DE2605261A1 - Optical microscope resolving power enhancement - uses electronic scanning of real sharp and unsharp images to form difference image - Google Patents

Optical microscope resolving power enhancement - uses electronic scanning of real sharp and unsharp images to form difference image

Info

Publication number
DE2605261A1
DE2605261A1 DE19762605261 DE2605261A DE2605261A1 DE 2605261 A1 DE2605261 A1 DE 2605261A1 DE 19762605261 DE19762605261 DE 19762605261 DE 2605261 A DE2605261 A DE 2605261A DE 2605261 A1 DE2605261 A1 DE 2605261A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
image
television
light
microscope
images
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
DE19762605261
Other languages
German (de)
Inventor
Peter Braun
Toni Dietrich
Klaus Dr Kramer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
WILHELM WILL KG OPTISCHES WERK
Original Assignee
WILHELM WILL KG OPTISCHES WERK
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by WILHELM WILL KG OPTISCHES WERK filed Critical WILHELM WILL KG OPTISCHES WERK
Priority to DE19762605261 priority Critical patent/DE2605261A1/en
Publication of DE2605261A1 publication Critical patent/DE2605261A1/en
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B21/00Microscopes

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Microscoopes, Condenser (AREA)

Abstract

A method is used for improving the resolving power of a microscope, in which either a real, sharp optical image and an unsharp electronic image of the object are formed, or a real sharp and a real unsharp optical image, or two optical images at different optical wavelengths. The images are scanned electronically and are amplified to form a differential image. The product of the modulation transfer function with optical imaging and that with electronic amplification, as a function of the spatial frequency, is raised or held constant over a wide range of spatial frequencies. The optical imaging may be effected in ultra-violet light.

Description

Verfahren zur Steigerung der förderlichen VergrößerungMethod of increasing the beneficial magnification

(Auflösungsvermögen) eines optischen Mikroskopes Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steigerung der förderlichen Vergrößerung (Auflösungsvermögen) eines optischen Mikroskopes Es ist bekannt, daß die Erkennbarkeit von Details in Objekten im wesentlichen von der förderlichen Vergrößerung (Auflösungsvermögen) des verwendeten Mikroskopes abhängt. (Resolving power) of an optical microscope The invention relates to a method to increase the useful magnification (resolving power) an optical microscope It is known that the visibility of details in Objects essentially from the necessary magnification (resolving power) depends on the microscope used.

Bei Verwendung normalen Lichtes liegt das Auflösungsvermögen etwa bei 280 nm, bei Verwendung von -ultraviolettem Licht etwa bei 140 nm, d,h. Details mit kleineren Abmessungen sind mit Hilfe eines optischen Mikroskopes nicht mehr erkennbar.When using normal light, the resolution is about at 280 nm, when using ultraviolet light around 140 nm, i.e. Details with smaller dimensions are no longer possible with the help of an optical microscope recognizable.

Verwendet man Elektronenmikroskope ? so kann man das Auflösungsvermögen wesentlich steigern, Es läßt sich jedoch mit derartigen Mikroskopen einerseits kein Kontrast am lebenden Objekt erzielen, und zum anderen halten die lebenden biologischen Objekte den Elektronenbeschuß im Vakuum nicht aus.Do you use electron microscopes? so one can have the resolving power significantly increase. On the one hand, however, it cannot be achieved with microscopes of this type Achieve contrast on the living object, and on the other hand keep the living biological Objects do not stop electron bombardment in a vacuum.

Darüber hinaus ist die Herstellung von Präparaten für ein Elektronenmikroskop sehr aufwendig, Die Präparatdicken sollen 100 nm nicht überschreiten, weshalb sehr feine Schnitte angelegt werden müssen. Elektronenmikroskopisches Arbeiten setzt damit umfangreiche, langwierige und teure Präparationsmethoden voraus, wie Fixierung, Einbettung des Objektes, Herstellung von Ultramikrotomschnitten und Kontrastierung des Präparates, Will man mikroskopisch den Feinbau einer Zelle und deren Organellen beobachten, also Plasmamembranen, endoplasmatisches Reticulum und Ribosomen, Dictyosomen und Golgi-Apparat, Cytosomen, Mitochondrien, Plastiden, Centriolen und Nucleolus, dann reicht die förderliche Vergrößerung eines optisch arbeitenden Mikroskopes nicht aus, andererseits würden aber die Organellen bei rein optischer Betrachtung am Leben bleiben. Verwendet man ein Elektronenmikroskop, dann kann man derartige Organellen und damit den Feinbau vieler Zelltypen erkennen. Die Organellen sterben aber mit der Zelle ab, Damit sind bei Verwendung eines Elektronenmikroskopes grundsätzlich nur Aussagen über die Statik, nicht aber über die Genese und Dynamik einer Zelle möglich.In addition, the production of specimens for an electron microscope very expensive, the specimen thicknesses should not exceed 100 nm, which is why very fine cuts must be made. Electron microscopic work sets extensive, lengthy and expensive preparation methods such as fixation, Embedding of the object, production of ultramicrotome sections and contrasting of the preparation, one wants to microscopically the fine structure of a cell and its organelles observe, i.e. plasma membranes, endoplasmic reticulum and ribosomes, dictyosomes and Golgi apparatus, cytosomes, mitochondria, plastids, centrioles and nucleolus, then the necessary magnification of an optically working microscope is not enough on the other hand, the organelles would be alive when viewed from a purely optical point of view stay. If you use an electron microscope, you can see such organelles and thus recognize the fine structure of many cell types. But the organelles also die of the cell, so are basically when using an electron microscope only statements about the statics, but not about the genesis and dynamics of a cell possible.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren anzugeben, bei dem die Objekte am Leben bleiben und trotzdem mit genügender förderlicher Vergrößerung (Auflösung) beobachtbar sind.The object of the present invention is to provide a method in which the objects remain alive and still with sufficient beneficial magnification (Resolution) are observable.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß vom Objekt entweder ein reelles scharfes Bild und ein unscharfes elektronisches Bild erzeugt werden oder daß optisch ein reelles scharfes Bild und ein reelles unscharfes Bild erzeugt werden oder daß optisch zwei Bilder mit unterschiedlicher Wellenlänge des Lichtes erzeugt werden, daß diese Bilder elektrisch verstärkt werden und ein Differenzbild erzeugt wird und daß das Produkt der Modulationsübertragungsfunktion bei der optischen Abbildung und-der Modulationsübertragungsfunktion bei der elektrischen Verstärkung in Abhängigkeit von der Ortsfrequenz über einen breiten Ortsfrequenzbereich konstant gehalten wird.This object is achieved according to the invention in that the object produces either a real sharp image and a blurred electronic image or that optically a real sharp image and a real blurred image be generated or that optically two images with different wavelengths of the Light are generated that these images are electrically amplified and a difference image is generated and that the product of the modulation transfer function in the optical Mapping and modulation transfer function in electrical amplification constant over a wide spatial frequency range as a function of the spatial frequency is held.

Bei Anwendung dieses Verfahrens kommen die-zu beobachtenden Objekte nicht mehr mit Elektronenstrahlen in Berührung, d.h. sie bleiben am Leben, da vom Objekt rein optisch Bilder erzeugt werden. Durch die elektronische Beeinflussung der optisch erzeugten Bilder wird jedoch erreicht, daß die Gesamtvergrößerung im Vergleich zu den optisch arbeitenden Mikroskopen etwa um den Faktor 5 wächst. Eine elektronische Verstärkung der Modulationsübertragungsfunktion (MüF) ist bis zu der Ortsfrequenz möglich und sinnvoll, bei der die Modulationsübertragungsfunktion des optischen Geräteteiles auf Null abgefallen ist.When this method is used, the objects to be observed come no longer in contact with electron beams, i.e. they remain alive because of Object purely optical images are generated. Due to the electronic influence of the optically generated images is achieved, however, that the overall magnification in Compared to optically working microscopes, it grows by a factor of about 5. One electronic amplification of the modulation transfer function (MüF) is up to that Spatial frequency possible and useful, in which the modulation transfer function of the optical device part has dropped to zero.

Zur Einhaltung der genannten Bedingungen kann man mit den zum Stand der Technik gehörenden Mitteln die Modulationsübertragungsfunktion des Gesamtsystems, welche das Produkt der Modulationsübertragungsfunktionen für den optischen und den elektronischen Teil ist, bis zur maximal möglichen Ortsfrequenz zu Eins machen, indem die Modulationsübertragungsfunktion des elektronischen Teiles gleich dem reziproken Wert der Modulationsübertragungsfunktion des optischen Teiles gemacht wird.To comply with the conditions mentioned, you can use the stand the means belonging to the technology the modulation transfer function of the overall system, which is the product of the modulation transfer functions for the optical and the electronic part is to make one up to the maximum possible spatial frequency, in that the modulation transfer function of the electronic part is equal to the reciprocal Value of the modulation transfer function of the optical part is made.

Der elektronische Teil ist dann das passende Korrekturwerk zum optischen Teil des Gesamtübertragungssystems.The electronic part is then the correct correction work for the optical one Part of the overall transmission system.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung werden jedoch noch Methoden aufgezeigt werden, mit denen dasselbe erreichbar ist, welche jedoch dem der Erfindung zugrundeliegenden Prinzip der optischen Abbildung des Objektes und der nachfolgenden elektronischen Verstärkung des erzeugten Bildes stärker Rechnung tragen.In a further embodiment of the invention, however, there are still methods are shown, with which the same can be achieved, but which of the invention underlying principle of the optical imaging of the object and the following electronic amplification of the generated image take greater account.

Grundsätzlich kann das Objekt mit Durchlicht oder Auflicht beaufschlagt werden und insbesondere auch mit gewöhnlichem sichtbaren Licht, wobei zusätzlich die ein gangs genannten Methoden zur Kontraststeigerung angewandt werden können.In principle, transmitted or reflected light can be applied to the object be and in particular also with ordinary visible light, being in addition the methods mentioned at the beginning can be used to increase contrast.

Als vorteilhaft hat es sich jedoch erwiesen, ultraviolettes Licht geeigneter Wellenlänge zu verwenden. Da das ultraviolette Licht eine kürzere Wellenlänge aufweist als das sichtbare Licht, wird von vornherein das Auflösungsvermögen größer. Das ultraviolette Licht bringt aber darüber hinaus weitere wesentliche Vorteile.However, it has proven advantageous to use ultraviolet light suitable wavelength to be used. Because the ultraviolet light has a shorter wavelength than visible light, the resolution is greater from the outset. However, the ultraviolet light also has other significant advantages.

Erstens liegen die substanz spezifischen Teile der Absorptionsspektren mit hoher Extinktion im UV-Gebiet und nicht im sichtbaren Bereich, wo nur die wenig substanzspezifischen langwelligen Ausläufer geringer Extinktion zu finden sind. Damit werden Bilder lebender Zellen mit UV-Licht im Durchlichtverfahren wesentlich kontrastreicher als solche mit sichtbarem Licht, außerdem sind sie bei geeigneter Vorfilterung des durchstrahlenden Lichtes substanzspezifisch für die verschiedenen Zellinhaltsstoffe, Zweitens kann die Fluoreszenz der meisten lumineszenzfähigen Zellinhaltsstoffe nur durch ultraviolettes Licht angeregt werden und liegt selbst häufig nur im UV-Gebiet. Auch dadurch ergeben sich weitere Differenzierungsmöglichkeiten zur bildlichen Trennung der verschiedenen Zellinhaltsstoffe und damit Möglichkeiten zur Gewinnung neuer Erkenntnisse über Genese und Dynamik, Biochemie und Energetik der Zelle sowie die Aufgliederung des Stoffwechsels auf verschiedene Reaktionsräume und den Stofftransport durch Zellgrenzflächen.First, there are the substance-specific parts of the absorption spectra with high extinction in the UV range and not in the visible range, where only the little substance-specific long-wave extensions of low extinction can be found. This makes images of living cells with UV light in the transmitted light method essential richer in contrast than those with visible light, and they are more suitable Pre-filtering of the light shining through is substance-specific for the various Cell constituents, Second, the fluorescence can be the most luminescent Cell constituents are only stimulated by ultraviolet light and lies by itself often only in the UV area. This also gives rise to further differentiation options for the visual separation of the different cell constituents and thus possibilities to gain new knowledge about genesis and dynamics, biochemistry and energetics of the cell as well as the breakdown of the metabolism into different reaction spaces and the transport of substances through cell interfaces.

Bei Verwendung von ultraviolettem Licht besteht jedoch die Gefahr, daß chemische Bindungen, insbesondere energiearme Bindungen, aufbrechen.However, when using ultraviolet light there is a risk of that chemical bonds, especially low-energy bonds, break.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird die Intensität des Beleuchtungslichtes durch Reduzierung bei gleichzeitiger Regelung der elektronischen BildverstSrkung bei hell adaptiertem Betrachterauge an der Grenze des Bildrauschens gehalten und anschließend die Wellenlänge des Beleuchtungslichtes und bei Fluoreszenz auch die Wellenlänge des beobachteten Fluoreszenzlichtes bis zur Erreichung des größten Kontrastes der zur betrachtenden Objektelemente geeignet geändert, d.h. das Verhältnis der Ausgangssignalintensität zur Intensität des verwendeten Beieuchtungslichtes und die Intensität des anregenden Lichtes werden optimal gehalten, vorzugsweise an der Grenze des Quantenrauschens. Hält man diese Bedingung ein, kann man intensitätsarmes Beleuch-' tungslicht, im besonderen Licht, verwenden, um das Objekt abzubilden-. Ein Aufbrechen chemischer Bindungen in starkem Umfange ist damit bei V.erwendung von UV-Licht nicht mehr zu befürchten. Unter Ausgangssignalintensität ist die Lichtintensität auf der ersten lichtempfindlichen Schicht des elektronischen Teiles zu verstehen, das ist die Schicht, auf die die Lichtstrahlen zwecks Umwandlung in elektronische Signale treffen. Diese Schicht kann die.Empfangsschicht im Bildverstärker sein oder, wenn der Bildverstärker in der Fernsehbildaufnahmeröhre enthalten ist, die Aufnahmeschicht der Fernsehbildaufnahmeröhre.In a further embodiment of the invention, the intensity of the illuminating light is by reducing and simultaneously regulating the electronic image amplification with a brightly adapted observer eye kept at the limit of image noise and then the wavelength of the illuminating light and fluorescence also the wavelength of the observed fluorescent light until the the greatest contrast of the object elements to be viewed is suitably changed, i.e. the ratio of the output signal intensity to the intensity of the illumination light used and the intensity of the stimulating light are kept optimal, preferably at the limit of quantum noise. If you keep this condition, you can do low-intensity Use illuminating light, especially light, to depict the object. A breaking of chemical bonds to a large extent is therefore used in V. No longer to fear from UV light. Below output signal intensity is the light intensity to understand on the first photosensitive layer of the electronic part, this is the layer on which the light rays are converted into electronic ones Hit signals. This layer can be the receiving layer in the image intensifier or when the image intensifier is included in the television image pick-up tube, the recording layer the television picture pick-up tube.

Bei der bisherigen Mikroskopie ist das Einhalten dieser Bedingung nicht üblich, weil das Gebiet des Quantenrauschens etwa durch Dunkeladaption des Beobachter-Auges nicht erreicht wird.In previous microscopy, this condition has to be complied with not common because the area of quantum noise is caused by dark adaptation of the Observer's eye is not reached.

Beim Mikroskopieren wird gewöhnlich weder das Quantenrauschen als solches noch seine Bedeutung für die untere Grenze der Beleuchtungsintensität erkannt.When using a microscope, neither quantum noise is usually used as a such still recognized its importance for the lower limit of the lighting intensity.

Man kommt erfahrungsgemäß erst dann in die Nähe des Sichtbarwerdens des Bildrauschens, wenn das Auge des Betrachters dunkeladaptiert werden muß. Dies gilt, sofern im optischen Strahlengang kein zusätzliches bildverstärkendes Element, wie zum Beispiel ein Bildverstärker, vorhanden ist.Experience shows that only then does one come close to becoming visible of image noise when the observer's eye has to be adapted to dark. this applies if there is no additional image-enhancing feature in the optical beam path Element, such as an image intensifier is present.

Bei den üblichen mikroskopischen Verfahren wird ohne Bildverstärker bei helladaptiertem Betrachterauge gearbeitet, so daß die zwecks Vermeidung von zu starkem Bildrauschen erforderliche untere Grenze der Beleuchtungsintensität um mehrere Größenordnungen überschritten wird.With the usual microscopic procedures, no image intensifier is used worked with lightly adapted observer eye, so that the purpose of avoiding the lower limit of the lighting intensity required for excessive image noise exceeded several orders of magnitude.

Damit wird aber die für Vitalbeobachtungen angestrebte Reduzierung der Zellschädigung durch Strahlung nicht erreicht. Da eine Optimierung des Verhältnisses mikroskopischer Informationsgewinn zu Zellschädigung, insbesondere bei der W-Mikroskopie, dringend erforderlich ist, wird das im erfindungsgemäßen Verfahren durch Verwendung von Bildverstärkern ermöglicht.This, however, results in the reduction aimed at for vital observations cell damage from radiation is not achieved. Because an optimization of the ratio microscopic gain of information on cell damage, especially with W microscopy, is urgently required, is used in the process according to the invention made possible by image intensifiers.

Das reelle Bild des Objektes kann nach der Hellfeld-, Dunkelfeld-, Phasenkontrast-, Interferenzkontrast- oder Fluoreszenzmethode oder durch Polarisations- oder Interferenzmikroskopie erzeugt werden.The real image of the object can be based on the brightfield, darkfield, Phase contrast, interference contrast or fluorescence method or by polarization or interference microscopy.

Mit kleiner werdender Wellenlänge tritt eine steil ansteigende kontrastvermindernde Streuung des Lichtes auf, die sich insbesondere bei Verwendung von ultraviolettem Licht üblicherweise bemerkbar macht.As the wavelength becomes smaller, there is a steeply increasing contrast-reducing one Scattering of light, which is particularly evident when using ultraviolet Light usually makes noticeable.

Gemäß der Erfindung wird dieser Effekt dadurch unterdrückt, daß entweder.das reelle Bild auf der lichtempfindlichen Schicht einer ersten Fernsehaufnahmeröhre erzeugt wird und die lichtempfindliche Schicht einer zweiten Fernsehaufnahmeröhre mit Gleichlicht beaufschlagt wird, daß der die lichtempfindliche Schicht abtastende Elektronenstrahl von der das reelle Bild empfangenden Fernsehaufnahmeröhre intensitätsmoduliert wird, daß dieser Elektronenstrahl durch Defokussierung bewußt unscharf gehalten wird, indem zum Beispiel sein Querschnitt geeignet geändert wird und daß die von den Fernsehaufnahmsröhren kommenden Signale zu einem Differenzbild zusammengesetzt werden, oder daß bei Erzeugung zweier optischer Bilder das eine Bild des Objektes mehr oder minder unscharf gehalten wird oder aber auch, indem bei Erzeugung zweier optischer Bilder diese mit unterschiedlicher Wellenlänge erzeugt werden, so daß aufgrund der unterschiedlichen Beugung des Lichtes ein Bild unschärfer als das andere erscheint.According to the invention, this effect is suppressed in that either. The Real image on the photosensitive layer of a first television pickup tube generated and the photosensitive layer of a second television tube with constant light it is applied that the electron beam scanning the photosensitive layer is intensity-modulated by the television tube receiving the real image, that this electron beam is deliberately kept out of focus by defocusing, for example by appropriately changing its cross-section and that of the television pick-up tubes incoming signals are combined to form a difference image, or that when generated two optical images one image of the object kept more or less blurred is or also by creating two optical images with different Wavelength are generated, so that due to the different diffraction of light one image appears blurred than the other.

Das bewußte Unscharfmachen des Abtaststrahles nach der erstgenannten Methode der mit Gleichlicht beaufschlagten Fernsehröhre ist eines der erwähnten erfindungsgemäßen Verfahren, um das Produkt der Modulationsübertragungsfunktionen des optischen und elektronischen Systems konstant zu halten. Zum Beispiel läßt sich mit Hilfe eines Drehwiderstandes der Querschnitt des Abtaststrahles ändern.The deliberate blurring of the scanning beam after the former The method of the television tube exposed to constant light is one of the mentioned method according to the invention to obtain the product of the modulation transfer functions of the optical and electronic system. For example, can change the cross-section of the scanning beam with the help of a rotary resistor.

Durch Beobachten des Differenzbildes läßt sich empirisch die gewünschte Detailauflösung einstellen. Bei Wahl eines anderen Objektes muß eine andere Einstellung des Elektronenstrahles (Umschaltung) vorgenommen werden.By observing the difference image, the desired one can be determined empirically Set detail resolution. When choosing a different object, a different setting must be used of the electron beam (switching).

Jedoch wird man zweckmäßigerweise die Auflösungsverbesserung nur bei dem Objektiv mit der höchsten Apertur anwenden.However, the resolution improvement is expedient only at use the lens with the highest aperture.

Das Differenzbild wird vorteilhaft auf dem Bildschirm eines Fernsehmonitors , auch Farbfernsehmonitor dargestellt. Hierdurch wird gleichzeitig eine Verbesserung etwa der diagnostischen Sicherheit im zytologischen Labor durch ermüdungsfreieres Arbeiten erzielt.The difference image is advantageously displayed on the screen of a television monitor , also shown color television monitor. This is an improvement at the same time for example diagnostic reliability in the cytological laboratory through less fatigue Work achieved.

Außerdem wird durch die Einstellbarkeit von Kontrast und Helligkeit des Fernsehmonitors eine zusätzliche Verbesserung der Auswertbarkeit des Mikroskopbildes möglich, so daß man zu einer weiteren Steigerung des Informationsgewinnes kommt.In addition, the adjustability of contrast and brightness of the television monitor an additional improvement in the evaluability of the microscope image possible, so that one comes to a further increase in the information gain.

Das. anregende oder beleuchtende Licht kann Licht sein.That. stimulating or illuminating light can be light.

Nach der zweiten Methode, bei der zwei reelle Bilder auf den licht empfindlichen Schichten zweier Fernsehaufnahmeröhren erzeugt werden, wird das Produkt der Modulationstbertragungsfunktion des optischen und elektronischen Systems dadurch konstant gehalten oder wenigstens in dieser Hinsicht verbessert, indem man eines der Bilder mit bekannten optischen Mitteln mehr oder minder unscharf nacht. Bei diesem Verfahren wird also zur Konstanthaltung des genannten Produktes der Modulationsübertragungsfunktionen die Modulationsübertragungsfunktion- eines optischen Teil-es der Einrichtung durch jeweils geeignete Unscharfstellung geändert.According to the second method, in which two real images are cast on the light sensitive layers of two television pick-up tubes are created, the product becomes the modulation transfer function of the optical and electronic system thereby kept constant or at least improved in this respect by adding a the pictures with known optical means are more or less blurred at night. at this method is used to keep the product of the modulation transfer functions constant the modulation transfer function of an optical part of the device respectively appropriate blurring changed.

Bei der dritten Methode, welche vorsieht, zwei reelle Bilder vom Objekt mit unterschiedlicher Wellenlänge=zu erzeugen, wird das Produkt der Modulationsübertragungsfunktion des optischen-Systems und des elektronischen Systems dadurch konstant gehalten, daß für die Abbildung des Objektes geeignete Wellenlängen (Filter) gewählt werden, so daß das Produkt der Modulationsübertragungsfunktion des optischen und elektronischen Systems in gewünschter Weise bei höheren Ortsfrequenzen angehoben wird, Das der Erfindung zugrunde liegende Verfahren eignet sich mit Vorteil zur datenmäßigen Erfassung der Bilder oder Teilen hiervon sowie zur Speicherung und mathematischer Weiterverarbeitung durch Prozeßrechner.The third method, which provides for two real images of the object with different wavelength = to generate, becomes the product of the modulation transfer function the optical system and the electronic system thereby kept constant, that suitable for the image of the object Wavelengths (filter) be chosen so that the product of the modulation transfer function of the optical and electronic system raised in a desired manner at higher spatial frequencies The method on which the invention is based is advantageously suitable for data acquisition of the images or parts thereof as well as for storage and further mathematical processing by process computers.

Die Gründe dafür sind: durch die Differenzbildung der Bilder, die damit vorgenommene starke Kontrastierung sowie die erstellung des logarithmischen Bildsignales und die Möglichkeit der Ausblendung von Bildflächenteilen im elektronischen (Fernseh-) Teil der Gesamteinrichtung werden bereits wesentliche Rechenoperationen vorweggenommen, welche in einem Rechner einen hohen Aufwand an Speicherplätzen und Datenflußgeschwindigkeit hervorrufen würden.The reasons for this are: by the formation of the difference between the images, the the strong contrasting that was carried out and the creation of the logarithmic Image signal and the possibility of fading out parts of the image area in the electronic The (television) part of the overall facility is already becoming essential computing operations anticipated, which in a computer a high expenditure of storage space and Would cause data flow rate.

Die für verschiedene Zwecke noch aufzuführenden Rechenoperationen können somit durch wesentlich kleinere Computer als sonst erforderlich durchgeführt werden. Das Mikroskop stellt, insbesondere wegen seiner elektronischen Zusatzteile, wie Logarithmierer, Integrierer, im erweiterten Fernsehteil, also bei Anschluß eines digital arbeitenden Computers den Analogrechnerteil eines aus Analog- und Digitalrechner gebildeten Hybridrechners dar. Dieser Hybridrechner wiederum kann als Prozeßrechner arbeiten und wesentliche Teile des Meßablaufes, wie Durchmusterung des Präparates per Objekttischsteuerung, Feineinstellung der Fokussierung, Wellenlängenwahl an der für die spektrale Zerlegung von Beleuchtungslicht und zu registrierenden Licht vorgesehenen Einrichtungen, Steuerung und Dosierung bei automatischer Ansaugung von Zellsuspensionen oder auch der Automatisierung des Einstellvorganges zur Konstanthaltung einer über einen möglichst breiten Ortsfrequenzbereich konstanten MüF.The arithmetic operations still to be performed for various purposes can thus be carried out by much smaller computers than would otherwise be required will. The microscope provides, especially because of its additional electronic parts, like logarithmizer, integrator, in the extended television section, i.e. when one is connected digitally working computer the analog computer part of an analog and digital computer formed hybrid computer. This hybrid computer in turn can be used as a process computer work and essential parts of the measurement process, such as screening the specimen via stage control, fine adjustment of the focus, wavelength selection that for the spectral decomposition of illuminating light and the light to be registered provided facilities, control and dosing with automatic suction of cell suspensions or the automation of the setting process to keep a constant over the broadest possible spatial frequency range MüF.

Dabei kann auch die Zeitraffertechnik angewendet werden, etwa zur Untersuchung der Zelldynamik.The time-lapse technique can also be used, for example for Investigation of cell dynamics.

Das der Erfindung zugrunde liegende Verfahren eignet sich auch für die zytologische Krebs-Frühdiagnose von großen Personengruppen, insbesondere in Verbindung mit der genannten elektronischen Speicherung und Datenverarbeitung der mikroskopischen Ergebnisse, Auf der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele zur Durchführung der erfindungsgemäßen Verfahren dargestellt.The method on which the invention is based is also suitable for the cytological early diagnosis of cancer in large groups of people, especially in Connection with the aforementioned electronic storage and data processing of the microscopic results, the drawing shows examples of implementation the method according to the invention shown.

Es zeigen: Fig. 1 den optischen Geräteteil, teilweise im Schnitt; Fig. 2 ein Blockschaltbild des elektronischen Teiles; Fig. 3 ein geändertes Ausführungsbeispiel für den optischen Geräteteil; Fig. 4 ein geändertes Ausführungsbeispiel für den optischen Geräteteil; Fig. 5 ein geändertes Ausführungsbeispiel für den optischen Geräteteil; Fig. 6 eine grafische Darstellung zur Erläuterung der Wirkungsweise.1 shows the optical device part, partially in section; Fig. 2 is a block diagram of the electronic part; 3 shows a modified embodiment for the optical device part; Fig. 4 shows a modified embodiment for the optical device part; Fig. 5 shows a modified embodiment for the optical Device part; 6 shows a graphic illustration to explain the mode of operation.

Gemäß Fig. 1 wird das Objekt 1 entweder mit Hilfe einer Lichtquelle 2 im Durchlicht beleuchtet oder wahlweise mit Hilfe einer Lichtquelle 3 im Auflicht. Das Abbildungsobjektiv 4 ist zum Beispiel mit Hilfe einer Schwalbenschwanzführung 5 in das Gerät eingesetzt, so daß es ausgewechselt werden kann. Dem Objektiv 4 ist ein Spiegel 7 nachgeschaltet, der die Lichtstrahlen in ein Projektiv 9 lenkt, das ein reelles Bild des Objektes auf der lichtempfindlichen Schicht 40 einer Fernsehaufnahmeröhre 30 erzeugt (Fig. 2). Eine Lichtquelle 12 beleuchtet mit Hilfe eines Projektives 13 die lichtempfindliche Schicht einer Fernsehaufnahmeröhre 41 mit Gleichlicht.According to Fig. 1, the object 1 is either with the aid of a light source 2 illuminated in transmitted light or optionally with the help of a light source 3 in incident light. The imaging lens 4 is, for example, with the aid of a dovetail guide 5 inserted into the device so that it can be replaced. The lens 4 is a mirror 7 connected downstream, which directs the light rays into a projection lens 9, the a real image of the object on the photosensitive layer 40 of a television pickup tube 30 is generated (Fig. 2). A light source 12 illuminates with the aid of a projector 13 the light-sensitive layer of a television tube 41 with constant light.

Fig. 2 zeigt den elektronischen Teil der Einrichtung.Fig. 2 shows the electronic part of the device.

Auf die Fernsehaufnahmeröhren 30 und 41 wirkt ein Ablenksystem 31, so daß die lichtempfindlichen Schichten synchron punkt- und zeilenmäßig richtig abgetastet werden.A deflection system 31 acts on the television pick-up tubes 30 and 41, so that the light-sensitive layers are synchronously correct in terms of point and line are scanned.

Die von der Fernsehaufnahmeröhre 30 kommenden Signale werden in einen Verstärker 32 eingegeben, der Bildausgangssignale an einen Logarithmierer 33 gibt. Der Logarithmierer gibt seine Signale in eine differenzbildende Einrichtung 34.The signals coming from the television pickup tube 30 are converted into a An amplifier 32 is inputted, which outputs image signals to a logarithmizer 33. The logarithmizer sends its signals to a device 34 which forms the difference.

Die von der Fernsehaufnahmeröhre 41 kommenden Signale werden einem Verstärker 35 zugeführt, der seine Signale an einen Logarithmierer 36 gibt, dessen Signale ebenfalls der Differenzbildungseinrichtung 34 zugeführt werden.The signals coming from the television pickup tube 41 become one Amplifier 35 supplied, which gives its signals to a logarithmizer 36, the Signals are also fed to the subtraction device 34.

Die Verstärkung des Verstärkers 35 kann von Hand oder durch elektronische Regelung zum Zwecke der Beeinflussung der MüF geändert werden. Ein Synchrongenerator 37 steuert den Gleichlauf der Signale. Da die Lichtqualitäten für jeden Bildpunkt auf den lichtempfindlichen Schichten der Fernsehaufnahmeröhren unterschiedlich sind, gelangen in die Einrichtung 34 zur Differenzbildung Signale unterschiedlicher Intensität, so daß sich Signaldifferenzen für jeden abgetasteten Punkt bilden lassen. Darüber hinaus ist der Elektronenstrahl der Aufnahmeröhre 41 durch Defokussierung unscharf gehalten, so daß auf der Rückseite der Speicherschicht der Fernsehaufnahmeröhre 41 ein unscharfes Ladungsbild erhalten wird, das von dem Ladungsbild der Fernsehaufnahmeröhre 30 subtrahiert werden kann.The amplification of the amplifier 35 can be manual or electronic Regulation for the purpose of influencing the MüF can be changed. A synchronous generator 37 controls the synchronization of the signals. As the light qualities for each pixel on the photosensitive layers of the television pickup tubes are different, signals enter the device 34 for forming the difference different intensities, so that signal differences were sampled for each Make a point. In addition, the electron beam is the pickup tube 41 kept out of focus by defocusing, so that on the back of the storage layer of the television pickup tube 41 a blurred charge image is obtained, which is of the Charge image of the television pickup tube 30 can be subtracted.

Durch eine Einrichtung 44 kann die der Fokussierungseinrichtung 43 zugeführte Spannung oder Stromstärke von Hand oder durch eine elektronische Regelschaltung geändert werden. Dies erlaubt eine änderung des Querschnittes vom schreibenden Strahl in der Fernsehaufnahmeröhre 41. Damit kann die gewünschte Modulationsübertragungsfunktion des elektronischen Teiles eingestellt werden, zum Beispiel so, daß sie den Reziprokwert der MüF des optischen Teiles innerhalb des maximal möglichen Ortsfrequenzbereiches darstellt und sich damit die Konstanz der gesamten MüF ergibt.By means of a device 44, that of the focusing device 43 applied voltage or current intensity by hand or by an electronic control circuit be changed. This allows the cross section of the writing beam to be changed in the television pickup tube 41. This enables the desired modulation transfer function of the electronic part can be set, for example, so that they have the reciprocal value the MuF of the optical part within the maximum possible spatial frequency range and thus the constancy of the entire MüF results.

Die gesamte MüF eines aus zwei hintereinander geschalteten Einzelsysteme ist das Produkt der Modulationsübertragungsfunktionen der beiden Einzelsysteme: MÜFgesamt = MüF1 MüF2.The entire MüF of one of two individual systems connected in series is the product of the modulation transfer functions of the two individual systems: MÜF total = MüF1 MüF2.

Die Bildausgangssignale werden in einen Fernsehmonitor 38, der auch ein Farbfernsehgerät sein kann, über einen Delogarithmierer 45 eingegeben, welcher im Bedarfsfalle, z.B. bei zu großen Helligkeitsunterschieden im Bild, durch einen Schalter 46 überbrückt werden kann, so daß auf dessen Bildschirm ein kontrastreiches Differenzbild der auf den lichtempfindlichen Schichten erzeugten Bilder erscheint.The image output signals are shown in a television monitor 38, which is also a color television set, input via a delogarithmizer 45, which if necessary, e.g. at too great differences in brightness in the Image, can be bridged by a switch 46, so that on its screen a high-contrast differential image of the images produced on the photosensitive layers Images appears.

Damit die das Differenzbild erzeugenden Signale mit den Abtastsignalen in den Fernsehaufnahmeröhren gleich laufen, wirkt der Synchrongenerator 37 auf eine entsprechende, dem Fernsehmonitor zugeordnete Additionsstufe 39.So that the signals generating the difference image with the scanning signals run the same in the television pick-up tubes, the synchronous generator 37 acts on one corresponding addition stage 39 assigned to the television monitor.

Da die von den Fernsehaufnahmeröhren 30 und 41 kommenden Signale ungleiche Weglängen zurücklegen, ist dem Logarithmierer 33 eine Verzögerungsleitung 42 vorgelagert, so daß in der Einrichtung 34 zur Differenzbildung stets exakt die Subtraktion der einzelnen Signale voneinander erfolgen kann. Der Verstärker 32 steuert die Strahlstromstärke des Elektronenstrahles der Fernsehaufnahmeröhre 41.Since the signals from the television pick-up tubes 30 and 41 are unequal Cover distances, the logarithmizer 33 is preceded by a delay line 42, so that in the device 34 for difference formation always exactly the subtraction of individual signals from each other. The amplifier 32 controls the beam current strength of the electron beam of the television pickup tube 41.

Das am Ausgang der differenzbildenden Einrichtung 34 zur Verfügung stehende logarithmierte Video-Signal eignet sich besonders zur quantitativen Substanzmengenbestimmung.This is available at the output of the difference-forming device 34 standing logarithmized video signal is particularly suitable for the quantitative determination of the amount of substance.

Dazu wird mit Hilfe eines Fenstergenerators 47 die Umrandung des in Frage kommenden Flächenanteiies festgelegt, wobei der Fenstergenerator zu dosen richtigen Zeitpunkten den Integrierer 48 tastet. Das am Ausgang des Integrierers 48 zur Verfügung stehende aufsummierte Signal ist der zu bestimmenden Substanzmenge des Bilddetails proportional.For this purpose, the border of the in Question coming area proportions set, with the window generator too doses right times the integrator 48 samples. That at the output of the integrator 48 available summed signal is the amount of substance to be determined of the image detail proportionally.

Der durch den Fenstergenerator 47 zur Verarbeitung herausgegriffene Flächenanteil des Objektes wird auf dem Monitor 38 gegenüber dem Rest des Objektes aufgehellt dargestellt.The one picked out by the window generator 47 for processing The area proportion of the object is displayed on the monitor 38 in relation to the rest of the object shown brightened.

Dazu dient die Intensitätssteuerung des Monitors 38 durch den Fenstergenerator 47.The intensity control of the monitor 38 by the window generator is used for this purpose 47.

Die Fernsehaufnahmeröhren sind fest mit dem optischen Geräteteil verbunden, um Relativverschiebungen der Bilder auf den lichtempfindlichen Schichten bei einer Erschütterung des Gerätes zu vermeiden.The television tubes are firmly connected to the optical part of the device, relative shifts in the images on the light-sensitive layers in the event of a Avoid shaking the device.

Bei Verwendung vsn UV-Licht wird man die Linsen der Fig. 1 aus Quarz ausbilden. Es ist aber auch möglich, gemäß Fig. 3 eine Spiegeloptik zu verwenden. Das UV-Licht wird mit Hilfe eines Spiegels 20 einem aus den Spiegeln 21 und 22 bestehenden Kondensor zugeführt, mit dessen Hilfe das Objekt 1 ausgeleuchtet wird. Als Kondensor kommt vorteilhaft ein spezieller Hellfeld-Dunkelfeld-Mischkondensor zwecks Verbreiterung der MüF des optischen Teiles in Betracht. Dieser Kondensor liefert vom llellfeld her die null-te Beugungsordnung, vom Dunkelfeld her die erste Beugungsordnung. In die vordere Brennebene eines derartigen Kondensors sind, wie nicht näher dargelegt worden ist, zum Beispiel unterschiedliche Ringblenden einsetzbar, um die Hellfeld-Dunkelfeldbeleuchtung zu trennen. Die Ringblenden bringen den gewünschten Abstand zwischen Dunkelfeld und Hellfeld.If UV light is used, the lenses of FIG. 1 will be made of quartz form. However, it is also possible to use mirror optics according to FIG. 3. The UV light becomes one of the mirrors 21 and 22 with the aid of a mirror 20 Condenser supplied, with the help of which the object 1 is illuminated. As a condenser A special brightfield-darkfield mixing condenser is advantageous for the purpose of widening the MuF of the optical part into account. This condenser delivers from the field the zeroth diffraction order, from the dark field the first diffraction order. In are the front focal plane of such a condenser, as not explained in detail has been, for example, different ring diaphragms can be used for the brightfield-darkfield illumination to separate. The ring diaphragms bring the desired distance between the dark field and brightfield.

Das Objektiv besteht ebenfalls aus Spiegeln 23 und 24.The lens also consists of mirrors 23 and 24.

Das Objektiv erzeugt in der Ebene 25 ein Zwischenbild.The objective produces an intermediate image in plane 25.

Das in der Zwischenbildebene 25 erzeugte reelle Bild wird mit Hilfe eines aus den Spiegeln 26 und 27 bestehenden Projektives in die Zwischenbildebene 28 abgebildet, in der die lichtempfindliche Schicht der Fernsehaufnahmeröhre 30 angeordnet ist.The real image generated in the intermediate image plane 25 is shown with the aid of a projective consisting of the mirrors 26 and 27 into the intermediate image plane 28, in which the photosensitive layer of the television pickup tube 30 is arranged.

Gemäß Fig. 4 wird vom Objekt auf den lichtempfindlichen Schichten der Fernsehaufnahmeröhren 30 und 41. je ein reelles Bild des Objektes erzeugt. Der optische Abbildungsstrahlengang wird hierzu mit Hilfe eines teildurchlässigen Spiegels 6 geteilt.According to FIG. 4, the object is on the photosensitive layers the television pick-up tubes 30 and 41. each generate a real image of the object. Of the The optical imaging beam path is used for this purpose with the aid of a partially transparent mirror 6 shared.

Die unscharfe Speicherschichtabtastung der Fernsehaufnahmeröhre, welche mit Gleichlicht beaufschlagt wurde, gemäß dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 und 2, ist gemäß Fig. 4 dadurch ersetzt, daß auf der lichtempfindlichen Schicht der Röhre 41 ein unscharfes Bild des Objektes erzeugt wird.The fuzzy storage layer scan of the television pickup tube, which was applied with constant light, according to the embodiment according to FIGS. 1 and 2, is replaced according to FIG. 4 by the fact that on the photosensitive layer the tube 41 produces a blurred image of the object.

Die Größe der Unschärfe kann mit in der Optik bekannten Mitteh einstellbar sein.The size of the blurring can be adjusted with means known in optics be.

Eine entsprechende Wirkung läßt sich erreichen, wenn man bei 16 und 17 Farbfilter unterschiedlicher Farbe oder andere optische Elemente zur spektralen Zerlegung des Lichtes in den Teilstrahlengängen anordnet und auf den lichtempfindlichen Schichten der Fernsehaufnahmeröhren scharfe reelle Bilder erzeugt.A corresponding effect can be achieved if you turn to 16 and 17 color filters of different colors or other optical elements for spectral Decomposition of the light in the partial beam paths and on the light-sensitive Layers of the television pickup tubes produce sharp real images.

Wie in Fig. 5 dargestellt worden ist, können die Filter 16 und 17 auch bei 16' und 17' angeordnet sein, d.h. also zwischen den Projektiven 9 und 13 und den Fernsehaufnameröhren. Ordnet man die Filter bei 16' und 17' an, kann man den heim Ruswechseln der Filter üblicherweise auftretenden Bildversatz auf den Fernsehaufnahmeröhren in Grenzen halten.As shown in FIG. 5, the filters 16 and 17 also be arranged at 16 'and 17', i.e. between the projectives 9 and 13 and the TV tubes. If you arrange the filters at 16 'and 17', you can the image shifts that usually occur when changing the filters on the television pick-up tubes keep it limited.

Fig. 6 zeigt eine graphische Darstellung zur Erläuterung der Wirkungsweise der Erfindung. Es sind hier die allein beugungsbedingten Modulationsübertragungsfunktionen einer Kreisblende, zum Beispiel der Aperturblende des Objektives eines Mikroskopes dargestellt. Die Kurve 1 gilt für eine kleinere Wellenlänge # 1 während die Kurve 2 einer größercn Wellenlänge #2,(#2@#1) des benutzten Lichtes entspricht.Fig. 6 shows a graph to explain the mode of operation the invention. It is here the modulation transfer functions solely due to diffraction a circular diaphragm, for example the aperture diaphragm of the objective of a microscope shown. Curve 1 applies to a smaller wavelength # 1 during the curve 2 corresponds to a larger wavelength # 2, (# 2 @ # 1) of the light used.

Auf der Abszisse ist die Ortsfrequenz (Linienpaare/Längeneinheit) OF (l/mm) aufgetragen, auf der Ordinate die Modulationsübertragungsfunktionen (MüF) (Ausgangs-(Bild-) -Kontrast / Eingangs-(Objekt-)Kontrast), welche früher als Kontrastübertragungsfunktion bezeichnet wurde. Die Punkte GF1 und GF2 auf der Abszisse bedeuten die Grenzfrequenzen, oberhalb deren die MüF für die beiden Wellenlängen 1 und # 2 zu Null wird.On the abscissa is the spatial frequency (line pairs / length unit) OF (l / mm) plotted on the ordinate the modulation transfer functions (MüF) (Output (image) contrast / input (object) contrast), which used to be the contrast transfer function was designated. The points GF1 and GF2 on the abscissa mean the limit frequencies, above which the MuF for the two wavelengths 1 and # 2 becomes zero.

Wenn zum Beispiel als Objekt ein harmonisches Elementargitter mit der Modulation L (OF) gewählt wird, bekommt man die Modulation I (OF) im Bild wie folgt: I (OF) = L (OF) MüF (OF).If, for example, a harmonic elementary lattice is used as an object the modulation L (OF) is selected, you get the modulation I (OF) in the picture as follows: I (OF) = L (OF) MüF (OF).

Diese Gleichung gilt für alle linearen Systeme und alle Objektmodulationen. Für lineare Ketten (zum Beispiel Kettenanordnungen von n optischen und elektronischen Systemen) erhält man die Modulationsübertragungsfunktion MüFgesamt als Produkt der Modulationsübertragungsfunktionen MüF1, MüF2, ... , MüFn: Mgesamt = MüF1 . MüF2 ... MüFn.This equation applies to all linear systems and all object modulations. For linear chains (e.g. chain arrangements of n optical and electronic Systems) one obtains the modulation transfer function MüF overall as the product of Modulation transfer functions MüF1, MüF2, ..., MüFn: Mtotal = MüF1. MüF2 ... MüFn.

Die MüF einer Öffnung ist gleich dem normierten Autokorrelationsintegral der Amplitudenttansparenz.The MuF of an opening is equal to the normalized autocorrelation integral the amplitude opacity.

Für eine Kreisblende mit dem Radius a erhält man bis auf Faktoren den Verlauf der MüF, wenn man zwei gleich große Kreise gegeneinander verschiebt und den Flächeninhalt der beiden Kreisen gemeinsamen Fläche bildet. So wird verständlich, daß die MüF für die Verschiebung # = O (OF = 0) maximal und für Verschiebungen i > 2a zu Null wird. Durch die Verschiebung 2a ist die obere Grenzfrequenz GF festgelegt. Es gilt: GF = 2a / 5 B. Darin ist B die Bildweite; ferner soll G die Gegenstandsweite, M = B/G die Vergrößerung, a/B = AB die bildseitige Apertur bedeuten.For a circular aperture with the radius a one obtains up to a number of factors the course of the MüF if you move two circles of the same size against each other and the area of the two circles forms the common area. So it becomes understandable that the MüF for the shift # = O (OF = 0) is maximum and for shifts i > 2a becomes zero. The upper limit frequency GF is determined by the shift 2a. The following applies: GF = 2a / 5 B. Here, B is the image distance; furthermore, G should be the object distance, M = B / G denotes the magnification, a / B = AB denotes the aperture on the image side.

Für eine Vergrößerung M = B/G * 1 werden die Ortsfrequenzen OFgild Und OF0bjekt (bezogen auf Bild und Objekt) verschieden. Es gilt Objekt / OFBild = B/G = M. Damit wird die objektbezogene Grenzfrequenz GFobjekt = 2a/2 G = (Aobjekt ist die objektseitige Apertur: A0bjekt = a/G).For a magnification M = B / G * 1, the spatial frequencies are OFgild And OF0bject (related to image and object) different. Object / OF picture applies = B / G = M. This means that the object-related limit frequency GFobject = 2a / 2 G = (Aobject is the object-side aperture: A0bjekt = a / G).

Die Gleichung für die objektbezogene Grenzfrequenz ist identisch mit der Auflösungsgrenze dg = l/GFobjekt #/2AObjekt für allseitig beleuchtete Objekte, wie aus der elementaren Theorie des Mikroskopes abgeleitet wird (vgl.The equation for the object-related cutoff frequency is identical to the resolution limit dg = l / GFobject # / 2Aobject for objects illuminated from all sides, as derived from the elementary theory of the microscope (cf.

zum Beispiel: Menzel/Mirande'/Weingätner: Fourier-Optik und Holografie, 2.9-a. Das Duffieux-Integral; Springer, Wien-New York 1973).for example: Menzel / Mirande '/ Weingätner: Fourier optics and holography, 2.9-a. The Duffieux integral; Springer, Vienna-New York 1973).

Die vorliegende Erfindung besteht nun darin, den Quotienten zweier Bilder als Differenz der Logarithmen in zwei Wellenlängen #1 und #2 zu erzeugen.The present invention consists in the quotient of two Generate images as the difference between the logarithms in two wavelengths # 1 and # 2.

Es gilt für die Bildmodulation I (OF) mit der Objektmodulation L+ (OF) System #1: I (OF)#1 = L+ (OF)#1 . MüF (OF)#1 System #2: I (OF)#2 = L+ (OF)#2 . MüF (OF)#2.It applies to the image modulation I (OF) with the object modulation L + (OF) System # 1: I (OF) # 1 = L + (OF) # 1. MüF (OF) # 1 System # 2: I. (OF) # 2 = L + (OF) # 2. MüF (OF) # 2.

Durch Division dieser beiden Gleichungen erhält man: L+ (OF)#1 MüF (OF)#1 I (OF) = I (OF)@1/ I (OF)#2 = -------------- . -------------- .Dividing these two equations gives: L + (OF) # 1 MüF (OF) # 1 I (OF) = I (OF) @ 1 / I (OF) # 2 = --------------. --------------.

L+ (OF)#2 MüF (OF)#2 I (OF)#1 1 OF ist unabhängig von der Ortsfrequenz, nämlich N2 eine Konstante für jede Ortsfrequenz. L + (OF) # 2 MüF (OF) # 2 I (OF) # 1 1 OF is independent of the spatial frequency, namely N2 is a constant for each spatial frequency.

Die von der Ortsfrequenz OF abhängende Bildmodulation -I (OF) ist also gleich dem Quotienten der Modulationsübertragungsfunktionen, welcher als Kurve 3 in der Abbildung bis auf den konstanten Faktor dargestellt ist und mit wachsender Ortsfrequenz ansteigt. Sonst werden durch ein solches System höhere Ortsfrequenzen, also kleinere Strukturen, im Bild bevorzugt. Durch Nachschaltung eines elektronischen Systems, beispielsweise gemäß dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2, kann die Gesamt-MüF noch weiter verändert werden, zum Beispiel kann ein unerwünscht starker Anstieg bei hohen Ortsfrequenzen wieder flacher gemacht werden.The image modulation, which depends on the spatial frequency OF, is -I (OF) thus equal to the quotient of the modulation transfer functions, which is a curve 3 is shown in the figure except for the constant factor and with increasing Spatial frequency increases. Otherwise higher spatial frequencies are generated by such a system, so smaller structures, preferred in the picture. By adding an electronic System, for example according to the embodiment of FIG. 2, the total MUF can be changed even further, for example an undesirably strong increase be made flatter again at high spatial frequencies.

Claims (1)

Patentansprüche 1. Verfahren zur Steigerung der förderlichen Vergrößerung (Auflösungsvermögen) eines optischen Mikroskopes, dadurch gekennzeichnet, daß vom Objekt lichtoptisch entweder ein reelles, scharfes und ein unscharfes elektronisches Bild erzeugt wird oder daß optisch ein reelles, scharfes Bild und ein reelles, unscharfes Bild erzeugt werden oder daß optisch zwei Bilder mit unterschiedlicher Wellenlänge des Lichtes erzeugt werden, daß diese Bilder elektronisch abgetastet und verstärkt werden und ein Differenzbild erzeugt wird und daß das Produkt der Modulationsübertragungsfunktion bei der optischen Abbildung und der Modulationsübertragungsfunktion bei der elektronischen Verstärkung in Abhängigkeit von der Ortsfrequenz über einen breiten Ortsfrequenzbereich angehoben und/oder konstant gehalten wird. Claims 1. A method for increasing the beneficial magnification (Resolving power) of an optical microscope, characterized in that from Object optically either a real, sharp and a fuzzy electronic one Image is generated or that optically a real, sharp image and a real, fuzzy one Image are generated or that optically two images with different wavelengths of the light that these images are electronically scanned and amplified and a difference image is generated and that the product of the modulation transfer function in optical imaging and the modulation transfer function in electronic Gain as a function of the spatial frequency over a wide spatial frequency range is increased and / or kept constant. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeicEnet, daß für die lichtoptische Abbildung des Objektes ultraviolettes Licht verwendet wird.2. The method according to claim 1, characterized in that for the light-optical imaging of the object ultraviolet light is used. 5. Verfahren nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Intensität des Beleuchtungslichtes durch Reduzierung bei gleichzeitiger Regelung der elektronischen Bildverstärkung bei hell adaptiertem Betrachterauge an der Grenze des Bildrauschens gehalten wird und anschließend die Wellenlänge des Beleuchtungslichtes bis zur Erreichung des größten Kontrastes der zu betrachtenden Objektelemente geeignet geändert wird.5. The method according to claim 1 and / or 2, characterized in that the intensity of the illuminating light by reducing it while regulating it the electronic image enhancement with a brightly adapted observer eye at the border of the image noise and then the wavelength of the illuminating light suitable until the greatest contrast of the object elements to be viewed is achieved will be changed. 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das reelle Bild des Objektes nach derHellfeld-, Dunkelfeld-, Phasenkontrast-, Interferenzkontrast-, Fluoreszenzmethode oder der Polarisations- oder Interferenzmikroskopie erzeugt wird.4. The method according to claim 1, characterized in that the real Image of the object according to the light field, dark field, phase contrast, interference contrast, Fluorescence method or polarization or interference microscopy is generated. 5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das reelle Bild auf der lichtempfindlichen Schicht einer ersten Fernsehaufnahmeröhre erzeugt wird und die lichtempfindliche Schicht einer zweiten Fernsehaufnahmeröhre mit Gleichlicht beaufschlagt wird, daß der die lichtempfindliche Schicht der mit Gleichlicht beaufschlagten Fernsehaufnahmeröhre abtastende Elektronenstrahl von der das reelle Bild empfangenden Fernsehaufnahmeröhre (Stromstärke) gesteuert wird bzw. intensitätsmoduliert wird, daß dieser Elektronenstrahl durch Defokussierung bewußt unscharf gehalten wird, und daß die von den Fernsehaufnahmeröhren kommenden Signale zu einem Differenzbild zusammengesetzt werden.5. The method according to claim 1, characterized in that the real Image generated on the photosensitive layer of a first television pickup tube and the photosensitive layer of a second television tube with constant light acted upon so that the light-sensitive layer of the acted upon with constant light Electron beam scanning the television pickup tube from the one receiving the real image TV tube (current strength) is controlled or intensity-modulated, that this electron beam is deliberately kept out of focus by defocusing, and that the signals coming from the television pick-up tubes result in a difference picture be put together. 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe der Defokussierung des Elektronenstrahles regelbar ist.6. The method according to claim 5, characterized in that the size the defocusing of the electron beam can be regulated. 7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die vom Objekt lichtoptisch erzeugten zwei reellen Bilder auf den lichtempfindlichen Schichten zweier Fernsehaufmahmeröhren erzeugt werden, und daß die Unschärfe des einen Bildes mit Hilfe bekannter optischer Mittel einstellbar ist.7. The method according to claim 1, characterized in that the from Object optically generated two real images on the light-sensitive layers two television tubes, and that the blurring of one picture is adjustable using known optical means. 8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Erzeugung der Bilder unterschiedlicher Wellenlängen wenigstens eine der Wellenlängen frei wählbar bzw. einstellbar ist. 8. The method according to claim 1, characterized in that in the Generation of the images of different wavelengths at least one of the wavelengths is freely selectable or adjustable. 9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Bilder auf den lichtempfindlichen Schichten zweier Fernsehaufnahmeröhren erzeugt werden und der die lichtempfindliche Schicht der einen Fernsehaufnahmeröhre abtastende Elektronenstrahl in gewünschtem Maße defokussiert wird. 9. The method according to claim 7 or 8, characterized in that that creates images on the photosensitive layers of two television pick-up tubes and which scans the photosensitive layer of a television pickup tube Electron beam is defocused to the desired extent. 10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Differenzbild auf dem Bildschirm eines Fernsehmonitors, auch Farbfernsehmonitors, dargestellt wird.10. The method according to claim 1, characterized in that the difference image displayed on the screen of a television monitor, also color television monitor will. 11. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das elektronisch verstärkte Bild oder Teile davon datenmäßig erfaßt und gegebenenfalls gespeichert wird.11. The method according to claim 1, characterized in that the electronically Enhanced image or parts of it captured in terms of data and possibly stored will. 12. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Speicherung einzelner Bilder oder Bildteilen und deren Wiedergabe im Zeitrafferverfahren.12. The method according to claim 1, characterized by the storage individual images or parts of images and their playback in time-lapse mode. 13. Mikroskop zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch ein lichtoptisch arbeitendes Mikroskop für die Erzeugung des reellen Bildes des Objektes (1) auf der lichtempfindlichen Schicht einer ersten Fernsehaufnahmeröhre (30) sowie durch eine zweite Fernsehaufnahmeröhre (41), welche mit Gleichlicht beaufschlagt wird sowie dadurch, daß der die lichtempfindliche Schicht dieser Röhre abtastende Elektronenstrahl in seiner Strahlstromstärke von der anderen Fernsehaufnahmeröhre (30) her gesteuert wird, daß das Ladungsbild auf der Rückseite der Speicherschicht der Fernsehaufnahmeröhre (41) durch Defokussierung des Elektronenstrahles bewußt unscharf gehalten wird, daß den Fernsehaufnahmeröhren Verstärker für die Verstärkung der Signale, ein Komperator (34) für die Differenzbildung der Signale und ein Monitor für die Sichtbarmachung.13. Microscope for performing the method according to claim 5, characterized through a light-optical microscope to generate the real image of the object (1) on the photosensitive layer of a first television pickup tube (30) and by a second television tube (41), which is exposed to constant light is as well as the fact that the the photosensitive Layer this Tube scanning electron beam in its beam current from the other television pickup tube (30) is controlled so that the charge image on the back of the storage layer the television pickup tube (41) by defocusing the electron beam consciously That the television pickup tube amplifier for amplification is kept out of focus of the signals, a comparator (34) for forming the difference between the signals and a monitor for visualization. der Differenzsignale nachgeschaltet sind. the differential signals are connected downstream. 14. Mikroskop nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkung des der mit Gleichlicht beaufschlagten Fernsehaufnahmeröhre (41) nachgeschalteten Verstärkers (35) regelbar ist.14. Microscope according to claim 13, characterized in that the gain the connected downstream of the television tube (41) exposed to constant light Amplifier (35) is adjustable. 15. Mikroskop nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß auf die mit Gleichlicht beaufschlagte Fernsehaufnahmeröhre (41) eine Fokussiereinrichtung (43) wirkt, welche mit einer Regeleinrichtung (44) in Verbindung steht.15. Microscope according to claim 13, characterized in that on the television pick-up tube (41) subjected to constant light a focusing device (43) acts, which is connected to a control device (44). 16. Mikroskop zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung der zwei Bilder des Objektes auf den lichtempfindlichen Schichten zweier Fernsehaufnahmeröhren im optischen Abbildungsstrahlengang ein teildurchlässiger Spiegel (6) vorgesehen ist-und daß die optischen Elemente in dem einen Teilstrahlengang das von ihnen erzeugte Bild unscharf abbilden.16. Microscope for performing the method according to claim 7, characterized characterized in that for generating the two images of the object on the photosensitive Layers of two television tubes in the optical imaging beam path, a partially transparent one Mirror (6) is provided and that the optical elements are in one partial beam path blur the image they create. 17. Mikroskop zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß in den, die beiden Bilder des Objektes erzeugenden Abbildungsstrahlengängen unterschiedliche Farbfilter, Interferenzfilter oder andere optische Komponenten, welche eine spektrale Zerlegung des Lichtes erlauben, anordbar sind.17. Microscope for performing the method according to claim 8, characterized marked that in the, the two images of the object generating Imaging beam paths different color filters, interference filters or others optical components, which allow a spectral decomposition of the light, can be arranged are. 18. Mikroskop nach Anspruch 5, 7 oder 8, gekennzeichnet durch eine wahlweise Durchlicht- oder Auflichtbeleuchtung für das Objekt (1) sowie durch auswechselbare Objektive (4) 19. Mikroskop nach Anspruch 5, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß das lichtoptische Mikroskop ein oder zwei reelle Zwischenbilder erzeugt, die mit Hilfe eines Projetives auf die lichtempfindlichen Schichten der -Fernsehaufnahmeröhren projiziert werden.18. Microscope according to claim 5, 7 or 8, characterized by a optionally transmitted or reflected light illumination for the object (1) as well as exchangeable ones Objectives (4) 19. Microscope according to claim 5, 7 or 8, characterized in that the light-optical microscope generates one or two real intermediate images, which with With the help of a projective on the light-sensitive layers of the television recording tubes projected. 20. Mikroskop nach Anspruch 5, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die optischen Elemente (21, 22, 23, 24, 26, 27), insbesondere die Projektive (26, 27) durch Spiegel gebildet sind.20. Microscope according to claim 5, 7 or 8, characterized in that the optical elements (21, 22, 23, 24, 26, 27), in particular the projectives (26, 27) are formed by mirrors. 21. Mikroskop nach Anspruch 5, 7 oder 8, gekennzeichnet durch die Verwendung eines Hell-Dunkelfeld-Mischkondensors 22. Mikroskop nach Anspruch 5, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß den Verstärkern Logarithmierer nachgeschaltet sind und einem Logarithmierer eine Verzögerungsleitung (42) vorgelagert ist.21. Microscope according to claim 5, 7 or 8, characterized by the Use of a light-dark field mixing condenser 22.Microscope according to claim 5, 7 or 8, characterized in that logarithmizers are connected downstream of the amplifiers and a delay line (42) is upstream of a logarithmizer. 23. Mikroskop nach Anspruch 5, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Bildausgangssignal nach der Differenzbildung einem durch einen Fenstergenerator (55) gesteuerten Tor zugeführt wird, welches das Bildsignal eines am Fenstergenerator einstellbaren und zusätzlich auf dem Bildschirm des Fernsehmonitors (38) markierten Teiles des Gesamtbildes einer EDV-Anlage oder einer Registratureinrichtung, zum Beispiel einem Schreiber oder dergleichen, zuführt.23. Microscope according to claim 5, 7 or 8, characterized in that the image output signal after the subtraction by a window generator (55) controlled gate is fed, which the image signal of a window generator adjustable and additionally marked on the screen of the television monitor (38) Part of the overall picture of a computer system or a registry device, for Example, a writer or the like supplies. 24. Mikroskop nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß dem Fenstergenerator (47) ein Integrierer (48) nachgeschaltet ist.24. Microscope according to claim 23, characterized in that the window generator (47) an integrator (48) is connected downstream. 25. Mikroskop nach Anspruch 5, 7 oder 8, gekennzeichnet durch eine die bildabtastenden Strahlen in der Fernsehaufnahmeröhre und die bilderzeugenden Strahlen im Monitor synchronisierende Einrichtung (37).25. Microscope according to claim 5, 7 or 8, characterized by a the imaging beams in the television pickup tube and the imaging beams Device synchronizing beams in the monitor (37). 26. Mikroskop nach Anspruch 5, 7 oder 8, gekennzeichnet durch einen dem Fernsehmonitor (38) vorgelagerten Delogarithmierer (45), der durch einen'Schalter (46) oder dgl überbrückbar ist.26. Microscope according to claim 5, 7 or 8, characterized by a the television monitor (38) upstream delogarithmizer (45), which is controlled by a switch (46) or the like can be bridged.
DE19762605261 1976-02-11 1976-02-11 Optical microscope resolving power enhancement - uses electronic scanning of real sharp and unsharp images to form difference image Ceased DE2605261A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19762605261 DE2605261A1 (en) 1976-02-11 1976-02-11 Optical microscope resolving power enhancement - uses electronic scanning of real sharp and unsharp images to form difference image

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19762605261 DE2605261A1 (en) 1976-02-11 1976-02-11 Optical microscope resolving power enhancement - uses electronic scanning of real sharp and unsharp images to form difference image

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE2605261A1 true DE2605261A1 (en) 1977-08-25

Family

ID=5969537

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19762605261 Ceased DE2605261A1 (en) 1976-02-11 1976-02-11 Optical microscope resolving power enhancement - uses electronic scanning of real sharp and unsharp images to form difference image

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE2605261A1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2437984B2 (en) METHOD FOR IMPROVING THE CONTRAST OF AN OPTICAL MICROSCOPE
DE102012218382B4 (en) Method for determining a laser microdissection range and associated laser microdissection system
EP2347294A1 (en) Improved methods and apparatuses for structured illumination microscopy
EP3304165B1 (en) Assembly and method for beam shaping and for light sheet microscopy
DE3707487A1 (en) METHOD FOR AUTOFOCUSING MICROSCOPES AND MICROSCOPE WITH AN AUTOFOCUSING
DE2436160A1 (en) SCANNING ELECTRON MICROSCOPE
EP3084500B1 (en) Method for scanning microscopy and scanning microscope
DE102020122605A1 (en) Method, image processing unit and laser scanning microscope for background-reduced imaging of a structure in a sample
DE10004233B4 (en) The microscope assemblage
EP4325208A2 (en) Method and device for detecting movements of a sample in relation to an objective
DE3739223A1 (en) Method for autofocusing of microscopes, and microscopes with an autofocusing system
EP3712670A1 (en) Method for high-resolution scanning microscopy
EP1929353B1 (en) Process for generating display images from acquired recorded images, and means for carrying out the process
WO2016071033A1 (en) Method for generating an image of a sample
LU93022B1 (en) Method and microscope for examining a sample
DE2462110B2 (en) METHOD OF INCREASING THE CAPABILITY OF ENLARGEMENT OF AN OPTICAL MICROSCOPE AND MICROSCOPE FOR CARRYING OUT THE METHOD
DE2529735C3 (en) Corpuscular beam microscope, in particular electron microscope, with adjustment devices for changing the position of the object to be imaged and a method for operation
DE19851240C1 (en) Fluorescence microscopy with nonconfocal fluorescence microscopes, which can be used as theta microscopes with single or double lenses where resolution is increased in at least two wavelength zones
DE102020127071B3 (en) Method and microscope with a device for detecting displacements of a sample in relation to an objective
DE2605261A1 (en) Optical microscope resolving power enhancement - uses electronic scanning of real sharp and unsharp images to form difference image
DE102017201706A1 (en) Imaging device for imaging an object and imaging a structural unit in a particle beam device
DE102013208872A1 (en) Method for generating an image of a sample
DE102016115856B4 (en) Imaging method in a microscope with oblique illumination
DE2462111B2 (en) Process to improve contrast and to increase the useful magnification (resolution) of an optical microscope
DE112008002044T5 (en) Device for the spatial representation of samples in real time

Legal Events

Date Code Title Description
OGA New person/name/address of the applicant
8131 Rejection