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Die Erfindung betrifft eine Vorsatzvorrichtung für eine LED-Ringbeleuchtungseinrichtung eines Mikroskopobjektivs und ein Mikroskopobjektiv.
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Aus dem Stand der Technik sind vielfältige Ringbeleuchtungseinrichtungen, sowie Blenden-, Filter-, und Diffuseroptiken als Vorsatzoptiken für Mikroskopbeleuchtungseinrichtungen und Mikroskopobjektive bekannt.
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LED-Ringbeleuchtungen werden bei Digitalmikroskopen und auch Stereo- und Zoommikroskopen als Standard-Auflichtbeleuchtung eingesetzt. Dabei bilden sich die LEDs aufgrund der Konfiguration als kritische Beleuchtung auf dem Objekt und damit im Bild ab und die Ausleuchtung der Probe ist inhomogen. Dies führt insbesondere bei stark reflektierenden Proben zu Einbußen in der Bildqualität und bei der automatisierten Bildanalyse. Ein Diffusor minimiert und schwächt bekannterweise diese Reflexe und macht die Ausleuchtung homogener. Einher geht damit allerdings auch immer ein Helligkeitsverlust, so dass ein Kompromiss zwischen diffuser Wirkung und Helligkeit erzielt werden muss.
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Die
DE 10 2012 207 725 A1 beschreibt ein ringförmiges Beleuchtungssystem mit mehreren Lichtquellen und einem zylinderförmigen Lichtmischkörper mit einer homogenen Lichtverteilung. Zur Anpassung des ringförmigen Beleuchtungssystems an unterschiedliche Beleuchtungsaufgaben sind Blendenringe vorgesehen, die durch Variation verschiedener geometrischer Parameter eine einstellbare Blendenöffnung bilden.
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Aus der
DE 10 2016 015 870 A1 ist ein LED-Beleuchtungsmodul für ein Mikroskop bekannt, das einen optischen Diffusor aufweist, der in Strahlrichtung in der optischen Achse hinter der LED angeordnet ist und durch Streuung ein abgeschwächtes Bild der LED auf der optischen Achse erzeugt.
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In
DE 10 2009 017 710 A1 sind Vorrichtung und Verfahren zum Gewährleisten einer gleich bleibenden Beleuchtungsstärke bei einem Wechsel der Farbtemperatur bekannt. Dabei werden eine Abschwächervorrichtung und eine Spektralfiltervorrichtung gegeneinander ausgetauscht. Als Abschwächerelement kann die Abschwächervorrichtung grundsätzlich alle Arten von optischen Elemente umfassen, welche die Intensität von Licht vermindern, ohne dabei das Spektrum des Lichtes zu verändern. Mögliche Abschwächerelemente sind bspw. Neutraldichtefilter, dielektrische Neutralfilter oder Blenden.
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Die
DE 103 52 040 A1 offenbart elektronisch ansteuerbare Blenden und Filter, die durch geeignete Anordnung von Arrays mit lokal ansteuerbaren Elementen sehr schnell bezüglich ihrer Geometrien, ihrer optischen Eigenschaften und/oder ihrer Lage veränderbar sind.
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Es ist also weithin bekannt, vor die Beleuchtung eine Streuscheibe oder einen Filter anzuordnen. Jedoch ist bei der Vielfalt von Proben die Homogenisierung und Reflexbeseitigung nicht für jede Probe, jede Mikroskopeinstellung wie Beleuchtung, Zoomeinstellung und Objektivwahl optimal. Bei den verschiedenen Mikroskopeinstellungen und Proben ändern sich beispielsweise Objektfeldgröße, Arbeitsabstand und Mikroskopvergrößerung. Demnach ist auch die Wirkung einer Streuscheibe je nach Einstellung und Probe unterschiedlich ausgeprägt.
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Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, die Beleuchtungscharakteristik einer LED-Ringbeleuchtungseinrichtung eines Mikroskopobjektivs an unterschiedliche Einflüsse von Probe und Einstellungen am Mikroskop auf einfache und preiswerte Art anpassbar zu gestalten.
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Die Aufgabe wird mit einer Vorsatzvorrichtung für eine LED-Ringbeleuchtungseinrichtung eines Mikroskopobjektivs gemäß Anspruch 1, durch ein Mikroskop gemäß Anspruch 7 und durch ein Verfahren gemäß Anspruch 8 gelöst.
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Eine erfindungsgemäße Vorsatzvorrichtung für eine LED-Ringbeleuchtungseinrichtung eines Mikroskopobjektives umfasst ein optisches Element zur Beeinflussung der Charakteristik des von der LED-Ringbeleuchtungseinrichtung emittierten Beleuchtungslichtes und eine Halterung zur Positionierung des optischen Elementes relativ zur Ringbeleuchtungseinrichtung.
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Das optische Element kann mehrere Einzelelemente gleichen oder verschiedenen Typs umfassen, vorzugsweise ist es als Stapel ausgebildet. Die verschiedenen Typen der Einzelelemente können sein: Streuscheibe, Graufilter, Farbfilter, Verlaufsfilter und Polarisationsfilter.
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Vorteilhaferweise ist der Stapel ja nach Anwendung und Konfiguration des Mikroskops einfach konfigurierbar, indem die gewünschten Einzelelemente in der Vorsatzvorrichtung positioniert werden.
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In einer besonders einfachen Ausführungsform ist das Einzelelement eine Streuscheibe mit einer gewissen Grundwirkung, die für die meisten Applikationen ausreicht.
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Wird für bestimmte Applikationen, wie z.B. starke Reflexe auf hellem Hintergrund eine stärkere diffuse oder andere optische Wirkung gewünscht, kann diese durch manuelles Stapeln von weiteren Einzelelementen der oben genannten Typen erzielt werden.
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Als Einzelelemente können zusätzlich oder alternativ auch sonstige optische Scheiben mit definierter optischer Wirkung verwendet werden.
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Eine Diffusionswirkung der Streuscheiben ist bei der Herstellung durch eine Anzahl und/oder Größe von Streuzentren definierbar.
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In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Stapel drei oder mehr Streuscheiben auf, welche jeweils eine gleiche oder unterschiedliche Diffusionswirkungen aufweisen können.
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In einer alternativen Ausführungsform der Erfindung ist oder umfasst das optische Element ein elektronisch steuerbares Einzelelement mit einer elektronischen Schnittstelle. Durch diese Lösung z.B. in Verbindung mit einem Digitalmikroskop kann die Abbildungsqualität durch Einstellung des elektronisch steuerbaren Einzelelementes in Abhängigkeit von Mikroskopeinstellungen und ggf. Bildanalyse dynamisch verbessert werden.
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Ein Mikroskop gemäß der Erfindung kann ein Objektiv mit einer oben beschriebenen Vorsatzvorrichtung umfassen.
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Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Ansteuerung einer Vorsatzvorrichtung, welche ein elektronisch ansteuerbares Einzelelement umfasst und welche an einem Mikroskop angebracht ist.
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Das Verfahren umfasst ein Erfassen von Mikroskopeinstellungen; eine Vorauswahl einer Voreinstellung für das Einzelelement in Abhängigkeit der erfassten Mikroskopeinstellungen und Übertragen der Voreinstellung an eine elektronisch ansteuerbare Schnittstelle des Einzelelementes.
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Das Verfahren kann weiterhin die Aufnahme und signaltechnische Auswertung eines Einzelbildes umfassen und in Abhängigkeit dieser Auswertung eine Veränderung des Einstellung des Einzelelementes initiieren. Hierzu können Machine-Learning Technologien verwendet werden.
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Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:
- 1 Eine räumliche Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorsatzvorrichtung;
- 2 Eine bevorzugte Ausführungsform eines Einzelelementes gemäß der Erfindung;
- 3 Eine Längsschnittdarstellung der Vorsatzvorrichtung gemäß 1;
- 4 Eine Prinzipskizze eines Mikroskops mit einer Vorsatzvorrichtung mit einem elektronisch steuerbaren Einzelelement.
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Anhand der 1 bis 3 wird nachfolgend eine bevorzugte Ausführungsform einer Vorsatzvorrichtung 100 erläutert. Gleiche Bezugszeichen bedeuten gleiche Bauteile. 1 zeigt ein räumliche Darstellung der Vorsatzvorrichtung 100 für ein Mikroskopobjektiv mit einer LED-Ringlichtbeleuchtung. Die Vorsatzvorrichtung 100 umfasst einen ringförmigen Grundkörper 101 mit einem Befestigungselement, das in dieser Ausführungsform als Schelle 102 ausgebildet ist. Die Schelle 102 ist gebildet durch einen abschnittsweise um den Grundkörper 101 umlaufenden Schlitz 103 und eine Unterbrechung 104, die vom Rand des Grundkörpers 101 bis zum Schlitz 103 verläuft. An der Unterbrechung 104 der Schelle 102 sind zwei Gewindeflansche 106 vorgesehen, an welchen eine Befestigungsschraube 106 angebracht ist.
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Selbstverständlich können andere bekannte Befestigungsarten vorgesehen sein, wie beispielsweise Bajonettverbindungen oder sonstige geeignete Verbindungen.
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In einem der Schelle 102 abgewandten Trageteil 110 ist eine umlaufende Auflagekante 111 vorgesehen. Der Trageteil 110 trägt in dem Beispiel gemäß 3 drei ringförmige Einzelelemente 120, 121, 222 mit unterschiedlichen optischen Eigenschaften, wie durch die unterschiedlichen Schraffuren angedeutet. Jedes der Einzelelemente weist eine zentrale Öffnung 130 zum Durchtritt eines Beobachtungsstrahlenganges zum Mikroskopobjektiv auf.
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Die Schelle 102 kann an einer Außenwand des nicht dargestellten Mikroskopobjektives befestigt werden, derart, dass die eingelegten Einzelelemente 120, 121, 122 eine LED-Ringbeleuchtung des Mikroskopobjektives (nicht dargestellt) abdecken.
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Die Anzahl und Auswahl der Einzelelemente kann der Fachmann dabei je nach Wunsch in Abhängigkeit der Probe und ggf. der Mikroskopeinstellungen manuell konfigurieren.
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In einer anderen bevorzugten Ausführungsform, welche schematisch in 4 dargestellt ist, und auf welche nachfolgend Bezug genommen wird, umfasst die Vorsatzvorrichtung 100 eine elektronisch steuerbares Einzelelement, welches dann mit einer elektronischen Schnittstelle identifizierbar und ansteuerbar ist.
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Ein Mikroskop 400 umfasst ein Stativ 401, einen Objekttisch 402, einen Mikroskopgehäuse 403, ein Objektiv 404 mit der Vorsatzvorrichtung 100.
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Das Stativ 400 ist vorzugweise schwenkbar um eine Schwenkachse 410. Es trägt das Mikroskopgehäuse 403, in welchem in bekannter Weise Mikroskopkomponenten, wie Beleuchtung, Zoom, Steuerung, Bilderfassung und Bildverarbeitung (Optical Engine) und Weitere angeordnet sein können. Das Mikroskop kann auch eine extern anschließbare Kamera 420 umfassen.
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Weiterhin sind eine Steuereinheit 430 und eine Bedien- und Anzeigeeinheit 431 vorgesehen. Die Bedien-und Anzeigeeinheit 421 kann in Computer oder eine Bedienkonsole mit Monitor sein. Ein Okular zur Direktanzeige des Mikroskopbildes kann ebenfalls vorgesehen sein.
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Eine Probe 440 ist auf dem Objekttisch 402 angeordnet und kann in bekannter Weise relativ zum Objektiv 404 bewegt werden, wie durch Bewegungspfeile 450 angedeutet
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Die Mikroskopkomponenten arbeiten in dem Fachmann bekannter Weise zusammen, daher wird hier auf eine ausführliche Erläuterung verzichtet.
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Die Steuereinheit 420 dient der Steuerung der genannten Mikroskopkomponenten (Signalverbindungen - dünne Linien in 4). In der hier beschriebenen Ausführungsform ist das elektronisch steuerbare Einzelelement beispielsweise ein elektronisch ansteuerbarer variabler adaptiver Diffusor, dessen Diffusionswirkung mit den konkret vorliegenden und erfassten Mikroskopeinstellungen (z.B. Beleuchtung, Objektiv, Zoomstufe, ...) verknüpft ist.
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Beispielsweise wird bei Objektiven mit großem Arbeitsabstand oder bei hohen Zoomstufen, eine geringere diffuse Wirkung benötigt, als bei Objektiven mit kleinem Arbeitsabstand oder niedrigen Zoomstufen.
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Andere elektronisch steuerbare Einzelelemente können z.B. LCD-Panels, Grau- oder Farbfilter, Verlaufsfilter oder dergleichen sein.
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Das Einzelelement kann aber beispielsweise auch durch die signaltechnisch Auswertung eines Übersichtsbildes oder eines Mikroskopbildes in der Weise angesteuert werden, wie es beispielsweise bei Belichtungszeit und Beleuchtung bekannt sind. Oder wenn im erfassten Bild viele Reflexe sichtbar sind, kann die Einstellung des Einzelelementes geändert werden. Zur Auswertung der Bilder können auch Machine-Learning Verfahren angewendet werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102012207725 A1 [0004]
- DE 102016015870 A1 [0005]
- DE 102009017710 A1 [0006]
- DE 10352040 A1 [0007]
