreuz oder eine ähnliche Markierung sichtbar gemacht werden kann oder die Zielposition entspricht im Bild der Bildmitte des Kamerabildes, die durch ein über eine Software im Bild dargestelltes Kreuz oder eine ähnliche Markierung sichtbar gemacht werden kann.
Die Zielpositionen lassen sich vorteilhafterweise über frei positionierbare Markierungen im Kamerabild frei wählen, wobei sich die markierten Zielpositionen im Bild über eine angeschlossene Bildverarbeitung den realen Positionen in der Objektebene zuordnen lassen, wobei die Positionierung des Objektes für die erste und die zweite Zoomvergrößerung gemäß des bereits beschriebenen Workflows durch die im Kamerabild frei wählbaren Markierungen ersetzt wird, wobei die XY-Positionsdifferenzen zwischen den beiden Zielpositionen im Kamerabild in die Objektebene zurückgerechnet werden, so dass der der bereits gezeigte mathematische Zusammenhang weiterhin gilt, wobei sich der Index i auf die aktuelle optisch wirksame Konfiguration des Systems bezieht, an denen auch mindestens eine wechselbare Komponente mit dem Index i beteiligt ist.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform ist die Zielposition in der ersten Zoomvergrößerung über eine frei positionierbare Markierung im Kamerabild frei einstellbar, wobei die Positionierung des Objektes nur für diese erste Zoomvergrößerung gemäß des Workflows des Anspruchs 2 durch die im Kamerabild frei wählbare Markierung ersetzt wird, wobei die Position des Objektdetails in der zweiten Zoomvergrößerung durch die Bildverarbeitung automatisch im Kamerabild erfasst und in die Objektebene umgerechnet wird, so dass die daraus resultierenden XY-Positionsdifferenzen zwischen den beiden Zielpositionen in der Objektebene errechnet werden können und der mathematische Zusammenhang weiterhin gilt, wobei der Workflow nach der Bestätigung der ersten Zielposition im Kamerabild automatisch abläuft und sich der Index i auf die aktuelle optisch wirksame Konfiguration des Systems bezieht, an denen auch mindestens eine wechselbare Komponente mit dem Index i beteiligt ist.
Ferner ist die die Parzentrizitätskorrektur für verschiedene optisch wirksamen Konfigurationen, die sich durch mindestens eine optisch wirksam änderbare Komponente zwischen der Objekt- und der Bildebene voneinander unterscheiden, vorgesehen, wobei jede optisch wirksam änderbare Komponente einer Konfiguration eine Codierung besitzt, die eine eindeutige Zuordnung zu einem entsprechend wirksamen Zoomzentrum ermöglicht, so dass sich die Parzentrizitätsabweichungen über den mathematischen Zusammenhang nach Anspruch 2 für jede Konfiguration korrigieren lassen.
Dabei sind die optisch wirksam änderbaren Komponenten Objektive an einem Objektivrevolver, wobei jedes Objektiv auch mehrere Objektiv-Schaltstellungen umfassen kann, so dass eine Änderung der optisch wirksamen Konfiguration durch die Kombination aus einem Objektiv in einer bestimmten Objektiv-Schaltstellung bestimmt wird, die den Index i trägt. Zweckmäßigerweise erfolgt die Positionierung des Objektes in der Objektebene über einen motorischen Tisch.
Vorteilhafterweise werden die XY-Koordinaten auf das fehlerfrei positionierte Objekt bezogen, so dass sich der XY-Koordinatenursprung dann in jeder Zoomvergrößerung in der in die Objektebene zurück projizierten Zielposition des Bildes befindet, wobei diese Funktion optional anwählbar ist.
Weiterhin ist es von Vorteil, dass der Zoombereich in mehrere Abschnitte eingeteilt wird und es für jeden Abschnitt jeweils eine erste und zweite Vergrößerung gibt, an denen der erforderliche Verfahrweg zur Parzentrizitätskorrektur zu ermitteln ist, um daraus gemäß dem mathematischen Zusammenhang die vergrößerungsabhängige Parzentrizitätskorrektur in diesem Abschnitt ermitteln und als Steuergröße bereitstellen zu können, wobei die erste Vergrößerung beim Zoomfaktor mo und die zweite Vergrößerung beim Zoomfaktor mu mit den entsprechenden gegenläufigen Vergrößerungen mu und mo von den benachbarten Abschnitten identisch sind, sofern es benachbarte Abschnitte gibt.
Vorteilhafterweise wird die Positionierung des Objektes in der Objektebene durch Mittel realisiert, die eine laterale Relativbewegung zwischen dem Objekt und dem Abbildungsstrahlengang ermöglichen.
Da sich die Parzentrizitätskorrektur optional anwählen lässt, ist die Funktionalität bei Bedarf auch deaktivierbar.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht somit eine automatische Parzentrizitätskorrektur, so dass eine gewünschte Zielposition nach oder bereits während des Zoomens im Bild ortsfest erscheint. Bei Bedarf lässt sich auch eine von der Bildmitte abweichende Position als Zielposition auswählen. Bei einem zusätzlichen Übergang auf die Objektkoordinaten können die zoomabhängigen Parzentrizitätsabweichungen nicht nur kompensiert, sondern auch zu einer zoomabhängigen Verschiebung des Tischkoordinatenursprungs in die aus dem Bild in die Objektebene zurückprojizierte Zielposition genutzt werden. Die angezeigten XY-Koordinaten beim Verfahren des Tischs entsprechen dann in jeder Zoomvergrößerung den tatsächlichen Abweichungen von der Zielposition in der Objektebene. Außerdem lässt sich die Parzentrizität für Zoomsysteme erfindungsgemäß ohne aufwendige konstruktive Eingriffe (Toleranzeinschränkungen, Justierstellen, Spezialkonstruktionen) sicherstellen, da die in der Stereomikroskopie und Makroskopie typischen geeigneten Standardkomponenten nahezu kostenneutral für die erfindungsgemäße Parzentrizitätskorrektur umgerüstet werden können.
Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden, wobei das Verfahren ausgehend vom Stand der Technik beschrieben wird. Dazu zeigen:
1: die Darstellung eines typischen Zoomsystems,
2: eine Darstellung der Objektebenen,
3: eine Darstellung der Bild- oder Zwischenbildebene OBJ1,
4: eine Darstellung der Objektebene OBJ1,
5: eine Darstellung der Objektebene OBJi,
6: eine Darstellung der Bild- oder Zwischenbildebene OBJi,
7: eine Darstellung der Benutzeroberfläche der Anzeige- und Bedieneinheit BE in einem ersten, bestimmten Betriebszustand,
8: eine Darstellung der Benutzeroberfläche der Anzeige- und Bedieneinheit BE in einem zweiten, bestimmten Betriebszustand,
9: eine Darstellung der Benutzeroberfläche der Anzeige- und Bedieneinheit BE in einem dritten, bestimmten Betriebszustand,
10: eine Darstellung der Benutzeroberfläche der Anzeige- und Bedieneinheit BE in einem vierten, bestimmten Betriebszustand und
11: eine Darstellung der Benutzeroberfläche der Anzeige- und Bedieneinheit BE in einem fünften, bestimmten Betriebszustand.
1 zeigt ein typisches Zoomsystem, bestehend aus einer Durchlichteinrichtung DL, die über eine Kaltlichtquelle KLD und einen Lichtleiter LL mit Licht versorgt wird, einem motorischen Kreuztisch KT mit den Bewegungsrichtungen X und Y, einem motorischen Fokussiertrieb MFT mit der Bewegungsrichtung Z, einem motorischen Zoomkörper MZK in einem Träger TR, der einen codierten Objektivwechsler COW mit den Objektiven OBJ1, OBJ2 und OBJ3 trägt, einem Tubus TUB, einer Kamera K, zwei Okularen OK, einer Steuerungseinrichtung EM, einer Anzeige und einer Bedieneinheit BE. Die Objektebene OE befindet sich dicht oberhalb der Tischoberfläche.
Durch die Parzentrizität von verschiedenen in einem System benutzten Objektiven OBJ1, OBJ2 und OBJ3 soll sichergestellt werden, dass nach einem Objektivwechsel über den codierten Objektivwechsler COW kein unerwünschter Mittenversatz auftritt. Hierzu könnten die Fertigungstoleranzen aller beteiligten Komponenten mit einem extremen Kostenaufwand minimiert werden, so dass keine störenden Abweichungen mehr vorhanden sind. Zur Vermeidung von diesen hohen Kosten gibt es bereits Parzentrizitätsmanager, die die Parzentrizitätsabweichungen für alle Objektive OBJ1, OBJ2, OBJ3 dadurch ausgleichen, dass ein Referenzobjektiv OBJ1 bestimmt wird und die Mittenabweichungen der anderen Objektive OBJ2, OBJ3 zu diesem Referenzobjektiv OBJ1 dadurch korrigiert werden, dass die Objektposition über einen motorischen Kreuztisch KT und eine Anzeige- und Bedieneinheit BE so geändert wird, dass alle Mittenpositionen übereinstimmen. Hierzu werden die Tischbewegungen über die Steuereinrichtung EM gespeichert und beim Aufruf des entsprechenden Objektivs wieder reproduziert.
2 zeigt diesen Prozess. Zunächst wird das Referenzobjektiv OBJ1 in den Strahlengang gebracht und ein erkennbares Objektdetail über den motorischen Kreuztisch KT in der Bild- bzw. Objektmitte (X = 0; Y = 0) positioniert, das heißt, der Betrag des XY-Vektors für die erforderliche Tischbewegung T1 für das Objektiv OBJ1 hat einen Wert von 0 mm. Anschließend wird die Tischposition gespeichert. Danach wird das Objektiv OBJ2 aktiviert und der Tisch so verfahren, dass sich das erkennbare Objektdetail wieder in der Bild- bzw. Objektmitte (X = 0; Y = 0) befindet. Hierzu ist ein Verfahrweg in der Objektebene erforderlich, der dem XY-Vektor T2 entspricht. Dieser Wert für das Objektiv OBJ2 wird wieder abgespeichert. Analog hierzu wird der Tisch zur Parzentrizitätskorrektur von Objektiv OBJ3 so verfahren, dass der Verfahrweg dem XY-Vektor T3 entspricht, damit sich das Objektdetail wieder in der Bild- bzw. Objektmitte (X = 0; Y = 0) befindet. Dieser Wert für das Objektiv OBJ3 wird wieder abgespeichert. Nach dem Verlassen des Prozesses zur Parzentrizitätskorrektur sind die ermittelten Verfahrwege zur Korrektur der Parzentrizität den Objektiv-Schaltstellungen eindeutig zugeordnet. Mit dem Umschalten auf eine andere Objektiv-Schaltstellung wird der hierzu gespeicherte Korrekturvektor T1, T2 oder T3 einfach reproduziert. Somit umfasst die Funktion eines klassischen Parzentrizitätsmanagers lediglich das Abspeichern und Reproduzieren von Tischpositionen, die jeweils der Objektiv-Schaltstellung zugeordnet sind, in der sie abgespeichert wurden.
Diese Systeme sehen keine Variation des Zoomfaktors vor, beziehungsweise sie sind nicht in der Lage, die hierdurch auftretende und erheblich störende zusätzliche Variation der Positionsabweichungen von einer Referenzposition auszugleichen. Hinzu kommt, dass Zoomsysteme in der Regel modular aufgebaut sind, so dass sich die Fertigungsabweichungen von mehreren Komponenten in Summe so aufaddieren können, dass die Parzentrizitätsabweichungen beim Zoomen extrem stören. Zum Ausgleich müssten normalerweise alle Zusammenhänge zwischen den Fertigungsabweichungen der einzelnen Komponenten und dem daraus resultierenden Parzentrizitätsfehler ermittelt werden, die bekannten Methoden zur Parzentrizitätskorrektur berücksichtigen das aber nicht.
An Zoomsystemen besteht prinzipiell das Problem, dass sich der ggf. vorhandene Mittenversatz zwischen den eingeschalteten Objektiven mit dem Zoomen ändert. Die bekannten Methoden zum Parzentrizitätsausgleich funktionieren daher nur bei dem Zoomfaktor, der während des Parzentrizitätskorrekturprozesses eingestellt war. Beim Zoomen wandern die vorher im Zentrum positionierten Objektdetails in der Regel aus dieser Mitte heraus. Bei größeren Zoombereichen führt dieser Effekt zu deutlich störenden Parzentrizitätsabweichungen.
Von der Bildmitte abweichende Zielpositionen lassen sich mit den bekannten Methoden zum Parzentrizitätsabgleich zwar schon als Positionsreferenz im Bild benutzen, allerdings kann das an Zoomsystemen bei der Variation des Zoomfaktors häufig schon zu so großen Abweichungen führen, dass das interessierende Objektdetail im Bildfeld schon nicht mehr sichtbar ist.
Anhand der 3 und 4 werden die Zusammenhänge dargestellt und beschrieben. Dabei wird von der Annahme ausgegangen, dass es mit dem Objektiv OBJ1 ein im Bild ortsfestes und somit unabhängig von der Vergrößerung positioniertes Zoomzentrum gibt, das von der Zielposition im Bild abweicht.
Die 3a, 3b, 3c zeigen die Bildebene der Abbildung über das Objektiv OBJ1 mit der angenommenen Zielposition als Ursprung des entsprechenden XY-Koordinatensystems, ein vergrößerungsunabhängiges Zoomzentrum mit dem Abstandsvektor ZZ1 ausgehend von der Zielposition, sowie die durch die XY-Vektoren P1o bei einer ersten Vergrößerung mo (3c), P1u bei einer zweiten Vergrößerung mu (3a) und P1(m) bei der aktuellen Vergrößerung m (3b) beschriebenen Abstände vom Zoomzentrum zu den XY-Positionen des Objektdetails in der Bildebene.
Die 4a, 4b, 4c zeigen die Objektebene OE der Abbildung über das Objektiv OBJ1 mit der angenommenen Zielposition als Ursprung des entsprechenden XY-Koordinatensystems, ein vergrößerungsabhängiges Zoomzentrum mit dem Abstandsvektor ZZ1o bei einer ersten Vergrößerung mo (4c), ZZ1u bei einer zweiten Vergrößerung mu (4a) und ZZ1(m) bei der aktuellen Vergrößerung m (4b), jeweils ausgehend von der Zielposition, sowie die durch die aus der Bildebene in die Objektebene zurück gerechneten XY-Vektoren r1o bei einer ersten Vergrößerung mo (4c), r1u bei einer zweiten Vergrößerung mu (4a) und r1(m) bei der aktuellen Vergrößerung m (4b) beschriebenen Abstände vom vergrößerungsabhängigen Zoomzentrum zu den XY-Positionen des Objektdetails in der Objektebene. Die vergrößerungsabhängigen XY-Vektoren T1o bei einer ersten Vergrößerung mo (4c), T1u bei einer zweiten Vergrößerung mu (4a) und T1(m) bei der aktuellen Vergrößerung m (4b) entsprechen den zur Parzentrizitätskorrektur erforderlichen Verfahrwegen des Mittels zur Objektpositionierung in der Objektebene. Gemäß der Darstellungen in den 3 und 4 gibt es bei der ersten Vergrößerung mo keine Parzentrizitätsabweichung, d. h. das Objektdetail liegt bei der ersten Vergrößerung mo in der Zielposition und es gilt T1o = 0.
Gemäß der 3 und 4 gelten folgende Zusammenhänge: ZZ1u = (1/mu)·ZZ1 ZZ1(m) = (1/m)·ZZ1 ZZ1o = (1/mo)·ZZ1 r1u = (1/mu)·P1u r1(m) = (1/m)·P1(m) r1o = (1/mo)·P1o T1u = –ZZ1u – r1u T1(m) = –ZZ1(m) – r1(m) T1o = –ZZ1o – r1o mu·P1o = mo·P1u m·P1o = mo·P1(m) ZZ1 = –P1o ZZ1 = –P1o
Nach Umformung ergibt sich daraus der erforderliche Verfahrweg zur Parzentrizitätskorrektur: T1(m) = (((1/m) – (1/mo))/((1/mu) – (1/mo)))·T1u
Dieser Zusammenhang liefert gemäß der 3 und 4 aber nur die erforderlichen Verfahrwege unter der Voraussetzung, dass sich das interessierende Objektdetail in der ersten Vergrößerung bereits in der Zielposition befindet, was sich für das zunächst betrachtete einzelne Objektiv OBJ1 auch problemlos realisieren lässt. Somit kann dieser Zusammenhang nur für ein Objektiv gelten, denn auch an Zoomsystemen gibt es die Notwendigkeit einer Parzentrizitätskorrektur gemäß 2. Deshalb ist der oben genannte Zusammenhang in eine entsprechende allgemeine Form zu überführen, dies ist in den 5 und 6 beschrieben.
Gemäß der 5 und 6 wird der Index i benutzt, der zur Unterscheidung von verschiedenen optisch wirksamen Konfigurationen, die durch jeweils mindestens eine optisch wirksam änderbare Komponente zwischen der Objekt- und der Bildebene gekennzeichnet sind, vorgesehen ist. Jede optisch wirksam änderbare Komponente einer Konfiguration besitzt eine Codierung, die eine eindeutige Zuordnung zu einem entsprechend wirksamen Zoomzentrum ermöglicht. Beispielsweise liefert ein codierter Objektivwechsler COW die erforderlichen Informationen zur eindeutigen Identifizierung einer optisch wirksamen Konfiguration. Mehrere Schaltstellungen eines Objektivs können dabei unterschiedlich optisch wirksamen Konfigurationen entsprechen, das gilt prinzipiell aber auch für alle anderen Eingriffe in den Strahlengang, die eine Veränderung der XY-Position des Zoomzentrums bewirken.
Analog zu den vorangegangenen Betrachtungen gelten gemäß der 5 und 6 folgende Zusammenhänge: ZZiu = (1/mu)·ZZi ZZi(m) = (1/m)·ZZi ZZio = (1/mo)·ZZi riu = (1/mu)·Piu ri(m) = (1/m)·Pi(m) rio = (1/mo)·Pio Tiu = –ZZiu – riu Ti(m) = –ZZi(m) – ri(m) Tio = –ZZio – rio mu·Pio = mo·Piu m·Pio = mo·Pi(m) ZZi = –Pio
Zusätzlich gilt: Diu = Tiu + Dio Di(m) = Ti(m) + Dio
Die XY-Vektoren Dio und Diu beschreiben die erforderlichen Tisch-Verfahrwege in der ersten Vergrößerung mo bzw. in der zweiten Vergrößerung mu, die als Eingangsgrößen für die Berechnung dienen. Nach Umformung ergibt sich daraus der erforderliche Verfahrweg Di(m) zur Parzentrizitätskorrektur in der allgemeinen Form: Di(m) = (((1/m) – (1/mo))/((1/mu) – (1/mo)))·Diu + (((1/mu) – (1/m))/((1/mu) – (1/mo)))·Dio
Zur Erfassung der Positionsdifferenzen kann vorzugsweise ein Workflow abgearbeitet werden, wobei der Benutzer über eine Bedien- und Anzeigeeinheit die erforderlichen Eingaben vornimmt und der Eingabe-Workflow sinngemäß aus folgenden Schritten besteht:

a) Aktivierung des Eingabe-Workflows über eine Schaltfläche,
b) Aktivierung der in der Bedien- und Anzeigeeinheit angezeigten Referenzkonfiguration i in der vorgegebenen Raststellung,
c) Aktivierung einer ersten größeren Zoomvergrößerung über eine Schaltfläche,
d) Positionierung eines im gesamten Zoombereich im Bild sichtbaren Objektdetails über ein Mittel zur Positionierung des Objektes in der Objektebene an eine Zielposition im Bild,
e) Abspeichern dieser tatsächlich angefahrenen Ziel-Objektposition für die erste Zoomvergrößerung,
f) Aktivierung einer zweiten kleineren Zoomvergrößerung über eine Schaltfläche,
g) Positionierung des Objektdetails über das Mittel zur Positionierung des Objektes in der Objektebene an die Zielposition im Bild,
h) Abspeichern dieser tatsächlich angefahrenen Ziel-Objektposition für die zweite Zoomvergrößerung,
i) Weiterschalten des Objektivs in die ggf. vorhandene nächste Raststellung und Wiederholung des Workflows a) bis h),
j) Umschalten auf ein ggf. vorhandenes weiteres Objektiv in die erste der ggf. vorhandenen mehreren Rastpositionen für dieses Objektiv und Wiederholung des Workflows a) bis i),
k) ggf. Wiederholung des Workflows j) für jedes weitere Objektiv,
l) Verlassen des Eingabe-Workflows über eine Schaltfläche,

Di(m) = (((1/m) – (1/mo))/((1/mu) – (1/mo)))·Diu + (((1/mu) – (1/m))/((1/mu) – (1/mo)))·Dio

Die 7 bis 11 zeigen die Benutzeroberfläche der Anzeige- und Bedieneinheit BE in verschiedenen Betriebszuständen.
Gemäß 7 sind unter dem Oberbegriff „Parcentricity Manager” (Parzentrizitäts-Manager), die Schaltflächen „Compensate Objective and Zoom Changes” (Objektiv- und Zoomänderungen kompensieren), „Adjust” (Aufruf vom Eingabe-Workflow), „Compensate 2D/3D Changes” (Wechsel zwischen 2D- und 3D-Objektivstellungen kompensieren) und „Silent Mode” (Modus zur Anzeige der Objektkoordinaten) jeweils direkt anwählbar zusammengefasst.
Das Drücken der Schaltfläche „Adjust” bewirkt die Aktivierung des Eingabe-Workflows gemäß a), wobei die dort ermittelten Werte bis zum Überschreiben durch einen erneuten Aufruf dauerhaft gespeichert werden.
8 zeigt die Eingabemaske, die nach dem Aufrufen des Eingabe-Workflows gemäß a) angezeigt wird. Dort lassen sich die Schaltflächen „min. Zoom” (minimale Zoomvergrößerung), „max. Zoom” (maximale Zoomvergrößerung), „Saue Position” (Position speichern), „Cancel” (Abbrechen) und „OK” (Bestätigung der Eingaben) direkt aktivieren. Außerdem werden alle möglichen Schaltstellungen für jede optisch wirksame Konfiguration angezeigt; in diesem Fall sind das die bereits konfigurierten Objektive mit den jeweils möglichen Schaltstellungen 2D und 3D. Für jede optisch wirksame Konfiguration sind die Werte für die erforderlichen Verfahrwege zur Parzentrizitätskorrektur in einer ersten und in einer zweiten Vergrößerung einzugeben; in diesem Fall entspricht die Vergrößerung mit max. Zoomfaktor der ersten Vergrößerung und die Vergrößerung mit min. Zoomfaktor der zweiten Vergrößerung.
Gemäß 8 wird der Benutzer aufgefordert, zunächst gemäß b) das Referenzobjektiv einzuschalten, das durch beispielsweise die geringste Schärfentiefe aller drei angezeigten Objektive gekennzeichnet und dessen Schaltfläche mit dem Schriftzug „Reference Obj.” versehen ist. Danach soll das Objektdetail in der ersten (hier beispielsweise „at max. Zoom”) und in der zweiten (hier beispielsweise „at min. Zoom”) Zoomvergrößerung in der Zielposition (hier beispielsweise in der Bildmitte) positioniert werden. Hierzu ist gemäß c) die Schaltfläche „max. Zoom” zu drücken und das Objektdetail gemäß d) über das Mittel zur Positionierung des Objektes in der Objektebene (hier beispielsweise über einen motorischer Tisch) in die Zielposition zu bewegen, wobei die eingestellte XY-Position anschließend über die Schaltfläche „Saue Position” gemäß e) zu speichern ist. Dabei wird die gespeicherte XY-Position dem eingeschalteten Objektiv (hier dem Objektiv „PlanApo 1,5×”) in der gerade aktiven Objektivposition (hier in der Position „2D, max”) zugeordnet. Hierfür ist ein korrektes Setup wichtig, d. h. die Zuordnung der Objektive zu den Schaltstellungen muss vorher korrekt eingegeben worden sein.
Analog hierzu ist gemäß f) die Schaltfläche „min. Zoom” zu drücken und das Objektdetail gemäß g) über das Mittel zur Positionierung des Objektes in der Objektebene (hier beispielsweise über einen motorischer Tisch) in die Zielposition zu bewegen, wobei die eingestellte XY-Position anschließend über die Schaltfläche „Saue Position” gemäß h) zu speichern ist. Dabei wird die gespeicherte XY-Position wieder dem eingeschalteten Objektiv (hier dem Objektiv „PlanApo 1,5×”) in der gerade aktiven Objektivposition (hier in der Position „2D, min”) zugeordnet.
9 zeigt die Anzeige nach der Durchführung dieser Schritte, wobei hier die XY-Werte nach erfolgter Parzentrizitätskorrektur in der ersten Vergrößerung zusätzlich jeweils auf 0 gesetzt wurden (0,00/0,00), was aber für die grundsätzliche erfindungsgemäße Funktion nicht unbedingt erforderlich ist.
Analog zu den bisher vorgenommenen Eingaben werden die erforderlichen Verfahrwege zur Parzentrizitätskorrektur auch für alle anderen voneinander verschiedenen optisch wirksamen Konfigurationen ermittelt. Hierzu wird zunächst die nächste optisch wirksame Konfiguration aktiviert, wobei die Reihenfolge der Aktivierungen für die erfindungsgemäße Funktion nicht zwingend ist. Es ist nur darauf zu achten, dass für jede anwählbare optisch wirksame Konfiguration beide zur Parzentrizitätskorrektur erforderlichen Verfahrwege (in der ersten und in der zweiten Vergrößerung) ermittelt werden.
10 zeigt als Beispiel die Anzeige nach der Eingabe der Werte für ein weiteres Objektiv, hier das Objektiv „PlanApo 0,63×”, wobei für beide Objektive zunächst jeweils nur die 2D-Schaltstellungen benutzt worden sind. Gemäß i) wird es aber bevorzugt, zunächst das gerade aktive Objektiv in die ggf. vorhandene nächste Raststellung zu bringen und den Workflows gemäß a) bis h) zu wiederholen, bis alle anwählbaren Raststellungen für dieses Objektiv konfiguriert worden sind. Erst danach sollte gemäß j) auf ein ggf. vorhandenes weiteres Objektiv in die erste der ggf. vorhandenen mehreren Rastpositionen für dieses Objektiv umgeschaltet werden, um den Workflow gemäß a) bis i) zu wiederholen. Gemäß k) ist dieser Ablauf für jedes weitere konfigurierte Objektiv zu wiederholen. Danach ist der Eingabe-Workflow gemäß l) über die Schaltfläche „OK” zu verlassen, so dass die Anzeige wieder der 7 entspricht.
Mit der Schaltfläche „Compensate Objective and Zoom Changes” in 7 legt der Benutzer fest, ob die automatische Parzentrizitätskorrektur eingeschaltet werden soll oder nicht. Bei aktivierter Schaltfläche ist die automatische Parzentrizitätskorrektur eingeschaltet, d. h. das Mittel zur Positionierung des Objektes in der Objektebene positioniert das Objektdetail in jeder Zoomvergrößerung in die Zielposition des Bildes.
Durch die Aktivierung der Schaltfläche „Silent Mode” werden die XY-Koordinaten auf das fehlerfrei positionierte Objekt bezogen, d. h. der XY-Koordinatenursprung befindet sich in jeder Zoomvergrößerung in der in die Objektebene zurück projizierten Zielposition des Bildes.
Durch das Drücken der Schaltfläche „Compensate 2D/3D Changes” in 7 wird der Versatz, der durch das Schalten des Objektivs zwischen der Mittenstellung des Objektivs (3D-Position symmetrisch zwischen beiden Stereokanälen) und einer außermittigen Objektivposition (2D-Position vor einem Stereokanal, beispielsweise vor dem rechten Stereokanal) entsteht, ausgeglichen. Praktisch ist diese Schaltfläche nur bei deaktiviertem oder nicht konfigurierten (Default-Einstellung) Parzentrizitätsmanager relevant, da der Versatz durch den konfigurierten Parzentrizitätsmanager sowieso ausgeglichen wird.
Sämtliche bisher bekannten Abweichungen, die durch die Fertigung auftreten können, lassen sich über das beschriebene Verfahren kompensieren. Sollten zusätzliche Abweichungen auftreten, die bisher noch nicht in Erscheinung getreten sind, sich aber nicht direkt erfindungsgemäß kompensieren lassen, lässt sich der Zoombereich auch in mehrere Abschnitte zerlegen, die jeweils dem mathematischen Zusammenhang Di(m) = (((1/m) – (1/mo))/((1/mu) – (1/mo)))·Diu + (((1/mu) – (1/m))/((1/mu) – (1/mo)))·Dio folgen.
Dann gibt es für jeden Abschnitt jeweils eine erste und zweite Vergrößerung, an denen der erforderliche Verfahrweg zur Parzentrizitätskorrektur zu ermitteln ist, um daraus gemäß dem bereits genannten mathematischen Zusammenhang die vergrößerungsabhängige Parzentrizitätskorrektur in diesem Abschnitt ermitteln und als Steuergröße bereitstellen zu können, wobei die erste Vergrößerung beim Zoomfaktor mo und die zweite Vergrößerung beim Zoomfaktor mu mit den entsprechenden gegenläufigen Vergrößerungen mu und mo von den benachbarten Abschnitten identisch sind, sofern es benachbarte Abschnitte gibt.
11 entspricht 7, allerdings sind alle anwählbaren Schaltflächen im Bereich „Parcentricity Manager” aktiviert.
Bezugszeichenliste

BE

Anzeige- und Bedieneinheit

COW

codierter Objektivwechsler

Di(m)

XY-Vektor des zur Parzentrizitätskorrektur für eine Konfiguration mit dem Index i bei der aktuellen Vergrößerung m erforderlichen Verfahrwegs in der Objektebene

Dio

XY-Vektor des zur Parzentrizitätskorrektur für eine Konfiguration mit dem Index i bei der ersten Vergrößerung mo erforderlichen Verfahrwegs in der Objektebene

Diu

XY-Vektor des zur Parzentrizitätskorrektur für eine Konfiguration mit dem Index i bei der zweiten Vergrößerung mu erforderlichen Verfahrwegs in der Objektebene

DL

Durchlichteinrichtung

EM

Steuerungseinrichtung

i

Index für Komponenten ggf. in jeweils einer bestimmten Schaltstellung, der eine optisch wirksame Konfiguration beschreibt

K

Kamera

KLD

Kaltlichtquelle

KT

motorischer Kreuztisch

LL

Lichtleiter

m

aktuelle Vergrößerung zwischen der Objektebene und der Bildebene

mo

erste Vergrößerung zwischen der Objektebene und der Bildebene mit größerem Zoomfaktor (z. B. mit max. Zoomfaktor)

mu

zweite Vergrößerung zwischen der Objektebene und der Bildebene mitkleinerem Zoomfaktor (z. B. mit min. Zoomfaktor)

MFT

motorischer Fokussiertrieb

MZK

motorischer Zoomkörper

OBJ1

Objektiv 1

OBJ2

Objektiv 2

OBJ3

Objektiv 3

OBJi

Objektiv mit dem Index i

OE

Objektebene

OK

Okular

Pi(m)

XY-Vektor in der Bildebene, der den Abstand vom Zoomzentrum der Konfiguration i bis zum dargestellten Objektdetail bei der aktuellen Vergrößerung m angibt

P1(m)

XY-Vektor in der Bildebene, der den Abstand vom Zoomzentrum des Objektivs OBJ1 bis zum dargestellten Objektdetail bei der aktuellen Vergrößerung m angibt

Pio

XY-Vektor in der Bildebene, der den Abstand vom Zoomzentrum der Konfiguration i bis zum dargestellten Objektdetail bei der ersten Vergrößerung mo angibt

P1o

XY-Vektor in der Bildebene, der den Abstand vom Zoomzentrum des Objektivs OBJ1 bis zum dargestellten Objektdetail bei der ersten Vergrößerung mo angibt

Piu

XY-Vektor in der Bildebene, der den Abstand vom Zoomzentrum der Konfiguration i bis zum dargestellten Objektdetail bei der zweiten Vergrößerung mu angibt

P1u

XY-Vektor in der Bildebene, der den Abstand vom Zoomzentrum des Objektivs OBJ1l bis zum dargestellten Objektdetail bei der zweiten Vergrößerung mu angibt

ri(m)

XY-Vektor in der Objektebene, der den Abstand vom in die Objektebene zurückgerechneten Zoomzentrum der Konfiguration i bis zum Objektdetail bei der aktuellen Vergrößerung m angibt

r1(m)

XY-Vektor in der Objektebene, der den Abstand vom in die Objektebene zurückgerechneten Zoomzentrum des Objektivs OBJ1l bis zum Objektdetail bei der aktuellen Vergrößerung m angibt

rio

XY-Vektor in der Objektebene, der den Abstand vom in die Objektebene zurückgerechneten Zoomzentrum der Konfiguration i bis zum Objektdetail bei der ersten Vergrößerung mo angibt

r1o

XY-Vektor in der Objektebene, der den Abstand vom in die Objektebene zurückgerechneten Zoomzentrum des Objektivs OBJ1 bis zum Objektdetail bei der ersten Vergrößerung mo angibt

riu

XY-Vektor in der Objektebene, der den Abstand vom in die Objektebene zurückgerechneten Zoomzentrum der Konfiguration i bis zum Objektdetail bei der zweiten Vergrößerung mu angibt

r1u

XY-Vektor in der Objektebene, der den Abstand vom in die Objektebene zurückgerechneten Zoomzentrum des Objektivs OBJ1 bis zum Objektdetail bei der zweiten Vergrößerung mu angibt

T1

XY-Vektor des zur Parzentrizitätskorrektur für das Objektiv OBJ1 für eine einzige Vergrößerung erforderlichen Verfahrwegs in der Objektebene; da OBJ1 das Referenzobjektiv darstellt, ist T1 = 0

T2

XY-Vektor des zur Parzentrizitätskorrektur für das Objektiv OBJ2 für eine einzige Vergrößerung erforderlichen Verfahrwegs in der Objektebene

T3

XY-Vektor des zur Parzentrizitätskorrektur für das Objektiv OBJ3 für eine einzige Vergrößerung erforderlichen Verfahrwegs in der Objektebene

T1(m)

XY-Vektor des zur Parzentrizitätskorrektur für das Objektiv OBJ1 bei der aktuellen Vergrößerung m erforderlichen Verfahrwegs in der Objektebene

T1o

XY-Vektor des zur Parzentrizitätskorrektur für das Objektiv OBJ1 bei der ersten Vergrößerung mo erforderlichen Verfahrwegs in der Objektebene

T1u

XY-Vektor des zur Parzentrizitätskorrektur für das Objektiv OBJ1 bei der zweiten Vergrößerung mu erforderlichen Verfahrwegs in der Objektebene

Ti(m)

XY-Vektor des zur Parzentrizitätskorrektur für eine Konfiguration mit dem Index i bei der aktuellen Vergrößerung m erforderlichen Verfahrwegs in der Objektebene

Tiu

XY-Vektor des zur Parzentrizitätskorrektur für eine Konfiguration mit dem Index i bei der zweiten Vergrößerung mu erforderlichen Verfahrwegs in der Objektebene

TR

Träger

TUB

Tubus

X

horizontale Koordinatenachse (nach rechts positiv)

Y

horizontale Koordinatenachse (nach hinten positiv)

Z

senkrechte Koordinatenachse (nach oben positiv)

ZZ1

XY-Vektor in der Bildebene, der den Abstand von der Zielposition bis zum Zoomzentrum für das Objektiv OBJ1 angibt

ZZ1(m)

XY-Vektor in der Objektebene, der den Abstand von der Zielposition bis zum in die Objektebene zurückgerechneten Zoomzentrum des Objektivs OBJ1 bei der aktuellen Vergrößerung m angibt

ZZ1o

XY-Vektor in der Objektebene, der den Abstand von der Zielposition bis zum in die Objektebene zurückgerechneten Zoomzentrum des Objektivs OBJ1 bei der ersten Vergrößerung mo angibt

ZZ1u

XY-Vektor in der Objektebene, der den Abstand von der Zielposition bis zum in die Objektebene zurückgerechneten Zoomzentrum des Objektivs OBJ1 bei der zweiten Vergrößerung mu angibt

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

WO 2004/040352 A2 [0002]
US 7116474 B2 [0003]
US 6930828 B2 [0003]
US 5459564 A [0004, 0004]

Claims

Verfahren zur Korrektur der Parzentrizität für Zoomsysteme, insbesondere für Stereomikroskope und Makroskope, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionsdifferenz im Bild zwischen mindestens zwei verschiedenen Zoomstellungen erfasst wird, um daraus die Position im Bild explizit oder implizit zu ermitteln, die beim Zoomen ortsfest bleibt (Zoomzentrum) und daraus abgeleitet die zur Korrektur des zoomabhängigen Parzentrizitätsfehlers erforderlichen Verfahrwege eines Mittels zur Positionierung des Objektes in der Objektebene zu errechnen und als Steuergröße zur entsprechenden Positionierung des Mittels zur Positionierung des Objektes in der Objektebene bereitzustellen, so dass die Zielposition nach oder bereits während des Zoomens im Bild ortsfest erscheint.
Verfahren zur Korrektur der Parzentrizität für Zoomsysteme nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erfassung der Positionsdifferenzen ein Eingabe-Workflow (Ablauf) abgearbeitet wird, wobei der Benutzer über eine Bedien- und Anzeigeeinheit die erforderlichen Eingaben vornimmt und der Eingabe-Workflow aus folgenden Schritten besteht: a) Aktivierung des Eingabe-Workflows über eine Schaltfläche, b) Aktivierung der in der Bedien- und Anzeigeeinheit angezeigten Referenzkonfiguration i (Index für Komponenten) in der vorgegebenen Raststellung, c) Aktivierung einer ersten größeren Zoomvergrößerung über eine Schaltfläche, d) Positionierung eines im gesamten Zoombereich im Bild sichtbaren Objektdetails über ein Mittel zur Positionierung des Objektes in der Objektebene an eine Zielposition im Bild, e) Abspeichern dieser tatsächlich angefahrenen Ziel-Objektposition für die erste Zoomvergrößerung, f) Aktivierung einer zweiten kleineren Zoomvergrößerung über eine Schaltfläche, g) Positionierung des Objektdetails über das Mittel zur Positionierung des Objektes in der Objektebene an die Zielposition im Bild, h) Abspeichern dieser tatsächlich angefahrenen Ziel-Objektposition für die zweite Zoomvergrößerung, i) Weiterschalten des Objektivs in die ggf. vorhandene nächste Raststellung und Wiederholung des Workflows a) bis h), j) Umschalten auf ein ggf. vorhandenes weiteres Objektiv in die erste der ggf. vorhandenen mehreren Rastpositionen für dieses Objektiv und Wiederholung des Workflows a) bis i), k) ggf. Wiederholung des Workflows j) für jedes weitere Objektiv, l) Verlassen des Eingabe-Workflows über eine Schaltfläche, wobei die gespeicherten Werte nach dem Verlassen des Eingabe-Workflows wirksam werden können, so dass der erforderliche Verfahrweg zur Parzentrizitätskorrektur gemäß des mathematischen Zusammenhangs: Di(m) = (((1/m) – (1/mo))/((1/mu) – (1/mo)))·Diu + ((1/mu) – (1/m))/((1/mu) – (1/mo)))·Dio berechnet und als Vorgabe für den Verfahrweg zur zoomabhängigen Parzentrizitätskorrektur bereitgestellt wird, wobei sich der Index i auf die aktuelle optisch wirksame Konfiguration des Systems bezieht, an denen auch mindestens eine wechselbare Komponente mit dem Index i beteiligt ist und im mathematischen Zusammenhang die Elemente wie folgt charakterisiert sind: Di(m) XY-Vektor des zur Parzentrizitätskorrektur für eine Konfiguration mit dem Index i bei der aktuellen Vergrößerung m erforderlichen Verfahrwegs in der Objektebene, Diu XY-Vektor des zur Parzentrizitätskorrektur für eine Konfiguration mit dem Index i bei der zweiten Vergrößerung mu erforderlichen Verfahrwegs in der Objektebene, Dio XY-Vektor des zur Parzentrizitätskorrektur für eine Konfiguration mit dem Index i bei der ersten Vergrößerung mo erforderlichen Verfahrwegs in der Objektebene, m aktuelle Vergrößerung zwischen der Objektebene und der Bildebene, mo erste Vergrößerung zwischen der Objektebene und der Bildebene mit größerem Zoomfaktor und mu zweite Vergrößerung zwischen der Objektebene und der Bildebene mit kleinerem Zoomfaktor.
Verfahren zur Korrektur der Parzentrizität für Zoomsysteme nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zielposition im Bild der Okularmitte im Okular entspricht, die durch ein Strichkreuz oder eine ähnliche Markierung sichtbar gemacht worden ist.
Verfahren zur Korrektur der Parzentrizität für Zoomsysteme nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zielposition im Bild der Bildmitte des Kamerabildes entspricht, die durch ein über eine Software im Bild dargestelltes Kreuz oder eine ähnliche Markierung sichtbar gemacht worden ist.
Verfahren zur Korrektur der Parzentrizität für Zoomsysteme nach mindestens einem der vorher genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Zielpositionen über frei positionierbare Markierungen im Kamerabild frei wählen lassen, wobei sich die markierten Zielpositionen im Bild über eine angeschlossene Bildverarbeitung den realen Positionen in der Objektebene zuordnen lassen, wobei die Positionierung des Objektes für die erste und die zweite Zoomvergrößerung gemäß des Workflows in Anspruch 2. durch die im Kamerabild frei wählbaren Markierungen ersetzt wird, wobei die XY-Positionsdifferenzen zwischen den beiden Zielpositionen im Kamerabild in die Objektebene zurückgerechnet werden, so dass der mathematische Zusammenhang nach Anspruch 2 weiterhin gilt, wobei sich der Index i auf die aktuelle optisch wirksame Konfiguration des Systems bezieht, an denen auch mindestens eine wechselbare Komponente mit dem Index i beteiligt ist.
Verfahren zur Korrektur der Parzentrizität für Zoomsysteme nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Zielposition in der ersten Zoomvergrößerung über eine frei positionierbare Markierung im Kamerabild frei einstellbar ist, wobei die Positionierung des Objektes nur für diese erste Zoomvergrößerung gemäß des Workflows nach Anspruch 2 durch die im Kamerabild frei wählbare Markierung ersetzt wird, wobei die Position des Objektdetails in der zweiten Zoomvergrößerung durch die Bildverarbeitung automatisch im Kamerabild erfasst und in die Objektebene umgerechnet wird, so dass die daraus resultierenden XY-Positionsdifferenzen zwischen den beiden Zielpositionen in der Objektebene errechnet werden können und der mathematische Zusammenhang nach Anspruch 2 weiterhin gilt, wobei der Workflow nach der Bestätigung der ersten Zielposition im Kamerabild automatisch abläuft und sich der Index i auf die aktuelle optisch wirksame Konfiguration des Systems bezieht, an denen auch mindestens eine wechselbare Komponente mit dem Index i beteiligt ist.
Verfahren zur Korrektur der Parzentrizität für Zoomsysteme nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Zielposition in der ersten Zoomvergrößerung über eine frei positionierbare Markierung im Kamerabild frei einstellbar ist, wobei die Positionierung des Objektes nur für diese erste Zoomvergrößerung gemäß des Workflows nach Anspruch 2 durch die im Kamerabild frei wählbare Markierung ersetzt wird, wobei die Position des Objektdetails in der zweiten Zoomvergrößerung durch die Bildverarbeitung automatisch im Kamerabild erfasst und das Mittel zur Positionierung des Objektes in der Objektebene im Sinne einer Positionsregelung so angesteuert wird, dass sich das Objektdetail im Kamerabild wieder in der markierten Zielposition befindet, wobei der zur Ausregelung der Positionsabweichung erforderliche Verfahrweg als Eingangsgröße für die Berechnung des weiterhin geltenden mathematischen Zusammenhangs nach Anspruch 2 benutzt wird, wobei der Workflow nach der Bestätigung der ersten Zielposition im Kamerabild automatisch ablaufen kann und sich der Index i auf die aktuelle optisch wirksame Konfiguration des Systems bezieht, an denen auch mindestens eine wechselbare Komponente mit dem Index i beteiligt ist.
Verfahren zur Korrektur der Parzentrizität für Zoomsysteme nach mindestens einem der vorher genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Parzentrizitätskorrektur für verschiedene optisch wirksamen Konfigurationen, die sich durch mindestens eine optisch wirksam änderbare Komponente zwischen der Objekt- und der Bildebene voneinander unterscheiden, vorgesehen ist, wobei jede optisch wirksam änderbare Komponente einer Konfiguration eine Codierung besitzt, die eine eindeutige Zuordnung zu einem entsprechend wirksamen Zoomzentrum ermöglicht, so dass sich die Parzentrizitätsabweichungen über den mathematischen Zusammenhang nach Anspruch 2 für jede Konfiguration korrigieren lassen.
Verfahren zur Korrektur der Parzentrizität für Zoomsysteme nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die optisch wirksam änderbaren Komponenten Objektive an einem Objektivrevolver sind, wobei jedes Objektiv auch mehrere Objektiv-Schaltstellungen umfassen kann, so dass eine Änderung der optisch wirksamen Konfiguration durch die Kombination aus einem Objektiv in einer bestimmten Objektiv-Schaltstellung bestimmt wird, die den Index i trägt.
Verfahren zur Korrektur der Parzentrizität für Zoomsysteme nach mindestens einem der vorher genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionierung des Objektes in der Objektebene über einen motorischen Tisch erfolgt.
Verfahren zur Korrektur der Parzentrizität für Zoomsysteme nach mindestens einem der vorher genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die XY-Koordinaten auf das fehlerfrei positionierte Objekt bezogen werden, so dass sich der XY-Koordinatenursprung dann in jeder Zoomvergrößerung in der in die Objektebene zurück projizierten Zielposition des Bildes befindet.
Verfahren zur Korrektur der Parzentrizität für Zoomsysteme nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass diese Funktion optional anwählbar ist.
Verfahren zur Korrektur der Parzentrizität für Zoomsysteme nach mindestens einem der vorher genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zoombereich in mehrere Abschnitte eingeteilt wird und es für jeden Abschnitt jeweils eine erste und zweite Vergrößerung gibt, an denen der erforderliche Verfahrweg zur Parzentrizitätskorrektur zu ermitteln ist, um daraus gemäß dem mathematischen Zusammenhang nach Anspruch 2 die vergrößerungsabhängige Parzentrizitätskorrektur in diesem Abschnitt ermitteln und als Steuergröße bereitstellen zu können, wobei die erste Vergrößerung beim Zoomfaktor mo und die zweite Vergrößerung beim Zoomfaktor mu mit den entsprechenden gegenläufigen Vergrößerungen mu und mo von den benachbarten Abschnitten identisch sind, sofern es benachbarte Abschnitte gibt.
Verfahren zur Korrektur der Parzentrizität für Zoomsysteme nach mindestens einem der vorher genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel zur Positionierung des Objektes in der Objektebene eine laterale Relativbewegung zwischen dem Objekt und dem Abbildungsstrahlengang ermöglicht.
Verfahren zur Korrektur der Parzentrizität für Zoomsysteme nach mindestens einem der vorher genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Parzentrizitätskorrekttur optional anwählen lässt, so dass diese Funktionalität bei Bedarf deaktivierbar ist.