DE19953966A1 - Method and equipment for measuring thickness of transparent layers of blood based on camera images recorded as specimen moves through focussing planes of objective lens - Google Patents

Method and equipment for measuring thickness of transparent layers of blood based on camera images recorded as specimen moves through focussing planes of objective lens

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DE19953966A1
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Albrecht Weis
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Abstract

A light beam (4) is deflected by a beam splitter (7) through an objective lens (5) on to a vessel containing the specimen (1). A focussing aid (9) focusses an image of itself on a boundary surface of the specimen which is recorded by the camera. The drive unit (14) moves the specimen in the z-direction so that successive boundary layers are traversed. Only at a boundary layer is the camera image sharp so that the distance between two sharp images gives the thickness of the intervening layer

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Dickenmessung an transparenten Schichten mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche 1 und 5.The invention relates to a method and a device for thickness measurement on transparent layers with the features of the independent claims 1 and 5.

Die Erfindung dient zur Dickenmessung an transparenten, teilreflektierenden Schichten. Insbesondere soll sie eingesetzt bei der Blutanalyse, die unter anderem auf der quantitativen Auswertung von Fluoreszenz-Intensitäten einer Blutschicht basiert. Wesentliche Voraussetzung für die Auswertung ist die genaue Kenntnis der Dicke der Blutschicht.The invention is used to measure the thickness of transparent, partially reflecting Layers. In particular, it is said to be used in blood analysis under another on the quantitative evaluation of fluorescence intensities one Blood layer based. The essential prerequisite for the evaluation is the precise knowledge of the thickness of the blood layer.

Das Blut befindet sich bei der Blutanalyse in einer speziellen Einweg- Mikroküvette aus Glas oder Kunststoff oder einer Glas-Kunststoff- Kombination. Fertigungsbedingte Toleranzen der Abmessungen der Einweg- Mikroküvette machen es erforderlich, die Dicke der Blutschicht an verschiedenen Stellen der bereits gefüllten Einweg-Mikroküvette zu messen.The blood is in a special disposable Microcuvette made of glass or plastic or a glass-plastic Combination. Manufacturing tolerances of the dimensions of the disposable Microcuvettes make it necessary to adjust the thickness of the blood layer to measure different places of the already filled disposable micro cuvette.

Es wäre denkbar, die Kontrolle der Dicken-Toleranzen der Einweg- Mikroküvette beispielsweise mit einem mechanischen Taster vorzunehmen. Die Dicke der Blutschicht wird aber durch die Innenabmessungen der Einweg- Mikroküvette bestimmt, die andere Toleranzabweichungen aufweisen können als die Außenabmessungen. Da der Taster jedoch nur die Außen-Abmes­ sungen antasten kann, ist er für die Schichtdickenbestimmung der Blutschicht ungeeignet.It would be conceivable to control the thickness tolerances of the disposable Micro cuvette, for example, with a mechanical button. The thickness of the blood layer is determined by the internal dimensions of the disposable  Micro cuvette determined, which may have other tolerance deviations than the outside dimensions. However, since the button only the outer dimensions probing solutions, it is for determining the layer thickness of the blood layer not suitable.

Eine andere Methode zur Kontrolle der Dicken-Toleranzen der Einweg- Mikroküvette besteht in einer interferometrischen Messung der Blutschicht. Dazu wird beispielsweise eine Interferometer-Anordnung in einem Auflicht- Mikroskop verwendet, dessen Beleuchtungslicht aus einem Spektrometer herausgeführt wird. Die gefüllte Einweg-Mikroküvette wird in den Interferometer-Strahlengang auf den Objekttisch des Mikroskops aufgelegt. Das Beleuchtungslicht des Mikroskops wird an allen Grenzflächen der Einweg- Mikroküvette reflektiert und interferiert. Die Messung wird für verschiedene Wellenlängen des Beleuchtungslichts, die das Spektrometer liefert, durchgeführt. Aus den wellenlängenabhängigen Interferenzen läßt sich bei bekanntem Brechungsindex die Dicke der einzelnen Schichten bestimmen. Es erweist sich jedoch bei der Auswertung der Messung als sehr schwierig, die von den verschiedenen Grenzflächen reflektierten Anteile des Lichts zu separieren. Weiterhin ist nachteilig, daß ein Spektrometer erforderlich ist, welches kostenaufwendig ist und sehr viel Platz benötigt.Another method to control the thickness tolerances of the disposable Microcuvette consists of an interferometric measurement of the blood layer. For this purpose, for example, an interferometer arrangement in an incident light Microscope used, its illuminating light from a spectrometer is brought out. The filled single-use micro cuvette is placed in the Interferometer beam path placed on the microscope stage. The microscope's illuminating light is switched on at all interfaces of the Microcuvette reflects and interferes. The measurement is for different Wavelengths of illuminating light that the spectrometer delivers carried out. From the wavelength-dependent interferences known refractive index determine the thickness of the individual layers. It however, proves to be very difficult when evaluating the measurement portions of light reflected from the various interfaces separate. Another disadvantage is that a spectrometer is required which is expensive and takes up a lot of space.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Dickenmessung an transparenten Schichten anzugeben. Sie sollen sich insbesondere für transparente, flüssige Schichten auf einem Träger oder in einem geschlossenen Gefäß, wie z. B. einer Mikroküvette, eignen.It is therefore an object of the invention to provide a method and an apparatus for Specify thickness measurement on transparent layers. You should in particular for transparent, liquid layers on a support or in a closed vessel, such as. B. a micro cuvette, are suitable.

Diese Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen werden durch die Unteransprüche beschrieben.This object is achieved by the features of the independent claims. Advantageous further developments are described by the subclaims.

Erfindungsgemäß wird in einem Beleuchtungsstrahlengang eines Objektivs in einer zur Focusebene konjugierten Lage eine Fokussierhilfe angeordnet. Die Focusebene wird auf eine Kamera abgebildet. Die Fokussierhilfe wird nur dann scharf auf die Kamera abgebildet, wenn eine teilreflektierende Grenzfläche eines Objekts in der Fokusebene ist. Die mit der Kamera kontrollierte Schärfe des Bildes der Fokussierhilfe dient damit als "Fokusindikator". Dieses macht sich die Erfindung zur Bestimmung des Schichtdicken zunutze.According to the invention, in an illumination beam path of a lens a focusing aid arranged in a position conjugate to the focus plane. The Focus plane is imaged on a camera. The focusing aid will only then sharply imaged on the camera if a partially reflective Is the interface of an object in the focal plane. The one with the camera  controlled sharpness of the image of the focusing aid thus serves as "Focus indicator". This makes the invention for determining the Use layer thicknesses.

Der Beleuchtungsstrahlengang wird durch das Objektiv auf ein Objekt gerichtet, das eine transparente Schicht aufweist. Als Objekt wird beispielsweise eine Einweg-Mikroküvette zur Blutanalyse verwendet, die mit einer transparenten Blutschicht gefüllt ist. Alternativ könnte auch ein Objektträger verwendet werden, der eine transparente Blutschicht trägt.The illumination beam path is directed through the lens onto an object directed, which has a transparent layer. As an object For example, a single-use micro cuvette used for blood analysis with a transparent layer of blood is filled. Alternatively, one could Slides can be used that carry a transparent layer of blood.

Durch Verfahren des Objekts in z-Richtung relativ zu dem Objektiv wird die Fokusebene des Objektivs schrittweise durch das Objekt verfahren. Die Werte der angefahrenen Positionen zi werden gemessen. Zu jeder angefahrenen Position wird ein Kamerabild aufgenommen und sein Fokus-Schärfewert bestimmt, wobei das Bild der Struktur der Fokussierhilfe als Schärfeindikator genutzt wird.By moving the object in the z direction relative to the lens, the focal plane of the lens is moved step by step through the object. The values of the positions z i are measured. For each position approached, a camera image is recorded and its focus sharpness value is determined, the image of the structure of the focusing aid being used as a sharpness indicator.

Für eine optimale Bildauswertung ist mit Vorteil die Struktur auf der Fokussierhilfe mindestens ein Balken, dessen Balkenlänge ein Vielfaches der Balkenbreite ist. Dabei muss die Balkenbreite ein Vielfaches des Auflösungsvermögens des Objektivs und der Kamera betragen. Es können auch mehrere Balken verwendet werden. Vorteilhaft ist die Verwendung eines Kreuzes mit den für den Balken aufgeführten Abmessungen für die einzelnen Enden des Kreuzes. Dabei kann das Keuz an unterschiedliche Pixelbreiten und -höhen angepaßt sein.For optimal image evaluation, the structure on the is advantageous Focusing aid at least one bar, the bar length of which is a multiple of Bar width is. The bar width must be a multiple of that Resolution of the lens and the camera. It can multiple bars can also be used. The use of a is advantageous Cross with the dimensions listed for the bar for each Ends of the cross. The Keuz can have different pixel widths and heights must be adjusted.

Ein kleiner Fokus-Schärfewert entsteht durch eine Unschärfe des Bildes, ein großer Fokus-Schärfewert durch eine große Schärfe des Bildes. Das heißt: Wenn das Bild der Struktur der Fokussierhilfe im Kamerabild scharf erscheint, ist eine Grenzfläche der Einweg-Mikroküvette in der Fokusebene. Dabei hat der Fokus-Schärfewert ein relatives Maximum.A small focus sharpness value arises from a blurring of the image large focus sharpness value due to a large sharpness of the image. This means: If the image of the structure of the focusing aid appears sharp in the camera image, is an interface of the single-use micro cuvette in the focal plane. Doing the focus value is a relative maximum.

Daher werden die Maxima der Fokus-Schärfewerte bestimmt. Die Positionen zi mit maximalen Fokus-Schärfewerten werden der Lage der verschiedenen Grenzflächen des Objekts zugeordnet. Grenzflächen sind beispielsweise bei einer mit Flüssigkeit gefüllten Mikroküvette die Luft/Glas-Übergänge, die GIas/Flüssigkeit-Übergänge, die Flüssigkeit/Glas-Übergänge und die Glas/Luft-Übergänge.The maxima of the focus values are therefore determined. The positions z i with maximum focus sharpness values are assigned to the position of the various interfaces of the object. Interfaces are, for example, the air / glass transitions, the glass / liquid transitions, the liquid / glass transitions and the glass / air transitions in a liquid-filled microcuvette.

Die verschiedene Grenzflächen unterscheiden sich deutlich bezüglich des Reflexionsvermögens. Glas/Luft-Grenzflächen reflektieren z. B. um etwa einen Faktor 10 stärker als GIas/Flüssigkeits-Grenzflächen. Indem bei der Ermittlung der Fokus-Schärfewerte die Intensitäten der Reflexe in die Berechnung eingehen, lässt sich aus der Größe der ermittelten Fokus-Schärfewerte auf die Art der Grenzfläche schließen und damit eine Zuordnung vornehmen.The different interfaces differ significantly with regard to the Reflectivity. Glass / air interfaces reflect e.g. B. by about one Factor 10 stronger than glass / liquid interfaces. By determining the focus sharpness values the intensities of the reflexes in the calculation from the size of the focus sharpness values determined on the Close the type of interface and make an assignment.

Die Dicke der transparenten Schicht, z. B. der Flüssigkeit in der Mikroküvette, wird dann aus der Differenz der Positionen zi berechnet, die ihren Grenzflächen z1, z2 zugeordnet sind. Die Dicke d ist dabei gegeben durch
d = (z1 - z2).nSchicht,
wobei nSchicht der Brechungsindex der Schicht ist. Durch Multiplikation mit nSchicht wird die durch den Brechungsindex der Schicht veränderte optische Weglänge berücksichtigt.
The thickness of the transparent layer, e.g. B. the liquid in the microcuvette, is then calculated from the difference of the positions z i , which are assigned to their interfaces z 1 , z 2 . The thickness d is given by
d = (z 1 - z 2 ) .n layer ,
where n layer is the refractive index of the layer. The optical path length changed by the refractive index of the layer is taken into account by multiplying by n layer .

Bei der Zuordnung der Maxima der Fokus-Schärfewerten zu den Grenzflächen des Objekts mit der zu vermessenden Schicht gehen bestimmte Vor- Informationen über die Art und/oder die ungefähre Lage der Grenzflächen bzw. der Schicht ein. Daraus ergeben sich weitere Möglichkeiten die Zuordnung durchzuführen. Folgende Varianten sind beispielsweise möglich:
When assigning the maxima of the focus sharpness values to the interfaces of the object with the layer to be measured, certain preliminary information about the type and / or the approximate position of the interfaces or the layer is received. This results in further options for the assignment. The following variants are possible, for example:

  • - Der Verfahrweg für das Objekt wird ausreichend groß gewählt, so daß die erste Grenzfläche in jeden Fall erfasst wird und damit das erste Maximum der Fokus-Schärfewerte der ersten grenzfläche zugeordnet werden kann. Die ist besonders vorteilhaft bei einem Objekt in Sandwichstruktur (d. h. mit mehreren Materialschichten) wie beispielsweise bei einer Mikroküvette.- The travel path for the object is chosen to be sufficiently large so that the first interface is detected in any case and thus the first maximum the focus sharpness values can be assigned to the first interface. This is particularly advantageous for an object in a sandwich structure (i.e. with several layers of material) such as a microcuvette.
  • - Die speziell interessierenden Grenzflächen, beispielsweise die inneren Wandungen einer Mikroküvette, sind bezüglich ihrer zu erwartenden Lage ausreichend genau vordefiniert. Das können Toleranz-Angaben des Herstellers über die Abmessungen der Mikroküvette sein. Wenn aufgrund dieser Angaben die äußeren Grenzflächen einen ausreichend großen Abstand zu den inneren Grenzflächen der Mikroküvette haben, ist eine direkte Zuordnung der Maxima der Fokus-Schärfewerte zu den inneren Grenzflächen möglich. Dann kann auch der Verfahrweg des Objekts und die Anzahl der Kamerabilder reduziert werden. Dies hat den Vorteil, dass die Messzeiten erheblich verkürzt werden. Damit eignet sich das Verfahren besonders für Routine-Labor-Untersuchungen.- The interfaces of particular interest, for example the inner ones The walls of a microcuvette are in terms of their expected position predefined sufficiently precisely. The tolerance information of the  Manufacturer about the dimensions of the micro cuvette. If due this information, the outer interfaces are sufficiently large The distance to the inner interfaces of the microcuvette is one direct assignment of the maxima of the focus sharpness values to the inner ones Interfaces possible. Then the travel path of the object and the number of camera images can be reduced. This has the advantage that the measuring times are considerably reduced. The method is therefore suitable especially for routine laboratory examinations.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann zuverlässig zur Dickenmessung an transparenten Schichten aller Art eingesetzt werden. Bei den transparenten Schichten kann es sich handeln um:
The method according to the invention can be used reliably for measuring the thickness of transparent layers of all kinds. The transparent layers can be:

  • - freitragende feste Schichten in Luft oder Flüssigkeit - oder um feste oder flüssige Schichten auf einem Substrat (z. B. um medizinische Abstriche auf einem Gläsplättchen)- Self-supporting solid layers in air or liquid - or around solid or liquid layers on a substrate (e.g. around medical smears on a glass slide)
  • - oder um feste oder flüssige Schichten auf einem Substrat mit einer zusätzlichen transparenten Schichtabdeckung (Sandwichstruktur).- or around solid or liquid layers on a substrate with a additional transparent layer covering (sandwich structure).

Die Schichte, das Substrat und eventuelle Schichtabdeckungen müssen glatte Oberflächen aufweisen. Die Grenzflächen der Schichten müssen lediglich teilreflektierend sein, d. h. sie können sehr kleine Brechzahl-Unterschiede aufweisen. Die erzielten geringen Reflexe von diesen Grenzflächen sind für eine automatische Bildauswertung mittels Bildanalyse, die das erfindungsgemäße Verfahren beschreibt, bereits ausreichend.The layer, the substrate and any layer covers must be smooth Have surfaces. The interfaces of the layers only have to be partially reflective, d. H. they can have very small refractive index differences exhibit. The low reflections obtained from these interfaces are for an automatic image evaluation by means of image analysis, which the The method according to the invention already describes sufficient.

Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung werden nachfolgend mit Hilfe von Ausführungsbeispielen anhand der schematischen Zeichnungen erläutert.The method according to the invention and the device according to the invention are described below with the help of exemplary embodiments schematic drawings explained.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 ein Vorrichtung zur Schichtdickenmessung; . Figure 1 shows a device for layer thickness measurement;

Fig. 2 Detailansicht einer Mikroküvette mit schematischen Lichtintensitäten an den Grenzflächen; Fig. 2 is detailed view of a microcuvette with schematic light intensities at the interfaces;

Fig. 3 eine Messreihe von Kamerabildern mit unterschiedlicher Bildschärfe in Abhängigkeit von der z-Position; Figure 3 is a series of measurements of camera images with different image sharpness as a function of the z position.

Fig. 4 Diagramm einer Messreihe von Focus-Schärfewerten in Abhängigkeit von der z-Position; Fig. 4 is diagram of a measurement series of focus sharpness values as a function of z-position;

Fig. 5 Diagramm einer analytischen Funktion zu einer Messreihe von Focus- Schärfewerten in Abhängigkeit von der z-Position. Fig. 5 diagram of an analytic function to a measuring range of focus-focus values as a function of the z position.

Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Untersucht wird ein Objekt 1, das eine transparente Schicht 2 aufweist, deren Dicke bestimmt werden soll. Von einer Lichtquelle 3 geht ein Beleuchtungsstrahlengang 4 aus, der durch ein Objektiv 5 auf das Objekt 1 gerichtet ist. Dabei ist die optische Achse 6 des Beleuchtungsstrahlengangs 4 senkrecht zu der Schicht 2 orientiert. Die Umlenkung des Beleuchtungsstrahlengangs 4 in Richtung des Objekts 1 erfolgt an einem Strahlteiler 7. In dem Beleuchtungsstrahlengang 4 ist in einer zur Fokusebene 8 des Objektivs 5 konjugierten Lage eine mit Strukturen versehene Fokussierhilfe 9 angeordnet. Fig. 1 shows an apparatus for performing the method according to the invention. An object 1 is examined which has a transparent layer 2 , the thickness of which is to be determined. An illumination beam path 4 emanates from a light source 3 and is directed onto the object 1 through an objective 5 . The optical axis 6 of the illumination beam path 4 is oriented perpendicular to the layer 2 . The deflection of the illumination beam path 4 in the direction of the object 1 takes place on a beam splitter 7 . A focusing aid 9 provided with structures is arranged in the illumination beam path 4 in a position conjugate to the focus plane 8 of the objective 5 .

In der Darstellung liegt die Fokusebene 8 an der oberen Grenzfläche einer transparenten Schicht 2. Diese transparente Schicht 2 ist in dem Objekt 1 eingeschlossen. Dazu besteht das Objekt 1 aus einer Grundplatte 10, die einen Hohlraum aufweist, in dem sich die transparente Schicht 2 befindet. Auf der Grundplatte 10 liegt eine transparente Abdeckung 11 auf, welche den Hohlraum mit der transparenten Schicht 2 dicht abschließt.In the illustration, the focal plane 8 lies at the upper interface of a transparent layer 2 . This transparent layer 2 is enclosed in the object 1 . For this purpose, the object 1 consists of a base plate 10 which has a cavity in which the transparent layer 2 is located. On the base plate 10 there is a transparent cover 11 , which seals the cavity with the transparent layer 2 .

Von der oberen Grenzfläche der transparenten Schicht 2, das heißt von der Fokusebene 8, geht ein Abbildungsstrahlengang 12 aus. Er durchläuft den Strahlteiler 7 und ist auf eine Kamera 13 gerichtet, die sich in einer zur Fokusebene 8 konjugierten Lage befindet.An imaging beam path 12 extends from the upper boundary surface of the transparent layer 2 , that is to say from the focal plane 8 . It passes through the beam splitter 7 and is aimed at a camera 13 which is in a position conjugate to the focal plane 8 .

Nur wenn die Fokusebene 8, wie in der Darstellung gezeigt, in einer Grenzfläche des Objekts 1 liegt, wird die Struktur der Fokussierhilfe 9 mit dem Abbildungsstrahlengang 12 scharf auf die Kamera 13 abgebildet. Liegt die Fokusebene 8 außerhalb einer Grenzfläche des Objekts 1, so erscheint die Struktur der Fokussierhilfe 9 im Kamerabild unscharf. Dies macht sich die Erfindung zunutze.Only when the focus plane 8 , as shown in the illustration, lies in an interface of the object 1 , is the structure of the focusing aid 9 with the imaging beam path 12 sharply imaged on the camera 13 . If the focus plane 8 lies outside an interface of the object 1 , the structure of the focusing aid 9 appears blurred in the camera image. The invention makes use of this.

Das Objekt 1 ist mit einer Antriebseinheit 14 verbunden, mit welcher das Objekt 1 in z-Richtung relativ zu dem Objektiv 5 verfahren werden kann. Beim Verfahren des Objekts 1 kann die Fokusebene 8 nacheinander durch alle Grenzflächen des Objekts 1 durchgefahren werden. Nur beim Durchlaufen einer Grenzfläche wird auf der Kamera 13 ein scharfes Bild erzeugt. Aus der Differenz der bestimmten Grenzflächen zugeordneten z-Positionen kann dann eine gewünschte Schichtdicke bestimmt werden. Dazu ist die Antriebseinheit 14 mit einer z-Position-Messeinheit 15 verbunden. Diese misst die aktuelle Position z, des Objekts 1.The object 1 is connected to a drive unit 14 with which the object 1 can be moved in the z direction relative to the objective 5 . When moving the object 1 , the focal plane 8 can be passed through all the interfaces of the object 1 one after the other. A sharp image is generated on camera 13 only when passing through an interface. A desired layer thickness can then be determined from the difference between the z positions assigned to certain interfaces. For this purpose, the drive unit 14 is connected to a z-position measuring unit 15 . This measures the current position z of object 1 .

Die Kamera 13 ist mit einer Bildaufnahmeeinheit 16 verbunden, diese wiederum mit einer Bildverarbeitungseinheit 17 und einer Recheneinheit 18. Die Antriebseinheit 14, die z-Position-Messeinheit 15, die Bildaufnahmeeinheit 16, die Bildverarbeitungseinheit 17 und die Recheneinheit 18 sind mit einer Kontrolleinheit 19 verbunden, mit welcher der Ablauf der Verfahrensschritte gesteuert wird.The camera 13 is connected to an image recording unit 16 , which in turn is connected to an image processing unit 17 and a computing unit 18 . The drive unit 14 , the z-position measuring unit 15 , the image recording unit 16 , the image processing unit 17 and the computing unit 18 are connected to a control unit 19 , with which the sequence of the method steps is controlled.

Nachfolgend wird anhand der Fig. 1 der Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens beschrieben.The sequence of the method according to the invention is described below with reference to FIG. 1.

Das Objekt 1 wird mit dem durch das Objektiv 5 geführten Beleuchtungsstrahlengang 4 beleuchtet. Dabei befindet sich das Objekt 1 in einer Anfangsposition, bei der in diesem Beispiel die Fokusebene 8 oberhalb der obersten Grenzschicht der transparenten Abdeckung 11 liegt. Das Bild der Kamera 13 wird von der Bildaufnahmeeinheit 16 aufgenommen. Da die Fokusebene 8 sich nicht in einer teilreflektierenden Grenzfläche des Objekts 1 befindet, wird die Fokussierhilfe 9 unscharf auf die Kamera 13 abgebildet. Mit der Bildverarbeitungseinheit 17 wird ein Fokus-Schärfewert f(zi) zu dem aufgenommenen Kamerabild bestimmt. zi gibt die aktuelle Position des Objekts 1 an, welche mit der z-Position-Messeinheit 15 bestimmt wird. The object 1 is illuminated with the illumination beam path 4 guided through the objective 5 . The object 1 is in an initial position, in which in this example the focal plane 8 lies above the top boundary layer of the transparent cover 11 . The image of the camera 13 is recorded by the image recording unit 16 . Since the focus plane 8 is not in a partially reflecting interface of the object 1 , the focusing aid 9 is imaged out of focus on the camera 13 . The image processing unit 17 determines a focus sharpness value f (z i ) for the recorded camera image. z i indicates the current position of the object 1 , which is determined with the z position measuring unit 15 .

Dieses Aufnehmen eines Kamerabildes und Bestimmen eines zugeordneten Fokus-Schärfewertes f(zi) wird nun für verschiedene Positionen zi des Objekts 1 relativ zum Objektiv 5 durchgeführt.This recording of a camera image and determination of an assigned focus sharpness value f (z i ) is now carried out for different positions z i of the object 1 relative to the lens 5 .

Dazu wird das Objekt 1 schrittweise in Richtung des Objektivs 5 verfahren, wobei es nacheinander diskrete Positionen zi einnimmt. In jeder angefahrenen Position zi wird ein Kamerabild mit Hilfe der Kamera 13 und der Bildaufnahmeeinheit 16 aufgenommen. Gleichzeitig wird in jeder angefahrenen Position zi, der zugehörige Messwert der von dem Objekt 1 eingenommenen Position ermittelt. Das Objekt 1 wird solange schrittweise relativ zum Objektiv 5 verfahren, bis die Fokusebene 8 mindestens die untere Grenzfläche der transparenten Schicht 2 durchlaufen hat.For this purpose, the object 1 is moved step by step in the direction of the objective 5 , taking discrete positions z i one after the other. In each position z i approached, a camera image is recorded with the help of the camera 13 and the image recording unit 16 . At the same time, in each position z i approached, the associated measured value of the position assumed by object 1 is determined. The object 1 is moved step by step relative to the objective 5 until the focal plane 8 has passed through at least the lower boundary surface of the transparent layer 2 .

Zu jedem in den einzelnen angefahrenen Positionen zi aufgenommenen Kamerabild wird mit der Bildverarbeitungseinheit 17 ein Fokus-Schärfewert (engl. "Focus-score") f(zi) ermittelt. Mit der Recheneinheit 18 werden die so erhaltenen Fokus-Schärfewerte f(zi) ausgewertet. Dazu werden die verschiedenen Maxima der Fokus-Schärfewerte f(zi) bestimmt. Die ermittelten Maxima werden den Grenzflächen des Objekts 1 zugeordnet. Jedem Maximum kann nun ein Wert der zugehörigen zi-Position zugeordnet werden.For each camera image recorded in the individual approached positions z i , a focus sharpness value f (z i ) is determined with the image processing unit 17 . The focus sharpness values f (z i ) thus obtained are evaluated with the computing unit 18 . For this purpose, the different maxima of the focus sharpness values f (z i ) are determined. The determined maxima are assigned to the interfaces of object 1 . A value of the associated z i position can now be assigned to each maximum.

Aus der Differenz der zi-Positionen der Maxima, die den Grenzflächen der transparenten Schicht 2 zugeordnet sind, wird die Dicke der transparenten Schicht 2 bestimmt. Dabei ist die Schichtdicke d gegeben durch
d = (z1 - z2).nSchicht,
wobei nSchicht der Brechungsindex der Schicht ist.
The thickness of the transparent layer 2 is determined from the difference between the z i positions of the maxima, which are assigned to the interfaces of the transparent layer 2 . The layer thickness d is given by
d = (z 1 - z 2 ) .n layer ,
where n layer is the refractive index of the layer.

Fig. 2 zeigt eine Detailvergrößerung des Objekts 1. Es handelt sich beispielsweise um einen Schnitt durch eine flüssigkeitsgefüllte Mikroküvette. Dargestellt ist wiederum die Grundplatte 10 mit einem Hohlraum, der eine transparente Schicht 2, in diesem Beispiel eine Flüssigkeit, enthält. Die Grundplatte 10 ist mit einer transparenten Abdeckung 11 so abgedeckt, dass ihr Hohlraum dicht verschlossen ist. Fig. 2 shows an enlarged detail of the object 1. For example, it is a section through a liquid-filled microcuvette. The base plate 10 is again shown with a cavity which contains a transparent layer 2 , in this example a liquid. The base plate 10 is covered with a transparent cover 11 so that its cavity is sealed.

Die Darstellung enthält Pfeile, die aufgrund ihrer Größe und Strichdicke die an den einzelnen Grenzflächen des Objekts 1 entstehenden reflektierten Lichtanteile bezüglich ihrer Richtung und Intensität schematisch wiedergeben. Die reflektierten Lichtanteile werden durch die aufwärts gerichteten Pfeile und das Beleuchtungslicht durch den stark ausgezogenen von oben nach unten gerichteten Pfeil symbolisiert. Es wird anschaulich dargestellt, dass an den Glas/Luft-Grenzflächen, also an der Oberseite und an der Unterseite des Objekts 1, die stärksten Reflexionen stattfinden. An den oberen und unteren Grenzflächen der zu vermessenden, transparenten Flüssigkeitschicht sind die reflektierten Lichtanteile wesentlich kleiner. Es wird deutlich, dass die verschiedenen Grenzflächen sich bezüglich ihres Reflexionsvermögens deutlich unterscheiden. Dabei reflektieren Glas/Luft-Übergänge ca. um den Faktor 10 stärker als Glas/Flüssigkeits-Übergänge. Indem bei der Bestimmung des Fokus-Schärfewertes zu jedem aufgenommenen Kamerabild die Intensität des Kamerabildes mit ausgewertet wird, kann aus der Größe der Fokus- Schärfewerte auf die Lage der Grenzflächen geschlossen werden.The illustration contains arrows which, due to their size and line thickness, schematically reproduce the reflected light components with respect to their direction and intensity at the individual interfaces of the object 1 . The reflected light components are symbolized by the upward-pointing arrows and the illuminating light by the strongly drawn upward-pointing arrow. It is clearly shown that the strongest reflections take place at the glass / air interfaces, that is to say on the top and on the bottom of the object 1 . The reflected light components are significantly smaller at the upper and lower interfaces of the transparent liquid layer to be measured. It becomes clear that the different interfaces differ significantly in terms of their reflectivity. Glass / air transitions reflect about 10 times more strongly than glass / liquid transitions. By also evaluating the intensity of the camera image for each recorded camera image when determining the focus sharpness value, the position of the interfaces can be inferred from the size of the focus sharpness values.

Dazu wird vorzugsweise bei der Berechnung des Fokus-Schärfewertes die Differenz der Intensität zwischen jeweils zwei benachbarten Pixeln betrachtet. Diese Differenz muss für die Pixel der Zeilen und Spalten des Kamerabildes gebildet werden. Eine geeignete Funktion zur Berechnung der Fokusschärfewerte ist beispielsweise:
For this purpose, the difference in intensity between two adjacent pixels is preferably considered when calculating the focus sharpness value. This difference must be formed for the pixels of the rows and columns of the camera picture. A suitable function for calculating the focus values is, for example:

Dabei gibt n die Anzahl der Pixel je Zeile und m die Anzahl der Pixel je Spalte an. Mit In, Im sind jeweils die Intensitäten von zwei benachbarten Pixeln n, m gegeben. Mit dieser Funktion wird durch die Potenz x < 1 bei den Intensitätsdifferenzen |In - Im| bewirkt, dass steile Gradienten stärker als flach verlaufende berücksichtigt werden. Das heißt, die Funktion ist nichtlinear.N indicates the number of pixels per row and m the number of pixels per column. The intensities of two neighboring pixels n, m are given with I n , I m . With this function, the power x <1 for the intensity differences | I n - I m | causes steep gradients to be considered more than flat gradients. That is, the function is non-linear.

Die Bildauswertung der Kamerabilder soll anhand von Fig. 3 verdeutlicht werden. Fig. 3 zeigt eine Messreihe von Kamerabildern, die für verschiedene zi-Positionen des Objekts 1 aufgenommen wurden. Man erkennt, dass als Struktur der Fokussierhilfe 9 ein Kreuz verwendet wurde. The image evaluation of the camera images is to be clarified using FIG. 3. Fig. 3 shows a series of measurements of camera images that have been recorded for different positions of the object 1 z i. It can be seen that a cross was used as the structure of the focusing aid 9 .

Das Kreuz ist in den einzelnen Kamerabildern unterschiedlich scharf und unterschiedlich hell, also mit unterschiedlicher Lichtintensität, abgebildet. Da die Fokussierhilfe 9 nur dann scharf auf die Kamera abgebildet wird, wenn sich die Fokusebene 8 in einer Grenzschicht des Objekts 1 befindet, gilt die Intensität und die Schärfe des Kreuzes im Kamerabild als Fokuskriterium. Das Kreuz muss daher im Verhältnis zu den Pixelbreiten und Höhen der Kamera deutlich größer sein.The cross is shown with different sharpness and different brightness in the individual camera images, i.e. with different light intensity. Since the focusing aid 9 is only imaged sharply on the camera when the focal plane 8 is in a boundary layer of the object 1 , the intensity and the sharpness of the cross in the camera image are the focus criteria. The cross must therefore be significantly larger in relation to the pixel widths and heights of the camera.

Im ersten Kamerabild (links oben) erscheint das Kreuz äußerst unscharf, das heißt die Fokusebene 8 befindet sich weit entfernt von einer Grenzfläche des Objekts 1. Mit den Kamerabildern 2, 3 und 4 (nach rechts folgend) verbessert sich schrittweise die Bildschärfe des Kreuzes. Das heißt, dass bei den in diesen Bildern eingenommenen Positionen zi die Fokusebene 8 schrittweise aneine Grenzfläche des Objekts 1 herangeführt wurde. Das fünfte Kamerabild (zweite Reihe links) zeigt die größte Bildschärfe für das Kreuz der Fokussierhilfe 9. Für alle weiteren Kamerabilder wird das Kreuz wieder unschärfer. Daraus ergibt sich, dass das Kamerabild 5 in einer zi-Position aufgenommen wurde, in der eine Grenzschicht des Objekts 1 in der Fokusebene 8 lag.In the first camera image (top left), the cross appears extremely out of focus, that is, the focal plane 8 is located far away from an interface of the object 1 . With the camera images 2 , 3 and 4 (following to the right) the image sharpness of the cross gradually improves. This means that with the positions z i assumed in these images, the focal plane 8 was gradually brought up to an interface of the object 1 . The fifth camera image (second row on the left) shows the greatest image sharpness for the cross of the focusing aid 9 . The cross becomes blurred again for all other camera images. It follows from this that the camera image 5 was recorded in a z i position in which a boundary layer of the object 1 was in the focal plane 8 .

Um diese visuelle Beurteilung der Bildschärfe zu umgehen, wird für jedes Kamerabild mit Hilfe der angegebenen Funktion f(zi) ein Fokus-Schärfewert f(zi) zu jedem Kamerabild bestimmt. Der größte Fokus-Schärfewert f(zi) wird dabei für das Kamerabild 5 errechnet, für die anderen Kamerabilder entsprechend ihrer Schärfe und Lichtintensität entsprechend geringere Werte für f(zi).In order to avoid this visual assessment of the image sharpness, a focus sharpness value f (z i ) for each camera image is determined for each camera image using the specified function f (z i ). The largest focus sharpness value f (z i ) is calculated for the camera image 5 , for the other camera images correspondingly lower values for f (z i ) according to their sharpness and light intensity.

Fig. 4 zeigt das Diagramm einer Messreihe von errechneten Fokus- Schärfewerten in Abhängigkeit von den angefahrenen Positionen zi des Objekts 1. Die dargestellten Fokus-Schärfewerte nehmen für zwei Bereiche von Positionen zi maximale Werte an. Dabei ist im linken Maximum ein Fokus- Schärfewert offensichtlich selbst das Maximum. Bei dem rechten Maximum bewegen sich die ermittelten Fokus-Schärfewerte um das eigentliche Maximum herum. Das heißt, die Position der maximalen Bildschärfe wurde nicht angefahren. Mit einer ausreichend kleinen Schrittweite beim Verfahren des Objekts 1 gegenüber dem Objektiv 5 kann daher die Bestimmung der tatsächlichen Maxima der Fokus-Schärfewerte deutlich verbessert werden. Aus der Differenz der beiden Maxima errechnet sich dann die Schichtdicke der zu untersuchenden Schicht. Die in Fig. 4 dargestellten Maxima liegen ca. 30 µm auseinander. Die beiden hier gezeigten Maxima wurden in einer Messung eindeutig den Grenzschichten der zu vermessenden transparenten Schicht 2 zugeordnet, so dass damit die Dicke der transparenten Schicht 2 bestimmt ist. FIG. 4 shows the diagram of a series of measurements of calculated focus values as a function of the positions z i of the object 1 . The focus values shown assume maximum values for two areas of positions z i . In the left maximum, a focus value is obviously the maximum. At the right maximum, the determined focus values move around the actual maximum. This means that the position of the maximum image sharpness was not approached. With a sufficiently small step size when moving the object 1 with respect to the objective 5 , the determination of the actual maxima of the focus sharpness values can therefore be significantly improved. The layer thickness of the layer to be examined is then calculated from the difference between the two maxima. The maxima shown in Fig. 4 are about 30 microns apart. The two maxima shown here were clearly assigned to the boundary layers of the transparent layer 2 to be measured in one measurement, so that the thickness of the transparent layer 2 is thus determined.

Bisher wurde beschrieben, dass zur Verbesserung der Auflösung bei der Bestimmung der Maxima der Fokus-Schärfewerte eine möglichst große Zahl von Messungen mit geringen Abständen zwischen den einzelnen Positionen zi erfolgen soll. Dies hat jedoch den Nachteil, dass zum einen die Messung wegen der Vielzahl der Einzelmessungen sehr lange dauert, und zum anderen sehr große Datenmengen verarbeitet werden müssen.So far it has been described that in order to improve the resolution when determining the maxima of the focus sharpness values, the largest possible number of measurements should be carried out with small distances between the individual positions z i . However, this has the disadvantage that on the one hand the measurement takes a very long time because of the large number of individual measurements, and on the other hand very large amounts of data have to be processed.

In einer vorteilhaften Ausführungsform wird daher mit nur verhältnismäßig wenigen Positionen zi das Verfahren durchgeführt. Aus den wenigen erhaltenen Fokus-Schärfewerten f(zi) wird dann eine analytische Funktion erstellt.In an advantageous embodiment, the method is therefore carried out with only relatively few positions z i . An analytical function is then created from the few focus sharpness values f (z i ) obtained.

Ein Beispiel für eine solche analytische Funktion zeigt Fig. 5. Im linken Teil der Kurve ist ein starkes Maximum der Fokus-Schärfefunktion zu erkennen, im rechten Teil der Kurve zwei kleine Maxima in geringem Abstand zueinander. Wie bereits anhand von Fig. 2 erläutert wurde, werden die stärksten Reflexe und damit auch die größten Fokus-Schärfewerte von den Luft/Glas- Übergängen des Objekts 1 erzeugt. Die beiden kleinen Maxima der Fokus- Schärfekurve entsprechen daher den Glas/Flüssigkeits-Übergängen der oberen und unteren Grenzfläche der transparenten Flüssigkeitschicht 2 im Objekt 1. Aus der hier dargestellten analytischen Funktion können daher mit hoher Genauigkeit die beiden kleineren Maxima bestimmt, ihre zugehörigen Positionen zi errechnet und aus Differenzbildung der beiden zugeordneten Positionen zi die Schichtdicke der transparenten Flüssigkeitschicht 2 mit hoher Genauigkeit bestimmt werden. Dieses Verfahren arbeitet wegen der geringeren Anzahl der Kamerabilder und der kürzeren Rechenzeit deutlich schneller.An example of such an analytical function is shown in FIG. 5. In the left part of the curve, a strong maximum of the focus-sharpness function can be seen, in the right part of the curve two small maxima at a short distance from one another. As has already been explained with reference to FIG. 2, the strongest reflections and thus also the largest focus sharpness values are generated by the air / glass transitions of the object 1 . The two small maxima of the focus-sharpness curve therefore correspond to the glass / liquid transitions of the upper and lower interfaces of the transparent liquid layer 2 in object 1 . From the analytical function shown here, the two smaller maxima can therefore be determined with high accuracy, their associated positions z i calculated and the layer thickness of the transparent liquid layer 2 determined from the difference between the two assigned positions z i with high accuracy. This method works much faster because of the smaller number of camera images and the shorter computing time.

Eine zusätzliche Verringerung des Rechenaufwandes erzielt man, indem eine approximierende Funktion F(z) jeweils nur in der Umgebung der maximalen Fokus-Schärtewerte Fn(zi) berechnet. Dabei werden zur Berechnung einer approximierende Funktion F(z) jeweils nur diejenigen Fokus-Schärfewerte Fn(zi) herangezogen, deren benachbarte Fokus-Schärfewerte Fn-m(zi) und Fn+m(zi) kleinere Werte aufweisen, wobei mit m ≧ 1 die Größe der Umgebung definiert ist. Mit dieser Methode kann für jede lokale Maximum der Fokus- Schärfewerte F(zi) eine andere approximierende Funktion F(z) berechnet werden. Da nur wenige Fokus-Schärfewerte F(zi) für die Aproximation erforderlich sind, ist der Rechenaufwand deutlich verringert.An additional reduction in the computing effort is achieved by calculating an approximating function F (z) only in the vicinity of the maximum focus sharpness values F n (z i ). To calculate an approximating function F (z), only those focus sharpness values F n (z i ) are used whose neighboring focus sharpness values F nm (z i ) and F n + m (z i ) have smaller values, whereby with m ≧ 1 the size of the environment is defined. With this method, a different approximating function F (z) can be calculated for each local maximum of the focus sharpness values F (z i ). Since only a few focus sharpness values F (z i ) are required for approximation, the computational effort is significantly reduced.

Die vorliegende Erfindung ist in Bezug auf Ausführungsbeispiele beschrieben worden. Es ist jedoch für jeden auf diesem Fachgebiet tätigen Fachmann offensichtlich, dass Änderungen und Abwandlungen vorgenommen werden können, ohne dabei den Schutzbereich der nachstehenden Ansprüche zu verlassen. The present invention is described with reference to exemplary embodiments been. However, it is for anyone skilled in the art obvious that changes and modifications are made can, without sacrificing the scope of the following claims leave.  

BezugszeichenlisteReference list

11

Objekt
object

22nd

transparente Schicht
transparent layer

33rd

Lichtquelle
Light source

44th

Beleuchtungsstrahlengang
Illumination beam path

55

Objektiv
lens

66

optische Achse
optical axis

77

Strahlteiler
Beam splitter

88th

Fokusebene
Focus plane

99

Fokussierhilfe
Focusing aid

1010th

Grundplatte
Base plate

1111

transparente Abdeckung
transparent cover

1212th

Abbildungsstrahlengang
Imaging beam path

1313

Kamera
camera

1414

Antriebseinheit
Drive unit

1515

z-Position-Messeinheit
z-position measuring unit

1616

Bildaufnahmeeinheit
Image acquisition unit

1717th

Bildverarbeitungseinheit
Image processing unit

1818th

Recheneinheit
Arithmetic unit

1919th

Kontrolleinheit
Control unit

Claims (9)

1. Verfahren zur Dickenmessung an transparenten Schichten, gekennzeichnet durch die Schritte:
  • a) Beleuchten eines eine transparente Schicht (2) aufweisenden Objekts (1) mit einem durch ein Objektiv (5) geführten Beleuchtungsstrahlengang (4) mit einer senkrecht zu der transparenten Schicht (2) orientierten optischen Achse (6), wobei eine strukturierte Fokussierhilfe (9) in dem Beleuchtungsstrahlengang (4) und eine Kamera (13) in einem Abbildungsstrahlengang (12) in zur Fokusebene (8) des Objektivs (5) konjugierten Lagen angeordnet sind,
  • b) schrittweises Verfahren des Objekts (1) relativ zu dem Objektiv (5) in z-Richtung an diskrete Positionen zi,
  • c) Aufnehmen eines Kamerabildes in jeder angefahrenen Position zi und Messen des zugehörigen zi-Wertes,
  • d) Ermitteln eines der jeweiligen Position zi zugeordneten Fokus- Schärfewertes F(zi) aus jedem aufgenommenen Kamerabild,
  • e) Bestimmen der Maxima der Fokus-Schärfewerte F(zi),
  • f) Zuordnen der Maxima zu den Grenzflächen des Objekts (1),
  • g) und Bestimmen der Dicke der in dem Objekt (1) eingeschlossenen transparenten Schicht (2) aus der Differenz der beiden zi-Positionen z1, z2 der seinen Grenzflächen zugeordneten Maxima, wobei die Dicke d der transparenten Schicht (2) gegeben ist durch d = (z, - z2).nSchicht, nSchicht = Brechungsindex der Schicht.
1. Method for thickness measurement on transparent layers, characterized by the steps:
  • a) illuminating an object ( 1 ) having a transparent layer ( 2 ) with an illumination beam path ( 4 ) guided through an objective ( 5 ) with an optical axis ( 6 ) oriented perpendicularly to the transparent layer ( 2 ), a structured focusing aid ( 9 ) are arranged in the illumination beam path ( 4 ) and a camera ( 13 ) in an imaging beam path ( 12 ) in positions conjugated to the focal plane ( 8 ) of the objective ( 5 ),
  • b) stepwise movement of the object ( 1 ) relative to the objective ( 5 ) in the z direction at discrete positions z i ,
  • c) taking a camera image in each approached position z i and measuring the associated z i value,
  • d) determining a focus sharpness value F (z i ) assigned to the respective position z i from each recorded camera image,
  • e) determining the maxima of the focus sharpness values F (z i ),
  • f) assigning the maxima to the interfaces of the object ( 1 ),
  • g) and determining the thickness of the transparent layer ( 2 ) enclosed in the object ( 1 ) from the difference between the two z i positions z 1 , z 2 of the maxima assigned to its interfaces, the thickness d being given by the transparent layer ( 2 ) is by d = (z, - z 2 ) .n layer , n layer = refractive index of the layer.
2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die weiteren Schritte:
  • a) Bestimmen einer approximierenden Funktion F(z) aus den diskreten Fokus-Schärfewerten F(zi),
  • b) Bestimmen der analytischen Maxima der Funktion F(z),
  • c) und Bestimmen der Dicke der transparenten Schicht () aus den analytischen Maxima der Funktion F(z).
2. The method according to claim 1, characterized by the further steps:
  • a) determining an approximating function F (z) from the discrete focus sharpness values F (z i ),
  • b) determining the analytical maxima of the function F (z),
  • c) and determining the thickness of the transparent layer () from the analytical maxima of the function F (z).
3. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Bestimmen einer approximierenden Funktion F(z) in der Umgebung derjenigen diskreten Fokus-Schärfewerte Fn(zi), deren benachbarte Fokus-Schärfewerte Fn-m(Zi) und Fn+m(Zi) kleinere Werte aufweisen, wobei mit
m ≧ 1 die Umgebung definiert ist.
3. The method according to claim 1, characterized by determining an approximating function F (z) in the vicinity of those discrete focus sharpness values F n (z i ) whose neighboring focus sharpness values F nm (Z i ) and F n + m (Z i ) have smaller values, whereby with
m ≧ 1 the environment is defined.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Fokus-Schärfewert F(zi) aus der Differenz der Intensitäten In und Im benachbarter Pixel n, m des in der Position zi aufgenommenen Kamerabildes berechnet wird durch
wobei g (|In - Im|) nichtlinear ist.
4. The method according to claim 2 or 3, characterized in that the focus sharpness value F (z i ) from the difference between the intensities I n and I m of adjacent pixels n, m of the camera image recorded in the position z i is calculated by
where g (| I n - I m |) is nonlinear.
5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur Dickenmessung an transparenten Schichten nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch:
  • a) ein Objekt (1), das eine transparente Schicht (2) aufweist,
  • b) eine Lichtquelle (3),
  • c) ein Objektiv (5), durch das ein von der Lichtquelle (3) ausgehender Beleuchtungsstrahlengang (4) mit einer senkrecht zu der transparenten Schicht (2) orientierten optischen Achse (6) auf das Objekt (1) gerichtet ist,
  • d) eine in dem Beleuchtungsstrahlengang (4) in einer zur Fokusebene (8) des Objektivs (5) konjugierten Lage angeordnete, strukturierte Fokussierhilfe (9),
  • e) eine im Abbildungsstrahlengang (12) in einer zur Fokusebene (8) des Objektivs (5) konjugierten Lage angeordnete Kamera (13),
  • f) eine Antriebseinheit (14) zum Verfahren des Objekts (1) relativ zum Objektiv (5) in z-Richtung an diskrete Positionen zi,
  • g) eine z-Position-Messeinheit (15) zum Messen der zi-Werte der anfahrenen zi-Positionen,
  • h) eine mit der Kamera (13) verbundenene Bildaufnahmeeinheit (16),
  • i) eine Bildverarbeitungseinheit (17) zum Ermitteln eines der jeweiligen Position zi zugeordneten Fokus-Schärfewertes (Focus-score) F(zi) aus jedem aufgenommenen Kamerabild,
  • j) eine Rechen-Einheit (18) zur Auswertung der Fokus-Schärfewerte F(zi) und Bestimmen der Dicke der transparenten Schicht (2),
  • k) sowie eine Kontrolleinheit (19) zur Ablaufsteuerung des Verfahrens, die mit den anderen Einheiten (14, 15, 16, 17, 18) in Verbindung steht.
5. Device for carrying out the method for thickness measurement on transparent layers according to claim 1, characterized by:
  • a) an object ( 1 ) which has a transparent layer ( 2 ),
  • b) a light source ( 3 ),
  • c) a lens ( 5 ) through which an illumination beam path ( 4 ) emanating from the light source ( 3 ) is directed onto the object ( 1 ) with an optical axis ( 6 ) oriented perpendicular to the transparent layer ( 2 ),
  • d) a structured focusing aid ( 9 ) arranged in the illumination beam path ( 4 ) in a position conjugate to the focal plane ( 8 ) of the objective ( 5 ),
  • e) a camera ( 13 ) arranged in the imaging beam path ( 12 ) in a position conjugate to the focal plane ( 8 ) of the objective ( 5 ),
  • f) a drive unit ( 14 ) for moving the object ( 1 ) relative to the objective ( 5 ) in the z direction at discrete positions z i ,
  • g) a z-position measuring unit ( 15 ) for measuring the z i values of the approached z i positions,
  • h) an image recording unit ( 16 ) connected to the camera ( 13 ),
  • i) an image processing unit ( 17 ) for determining a focus sharpness value (Focus-Score) F (z i ) assigned to the respective position z i from each recorded camera image,
  • j) a computing unit ( 18 ) for evaluating the focus sharpness values F (z i ) and determining the thickness of the transparent layer ( 2 ),
  • k) and a control unit ( 19 ) for sequence control of the method, which is connected to the other units ( 14 , 15 , 16 , 17 , 18 ).
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Objekt (1) ein Objektträger ist, der eine transparente Flüssigkeitsschicht trägt.6. The device according to claim 5, characterized in that the object ( 1 ) is a slide which carries a transparent liquid layer. 7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Objekt (1) eine Mikroküvette ist, die eine transparente Flüssigkeit enthält.7. The device according to claim 5, characterized in that the object ( 1 ) is a micro-cuvette which contains a transparent liquid. 8. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Struktur auf der Fokussierhilfe (9) mindestens ein Balken ist, dessen Balkenlänge ein Vielfaches der Balkenbreite ist, wobei die Balkenbreite ein Vielfaches des Auflösungsvermögens des Objektivs und der Kamera ist. 8. The device according to claim 5, characterized in that the structure on the focusing aid ( 9 ) is at least one bar whose bar length is a multiple of the bar width, the bar width being a multiple of the resolution of the lens and the camera. 9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Struktur auf der Fokussierhilfe (9) mindestens ein Kreuz aus zwei Balken ist.9. The device according to claim 8, characterized in that the structure on the focusing aid ( 9 ) is at least a cross of two bars.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU2004203682A8 (en) * 2003-01-06 2009-09-17 Angiochem Inc. Aprotinin and analogs as carriers across the blood-brain barrier
AU2004203682B2 (en) * 2003-01-06 2009-10-01 Angiochem Inc. Aprotinin and analogs as carriers across the blood-brain barrier

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