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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Mikroskop und insbesondere ein Operationsmikroskop.
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Gerade bei Operationsmikroskopen besteht der Bedarf, Dinge und Ereignisse beobachten zu können, die außerhalb des mittels des Mikroskops vergrößert abgebildeten Bereiches (nachfolgend als Mikroskopierfeld der Probe bezeichnet) stattfinden. Dazu werden sogenannte Umfeldkameras eingesetzt, die ein wesentlich größeres Blickfeld aufnehmen können als das kleine Mikroskopierfeld. Da das Mikroskopierfeld in der Regel sehr hell beleuchtet ist und die Bereiche außerhalb des Mikroskopierfeldes kaum bzw. gar nicht beleuchtet sind, liegen für die Umfeldkameras sehr schwierige Aufnahmebedingungen vor.
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Ausgehend hiervon ist es daher Aufgabe der Erfindung, ein Mikroskop bereitzustellen, das eine gute Aufnahme des Mikroskopierfeldes und der Umgebung liefern kann.
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Die Erfindung ist in den unabhängigen Ansprüchen definiert. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Das erfindungsgemäße Mikroskop kann eine Beleuchtungseinheit zum Beleuchten eines Bereiches einer Probe, um einen beleuchteten Bereich zu erzeugen, eine ein oder mehrere abbildende optische Elemente aufweisende Abbildungsoptik zum vergrößerten Abbilden des beleuchten Bereiches der Probe, eine Kamera, mit der ein Übersichtsbereich der Probe ohne Verwendung der Abbildungsoptik aufnehmbar ist, und eine Steuereinrichtung zur Steuerung der Kamera umfassen. Insbesondere kann die Kamera den Übersichtsbereich der Probe derart aufnehmen, dass vom Übersichtsbereich der Probe kommendes Licht, das von der Kamera zur Aufnahme erfasst wird, durch keines der abbildenden optischen Elemente läuft bzw. von keinem der optischen Elemente geführt wird. Der Übersichtsbereich umfasst bevorzugt mindestens einen Teil des beleuchteten Bereiches der Probe und einen an den beleuchteten Bereich angrenzenden unbeleuchteten Bereich der Probe. Die Steuereinrichtung kann die Kamera so ansteuern, dass sie mindestens eine erste Aufnahme des Übersichtsbereiches mit einem an die Helligkeit des beleuchteten Bereiches angepassten Wert eines Aufnahmeparameters der Kamera und mindestens eine zweite Aufnahme des Übersichtsbereiches mit einem an die Helligkeit des unbeleuchteten Bereiches angepassten Wertes des Aufnahmeparameters der Kamera durchführt. Die Steuereinrichtung kann basierend auf der mindestens einen ersten Aufnahme und der mindestens einen zweiten Aufnahme ein Übersichtsbild erzeugen.
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Somit kann mit der ersten Aufnahme eine gute Aufnahme des beleuchteten Bereiches und mit der zweiten Aufnahme eine gute Aufnahme des unbeleuchteten Bereiches durchgeführt werden. In der Regel wird der unbeleuchtete Bereich der ersten Aufnahme sowie der beleuchtete Bereich der zweiten Aufnahme so unterbelichtet bzw. überbelichtet sein, dass in diesen Bereichen keine sinnvoll verwendbaren Bildinformationen vorhanden sind. Jedoch können die Bildinformationen bezüglich des beleuchteten Bereiches aus der ersten Aufnahme und die Bildinformationen bezüglich des unbeleuchteten Bereiches aus der zweiten Aufnahme gut verwendet werden, um ein Übersichtsbild zu erzeugen, in dem sowohl der beleuchtete Bereich als auch der unbeleuchtete Bereich gut dargestellt ist.
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Bei dem Aufnahmeparameter kann es sich um die Belichtungszeit der entsprechenden Aufnahme, den Verstärkungsfaktor der Kamera bzw. des Bildsensors der Kamera und/oder die Blende der Kamera handeln. Es sind jedoch auch andere oder weitere Aufnahmeparameter möglich.
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Unter dem unbeleuchteten Bereich der Probe wird insbesondere ein Bereich der Probe verstanden, der nicht mittels der Beleuchtungseinheit beleuchtet wird.
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Die Abbildungsoptik enthält ein oder mehrere abbildende optische Elemente. Dabei kann es sich beispielsweise um Linsen handeln.
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Die Kamera umfasst bevorzugt eine Kameraoptik und einen Kamerasensor. Beispielsweise kann die Kameraoptik ein Kameraobjektiv umfassen. Die Kameraoptik und/oder das Kamerabjektiv können ein oder mehrere abbildende optische Elemente aufweisen. Dabei kann es sich um Linsen handeln. Der Kamerasensor kann ein digitaler Bildsensor sein. Insbesondere kann der Kamerasensor ein CMOS-Sensor oder ein CCD-Sensor sein.
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Der Bildsensor des Mikroskops kann ein digitaler Bildsensor sein. Er kann beispielsweise ein CMOS-Sensor oder ein CCD-Sensor sein.
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Bei der Aufnahme des Bildsensors und der Aufnahme der Kamera handelt es sich bevorzugt um digitale Bilddaten, die in der beschriebenen Art und Weise weiterverarbeitet werden können, um z.B. das gewünschte Übersichtsbild zu erzeugen. Bei dem Übersichtsbild handelt es sich wieder bevorzugt um digitale Bilddaten.
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Da die Kamera den Übersichtsbereich der Probe ohne Verwendung der Abbildungsoptik aufnimmt (somit läuft der Strahlengang von der Probe zur Kamera durch keines der abbildenden optischen Elemente der Abbildungsoptik), kann sie beispielsweise schräg auf den Übersichtsbereich der Probe gerichtet sein relativ zur optischen Achse der Abbildungsoptik des Mikroskops. Insbesondere kann die Kamera als eigenständige Kamera ausgebildet sein. Die Kamera kann mechanisch mit dem Mikroskop verbunden sein.
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Insbesondere wird zur Anpassung des Wertes des Aufnahmeparameters der Kamera für die erste Aufnahme ausschließlich die Helligkeit des beleuchteten Bereiches berücksichtigt. In gleicher Weise kann für die Anpassung des Wertes des Aufnahmeparameters der Kamera für die zweite Aufnahme ausschließlich die Helligkeit des unbeleuchteten Bereiches berücksichtigt werden. Insbesondere wird nur die Helligkeit in einem Abschnitt des unbeleuchteten Bereiches berücksichtigt, wobei der Abschnitt einen vorbestimmten Mindestabstand zum beleuchteten Bereich auf der Probe aufweist. Damit kann ein Übergangsbereich, an dem die Helligkeit vom beleuchteten Bereich zur Helligkeit des Abschnitts des unbeleuchteten Bereiches abfällt, ausgeschlossen werden.
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Bei dem erfindungsgemäßen Mikroskop kann die Steuereinrichtung für das Übersichtsbild (bevorzugt nur) Bilddaten des beleuchteten Bereiches aus der ersten Aufnahme und (bevorzugt nur) Bilddaten des unbeleuchteten Bereiches aus der zweiten Aufnahme verwenden. Insbesondere kann die Steuereinrichtung die Helligkeit des verwendeten beleuchteten Bereiches der ersten Aufnahme verringern. Bevorzugt kann die Helligkeit des verwendeten beleuchteten Bereichs der ersten Aufnahme auf die Helligkeit des verwendeten unbeleuchteten Bereiches der zweiten Aufnahme verwendet werden.
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Ferner kann die Steuereinrichtung die Bereiche aus der ersten und zweiten Aufnahme, die zur Erzeugung des Übersichtsbildes verwendet werden, anhand der Helligkeit in den Aufnahmen, anhand einer Bilderkennung des beleuchteten Bereiches in den Aufnahmen, anhand einer bekannten Geometrie des beleuchteten Bereiches basierend auf der eingestellten Beleuchtung der Beleuchtungseinheit und/oder anhand einer rekonstruierten Tiefenkarte der Probe auswählen.
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Des Weiteren kann bei dem erfindungsgemäßen Mikroskop eine dritte Aufnahme der mittels der Abbildungsoptik vergrößerten Abbildung des beleuchteten Bereiches der Probe zur Erzeugung des Übersichtsbildes verwendet werden. Die dritte Aufnahme kann mittels eines Bildsensors, der der Abbildungsoptik nachgeordnet ist, aufgenommen werden.
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So kann beispielsweise die Steuereinrichtung eine geometrische Ausrichtung, Skalierung und/oder geometrische Transformation der Bilddaten der dritten Aufnahme anhand der ersten Aufnahme des Übersichtsbereiches durchführen. Somit kann die dritte Aufnahme gut in das Übersichtsbild eingepasst werden, obwohl die Perspektiven oder Blickrichtungen für die erste und zweite Aufnahme einerseits und die dritte Aufnahme andererseits unterschiedlich sind, da die Kamera die erste und zweite Aufnahme ohne Benutzung der Abbildungsoptik durchführt.
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Das zusammengesetzte Übersichtsbild und die dritte Aufnahme (vergrößerte Abbildung des beleuchteten Bereiches der Probe und somit die Mikroskopaufnahme) können beispielsweise als „Bild-in-Bild“ (z.B. auf einem Anzeigegerät) dargestellt werden.
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Die Erzeugung des Übersichtsbildes basierend auf der mindestens einen ersten Aufnahme und der mindestens einen zweiten Aufnahme erfolgt bevorzugt digital. Dazu kann die Helligkeit des Abschnittes mit dem beleuchteten Bereich in der mindestens einen ersten Aufnahme und/oder der mindestens einen zweiten Aufnahme digital reduziert werden. Vorzugsweise kann die Reduzierung so stark sein, dass sie der Helligkeit des unbeleuchteten Bereiches in der Aufnahme entspricht. Somit kann in der mindestens einen ersten Aufnahme und/oder in der mindestens einen zweiten Aufnahme die Beleuchtung der Beleuchtungseinheit des beleuchteten Bereiches komplett oder nahezu aus dem erzeugten Übersichtsbild herausretuschiert werden.
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Ferner ist es möglich, dass die Steuereinrichtung das Übersichtsbild so erzeugt, dass der beleuchtete Bereich im Übersichtsbild aus Bilddaten der ersten Aufnahme und der dritten Aufnahme zusammengesetzt ist. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn die dritte Aufnahme nicht den gesamten beleuchteten Bereich (der auch als Mikroskopierfeld bezeichnet werden kann) abdeckt.
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Die Steuereinrichtung kann das Übersichtsbild so erzeugen, dass das Übersichtsbild überall die gleiche Auflösung aufweist. Es ist jedoch auch möglich, das Übersichtsbild so zu erzeugen, dass die Auflösung der Bilddaten der dritten Aufnahme im Übersichtsbild höher ist als die Auflösung der Bilddaten der zweiten Aufnahme.
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Die Steuereinrichtung kann die Kamera so ansteuern, dass mehrere erste Aufnahmen und mehrere zweite Aufnahmen durchgeführt werden. Bevorzugt ist die Aufnahmefrequenz (bzw. Framerate) der zweiten Aufnahmen (nachfolgend auch zweite Aufnahmefrequenz genannt) größer als die Aufnahmefrequenz (bzw. Framerate) der ersten Aufnahmen (nachfolgend auch erste Aufnahmefrequenz genannt). Damit kann eine angepasste Helligkeitsdynamik der ersten und zweiten Aufnahmen bereitgestellt werden. Die zweite Aufnahmefrequenz kann kleiner als 100 Hz, 90 Hz, 80 Hz, 70 Hz oder 60 Hz sein. Insbesondere kann die zweite Aufnahmefrequenz 58 Hz betragen. Die erste Aufnahmefrequenz kann kleiner als 50 Hz, 40 Hz, 30 Hz, 20 Hz, 10 Hz oder 5 Hz sein. Sie kann insbesondere 10 Hz, 9 Hz, 8 Hz, 7 Hz, 6 Hz, 5 Hz, 4 Hz, 3 Hz, 2 Hz oder 1 Hz betragen.
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Die mehreren ersten Aufnahmen sowie die mehreren zweiten Aufnahmen können zur Erzeugung eines oder mehrerer Übersichtsbilder genutzt werden. Natürlich können auch mehrere dritte Aufnahmen durchgeführt und bei der Erzeugung des oder der Übersichtsbilder berücksichtigt werden.
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Das Mikroskop kann eine Anzeigeeinheit (z.B. einen Bildschirm) aufweisen, auf dem das Übersichtsbild als Standbild oder die Übersichtsbilder nebeneinander oder zeitlich nacheinander gezeigt werden. Insbesondere kann quasi ein Übersichtsvideo oder ein Livevideo gezeigt werden.
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Das erfindungsgemäße Mikroskop kann als Auflichtmikroskop oder als Durchlichtmikroskop (bevorzugt jeweils als 3D-Mikroskop) ausgebildet sein. Ferner kann das erfindungsgemäße Mikroskop als Operationsmikroskop (bevorzugt als 3D-Operationsmikroskop) ausgebildet sein. Ferner kann das erfindungsgemäße Mikroskop einen Aufnahmesensor oder Bildsensor zur Aufnahme der mittels der Abbildungsoptik vergrößerten Abbildung des beleuchteten Bereiches der Probe umfassen. Damit kann z.B. die dritte Aufnahme gemacht werden.
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Der Aufnahmesensor kann ein CCD-Sensor oder ein CMOS-Sensor sein. In gleicher Weise kann die Kamera einen CCD-Sensor oder einen CMOS-Sensor aufweisen.
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Ferner können mehrere Kameras vorgesehen sein, die mehrere Übersichtsbereiche in der beschriebenen Art und Weise (ohne Verwendung der Abbildungsoptik) mit erster und zweiter Aufnahme aufnehmen. Die mehreren Übersichtsbereiche können sich teilweise überlappen oder direkt aneinander grenzen. Bei der Erzeugung des Übersichtsbildes können die Aufnahmen der mehreren Kameras genutzt werden.
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Die Kamera bzw. die Kameras können als Umfeldkamera bzw. Umfeldkameras bezeichnet werden. Sie können beispielsweise zur Gestensteuerung, zum Marker-basierten Tracking oder zur Abstandsmessung von Beobachtern zu einem Anzeigegerät verwendet werden.
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Bei dem erfindungsgemäßen Mikroskop kann mittels des Bildsensors das vergrößerte Bild des beleuchteten Bereiches aufgenommen werden. Somit kann nur ein kleines Mikroskopierfeld aufgenommen werden. Die Kamera bzw. die Kameras des Übersichtsmoduls können hingegen ein wesentlich größeres Blickfeld aufnehmen, da sie ihre Aufnahmen ohne Verwendung der Abbildungsoptik und somit nicht durch die Abbildungsoptik hindurch durchführen.
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Ferner können diejenigen Abschnitte des Übersichtsbildes, die innerhalb des beleuchteten Bereiches liegen, aus der dritten Aufnahme (und somit der Mikroskopaufnahme) generiert werden. Dazu können sie neu skaliert und gegebenenfalls geometrisch transformiert werden. Dadurch steigt die Qualität der Abschnitte des beleuchteten Bereiches im Übersichtsbild deutlich. Das niedriger aufgelöste Bildmaterial der mindestens einen ersten Aufnahme und/oder der mindestens einen zweiten Aufnahme kann hier vorzugsweise zur verbesserten geometrischen Ausrichtung benutzt werden. Vorzugsweise hat die Kamera (bzw. Umfeldkamera) eine Perspektive, die sehr nahe an der Perspektive des Bildsensors (oder der Mikroskopkamera) liegt. Wenn das mittels der dritten Aufnahme aufgenommene Objektfeld kleiner ist als der beleuchtete Bereich, so kann das Übersichtsbild auch aus der mindestens einen ersten Aufnahme, der dritten Aufnahme und der mindestens einen zweiten Aufnahme geometrisch zusammengefügt werden, um ein komplettes Bild zu erhalten.
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Gibt es mehrere Umfeldkameras, die in verschiedenen Richtungen blicken, so können für das Übersichtsbild auch die Aufnahmen der mehreren Umfeldkameras zusammengefügt werden.
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Die Auflösung des Übersichtsbildes kann beispielsweise so angepasst werden, dass sie überall der Auflösung der Kamera entspricht. Alternativ kann die Auflösung des unbeleuchteten Bereiches im Übersichtsbild digital hoch gerechnet werden. Dann hat das Übersichtsbild überall die gleiche digitale Auflösung, wobei die Auflösung teilweise nicht der Ursprungsqualität der Aufnahmen entspricht.
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Ferner besteht die Möglichkeit, ein Übersichtsbild zusammenzusetzen, das lokal verschiedene Auflösungen hat, so dass die Abschnitte des unbeleuchteten Bereiches im Übersichtsbild eine geringere Auflösung haben wie die Abschnitte des beleuchteten Bereiches im Übersichtsbild. Damit können bei niedriger Vergrößerungsstufe der digitalen Bildbetrachtung des Übersichtsbildes alle Bildbereiche gezeigt werden. Zoomt man mit dem digitalen Bildbetrachter in einen Bildabschnitt aus dem unbeleuchteten Bereich, so wird nach einer bestimmten Zoomstufe gestoppt. Zoomt man jedoch in einen Bildabschnitt aus dem beleuchteten Bereich innerhalb des Übersichtsbildes, so kann man deutlich weiter zoomen und kann schließlich die volle Auflösung der dritten Aufnahme nutzen.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Erzeugung eines Übersichtsbildes bei einem Mikroskop mit einer Beleuchtungseinheit zum Beleuchten eines Bereiches einer Probe, um einen beleuchteten Bereich zu erzeugen, einer Abbildungsoptik zum vergrößerten Abbilden des beleuchteten Bereiches der Probe und einer Kamera, mit der ein Übersichtsbereich der Probe ohne Verwendung der Abbildungsoptik aufnehmbar ist, wobei der Übersichtsbereich mindestens einen Teil des beleuchteten Bereiches der Probe und einen an den beleuchteten Bereich angrenzenden unbeleuchteten Bereich der Probe umfasst, kann mittels der Kamera mindestens eine erste Aufnahme des Übersichtsbereiches mit einem an die Helligkeit des beleuchteten Bereiches angepassten Wert eines Aufnahmeparameters der Kamera und mindestens eine zweite Aufnahme des Übersichtsbereiches mit einem an die Helligkeit des unbeleuchteten Bereiches angepassten Wert des Aufnahmeparameters der Kamera durchgeführt werden. Basierend auf der mindestens einen ersten Aufnahme und der mindestens einen zweiten Aufnahme kann dann das Übersichtsbild erzeugt werden.
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Das erfindungsgemäße Verfahren kann die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Mikroskop beschriebenen Verfahrensschritte aufweisen. In gleicher Weise kann das erfindungsgemäße Mikroskop Elemente oder Komponenten aufweisen, um die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschriebenen Schritte durchzuführen.
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Ferner wird ein Computerprogrammprodukt bereitgestellt, das Softwarecodes aufweist, um die Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Erzeugung eines Übersichtsbildes bei einem Mikroskop auszuführen, wenn das Produkt ausgeführt wird (insbesondere auf einem Steuergerät oder einer Steuereinheit eines Mikroskops mit Beleuchtungseinheit, Abbildungsoptik und Übersichtsmodul).
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in den angegebenen Kombinationen, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung einsetzbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, die ebenfalls erfindungswesentliche Merkmale offenbaren, noch näher erläutert. Diese Ausführungsbeispiele dienen lediglich der Veranschaulichung und sind nicht als einschränkend auszulegen. Beispielsweise ist eine Beschreibung eines Ausführungsbeispiels mit einer Vielzahl von Elementen oder Komponenten nicht dahingehend auszulegen, dass alle diese Elemente oder Komponenten zur Implementierung notwendig sind. Vielmehr können andere Ausführungsbeispiele auch alternative Elemente und Komponenten, weniger Elemente oder Komponenten oder zusätzliche Elemente oder Komponenten enthalten. Elemente oder Komponenten verschiedener Ausführungsbespiele können miteinander kombiniert werden, sofern nichts anderes angegeben ist. Modifikationen und Abwandlungen, welche für eines der Ausführungsbeispiele beschrieben werden, können auch auf andere Ausführungsbeispiele anwendbar sein. Zur Vermeidung von Wiederholungen werden gleiche oder einander entsprechende Elemente in verschiedenen Figuren mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet und nicht mehrmals erläutert. Von den Figuren zeigen:
- 1 eine schematische Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Mikroskops;
- 2 eine Draufsicht auf die Probe 3 von 1;
- 3 eine weitere Draufsicht auf die Probe 3 von 1;
- 4 eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Mikroskops, und
- 5 eine Draufsicht der Probe 3 von 4.
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Bei dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel umfasst das erfindungsgemäße Mikroskop 1, das insbesondere als Operationsmikroskop 1 ausgebildet sein kann, eine Beleuchtungseinheit 2 zum Beleuchten eines Bereiches einer Probe 3, eine Abbildungsoptik 4 zum vergrößerten Abbilden des beleuchteten Bereichs der Probe 3 und ein Übersichtsmodul 5 zum Aufnehmen eines Übersichtsbereichs der Probe 3 ohne Verwendung der Abbildungsoptik 4.
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Die in 1 schematisch dargestellte Abbildungsoptik 4 umfasst ein Objektiv 6 und eine erste Tubusoptik 7, um den beleuchteten Bereich der Probe 3 auf einen ersten Bildsensor 8 abzubilden. Des Weiteren umfasst die Abbildungsoptik 4 einen ersten Strahlteiler 9, der zwischen dem Objektiv 6 und der ersten Tubusoptik 7 angeordnet ist, sowie eine dem ersten Strahlteiler 9 nachgeordnete zweite Tubusoptik 10 und einer Okularoptik 11, so dass ein optischer Einblick bereitgestellt ist, wie durch das schematisch dargestellte Auge 12 eines Benutzers angedeutet ist.
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Die Beleuchtungseinheit 2 umfasst eine Lichtquelle 13, eine der Lichtquelle 13 nachgeordnete Kollektoroptik 14, einen zwischen dem Objektiv 6 und der ersten Tubusoptik 7 angeordneten zweiten Strahlteiler 15 und das Objektiv 6. Das Licht der Lichtquelle 13 wird von der Kollektoroptik 14 so fokussiert und mittels des zweiten Strahlteilers 15 so in den Strahlengang zwischen dem zweiten Strahlteiler 15 und dem Objektiv 6 eingekoppelt, dass der zu beleuchtende Bereich der Probe 3 möglichst mit parallelen Strahlenbündeln beleuchtet wird, wie in 1 schematisch dargestellt ist. Die Lichtquelle kann beispielsweise als Halogenlampe, als Xenon-Entladungslampe, als LED oder als Laser ausgebildet sein.
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Ferner umfasst das Mikroskop 1 ein Steuergerät 16, das z.B. mit der Lichtquelle 13, dem ersten Bildsensor 8 und einem z-Trieb 17, mit dem das Objektiv in der z-Richtung zur Fokusrichtung bewegt werden kann, verbunden ist.
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Das Übersichtsmodul 5 umfasst eine Kamera 18 mit einer Kameraoptik 19 und einem Kamerasensor 20. Des Weiteren umfasst das Übersichtsmodul 5 eine Steuereinheit 21 zur Steuerung der Kamera 18. Die Steuereinheit 21 und das Steuergerät 16 können jeweils einzeln oder zusammen auch als Steuereinrichtung bezeichnet werden. Wie der schematischen Darstellung in 1 entnommen werden kann, nimmt die Kamera 18 mittels der Kameraoptik 19 und dem Kamerasensor 20 einen Übersichtsbereich 23 der Probe 3 auf, der größer ist als der beleuchtete Bereich 22 und den beleuchteten Bereich 22 vollständig enthält. In der Draufsicht auf die Probe 3 in 2 ist der beleuchtete Bereich 22 der Probe kreisförmig dargestellt. Der Übersichtsbereich 23 ist leicht trapezförmig, wobei der beleuchtete Bereich 22 vollständig im Übersichtsbereich 23 liegt.
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Wenn mit dem Übersichtsmodul 5 eine Aufnahme des Übersichtsbereichs 23 durchgeführt werden soll, liegt somit der Fall vor, dass der beleuchtete Bereich 22 eine sehr große Helligkeit aufgrund der Beleuchtung aufweist, wohingegen der unbeleuchtete Bereich 24 des Übersichtsbereiches 23 (also der Übersichtsbereich 23 ohne den beleuchteten Bereich 22) eine sehr geringe Helligkeit aufweist. Typischerweise wird bei der Benutzung des Mikroskops 1 sogar das Umgebungslicht stark reduziert. Es liegt daher ein sehr starker Helligkeitsunterschied zwischen dem beleuchteten Bereich 22 und dem unbeleuchteten Bereich 24 vor, wobei der Helligkeitsunterschied so groß sein kann, dass eine einzige Aufnahme des Übersichtsbereiches 23 mit der Kamera 18 praktisch nicht möglich ist.
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Die Steuereinheit 21 steuert daher die Kamera 18 so an, dass eine erste Aufnahme des Übersichtsbereiches 23 durchgeführt wird, bei der der Wert eines Aufnahmeparameters der Kamera 18 an die Helligkeit des beleuchteten Bereiches 22 angepasst ist. Bei dem Aufnahmeparameter kann es sich beispielsweise um die Belichtungszeit, den Verstärkungsfaktor des Kamerasensors 20, die Blende, etc. handeln. Natürlich können auch mehrere Parameter entsprechend gewählt werden. Wesentlich ist, dass die Kamera 18 dabei so angesteuert wird, dass bei der ersten Aufnahme des Übersichtsbereiches 27 der beleuchtete Bereich 22 gut dargestellt ist. Bevorzugt liegt keine Über- oder Unterbelichtung des beleuchteten Bereiches 22 in der ersten Aufnahme vor. Der unbeleuchtete Bereich 24 ist bei der ersten Aufnahme des Übersichtsbereiches 23 in der Regel so unterbeleuchtet aufgenommen, dass keine sinnvolle Bildinformation enthalten ist.
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Die Steuereinheit 21 steuert die Kamera 18 dann zur Aufnahme einer zweiten Aufnahme des Übersichtsbereiches 23 an, wobei bei der zweiten Aufnahme der Wert des Aufnahmeparameters an die Helligkeit des unbeleuchteten Bereiches 24 angepasst ist. Damit ist in der zweiten Aufnahme bzw. Übersichtsaufnahme der unbeleuchtete Bereich 24 gut erkennbar und der beleuchtete Bereich 22 so stark überbelichtet, dass keine sinnvollen Bildinformationen für den beleuchteten Bereich 22 enthalten sind.
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Aus der ersten Aufnahme und der zweiten Aufnahme kann das Übersichtsmodul 5 dann ein Übersichtsbild erzeugen, bei dem z.B. die Bildinformationen für den beleuchteten Bereich 22 aus der ersten Aufnahme und die Bildinformationen für den unbeleuchteten Bereich 24 aus der zweiten Aufnahme genutzt werden. Dadurch kann ein Übersichtsbild zusammengesetzt werden, bei dem sowohl der beleuchtete Bereich 22 als auch der unbeleuchtete Bereich 24 erkennbar ist. Das Übersichtsbild kann beispielsweise über einen Bildschirm 25 (1) dargestellt werden.
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Die ersten und zweiten Aufnahmen können laufend erzeugt werden. Dabei kann die Aufnahmefrequenz (bzw. Framerate) für die erste und zweite Aufnahme gleich oder unterschiedlich sein. Bevorzugt kann die Aufnahmefrequenz für die zweiten Aufnahmen größer sein als für die ersten Aufnahmen. So können z.B. die ersten Aufnahmen mit 2 Hz und die zweiten Aufnahmen mit 58 Hz aufgenommen werden.
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Wie bereits beschrieben wurde, werden aus der ersten und zweiten Aufnahme ein Übersichtsbild erzeugt. Auch dies kann natürlich laufend durchgeführt werden, so dass laufend Übersichtsbilder erzeugt und dargestellt werden. Damit kann quasi ein Übersichtsvideo auf dem Bildschirm 25 dargestellt werden.
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Das beschriebene Zusammensetzen des Übersichtsbildes aus Teilen der ersten und zweiten Aufnahme wird bevorzugt digital durchgeführt. Dabei kann die Helligkeit der ersten Aufnahme und somit die Helligkeit des aufgenommenen beleuchteten Bereiches 22 digital reduziert werden. Bevorzugt wird sie digital so reduziert, dass sie der Helligkeit des unbeleuchteten Bereiches 24 in der zweiten Aufnahme entspricht. Damit kann die Mikroskopbeleuchtung komplett oder nahezu aus dem Übersichtsbild herausretuschiert werden.
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Die Bereiche der ersten und zweiten Aufnahme, welche zum Zusammensetzen des Übersichtsbildes benutzt werden, können z.B. über die Helligkeit in den Aufnahmen, über eine Bilderkennung des beleuchteten Bereiches in den Aufnahmen, über eine bekannte Geometrie der mittels der Beleuchtungseinheit 2 erzeugten Beleuchtung in Abhängigkeit des z.B. mittels des Objektives 6 eingestellten Zooms und/oder Fokussierung, über eine rekonstruierte Tiefenkarte der aufgenommenen Probe 3 oder über beliebige Kombinationen der genannten Möglichkeiten ermittelt werden.
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Das so erzeugte Übersichtsbild und das mittels des ersten Bildsensors 8 aufgenommene Mikroskopiebild des beleuchteten Bereiches 22 können gleichzeitig auf dem Bildschirm 25 dargestellt werden. Sie können nebeneinander dargestellt werden. Alternativ können sie teilweise oder vollständig überlagert dargestellt werden. Insbesondere kann die Aufnahme des ersten Bildsensors 8 als Bild im Übersichtsbild dargestellt werden.
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Bei der zweiten Aufnahme kann insbesondere nur die Helligkeit aus dem unbeleuchteten Bereich 24 gemäß 3 zur Einstellung der Kameraparameterwerte genutzt werden. Der unbeleuchtete Bereich 24 unterscheidet sich vom unbeleuchteten Bereich 24 gemäß 2 darin, dass er neben dem beleuchteten Bereich 22 zusätzlich noch einen Übergangsbereich (der durch die Punktlinie 26 in 3 angedeutet ist) nicht aufweist, in dem die Helligkeit vom beleuchteten Bereich 22 zum nicht mehr beleuchteten Umgebungsbereich 24 abfällt.
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Bei der Erzeugung des Übersichtsbildes kann ferner die Aufnahme mittels des ersten Bildsensors 8 und somit die Mikroskopaufnahme mit sehr hoher Auflösung verwendet werden. In diesem Fall kann dem Zusammensetzen die erste Aufnahme und insbesondere der darin aufgenommene beleuchtete Bereich 22 dazu benutzt, eine Skalierung der Aufnahme mittels des ersten Bildsensors 8 und eine gegebenenfalls notwendige geometrische Transformation der entsprechenden Bilddaten, die aufgrund der unterschiedlichen Aufnahmewinkel relativ zur Probe 3 zwischen der Aufnahme über Objektiv 6 und erste Tubusoptik 7 einerseits und der Aufnahme mittels des Übersichtsmoduls 5 andererseits bedingt ist, durchzuführen. Dadurch steigt die Qualität des Bildbereiches für den beleuchteten Bereich im Übersichtsbild natürlich deutlich. Wenn das mittels des ersten Bildsensors 8 aufgenommene Objektfeld im beleuchteten Bereich 22 kleiner ist als der beleuchtete Bereich 22, können im Übersichtsbild Bilddaten aus der ersten und zweiten Aufnahme sowie aus der Aufnahme mittels des ersten Bildsensors 8 enthalten sein. Dabei werden aus der ersten Aufnahme bevorzugt die Bilddaten aus dem aufgenommenen beleuchteten Bereich 22 verwendet, die in der Aufnahme mittels des ersten Bildsensors 8 nicht enthalten sind.
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Ferner kann das Übersichtsbild aus der Mikroskopaufnahme und nur der zweiten Aufnahme digital erzeugt werden. In diesem Fall kann die Steuereinheit die Kamera 18 so ansteuern, dass nur die zweite Aufnahme (die erste Aufnahme ist dann nicht notwendig) durchgeführt werden.
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Es ist jedoch auch möglich, sowohl die erste und zweite Aufnahme sowie die Mikroskopaufnahme bei der Erzeugung des Übersichtsbildes zu berücksichtigen. In diesem Fall wird die Steuereinheit 21 die Kamera so ansteuern, dass die erste und zweite Aufnahme durchgeführt wird.
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Die Auflösung des Übersichtsbildes kann so angepasst werden, dass sie im gesamten Übersichtsbild der Auflösung der Kamera 18 entspricht. Alternativ kann die Auflösung des Übersichtsbildes im unbeleuchteten Bereich 24 digital auf die Auflösung der Aufnahme mittels des ersten Bildsensors 8 hochgerechnet werden. Dann hat das Übersichtsbild überall die gleiche digitale Auflösung, wobei die Auflösung teilweise nicht der Ursprungsqualität des Bildmaterials entspricht.
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Ferner ist es auch möglich, das Übersichtsbild so zusammenzusetzen, dass lokal verschiedene Auflösungen vorliegen. Dabei ist die Auflösung des Übersichtsbildes im unbeleuchteten Bereich 24 geringer als im beleuchteten Bereich 22 (da hier die Aufnahme des ersten Bildsensors 8 genutzt wird). Dies kann bei der Betrachtung über den Bildschirm 25 z.B. so berücksichtigt, dass bei einer niedrigen Vergrößerungsstufe der Bilddarstellung auf dem Bildschirm 25, der z.B. über eine Eingabeschnittstelle 27 (z.B. eine Tastatur) eingestellt werden kann, alle Bildbereiche zu sehen sind. Zoomt man in das Übersichtsbild, so wird in einem Abschnitt des unbeleuchteten Bereiches 24 ab einer bestimmten Zoomstufe gestoppt. Ist man jedoch in dem beleuchteten Bereich 22, kann man deutlich weiter zoomen und kann somit die volle Auflösung der Aufnahme des ersten Bildsensors 8 nutzen.
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Das Übersichtsmodul 5 kann nicht nur, wie bisher beschrieben, eine Kamera 18 aufweisen. Es ist möglich, dass das Übersichtsmodul 5 mehrere Kameras 18, 118 aufweist, wobei sich die Übersichtsbereiche 23, 123 der Kameras 18, 118 bevorzugt teilweise überlappen. In 4 ist schematisch ein erfindungsgemäßes Mikroskop 1 gezeigt, bei dem sich der Übersichtsbereich 23 der ersten Kamera 18 teilweise mit dem Übersichtsbereich 123 der zweiten Kamera 118 überlappt, wie in 5 in gleicher Weise wie in 2 schematisch dargestellt ist. Die zweite Kamera 118 kann gleich oder unterschiedlich wie die erste Kamera 18 ausgebildet sein, wobei entsprechende Elemente der zweiten Kamera 118 mit einem um Einhundert größerem Bezugszeichen bezeichnet sind. Die zweite Kamera 118 kann mittels der Steuereinheit 21 gesteuert werden, wobei zur Vereinfachung der Darstellung in 4 keine Verbindungslinie eingezeichnet ist.
