DE10261155B4 - Verfahren zur Detektion eines Objekts mit einem konfokalen Rastermikroskop und konfokales Rastermikroskop zur Detektion eines Objekts - Google Patents

Verfahren zur Detektion eines Objekts mit einem konfokalen Rastermikroskop und konfokales Rastermikroskop zur Detektion eines Objekts Download PDF

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Abstract

Verfahren zur Detektion eines Objekts (3, 4) mit einem konfokalen Rastermikroskop, wobei das Objekt (3, 4) entlang einer Richtung mit einer vorgebbaren Rastergeschwindigkeit und entlang einer anderen Richtung mit einer langsameren Rastergeschwindigkeit jeweils bidirektional abgerastert wird und hierdurch Objektinformationen des Objekts (3, 4) detektiert und einzelnen Bildelementen (25) zugeordnet werden und wobei die Zuordnung der Objektinformationen zu den jeweiligen Bildelementen (25) in Abhängigkeit vom zeitlichen Verlauf des Rastervorgangs erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass jedem einzelnen Bildelement (25) eine Zeitinformation zugeordnet wird und dass die Zeitinformation den Zeitpunkt umfasst, an dem der dem Bildelement (25) entsprechende Objektbereich abgerastert wurde.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Detektion eines Objekts mit einem konfokalen Rastermikroskop, wobei das Objekt entlang einer Richtung mit einer vorgebbaren Rastergeschwindigkeit und entlang einer anderen Richtung mit einer langsameren Rastergeschwindigkeit jeweils bidirektional abgerastert wird und hierdurch Objektinformationen des Objekts detektiert und einzelnen Bildelementen zugeordnet werden und wobei die Zuordnung der Objektinformationen zu den jeweiligen Bildelementen in Abhängigkeit vom zeitlichen Verlauf des Rastervorgangs erfolgt.
  • Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung ein konfokales Rastermikroskop zur Detektion eines Objekts, wobei das Objekt entlang einer Richtung mit einer vorgebbaren Rastergeschwindigkeit und entlang einer anderen Richtung mit einer langsameren Rastergeschwindigkeit jeweils bidirektional abrasterbar ist und hierdurch Objektinformationen des Objekts detektierbar und einzelnen Bildelementen zuordenbar sind und wobei die Objektinformationen zu den jeweiligen Bildelementen in Abhängigkeit vom zeitlichen Verlauf des Rastervorgangs zuordenbar sind, insbesondere zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
  • Verfahren zur Detektion eines Objekts mit einem konfokalen Rastermikroskop der eingangs genannten Art sind aus der Praxis bekannt. Konfokale Rastermikroskope zur Durchführung eines solchen Verfahrens sind beispielsweise in der Literaturstelle „Handbook of biological confocal microscopy”, Editor: J. Pawley, Plenum Press, 1995, beschrieben.
  • Bei einem konfokalen Rastermikroskop wird ein zu untersuchendes Objekt mit einem fokussierten Lichtstrahl abgerastert. Das konfokale Rastermikroskop umfasst im Allgemeinen eine Lichtquelle und eine Fokussieroptik, mit der das Licht der Lichtquelle auf eine Beleuchtungslochblende fokussiert wird. Dabei sind ein Strahlteiler, eine Rastereinrichtung zur Relativbewegung des Lichtstrahls zum Objekt, eine Mikroskopoptik, eine Detektionsblende und Detektoren zum Nachweis von Detektions- bzw. Fluoreszenzlicht vorgesehen.
  • Das die Beleuchtungslochblende passierende Beleuchtungslicht wird meist über einen Strahlteiler in den Mikroskopstrahlengang eingekoppelt. Der Lichtstrahl wird mit der Mikroskopoptik in dessen Fokalebene fokussiert. Der Fokus des Lichtstrahls wird mit der Rastereinrichtung in der Fokalebene der Mikroskopoptik bzw. in einer Probenebene bewegt. Hierzu werden üblicherweise zwei Spiegel verwendet, die verkippt werden, wobei die Ablenkachsen meist senkrecht aufeinander stehen, so dass ein Spiegel in X- und der andere in Y-Richtung ablenkt. Die Verkippung der Spiegel wird beispielsweise mit Hilfe von Galvanometer-Stellelementen bewerkstelligt.
  • Üblicherweise wird der X-Spiegel mit einer vorgebbaren Geschwindigkeit bewegt, der Y-Spiegel mit einer hierzu verglichenen langsameren Geschwindigkeit. Hierdurch resultiert eine vorgebbare Rastergeschwindigkeit entlang der X-Richtung und eine langsamere Rastergeschwindigkeit entlang der Y-Richtung des Lichtstrahls, mit dem das Objekt abgerastert wird. Wenn während der Spiegelbewegung des X-Spiegels bei beiden entgegengesetzten Bewegungsrichtungen Objektinformationen detektiert werden, spricht man von einem bidirektionalen Rastervorgang in X-Richtung. Wenn das auch für die Y-Richtung erfolgt, wird das Objekt entlang den beiden Richtungen jeweils bidirektional abgerastert.
  • Das von der Probe kommende Fluoreszenz- oder Reflexionslicht gelangt über dieselben Scanspiegel zurück zum Strahlteiler und passiert diesen, um anschließend auf die Detektionslochblende fokussiert zu werden, hinter der sich ein oder mehrere Detektoren befinden. Detektionslicht, das nicht direkt aus der Fokusregion der Mikroskopoptik stammt, nimmt einen anderen Lichtweg und passiert die Detektionslochblende nicht, so dass man eine Punktinformation des mit dem fokussierten Lichtstrahls beleuchteten Objektbereichs erhält, die durch Abrastern des Objekts zu einem zwei- oder dreidimensionalen Bild führt.
  • Aus den detektierten Objekteinformationen kann zusammen mit den zugehörigen Rasterpositionen der Spiegel der Rastereinrichtung – und somit der Rasterpositionen des Beleuchtungslichtstrahls – eindeutig ein zweidimensionales Bild zusammengesetzt und abgespeichert werden. Üblicherweise werden zur Zuordnung der Objektinformationen zu den einzelnen Bildelementen die Zustandsdaten der Verstellelemente der Spiegel der Rastereinrichtung – d. h. der Galvanometer-Stellelemente – mitgelesen. Die Zuordnung erfolgt derart, dass zu Beginn einer jeden abgerasterten Bildzeile der Zeilenzuordnungsvorgang beginnt und die mit einem Detektor detektierten Objektinformationen in einzelnen Zeitintervallen auf integriert werden. Jedem Zeitintervall entspricht ein Bildelement der abgerasterten Zeile. Die Dauer eines jeden solchen Zeitintervalls ist hierbei konstant und ergibt sich aus der Anzahl der Bildelemente pro Zeile und der Dauer, die der Zeilenrastervorgang in Anspruch nimmt.
  • Hohe Rastergeschwindigkeiten können beispielsweise dadurch erreicht werden, dass entlang beiden Rasterrichtungen bidirektional gerastert wird. Bei hohen Rastergeschwindigkeiten hat sich jedoch gezeigt, dass Objektbereiche am oberen oder unteren Bildrand bezogen zur Richtung der langsamen Rastergeschwindigkeit Ortsfehler aufweisen, die eine Abweichung von etwa 25% im Verhältnis zum mittleren Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Bilder aufweisen. Diese Fehlerquelle wird insbesondere dann erhöht, wenn ein lebendes, sich bewegendes Objekt abgerastert wird.
  • Aus der DE 101 26 286 A1 ist ein Rastermikroskop bekannt, bei dem einem jeden Detektionssignal ein dem Zeitverlauf des Rastervorgangs entsprechendes Stellungssignal zugeordnet wird.
  • Die DE 100 39 248 C2 zeigt ebenfalls ein Rastermikroskop, bei dem die Abweichung zwischen der Soll- und Ist-Abtastbewegung erfasst und der Auslesevorgang für das zugehörige Bildpixel angepasst wird.
  • Auch die DE 100 37 783 A1 offenbart ein Rastermikroskop, wobei dort das Detektionssignal entsprechend der Scanstellung korrigiert wird.
  • Bei dem aus der DE 197 02 752 C2 bekannten Rastermikroskop wird der Scanspiegel zwecks verbesserter, linearer Ablenkung in geeigneter Weise angesteuert.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und ein konfokales Rastermikroskop der gattungsbildenden Art anzugeben und weiterzubilden, bei dem die bei hohen Rastergeschwindigkeiten üblicherweise auftretenden Fehler vermieden werden.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren der gattungsbildenden Art löst die voranstehende Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 1. Danach ist ein solches Ver fahren dadurch gekennzeichnet, dass jedem einzelnen Bildelement eine Zeitinformation zugeordnet wird und dass die Zeitinformation den Zeitpunkt umfasst, an dem der dem Bildelement entsprechende Objektbereich abgerastert wurde.
  • In Bezug auf das erfindungsgemäße Rastermikroskop ist die voranstehende Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 8 gelöst. Danach ist das gattungsbildende konfokale Rastermikroskop dadurch gekennzeichnet, dass jedem einzelnen Bildelement eine Zeitinformation zuordenbar ist und dass die Zeitinformation den Zeitpunkt umfasst, an dem der dem Bildelement entsprechende Objektbereich abgerastert wurde.
  • Erfindungsgemäß ist erkannt worden, dass der oben beschriebene konventionelle, aus dem Stand der Technik bekannte Ansatz zur Zuordnung der detektierten Objektinformationen zu den jeweiligen Bildelementen insbesondere bei hohen Rastergeschwindigkeiten zu größeren Fehlern führt, die vor allem im Zuordnungsvorgang begründet liegen. Insbesondere ist die Annahme einer konstanten Zeitintervall-Dauer bei hohen Rastergeschwindigkeiten ursächlich mit der fehlerhaften Zuordnung verknüpft. In erfindungsgemäßer Weise ist daher vorgesehen, dass zur Zuordnung der Objektinformationen zu den jeweiligen Bildelementen der tatsächliche zeitliche Verlauf des Rastervorgangs berücksichtigt wird. Insoweit sind hierbei keine Annahmen bezüglich eines Rastervorgangs erforderlich, die dann eine fehlerhafte Zuordnung nach sich ziehen. Vielmehr wird durch diese Maßnahme sichergestellt, dass eine Zuordnung fehlerminimiert erfolgt.
  • Im Konkreten wird jedem einzelnen Bildelement eine Zeitinformation zugeordnet. Somit ist jedem Bildelement nicht nur ein Intensitäts- bzw. Grauwert zugeordnet, sondern auch eine Zeitinformation. Der Intensitäts- bzw. Grauwert umfasst Informationen über das abgerasterte Objekt, wohingegen die Zeitinformation den Zeitpunkt umfasst, an dem der dem Bildelement entsprechende Objektbereich abgerastert wurde. Insoweit wird hierdurch sichergestellt, dass auch bei hohen Rastergeschwindigkeiten eine fehlerminimierte Zuordnung unter Berücksichtigung des tatsächlichen Rastervorganges möglich ist.
  • Eine Berücksichtigung des tatsächlichen Rastervorgangs könnte grundsätzlich unter Zuhilfenahme eines Steuersignals für eine Rastereinrichtung des Raster mikroskops oder anhand eines von einer Rastereinrichtung des Rastermikroskops erzeugten Referenzsignals erfolgen.
  • Demgemäß ist vorgesehen, dass zur Zuordnung ein Steuersignal einer Rastereinrichtung des Rastermikroskops verwendet wird. Ein solches Steuersignal liegt üblicherweise bei der Steuerelektronik oder der Steuereinrichtung des Rastermikroskops vor beziehungsweise wird von ihr erzeugt und kann daher bei dem Zuordnungsvorgang mit einfachen Mitteln berücksichtigt werden. Der Zuordnungsvorgang wird in der Regel im Rahmen einer elektronischen Schaltung realisiert sein, die der Detektionselektronik nachgeschaltet ist. Somit wäre das von der Steuereinrichtung erzeugte Steuersignal der elektronischen Schaltung zurückzuführen.
  • Alternativ hierzu könnte von einer Rastereinrichtung des Rastermikroskops ein Referenzsignal oder ein den momentanen Zustand der Rastereinrichtung entsprechendes Signal ausgegeben und zur Zuordnung verwendet werden. Falls die Rastereinrichtung ein Referenzsignal ausgibt, kann dies – analog zum obigen Fall beim Steuersignal einer Rastereinrichtung – der elektronischen Schaltungen zugeführt werden, in der der Zuordnungsvorgang realisiert ist. Ein den momentanen Zustand der Rastereinrichtung entsprechendes Signal könnte beispielsweise mit Hilfe eines zusätzlichen Lichtstrahls erzeugt werden, der an einem der Spiegel der Rastereinrichtung reflektiert und bei der Spiegelbewegung ausgelenkt wird und beispielsweise auf einen flächenförmigen Detektor auftrifft. Das vom flächenförmigen Detektor erzeugte Detektionssignal könnte sodann der den Zuordnungsvorgang realisierenden elektronischen Schaltungen zugeführt werden. Falls die Stellelemente der Rastereinrichtung ein Zustandssignal ausgeben, könnte dieses zur Zuordnung verwendet werden.
  • In ganz besonders vorteilhafter Weise kann die Zuordnung der Objektinformationen zu den jeweiligen Bildelementen auch nach Beendigung eines Rastervorgangs erfolgen. Da jedem Bildelement eine Zeitinformation zugeordnet und abgespeichert werden kann, ist eine erneute Zuordnung der Objektinformationen zu den jeweiligen Bildelementen nach Beendigung des Rastervorganges möglich. Hierdurch kann insbesondere bei hohen Rastergeschwindigkeiten die den Zuordnungsvorgang realisierende elektronische Schaltung entlastet oder einfacher ausgebildet werden. Weiterhin kann die erneute Zuordnung der Objektinformationen zu den jeweiligen Bildelementen mit Methoden der digitalen Bildverarbeitung kombiniert werden, so dass der erneute Zuordnungsvorgang im Hinblick auf eine Konsistenzüberprüfung der detektierten Objektinformationen und/oder eine Fehlerminimierung des Zuordnungsvorgangs optimiert werden kann.
  • Alternativ hierzu könnte die Zuordnung im Wesentlichen in Echtzeit erfolgen. In diesem Fall könnten die aufgrund des Rastervorgangs erzeugten Bilder unmittelbar vom Bediener des konfokalen Rastermikroskops betrachtet werden, beispielsweise auf einer Bildausgabeeinheit in Form eines Computermonitors. Eine erneute Zuordnung der Objektinformationen zu den jeweiligen Bildelementen, die nach dem Rastervorgang erfolgt, könnte in diesem Falle dennoch durchgeführt werden. Hierzu wäre allerdings erforderlich, dass jedem Bildelement eine Zeitinformation zugeordnet und abgespeichert wird.
  • Wie bereits angedeutet, erfolgt vorzugsweise die Zuordnung der Objektinformationen zu den jeweiligen Bildelementen mit einer elektronischen Schaltung. Die elektronische Schaltung ist der Detektionseinrichtung des Rastermikroskops zugeordnet und verarbeitet die von der Detektionseinrichtung detektierten Objektinformationen. Weiterhin verarbeitet die elektronische Schaltung entweder das Steuersignal für die Rastereinrichtung oder das von der Rastereinrichtung ausgegebene Referenzsignal, das den momentanen Zustand der Rastereinrichtung widerspiegelt.
  • Im Konkreten könnte die Zuordnung der Objektinformationen zu den jeweiligen Bildelementen anhand der folgenden Formel erfolgen: T(X, Y) = T1 + |(y·Ymax – Y)|·Zeilendauer + |(x·Xmax – X)|·Bildelementdauer.
  • Diese Formel gilt ganz allgemein für Rastervorgänge, die einzelne zweidimensionale Bildaufnahmen wiederholt durchführen. Mit T(X, Y) ist der dem Bildelement (X, Y) zugeordnete Zeitwert bezeichnet, wobei X und Y die Ortskoordinaten eines Bildelements sind. Falls die Rastereinrichtung in positiver x-Richtung rastert, ist x = 0. Wenn die Rastereinrichtung in negativer x-Richtung rastert, ist x = 1. Für die y-Richtung gilt dies entsprechend, d. h. falls die Rastereinrichtung in positiver y-Richtung rastert, ist y = 0. Wenn die Rastereinrichtung in negativer y-Richtung rastert, ist y = 1. T1 entspricht der Startzeit eines zweidimensionalen Rastervorgangs. Xmax und Ymax bezeichnen die Anzahl der Bildelemente in X- bzw. Y-Richtung, also beispielsweise 512 × 112 Bildelemente pro zweidimensionalem Bild. Der Begriff „Bildelementdauer” in der Formel entspricht der Zeit, die der Rastervorgang für ein Bildelement beansprucht. Der Begriff „Zeilendauer” in der Formel entspricht der Zeit für eine abgerasterte Zeile, die der Rastervorgang entlang der Richtung der schnelleren Rastergeschwindigkeit beansprucht. Wie bereits angedeutet, könnte die Formel zur erneuten Zuordnung der Objektinformationen zu den jeweiligen Bildelemente herangezogen werden, die beispielsweise mit Methoden der digitalen Bildverarbeitung implementiert sein kann.
  • In vorrichtungsmäßiger Hinsicht wird die eingangs genannte Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruches 10 gelöst. Hiernach ist ein konfokales Rastermikroskop zur Detektion eines Objekts der gattungsbildenden Art dadurch kennzeichnend, dass die Objektinformationen zu den jeweiligen Bildelementen in Abhängigkeit vom zeitlichen Verlauf des Rastervorgangs zuordenbar sind.
  • Das erfindungsgemäße konfokale Rastermikroskop zur Detektion eines Objekts dient vorzugsweise zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Patentansprüche 1 bis 7. Insoweit wird zur Vermeidung von Wiederholungen auf den vorangegangenen Teil der Beschreibung verwiesen.
  • Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten und weiterzubilden. Dazu ist einerseits auf die dem Patentanspruch 1 nachgeordneten abhängigen Patentansprüche und andererseits auf die nachfolgende Erläuterung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung zu verweisen. In Verbindung mit der Erläuterung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung werden auch im Allgemeinen bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Lehre erläutert. In der Zeichnung zeigen
  • 1 eine schematische Darstellung eines Diagramms, das den zeitlichen Verlauf des Teils der Rastereinrichtung zeigt, der für die langsamere Rastergeschwindigkeit verantwortlich ist,
  • 2 eine schematische Darstellung zweier aufeinanderfolgend abgerasteter Bildebenen und einen schematisch dargestellten Zeitstrahl, der dem zeitlichen Verlauf der detektierten Objektinformationen symbolisiert und
  • 3 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines konfokalen Rastermikroskops zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
  • In dem in 1 gezeigten Diagramm ist der zeitlichen Verlauf 1 des Teils der Rastereinrichtung als Funktion der Zeit gezeigt, der für die langsamere Rastergeschwindigkeit verantwortlich ist. Gezeigt ist die Auslenkung in y-Richtung des für den Rastervorgang verantwortlichen Spiegels der Rastereinrichtung, wobei in y-Richtung das Objekt bidirektional abgerastert wird. Bei diesem Rastervorgang werden zweidimensionale Bilder von Objekten 2, 3 aufgenommen, von denen zwei Bilder 4, 5 in der 2 gezeigt sind.
  • Der Rastervorgang des Bilds 4 beginnt bei dem in 1 gezeigten Zeitpunkt T1. Der Spiegel wird entsprechend dem zeitlichen Verlauf 1 mit positiver Steigung ausgelenkt, bis er am oberen Umkehrpunkt 6 in die entgegengesetzte Richtung bewegt wird, entsprechend dem zeitlichen Verlauf 1 dann mit negativer Steigung. Zwischen den y-Werten 0 und Ymax werden Objektinformationen einzelnen Bildelementen zugeordnet, wird also das Bild 4 aufgebaut. Während sich der Spiegel in diesem Bereich befindet, wird der Variable y aus Patentanspruch 9 den Wert 0 zugewiesenen. Ab dem Zeitpunkt T2 wird das Bild 5 gerastert, wobei der Spiegel entsprechend dem zeitlichen Verlauf 1 mit negativer Steigung ausgelenkt wird. Während sich der Spiegel in diesem Bereich befindet, wird der Variable y aus Patentanspruch 9 den Wert 1 zugewiesenen. Nachdem der untere Umkehrpunkt 7 durchlaufen ist, kann das nächste Bild erzeugt werden. Die Dauer einer Zeile des Rastervorgangs in y-Richtung ist mit dem Bezugszeichen 8 in 1 gekennzeichnet. Somit werden lediglich Objektinformationen zwischen den Zeitpunkten T1 und 9 für Bild 4 und zwischen den Zeitpunkten T2 und 10 für Bild 5 detektiert. Zwischen den Zeitpunkten 9 und T2 werden keine Objektinformationen detektiert.
  • In 2 sind zwei hintereinander gerasterte Bilder 4, 5 gezeigt, wobei mit dem Pfeil links neben dem Bild 4 angedeutet ist, das das Bild 4 in y-Richtung von unten nach oben – also mit positiver Steigung entsprechend dem zeitlichen Verlauf 1 aus 1 – gerastert wurde. Entsprechend ist mit dem Pfeil links neben dem Bild 5 angedeutet, dass das Bild 5 in y-Richtung von oben nach unten – also mit negativer Steigung entsprechend dem zeitlichen Verlauf 1 aus 1 – gerastert wurde. Dementsprechend wird im Bild 4 das Objekt 2 unmittelbar nach Beginn des Rastervorgangs für das Bild 4 detektiert. Das Objekt 3 wird ungefähr in der Mitte des Rastervorgangs des Bilds 4 detektiert. Im Bild 5 wird das Objekt 2 – aufgrund der nunmehr umgekehrten Richtung entlang der gerasterte wird – nahezu am Ende des Rastervorgangs des Bilds 5 detektiert. Dies ist mit dem unter den zwei Bildern 4, 5 in 2 gezeigten Zeitstrahl 11 angedeutet. Dementsprechend wird das Objekt 2 unmittelbar nach Beginn T1 des Rastervorgangs des Bilds 4 detektiert. Das Objekt 2 wird jedoch nach erheblich länger Zeit nach Beginn T2 des Rastervorgangs des Bilds 5 detektiert, obwohl das Objekt 2 sich an derselben Stelle befindet. Mit dem Bezugszeichen 12 aus 1 ist die Stellung des Spiegels der Rastereinrichtung am zeitlichen Verlauf 1 gezeigt, an dem das Objekt 2 detektiert wird. Bezugszeichen 13 aus 1 zeigt die Stellung des Spiegels der Rastereinrichtung am zeitlichen Verlauf 1, an dem das Objekt 3 detektiert wird.
  • 3 zeigt in eine schematische Darstellung in Ausführungsbeispiels eines konfokalen Rastermikroskops zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Detektion der Objekte 3, 4. Das konfokale Rastermikroskop umfasst eine Lichtquelle 14, die Licht zur Beleuchtung der Objekte 3, 4 emittiert. Der Beleuchtungsstrahlengang 15 verläuft von der Lichtquelle 14 durch die Beleuchtungslochblende 16 über den Strahlteiler 17, die Rastereinrichtung 18 durch das Mikroskopobjektiv 19 zu den Objekten 3, 4. Der Detektionsstrahlengang 20 verläuft vom Objekt 3, 4 durch das Mikroskopobjektiv 19, über die Rastereinrichtung 18, durch den Strahlteiler 17, durch die Detektionslochblende 21 zum Detektor 22.
  • Mit dem in 3 zeigten Spiegel 23 der Rastereinrichtung 18 wird der bidirektionale Rastervorgang des Objekts 3, 4 in y-Richtung durchgeführt. Die dem Detektor 22 nachgeordnete Steuereinheit 24 des konfokalen Rastermikroskops steuert einerseits den Rastervorgang und andererseits die Zuordnung der mit den Detektor 22 detektieren Objektinformationen zu den einzelnen Bildelementen 25 des in 3 gezeigten Bilds 26.
  • Es erfolgt die Zuordnung der Objektinformationen zu den jeweiligen Bildelementen 25 in Abhängigkeit vom zeitlichen Verlauf des Rastervorgangs. Hierzu wird ein von der Rastereinrichtung 18 erzeugtes Referenzsignal über die Leitung 27 der Steuereinheit 24 zugeführt, wobei das Referenzsignal zur Zuordnung verwendet wird. Die Zuordnung erfolgt in dem in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel im Wesentlichen in Echtzeit.
  • Abschließend sei ganz besonders darauf hingewiesen, dass die voranstehend erörterten Ausführungsbeispiele lediglich zur Beschreibung der beanspruchten Lehre dienen, diese jedoch nicht auf die Ausführungsbeispiele einschränken.

Claims (8)

  1. Verfahren zur Detektion eines Objekts (3, 4) mit einem konfokalen Rastermikroskop, wobei das Objekt (3, 4) entlang einer Richtung mit einer vorgebbaren Rastergeschwindigkeit und entlang einer anderen Richtung mit einer langsameren Rastergeschwindigkeit jeweils bidirektional abgerastert wird und hierdurch Objektinformationen des Objekts (3, 4) detektiert und einzelnen Bildelementen (25) zugeordnet werden und wobei die Zuordnung der Objektinformationen zu den jeweiligen Bildelementen (25) in Abhängigkeit vom zeitlichen Verlauf des Rastervorgangs erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass jedem einzelnen Bildelement (25) eine Zeitinformation zugeordnet wird und dass die Zeitinformation den Zeitpunkt umfasst, an dem der dem Bildelement (25) entsprechende Objektbereich abgerastert wurde.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Zuordnung ein Steuersignal für eine Rastereinrichtung (18) des Rastermikroskops verwendet wird.
  3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass von einer Rastereinrichtung (18) des Rastermikroskops ein Referenzsignal oder ein den momentanen Zustand der Rastereinrichtung (18) entsprechendes Signal ausgegeben und zur Zuordnung verwendet wird.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuordnung nach Beendigung eines Rastervorgangs erfolgt.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuordnung im Wesentlichen in Echtzeit erfolgt.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuordnung mit einer hierzu vorgesehenen elektronischen Schaltung erfolgt.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuordnung anhand der Formel T(X, Y) = T1 + |(y·Ymax – Y)|·Zeilendauer + |(x·Xmax – X)|·Bildelementdauererfolgt, wobei T(X, Y) der dem Bildelement (X, Y) zugeordneten Zeitwert, X und Y die Ortskoordinaten eines Bildelements, x = 0, wenn in positiver x-Richtung gerastert wird, oder x = 1, wenn in negativer x-Richtung gerastert wird, y = 0, wenn in positiver y-Richtung gerastert wird, oder y = 1, wenn in negativer y-Richtung gerastert wird, T1 der Startzeit eines Rastervorgangs, Xmax und Ymax der Anzahl der Bildelemente in X- bzw. Y-Richtung, „Bildelementdauer” der Zeit entspricht, die der Rastervorgang für ein Bildelement beansprucht und „Zeilendauer” der Zeit für eine abgerasterte Zeile entspricht, die der Rastervorgang in die Richtung der schnelleren Rastergeschwindigkeit beansprucht.
  8. Konfokales Rastermikroskop zur Detektion eines Objekts (3, 4), wobei das Objekt (3, 4) entlang einer Richtung mit einer vorgebbaren Rastergeschwindigkeit und entlang einer anderen Richtung mit einer langsameren Rastergeschwindigkeit jeweils bidirektional abrasterbar ist und hierdurch Objektinformationen des Objekts (3, 4) detektierbar und einzelnen Bildelementen (25) zuordenbar sind und wobei die Objektinformationen zu den jeweiligen Bildelementen (25) in Abhängigkeit vom zeitlichen Verlauf des Rastervorgangs zuordenbar sind, insbesondere zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass jedem einzelnen Bildelement (25) eine Zeitinformation zuordenbar ist und dass die Zeitinformation den Zeitpunkt umfasst, an dem der dem Bildelement (25) entsprechende Objektbereich abgerastert wurde.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020057977A1 (de) 2018-09-20 2020-03-26 Carl Zeiss Microscopy Gmbh Verfahren und vorrichtung zur erfassung eines bildes eines objekts mit einem scanmikroskop

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007008009B3 (de) * 2007-02-15 2008-08-14 Leica Microsystems Cms Gmbh Verfahren zur Ansteuerung eines Scanmikroskops
EP2225598A1 (de) * 2007-12-21 2010-09-08 Koninklijke Philips Electronics N.V. Rastermikroskop und verfahren zum abbilden einer probe
DE102017102604B4 (de) 2017-02-09 2023-12-14 Abberior Instruments Gmbh Verfahren zum Steuern eines Laserscanning-Mikroskops beim Abtasten einer Probe und Laserscanning-Mikroskop

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19702752C2 (de) * 1997-01-27 2001-12-13 Zeiss Carl Jena Gmbh Ansteuersystem für einen Scannerantrieb
DE10037783A1 (de) * 2000-08-03 2002-02-14 Leica Microsystems Verfahren und Vorrichtung zur Phasenkorrektur von Positions- und Detektionssignalen in der Scanmikroskopie und Scanmikroskop
DE10039248C2 (de) * 2000-08-11 2002-10-24 Zeiss Carl Jena Gmbh Verfahren zur elektronischen Bildentzerrung bei Laser-Scan-Einrichtungen
DE10126286A1 (de) * 2001-05-30 2002-12-19 Leica Microsystems Verfahren und Vorrichtung zum Punktweisen scannen einer Probe

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19702752C2 (de) * 1997-01-27 2001-12-13 Zeiss Carl Jena Gmbh Ansteuersystem für einen Scannerantrieb
DE10037783A1 (de) * 2000-08-03 2002-02-14 Leica Microsystems Verfahren und Vorrichtung zur Phasenkorrektur von Positions- und Detektionssignalen in der Scanmikroskopie und Scanmikroskop
DE10039248C2 (de) * 2000-08-11 2002-10-24 Zeiss Carl Jena Gmbh Verfahren zur elektronischen Bildentzerrung bei Laser-Scan-Einrichtungen
DE10126286A1 (de) * 2001-05-30 2002-12-19 Leica Microsystems Verfahren und Vorrichtung zum Punktweisen scannen einer Probe

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020057977A1 (de) 2018-09-20 2020-03-26 Carl Zeiss Microscopy Gmbh Verfahren und vorrichtung zur erfassung eines bildes eines objekts mit einem scanmikroskop

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