DE102020101880A1

DE102020101880A1 - Mikroskopieverfahren und Mikroskop zur Erzeugung eines Bilds eines Objekts

Info

Publication number: DE102020101880A1
Application number: DE102020101880.0A
Authority: DE
Inventors: Alois Regensburger; Christoph Nieten; Artur Högele; Christoph Hauger
Original assignee: Carl Zeiss Meditec AG
Current assignee: Carl Zeiss Meditec AG
Priority date: 2020-01-27
Filing date: 2020-01-27
Publication date: 2021-07-29
Also published as: US20210231941A1; US11550138B2

Abstract

Die Erfindung betriff ein Mikroskopieverfahren zum Erzeugen eines elektronischen Bilds eines Objekts (O), wobei das Objekt (O) mit einem einstellbaren optischen Abbildungsmaßstab auf einen Bilddetektor (8) abgebildet wird und wobei das Mikroskopieverfahren die Schritte umfasst: Auswählen mindestens eines Parameters für das elektronische Bild, der durch den optischen Abbildungsmaßstab beeinflussbar ist und von der Bildfeldgröße verschieden ist, und Festlegen eines Sollwertbereichs für den Parameter, Festlegen eines Gesamtabbildungsmaßstabs für das elektronische Bild, wobei durch Einstellen oder Regeln des Parameters des elektronischen Bilds so, dass zugleich der Parameters des elektronischen Bilds mit einer Toleranz von bevorzugt 10% oder 20% im vorgegebenen Sollwertbereich liegt und der festgelegte Gesamtabbildungsmaßstab erreicht wird, wobei der optischen Abbildungsmaßstabs eine Basis für eine Stellgröße des Einstellen oder Regelns bildet und eine digitale Bildnachvergrößerung auf den festgelegten Gesamtabbildungsmaßstab ausgeführt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Mikroskopieverfahren zum Erzeugen eines elektronischen Bilds eines Objekts, wobei das Objekt mit einem einstellbaren optischen Abbildungsmaßstab auf einen Bilddetektor abgebildet wird und wobei das Mikroskopieverfahren die Schritte umfasst: Auswählen mindestens eines Parameters für das elektronische Bild, der durch den optischen Abbildungsmaßstab beeinflussbar ist und von der Bildfeldgröße verschieden ist, und Festlegen eines Sollwertbereichs für den Parameter, Festlegen eines Gesamtabbildungsmaßstabs für das elektronische Bild.
Die Erfindung betrifft ferner ein Mikroskop zur Erzeugung eines elektronischen Bilds eines Objekts, umfassend einen Bilddetektor, welcher aus einem optischen Bild des Objekts elektronische Bilddaten des Objekts erzeugt, ein Objektiv, eine Tubuslinse und eine einstellbare Zoomoptik, welche das optischen Bild auf dem Bilddetektor mit einem einstellbaren optischen Abbildungsmaßstab erzeugen, und eine Steuerungseinrichtung, welche ausgebildet ist, aus den elektronischen Bilddaten das elektronische Bild des Objekts zu erzeugen und den optischen Abbildungsmaßstab einzustellen.
Operationsmikroskope sind beispielsweise aus der DE 10 2006 009 452 B4 oder der DE 10 335 644 B3 . Bei optischen Abbildungen wird häufig die optische Vergrößerung zunächst voll ausgereizt, ehe mit Hilfe eines digitalen Zooms zusätzlich in das Bild hineingezoomt wird. Beim digitalen Zoom werden keine zusätzlichen Bildinformationen gewonnen und insbesondere keine erhöhte Lichtsensitivität erzielt. Die Gesamtvergrößerung ist das Produkt des optischen Vergrößerungsmaßstabes multipliziert mit dem digitalen Zoomfaktor.
Aus dem Stand der Technik sind auch digitale Operationsmikroskope bekannt, welche einen digitalen Zoom aufweisen und diesen mit einer optischen Bildvergrößerung kombinieren. Beispielsweise ist dies in der DE 20 2005 021 436 U1 , der DE 10 2009 012 707 A1 , der US 10 139 613 B2 oder der DE 10 2007 007 797 A1 beschrieben.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Mikroskopieverfahren und Mikroskop bereitzustellen, mittels welchem ein verbessertes Bild eines Objekts erzeugt werden kann.
Die Erfindung ist in den Ansprüchen 1 und 14 definiert. Die abhängigen Ansprüche beschreiben bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung.
Das Mikroskopieverfahren dient zum Erzeugen eines elektronischen Bildes des Objektes. Das Objekt wird aus einem Objektfeld mit einem einstellbaren optischen Abbildungsmaßstab auf in eine Bildfeld einen Bilddetektor abgebildet und ein elektronisches Bild des Objektes erzeugt. Vorzugsweise ist der optische Abbildungsmaßstab innerhalb gewisser Grenzen kontinuierlich verstellbar. Es wird mindestens ein Parameter für das erzeugte elektronische Bild ausgewählt, der durch den optischen Abbildungsmaßstab beeinflussbar ist. Er ist von der Bildfeldgröße verscheiden, die bekanntermaßen direkt vom Abbildungsmaßstab abhängt. Für diesen Parameter wird ein vorgegebener Sollwertbereich festgelegt. Weiter wird ein Gesamtabbildungsmaßstab festgelegt, mit dem das elektronische Bild erzeugt wird. Er hängt vom optischen Abbildungsmaßstab und einer einstellbaren digitalen Bildnachvergrößerung ab. Nun wird der optischen Abbildungsmaßstab als Stellgröße eingestellt und mit einer digitalen Bildnachvergrößerung dafür gesorgt, dass der festgelegte Gesamtabbildungsmaßstab erreicht wird. Dabei erfolgt eine Einstellen oder Regeln des Parameter des elektronischen Bildes auf den vorgegebenen Sollwertbereich (mit einer möglichen Toleranz von z.B. bis zu 10 % oder 20 %), wobei zugleich der festgelegte Gesamtabbildungsmaßstab erreicht wird. So wird dafür gesorgt, dass die Abweichung des Parameters des elektronischen Bildes vom vorgegebenen Sollwertbereich unter einer Toleranzabweichung liegt, die optional Null ist, d.h. der Parameter liegt im vorgegebenen Sollwertbereich.
Der Parameter wird eingestellt oder geregelt, indem z.B. der Anteil des optischen Abbildungsmaßstabs am Gesamtabbildungsmaßstab eingestellt wird. Der Parameter ist damit die eingestellte oder geregelte Größe und der Anteil des optischen Abbildungsmaßstabs am Gesamtabbildungsmaßstab ist die Stellgröße. Dabei ist es irrelevant, ob man sich auf den absoluten Wert des optischen Abbildungsmaßstabs stützt und dann die digitale Nachvergrößerung so wählt, dass der absolute Wert des optischen Abbildungsmaßstabs zusammen mit der digitalen Nachvergrößerung den Gesamtabbildungsmaßstab ergibt, oder ob man direkt einen Relativanteil des optischen Abbildungsmaßstabs als Stellgröße verwendet oder ein Verhältnis zwischen optischen Abbildungsmaßstab und digitaler Nachvergrößerung. Entscheidend ist in allen Fällen, dass der optische Abbildungsmaßstab ohne Rücksicht auf den Gesamtabbildungsmaßstab gestellt wird und mittels der digitalen Nachvergrößerung dafür gesorgt wird, dass die Kombination aus optischen Abbildungsmaßstab und digitaler Nachvergrößerung den festgelegten Gesamtabbildungsmaßstab realisiert. Bevorzugt ist es vorgesehen, dass der optischen Abbildungsmaßstabs die Basis für die Stellgröße bildet, indem als die Stellgröße ein Absolutwert des optischen Abbildungsmaßstabs, ein Anteil des optischen Abbildungsmaßstabs am Gesamtabbildungsmaßstab oder ein Verhältnis aus optischem Abbildungsmaßstab und digitaler Nachvergrößerung verwendet wird.
Im Falle einer Regelung ist insbesondere eine Proportionalregelung, eine Proportional-Integral-Regelung oder Proportional-Integral- Differenzial-Regelung oder eine Fuzzy-Regelung möglich. Insbesondere enthält die Steuereinrichtung des Mikrokops einen entsprechenden Regler, der als Hardware-Lösung oder als Software-Lösung ausgeführt sein kann.
Für das Einstellen oder Regeln des Parameters derart, dass er mit der Toleranz innerhalb des vorgegebenen Sollwertbereichs liegt, wird berücksichtigt, ob sich der optische Abbildungsmaßstab direkt oder indirekt auf den Parameter auswirkt, d.h. ob eine Vergrößerung des optischen Abbildungsmaßstabs den Wert des Parameters steigert oder senkt. In den meisten Fällen ist ein indirekter Zusammenhang gegeben, da beispielsweise das Signal-Rausch-Verhältnis oder die Schärfentiefe mit einer Reduktion des optischen Abbildungsmaßstabs steigt. Der Parameter ist dabei nicht die Bildfeldgröße, da diese bekanntermaßen direkt vom optischen Abbildungsmaßstab, beispielsweise der Einstellung einer Zoomoptik abhängt. Vielmehr handelt es sich um einen von der Bildfeldgröße verschiedenen Parameter, beispielsweise das Signal-Rausch-Verhältnis der beleuchteten Bereiche des Bilddetektors, die Schärfentiefe der Abbildung, die Beleuchtungsintensität usw.
Die Erfindung verwendet also eine Aufteilung zwischen optischer Vergrößerung und digitaler Bildnachvergrößerung zum Optimieren des durch den optischen Abbildungsmaßstab beeinflussbaren Parameters. Zur Optimierung dieses Parameters derart, dass er im vorgegebenen Sollwertbereich liegt oder diesen maximal um die Toleranz verfehlt, wird die festgelegte Gesamtvergrößerung nicht mehr ausschließlich auf optischem Wege erreicht, auch wenn dies theoretisch möglich wäre. Vielmehr wird ein Teil der Vergrößerung durch die digitale Nachvergrößerung realisiert, um den Parameter zu optimieren, so dass er im festgelegten Sollwertbereich liegt oder diesen maximal um die Toleranz verfehlt. Der Begriff der Toleranz bezieht sich dabei um eine Abweichung von der oberen oder unteren Grenze des Sollbereichs. Sie legt damit einen zusätzlichen Toleranzbereich fest, um den der Wert oberhalb der Obergrenze des Sollwertbereichs liegen kann oder unterhalb der Untergrenze. Die Prozentzahl ist dabei auf die jeweilige Grenze des Sollwertbereichs bezogen.
Die Regelung kann fortwährend erfolgen, insbesondere wenn der optische Abbildungsmaßstab kontinuierlich verstellbar ist. Es ist aber auch ein zeitlich diskreter Regelungsvorgang möglich, bei dem zuerst ein vorläufiges elektronisches Bild erzeugt wird, in dem der Gesamtabbildungsmaßstab gänzlich durch den optischen Abbildungsmaßstabs realisiert wird. Anschließend wird der Wert des Parameters für das vorläufige elektronische Bild bestimmt und überprüft, ob er im vorgegebenen Sollwertbereich liegt. Dann kann in mind. einem oder auch mehreren iterativen Durchläufen die nötige Aufteilung des Gesamtabbildungsmaßstabes auf optischen Abbildungsmaßstab und digitale Bildnachvergrößerung eingestellt werden, um den Parameter in den vorgegebenen Sollwertbereich zu bringen bzw. oder diesen maximal um die Toleranzabweichung zu verfehlen.
Der Begriff „Abbildungsmaßstab“ wird hier in dem Sinne verstanden, wie er in der Mikroskopie üblich ist, d.h. er bezieht sich auf eine Vergrößerung oder Verkleinerung des Objekts im endgültigen elektronischen Bild, wobei üblicherweise eine Vergrößerung vorliegt. Der optische Abbildungsmaßstab ist der Abbildungsmaßstab, der durch die optisch wirksamen Elemente des Mikroskops bewirkt wird. Eine digitale Nachvergrößerung ist eine zusätzliche Vergrößerung, die lediglich anhand der digitalen Bilddaten erfolgt, d.h. ohne Mitwirkung oder Verstellung optischer Elemente. Bevorzugt wird ein Objektfeld fester Größe auf ein Bildfeld variabler Größe abgebildet und dies definiert den optischen Abbildungsmaßstab.
Das für das Mikroskopieverfahren verwendete Mikroskop ist insbesondere ein Operationsmikroskop. Bevorzugt ist das Operationsmikroskop ein Stereo-Operationsmikroskop. Das Stereo-Mikroskop ist ein digitales Mikroskop, das durch die Stereo-Strahlengänge das Stereo-Bild nicht in einem Okular sondern auf einer Anzeigeeinrichtung darstellt.
Zum Verändern des optischen Abbildungsmaßstabs wird bevorzugt eine Zoomoptik verwendet, welche i.d.R. ein Zoomobjektiv oder Linsensystem umfasst, mittels welchem der Abbildungsmaßstab der optischen Abbildung geändert werden kann.
Das Objekt ist insbesondere ein Körper, der mittels des Stereo-Mikroskops beobachtet werden sollen, beispielsweise ein Mensch oder ein Körperteil eines Menschen oder eines Tieres.
Die Steuerungseinrichtung kann beispielsweise ein Mikroprozessor, ein Computer mit entsprechend versehenem Computerprogramm oder ein sonstiger elektrischer Schaltkreis sein. Die Steuerungseinrichtung erzeugt aus den elektrischen Signalen ein digitales Bild.
Vorzugsweise weist das Mikroskop ferner eine Anzeigeeinrichtung auf, auf welcher das elektronische Bild angezeigt werden kann.
Die Steuerungseinrichtung ist ausgebildet, den optischen Abbildungsmaßstab, z.B. einen Abbildungsmaßstab einer Zoomoptik, zu verändern. Dazu ist die Steuerungseinrichtung geeignet, z.B. mittels elektrischer Leitungen oder per Funk mit der Zoomoptik verbunden. Beispielsweise steuert die Steuerungseinrichtung einen Antrieb, der die Position von Linsen der Zoomoptik zueinander verändert.
Die Steuerungseinrichtung weist beispielsweise eine Eingabeeinrichtung, z.B. für den Gesamtabbildungsmaßstab und/oder den Parameter und/oder dessen Sollwertbereich und/oder die Toleranz, auf, mittels welcher die Steuerungseinrichtung bedient werden kann. Insbesondere lässt sich somit der Gesamtabbildungsmaßstab einstellen. Das Festlegen des Gesamtabbildungsmaßstabs erfolgt so durch den Benutzer des Mikroskops, der angibt, mit welcher gewünschten Vergrößerung er das Objekt beobachten will. Dies kann durch einen Vorgabeschritt realisiert werden, in dem der Benutzer den optischen Abbildungsmaßstab auf den gewünschten Gesamtabbildungsmaßstab stellt.
Der durch den optischen Abbildungsmaßstab beeinflussbare Parameter ist ein bei der Erzeugung des Bilds verstellbarer Parameter, welcher vom optischen Abbildungsmaßstab abhängt. Eigenschaften des Bilds, beispielsweise wie Pixelanzahl eines Detektors, Größe, Belichtungszeit oder Bildrate, welche sich nicht durch den optischen Abbildungsmaßstab beeinflussen lassen, sollen im Rahmen dieser Anmeldung nicht als durch den optischen Abbildungsmaßstab beeinflussbare Parameter angesehen werden. Ebenso nicht die Bildfeldgröße.
Durch ein Reduzieren des optischen Abbildungsmaßstabs wird die von dem Objekt stammende Strahlung auf weniger Pixel des Bilddetektors abgebildet, verglichen mit dem Fall, dass ein größerer optischer Abbildungsmaßstab gewählt wird. Bei einem größeren Abbildungsmaßstab wird ein Objektfeld auf mehr Pixel des Bilddetektors abgebildet, sodass für jedes einzelne Pixel weniger Intensität der Abbildungsstrahlung zur Verfügung steht. Es ist deshalb bevorzugt, dass der Parameter ein Signal-zu-Rausch-Verhältnis des endgültigen Bilds und/oder einen Schärfentiefebereich des Bilds umfasst. Auf diese Weise lässt sich durch Reduzieren des optischen Abbildungsmaßstabs die Lichtintensität am Bilddetektor erhöhen und somit das Signal-zu-Rausch-Verhältnis des endgültigen Bilds verbessern. Der Schärfentiefebereich einer Abbildung nimmt ab, wenn der Abbildungsmaßstab erhöht wird. Somit kann durch Reduzieren des optischen Abbildungsmaßstabs auch der Schärfentiefebereich des erzeugten Bilds verbessert werden. Alternativ oder zusätzlich kann eine Beleuchtungsintensität angepasst, z.B. reduziert werden.
In der Einstellung oder Regelung des Parameters wird, z.B. am erwähnten vorläufigen Bild, überprüft, ob der Wert des Parameters im vorgegebenen Sollwertbereich liegt. Der vorgegebene Sollwertbereich kann beispielsweise ein Bereich über oder unter einem gewissen Grenzwert sein. Es ist jedoch auch möglich, dass der Bereich zu beiden Seiten begrenzt ist. Der vorgegebene Sollwertbereich wird insbesondere in Hinblick auf eine Bildqualität festgelegt. Beispielsweise wird bei rein optisch realisiertem Gesamtabbildungsmaßstab festgestellt, dass das Signal-zu-Rausch-Verhältnis des Bilds zu gering ist und somit nicht im gewünschten Sollwertbereich bzw. über der zulässigen Toleranzabweichung liegt. Alternativ kann nach dem Festlegen des Gesamtabbildungsmaßstabs festgestellt werden, dass der Schärfentiefebereich nicht im gewünschten Sollwertbereich liegt. Dann wird im Rahmen der Regelung der optische Abbildungsmaßstab solange nach einer vorgegebenen Zeit reduziert, bis der Wert des Parameters im vorgegebenen Sollwertbereich liegt. Im Anschluss daran wird ein endgültiges Bild erzeugt.
Führt ein Reduzieren des optischen Abbildungsmaßstabs den Parameter nicht in den Sollwertbereich wird optional das Verfahren abgebrochen. Beispielsweise ist es möglich, dass der optische Abbildungsmaßstab einen vorbestimmten minimalen Abbildungsmaßstab erreicht, ohne dass der Wert des ausgewählten Parameters im vorgegebenen Sollwertbereich (ggf. unter Berücksichtigung der Toleranz) liegt. In diesem Fall wird das Verfahren abgebrochen. Das Verfahren wird vorzugsweise auch dann abgebrochen, wenn sich der Wert des Parameters vom vorgegebenen Sollwertbereich wegbewegt, während der optische Abbildungsmaßstab der Zoomoptik reduziert wird. Alternativ ist es möglich, die Toleranz, welche eine maximal zugelassene Abweichung vom Sollwertbereich darstellt, anzupassen.
Es wird eine digitale Nachvergrößerung verwendet. Sie wird dabei meist gegenüber einer minimalen oder nicht vorhandenen digitalen Nachvergrößerung erhöht, wenn der optische Abbildungsmaßstab reduziert wird. Soweit nachfolgend von einer Reduktion des optischen Abbildungsmaßstabs die Rede ist, sei dies dennoch nur exemplarisch, denn es kann auch Fälle geben, in denen der optische Abbildungsmaßstab vergrößert werden muss, beispielsweise weil gleichzeitig ein Arbeitsabstand erhöht wird (dies wird unten weiter noch erläutert). Die nachfolgend anhand einer Reduktion des optischen Abbildungsmaßstabes erwähnten Aspekte gelten damit sinngemäß auch für eine Erhöhung des optischen Abbildungsmaßstabs.
Das Mikroskopieverfahren erfolgt insbesondere automatisch. Dies schließt nicht aus, dass der Benutzer den Gesamtabbildungsmaßstabs und/oder den Bildausschnitt des Objekts (indirekte Angabe des Gesamtabbildungsmaßstabs) sowie den Parameter festlegt. Z. B. kann die Steuerungseinrichtung automatisch den Wert des Parameters überprüfen und den optischen Abbildungsmaßstab so lange reduzieren, bis der Wert des Parameters im vorgegebenen Sollwertbereich liegt. Besonders werden die Veränderung des optischen Abbildungsmaßstabs und das digitale Nachvergrößern derart schnell vorgenommen, dass dies dem Beobachter des endgültigen Bilds nicht auffällt.
Vorteil des Mikroskopieverfahrens ist, dass Parameter des Bilds des Objekts, wie beispielsweise das Signal-zu-Rausch-Verhältnis, Schärfentiefebereich und/oder Beleuchtungsintensität, verbessert werden können, ohne dass ein Benutzer diese Optimierung manuell vornehmen muss. Darüber hinaus wird dem Beobachter der gewünschte Gesamtabbildungsmaßstab, d.h. auch derselbe Ausschnitt des Objekts angezeigt, so dass er lediglich die gewünschte Verbesserung des Parameters wahrnimmt.
Es ist bevorzugt, dass der optische Abbildungsmaßstab nur so weit reduziert wird, dass eine Auflösung des endgültigen Bilds nach der digitalen Nachvergrößerung noch über einen vorgegebenen Mindestwert liegt. Der vorgegebene Mindestwert für die Auflösung ist z.B. mit einem unteren Limit für den optischen Abbildungsmaßstab verknüpft, so dass der vorgegebene Mindestwert eine Reduktion des optischen Abbildungsmaßstabs begrenzt, denn durch die digital erfolgende Nachvergrößerung wird die Auflösung reduziert. Um dies zu begrenzen, kann der vorgegebene Mindestwert manuell eingegeben werden oder es wird ein Wert für ein spezifisches Mikroskop eingestellt, bei dessen Unterschreitung erwartet wird, dass die in dem Bild sichtbare Auflösung zu niedrig würde.
Der Arbeitsabstand ist der Abstand zwischen dem Objekt und eine dem Objekt am nächsten liegende Linse des Mikroskops, i.d.R. des Objektivs. Durch die Vergrößerung des Arbeitsabstands ändert sich der im Bild sichtbare Bereich des Objekts. Durch digitales Nachvergrößern kann erreicht werden, dass der sichtbare Bereich des Objekts im Bild trotz geänderten Arbeitsabstand gleich bleibt. Ein Vergrößern des Arbeitsabstands ist insbesondere bei Operationsmikroskopen hilfreich, da dort oft angestrebt wird, diesen so groß wie möglich zu einzustellen, um möglichst viel Platz zwischen den Mikroskop und dem Objekt für Operationstätigkeiten zu haben. Es ist deshalb bevorzugt, dass beim Verändern des optischen Abbildungsmaßstabs der Arbeitsabstand verändert wird.
Das Mikroskop kann beispielsweise mit einem Stativ oder einer anderen Stützeinrichtung versehen sein, die den Arbeitsabstand verstellen können. Insbesondere ist das Mikroskop mit einem Abstandsensor versehen, sodass der Arbeitsabstand bekannt ist. Das Ändern des Arbeitsabstands kann mit einer Änderung des optischen Abbildungsmaßstabs durch eine Zoomoptik kombiniert werden, entweder gleichsinnig oder gegengleich, z.B. kann durch Vergrößern des Arbeitsabstands und anschließendem digitalen Nachvergrößern das angezeigte Bild immer noch eine Auflösung oder wahrnehmbare Auflösung haben, welche über dem vorgegebenen Grenzwert liegt. Darüber hinaus kann ein Betriebsmodus gewählt werden, bei dem der Arbeitsabstand maximal sein soll. Dazu kann ein Kompromiss hinsichtlich des Parameters des Bilds gemacht werden, indem zum Beispiel der vergebene Sollwertbereich verändert wird. Beispielsweise können die Anforderungen an das Signal-zu-Rausch-Verhältnis und der Schärfentiefebereich reduziert werden und damit der vorgegebene Sollwertbereich verändert und gleichzeitig der Arbeitsabstand möglichst groß werden. Dies hat zur Folge, dass z.B. eine durch optische Elemente bewirkte Reduzierung des optischen Abbildungsmaßstabs weniger stark ist. Dadurch ist die in dem Bild vorherrschende Auflösung besser, sodass ein größerer Puffer für das Erhöhen des Arbeitsabstands und das digitale Nachvergrößern vorhanden ist, während gleichzeitig der vorgegebene Grenzwert für die Auflösung erhalten bleibt. Alternativ kann zur Erhöhung des Arbeitsabstands die Bildauflösung reduziert werden, sodass mehr Raum zum digitalen Nachvergrößern nach einem Erhöhen des Arbeitsabstands zur Verfügung steht.
Vorzugsweise wird mit einem Reduzieren des optischen Abbildungsmaßstabs zugleich die Beleuchtungsstärke auf dem Objekt reduziert. Wie zuvor ausgeführt, wird durch das Verringern des Abbildungsmaßstabs die Intensität der von dem Objekt stammenden Strahlung pro Pixel erhöht. Somit lässt sich bei geringer Beleuchtungsstärke das Signal-zu-Rausch-Verhältnis beibehalten. Strahlungsintensitäten auf dem Objekt, welche zu Strahlungsschäden oder durch die Strahlung verursachte Überhitzung oder Austrocknung des Objekts führen können, lassen sich so vermeiden. Es ist deshalb bevorzugt, dass eine Beleuchtungsstärke der Beleuchtung des Objekts verändert wird. Die Intensität der Beleuchtungsstrahlung auf dem Objekt kann ebenfalls ein Parameter sein, der bei der Erzeugung des Bilds berücksichtigt werden kann. Z.B. kann so die Intensität der Strahlung auf dem Objekt reduziert werden, beispielsweise unter einen vorgegebenen Grenzwert. Dies erfolgt durch Reduzieren des optischen Vergrößerungsmaßstabs bei anschließender digitaler Nachvergrößerung auf dem Gesamtvergrößerungsmaßstab. In diesem Fall kann der Parameter Signal-zu-Rausch-Verhältnis nicht verbessert werden, sondern der Parameter Strahlungsintensität auf dem Objekt.
Das Bildfeld ist im üblichen technischen Sinne die Fläche, welche in der Bildebene, dem abgebildeten Objektfeld entspricht. Ist das Bildfeld größer als die Detektorfläche, fällt nicht die gesamte vom Objektfeld stammende Strahlung auf die Detektorfläche und die Bildhelligkeit sinkt. Ist der optische Abbildungsmaßstab derart gewählt, dass das Bildfeld vollständig innerhalb der Detektorfläche des Bilddetektors liegt, wird sämtliches einfallendes Licht detektiert wird, wodurch das Signal-zu-Rausch-Verhältnis optimal ist. Es ist folglich zur Verbesserung des Signal-Rausch-Verhältnisses vorgesehen, dass der optische Abbildungsmaßstab derart eingestellt wird, dass das Bildfeld innerhalb der Detektorfläche liegt. Die Regelung kann sich z.B. an Dunkelbereichen am Rand des Bilddetektors orientieren um letztlich das Signal-zu-Rausch-Verhältnis des Bilds zu optimieren.
Das Mikroskopieverfahren ist natürlich nicht auf das Einstellen oder Regeln eines einzigen Parameters festgelegt. Vielmehr kann auch eine Kombination aus zwei oder mehr Parametern, denen jeweils individuell ein Sollwertbereich und eine Toleranzabweichung zugeordnet ist, zur Anwendung kommen. Es ist dabei bevorzugt, dass die im Bild vorhandene Auflösung, Signal-zu-Rausch-Verhältnis, Schärfentiefebereich, Arbeitsabstand und/oder Beleuchtungsstärke gemeinsam hinsichtlich optimaler Werte eingestellt werden. Beispielsweise erfolgt eine gemeinsame Veränderung dahingehend, dass die einzelnen Parameter der Abbildung im jeweiligen Sollwertbereich liegen. Dabei wird bevorzugt eine Kostenfunktion KF ausgewertet und minimiert, wie sie beispielhaft für die Auflösung, den Schärfentiefebereich und die Beleuchtungsstärke in folgender Gleichung dargestellt wird:

KF(Z,V)² = W1 * ((Auflösung(Z,V) - Grenzwert_Auflösung)/Grenzwert_Auflösung)²
+ W2 * ((Schärfentiefebereich(Z,V) - Grenzwert_{Schärfentiefen})/Grenzwert_{Schärfentiefe})²
+ W3 * (Grenzwert_{Beleuchtungsstärke}/(Beleuchtungsstärke(Z,V) - Grenzwert_{Beleuchtungsstärke}))²

Die Variablen W1, W2 und W3 stellen Gewichtungsfaktoren dar. V ist der optische Abbildungsmaßstab, Z stellt den digitalen Zoomfaktor dar, wobei das Produkt aus Abbildungsmaßstab V und dem digitalen Zoomfaktor Z den Gesamtabbildungsmaßstab ergibt. Die Grenzwerte der Auflösung „Grenzwert_Auflösung“ und der Schärfentiefebereich „Grenzwert_{Schärtentiefe}“ werden vorzugsweise von dem Beobachter manuell eingestellt. Der Grenzwert der Beleuchtungsstärke „Grenzwert_{Beleuchtungsstärke}“ ist insbesondere vom Objekt abhängig; dieser Grenzwert kann beispielsweise die maximale Beleuchtungsstärke sein, ehe Strahlungsschäden in dem Objekt hervorgerufen werden. Die einzelnen Terme der Kostenfunktion können linear oder exponentiell sein. Die Einstellung des optischen Abbildungsmaßstab V und des digitalen Zoomfaktors Z erfolgt durch Minimierung der Kostenfunktion, wobei durch die unterschiedliche Gewichtung der einzelne Terme mittels Veränderung der Variablen eine Bevorzugung besonderer Parameter oder Kenngrößen erzieht werden kann. Es sind auch andere Kostenfunktionen denkbar, die z. B. den Arbeitsabstand und/oder das Signal-zu-Rausch-Verhältnis berücksichtigen.
In einem weiteren Aspekt schafft die Erfindung ein Mikroskop zur Erzeugung eines Bilds eines Objekts, wobei das Mikroskop eine digitale Detektionseinrichtung, eine Zoomoptik und eine Steuerungseinrichtung umfasst. Die Detektionseinrichtung erzeugt aus einer Abbildung des Objekts ein digitales Bild des Objekts. Die Zoomoptik bildet das Objekt auf die Detektionseinrichtung mit einem einstellbaren optischen Abbildungsmaßstab ab. Die Steuerungseinrichtung ist zur Erzeugung des Bilds mit der Detektionseinrichtung verbunden und kann den optischen Abbildungsmaßstab der Zoomoptik einstellen. Die Steuerungseinrichtung führt insbesondere eines der genannten Verfahren aus.
Die oben beschriebenen Vorteile, bevorzugte Ausführungsformen und Varianten des Mikroskopieverfahrens finden für das Mikroskop entsprechend Anwendung.
Die erwähnte Einstellung der Leuchtfeldgröße einer Beleuchtungseinrichtung kann auch unabhängig von sonstigen Aspekten des Mikroskops bzw. des Mikroskopieverfahrens und insbesondere unabhängig von der Parametereinstellung oder -regelung verwendet werden. Es ist dabei vorgesehen ein Mikroskopieverfahren zum Erzeugen eines elektronischen Bilds eines Objekts, wobei das Objekt auf einem Objektfeld mit einem einstellbaren optischen Abbildungsmaßstab in ein Bildfeld auf einen Bilddetektor abgebildet wird, wobei der optische Abbildungsmaßstab so gewählt ist, dass das Bildfeld kleiner ist als eine Detektorfläche des Bilddetektors und wobei das elektronische Bild digital nachvergrößert oder beschnitten wird, so dass im elektronischen Bild keine Anteile mehr enthalten sind, die nicht vom Bildfeld abgedeckte Bereiche der Detektorfläche enthalten, und wobei eine Beleuchtungseinrichtung so eingestellt wird, dass nur diejenigen Teil-Bereiche innerhalb des Objektfelds beleuchtet werden, die im elektronischen Bild enthalten sind. Dieses Mikroskopieverfahren kann um alle Aspekte, die hier im Zusammenhang mit der Parametereinstellung oder -regelung beschrieben sind, kombiniert werden.
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. Nachfolgend wird die Erfindung beispielsweise anhand der beigefügten Zeichnungen, die auch erfindungswesentliche Merkmale offenbaren, noch näher erläutert. Es zeigen:

1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines Mikroskops;
2 eine schematische Darstellung zur Illustration eines mit dem Mikroskop ausgeführten Mikroskopieverfah rens;
3a und 3b Blockdiagramme zur Illustration der wesentlichen Verfahrensschritte des Verfahrens der 2.

1 zeigt schematisch ein Mikroskop M zum Abbilden eines Objektes. Bevorzugt handelt es sich beim Mikroskop M um ein Operationsmikroskop, das während eines chirurgischen Eingriffes Teil eines Patienten abbildet. Das Mikroskop M bildet das Objekt O aus einem Objektfeld über ein Objektiv 2 und eine Tubuslinse 4 auf ein Bildfeld ab, das auf einer Detektorfläche 6 eines Bilddetektors 8 liegt. Im Strahlengang ist eine Zoomoptik 10 vorhanden, welche den optischen Abbildungsmaßstab, z.B. die Größe des Bildfelds bei gleichbleibender Größe des Objektfelds, verändert und dazu einen nicht näher bezeichneten Antrieb aufweist. Der optische Abbildungsmaßstab, mit dem das Objektfeld durch das Objektiv 2, die Zoomoptik 10 und die Tubuslinse 4 auf das Bildfeld abgebildet wird, ist damit einstellbar. Der Bilddetektor 8 wird von einem Steuergerät 12 ausgelesen, das die derart erhaltenen Daten in ein elektronisches Bild umsetzt, das auf einer Anzeigeeinrichtung 14 zur Anzeige gebracht wird.
Das Objekt O wird aus einer Beleuchtungsquelle 16 beleuchtet, die Beleuchtungsstrahlung 18 auf das Objekt O abgibt; der beleuchtete Spot ist in seiner Größe bevorzugt einstellbar, z.B. durch eine Leuchtfeldblende (nicht dargestellt).
In einer Ausführungsform ist der Arbeitsabstand des Mikroskops M zum Objektiv O verstellbar. Dazu ist eine Verstelleinheit 20 (nicht dargestellt) mit entsprechenden Stützmitteln vorgesehen, welche das Mikroskop M umfassend mindestens das Objektiv 2, die Zoomoptik 10, die Tubuslinse 4 und den Bilddetektor 8 gemeinsam gegenüber dem Objekt O verstellen. Dies ist für Operationsmikroskope im Stand der Technik bekannt. Dabei wird dann auch die Objektfeldgröße verstellt, außer die Zoomoptik 10 ist so ausgebildet, dass sie auch eine Einstellung der Objektfeldgröße erlaubt. Solche Varioobjektive sind in Ausführungsformen möglich.
Die Steuerungseinrichtung 12 ist nicht nur mit dem Bilddetektor 8 und dem Antrieb der Zoomoptik 10 verbunden, sondern in Ausführungsformen mit einstellbarer Leuchtfeldgröße optional auch mit der Beleuchtungseinrichtung 16.
Zur Darstellung des elektronischen Bildes auf der Anzeigeeinrichtung 14 kann die Steuereinrichtung 12 nicht nur den Abbildungsmaßstab über die Zoomoptik 10 einstellen, sondern auch eine digitale Nachvergrößerung, die in den elektronischen Bilddaten vom Bilddetektor 8 erfolgt, bevor das elektronische Bild auf der Anzeigeeinrichtung 14 angezeigt wird. Vorzugsweise kann die Steuerungseinrichtung 12 auch die Belichtungszeit und die Auflösung des Bilddetektors 8 verstellen; letzteres z.B. durch Pixelbinning.
Die Steuereinrichtung 12 verfügt weiter optional über eine Eingabeeinrichtung 22, über welche ein Benutzer die Arbeitsweise des Mikroskops M einstellen kann. Mit Hilfe der Steuerungseinrichtung 12 kann ein Bediener, beispielsweise ein Chirurg, den Abbildungsmaßstab des Mikroskops M vorgeben oder einstellen.
Bevorzugt ist das Mikroskop M als Stereo-Mikroskop der Art ausgebildet, wie sie aus der DE 10 2018 110 643 B1 bekannt ist.
Die Funktionsweise zur Verbesserung eines Parameters des Bilds wird im folgenden Bezug auf die 2 erläutert. Das dabei ausgeführte Mikroskopieverfahren bewirkt eine Einstellen/eine Regelung des Parameters dadurch, dass an der Steuerungseinrichtung 12 zuerst ein gewünschter Gesamtabbildungsmaßstab festgelegt wird. Dieser wird dann derart zwischen einem als Stellgröße dienenden optischen Abbildungsmaßstab durch entsprechende Einstellung der Zoomoptik 10 und einer digitalen Nachvergrößerung, bewirkt in den Bilddaten vor der Anzeige auf der Anzeigeeinrichtung 14, aufgeteilt, dass der Parameter in einem vorbestimmten Sollwertbereich liegt oder diesen höchsten um eine Toleranz verfehlt. Der zu optimierende Parameter kann dabei ebenfalls an der Steuerungseinrichtung 12 ausgewählt werden oder ist in anderen Ausführungsformen fest vorgegeben, d.h. in der Steuerungseinrichtung 12 bereits hinterlegt und dadurch festgelegt.
Das Einstellen/die Regelung wird dabei nachfolgend zuerst in einer sehr einfachen Ausführungsform erläutert. Diese erzeugt zuerst ein vorläufiges Bild des Objektes, wobei der Gesamtabbildungsmaßstab ausschließlich durch den optischen Abbildungsmaßstab, d.h. die Einstellung der Zoomoptik 10 bewirkt wird. Eine digitale Nachvergrößerung findet hier noch nicht statt. Anschließend wird der optische Abbildungsmaßstab reduziert, bis der Parameter in den gewünschten Sollwertbereich gelangt (ggf. unter Berücksichtigung der Toleranz). Dies geschieht natürlich dann, wenn im vorläufigen Bereich der Parameter noch nicht im Sollwertbereich ist. Wurde derart der Parameter in den gewünschten Sollwertbereich gestellt, wird mittels der digitalen Nachvergrößerung dafür gesorgt, dass die Reduzierung des optischen Abbildungsmaßstabes ausgeglichen wird, so dass insgesamt wieder die festgelegte und an der Steuereinrichtung 12 eingegebene Gesamtvergrößerung, d.h. der Gesamtabbildungsmaßstab erreicht wird.
Die Reduktion des optischen Abbildungsmaßstabs kann dabei zusätzlich oder alternativ auch durch eine Verstellung des Arbeitsabstandes realisiert werden, wenn die entsprechende Einrichtung 20 hierfür vorhanden ist.
Als Parameter kann z.B. das Signal-zu-Rausch-Verhältnis des Bilds verbessert werden, da durch Veränderung des optischen Abbildungsmaßstabs die Lichtintensität, die, auf den Bilddetektor 8 einfällt, gesteigert wird.
Um dies zu veranschaulichen ist das Objekt O in einer schematischen Darstellung in 2 als Blume dargestellt. Das Objekt O reflektiert oder emittiert Licht, das über die Optiken 2, 10, 4 dem Bilddetektor 8 zugeführt wird. Zur Erzeugung eines vorläufigen Bilds, was in 2 als Pfad A dargestellt ist, wird die Zoomoptik 10 derart eingestellt, dass das Objekt O auf die Detektorfläche 72 des Bilddetektors 8 mit dem zuvor festgelegten Gesamtabbildungsmaßstab abgebildet wird. Dabei ist eine Größe des Bildfelds 71 passend zur Detektorfläche 72 (in 1 mit Bezugszeichen 6 versehen).
Anschließend wird überprüft, ob das Signal-zu-Rausch-Verhältnis in einem vorgegebenen Sollwertbereich ist. Dies kann durch eine bekannte Rauschanalyse erfolgen. Der vorgegebene Sollwertbereich hat eine untere Grenze, die durch den Benutzer des Mikroskops M einstellbar ist. Diese untere Grenze kann beispielsweise so gewählt werden, dass das endgültige Bild ein gewünschtes, annehmbares Signal-zu-Rausch-Verhältnis aufweist. Liegt das Signal-zu-Rausch-Verhältnis nicht im vorgegebenen Sollwertbereich, wird der optische Abbildungsmaßstab der Zoomoptik 10 reduziert, bis das Signal-zu-Rausch-Verhältnis in dem vorgegebenen Sollwertbereich liegt. Dies ist in 2 als Pfad B dargestellt.
Die Reduktion des optischen Abbildungsmaßstabs bewirkt, dass das Bildfeld 71 die Detektorfläche 72 deutlich unterfüllt. Auf der anderen Seite gelangt die gesamte Abbildungsstrahlung aus dem Objektfeld auf Detektorfläche 72. Da nicht alle Pixel 73 der Detektorfläche 72 beleuchtet sind, ist die Photonenanzahl pro beleuchtetem Pixel 73 im Vergleich zum vorläufigen Bild erhöht. Nun wird das endgültige digitale Bild erzeugt, indem durch einen digitalen Zoomfaktor digital nachvergrößert wird. Auf diese Weise tragen nur Pixel zum Bild bei, die ein verbessertes Signal-Rausch-Verhältnis haben (Pfad A).
Um sicherzustellen, dass der in dem vorläufigen Bild sichtbare Bereich des Objekts O mit dem in dem endgültigen Bild sichtbaren Ausschnitt des Objekts O übereinstimmt, wird das endgültige Bild digital mit dem Zoomfaktor, welcher dem Quotienten aus Gesamtabbildungsmaßstab zum reduzierten optischen Abbildungsmaßstab entspricht, nachvergrößert. Das digital vergrößerte Bild wird dem Beobachter dargestellt. Aufgrund der höheren Lichtintensität pro Pixel 73 bei der Abbildung mit dem reduzierten Vergrößerungsmaßstab ist das Signal-zu-Rausch-Verhältnis im Vergleich zum vorläufigen Bild verbessert.
In einer anderen Ausführungsform wird das Verfahren dazu verwendet, den Schärfentiefenbereich des Bilds zu verbessern. Auch dabei wird überprüft, ob der Schärfentiefebereich des Bilds in einem vorgegebenen Sollwertbereich liegt. Ist dies nicht der Fall, wird der optische Abbildungsmaßstab reduziert, bis der Schärfentiefebereich in dem vorgegebenen Sollwertbereich liegt und anschließend das endgültige Bild digital auf den Gesamtabbildungsmaßstab vergrößert.
Die prinzipielle Vorgehensweise wird anhand der 3a und 3b nochmals erläutert, wobei hier optional der Arbeitsabstand verändert wird. In einem ersten Schritt S1 wird die Position des Mikroskops M gegenüber dem Objekt O eingestellt und damit der Arbeitsabstand festgelegt. Ferner wird ein Gesamtabbildungsmaßstab festgelegt, z. B. indem der Benutzer den optischen Abbildungsmaßstabs auf den gewünschten Gesamtabbildungsmaßstab einstellt. Auf diese Weise wird im Schritt S1 der im Bild sichtbare Ausschnitt des Objekts O und dessen Vergrößerung festgelegt. Ferner wird ein vorläufiges Bild des Objekts O erzeugt.
In einem daran anschließenden Schritt S2 wird mindestens ein Parameter des Bilds, wie beispielsweise das Signal-zu-Rausch-Verhältnis oder der Schärfentiefebereich, festgelegt.
In Schritt S3 wird überprüft, ob der Parameter des vorläufigen Bilds in einem vorgegebenen oder ebenfalls in Schritt S2 festgelegten Sollwertbereich liegt. Ist dies nicht der Fall, wird der optische Abbildungsmaßstab so lange reduziert, bis der Parameter im vorgegebenen Sollwertbereich liegt. Dies kann durch Veränderung des Arbeitsabstandes und/oder die Zoomoptik erfolgen. Im Anschluss daran wird das endgültige Bild des Objekts O erzeugt, indem digital auf dem Gesamtvergrößerungsmaßstab 5 nachvergrößert wird. Die Reduzierung des optischen Abbildungsmaßstabs und ausgleichende digitale Nachvergrößerung erfolgen, bis der Parameter im vorgegebenen Sollwertbereich liegt.
Eine optionale Bedingung für das Reduzieren des Abbildungsmaßstabs ist, dass die Auflösung des digital nachvergrößerten endgültigen Bilds einen vorgegebenen Mindestwert der Auflösung erreicht.
In einem nachfolgenden optionalen Schritt S4 wird die Beleuchtungsstärke der Beleuchtungseinrichtung 50 derart reduziert, bis das Signal-zu-Rausch-Verhältnis einen Schwellwert erreicht. Auf diese Weise lässt sich die Beleuchtungsstärke reduzieren, ohne dass das Signal-zu-Rausch-Verhältnis unter einen vorgegebenen Grenzwert fällt.
Ferner kann optional die von der der Beleuchtungseinrichtung 16 beleuchtete Fläche 18 des Objekts O derart an den digitalen Zoom angepasst werden, dass die beleuchtete Fläche 18 mit der in dem endgültigen Bild angezeigten Ausschnitt übereinstimmt. Es wird also nur der Bereich des Objekts O beleuchtet, der im digital nachvergrößerten Bild sichtbar ist. Dies bedeutet, dass das optische Bildfeld Bereiche abbildet, die im Objekt O nicht beleuchtet werden. Auf diese Weise lässt sich die von der Beleuchtungseinrichtung 16 erzeugte Strahlung auf die relevanten Bereiche konzentrieren.
Eine andere Ausführungsform des Mikroskopieverfahrens, das schematisch in 3b dargestellt wird, beginnt wieder mit Schritt S1 wie oben ausgeführt. Hier wird nun nicht eine vereinfachte schrittweise Vorgehensweise zum Einstellen/Regeln verfolgt, sondern es erfolgt eine Regelung mit Regelschleife dahingehend, dass in einem Regelkreis der Wert des Parameters in den Sollwertbereich gestellt wird, wobei die entsprechende Stellgröße der optische Abbildungsmaßstab, z.B. die Einstellung der Zoomoptik 10 ist. Gleichzeitig wird durch eine digitale Nachvergrößerung dafür gesorgt, dass der festgelegte Gesamtabbildungsmaßstab eingehalten wird. Die Regelung stellt damit letztlich das Verhältnis zwischen optischen Abbildungsmaßstab und digitaler Nachvergrößerung ein.
In Schritt S5 wird die im Folgenden dargestellte Kostenfunktion KF minimiert. $\begin{matrix} KF {(Z,V)}^{2} = W 1 * {((Aufl \ddot{o} sung (Z,V) - {Grenzwert}_{Aufl \ddot{o} sung}) / {Grenzwert}_{Aufl \ddot{o} sung})}^{2} \\ + W 2 * {((Sch \ddot{a} rfentiefebereich (Z,V) - {Grenzwert}_{Sch \ddot{a} rfentiefen}) / {Grenzwert}_{Sch \ddot{a} rfentiefe})}^{2} \\ + W3 * {({Grenzwert}_{Beleuchtungsst \ddot{a} rke} / (Beleuchtungsst \ddot{a} rke (Z,V) - {Grenzwert}_{Beleuchtungsst \ddot{a} rke}))}^{2} \end{matrix}$
Die Kostenfunktion KF hängt von der Auflösung des Bilds, der Beleuchtungsstärke und des Schärfentiefebereichs, wobei die Gewichtungsfaktoren W1, W2 und W3 eine Bevorzugung der der einzelnen Terme ermöglichen. V ist der optische Abbildungsmaßstab, Z stellt den digitalen Zoomfaktor dar. Das Produkt aus optischem Abbildungsmaßstab V und dem digitalen Zoomfaktor Z ergibt den Gesamtvergrößerungsmaßstab. Die Grenzwerte der Auflösung „Grenzwert_Auflö- _sung“ und des Schärfentiefebereichs „Grenzwert_{Schärtentiefe}“ werden vorzugsweise von dem Beobachter manuell eingestellt. Der Grenzwert der Beleuchtungsstärke „Grenzwert_{Beleuchtungsstärke}“ wird insbesondere abhängig vom Objekt O festgelegt; dieser Grenzwert kann beispielsweise die maximale Beleuchtungsstärke sein, ehe Strahlungsschäden in dem Objekt O hervorgerufen werden.
In Schritten S6 und S7 wird eine Regelschleife zur Minimierung der Kostenfunktion KF ermittelten Kenngrößen ausgeführt. In Schritt S7 wird dabei überprüft, ob die Parameter in dem vorgegebenen Sollwertbereich liegen. Liegen die Parameter in dem vorgegebenen Sollwertbereich endet das Verfahren in Schritt S7. In einer Ausführungsform enthält die Steuereinrichtung 12 einen Regler, beispielsweise einen P-Regler, einen PI-Regler oder einen PID-Regler oder einen Fuzzy-Regler.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102006009452 B4 [0003]
DE 10335644 B3 [0003]
DE 202005021436 U1 [0004]
DE 102009012707 A1 [0004]
US 10139613 B2 [0004]
DE 102007007797 A1 [0004]
DE 102018110643 B1 [0045]

Claims

Mikroskopieverfahren zum Erzeugen eines elektronischen Bilds eines Objekts (O), - wobei das Objekt (O) mit einem einstellbaren optischen Abbildungsmaßstab auf einen Bilddetektor (8) abgebildet wird und - wobei das Mikroskopieverfahren die Schritte umfasst: - Auswählen mindestens eines Parameters für das elektronische Bild, der durch den optischen Abbildungsmaßstab beeinflussbar ist und von der Bildfeldgröße verschieden ist, und Festlegen eines Sollwertbereichs für den Parameter, - Festlegen eines Gesamtabbildungsmaßstabs für das elektronische Bild, gekennzeichnet durch - Einstellen oder Regeln des Parameters des elektronischen Bilds so, dass zugleich der Parameters des elektronischen Bilds mit einer Toleranz von bevorzugt 10% oder 20% im vorgegebenen Sollwertbereich liegt und der festgelegte Gesamtabbildungsmaßstab erreicht wird, wobei der optischen Abbildungsmaßstabs eine Basis für eine Stellgröße des Einstellen oder Regelns bildet und eine digitale Bildnachvergrößerung auf den festgelegten Gesamtabbildungsmaßstab ausgeführt wird.
Mikroskopieverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Einstellen oder Regeln erfolgt durch: - Erzeugen eines vorläufigen elektronischen Bilds des Objekts (O) mit einem den Gesamtabbildungsmaßstab realisierenden optischen Abbildungsmaßstabs und ohne digitale Nachvergrößerung, - Reduzieren des optischen Abbildungsmaßstabs bis der Wert des Parameters innerhalb der Toleranz im vorgegebenen Sollwertbereich liegt, - digitale Nachvergrößerung des vorläufigen elektronischen Bilds des Objekts (O) zu einem endgültigen elektronischen Bild derart, dass der festgelegte Gesamtabbildungsmaßstab erreicht wird.
Mikroskopieverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Parameter ein Signal-zu-Rausch-Verhältnis des endgültigen elektronischen Bilds und/oder einen Schärfentiefebereich des elektronischen Bilds umfasst.
Mikroskopieverfahren nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sollwertbereich oder die Toleranz so gewählt wird, dass eine Auflösung des elektronischen Bilds nach der digitalen Nachvergrößerung noch über einem vorgegebenen Mindestwert liegt.
Mikroskopieverfahren nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beim Einstellen oder Regeln ein Arbeitsabstand, welcher der Abstand zwischen dem Mikroskop (M) und dem Objekt (O) ist, verändert wird.
Mikroskopieverfahren nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beim Einstellen oder Regeln eine Beleuchtungsstärke zur Beleuchtung des Objekts (O) verändert wird.
Mikroskopieverfahren nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der optische Abbildungsmaßstab derart eingestellt wird, dass ein Bildfeld (71) eine Detektorfläche (72) des Bilddetektors (8) vollständig überdeckt.
Mikroskopieverfahren nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Objekt (O) mit Beleuchtungsstrahlung in eine Beleuchtungsfläche beleuchtet wird, wobei die Größe der Beleuchtungsfläche derart gesteuert wird, dass eine Ausdehnung der Beleuchtungsfläche dem im digital nachvergrößerten elektronischen Bild sichtbaren Bereich des Objekts (O) entspricht und Bereiche des Objekts (O), die in einem optisch Objektfeld liegen, aber im digital nachvergrößerten elektronischen Bild nicht sichtbaren sind, nicht beleuchtet werden.
Mikroskopieverfahren nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Einstellen oder Regeln derart erfolgt, dass mindestens zwei der folgenden Parameter innerhalb von Toleranzen in einem jeweils zugeordneten, vorgegebenen Sollwertbereich liegen: Auflösung, Signal-zu-Rausch-Verhältnis, Schärfentiefebereich, Arbeitsabstand und Beleuchtu ngsstärke.
Mikroskopieverfahren nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Regeln mit einer P-, PI-, PID- oder Fuzzy-Reglung erfolgt.
Mikroskopieverfahren nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der optischen Abbildungsmaßstabs die Basis für die Stellgröße bildet, indem als die Stellgröße ein Absolutwert des optischen Abbildungsmaßstabs, ein Anteil des optischen Abbildungsmaßstabs am Gesamtabbildungsmaßstab oder ein Verhältnis aus optischem Abbildungsmaßstab und digitaler Nachvergrößerung verwendet wird.
Mikroskop zur Erzeugung eines elektronischen Bilds eines Objekts (O), umfassend - einen Bilddetektor (8), welcher aus einem optischen Bild des Objekts (O) elektronische Bilddaten des Objekts (O) erzeugt, - ein Objektiv (2), eine Tubuslinse (4) und eine einstellbare Zoomoptik (10), welche das optischen Bild auf dem Bilddetektor (8) mit einem einstellbaren optischen Abbildungsmaßstab erzeugen, und - eine Steuerungseinrichtung (12), welche ausgebildet ist, aus den elektronischen Bilddaten das elektronische Bild des Objekts (O) zu erzeugen und den optischen Abbildungsmaßstab einzustellen, - wobei die Steuerungseinrichtung (12) zum Ausführen des Verfahrens nach einem der obigen Ansprüche ausgebildet ist.