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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Anzeigen von Optimierungs-Hinweisen bei komponentenbasierten Geräten, bei welchem die Komponenten automatisch erkannt oder manuell über eine Schnittstelle eingegeben werden, mit dem Ergebnis der Präsentation der kompletten Ausstattung des Gerätes, aus der dann die gewünschte Konfiguration manuell oder durch ein Softwaremodul zusammengestellt wird.
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In der Mikroskopie gibt es beispielsweis eine sehr große Anzahl verschiedenster Anwendungen, von denen viele sehr spezielle Lösungen erfordern. Dem wird jedoch üblicherweise nicht durch die Entwicklung von nur auf eine Anwendung spezialisierter Geräte Rechnung getragen. Vielmehr soll ein Mikroskop eine möglichst große Anwendungsbreite bedienen können. Dazu bedarf es aber einer Reihe austauschbarer Komponenten. Beispielhaft dafür sind Objektive. Je nach Anwendung erfordern sie unterschiedliche Vergrößerungen, unterschiedliches Auflösungsvermögen, unterschiedlich gute Korrektur von Abbildungsfehlern, unterschiedliche Arbeitsabstände und manches mehr. Eine andere Komponente mit großer Ausführungsvielfalt sind Filtersätze für Fluoreszenzanwendungen. Sie bestehen meist aus einem Anregungsfilter, um die Wellenlänge des anregenden Lichts zu selektieren, einem Farbteiler zur Trennung von Anregungs- und Emissionslicht und einem Emissionsfilter, der noch verbleibende Reste des Anregungslichts aus dem Abbildungsstrahlengang entfernt. Aufgrund der großen Vielzahl an Farbstoffen mit unterschiedlichsten Absorptions- und Emissionseigenschaften sind auch entsprechend viele darauf abgestimmte Filtersätze erhältlich. Zusätzlich besteht noch die Möglichkeit Filtersätze für mehrere Farbstoffe miteinander zu kombinieren. Die einzelnen Filtersatzelemente sind dann meist als Mehrfachbandpässe ausgelegt, so dass sie sowohl für den einen als auch für den anderen Farbstoff genutzt werden können. Das bietet den Vorteil Mehrkanal-Fluoreszenzaufnahmen ohne Schaltung mechanischer Elemente durchführen zu können. Gleichzeitig vervielfacht es die Filtersatzauswahl.
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Für einen Anwender ist es somit eine Herausforderung, aus der riesigen Komponentenvielfalt das passende herauszusuchen. Selbst wenn es ihm gelingt, was keineswegs garantiert ist, können sich Anwendungen im Laufe der Zeit ändern, neue Komponenten können ins Angebot der Hersteller kommen etc. Eine bestehende Konfiguration wird aber eher selten hinterfragt. So bleibt viel Optimierungspotenzial beim Nutzer und Verkaufspotenzial beim Hersteller ungenutzt.
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Der Stand der Technik schafft bei diesem Problem nur begrenzt Abhilfe.
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In
DE 10 2005 036 143 wird ein Verfahren beschrieben, das den Einfluss der verschiedenen Elemente des Strahlengangs auf die Vergrößerung, die Gesamttransmission und andere Kenngrößen des Mikroskops überwacht und dem Nutzer jeweils den aktuellen Gesamtwert dieser Parameter rückmeldet. Nicht beschrieben wird eine Bewertung der aktuellen Konfiguration, also ob sie optimal ist oder nicht.
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Ferner wird in
EP 1488377 ein Verfahren beschrieben, dass den Zustand des Mikroskops aufgrund selbstständiger Messungen bestimmt und den Nutzer informiert, wenn die Qualität schlechter als erwartet ist und daraus Handlungsvorschläge ableitet. Die können so aussehen, dass der Nutzer, wenn beispielsweise ein Immersionsobjektiv eingeschwenkt ist, überprüfen soll, ob er auch tatsächlich die richtige Immersionsflüssigkeit nutzt. Im Prinzip handelt es sich also um nichts anderes als einen ”Wizard” zur Fehlerbehebung, wie er bei vielen technischen Geräten, etwa Druckern, längst üblich ist. Im Ergebnis dieser Verfahren kann ein Gerät lediglich wieder in den Ausgangszustand versetzt werden, ein Mehrwert gegenüber dem ursprünglichen Zustand wird nicht erreicht.
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Weiterhin sind Verfahren bekannt, die bei einem Gerät automatisch die beste Konfiguration einstellen. Möchte beispielsweise der Mikroskopnutzer Fluoreszenzuntersuchungen durchführen, wählt er lediglich den Farbstoff seiner Probe aus und ein ”Smart Setup” konfiguriert das Gerät optimal basierend auf der bestehenden Mikroskopausstattung. Der Nutzer braucht sich also keine Gedanken mehr über Anregungswellenlängen und Filtersätze zu machen, das übernimmt die Software für ihn. Dieses Verfahren bezieht aber keine Komponenten mit ein, die in der aktuellen Mikroskopausstattung nicht vorhanden sind.
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Bei vielen Softwareherstellern ist es üblich, zusätzlich zur kostenpflichtigen Version mit maximalem Funktionsumfang eine abgespeckte kostenlose Version dem Nutzer zur Verfügung zu stellen, die nur eine Grundfunktionalität anbietet. Ein typisches Beispiel dafür ist das Antivirusprogramm Antivir von Avira. In gewissen Abständen zeigt das Programm dem Nutzer der kostenlosen Variante eine Hinweismeldung, die ihn davon überzeugen soll, die kostenpflichtige Version zu kaufen, um zusätzliche Funktionalitäten zu erwerben. Bei diesem Programm wie auch allen weiteren, die nach diesem Schema arbeiten, geht es aber immer ausschließlich um das Freischalten oder Herunterladen bestimmter Software-Funktionalitäten, nie um Hardware.
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Ausgehend von den Nachteilen der Lösungen nach dem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Anzeigen von Upgrade-Hinweisen bei komponentenbasierten Geräten dahingehend weiter zu entwickeln, dass auf Basis der Anwendung beim Nutzer die Defizite der aktuellen Konfiguration automatisiert erkannt werden, diese Defizite dem Nutzer mitgeteilt und entsprechende Handlungsoptionen gezeigt werden.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren der eingangs beschriebenen Art mit den im Anspruch 1 formulieren Verfahrensschritten gelöst. Vorteilhafte Verfahrensschritte sind in den Unteransprüchen 2 bis 9 angegeben.
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Erfindungsgemäß wird zum Zwecke des Erfassens der vorhandenen Komponenten zum Lösen der Aufgabe ein Komponentenabgleich mit einer Datenbank vorgenommen, der dem Benutzer des Gerätes Handlungsoptionen anzeigt.
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Das Verfahren wird vorwiegend an einem Mikroskop ausgeführt.
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Es gibt eine große Anzahl an Objektiven und Objektivklassen mit sehr unterschiedlichen Leistungsparametern, die sich in Vergrößerung, Auflösungsvermögen, Korrekturgüte, Arbeitsabstand, Immersionsmedium und manchem mehr unterscheiden.
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Ein Mikroskopnutzer möchte beispielsweise mit einer hohen Auflösung eine Probe betrachten, die sich in einem Gefäß wie beispielsweise einer Petrischale oder Mikrotiterplatte befindet. Das Mikroskop verfügt dazu auch über ein entsprechendes Objektiv. Nun besitzen solche Probengefäße häufig Kunststoffböden mit einer Dicke von etwa 1 mm, hoch auflösende Objektive hingegen oft Arbeitsabstände von unter 1 mm. Bei einer derartigen Objektiv-Probengefäß-Kombination hat der Benutzer also keine Chance, auf die Probenebene zu fokussieren. Ein auf diesem Gebiet ausgebildeter Benutzer ist sich dieses Problems von vornherein bewusst und wird entweder ein Probengefäß mit entsprechend dünnem Boden wählen oder ein spezielles Objektiv, welches für die Verwendung mit dicken Kunststoffböden ausgelegt ist.
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Benutzern von automatisierten Mikroskopen fehlt dieses Detailwissen jedoch oft. Hier verschafft die erfindungsgemäße Lösung Abhilfe.
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Die Bodendicke eines Probengefäßes wird in automatisierten Mikroskopen häufig automatisch erkannt. Damit kann die Mikroskopsteuersoftware sofort entscheiden, ob das Probengefäß mit dem gewählten Objektiv kompatibel ist oder nicht. Bei einer ungeeigneten Kombination kann die Software eine Mitteilung an den Benutzer geben, dass mit der gewählten Objektiv-Probengefäß-Kombination keine Beobachtung der Probe möglich ist. Zusätzlich können ein oder mehrere Vorschläge zur Abhilfe angezeigt werden. Diese könnten beispielsweise so aussehen:
„Bitte wählen Sie ein Probengefäß mit einem dünneren Boden.”
Oder:
„Bitte wählen Sie ein Probengefäß mit einem Boden, der maximal ... μm dick ist.”
Oder:
„Bitte wählen Sie ein Objektiv mit einem höheren Arbeitsabstand, beispielsweise das... .”
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Geht es dabei um Probengefäße mit einem dünneren Boden, können Links zu den Webseiten der Hersteller angezeigt werden, die solche Gefäße im Angebot haben. Geht es um Objektive mit höherem Arbeitsabstand, kann ebenso ein Link auf die Seite des entsprechenden Produkts erscheinen. Es muss jedoch nicht unbedingt ein Link angezeigt zu werden, der Name der entsprechenden Komponente reicht ebenso aus. Alternativ können auch Kontaktdaten zum Vertrieb angegeben werden.
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Ein ähnliches Problem liegt vor, wenn zwar die Bodendicke mit dem gewählten Objektiv kompatibel ist, die Probenebene, die betrachtet werden soll, sich aber weiter in der Probe befindet, das heißt die benötigte Eindringtiefe groß ist. Auch dann kann der Arbeitsabstand des Objektivs schnell zu klein sein und ein analoger Hinweis erscheint für den Benutzer. Auch andere Objektivparameter können im Rahmen der erfindungsgemäßen Lösung betrachtet werden.
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Für Durchlichtaufnahmen mit DIC (differential interference contrast) spielt die Polarisierung des Lichts eine entscheidende Rolle. Um diese nicht negativ zu beeinflussen werden Objektive mit besonders spannungsarmen Gläsern verwendet. Stellt der Nutzer eine Konfiguration ein, um DIC-Aufnahmen zu erzeugen, verfügt jedoch nicht über ein DIC-geeignetes Objektiv, kann das System eine Meldung anzeigen, die auf genau dieses Problem hinweist und die am besten geeigneten Objektive vorschlägt.
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In einer weiteren vorteilhaften Variante werden dem Benutzer eines Mikroskops zu einer Filtereinsatz-Beleuchtungsquelle-Kombination Komponenten in Form von verschiedenen Arten und Wellenlängen der Beleuchtungsquelle, von Strahlteilern und Arten von Filtereinsätzen, wie Einzelbandfiltersätze und Multibandfiltersätze sowie Teilen davon ausgewählt und als Alternativkombinationen zur Verfügung gestellt.
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Es gibt dazu eine Vielzahl von Filtersätzen, mit denen beispielsweise die Fluoreszenz unterschiedlichster Farbstoffe beobachtet werden kann. Viele biologische Proben weisen Mehrfachfärbungen auf. Dabei können in Zellen die Zellkerne mit einem Fluoreszenzfarbstoff, Aktinfilamente mit einem zweiten und Mikrotubuli mit einem dritten angefärbt sein.
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In solchen Fällen wird das Ziel-Fluoreszenzbild aus einer Überlagerung von Einzelbildern erzeugt. Dazu kann beispielsweise jeweils mit der Anregungswellenlänge eines Farbstoffs beleuchtet und die entsprechende Emissionswellenlänge detektiert werden.
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Um die passende Beleuchtungswellenlänge zu selektieren kann entweder eine schmalbandige Lichtquelle wie beispielsweise eine LED oder ein Laser mit passender Wellenlänge benutzt oder ein entsprechender Filter einer breitbandigen Lichtquelle vorgeschaltet werden. Soll ein großer Bereich einer solchen mehrfach gefärbten Probe untersucht werden, müssen sehr viele Einzelbilder aufgenommen werden. Das dauert zum einen sehr lange und zum anderen müssen ständig die Filter und Strahlteiler gewechselt werden, was einen schnelleren Verschleiß der mechanisch bewegten Teile zur Folge hat.
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Eine Alternative bilden dabei Mehrfachfiltersätze. Bei diesen sind beispielsweise Strahlteiler und Emissionsfilter als Multibandpässe ausgeführt und somit für mehrere Fluorophore geeignet. Bei Beleuchtung mit schmalbandigen Lichtquellen können dann die einzelnen Fluorophore betrachtet werden, ohne die Strahlteiler oder Filter zu wechseln.
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Setzt der Benutzer ein Experiment auf, bei dem er mehrere Farbstoffe hintereinander, beispielsweise mit Einzelbandfiltersätzen betrachtet, obwohl es auch einen Multibandfiltersatz gibt, der für alle Fluorophore des Experiments geeignet ist, der aber nicht im Mikroskop vorhanden ist, kann die Software eine Mitteilung des Typs:
„Sie haben ein Fluoreszenzexperiment mit den Fluorophoren ... und ... konfiguriert. Wir empfehlen dafür den Filtersatz ... Er unterstützt diese Kombination optimal und führt zu deutlichen Zeitgewinnen.”
anzeigen.
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Zusätzlich können Informationen erscheinen, wie der empfohlene Filtersatz beschafft werden kann.
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Dieser Ansatz funktioniert nicht nur mit kompletten Filtersätzen, sondern auch mit Teilen davon, also etwa Emissionsfiltern oder Strahlteilern.
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Jedoch ist nicht in jedem Fall der Einsatz eines Multibandfiltersatzes die beste Lösung. Dadurch werden zwar Zeitgewinne und Schonung der mechanischen Teile erreicht, allerdings unterdrücken Einzelbandfiltersätze die Signale in den Sperrbereichen häufig effektiver. Besonders wenn nur sehr schwache Fluoreszenzsignale erwartet werden, können Einzelbandfiltersätze ein besseres Signal-Rausch-Verhalten aufweisen. In diesem Fall kann dem Nutzer eine Meldung angezeigt werden, die ihn auf die Einzelbandfiltersätze hinweist, wenn er nur einen Multibandfiltersatz im System zur Verfügung hat. Um zu entscheiden, um welchen der beiden Fälle es sich handelt, kann in der Software bei der Experimentkonfiguration eine Auswahlmöglichkeit zwischen „optimaler Bildqualität” und „schneller Bildaufnahme” angeboten werden.
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Mitunter werden auch bestehende Filtersätze durch neue ersetzt,
die qualitativ höherwertig sind. Diese Information erreicht einen Benutzer, der bereits vor längerer Zeit sein Mikroskop erworben hat, häufig jedoch nicht. Setzt er nun ein Experiment mit einem veralteten Filtersatz auf, kann die Software ihn auf den verbesserten Nachfolger hinweisen.
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Objektive und Filtersätze sind nur zwei Beispiele, bei denen das erfindungsgemäße Verfahren ausgeführt werden kann. In der Mikroskopie gibt es viele weitere Komponentengruppen, auf die sie anwendbar ist. Werden beispielsweise Experimente durchgeführt, bei denen große Felder aufgenommen werden sollen, kann auf Kameraadapter mit größeren Sehfeldern hingewiesen werden.
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Sollen hochaufgelöste Durchlichtbilder erzeugt werden, kann ein Kondensor mit höherer numerischer Apertur vorgeschlagen werden. Wenn seit dem Erwerb des Mikroskops leistungsfähigere Lichtquellen entwickelt wurden, können diese angeboten werden, um schnellere und klarere Bilder zu erzeugen.
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Weitere Anwendungen der Erfindung sind für einen Fachmann auch bei weiteren Komponenten erkennbar, unter anderem bei Tuben, Schiebern, Okularen, Tischen und Zoomsystemen.
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Die Erfindung ist auch nicht auf die Mikroskopie beschränkt, sondern kann überall dort zum Einsatz kommen, wo eine Gerätschaft mit austauschbaren Komponenten verwendet wird, und eine Software den aktuellen Stand des Geräts sowie das Komponentenangebot des Herstellers und/oder das Angebot anderer Zubehörlieferanten kennt.
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Auch die ausgeführten angezeigten Hinweise sind nur als Beispiele zu verstehen, wie ein solcher Text aussehen könnte. Der genaue Wortlaut der Hinweise kann dabei stark variieren.
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Die Erfindung erweist sich insbesondere dann als geeignet, wenn der Benutzer nicht tiefgreifend mit der Funktionsweise des Gerätes vertraut ist. Handelt es sich hingegen um einen erfahrenen Benutzer, der viel Energie in die Konfiguration des Geräts investiert hat, können die Hinweise der Software, wie sie hier beschrieben sind, auch störend wirken. Deshalb ist es zweckmäßig, die Software so zu konzipieren, dass diese Funktion ausgeschaltet werden kann.
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Das erfindungsgemäße Verfahren soll nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Dazu zeigen:
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1: eine schematische Darstellung der Probenbodendicke und des Arbeitsabstandes bei einer mikroskopischen Untersuchung,
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2: Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrensablaufes,
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3: Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens bei Komponenten einer Objektiv-Probengefäß-Kombination an einem Mikroskop,
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4: Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens bei Komponenten einer Filtereinsatz-Beleuchtungsquelle-Kombination an einem Mikroskop und
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5: Schematische Darstellungen von Filtereinsätzen an einem Mikroskop.
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1 zeigt Darstellungen des Arbeitsabstandes bei einer mikroskopischen Untersuchung mit einer Probe 1 und den Probenböden 2. In Abbildung a ist ein dabei Objektiv 3 mit einem zu geringen Arbeitsabstand zur Probe 1 zu sehen, während die Abbildung b ein Objektiv 4 mit einem ausreichenden Arbeitsabstand zur Probe 1 zeigt.
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Bei der Objektiv-Probengefäß-Kombination nach Abbildung a hat der Benutzer des Mikroskops keine Chance auf die Probenebene zu fokussieren, so dass er entweder ein Probegefäß mit einem entsprechend dünnen Boden auswählt oder, wie in Abbildung b zu sehen, das spezielle Objektiv 4 wählt, welches beispielsweise für die Verwendung mit dicken Kunststoffböden ausgelegt ist.
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In 2 ist verallgemeinert der Verfahrensablauf, der zu einer erfindungsgemäßen Meldung führt, dargestellt, wobei die Reihenfolge der ersten drei Verfahrensschritte beliebig ist.
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Eine Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens bei Komponenten einer Objektiv-Probengefäß-Kombination an einem Mikroskop ist in 3 dargestellt, während 4 das erfindungsgemäße Verfahren bei Komponenten einer Filtereinsatz-Beleuchtungsquelle-Kombination an einem Mikroskop zeigt.
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5 zeigt Alternativen zu den Filtereinsätzen nach 4, mit denen die Fluoreszenz unterschiedlicher Farbstoffe beobachtet werden kann. In beispielsweise Zellen wird ein Zellbestandteil mit einem Fluoreszenzfarbstoff und ein anderer Zellbestandteil mit einem zweiten Fluoreszenzfarbstoff angefärbt. Das Ziel-Fluoreszenzbild wird dabei aus einer Überlagerung von Einzelbildern erzeugt. Dazu wird jeweils mit der Anregungswellenlänge des Fluoreszenzfarbstoffs beleuchtet und die entsprechende Emissionswellenlänge detektiert.
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Die Abbildung a und b aus 5 zeigen dazu das Anregungsspektrum AS1 für den ersten Fluoreszenzfarbstoff, das Anregungsspektrum AS2 für den zweiten Fluoreszenzfarbstoff sowie die Transmission TSt des verwendeten Strahlteilers und die Transmission TEm des verwendeten Emissionsfilters in Abhängigkeit von der Wellenlänge λ.
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Soll ein großer Bereich einer solchen mehrfach gefärbten Probe untersucht werden, müssen sehr viele Einzelbilder aufgenommen werden. Im vorliegenden Beispiel werden Mehrfachfiltersätze verwendet, wobei die Strahlteiler als Multibandstrahlteiler MBSt und die Emissionsfilter als Multibandemissionsfilter MBEm ausgebildet sind. Die Kurvenverläufe in Abhängigkeit von der Wellenlänge λ sind in Abbildung c aus 5 zu sehen.
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Bei der Beleuchtung mit schmalbandigen Lichtquellen können dann die einzelnen Fluorophore betrachtet werden, ohne die Strahlteiler oder Filter zu wechseln.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Probe
- 2
- Probenboden
- 3, 4
- Objektiv
- AS1, AS2
- Anregungsspektrum
- TSt
- Transmission Strahlteiler
- TEm
- Transmission Emissionsfilter
- MBSt
- Multibandstrahlteiler
- MBEm
- Multibandemissionsfilter
- λ
- Wellenlänge
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102005036143 [0005]
- EP 1488377 [0006]
