DE19543585C1 - Belichtungssteuerung für die fotografische Aufnahme eines Mikroskopbildes - Google Patents
Belichtungssteuerung für die fotografische Aufnahme eines MikroskopbildesInfo
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Description
Die in der Mikrofotografie bei Mikroskopen bekannten
Spotmessungen unterschiedlicher Meßflächen
(z. B. 3%, 1%, 0.1% der Kleinbild-Formatfläche) dienen
der exakten, auf ein Objektdetail bezogenen Belichtungsmessung
mittels Sensoren, insbesondere bei mikroskopischen Objekten
hoher Dynamik, wie z. B. Fluoreszenz-, Dunkelfeld- und Pol-
Präparaten.
Dazu wird das zu messende Objektdetail entweder in die durch
eine Einstellmarke gekennzeichnete Sehfeldmitte von
Mikroskopokular oder Mikroskopkamera-Einstellfernrohr gerückt
(durch Objektzentrierung am Mikroskoptisch) oder durch eine
verschiebbare Meßblende eingefangen.
Beide Methoden setzen eine exakte Zentrierung von Objektdetail
(Spot-Meßfläche) und Einstellmarke zu dem die Belichtungszeit
messenden Sensor voraus.
Diese Zentrierung garantiert jedoch - auch wenn sie vom
Anwender exakt ausgeführt wurde - nicht in jedem Fall eine
eindeutige Spotpositionierung und damit die richtige Belichtung
auf das gewünschte Objektdetail.
Diese Spot-Fehlpositionierung tritt dann auf, wenn durch die
Summation der Zentriertoleranzen der einzelnen mechanischen
Systemkomponenten-Schnittstellen (Okular → Mikroskop-
Okularrohr bzw. Einstellfernrohr → Mikroskopkamera;
Fotoausgang Mikroskoptubus → Anschlußadapter für
Mikroskopkameras; Fotookular bzw. Projektiv → Anschlußadapter
für Mikroskopkameras; Mikroskopkamera → Anschlußadapter
Mikroskopkameras) ein systematischer Summenzentrierfehler des
Systems Mikroskop-Mikroskopkamera entsteht, der in der
Größenordnung des Spot-Durchmessers liegt.
Neben dem vom Anwender nicht beeinflußbaren, systematischen
Summenzentrierfehler des Systems Mikroskop-Mikroskopkamera
wirkt noch ein subjektiver, zufälliger Zentrier-
Einstellfehler, der von den Einstellfertigkeiten des Anwenders,
d. h. seiner Fertigkeit, das zu belichtende Objektdetail
(Spotposition) tatsächlich in der markierten Meßposition
(Strichkreuzmitte der Einstellhilfe, z. B. Okular oder
Einstellfernrohr) zu positionieren.
Beide beschriebenen Fehleranteile werden insbesondere beim
"0.1%-Spot"-Meßverfahren zu einem grundsätzlichen
Problem, häufig sind Fehlbelichtungen die Folge.
In DE-A1 34 10 682 sind in der Bildebene eines
Photomikroskopes mehrere photoelektrische Detektoren im
Bildbereich in unterschiedlichen Bereichen positioniert, um dem
Benutzer Inhomogenitäten der Beleuchtungsstärkeverteilung
anzuzeigen.
In DE 35 06 492 A1 ist eine Mehrfeldmatrix mit steuerbarer
Transmission in Strahlengang eines optischen Gerätes
angeordnet, die von einem Prozessor felderweise
hellgeschaltet wird und der ein Fotoempfänger oder eine
Fotoempfängermatrix nachgeordnet ist, wobei die einzelnen
gemessenen Helligkeitssignaie ausgewertet werden.
Aus den Feldern, die Objektstrukturen enthalten, wird
rechnerisch eine optimale Belichtungszeit durch Bestimmung des
Verhältnisses der hellgesteuerten Felder zur Gesamtzahl aller
Felder ermittelt.
In EP 380904 B1 wird die übliche angesetzte Videokamera an ein
Mikroskop durch einen in der primären Bildebene eines
Objektives mit einem ultraweitem geebneten Feld und großer
numerischer Apertur vorgesehenen zweidimensionalen Halbleiter-
Bildempfänger ersetzt, um Echtzeit-Digitalbilder ohne weitere
dazwischengeschaltete optische Elemente zu erzeugen.
In der nicht vorveröffentlichten DE 195 17 476 A1 dient eine an das
Mikroskop angesetzte Videokamera zur Ermittlung der
Belichtungszeit einer angeschlossenen Photokamera, wobei
unterschiedliche Bildbereiche des erzeugten Videobildes zur
Belichtungssteuerung herangezogen werden, die vom Betrachter
ausgewählt werden.
Die Bestimmung der Belichtungszeit erfolgt durch
Mittelwertbildung, wobei stets eine angesetzte Videokamera
erforderlich ist.
Beim Ansatz einer Videokamera muß jedoch jeweils das optische
System bezüglich der Aufnahmeparameter der jeweiligen Kamera
geeicht werden.
Aufgabe der Erfindung ist es, auf einfache Art eine exakte,
zentrierfehlerfreie Zuordnung der einzustellenden
Belichtungszeit zu dem tatsächlich interessierenden Objektdetail
zu gewährleisten.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des
Anspruchs 1 gelöst.
Bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen
Ansprüche.
Wird der auf die CCD-Matrix projizierte, für die Belichtung
relevante Bildausschnitt über einen Algorithmus
(Computerprogramm) in ein Clusterbildformat in Form eines
Intensitäts-Rasterbildes umgerechnet und auf einem
Computerbildschirm (oder Laptop- oder Notebookdisplay) als
Grauwert- oder Farbrasterbild, auf dem noch die Objektdetails
erkennbar sind, zur Darstellung gebracht, kann bei
entsprechender Größe des Rasterbildes auf dem Monitor und einer
sich damit ergebenden minimalen Einzelclustergröße mit
Einzelclusterauflösung das gewünschte Objektdetail auf der
Bedienoberfläche angeclickt werden.
Die erfindungsgemäße Lösung wird im Folgenden anhand der
schematischen Darstellungen in Fig. 1 und 2 näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 einen optischen Strahlengang für die Mikrofotografie von
der Tubuslinse eines Mikroskopes aus in Richtung eines
Aufnahmesystems,
Fig. 2 ein durch Bildverarbeitung auf einem Monitor
dargestelltes Bild betrachteter Objektstrukturen.
Das von einer Tubuslinse 1 eines Mikroskopes geformte
Zwischenbild 2 wird in einem Fotostrahlengang (Fototubus), der
einem Strahlteilerelement ST nachgeordnet ist, über ein
Fotookular 3 vergrößert.
Dem Fotookular 3 ist ein Schwenkspiegel 7 nachgeordnet, wobei
bei aus dem Strahlengang ausgeschwenktem Spiegel 7 und
geöffnetem Zentralverschluß 4 ein Objektiv 5 ein vergrößertes
Zwischenbild 6 in der Filmebene einer Aufzeichnungseinheit
erzeugt.
Zur Belichtungssteuerung wird der Schwenkspiegel 7 in den
Strahlengang eingeschwenkt, wodurch über eine Belichtungsoptik
8 ein Zwischenbild 9 auf einer CCD-Matrix erzeugt wird, die
über eine nicht dargestellte Logikschaltung mit einer
Auswerteeinheit verbunden ist, zu der ein PC gehört.
Über den Strahlteiler ST und einen Binokulartubus 10 erfolgt
die Betrachtung des Zwischenbildes 2 durch das
Beobachterauge 11.
Schwenkspiegel 7, Verschluß 4, Objektiv 5 sowie Filmebene 6,
aber auch Belichtungsoptik 8 und die CCD-Matrix sind hierbei
integrierter Bestandteil eines an den Fotoausgang nach dem
Fotookular 3 bzw. einem Projektiv, je nach optischem System,
ansetzbaren Aufsetzkamerasystems AK, so daß eine gegenseitige
Justierung oder Eichung der Einzelelemente oder die beim
separaten Ansatz von Videokameras erforderliche Neueichung
entfällt.
Nachfolgend erfolgt beispielhaft ein Dimensionierungsbeispiel
zur Abschätzung der Clustergröße auf einem PC-Monitor:
Bei Anwendung eines 1/3′′-CCD-Chips der Sensorfläche 3.6 × 4.8 mm und einer Pixelanzahl von 500 × 680 Einzelpixeln ist beim Einsatz einer entsprechenden Optik die Abbildung des Kleinbildformates der Größe 2.4 × 3.6 mm = 8.64 mm² auf die Chipoberfläche möglich. Für die Belichtungsmessung wird üblicherweise nur ein Bildausschnitt (meistens nur 30% der Bildformatfläche) verwendet.
Bei Anwendung eines 1/3′′-CCD-Chips der Sensorfläche 3.6 × 4.8 mm und einer Pixelanzahl von 500 × 680 Einzelpixeln ist beim Einsatz einer entsprechenden Optik die Abbildung des Kleinbildformates der Größe 2.4 × 3.6 mm = 8.64 mm² auf die Chipoberfläche möglich. Für die Belichtungsmessung wird üblicherweise nur ein Bildausschnitt (meistens nur 30% der Bildformatfläche) verwendet.
Werden nun beispielsweise 9 × 14 Einzelpixel zu einem Cluster
zusammengefaßt, entsteht eine Cluster-Empfängerfläche von 88 × 88 µm.
Mit dieser Clustergröße wird eine 0.1%ige
Spotgröße erreicht und bei Zusammenfassung von z. B. 21 × 21
Clustern (resultierende Empfängerfläche: 3.42 mm²) ergibt
sich eine Integralmeßfläche von 44%.
Bei einem Spot-Meßformat von z. B. 17 × 26 Cluster = 442
Cluster auf der Chipoberfläche, d. h. 442 einzelnen Spot-
Positionen, ergibt sich das Clusterbild-Format von 1.5 × 2.3 mm
= 3.45 mm².
Bei Umrechnung des Clusterbild-Formates auf einen 10.4′′-
Monitor (über das KB-Gesamtformat von 2.4 × 3.6 mm) mit der
wahlweisen Darstellung des Clusterbildes in Hoch- oder
Querformat auf dem Monitor ergibt sich ein gerastertes Grauwert-
Clusterbild der Größe 66 × 99 mm und der zur Spotmessung
anclickbaren Einzelcluster der Größe von 3.8 × 3.8 mm.
Dieses Grauwert-Clusterbild ist in Fig. 2 schematisch
dargestellt.
Mit der erfindungsgemäßen Lösung des Anclickens von erkennbaren
Clusterbild-Objektdetails als ein neuartiges Spot-
Meßverfahren ist ein eindeutiger Bezug von dem zu belichtenden
Objekt und dem Belichtungssensor gegeben und damit sind die
Zentriertoleranzprobleme und damit verbundene Fehlbelichtungen,
die bei konventionellen Spotmessungen häufig auftreten können,
ausgeschlossen.
Bildverarbeitende Mittel zur Clusterbildung und Darstellung
und damit zur Verfremdung und Kontrastvergrößerung von
Objektstrukturen sind bisher im Stand der Technik durch ihre
Anwendung beispielsweise bei der Erkennung von Objekten durch
Bildaufnahmesysteme von Industrierobotern, bei der
verfremdeten Darstellung von Personen im Fernsehen oder auch
als PC-Bildschirmschoner bekannt geworden.
Claims (7)
1. Belichtungssteuerung für die fotografische Aufnahme eines
Mikroskopbildes,
mit einer zweidimensionalen fotoelektrischen Empfängeranordnung zur Erfassung der Bildhelligkeit des Mikroskopbildes, die Bestandteil eines am Standard-Fotoausgang eines Mikroskopes ansetzbaren Kamerasystems ist,
wobei diese Empfängeranordnung eine Schnittstelle zur Übertragung der durch die Empfängeranordnung erfaßten Bildinformation vom mikroskopischen Objekt zu einer Betrachtungseinheit aufweist und die Betrachtungseinheit mit ersten Eingabemitteln zur manuellen Auswahl mindestens eines beliebigen Bildbereiches einer bestimmten Mindestgroße auf der Empfängeranordnung verbunden ist, dessen intensitätswert das Steuersignal für die Belichtungszeit der fotografischen Aufnahme bildet.
mit einer zweidimensionalen fotoelektrischen Empfängeranordnung zur Erfassung der Bildhelligkeit des Mikroskopbildes, die Bestandteil eines am Standard-Fotoausgang eines Mikroskopes ansetzbaren Kamerasystems ist,
wobei diese Empfängeranordnung eine Schnittstelle zur Übertragung der durch die Empfängeranordnung erfaßten Bildinformation vom mikroskopischen Objekt zu einer Betrachtungseinheit aufweist und die Betrachtungseinheit mit ersten Eingabemitteln zur manuellen Auswahl mindestens eines beliebigen Bildbereiches einer bestimmten Mindestgroße auf der Empfängeranordnung verbunden ist, dessen intensitätswert das Steuersignal für die Belichtungszeit der fotografischen Aufnahme bildet.
2. Belichtungssteuerung nach Anspruch 1,
wobei zweite Eingabemittel zur Veränderung des Bildkontrastes
des auf der Betrachtungseinheit sichtbaren Bildes vorgesehen
sind.
3. Belichtungssteuerung nach Anspruch 1 oder 2,
wobei mittels elektronischer Bildverarbeitung jeweils mehrere
lichtempfindliche Bereiche der Empfängeranordnung auf der
Betrachtungseinheit zu einem Cluster zusammengefaßt werden und
durch Auswahl mindestens eines Clusters dessen Intensitätswert
das Steuersignal für die Belichtungszeit bildet.
4. Belichtungssteuerung nach einem der Ansprüche 1-3,
wobei das mikroskopische Objekt als Grauwert-Rasterbild auf
der Betrachtungseinheit angezeigt wird und der Intensitätswert
eines Grauwertrasters das Steuersignal für die Belichtungszeit
bildet.
5. Belichtungssteuerung nach einem der Ansprüche 1-4,
wobei durch Veränderung der Clustergröße die Bildauflösung
verändert wird.
6. Belichtungssteuerung nach einem der Ansprüche 1-5,
wobei die Empfängeranordnung eine CCD-Matrix ist.
7. Belichtungssteuerung nach einem der Ansprüche 1-6,
wobei erste und/oder zweite Eingabemittel über einen
PC-Monitor angesteuert werden.
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19543585A DE19543585C1 (de) | 1995-11-23 | 1995-11-23 | Belichtungssteuerung für die fotografische Aufnahme eines Mikroskopbildes |
US08/752,313 US5838425A (en) | 1995-11-23 | 1996-11-19 | Exposure control for the photographic recording of a microscope image |
EP96118662A EP0775926A1 (de) | 1995-11-23 | 1996-11-21 | Belichtungssteuerung für die fotografische Aufnahme eines Mikroskopbildes |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19543585A DE19543585C1 (de) | 1995-11-23 | 1995-11-23 | Belichtungssteuerung für die fotografische Aufnahme eines Mikroskopbildes |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19543585C1 true DE19543585C1 (de) | 1997-04-03 |
Family
ID=7778154
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19543585A Expired - Fee Related DE19543585C1 (de) | 1995-11-23 | 1995-11-23 | Belichtungssteuerung für die fotografische Aufnahme eines Mikroskopbildes |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE19543585C1 (de) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3410682A1 (de) * | 1984-03-23 | 1985-09-26 | Fa. Carl Zeiss, 7920 Heidenheim | Einrichtung zur erfassung der beleuchtungsstaerkeverteilung in der bildebene eines photomikroskops |
DE3506492A1 (de) * | 1985-02-23 | 1986-08-28 | Ernst Leitz Wetzlar Gmbh, 6330 Wetzlar | Verfahren und vorrichtung zum eingeben, sichtbarmachen und/oder registrieren eines variablen messfleckes in einen strahlengang einer kamera fuer optische geraete |
EP0380904A1 (de) * | 1987-08-20 | 1990-08-08 | Xillix Technologies Corporation | Halbleiter Mikroskop |
DE19517476A1 (de) * | 1994-05-18 | 1995-11-23 | Zeiss Carl Fa | Photomikroskop |
-
1995
- 1995-11-23 DE DE19543585A patent/DE19543585C1/de not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3410682A1 (de) * | 1984-03-23 | 1985-09-26 | Fa. Carl Zeiss, 7920 Heidenheim | Einrichtung zur erfassung der beleuchtungsstaerkeverteilung in der bildebene eines photomikroskops |
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DE19517476A1 (de) * | 1994-05-18 | 1995-11-23 | Zeiss Carl Fa | Photomikroskop |
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Legal Events
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