DE102013010844A1

DE102013010844A1 - Mikroskopiesystem zur Abbildung von Phasenobjekten, Verfahren zum Betreiben des Mikroskopiesystems und Computerprogrammprodukt

Info

Publication number: DE102013010844A1
Application number: DE102013010844.6A
Authority: DE
Inventors: Markus Seesselberg; Michael Wick; Christoph Hauger; Holger Matz; Jennifer-Magdalena Masch
Original assignee: Carl Zeiss Meditec AG; Carl Zeiss AG
Current assignee: Carl Zeiss Meditec AG; Carl Zeiss AG
Priority date: 2013-06-28
Filing date: 2013-06-28
Publication date: 2014-12-31
Also published as: US20150002814A1

Abstract

Ein Verfahren zum Betreiben eines Mikroskopiesystems zur Abbildung eines Objekts, welches mit dem Mikroskopiesystem als Phasenobjekt abgebildet werden kann. Das Mikroskopiesystem weist eine Abbildungsoptik auf zur Bilderzeugung in einer Bildebene der Abbildungsoptik von einer dazu optisch konjugierten Objektebene der Abbildungsoptik mittels Abbildungslicht. Das Verfahren umfasst ein Erzeugen von Fokusverschiebungsdaten, die eine Fokusverschiebung repräsentieren; wobei die Fokusverschiebung durch eine unterschiedliche Wirkung von Amplitudenobjekten und Phasenobjekten auf das Abbildungslicht entsteht. Das Verfahren weist ferner ein Abbilden des Objekts mit dem Mikroskopiesystem auf, welches abhängig von den ermittelten Fokusverschiebungsdaten durchgeführt wird.

Description

Bereich der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Mikroskopiesystem zur Abbildung von Phasenobjekten durch Hellfeldmikroskopie. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Mikroskopiesystem zur Positionsbestimmung von Phasenobjekten und/oder zur Abbildung von Phasenobjekten, welche sich in einem vorgegebenen Objektabstand befinden.
Stand der Technik
In der Mikroskopie wird üblicherweise zwischen Phasenobjekten und Amplitudenobjekten unterschieden. Phasenobjekte verändern die Phase des durch sie transmittierten Mikroskoplichts, schwächen jedoch die Amplitude des transmittierten Mikroskoplichts nur unwesentlich. Amplitudenobjekte schwächen die Intensität des durch sie transmittierten Mikroskoplichts signifikant. Amplitudenobjekte sind daher üblicherweise durch Hellfeldmikroskopie leichter abzubilden als Phasenobjekte.
Zur Abbildung von Phasenobjekten sind Phasenkontrastmikroskope und die Dunkelfeldmikroskope entwickelt worden. Bei diesen Mikroskopen ist es jedoch erforderlich, eine Dunkelfeldblende oder eine Phasenkontrastblende im Abbildungsstrahlengang anzuordnen. Diese optischen Elemente müssen präzise justiert werden und erschweren daher einen schnellen Wechsel zwischen Hellfeldmikroskopie einerseits und Phasenkontrastmikroskopie, beziehungsweise Dunkelfeldmikroskopie andererseits. Zudem ist es in der Regel erforderliche, die Position der Dunkelfeldblende, beziehungsweise Phasenkontrastblende abhängig von der eingestellten Vergrößerung des Zoomsystems anzupassen. Der Einsatz von Phasenkontrastmikroskopen und Dunkelfeldmikroskopen in Kombination mit einer Rotreflexbeleuchtung zur Untersuchung von Augen ist ferner dadurch erschwert, dass die Position der Phasenkontrastblende, beziehungsweise Dunkelfeldblende an eine Fehlsichtigkeit des Auges angepasst werden muss.
Zur Abbildung von Phasenobjekten wurden ferner Methoden entwickelt, in welchen die abzubildenden Phasenobjekte durch Farbstoffe eingefärbt werden, um die Abbildung dieser Objekte als Amplitudenobjekte zu ermöglichen. Diese Verfahren haben jedoch den Nachteil, dass der Farbstoff oftmals nicht mehr vom Objekt entfernt werden kann, so dass das Objekt nicht für spätere, weitere Untersuchungen verwendet werden kann. Ferner wirken einige der Farbstoffe toxisch und sind aus diesem Grund auf lebendes biologisches Material nicht anwendbar.
Es ist daher wünschenswert, ein Mikroskopiesystem und ein Verfahren zum Betrieb eines Mikroskopiesystems bereitzustellen, das eine effiziente Abbildung von Phasenobjekten erlaubt.
Ausführungsformen stellen ein Mikroskopiesystem zur Abbildung eines Objektes in einem Auge bereit, wobei das Objekt als Phasenobjekt abbildbar ist. Das Mikroskopiesystem kann eine Abbildungsoptik aufweisen zur Bilderzeugung in einer Bildebene der Abbildungsoptik von einer dazu optisch konjugierten Objektebene der Abbildungsoptik mittels Abbildungslicht. Das Mikroskopiesystem kann ausgebildet sein, Fokusverschiebungsdaten zu speichern, welche eine Fokusverschiebung repräsentieren. Die Fokusverschiebung kann durch eine unterschiedliche Wirkung von Amplitudenobjekten und Phasenobjekten auf das Abbildungslicht entstehen. Das Mikroskopiesystem kann ausgebildet sein, das Objekt abzubilden, abhängig von den Fokusverschiebungsdaten.
Es hat sich gezeigt, dass durch die unterschiedliche Wirkung von Phasenobjekten und Amplitudenobjekten auf das Abbildungslicht eine Fokusverschiebung eintritt. In anderen Worten werden Phasenobjekte und Amplitudenobjekte, welche in einem gleichen Objektabstand angeordnet sind, durch die Abbildungsoptik auf Fokusebenen fokussiert, welche unterschiedliche Positionen entlang der optischen Achse der Abbildungsoptik aufweisen.
Es hat sich ferner gezeigt, dass die Fokusverschiebung durch Fokusverschiebungsdaten charakterisierbar ist. Es hat sich des Weiteren gezeigt, dass abhängig von den Fokusverschiebungsdaten eine effiziente Abbildung und/oder Positionsbestimmung von Phasenobjekten vorgenommen werden kann.
Phasenobjekte können definiert werden als Objekte, welche die Phase des durch sie transmittierten Lichts verändern und die Amplitude dieses transmittierten Lichts im Wesentlichen unverändert lassen. Amplitudenobjekte können definiert werden als Objekte, welche die Amplitude des durch sie transmittierten Lichts schwächen. Zu den Amplitudenobjekten zählen insbesondere nichttransparente Objekte.
Das Mikroskopiesystem kann als Hellfeld-Mikroskopiesystem konfiguriert sein. Das Mikroskopiesystem kann ein Beleuchtungssystem aufweisen, welches das Objekt im Durchlicht beleuchtet.
Das Mikroskopiesystem kann konfiguriert sein, das in der Bildebene erzeugte Bild zu detektieren. Die Bildebene kann daher durch die sensitive Oberfläche eines Bildsensors und/oder die Fokalfläche eines Okulars definiert sein. Die Bildebene und die Objektebene sind optisch konjugierte Ebenen. Daher kann die Objektebene durch die Bildebene definiert sein. Optisch konjugierte Ebenen können dadurch definiert sein, dass Strahlenbündel, welche von einem Punkt der einen Ebene ausgehen, in einem Punkt der anderen Ebene gebündelt werden. Die Fokusebene eines Amplitudenobjektes, welches in der Objektebene angeordnet ist, liegt daher in der Bildebene. Die Fokusebene eines Phasenobjektes, welches in der Objektebene angeordnet ist, kann jedoch außerhalb der Bildebene liegen. Das Phasenobjekt kann mehrere Fokusebenen aufweisen, welche, gesehen entlang des Strahlengangs, vor und/oder hinter der Bildebene angeordnet sind.
Die Fokusebene kann definiert werden als eine Ebene, an einer axialen Position entlang der optischen Achse, in welcher ein Kontrast des Objektes einen maximalen Wert oder einen lokal maximalen Wert annimmt, verglichen mit anderen axialen Positionen. In anderen Worten kann der Kontrast abnehmen, bei einer Abweichung von der axialen Position der Fokusebene. Die Fokusebene kann senkrecht zur optischen Achse angeordnet sein.
Die Fokusverschiebungsdaten können eine Verschiebung einer Fokusebene des Phasenobjektes relativ zur Fokusebene des Amplitudenobjekts repräsentieren, wenn das Phasenobjekt und das Amplitudenobjekt in einer gemeinsamen Ebene angeordnet sind, welche sich senkrecht zur optischen Achse erstreckt. Alternativ oder zusätzlich können die Fokusverschiebungsdaten eine Verschiebung der Objektebene repräsentieren, so dass die Objektebene von einem Objektebenenabstand, in welchem die Objektebene das Phasenobjekt enthält, so verschoben wird, dass eine Fokusebene des Phasenobjekts in die Bildebene positioniert wird.
Das Mikroskopiesystem kann ein monoskopisches Mikroskopiesystem oder ein stereoskopisches Mikroskopiesystem sein. Das stereoskopische Mikroskopiesystem kann konfiguriert sein, zwei Abbildungsstrahlengänge zu erzeugen, deren Achsen in der Objektebene einen Stereowinkel bilden. Das stereoskopische Mikroskopiesystem kann zur Bilderzeugung in zwei Bildebenen konfiguriert sein. Die Bilder der zwei Bildebenen können stereoskopische Teilbilder repräsentieren.
Das Mikroskopiesystem kann einen Bildsensor aufweisen, welcher in der Bildebene oder in einer dazu optisch konjugierten Ebene angeordnet ist. Alternativ oder zusätzlich kann das Mikroskopiesystem ein Okular aufweisen, welches so konfiguriert ist, dass das Bild der Bildebene auf die Retina eines Betrachters abbildbar ist.
Das Mikroskopiesystem kann eine Recheneinheit und/oder einen elektronischen Datenspeicher aufweisen. Der Datenspeicher kann konfiguriert sein, die Fokusverschiebungsdaten zu speichern.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das Mikroskopiesystem ausgebildet, abhängig von den Fokusverschiebungsdaten einen Abstand zwischen der Objektebene und dem Objekt so einzustellen, dass eine Fokusebene des Objektes in der Bildebene liegt. Der Abstand kann entlang der optischen Achse gemessen sein.
Liegt eine Fokusebene des Phasenobjekts in der Bildebene kann das Phasenobjekt durch das Mikroskopiesystem abgebildet werden. Aufgrund der Fokusverschiebung muss das Phasenobjekt dann außerhalb der Objektebene angeordnet sein.
Das Mikroskopiesystem kann so konfiguriert sein, dass ein Abstand der Bildebene vom Objekt, gemessen entlang der optischen Achse der Abbildugsoptik, veränderbar ist. Beispielsweise kann das Mikroskopiesystem Aktuatoren aufweisen, welche in Signalverbindung mit einer Steuerung stehen. Die Aktuatoren können an einem Mikroskopgehäuse, an einem Bildsensor, an einem Okular und/oder an einer Objekthalterung des Mikroskopiesystems so angeordnet sein, dass durch eine Betätigung des Aktuators der Abstand zwischen der Bildebene und dem Objekt, gemessen entlang der optischen Achse, veränderbar ist. Die Objekthalterung kann beispielsweise eine Kopfstütze sein, auf welcher der Kopf so auflegbar ist, dass ein Bereich des Auges durch das Mikroskopiesystem abbildbar ist.
Alternativ oder zusätzlich kann das Mikroskopiesystem konfiguriert sein, einen Abstand zwischen der Bildebene und der Objektebene zu verändern, gemessen entlang der optischen Achse der Abbildungsoptik. Beispielsweise kann das Mikroskopiesystem ausgebildet sein, eine axiale Position einer optischen Komponente entlang der optischen Achse zu verändern. Die optische Komponente kann beispielsweise eine Objektivlinse der Abbildungsoptik sein.
Das Mikroskopiesystem kann einen Aktuator aufweisen, welcher mit einer Steuerung in Signalverbindung steht, und welcher an der optischen Komponente und/oder an dem Bildsensor so angeordnet ist, dass eine Betätigung des Aktuators die axiale Position der optischen Komponente und/oder des Bildsensors verändert.
Alternativ oder zusätzlich kann das Mikroskopiesystem eine optische Komponente aufweisen, welche eine veränderbare Brechkraft, insbesondere eine veränderbare sphärische Brechkraft, aufweist. Die optische Komponente kann mit der Steuerung in Signalverbindung stehen, so dass abhängig von Signalen der Steuerung die Brechkraft der optischen Komponente veränderbar ist. Die optische Komponente kann beispielsweise eine Flüssiglinse sein.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann das Mikroskopiesystem zwei Bildebenen aufweisen. Das Mikroskopiesystem kann konfiguriert sein, die in den Bildebenen erzeugten Bilder zu detektieren. Jede der Bildebenen kann jeweils zu einer Objektebene optisch konjugiert sein, so dass die Objektebenen zueinander einen Abstand entlang der optischen Achse aufweisen. Der Abstand kann so konfiguriert sein, dass er die Fokusverschiebung kompensiert. Dadurch kann es möglich sein, ein Amplitudenobjekt und ein Phasenobjekt, welche in einer gemeinsamen Ebene senkrecht zur optischen Achse angeordnet sind, simultan fokussiert abzubilden. Die Fokusebene des Phasenobjekts kann in der ersten Bildebene angeordnet sein und die Fokusebene des Amplitudenobjekts kann in der zweiten Bildebene angeordnet sein.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform erfolgt das Verändern des Abstandes der Objektebene relativ zum Objekt ferner abhängig von einem Objektabstand eines Referenzobjekts.
Dadurch ist es beispielsweise möglich, eine Umgebung um das Referenzobjekt dahingehend zu untersuchen, ob dort Phasenobjekte vorhanden sind.
Der Objektabstand kann definiert werden, als ein Abstand des Objekts von der Abbildungsoptik, gemessen entlang der optischen Achse. Das Referenzobjekt kann beispielsweise ein Instrument zur Manipulation des Objektes sein. Beispielsweise kann das Instrument eine Kapsulorhexispinzette zur Durchführung einer Kapsulorhexis am Kapselsack des Auges sein. Ferner kann beispielsweise das Instrument eine Hohlnadel sein, mit welcher Linsenreste einer natürlichen Linse aus dem Auge entfernbar sind.
Gemäß einer Ausführungsform kann das Mikroskopiesystem konfiguriert sein, den Objektabstand des Referenzobjekts zu erfassen. Beispielsweise kann das Mikroskopiesystem Positionssensoren aufweisen, die so konfiguriert sind, dass der Objektabstand des Referenzobjekts erfassbar ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das Mikroskopiesystem konfiguriert, Referenzobjekt-Bilddaten zu erzeugen, welche ein Referenzobjekt wiedergeben, welches als Amplitudenobjekt abbildbar ist. Das Mikroskopiesystem ist ferner konfiguriert, den Abstand zwischen der Objektebene und dem Objekt zu verändern, abhängig von den Referenzobjekt-Bilddaten.
Die Referenzobjekt-Bilddaten können eine Vielzahl von Bildern aufweisen. Die Bilder können bei unterschiedlichen Abständen der Objektebene relativ zum Referenzobjekt erfasst worden sein. Die Bilder können ein Fokusbild des Referenzobjektes umfassen. Das Fokusbild eines Objekts kann definiert werden, als ein Bild, bei welchem die Fokusebene des Referenzobjektes in der Bildebene angeordnet ist. Das Mikroskopiesystem kann ausgebildet sein, das Fokusbild aus der Vielzahl von Bildern zu bestimmen. Beispielsweise kann das Mikroskopiesystem die Bilddaten der Bilder vergleichen um dasjenige Bild zu ermitteln, welches die größte Bildschärfe aufweist.
Das Mikroskopiesystem kann ausgebildet sein, abhängig von den Referenzobjekt-Bilddaten einen Objektabstand des Referenzobjektes zu ermitteln.
Das Mikroskopiesystem kann konfiguriert sein, abhängig von dem ermittelten Objektabstand des Referenzobjektes und abhängig von den Fokusverschiebungsdaten die Objektebene relativ zum Auge so zu positionieren, dass Objekte, welche als Phasenobjekte abbildbar sind, und welche einen gleichen Objektabstand, wie das Referenzobjekt aufweisen, in die Bildebene fokussiert abbildbar sind. In anderen Worten ist dann die Fokusebene der Phasenobjekte in der Bildebene angeordnet.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das Mikroskopiesystem ausgebildet, Daten zu erfassen, welche eine Position der Objektebene repräsentieren, an welcher sich ein Vorzeichen einer Abbildungsintensität des Objekts in der Bildebene relativ zu einer Hintergrundintensität in der Bildebene umkehrt.
Durch die Bestimmung der Position der Objektebene, an welcher sich das Vorzeichen der Abbildungsintensität umkehrt, ist der Objektabstand des Phasenobjektes ermittelbar. Die Position der Objektebene kann eine axiale Position entlang der optischen Achse sein.
Die Abbildungsintensität kann eine Intensität an einer Position in der Bildebene sein, welcher einer Position des Objektes entspricht. Die Hintergrundintensität kann eine Intensität an einer Position in der Bildebene außerhalb von abgebildeten Objekten sein.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das Mikroskopiesystem konfiguriert, einen Objektabstand des Objektes zu bestimmen, abhängig von den Fokusverschiebungsdaten.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das Mikroskopiesystem ausgebildet, Phasenobjekt-Bilddaten zu erzeugen, welche ein weiteres Objekt wiedergeben, welches als Phasenobjekt abbildbar ist. Das Mikroskopiesystem kann ferner konfiguriert sein, die Fokusverschiebungsdaten zu bestimmen abhängig von den erzeugten Phasenobjekt-Bilddaten.
Die Phasenobjekt-Bilddaten können eine Vielzahl von Bildern umfassen, welche bei unterschiedlichen Objektebenenabständen erfasst wurden. Von der Vielzahl an Bildern können eines oder mehrere Fokusbilder bestimmt werden. Die mehreren Fokusbilder können das weitere Phasenobjekt in unterschiedlichen Fokusebenen wiedergeben. Das Mikroskopiesystem kann so ausgebildet sein, abhängig von den Objektebenenabständen der Fokusbilder die Fokusverschiebungsdaten zu berechnen. Beispielsweise können die Fokusverschiebungsdaten aus der Hälfte eines Abstandes zwischen zwei Objektebenenabständen von Fokusbildern berechnet werden, welche sich auf zwei benachbarte Fokusebenen beziehen.
Alternativ oder zusätzlich können die Fokusbestimmungsdaten abhängig von einem bekannten Objektabstand des weiteren Phasenobjekts bestimmt werden.
Alternativ oder zusätzlich können die Phasenobjekt-Bilddaten ferner ein Amplitudenobjekt wiedergeben, welches mit dem weiteren Phasenobjekt in einer gemeinsamen Ebene angeordnet ist, welche senkrecht zur optischen Achse orientiert ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das Mikroskopiesystem ausgebildet, die Fokusverschiebungsdaten zu bestimmen abhängig von einer abzubildenden räumlichen Phasenobjekt-Frequenz.
Alternativ oder zusätzlich kann das Mikroskopiesystem ein Beleuchtungssystem aufweisen zur Erzeugung einer Lichtemissionsfläche innerhalb des Auges. Das Mikroskopiesystem kann konfiguriert sein, die Fokusverschiebungsdaten abhängig von der Größe der Lichtemissionsfläche zu ermitteln. Die Lichtemissionsfläche kann ein Beleuchtungsfleck auf der Retina sein oder eine Lichtaustrittsfläche eines Lichtleiters, welche in das Innere des Auges eingebracht wurde.
Gemäß einer Ausführungsform weist das Mikroskopiesystem ein Beleuchtungssystem auf, welches ausgebildet ist, eine Rotreflexbeleuchtung am Auge zu erzeugen. Das Beleuchtungssystem kann ausgebildet sein, eine Rotreflexbeleuchtung am Auge für einen oder mehrere Werte einer optischen Wirkung des Auges zu erzeugen. Die optische Wirkung kann eine sphärische und/oder astigmatische Wirkung umfassen. Der eine oder die mehreren Werte der optischen Wirkung können so sein, dass das Auge rechtsichtig ist, aphak ist, oder eine sphärische Fehlsichtigkeit aufweist, welche in einem Bereich zwischen –20 Dioptrien und +20 Dioptrien liegt.
Es hat sich gezeigt, dass bei Verwendung der Rotreflexbeleuchtung die Fokusverschiebungsdaten besonders genau bestimmbar sind. Ferner sind die Fokusverschiebungsdaten dann besonders effektiv zur Abbildung von Phasenobjekten verwendbar.
Die Beleuchtungseinrichtung kann so ausgebildet sein, dass eine Achse des Beleuchtungsstrahlengangs achsnah zu einer Achse des Abbildungsstrahlengangs auf das Auge auftrifft. Der achsnahe Bereich kann als ein Bereich definiert werden, bei welchem am Objekt die Achse des Beleuchtungsstrahlengangs und die Achse des Abbildungsstrahlengangs einen Winkel bilden, der geringer ist als 6 Grad, oder geringer ist als 4 Grad, oder geringer ist als 2 Grad, oder geringer ist als 1 Grad. Insbesondere kann am Objekt die Achse des Beleuchtungsstrahlengangs koaxial zur Achse des Abbildungsstrahlengangs verlaufen.
Die Beleuchtungseinrichtung kann so ausgebildet sein, dass eine Konvergenz oder Divergenz des Beleuchtungsstrahlengangs in der Objektebene einstellbar ist. Dadurch ist es beispielsweise möglich, auch bei aphaken und sphärisch fehlsichtigen Augen einen Beleuchtungsfleck auf der Retina zu erzeugen, der eine geringe Größe aufweist.
Alternativ oder zusätzlich kann die Beleuchtungseinrichtung einen Lichtleiter aufweisen, welcher so konfiguriert ist, dass ein distaler Endabschnitt des Lichtleiters in das Augeninnere einbringbar ist. Beispielsweise kann der Endabschnitt durch die Sclera des Auges in den Augenkörper bis in die Nähe der Retina einführbar sein. Der Lichtleiter kann so ausgebildet sein, dass Licht, welches vom Faserende abgestrahlt wird, den Vorderbereich des Auges im Durchlicht beleuchtet. Der Lichtleiter kann ein Monomode-Lichtwellenleiter sein. Der Lichtleiter kann in einem Röhrchen angeordnet sein, welches eine Biegung aufweist, so dass Licht, welches vom Lichtleiter emittiert wird, auf den Vorderbereich des Auges gerichtet wird.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das Mikroskopiesystem ein Beleuchtungssystem auf, welches einen Beleuchtungsstrahlengang erzeugt. Das Beleuchtungssystem kann so ausgebildet sein, dass an einem minimalen Querschnitt des Beleuchtungsstrahlengangs, von welcher der Beleuchtungsstrahlengang divergiert, gilt: D·sin(β) < M; wobei D ein Durchmesser des minimalen Querschnitts des Beleuchtungsstrahlengangs ist und β ein objektseitiger Öffnungswinkel des Beleuchtungsstrahlengangs an einer Position des minimalen Querschnitts. M kann einen Wert von 0,9 Millimeter aufweisen, oder einen Wert von 0,5 Millimeter aufweisen, oder einen Wert von 0,1 Millimeter aufweisen, oder einen Wert von 50 Mikrometer aufweisen, oder einen Wert von 15 Mikrometer aufweisen, oder einen Wert von 10 Mikrometer aufweisen, oder einen Wert von 5 Mikrometer aufweisen, oder einen Wert von 2 Mikrometer aufweisen.
Dadurch kann ein Beleuchtungsfleck auf der Retina erzeugt werden, der einen geringen Durchmesser aufweist. Beispielsweise kann ein Durchmesser des Beleuchtungsflecks auf der Retina geringer sein als 1 Millimeter, oder geringer sein als 0,1 Millimeter, oder geringer sein als 10 Mikrometer, oder geringer sein als 5 Mikrometer. Es hat sich gezeigt, dass dadurch die Bestimmung und/oder die Verwendung der Fokusverschiebungsdaten besonders effektiv ist.
Der minimale Querschnitt kann eine minimale Fläche des Querschnitts des Beleuchtungsstrahlengangs sein. Der minimale Querschnitt kann die minimale Querschnittsfläche der Summe aller Strahlenbündel sein, welche von einer Austrittsfläche des Beleuchtungssystems ausgehen. Die Austrittsfläche kann eine Austrittsfläche eines Lichtleiters oder einer Lichtquelle sein. Alternativ kann der minimale Querschnitt an einem Fokuspunkt des Beleuchtungsstrahlengangs oder in einer Blende angeordnet sein. Alternativ kann der minimale Querschnitt an einer Strahltaille eines Laserstrahls angeordnet sein oder ein Querschnitt des Laserstrahls sein beim Verlassen des Lasers. Der minimale Querschnitt kann sich in einem abbildenden System befinden.
Die Position des minimalen Querschnitts kann zwischen der Lichtquelle und der Objektebene, insbesondere zwischen der Lichtquelle und der Objektivlinse angeordnet sein.
Die Lichtquelle kann einen Laser aufweisen, eine Halogenlampe und/oder eine Xenonlampe. Der Laser kann ein Gaslaser, ein Festkörperlaser oder ein Diodenlaser sein.
Gemäß einer Ausführungsform wird der minimale Querschnitt und der Öffnungswinkel aus den Lichtstrahlen bestimmt, die von der Lichtquelle ausgehen und auf einen kreisförmigen Bereich der Objektebene auftreffen, der einen Durchmesser von 6 oder 8 Millimeter um die Achse des Beleuchtungsstrahlengangs aufweist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das Beleuchtungssystem so ausgebildet, dass mehr als 50%, insbesondere mehr als 80% einer spektralen Intensitätsverteilung des Beleuchtungslichts, welche vom Beleuchtungssystem auf die Objektebene gelenkt werden, in der Objektebene in einem Wellenlängenbereich zwischen 580 nm und 1400 nm liegt; oder in einem Wellenlängenbereich zwischen 650 nm und 1400 nm liegt, oder in einem Wellenlängenbereich zwischen 700 nm und 1400 nm liegt, oder in einem Wellenlängenbereich zwischen 580 nm und 900 nm liegt.
Dadurch liegt das Beleuchtungslicht in einem Wellenlängenbereich, in welchem die Retina eine hohe Reflektivität aufweist. Dadurch ist es insbesondere möglich, durch die Beleuchtungsoptik einen vergleichsweise kleinen Beleuchtungsfleck über lange Belichtungszeiten zu erzeugen, ohne die Retina durch die Lichtintensität des Beleuchtungslichts zu schädigen.
Das Beleuchtungssystem kann einen Lichtleiter aufweisen, durch den Licht von der Lichtquelle zur einer Austrittsfläche des Lichtleiters transportiert wird. Die Austrittsfläche des Lichtleiters kann das Licht in ein abbildendes System des Beleuchtungssystems emittieren. Die Beleuchtungsoptik kann ein abbildendes System des Beleuchtungssystems sein. Alternativ kann die Austrittsfläche des Lichtleiters im Inneren des Auges angeordnet sein.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das Beleuchtungssystem einen Monomode-Lichtwellenleiter auf.
Durch Verwendung eines Monomode-Lichtwellenleiters ist es in besonders effizienter Weise möglich, einen Beleuchtungsstrahlengang bereitzustellen, welcher einen geringen Wert für die Größe D·sin(β) aufweist.
Ausführungsformen stellen ein Verfahren zum Betreiben eines Mikroskopiesystems zur Abbildung eines Objekts bereit, welches mit dem Mikroskopiesystem als Phasenobjekt abbildbar ist. Das Mikroskopiesystem kann eine Abbildungsoptik aufweisen zur Bilderzeugung in einer Bildebene der Abbildungsoptik von einer dazu optisch konjugierten Objektebene der Abbildungsoptik mittels Abbildungslicht. Das Verfahren kann ein Erzeugen von Fokusverschiebungsdaten umfassen, die eine Fokusverschiebung repräsentieren. Die Fokusverschiebung kann durch eine unterschiedliche Wirkung von Amplitudenobjekten und Phasenobjekten auf das Abbildungslicht entstehen. Das Verfahren kann ferner ein Abbilden des Objekts mit dem Mikroskopiesystem abhängig von den ermittelten Fokusverschiebungsdaten umfassen.
Das Mikroskopiesystem kann ein Hellfeld-Mikroskop sein. Das Mikroskop kann ein Beleuchtungssystem aufweisen, welches das Objekt im Durchlicht beleuchtet.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Verfahren weder chirurgischen Verfahren zur chirurgischen oder therapeutischen Behandlung des menschlichen oder tierischen Körpers. Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst das Verfahren keine Diagnostizierverfahren, die am menschlichen oder tierischen Körper vorgenommen werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst das Verfahren ferner ein Einstellen eines Abstandes zwischen der Objektebene und dem Objekt, so dass eine Fokusebene des Objektes in der Bildebene liegt, abhängig von den erzeugten Fokusverschiebungsdaten.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens erfolgt das Einstellen des Abstandes zwischen der Objektebene und dem Objekt abhängig von einem Objektabstand eines Referenzobjekts.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst das Verfahren ferner ein Erzeugen von Referenzobjekt-Bilddaten, welche ein Referenzobjekt wiedergeben, welches als Amplitudenobjekt abbildbar ist. Das Einstellen des Abstandes zwischen der Objektebene und dem Objekt kann abhängig von den Referenzobjekt-Bilddaten erfolgen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst das Verfahren ein Erfassen von Daten, welche eine Position der Objektebene repräsentieren, an welcher sich ein Vorzeichen einer Abbildungsintensität des Objekts in der Bildebene relativ zu einer Hintergrundintensität in der Bildebene umkehrt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst das Verfahren ferner ein Bestimmen eines Objektabstandes des Objektes, abhängig von den Fokusverschiebungsdaten.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst das Verfahren ein Erzeugen von Phasenobjekt-Bilddaten, welche ein weiteres Objekt wiedergeben, welches mit dem Mikroskopiesystem als Phasenobjekt abbildbar ist. Das Verfahren kann ferner ein Bestimmen der Fokusverschiebungsdaten abhängig von den Phasenobjekt-Bilddaten umfassen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst das Verfahren ein Bestimmen der Fokusverschiebungsdaten abhängig von einer abzubildenden räumlichen Phasenobjekt-Frequenz.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst das Verfahren ein Ermitteln der Fokusverschiebungsdaten abhängig von einer Größe einer Lichtemissionsfläche eines Beleuchtungssystems. Die Lichtemissionsfläche kann innerhalb des Auges angeordnet sein.
Ausführungsformen stellen ein Computerprogrammprodukt bereit, umfassend computerlesbare Befehle, die, wenn geladen in den Speicher eines Computers und/oder Computernetzwerk und ausgeführt von einem Computer und/oder Computernetzwerk, bewirken, dass der Computer und/oder das Computernetzwerk ein Verfahren gemäß einem der beschriebenen Ausführungsformen durchführt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das Objekt ein Linsenrest in einem Auge. Der Linsenrest kann durch Entfernen der natürlichen Linse, beispielsweise durch eine Kataraktoperation erzeugt worden sein. Das Referenzobjekt kann ein Instrument zum Aufnehmen von Linsenresten sein. Das Verfahren kann ein Bestimmen von Linsenresten in einem Einfangbereich des Instruments umfassen. Der Einfangbereich kann ein räumlicher Bereich innerhalb des Auges sein, von welchem Linsenreste durch das Instrument aufnehmbar sind bei einer konstanten Position und/oder Orientierung des Instruments. Das Instrument kann eine Hohlnadel und/oder eine Pinzette sein.
Figurenbeschreibung
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Ansprüchen sowie den Figuren.
1A, 1B und 1C illustrieren schematisch Stadien einer Kataraktoperation;
2A illustriert schematisch ein Mikroskopiesystem gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel;
2B illustriert schematisch ein Beleuchtungssystem eines Mikroskopiesystems gemäß einem alternativen exemplarischen Ausführungsbeispiel;
3 illustriert schematisch die Fokusverschiebung, welche durch eine unterschiedliche Wirkung eines Amplitudenobjekts und eines Phasenobjekts auf das Abbildungslicht entsteht;
4A, 4B und 4C illustrieren schematisch die Abbildung von Phasenobjekten abhängig von Fokusverschiebungsdaten;
5 illustriert schematisch den Einfluss der Größe des Beleuchtungsflecks auf die Kohärenz des abbildenden Lichts;
6A und 6B illustrieren schematisch den minimalen Querschnitt des Beleuchtungsstrahlengangs gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel; und
7A und 7B illustrieren den Abbildungsstrahlengang eines Mikroskopiesystems gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel.
Darstellung exemplarischer Ausführungsbeispiele
Die 1A, 1B und 1C illustrieren Stadien einer Kataraktoperation, welche an einem Auge 1 durchgeführt wird. Bei einer Kataraktoperation wird die getrübte natürliche Augenlinse 2 entfernt und durch eine Intraokularlinse (nicht gezeigt) ersetzt. Die 1A zeigt das Auge vor Beginn der Kataraktoperation. Die getrübte natürliche Linse 2 ist im Kapselsack 5 eingeschlossen. In einer häufig angewandten Operationstechnik, welche als Kapsulorhexis bezeichnet wird, wird eine Öffnung 11 (gezeigt in der 1B) in einem Vorderbereich des Kapselsacks 5 erzeugt. Der hierbei erzeugte Rhexisrand 12, welcher die Öffnung 11 umläuft, sollte möglichst glatt und kontinuierlich sein, um einen Einriss des Kapselsacks zu vermeiden und eine perfekte Positionierung der Intraokularlinse zu ermöglichen. Nach der Kapsulorhexis wird die natürliche Linse 2 üblicherweise durch Ultraschallzertrümmerung (Phakoemulsifikation) zerkleinert. Die dadurch entstehenden Linsenreste 13 (gezeigt in der 1C) werden üblicherweise mit einer Hohlnadel abgesaugt. Werden nicht alle Linsenreste 13 abgesaugt, kann dies zu einem Nachstar führen.
Der Rhexisrand 12 und die Linsenreste 13 sind – wie viele anderen Gewebepartien des Auges – im Wesentlichen Phasenobjekte. Bei Phasenobjekten bleibt die Amplitude des Lichts beim Durchgang durch das Objekt im Wesentlichen unverändert und das Licht erfährt beim Durchgang durch das Objekt eine Veränderung der Phase. Phasenobjekte werden unterschieden von Amplitudenobjekten, bei welchen die Amplitude des durchgehenden Lichts signifikant geschwächt wird.
Die nachfolgenden exemplarischen Ausführungsbeispiele ermöglichen eine effektive Detektion und Manipulation von Phasenobjekten.
Die 2A zeigt ein Mikroskopiesystem 100 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel, das zur Abbildung eines Bereiches eines Auges konfiguriert ist, und das eine effizientere Abbildung von Phasenobjekten erlaubt. Das Mikroskopiesystem 100 ist als monoskopisches Mikroskop ausgebildet. Wie mit Bezug auf die 7A und 7B beschrieben wird, ist es auch möglich, dass das Mikroskopiesystem als stereoskopisches Mikroskop auszubilden.
Das Mikroskopiesystem 100 weist ein Beleuchtungssystem 60 und eine Abbildungsoptik 50 auf. Das Beleuchtungssystem 60 weist einen Laser 15 und einen Lichtleiter 14 auf, der ein Monomode-Lichtwellenleiter ist. Durch den Lichtleiter 14 wird das Licht des Lasers einer Beleuchtungsoptik zuführt, welches ein abbildendes System ist. Die Beleuchtungsoptik weist eine Optik 13, einen Strahlteiler 31 und die Objektivlinse 30 auf. Der Strahlteiler 31 und die Objektivlinse 30 werden auch vom Abbildungsstrahlengang 20 durchsetzt, so dass diese Komponenten sowohl Teil des Beleuchtungssystems 60, als auch Teil der Abbildungsoptik 50 sind.
Das Beleuchtungssystem 60 ist so konfiguriert, dass im Bereich der Objektebene OP eine Achse des Beleuchtungsstrahlengangs 10 achsnah zu einer Achse des Abbildungsstrahlengangs 20 verläuft. In anderen Worten bildet am Objekt die Achse des Beleuchtungsstrahlengangs 10 mit der Achse des Abbildungsstrahlengangs 20 einen Winkel, der geringer ist als 6 Grad, oder geringer ist als 4 Grad, oder geringer ist als 2 Grad, oder geringer ist als 1 Grad. Dadurch wird eine Rotreflexbeleuchtung am Auge 1 erzeugt.
Des Weiteren ist die Beleuchtungseinrichtung 60 so ausgebildet, dass das einfallende Licht auf die Retina 6 des zu untersuchenden Auges 1 fokussiert wird. In dem in der 2A gezeigten Ausführungsbeispiel wird hierzu eine Lichtaustrittsfläche 12 des Lichtleiters 14 auf die Retina 6 des Auges 1 abgebildet. Dadurch wird ein Beleuchtungsfleck 5 auf der Retina 6 erzeugt. Am Beleuchtungsfleck 5 wird das einfallende Licht diffus gestreut, so dass reflektiertes Licht den Beleuchtungsfleck 5 in Form von sphärischen oder im Wesentlichen sphärischen Wellenfronten verlässt und den Vorderabschnitt des Auges 1 mit Durchlicht beleuchtet.
Die Abbildungsoptik 50 weist einen weiteren Strahlteiler 43 auf, um Licht aus dem Abbildungsstrahlengang auszukoppeln. Der ausgekoppelte Anteil des Lichts wird über eine Linse 37 auf die Bildebene IP2 geleitet. Der übrige Anteil wird über eine Linse 36 auf die Bildebene IP1 geleitet. Jede der Bildebenen IP1, IP2 ist eine optisch konjugierte Ebene zur Objektebene OP.
In der Bildebene IP2 ist ein Bildsensor 38 einer Kamera 42 angeordnet und in der Bildebene IP1 ist die Fokusebene eines Okulars 39 angeordnet. Durch das Okular 39 ist die Bildebene IP2 auf die Retina eines Benutzerauges 34 abbildbar ist.
Ferner weist die Abbildungsoptik 50 ein Zoomsystem 49 auf, das beispielsweise als afokales Zoomsystem ausgebildet sein kann.
2B illustriert ein Beleuchtungssystem eines Mikroskopiesystems gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel. Die Abbildungsoptik dieses alternativen Ausführungsbeispiels ist gleich aufgebaut, wie in dem in der 2A gezeigten Ausführungsbeispiel. Das Beleuchtungssystem des alternativen Ausführungsbeispiels umfasst einen Lichtleiter, dessen Endabschnitt in das Innere des Auges 1 einführbar ist. In dem in der 2B illustrierten alternativen Ausführungsbeispiel ist der Endabschnitt des Lichtleiters in einem Röhrchen 9 angeordnet. Das Röhrchen 9 weist einen gekrümmten Abschnitt 7 auf, so dass eine Lichtaustrittsfläche 3 des Lichtleiters den Vorderabschnitt des Auges im Durchlicht beleuchtet.
Das Mikroskopiesystem ist konfiguriert, Fokusverschiebungsdaten zu speichern und die Abbildung von Phasenobjekten abhängig von den Fokusverschiebungsdaten vorzunehmen. Die Fokusverschiebungsdaten repräsentieren eine Fokusverschiebung, welche durch die unterschiedliche Wirkung von Amplitudenobjekten und Phasenobjekten auf das Abbildungslicht entsteht. Diese Fokusverschiebung ist in der 3 schematisch illustriert.
3 zeigt ein Amplitudenobjekt 14 und ein Phasenobjekt 15, welche jeweils in der Objektebene OP des Mikroskopiesystems angeordnet sind. Die Objektebene OP ist dadurch definiert, dass sie optisch konjugiert zu einer Bildebene IP des Mikroskopiesystems ist, in welcher durch das Mikroskopiesystem ein Bild erfassbar ist. In der Bildebene IP kann beispielsweise ein Bildsensor des Mikroskopiesystems oder eine Fokalebene eines Okulars angeordnet sein.
Das Amplitudenobjekt 14 wird durch die Abbildungsoptik in die Bildebene IP des Mikroskopiesystems fokussiert abgebildet. Dies ist durch den Intensitätsverlauf 17 in der 3 schematisch angedeutet. Außerhalb der Bildebene IP wird das Amplitudenobjekt defokussiert abgebildet. Dies ist schematisch mit den Intensitätsverläufen 51 und 52 illustriert. Daher ist die Bildebene IP die Fokusebene des Amplitudenobjekts.
Das Phasenobjekt 15 wird durch die Abbildungsoptik in eine oder mehrere Fokusebenen FP1, FP2, abgebildet, welche außerhalb der Bildebene IP liegen. In der Bildebene IP ist an einer Position 16, welcher der Position des Phasenobjekts 15 entspricht, keine oder nur eine vergleichsweise geringe Intensität detektierbar. Die Fokusebene FP2 befindet sich, gesehen in Richtung des Strahlengangs vor der Bildebene IP, während sich die Fokusebene FP1 hinter der Bildebene IP befindet. Die Fokusebenen FP1, FP2 weisen einen Abstand von Δz_FP von der Bildebene auf. Daher repräsentiert der Wert Δz_FP Fokusverschiebungsdaten, welche eine Fokusverschiebung repräsentieren. Die Fokusverschiebung entsteht durch eine unterschiedliche Wirkung von Amplitudenobjekten und Phasenobjekten auf das Abbildungslicht.
Abhängig von den Eigenschaften der Abbildungsoptik, des Beleuchtungssystems und des Objektes ist es denkbar, dass das Phasenobjekt 15 nur in einer Fokusebene, oder in mehr als zwei Fokusebenen abgebildet wird. Voraussetzung für eine Abbildung in mehr als zwei Fokusebenen ist insbesondere eine hohe räumliche Kohärenz des Lichts, welches durch das Phasenobjekt transmittiert wird.
Eine Abbildungsintensität 18 in der Fokusebene FP1 relativ zu einer Hintergrundintensität 33 in der Fokusebene FP1 hat ein umgekehrtes Vorzeichen verglichen zu einer Abbildungsintensität 19 in der Fokusebene FP2 relativ zu einer Hintergrundintensität 34 in der Fokusebene FP2. Die Bildebene IP ist diejenige Ebene, an welcher sich das Vorzeichen umkehrt. Dies ermöglicht es, durch ein Variieren der Position der Objektebene entlang der optischen Achse, Phasenobjekte von Amplitudenobjekten zu unterscheiden. Ferner kann durch Bestimmen derjenigen Position der Objektebene, an welcher sich die das Vorzeichen ändert, der Objektabstand des Phasenobjekts 15 ermittelt werden.
Das Mikroskopiesystem ist konfiguriert, den Wert Δz_FP zu speichern. Wie im Nachfolgenden ausgeführt ist, kann das Mikroskopiesystem zusätzlich konfiguriert sein, die Fokusverschiebungsdaten zu erzeugen.
Das Mikroskopiesystem ist konfiguriert, die Position der Objektebene OP relativ zum Phasenobjekt 15 zu verändern, so dass das Phasenobjekt 14 außerhalb der Objektebene OP angeordnet wird. Das Mikroskopiesystem ist konfiguriert, einen Abstand zwischen der Objektebene OP und dem Phasenobjekt 14 so einzustellen, dass eine der Fokusebenen FP1, FP2 in die Bildebene IP zu verschoben wird, in welcher der Bildsensor und/oder die Fokalebene des Okulars angeordnet ist.
Dadurch ist das Phasenobjekt 15 abbildbar, wobei jedoch das Amplitudenobjekt 14 nicht oder nur noch defokussiert abbildbar ist.
Der Wert von Δz_FP kann beispielsweise in einem Bereich zwischen 0,1 Millimeter und 2 Millimeter liegen.
Wie dies in den 4A, 4B und 4C illustriert ist, ermöglicht dies eine effektive Abbildung von Phasenobjekten, beispielsweise bei der Abbildung von Objekten des Auges. Insbesondere kann dadurch vergleichsweise schnell zwischen der Abbildung von Phasenobjekten und der Abbildung von Amplitudenobjekten umgeschaltet werden, verglichen mit konventionellen Methoden der Dunkelfeldmikroskopie oder Phasenkontrastmikroskopie.
Die 4A illustriert den Vorgang der Kapsulorhexis, in welcher ein Öffnung im Vorderbereich 26 des Kapselsacks 5 durch eine Kapsulorhexispinzette 21 erzeugt wird. Bei diesem Vorgang greift das distale Ende 22 des Pinzettenkopfes am Vorderbereich 23 des Kapselsacks 5 an. Das distale Ende des Pinzettenkopfes ist ein Amplitudenobjekt, während der Vorderbereich 26 des Kapselsacks 5 ein Phasenobjekt ist.
Unter Verwendung von Fokusverschiebungsdaten sind beide Objekte schnell fokussiert abbildbar.
Zur Erzeugung eines ersten Bildes wird die Objektebene des Mikroskopiesystems so positioniert, dass sie in der Ebene P-1 liegt. Dadurch wird das distale Ende des Pinzettenkopfs 22 der Kapsulorhexispinzette fokussiert in die Bildebene IP (gezeigt in der 3) des Mikroskopiesystems abgebildet. Der Vorderbereich 26 des Kapselsacks 5 befindet sich in einer gleichen Ebene wie das distale Ende 22 des Pinzettenkopfes. Daher ist im ersten Bild der Vorderbereich 26 des Kapselsacks 5 nur schwach oder gar nicht zu erkennen.
Das Mikroskopiesystem ist konfiguriert, zur Erzeugung eines zweiten Bildes die Objektebene entlang der optischen Achse so zu verschieben, dass der Vorderbereich 26 des Kapselsacks 5 als Phasenobjekt fokussiert in die Bildebene abgebildet wird. Beispielsweise kann das Mikroskopiesystem die Objektebene von der Ebene P-1 in die Ebene P-2 verfahren. Die Ebene P-2 ist gegenüber der Ebene P-1 um den Betrag Δz_OP hin zur Objektivlinse verschoben. Alternativ kann das Mikroskopiesystem die Objektebene von der Ebene P-1 in eine Ebene verfahren, welche von der Abbildungsoptik um den Betrag Δz_OP weiter entfernt ist. Alternativ kann das Mikroskopiesystem die Objektebene um ein Vielfaches der Länge Δz_OP. in eine Richtung hin zur Objektivlinse oder in eine Richtung von der Objektivlinse weg verfahren.
Dadurch wird eine der Fokusebenen FP1, FP2 (gezeigt in der 3) des Vorderbereichs 23 in die Bildebene positioniert.
Die Länge Δz_OP, um welche die Objektebene verfahren werden muss, um eine der Fokusebenen FP1 oder FP2 eines Phasenobjekts, welches sich ursprünglich in der Objektebene befindet, in die Bildebene zu positionieren beträgt
wobei Δz_FP (gezeigt in der 3) die Fokusverschiebung einer der Fokusebenen FP1, FP2 des Phasenobjektes gegenüber der Fokusebene des Amplitudenobjektes ist. Der Wert Δz_OP repräsentiert daher Fokusverschiebungsdaten. Der Parameter T bezeichnet den Tiefenabbildungsmaßstab für den gilt:
wobei M die Vergrößerung der Abbildung von der Objektebene in die Bildebene ist und η ^ definiert ist durch den Ausdruck
wobei n_obj die Brechzahl des Mediums im Bereich der Objektebene ist und n_im die Brechzahl des Mediums im Bereich der Bildebene ist. Das Medium im Bereich der Bildebene kann Luft mit der Brechzahl n_im = 1 sein. Das Medium im Bereich der Objektebene kann Kammerwasser des Auges sein mit einer Brechzahl n_obj = 1,33.
Dadurch ist es möglich, sowohl das distale Ende 22 des Pinzettenkopfes, als auch den durch die Kapsulorhexispinzette 21 bearbeitete Bereich des Vorderbereiches 26 des Kapselsacks 5 fokussiert abzubilden. Das Mikroskopiesystem kann konfiguriert sein, ein weiteres Bild abhängig vom ersten und zweiten Bild zu erzeugen, so dass der Benutzer das distale Ende 22 des Pinzettenkopfes und den Vorderbereich 26 des Kapselsacks 5 gleichzeitig in einem Bild fokussiert wahrnehmen kann.
Die 4B zeigt eine Hohlnadel 24, welche in das Innere des Auges 1 eingeführt wurde, um Linsenreste 13, welche durch die Zertrümmerung der natürlichen Linse entstanden sind, zu entfernen. Das Mikroskopiesystem weist Positionssensoren (nicht gezeigt) auf, durch welche eine Position entlang der optischen Achse und/oder eine Orientierung der Eintrittsöffnung 25 der Hohlnadel 24 durch die Steuerung des Mikroskopiesystems erfassbar ist.
Die Eintrittsöffnung 25 ist in der Ebene P-3 angeordnet. Das Mikroskopiesystem ist konfiguriert, abhängig von den Fokusverschiebungsdaten die Objektebene in die Ebene P-4 anzuordnen, welche gegenüber der Ebene P-3 entlang der optischen Achse um die Länge Δz_obj verschoben ist. Alternativ kann das Mikroskopiesystem beispielsweise die Objektebene in eine Ebene verschieben, welche um einen Abstand von Δz_obj von der Objektivlinse mehr entfernt ist.
Dadurch ist es möglich, Linsenreste, welche sich in der Nähe der Eintrittsöffnung 25 der Hohlnadel befinden, als Phasenobjekte fokussiert in die Bildebene des Mikroskops abzubilden.
Die 4C zeigt den Zustand des Auges, nachdem durch die Hohlnadel 24 (gezeigt in der 4B) die Linsenreste 13 (gezeigt in der 4B) entfernt wurden. Das Mikroskopiesystem ist konfiguriert, die Objektebene, beginnend von einem Bereich der Hornhaut 4 so lange entlang der optischen Achse in Richtung der Retina zu verfahren, bis der Vorderbereich 26 des leeren Kapselsacks 5 als Phasenobjekt fokussiert abgebildet wird. Der Vorderbereich 26 befindet sich in der Ebene P-5. Daher muss die Objektebene in der um die Länge Δz_obj gegenüber der Ebene P-5 verschoben Ebene P-6 angeordnet sein.
Das Mikroskopiesystem ist so konfiguriert, dass die Position der Objektebene relativ zum Auge bestimmbar ist. Abhängig von den gespeicherten Fokusverschiebungsdaten und der Position der Objektebene lässt sich die Position des Vorderbereichs 26 des Kapselsacks 5 relativ zum Auge 1 bestimmen.
Alternativ kann das Mikroskopiesystem ausgebildet sein, die zwei Objektebenenabstände zu ermitteln, an welchen die erste und die zweite Fokusebene FP1, FP2 (gezeigt in der 3) mit der Bildebene übereinstimmen. Der Mittelwert dieser zwei Objektebenenabständen ergibt dann den Objektabstand des Vorderbereichs 26.
Die ermittelte Position des Vorderbereichs 26 relativ zum Auge 1 kann dazu verwendet werden, um die einzusetzende Intraokularlinse auszuwählen. Insbesondere hat sich gezeigt, dass abhängig von der Position des Vorderbereiches 26 des Kapselsacks 5 die optische Wirkung der einzusetzenden Intraokularlinse zuverlässig bestimmt werden kann.
Zur Durchführung der in den 4A bis 4C gezeigten exemplarischen Verfahren ist das Mikroskopiesystem ausgebildet, die Objektebene relativ zum Auge zu verändern, abhängig von den Fokusverschiebungsdaten.
Beispielsweise kann das Mikroskopiesystem so konfiguriert sein, dass ein Abstand zwischen der Bildebene und dem Objekt, gemessen entlang der optischen Achse, variierbar ist. Beispielsweise kann das Mikroskopgehäuse relativ zum Objekt verschiebbar gelagert sein.
Alternativ oder zusätzlich kann das Mikroskopiesystem so ausgebildet sein, dass ein Abstand zwischen der Bildebene und der Objektebene, gemessen entlang der optischen Achse, veränderbar ist. Beispielsweise kann das Mikroskopiesystem ausgebildet sein, eine axiale Position einer optischen Komponente relativ zur optischen Achse zu verändern. Die optische Komponente kann beispielsweise die Objektivlinse sein.
Alternativ oder zusätzlich kann das Mikroskopiesystem eine optische Komponente aufweisen, welche eine veränderbare Brechkraft, insbesondere eine veränderbare sphärische Brechkraft, aufweist. Die optische Komponente mit veränderlicher Brechkraft kann beispielsweise eine Flüssiglinse sein.
Das Mikroskopiesystem kann ausgebildet sein, die Fokusverschiebungsdaten zu erzeugen.
Beispielsweise kann das Mikroskopiesystem konfiguriert sein, die Fokusverschiebungsdaten aus Bilddaten zu erzeugen, welche Phasenobjekte wiedergeben. Beispielsweise können abhängig von den Bilddaten diejenigen Positionen der Objektebene bestimmt werden, an welchen eine Fokusebene des Phasenobjekts in der Bildebene liegt.
Alternativ kann das Mikroskopiesystem konfiguriert sein, die Fokusverschiebungsdaten, gemäß den folgenden Gleichungen zu bestimmen.
Zur Vereinfachung der Darstellung ist in den Gleichungen jeweils nur eine einzige Ortskoordinate (”x”) angegeben. Es ist jedoch möglich, die Gleichungen auf die Ortskoordinaten x und y zu verallgemeinern.
Unmittelbar nach dem Durchgang der Lichtwelle durch das Objekt hat die Lichtwelle die Form U(x) = U₀(x)·exp(iV(x)) (4), wobei U₀(x) die Ortsabhängigkeit der auf das Objekt einfallenden Wellenfunktion ist. V(x) beschreibt die örtliche Abhängigkeit der Phasenänderung, welche die Wellenfunktion bei der Transmission durch das Phasenobjekt erfährt. Da bei einem idealen Phasenobjekt die Amplitude des Lichts nicht geschwächt wird, ist die Funktion V(x) reellwertig.
Die Intensität I(x) in der Bildebene, welche durch eine Abbildung mit örtlich kohärentem Licht erzeugt wird, kann durch das Betragsquadrat einer Faltung der komplexen Punktspreizfunktion (point spread function) mit der Funktion U(x) ausgedrückt werden: I(x) = |U(x)⊗H(x)|² (5).
Das Faltungsintegral der Gleichung (5) lässt sich vereinfachen durch die Weak-Phase-Näherung, wenn für die Phasenänderung V(x), welche die einfallende Welle in der Objektebene bei der Transmission durch das Objekt erfährt, gilt: V(x) << 2·π (6).
Bei der Weak-Phase-Näherung wird der Faktor exp(iV(x)) ersetzt durch den Ausdruck 1 + iV(x). Daraus ergibt sich für die Intensität I(x) in der Bildebene näherungsweise folgender Ausdruck: I(x)= I₀(1 + 2V(x)⊗ImH(x)) (7), wobei I₀ die Hintergrundintensität in der Bildebene ist.
Ist die Abbildung aberrationsfrei, so ist die im Allgemeinen komplexwertige Punktspreizfunktion reellwertig. Aus der Gleichung (7) ist zu erkennen, dass in diesem Fall die Intensität in der Bildebene konstant ist. In der Bildebene ist also das Phasenobjekt durch eine Detektion der Intensität nicht detektierbar.
Im Folgenden wird nun die Intensitätsverteilung außerhalb der Bildebene bestimmt, um zu ermitteln, an welcher Position entlang der optischen Achse die Fokusebenen des abgebildeten Phasenobjekts liegen. Hierzu wird basierend auf der Gleichung (7) ein Ausdruck für die Intensität in einer Ebene abgeleitet, welche um Δz gegenüber der Bildebene entlang der optischen Achse verschoben ist.
Unter der Annahme, dass der Einfluss der Aberrationen auf die Punktspreizfunktion im Vergleich zum Einfluss der Beugung auf die Punktspreizfunktion vernachlässigbar ist, kann auf einer Ebene, welche um Δz gegenüber der Bildebene verschoben ist, die Punktspreizfunktion durch einen quadratischen Term in der Wellenfrontfunktion angenähert werden. Die Gleichung (7) kann dann unter Anwendung des Fourier-Faltungstheorems umgewandelt werden in folgenden Ausdruck, der ein Integral über die Winkelfrequenz ν enthält:
wobei NA die numerische Apertur des Systems ist und λ die Wellenlänge des Abbildungslichts. FT[V(x)] ist die Fourier-Transformierte der Funktion V(x) und M ist die Vergrößerung der Abbildung von der Objektebene in die Bildebene. Der Parameter η ^ bezeichnet das Verhältnis zwischen der Brechzahl des Mediums im Ortsraum n_obj und der Brechzahl des Mediums in der Bildebene n_im:
Basierend auf einer gegebenen Funktion V(x) kann daher unter Verwendung der Gleichung (8) die Intensitätsverteilung in einer Ebene abhängig ihrem Abstand Δz von der Bildebene bestimmt werden.
Im Folgenden wird vorausgesetzt, dass die Funktion V(x) einen kosinusförmigen Verlauf aufweist: V(x) = Δϕ·cos(ω·x) (10), mit einer Amplitude Δϕ und einer Phasenobjekt-Frequenz ω. Beliebige Phasenobjekte können durch eine Überlagerung von kosinusförmigen Phasenobjekten unterschiedlicher Phasenobjekt-Frequenz gebildet werden. Einsetzen des Ausdrucks (10) in die Gleichung (8) führt zu dem Ausdruck
wobei θ die Heaviside-Funktion ist.
Aus Gleichung (11) ergibt sich, dass die Abweichung von der Hintergrundintensität I₀ proportional zur Amplitude des Phasenobjekts (also proportional zu Δϕ) ist. Ferner zeigt Gleichung (11), dass durch den Faktor cos(x·ω/M) die Intensität mit der Frequenz ω/M fluktuiert. Des Weiteren ergib sich aus Gleichung (11), dass durch den Faktor θ(Na/λ – ω) die Intensitätsvariation verschwindet für Phasenobjekt-Frequenzen ω, welche größer als NA/λ sind, da dann die Heaviside-Funktion den Wert Null annimmt.
Ferner ist aus Gleichung (11) zu erkennen, dass durch den Faktor sin(π·Δz·λ·ω²·η ^/M⁴) die Intensität mit dem Abstand Δz von der Bildebene variiert, wobei an der Position der Bildebene (d. h. bei Δz = 0) eine Vorzeichenumkehr erfolgt, bei welcher die Intensität verschwindet.
Der Kontrast kann definiert werden als die Differenz zwischen dem hellsten und dem dunkelsten Punkt eines Bildes. Aus Gleichung (11) ergeben sich für jeden Wert von Δz die höchsten und geringsten Intensitätswerte wie folgt:
wobei hierbei angenommen wurde, dass die Phasenschwankungen, welche die Welle durch die Wechselwirkung mit dem Phasenobjekt erfährt, aufgelöst werden können (d. h. θ(NA/λ – ω) = 1). Der Kontrast ist dann proportional zur Differenz beider Werte:
Aus Gleichung (13) ergibt sich, dass bei einer Abweichung Δz_FP von der Bildebene um den Wert
jeweils ein maximaler Kontrast auftritt.
Die Gleichung (14) beschreibt also die Lage von Fokusebenen des Phasenobjekts relativ zur Bildebene, wenn sich das Phasenobjekt in der Objektebene befindet. Daher repräsentiert der Wert Δz_FP Fokusverschiebungsdaten.
Zwar lässt sich aus Gleichung (13) ablesen, dass zusätzlich zu den Positionen Δz_FP auch an weiteren Positionen Intensitätsmaxima auftreten. Wie im Folgenden mit Bezug auf die 5 beschrieben wird, können jedoch diese weiteren Maxima insbesondere dadurch abgeschwächt werden, dass das Licht, welches durch das Phasenobjekt transmittiert wird, nicht vollständig kohärent ist.
Wird die Objektebene so relativ zum Phasenobjekt verschoben, dass eine der Fokusebenen in der Bildebene angeordnet ist, kann das Phasenobjekt in der Bildebene abgebildet werden. Das Phasenobjekt ist dann nicht mehr in der Objektebene angeordnet.
Die vorstehende Herleitung setzt voraus, dass die räumliche Kohärenz des Lichts, mit welchem das Objekt beleuchtet wird, hoch ist. Es hat sich gezeigt, dass bei dem mit Bezug auf die 2a und 2b beschriebenen Mikroskopiesystem der Wert für Δz_FP von der Größe des Beleuchtungsflecks 5 auf der Retina 6 (gezeigt in der 1) oder der Größe der Lichtaustrittsfläche 3 des Lichtleiters (gezeigt in der 2B) abhängen kann. Diese Parameter beeinflussen die Kohärenz des Lichts, mit welchem das Objekt beleuchtet wird.
Durch die endliche Größe des Beleuchtungsflecks auf der Retina und der Lichtaustrittsfläche des Lichtleiters im Inneren des Auges erfolgt die Beleuchtung nicht mit einer idealen Kugelwelle. Unter Berücksichtigung der Größe des Beleuchtungsflecks oder der Größe der Lichtaustrittsfläche kann die Beleuchtung dargestellt werden durch eine Überlagerung von ebenen Partialwellen, wobei die Wellenvektoren der Partialwellen zusammen einen Kegel aufspannen.
Der Öffnungswinkel dieses Kegels ist gegeben durch den Divergenzhalbwinkel α, welcher in der 5 dargestellt ist α = atan( δ / 2·L) (15), wobei δ der Durchmesser des Beleuchtungsflecks 5 auf der Retina 6 ist und L der Abstand zwischen dem Beleuchtungsfleck und dem Phasenobjekt 15, gemessen entlang der optischen Achse des Mikroskopiesystems.
Das Bild in der Bildebene lässt sich somit durch eine inkohärente Überlagerung von Teilbildern beschreiben, wobei jedes der Teilbilder durch eine der Partialwellen erzeugt wird. Dies kann zu einer Verschlechterung des Kontrasts führen, da die Wellenfunktionen der Partialwellen in der Bildebene nicht exakt aufeinander abgebildet werden.
Unter Verwendung der Gleichung (15) lässt sich auf Basis der Gleichung (8) folgender Ausdruck herleiten:
An der Gleichung (16) ist zu erkennen, dass der zusätzliche Faktor
im Vergleich zur Gleichung (8) wie ein Tiefpass im Frequenzraum wirkt.
Führt man die Integration der Gleichung (16) für ein Phasenobjekt gemäß Gleichung (10) aus, so erhält man für die Intensitätsverteilung
woraus sich für den Kontrast ergibt:
Aus der Gleichung (19) kann abgeleitet werden, inwieweit die Größe des Beleuchtungsflecks oder der Lichtaustrittsfläche (ausgedrückt durch den Parameter α) die Lage der Fokusebenen des Phasenobjekts relativ zur Bildebene beeinflusst.
Für kleine Divergenzhalbwinkel α mit
hängt der Abstand Δz_FP zwischen der Fokusebene (das heißt der Ebene mit dem größten Kontrast) und der Bildebene (das heißt der Fokusebene von Amplitudenobjekten, welche in der Objektebene angeordnet sind) nicht von a ab. Daher gilt für diese Beleuchtungssysteme die Gleichung (14).
Für große Divergenzhalbwinkel α mit
ergibt sich aus den Gleichungen (14) und (19) als Abstand der Fokusebene von der Bildebene:
woraus folgt, dass der Abstand der Fokusebene von der Bildebene abnimmt mit zunehmendem Divergenzhalbwinkel.
Praxisrelevant ist auch ein mittlerer Divergenzhalbwinkel α, bei dem weder die Ungleichung (20), noch die Ungleichung (21) erfüllt ist. Aus Gleichung (19) folgt, dass in diesem Fall die Abstände der Fokusebenen den Maxima der Funktion
entsprechen.
In diesem Fall können die Abstände der Fokusebenen durch eine numerische Lösung der Gleichung (23) ermittelt werden.
Aus einer Analyse der Gleichung (23) folgt, dass bei einem mittleren Divergenzhalbwinkel α stets folgende Ungleichung erfüllt ist:
Das Mikroskopiesystem kann ausgebildet sein, den Wert von Δz_FP in Abhängigkeit von der Größe des Beleuchtungsflecks zu ermitteln. Die Größe des Beleuchtungsflecks kann rechnerisch abhängig von optischen Parametern des Beleuchtungsstrahlengangs und/oder von Werten der Fehlsichtigkeit des zu untersuchenden Auges bestimmt werden.
Ein kleiner Beleuchtungsfleck auf der Retina kann erreicht werden, wenn das. Beleuchtungssystem so ausgebildet ist, dass an einem minimalen Querschnitt des Beleuchtungsstrahlengangs, von welcher der Beleuchtungsstrahlengang divergiert, gilt: D·sin(β) < M (25), wobei D ein Durchmesser des minimalen Querschnitts ist; und β ein objektseitiger Öffnungswinkel des Beleuchtungsstrahlengangs an der Position des minimalen Querschnitts ist. M kann einen Wert von 0,9 Millimeter aufweisen, oder einen Wert von 0,5 Millimeter aufweisen, oder einen Wert von 0,1 Millimeter aufweisen, oder einen Wert von 50 Mikrometer aufweisen, oder einen Wert von 10 Mikrometer aufweisen, oder einen Wert von 5 Mikrometer aufweisen, oder einen Wert von 2 Mikrometer aufweisen.
Der minimale Querschnitt kann beispielsweise ein Fokuspunkt des Beleuchtungsstrahlengangs sein oder die Austrittsfläche sein, von welcher Lichtstrahlen in ein abbildendes optisches System emittiert werden, wie beispielsweise die Austrittsfläche 12 (gezeigt in der 2A) des Lichtleiters 14. Dies ist im Detail in der 6A dargestellt. Der Lichtleiter 14 weist eine Austrittsfläche 12, einen Kern 27 und einen Mantel 28 auf. Die Austrittsfläche 12 weist einen Durchmesser D auf. Von der Austrittsfläche 12 gehen Lichtstrahlen aus, welche einen maximalen Winkel β bilden. Der maximale Winkel β ist der Öffnungswinkel des Beleuchtungsstrahlengangs an der Austrittsfläche 12. Der Wert sin(β/2) kann einer numerischen Apertur des Lichtwellenleiters 14 entsprechen. Alternativ kann der Öffnungswinkel β auch durch eine Eintrittspupille 62 der Beleuchtungsoptik begrenzt sein.
Wie in der 6B gezeigt ist, kann der minimale Querschnitt alternativ in einer Taille eines Laserstrahls 29 angeordnet sein. Die Taille weist einen Durchmesser D auf, der den Durchmesser des minimalen Querschnitts repräsentiert. Der Öffnungswinkel β wird in diesem Fall durch Tangenten an den Strahlverlauf des Fernfeldes gebildet.
Die 7A und 7B illustrieren eine Abbildungsoptik eines Mikroskopiesystems gemäß einem weiteren alternativen Ausführungsbeispiel. Die Abbildungsoptik bildet die Objektebene OP in die Bildebene IP ab. Die Abbildungsoptik weist zwei Faltspiegel 43, 44 als Umlenkelemente auf, um einen kompakten Aufbau zu erhalten. Der in den 7A und 7B gezeigte Strahlengang ist ein erster Strahlengang zweier stereoskopischer Strahlengänge. Daher ist der gezeigte erste Strahlengang dezentriert angeordnet. Zur Vereinfachung der Darstellung ist der zweite Strahlengang nicht dargestellt. Die Abbildungsoptik weist eine erste Linsengruppe 45 und eine zweite Linsengruppe 46 auf. Die zweite Linsengruppe 46 ist die Objektivlinse des Mikroskopiesystems. Zwischen der ersten und der zweiten Linsengruppe 45, 46 ist eine Blende 47 angeordnet, um die numerische Apertur zu begrenzen.
Die zeigt die gleiche Beleuchtungsoptik, wie die 7A, wobei jedoch nur die Hauptstrahlen des ersten Strahlenganges dargestellt sind. Definitionsgemäß gehen die Hauptstrahlen durch die Mitte der Blende 47. Die Hauptstrahlen wurden bis zur Retina 6 verlängert unter Berücksichtigung der optischen Wirkung des Auges. In dem in den 7A und 7B Ausführungsbeispiel ist die Blende 47 entlang des Strahlengangs so angeordnet, dass die verlängerten Hauptstrahlen nahezu in einem Punkt 48 auf der Retina 6 vereinigt werden. Dies ermöglicht es, selbst bei einem Beleuchtungsfleck (5 gezeigt in der 2), der nur einen geringen Durchmesser aufweist, dennoch ein Bild in der Bildebene IP zu erhalten, in welchem der vordere Augenabschnitt homogen ausgeleuchtet erscheint.

Claims

Mikroskopiesystem (100) zur Abbildung eines Objektes (13, 26) in einem Auge (1), wobei das Objekt (26) als Phasenobjekt abbildbar ist; wobei das Mikroskopiesystem (100) eine Abbildungsoptik (50) aufweist zur Bilderzeugung in einer Bildebene (IP) der Abbildungsoptik (50) von einer dazu optisch konjugierten Objektebene (OP) der Abbildungsoptik (50) mittels Abbildungslicht; wobei das Mikroskopiesystem (100) ausgebildet ist Fokusverschiebungsdaten zu speichern, welche eine Fokusverschiebung repräsentieren; wobei die Fokusverschiebung durch eine unterschiedliche Wirkung von Amplitudenobjekten und Phasenobjekten auf das Abbildungslicht entsteht; und das Objekt (13, 26) abzubilden, abhängig von den Fokusverschiebungsdaten.
Mikroskopiesystem (100) nach Anspruch 1, wobei das Mikroskopiesystem (100) ausgebildet ist, abhängig von den Fokusverschiebungsdaten einen Abstand zwischen der Objektebene (OP) und dem Objekt (13, 26) so einzustellen, dass eine Fokusebene (FP1) des Objektes (13, 26) in der Bildebene (IP) liegt.
Mikroskopiesystem (100) nach Anspruch 2, wobei das Verändern des Abstandes ferner erfolgt abhängig von einem Objektabstand eines Referenzobjekts (22, 25).
Mikroskopiesystem (100) nach Anspruch 2 oder 3, wobei das Mikroskopiesystem konfiguriert ist, Referenzobjekt-Bilddaten zu erzeugen, welche ein Referenzobjekt (22) wiedergeben, welches als Amplitudenobjekt abbildbar ist; und den Abstand zwischen der Objektebene und dem Objekt (15) zu verändern, abhängig von den Referenzobjekt-Bilddaten.
Mikroskopiesystem (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Mikroskopiesystem (100) ausgebildet ist, die Fokusverschiebungsdaten zu bestimmen abhängig von einer abzubildenden räumlichen Phasenobjekt-Frequenz (ω), und/oder wobei das Mikroskopiesystem (100) ein Beleuchtungssystem (60) aufweist zur Erzeugung einer Lichtemissionsfläche (5, 3) innerhalb des Auges (1); wobei das Mikroskopiesystem (100) konfiguriert ist, die Fokusverschiebungsdaten abhängig von einer Größe (6) der Lichtemissionsfläche (5, 3) zu ermitteln.
Mikroskopiesystem (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, aufweisend: ein Beleuchtungssystem (60), welches ausgebildet ist, eine Rotreflexbeleuchtung am Auge (1) für einen oder mehrere Werte einer optischen Wirkung des Auges zu erzeugen.
Mikroskopiesystem (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Mikroskopiesystem (100) ein Beleuchtungssystem (60) aufweist, welches einen Beleuchtungsstrahlengang (10) erzeugt; wobei das Beleuchtungssystem (60) so ausgebildet ist, dass an einem minimalen Querschnitt des Beleuchtungsstrahlengangs (10), von welchem der Beleuchtungsstrahlengang divergiert, gilt: D·sin(β) < M; wobei D ein Durchmesser des minimalen Querschnitts des Beleuchtungsstrahlengangs ist; und β ein objektseitiger Öffnungswinkel des Beleuchtungsstrahlengangs an einer Position des minimalen Querschnitts ist; wobei M einen Wert von 0,9 Millimeter aufweist.
Mikroskopiesystem (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Mikroskopiesystem (100) ein Beleuchtungssystem (50) aufweist; wobei das Beleuchtungssystem (50) einen Monomode-Lichtwellenleiter (14) aufweist.
Verfahren zum Betreiben eines Mikroskopiesystems (100) zur Abbildung eines Objekts (13, 26), welches mit dem Mikroskopiesystem (100) als Phasenobjekt abbildbar ist; wobei das Mikroskopiesystem (100) eine Abbildungsoptik (60) aufweist zur Bilderzeugung in einer Bildebene (IP) der Abbildungsoptik (60) von einer dazu optisch konjugierten Objektebene (OP) der Abbildungsoptik (60) mittels Abbildungslicht; wobei das Verfahren umfasst: Erzeugen von Fokusverschiebungsdaten, die eine Fokusverschiebung repräsentieren; wobei die Fokusverschiebung durch eine unterschiedliche Wirkung von Amplitudenobjekten und Phasenobjekten auf das Abbildungslicht entsteht; und Abbilden des Objekts (13, 26) mit dem Mikroskopiesystem (100) abhängig von den ermittelten Fokusverschiebungsdaten.
Verfahren nach Anspruch 9, ferner umfassend: Einstellen eines Abstandes zwischen der Objektebene (OP) und dem Objekt (13, 26), so dass eine Fokusebene (FP1) des Objektes (13, 26) in der Bildebene (IP) liegt, abhängig von den erzeugten Fokusverschiebungsdaten.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 oder 10, ferner umfassend: Bestimmen der Fokusverschiebungsdaten abhängig von einer abzubildenden räumlichen Phasenobjekt-Frequenz (ω).
Computerprogrammprodukt, umfassend computerlesbare Befehle, die, wenn geladen in den Speicher eines Computers und/oder Computernetzwerk und ausgeführt von einem Computer und/oder Computernetzwerk, bewirken, dass der Computer und/oder das Computernetzwerk ein Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11 durchführt.