DE3735091C2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- DE3735091C2 DE3735091C2 DE3735091A DE3735091A DE3735091C2 DE 3735091 C2 DE3735091 C2 DE 3735091C2 DE 3735091 A DE3735091 A DE 3735091A DE 3735091 A DE3735091 A DE 3735091A DE 3735091 C2 DE3735091 C2 DE 3735091C2
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- contrast
- objective lens
- value
- step size
- normal direction
- 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.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B21/00—Microscopes
- G02B21/24—Base structure
- G02B21/241—Devices for focusing
- G02B21/244—Devices for focusing using image analysis techniques
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S359/00—Optical: systems and elements
- Y10S359/90—Methods
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Automatic Focus Adjustment (AREA)
- Microscoopes, Condenser (AREA)
- Focusing (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur automatischen
Scharfeinstellung eines optischen Systems durch Einstellung
eines Abstandes zwischen einem Objekt und einer
Objektivlinse so, daß für den gemessenen Kontrast
des Objektes ein Maximum erzielt wird.
Ein automatisches Fokussierungsverfahren, das in der
Vergangenheit bei optischen Apparaten wie beispielsweise
bei Mikroskopen angewendet wurde, besteht darin,
daß zur Erreichung der Brennpunkteinstellung eine
Entfernung zwischen einer Probe oder einem zu photographierenden
Objekt und einer Objektivlinse derart
eingestellt wurde, daß die Größe des Kontrastes maximiert
wurde, die durch die Differentiation oder Integration
eines Projektionsbeleuchtungssignals erlangt
wird, das von einer TV-Kamera oder einer Bildaufnahmeeinrichtung
wie beispielsweise einem Festkörperbildsensor
des line-scanning-Types ausgegeben wird. Ein
solches Verfahren beinhaltet die drei nachstehenden
Systeme:
- (1) Voll-Scanning System
Hierbei handelt es sich um ein System zur Erreichung der Brennpunkteinstellung, bei dem die Position einer Objektivlinse oder eines Objektes (Probe) vollständig in dem Bereich des Abstandes zwischen einem vorderen Fokus und einem hinteren Fokus verschoben wird, um die Position innerhalb dieses Verschiebungsbereiches, in der der maximale Kontrast erhalten wird, zu speichern und um anschließend die Objektivlinse oder das Objekt in die Position des maximalen Kontrastes zu setzen. - (2) Spitzen-Stop-System
Hierbei handelt es sich um ein System zur Erreichung der Brennpunkteinstellung, bei dem die Objektivlinse oder das Objekt aus der Position des vorderen Fokus herausbewegt wird und die Bewegung der Objektivlinse oder des Objektes in der Position gestoppt wird, in der der Kontrast maximal ist (DE-OS 33 40 647). - (3) Nullsteigungs-System
Hierbei handelt es sich um ein System zur Erreichung der Brennpunkteinstellung, bei dem die Objektivlinse oder das Objekt bewegt wird und dann die Bewegung in einer Position gestoppt wird, in der der Kontrast nicht länger variiert, und zwar in der Weise, daß zuerst das Objektiv oder das Objekt in eine willkürliche Richtung bewegt wird, um einen Vergleich zwischen den Kontrastwerten vor und nach der Bewegung durchzuführen, und daß anschließend die Objektivlinse oder das Objekt in die gleiche Richtung bewegt wird, wenn der Kontrastwert nach der Bewegung angestiegen ist und in die entgegengesetzte Richtung, wenn der Kontrastwert nach der Bewegung abgenommen hat.
Von den voranstehend beschriebenen Systemen wird üblicherweise
das System (2) oder (3) benutzt. Tatsächlich
ist es jedoch so, daß, weil zusätzlich zu der
Spitze des maximalen Kontrastes der Brennpunktposition
eine Anzahl von Unter-Spitzen des Kontrastes
existieren, diese Systeme ein Problem dahingehend
aufweisen, daß, wenn die automatische Brennpunkteinstellung
durchgeführt wird, die Positionen der Unter-Spitzen
fehlerhaft als Brennpunktpositionen festgestellt
werden und infolgedessen der Vorgang der automatischen
Brennpunkteinstellung gestoppt wird, so
daß möglicherweise Fehlfunktionen entstehen.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein
automatisches Fokussierungsverfahren zu schaffen,
daß es ermöglicht, die Position des maximalen Kontrastes,
d. h. die Scharfeinstellebene unabhängig von
Unter-Spitzen des Kontrastes genau festzustellen.
Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 gekennzeichneten
Merkmale gelöst.
Eine bevorzugte Ausführungsform gemäß Anspruch 2 ist so
konzipiert, daß durch die Anwendung eines Interpolationsverfahrens
die Bestimmung der Scharfeinstellung, d. h. des
Punktes mit maximalem Kontrast mit einer größeren Geschwindigkeit
als bei der Grundausführungsform erfolgen kann.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform gemäß Anspruch 4 ist
für den Fall vorgesehen, daß eine Grenzposition für
die Bewegung der Objektivlinse oder des Objektes auf
der dem Referenzpunkt gegenüberliegenden Seite festgelegt
ist, und es sich als unmöglich gezeigt hat,
festzustellen, daß die Position des maximalen Kontrastes
durchschritten wurde. Mit den hierzu vorgeschlagenen
Maßnahmen kann auch im Falle eines Objektes mit geringem
Kontrast die automatische Fokuseinstellung mit
Sicherheit durchgeführt werden.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist in
Unteranspruch 3 gekennzeichnet.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend
an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 eine Grundstruktur einer automatischen Fokussiereinrichtung
zur Durchführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens in einer schematischen Ansicht,
Fig. 2 und 3 das Verhältnis des Kontrastes und der
Objektiv/Proben-Entfernung für den Fall, daß nur eine
Spitze des Kontrastes vorliegt (Fig. 2) und für den Fall,
daß eine Vielzahl von Unter-Spitzen des Kontrastes vorliegen
(Fig. 3) in entsprechenden Diagrammen,
Fig. 4 das Prinzip der Rückstellungsmethode nach einer
ersten Form des Verfahrens in einem Diagramm,
Fig. 5 den Verfahrensverlauf der ersten Methode in
einem Diagramm,
Fig. 6 das Prinzip der Interpolation nach der zweiten
und dritten Methode in einem Diagramm,
Fig. 7 den Verfahrensverlauf der zweiten Methode in
einem Diagramm, und
Fig. 8 und 9 den Verfahrensverlauf einer vierten
Methode für den Fall, daß der maximale Kontrast größer
ist als ein vorgegebener Kontrastwert (Fig. 8) und für
den Fall, daß der maximale Kontrastwert kleiner ist
als ein vorgegebener Kontrastwert (Fig. 9).
Die vorliegende Erfindung wird nachstehend auf der
Basis der dargestellten Verfahrensweisen beschrieben.
Fig. 1 stellt eine Grundstruktur einer automatischen
Fokussiereinrichtung zur Durchführung des Verfahrens
nach der vorliegenden Erfindung dar, bei der von einer
Festkörperbildaufnahmeeinrichtung 2 des line-scanning-Typs
(beispielsweise eine CCD-Kamera), die am
Tubus 1 a eines Mikroskopes 1 gehaltert ist, ausgesandte
Projektionshelligkeitssignale in einen Mikrocomputer
4 über einen A/D-Wandler 3 eingegeben werden
und ein Absolutwert eines Differenzwertes zwischen
den zueinander benachbarten Pixeln zwischen den
Projektionshelligkeitssignalen, die von den Festkörperbildaufnahmeelementen
in der Festkörperbildaufnahmeeinrichtung
2 des line-scanning-Typs produziert
werden, im Hinblick auf alle Pixel einer
horizontalen scanning-Linie festgestellt werden,
um die Gesamtheit jedes Absolutwertes zu erhalten.
Dieser Gesamtwert ist als Kontrast bestimmt und das
voranstehende Verfahren wird durchgeführt, während
die Objektivlinse 1 a oder der Tisch (Objekt) 1 b
des Mikroskopes 1 von einem Antriebsmotor (einem Schrittmotor)
5 über einen an sich bekannten Mechanismus
graduell bewegt wird und auf der Basis der
so erhaltenen Kontrastinformation der Schrittmotor 5
von Computer 4 so gesteuert wird, daß eine Distanz D
zwischen der Objektivlinse 1 a und dem Objekt (Probe)
1 b eingestellt wird, um einen Fokuspunkt (FP) sicherzustellen.
Die Festkörperbildaufnahmeeinrichtung des
line-scanning-Typs, d. h. das fokussierende System 2
kann in ein optisches System im Gehäuse des Mikroskopes
1 integriert werden.
In den Fig. 2 und 3 sind Kurven dargestellt, die das
Verhältnis zwischen dem Kontrast C und dem Objektiv/Proben-Abstand
D darstellen. Fig. 2 stellt dabei
den idealen Fall eines Kontrastes mit nur einer
Spitze Tp dar und in einem solchen Fall
kann die Fokuseinstellung mit Sicherheit in
einer einfachen Weise durchgeführt werden. Wenn
jedoch tatsächlich eine Kontrastkurve mit einer
Vielzahl von Unter-Spitzen Sp zustande
kommt, wie dies in Fig. 3 dargestellt ist,
führt das zu dem Ergebnis, daß bei den konventionellen
Verfahren die Unter-Spitzen Sp immer
irrtümlich als die Position des maximalen Kontrastes,
d. h. als die Position des Fokuspunktes
FP betrachtet worden sind.
Daher hat das Verfahren nach der vorliegenden Erfindung
die Probleme des bekannten Verfahrens gelöst,
indem - wie nachstehend beschrieben - die
Bewegung zur Einstellung der Entfernung zwischen
der Objektivlinse und der Probe und der Vergleich
mit dem Kontrast verbessert wurde. Zunächst wird
eine erste Ausführungsform beschrieben. Wie in
Fig. 4 dargestellt, startet der Schrittmotor 5 mit
dem Antrieb auf einem ursprünglichen Punkt HP,
der willkürlich in der Position (vorderer Fokus)
festgesetzt wird, die auf der Objektseite vom
Fokuspunkt liegt, und während die Objektivlinse
1 a kontinuierlich Schritt für Schritt mit einer vorbestimmten
Schrittweite S 1 in Richtung (Normal-Richtung)
des Fokuspunktes FP bewegt wird, wird
bei jedem Schritt der Kontrast gemessen.
Die Daten der gemessenen Positionen Da, Da-1, . . .
und die Kontrastwerte Ca, Ca-1, . . . bei den entsprechenden
Positionen werden in einen Speicher
des Mikrocomputers 4 eingegeben. Dann werden
die Kontrastwerte Ca-n (die bereits gespeicherten
Daten), die den vielen Positionen Da-n in dem
Bereich, der die vorbestimmte Anzahl von Schritten
n in eine Richtung entgegengesetzt zu der Normal-Richtung
(d. h. in die entgegengesetzte Richtung)
von der vorliegenden Position Da entsprechend, aus
dem Speicher des Computers 4 geholt, um die Größe
der Kontrastwerte auf der Basis der Position Da
zu vergleichen. Das kann durch eine Gleichung
folgendermaßen ausgedrückt werden:
Δ Cna = Ca-n - Ca
(n = 1, 2, . . ., n)
(n = 1, 2, . . ., n)
Wenn der Gesamtwert von Δ Cna größer ist als ein
vorhergegebener Entscheidungswert ε ( ε ≧ 0) zeigt
dies, daß die vorliegende Position sich in einem
absteigenden Teil der Kontrastkurve befindet und
konsequenterweise kann entschieden werden, daß
die Position des maximalen Kontrastes durchschritten
worden ist, während das Objekt schrittweise mit der
Schrittweite S 1 bewegt wurde. Hiernach wird, wie
in Fig. 5 dargestellt, die Objektivlinse zu einem
Zeitpunkt zu der Position Das (Das = Da max + S 1,
auf der Da-Seite) zurückgestellt, wo die Position
des Kontrastes Ca in die Normal-Richtung um einen
Schritt von der Maximalposition Da max (Ca = Ca max)
zwischen die Positionen Da, wo die Objektivlinse
schrittweise bewegt worden ist, und dann wird die
gleiche Operation, wie voranstehend beschrieben,
in Richtung auf den Fokuspunkt, d. h. in einer Richtung
entgegengesetzter Normal-Richtung, mit einer
Schrittweite, die kleiner ist als die Schrittweite
S 1, durchgeführt. Dann, nachdem der voranstehend
beschriebene Vorgang kontinuierlich durch ständige
Wiederholung durchgeführt worden ist, bis eine
vorgegebene minimale Schrittweite unterhalb der
Schärfentiefe angewendet werden kann, ist der Vorgang
vollendet und die Position, wo die Objektivlinse
zuletzt angehalten wurde, ist der Fokuspunkt.
Nach dieser Methode werden die Unter-Spitzen des Kontrastes
außer Acht gelassen, so daß ein realer Spitzenwert
erhalten wird und eine automatische Brennpunkteinstellung
sicher durchgeführt werden kann. Fig. 4
stellt die Position Da (diese Entscheidungsbedingung
ist die, bei der alle Werte von Ca-1-Ca, Ca-2-Ca,
Ca-3-Ca und Ca-4-Ca größer sind als der Entscheidungswert
e ), wo entschieden wird, daß die
Position des maximalen Kontrastes bei der Schrittweite
S 1 durchschritten worden ist und die Zahl der
return-Schritte n (=4). Weiterhin zeigt Fig. 5
den Vorgang, um den Fokuspunkt zu erhalten, in dem
die Schrittweite geändert wird. Auch der Entscheidungswert
ε und die Anzahl der return-Schritte n
muß im Hinblick auf Kontraständerungen geändert
werden, wenn die Schrittweite S geändert wird, und
deren praktische Werte hängen von den Kontrastdaten
einer Probe und den Daten des elektrischen Rauschens
(der Streuung des Kontrastes) ab.
Die Methode der Feststellung der Größe des Kontrastes
während der Rückstellung der Linse, wie voranstehend
beschrieben, wird nachstehend abgekürzt
"return-Methode" bezeichnet.
Nachstehend ist eine zweite Ausführungsform mit
einer Modifizierung der ersten Ausführungsform
beschrieben. Das Verfahren nach dieser Ausführungsform
dient zur Reduzierung der Zeit für die Scharfeinstellung
und wird in Verbindung mit den Fig. 6
und 7 beschrieben. Zunächst wird die return-Methode
mit der Schrittweite S 1 angewandt und nach Feststellung
der Position Das (siehe Fig. 4), in der
die Position des Kontrastes Ca in Normal-Richtung
um einen Schritt von der Maximumposition Dmax verschoben
ist, wird die Objektivlinse 1 a in diese
Position bewegt. Dann, wie in Fig. 6 und 7 eingezeichnet,
wird die Objektivlinse bei Messung des
Kontrastes um eine vorgegebene Anzahl von return-Schritten
mit einer Schrittweite S 2, die kleiner
ist als die Schrittweite S 1, in Richtung auf den
Fokuspunkt (d. h., in eine Richtung entgegengesetzt
zur Normal-Richtung) von der Position Das als
Startpunkt bewegt (diese Bewegung der Objektivlinse
wird nachstehend als Indikations-Bewegung
bezeichnet).
Nachdem die Indikations-Bewegung vollständig durchgeführt
ist, wird aus dem maximalen Kontrast C′max
(diese Position ist D′max), der bei der m-maligen
graduellen Bewegung produziert wird, und den
Kontrastwerten C′L, C′R, die den Positionen D′L,
D′R (D′L = D′max - S 2; D′R = D′max + S 2), die auf
entgegengesetzten Seiten der Position D′max
existieren, entsprechen, der Fokuspunkt FT durch
einen annähernden Interpolationsausdruck errechnet,
und anschließend wird die Objektivlinse zu dem
errechneten Fokuspunkt bewegt. Für die Interpolation
sind verschiedene Methoden bekannt und als
Ergebnis der Durchführung der vorliegenden Erfindung
ist gefunden worden, daß auch die einfachste
lineare Approximation ungefähr adäquate Ergebnisse
bringen kann, so daß nachstehend nur eine Gleichung
für eine lineare Approximation beschrieben wird:
Auch wenn hier Anzeichen vorliegen, daß die return-Methode
bei dieser Ausführungsform nur in bezug auf
die Bewegung mit der Schrittweite S 1 angewendet wird,
so ist es jedoch für die Verbesserung der Sicherheit
beim Fokussieren nur notwendig, ein Verfahren mit
einer anwachsenden Anzahl von Anwendungen der return-Methode
(angewendet auch in bezug auf die Bewegung
mit der Schrittstärke S 2 (<S 1) beispielsweise)
und/oder ein Verfahren der Anwendung der Interpolation
bei gleichzeitigem Ansteigen der Anzahl der
Anwendungen voranstehend beschriebenen Indikations-Bewegung
zu verwenden und die Auflösung durch Festsetzung
einer Schrittweite, die kleiner ist als
die Schrittweite S 1, zu vergrößern.
Nachstehend wird als dritte Ausführungsform eine
Beschreibung im Hinblick auf ein Verfahren zur
Feststellung des Fokuspunktes gegeben, bei dem
eine automatische Feststellung der Anzahl der
return-Schritte m der Indikations-Bewegung bei
der zweiten Ausführungsform durchgeführt wird.
Als erstes wird die return-Methode mit der
Schrittweite S 1 durchgeführt zur Feststellung der
Position Das (siehe Fig. 4), wohin die Position
des Kontrastes Ca in Normal-Richtung um einen
Schritt von der Maximalposition Dmax verschoben
ist, gefolgt von der Bewegung der Objektivlinse
1 a in diese Position. Dann wird die Objektivlinse
1 a weiter zu der nachfolgend erläuterten Position DaE bewegt,
während der Kontrast gemessen wird, und zwar mit
einer Schrittweite S 2, die kleiner ist als die
Schrittweite S 1 in Richtung zum Fokuspunkt FP, d. h.
in einer zur Normal-Richtung entgegengesetzten Richtung,
ausgehend von der Position Das als Startpunkt. Das
bedeutet, wie in Fig. 6 dargestellt, daß die Position
DaE die Position ist, die den Kontrastwert CaE aufweist,
der kleiner als der der Position Das entsprechende
Kontrastwert Cas ist und der dem Kontrastwert Cas
von den bei der Durchführung der return-Methode mit
der Schrittweite S 1 gespeicherten Kontrastwerten Ca
am nächsten kommt. Hieran anschließend wird die
bei der zweiten Ausführungsform beschriebene Interpolation
auf die dritte Ausführungsform angewendet
und der Fokuspunkt FP wird in gleicher Weise wie
bei der zweiten Ausführungsform erhalten.
Nachstehend ist als vierte Ausführungsform eine
Methode der Brennpunktfeststellung bei einer Probe
mit einem geringen Kontrast im einzelnen erklärt.
Generell ist festzustellen, daß im Falle einer
Probe mit einem geringen Kontrast die Differenz zwischen
den Kontrastwerten kleiner ist als der Entscheidungswert
und eine Spitzen-Weite ist ebenfalls
kleiner, so daß die Position Dmax, die dem maximalen
Kontrast Cmax entspricht, möglicherweise
beim erstenmal durch die return-Methode mit der
Schrittweite S 1 nicht festgestellt werden kann.
Das automatische Fokussierverfahren wird in einem
solchen Fall wie folgt durchgeführt:
Eine Einrichtung 6 (Fig. 1) zur Feststellung einer
vorgegebenen Grenzposition LP (eine Position,
die auf der hinteren Fokusseite des Fokuspunktes
liegt, das ist die in Fig. 4 dargestellte Position
LP) ist von vornherein im Mikroskop vorgesehen,
und nach Ermittlung der Position LP wird in der Position
Da, in die die Objektivlinse bereits schrittweise bewegt
worden ist, der maximale Kontrast Cmax festgestellt.
Wenn der Wert Cmax größer ist als ein vorgegebener Kontrastwert
Ct, wird die Objektivlinse zu der Position
Das, die um einen Schritt aus der Position Dmax des maximalen
Kontrastes Cmax verschoben ist, aus der Position Da,
in die die Objektivlinse bereits schrittweise bewegt worden
ist, bewegt wie zu Beginn der dritten Ausführungsform,
und dann wird der Fokuspunkt in gleicher Weise wie zu Beginn
der dritten Ausführungsform festgestellt. Ein Fokussiervorgang
nach der voranstehend erläuterten Methode in
Anwendung auf die erste Ausführungsform ist in Fig. 8 dargestellt.
Wenn andererseits der Kontrast Cmax kleiner ist als der
vorgegebene Kontrast Ct, wird die Grenzposition LP als
falscher Ausgangspunkt festgestellt und die Schrittweite
wird auf S 2 (kleiner als S 1) heruntergesetzt, um wiederum
die return-Methode durchzuführen. Anschließend wird der
Fokuspunkt in gleicher Weise wie zu Beginn der dritten
Ausführungsform festgestellt. Ein Fokussierungsvorgang
nach dieser Methode unter Anwendung auf die erste Ausführungsform
stellt die Grenzposition LP als falschen Ausgangspunkt
fest, um die Fokussierung durchzuführen. In einem
solchen Fall mit einer Probe mit einer bestimmten Dicke wird
jedoch ein Fokus auf der Rückseite der Probe
festgestellt. Und daher nutzt diese Ausführungsform
zur Fokussierung in bezug auf die gleiche
Oberfläche (beispielsweise die Frontoberfläche),
indem zunächst der falsche Originalpunkt durch
den richtigen Originalpunkt HP ersetzt wird.
Obwohl in der voranstehenden Beschreibung die Objektivlinse
bewegt wird, um die Entfernung D
zwischen der Objektivlinse und der Probe einzustellen,
ist es selbstverständlich, daß die
gleichen Ergebnisse erhalten werden, wenn
der Mikrocomputer 4 mit einem in Fig. 1 mit gestrichelten
Linien eingezeichneten Motor 5′
so verbunden ist, daß die Komponente auf der
Probenseite bewegt wird.
Weiterhin ist festzustellen, daß der Antriebsmotor
5, 5′, der voranstehend als Schritt-Motor beschrieben
wurde, auch als anderer DC-Motor
vorgesehen werden kann und daß es auch möglich
ist, die Brennpunkteinstellung anstelle einer
graduellen und schrittweisen Bewegung als kontinuierliche
Bewegung durchzuführen, wenn die elektrischen
Signale der Bildaufnahmeeinrichtung 2
des line-scanning-Typs, des A/D-Wandlers 3
und des Mikrocomputers 4 bei Hochgeschwindigkeit
erzeugt werden können.
Auch im Falle, daß das elektrische Rauschen hoch
ist und der Kontrast stark streut, kann der Fokuspunkt
mit einem hohen Grad an Sicherheit festgestellt
werden in der Weise, daß die Messung des
Kontrastes mehrfach in der gleichen Position
und bei gleichen Betriebsbedingungen durchgeführt
wird, um so den Kontrast mit kleiner Streuung zu
erhalten.
Obwohl die voranstehende Beschreibung sich auf
die Beispiele in bezug auf Mikroskope bezieht,
ist festzustellen, daß vorliegende Erfindung ebenso
gut auch auf andere optische Geräte anwendbar
ist.
Zusammenfassend bezieht sich die Erfindung auf
eine automatische Fokussiereinrichtung mit einem
peak-stop-System, das geeignet ist, eine automatische
Fokussierung folgendermaßen durchzuführen:
Messung des Kontrastes während einer schrittweisen
Bewegung entweder der Objektivlinse oder des Objektes
in Richtung des Fokuspunktes entlang der
optischen Achse der Objektivlinse mit einer
festen Schrittweise von einem Referenzpunkt ausgehend,
um den in jeder einzelnen Position während
der Bewegung gemessenen Kontrast in einem Datenspeicher
abzuspeichern, Vergleich einer Differenz
zwischen dem gemessenen Kontrastwert einer
erreichten Position, in die die Objektivlinse
oder das Objekt zuletzt bewegt worden ist und den
Kontrastwerten, die für jede Position, in die
die Objektivlinse oder das Objekt bereits bewegt
worden ist, gespeichert wurden, mit einem vorgegebenen
Entscheidungswert, und Entscheidung,
daß die Position des maximalen Kontrastes
(der Fokuspunkt) im Hinblick auf die schrittweise
Bewegung mit der voranstehend genannten
Schrittweite bereits durchschritten worden ist,
wenn jeder Vergleichswert bei jeder Position
einen positiven Wert aufweist, wodurch es möglich
wird, die Position des maximalen Kontrastes ungeachtet
von sub-peaks des Kontrastes sicher festzustellen.
Claims (4)
1. Verfahren zur automatischen Scharfeinstellung eines
optischen Systems durch Einstellung eines Abstandes
zwischen einem Objekt und einer Objektivlinse so, daß
für den gemessenen Kontrast des Objektes ein Maximum
erzielt wird, gekennzeichnet durch die Anwendung folgender
Schritte:
- a) Messung des Kontrastes bei einer schrittweisen Bewegung des Objektes oder der Objektivlinse entlang einer optischen Achse der Objektivlinse in einer Normalen-Richtung mit einer ersten konstanten Schrittweite von einem Referenzpunkt und Speicherung des Kontrastes bei jeder Position, zu der das Objekt oder die Objektivlinse bewegt worden ist,
- b) Vergleich einer Differenz zwischen einem Kontrastwert, der in der Position, in die das Objekt oder die Objektivlinse gerade bewegt worden ist, gemessen wird, und einem Kontrastwert, der in jeder Position, in die das Objekt oder die Objektivlinse bereits bewegt worden war, gemessen wurde, mit einem vorgegebenen Entscheidungswert,
- c) Entscheidung, daß eine Position des maximalen Kontrastes durchschritten worden ist in bezug auf das Vorgehen mit der ersten Schrittweite, wenn jeder der durch den Schritt b) erhaltenen Vergleichswerte ein positiver Wert ist,
- d) Rückstellung des Objektes oder der Objektivlinse in eine in der Normalen-Richtung um die erste Schrittweite von der Position des maximalen Kontrastes verschobene Position,
- e) Messung des Kontrastes bei einer schrittweisen Bewegung des Objektes oder der Objektivlinse entlang der optischen Achse der Objektivlinse mit einer zweiten konstanten Schrittweite, die kleiner ist als die erste konstante Schrittweite, entgegengesetzt zur Normalen-Richtung, und nachfolgendes Ausführen der Schritte (b) und (c),
- f) Wiederholung der Schritte (a) bis (e) bis eine vorgegebene minimale Schrittweite erreicht ist, die kleiner ist als eine Schärfentiefe.
2. Verfahren zur automatischen Scharfeinstellung
eines optischen Systems nach Anspruch 1, gekennzeichnet
durch folgende weitere Schritte nach
Durchführung des Schrittes (c):
- j) Rückstellung des Objektes oder der Objektivlinse in eine in Normalen-Richtung um die erste Schrittweite von der Position des maximalen Kontrastes verschobene Position und anschließendes Bewegen des Objektes oder der Objektivlinse um eine vorgegebene Anzahl von Schritten mit einer zweiten Schrittweite, die kleiner ist als die erste Schrittweite, entgegengesetzt zur Normalen-Richtung, wobei der Kontrast gemessen wird,
- k) Verwendung des während einer schrittweisen Bewegung in Schritt (j) gemessenen maximalen Kontrastes und der Kontrastwerte in Positionen, die um die zweite Schrittweite in Normalen- und entgegengesetzt zur Normalen-Richtung von der Position des maximalen Kontrastes verschoben sind, zur Berechnung der Schärfeebene durch Interpolation, und
- l) Verschiebung des Objektes oder der Objektivlinse in eine in Schritt (k) errechnete Position.
3. Verfahren zur automatischen Scharfeinstellung eines
optischen Systems nach Anspruch 1, gekennzeichnet
durch folgende weitere Schritte nach Durchführung
des Schrittes (c):
- o) Rückstellung des Objektes oder der Objektivlinse in eine in Normalen-Richtung um die erste Schrittweite von der Position des maximalen Kontrastes verschobene Position und anschließendes Bewegen des Objektes oder der Objektivlinse mit einer zweiten Schrittweite, die kleiner ist als die erste Schrittweite, entgegengesetzt zur Normalen-Richtung, wobei der Kontrast gemessen wird, in eine Position mit einem Kontrastwert, der kleiner ist als der in Schritt (a) gespeicherte Kontrastwert für die verschobenen Positionen und diesem am nächsten kommt,
- p) Verwendung des während der schrittweisen Bewegung in Schritt (o) gemessenen Wertes des maximalen Kontrastes und der Kontrastwerte in um die zweite Schrittweite in Normalen- und entgegengesetzt zur Normalen-Richtung von der Position des maximalen Kontrastes verschobenen Positionen, zur Berechnung der Schärfeebene durch Interpolation, und
- q) Verschiebung des Objektes oder der Objektivlinse in eine in Schritt (p) errechnete Position.
4. Verfahren zur automatischen Scharfeinstellung eines
optischen Systems nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
für den Fall, daß eine Grenzposition für die Bewegung
des Objektes oder der Objektivlinse auf der dem Bezugspunkt
gegenüberliegenden Seite eingestellt ist und
es nicht möglich ist, festzustellen, ob die Position
des maximalen Kontrastes bei der Durchführung des
Schrittes (c) durchschritten wurde, darüber hinaus
gekennzeichnet durch die Schritte:
- g) Feststellung des Wertes des maximalen Kontrastes in der schrittweisen Bewegung mit der ersten Schrittweite, um diesen mit einem vorgegebenen Wert zu vergleichen,
- h) Durchführung der Schritte d) bis f), j) bis l) oder o) bis q), wenn der in Schritt (g) festgestellte Wert des maximalen Kontrastes größer ist als der vorgegebene Wert, oder
- i) Messung des Kontrastes während der schrittweisen Bewegung des Objektes oder der Objektivlinse entlang der optischen Achse der Objektivlinse in Normalen-Richtung mit einer Schrittweite, die kleiner ist als die erste Schrittweite, und anschließende Durchführung der Schritte (b) und (c) und (d) bis (f), (j) bis (l) oder (o) bis (q), Einstellung der Grenzposition oder des Bezugspunktes als einen zweiten Bezugspunkt, wenn der in Schritt (c) ermittelte Wert des maximalen Kontrastes kleiner ist als der vorgegebene Wert.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61246188A JPH0774856B2 (ja) | 1986-10-16 | 1986-10-16 | 自動焦点調節方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3735091A1 DE3735091A1 (de) | 1988-04-28 |
DE3735091C2 true DE3735091C2 (de) | 1990-02-08 |
Family
ID=17144822
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19873735091 Granted DE3735091A1 (de) | 1986-10-16 | 1987-10-16 | Automatisches fokussierverfahren |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4902101A (de) |
JP (1) | JPH0774856B2 (de) |
DE (1) | DE3735091A1 (de) |
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4105003A1 (de) * | 1991-02-19 | 1992-08-20 | Hell Ag Linotype | Verfahren und einrichtung zur scharfeinstellung eines optischen abbildungs-systems |
DE4105001A1 (de) * | 1991-02-19 | 1992-08-20 | Hell Ag Linotype | Verfahren und einrichtung zur scharfeinstellung eines optischen abbildungs-systems |
DE4105002A1 (de) * | 1991-02-19 | 1992-08-20 | Hell Ag Linotype | Verfahren und einrichtung zur scharfeinstellung eines optischen abbildungs-systems |
DE10135321A1 (de) * | 2001-07-19 | 2003-02-13 | Zeiss Carl Jena Gmbh | Mikroskopobjektivanordnung und Verwendung einer solchen Mikroskopobjektivanordnung bei einem Mikroskop |
US7653260B2 (en) | 2004-06-17 | 2010-01-26 | Carl Zeis MicroImaging GmbH | System and method of registering field of view |
US7783098B2 (en) | 1995-11-30 | 2010-08-24 | Carl Zeiss Microimaging Gmbh | Method and apparatus for automated image analysis of biological specimens |
US8116543B2 (en) | 2005-08-02 | 2012-02-14 | Carl Zeiss Microimaging Gmbh | System for and method of intelligently directed segmentation analysis for automated microscope systems |
US8582924B2 (en) | 2004-06-30 | 2013-11-12 | Carl Zeiss Microimaging Gmbh | Data structure of an image storage and retrieval system |
US8645167B2 (en) | 2008-02-29 | 2014-02-04 | Dakocytomation Denmark A/S | Systems and methods for tracking and providing workflow information |
US8676509B2 (en) | 2001-11-13 | 2014-03-18 | Dako Denmark A/S | System for tracking biological samples |
Families Citing this family (43)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH01134318A (ja) * | 1987-11-19 | 1989-05-26 | Kowa Co | 光学系の自動焦点調節装置 |
JPH01262511A (ja) * | 1988-04-13 | 1989-10-19 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 撮像装置の自動焦点機構 |
DE3828381C2 (de) * | 1988-08-20 | 1997-09-11 | Zeiss Carl Fa | Verfahren und Einrichtung zur automatischen Fokussierung eines optischen Systems |
US5260825A (en) * | 1989-03-20 | 1993-11-09 | Olympus Optical Co., Ltd. | Microscope |
JPH02250022A (ja) * | 1989-03-23 | 1990-10-05 | Canon Inc | 走査光学装置 |
JP3103587B2 (ja) * | 1990-04-25 | 2000-10-30 | オリンパス光学工業株式会社 | 自動合焦装置 |
JP2966514B2 (ja) * | 1990-11-19 | 1999-10-25 | オリンパス光学工業株式会社 | 焦準機構付き顕微鏡 |
US5398096A (en) * | 1992-06-15 | 1995-03-14 | Minolta Co., Ltd. | Automated focus point control device |
JP3458017B2 (ja) * | 1994-12-28 | 2003-10-20 | オリンパス光学工業株式会社 | 顕微鏡自動焦点位置検出装置 |
US5671085A (en) * | 1995-02-03 | 1997-09-23 | The Regents Of The University Of California | Method and apparatus for three-dimensional microscopy with enhanced depth resolution |
US6043475A (en) * | 1996-04-16 | 2000-03-28 | Olympus Optical Co., Ltd. | Focal point adjustment apparatus and method applied to microscopes |
DE19726696A1 (de) | 1997-06-24 | 1999-01-07 | Jenoptik Jena Gmbh | Verfahren zur Fokussierung bei der Abbildung strukturierter Oberflächen von scheibenförmigen Objekten |
EP1177523B1 (de) | 1999-04-13 | 2013-08-21 | Chromavision Medical Systems, Inc. | Histologische rekonstruktion und automatisierte bildanalyse |
US7369304B2 (en) * | 1999-10-29 | 2008-05-06 | Cytyc Corporation | Cytological autofocusing imaging systems and methods |
US6674058B1 (en) * | 2000-09-20 | 2004-01-06 | Compucyte Corporation | Apparatus and method for focusing a laser scanning cytometer |
AU2883702A (en) * | 2000-11-03 | 2002-05-15 | Cytyc Corp | Cytological imaging systems and methods |
US20050037406A1 (en) * | 2002-06-12 | 2005-02-17 | De La Torre-Bueno Jose | Methods and apparatus for analysis of a biological specimen |
US20040202357A1 (en) | 2003-04-11 | 2004-10-14 | Perz Cynthia B. | Silhouette image acquisition |
DE102005024063B3 (de) * | 2005-05-25 | 2006-07-06 | Soft Imaging System Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zur optischen Abtastung einer Probe |
US20070091109A1 (en) * | 2005-09-13 | 2007-04-26 | Roscoe Atkinson | Image quality |
JP4915071B2 (ja) * | 2005-09-22 | 2012-04-11 | 株式会社ニコン | 顕微鏡、およびバーチャルスライド作成システム |
CN101498831B (zh) * | 2008-01-30 | 2012-03-14 | 冀瑜 | 一种用于光学成像系统的辅助自动调焦系统及自动调焦方法 |
US9522396B2 (en) | 2010-12-29 | 2016-12-20 | S.D. Sight Diagnostics Ltd. | Apparatus and method for automatic detection of pathogens |
TWI524126B (zh) * | 2011-04-07 | 2016-03-01 | 鴻海精密工業股份有限公司 | 自動對焦方法 |
JP5830310B2 (ja) * | 2011-09-01 | 2015-12-09 | オリンパス株式会社 | 顕微鏡装置、及び、顕微鏡装置の合焦方法 |
CN104169719B (zh) | 2011-12-29 | 2017-03-08 | 思迪赛特诊断有限公司 | 用于检测生物样品中病原体的方法和系统 |
US9930241B2 (en) | 2012-06-07 | 2018-03-27 | Sony Corporation | Image processing apparatus, image processing program, and image processing method |
RU2528582C1 (ru) * | 2013-04-05 | 2014-09-20 | Открытое акционерное общество "ЛОМО" | Способ автоматической фокусировки |
EP2999988A4 (de) | 2013-05-23 | 2017-01-11 | S.D. Sight Diagnostics Ltd. | Verfahren und system zur bildgebung einer zellprobe |
IL227276A0 (en) | 2013-07-01 | 2014-03-06 | Parasight Ltd | A method and system for obtaining a monolayer of cells, for use specifically for diagnosis |
WO2015029032A1 (en) | 2013-08-26 | 2015-03-05 | Parasight Ltd. | Digital microscopy systems, methods and computer program products |
JP6578950B2 (ja) * | 2014-01-07 | 2019-09-25 | ソニー株式会社 | 分析システム、分析プログラム及び分析方法 |
CN107077732B (zh) | 2014-08-27 | 2020-11-24 | 思迪赛特诊断有限公司 | 用于对数字显微镜计算聚焦变化的系统及方法 |
JP6576442B2 (ja) | 2014-10-06 | 2019-09-18 | ライカ マイクロシステムズ (シュヴァイツ) アクチエンゲゼルシャフトLeica Microsystems (Schweiz) AG | 顕微鏡 |
US10928618B2 (en) | 2014-10-06 | 2021-02-23 | Leica Microsystems (Schweiz) Ag | Microscope |
US10928619B2 (en) | 2014-10-06 | 2021-02-23 | Leica Microsystems (Schweiz) Ag | Microscope |
EP3859425B1 (de) | 2015-09-17 | 2024-04-17 | S.D. Sight Diagnostics Ltd. | Verfahren und vorrichtung zur detektion einer entität in einer körperprobe |
CA3018536A1 (en) | 2016-03-30 | 2017-10-05 | S.D. Sight Diagnostics Ltd | Distinguishing between blood sample components |
EP3455610B1 (de) | 2016-05-11 | 2023-01-04 | S.D. Sight Diagnostics Ltd. | Probenträger für optische messungen |
AU2017263807B2 (en) | 2016-05-11 | 2023-02-02 | S.D. Sight Diagnostics Ltd | Performing optical measurements on a sample |
JP7021870B2 (ja) * | 2017-06-09 | 2022-02-17 | オリンパス株式会社 | 顕微鏡装置 |
EP3710810B1 (de) | 2017-11-14 | 2023-09-06 | S.D. Sight Diagnostics Ltd. | Probenträger für optische messungen |
US11822067B2 (en) * | 2019-06-27 | 2023-11-21 | Medipan Gmbh | XYZ microscope stage with a vertically translatable carriage |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS58188964A (ja) * | 1982-04-28 | 1983-11-04 | West Electric Co Ltd | 自動焦点調節方法および同調節装置 |
DE3340647A1 (de) * | 1983-11-10 | 1985-05-23 | Will Wetzlar Gmbh, 6330 Wetzlar | Verfahren zur fokussierung eines mikroskopes sowie mikroskop zur durchfuehrung des verfahrens |
US4695137A (en) * | 1986-02-26 | 1987-09-22 | Carl-Zeiss-Stiftung, Heidenheim/Brenz | Motorized focus drive for a microscope |
-
1986
- 1986-10-16 JP JP61246188A patent/JPH0774856B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1987
- 1987-10-16 US US07/108,936 patent/US4902101A/en not_active Expired - Fee Related
- 1987-10-16 DE DE19873735091 patent/DE3735091A1/de active Granted
Cited By (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4105003A1 (de) * | 1991-02-19 | 1992-08-20 | Hell Ag Linotype | Verfahren und einrichtung zur scharfeinstellung eines optischen abbildungs-systems |
DE4105001A1 (de) * | 1991-02-19 | 1992-08-20 | Hell Ag Linotype | Verfahren und einrichtung zur scharfeinstellung eines optischen abbildungs-systems |
DE4105002A1 (de) * | 1991-02-19 | 1992-08-20 | Hell Ag Linotype | Verfahren und einrichtung zur scharfeinstellung eines optischen abbildungs-systems |
US7783098B2 (en) | 1995-11-30 | 2010-08-24 | Carl Zeiss Microimaging Gmbh | Method and apparatus for automated image analysis of biological specimens |
DE10135321A1 (de) * | 2001-07-19 | 2003-02-13 | Zeiss Carl Jena Gmbh | Mikroskopobjektivanordnung und Verwendung einer solchen Mikroskopobjektivanordnung bei einem Mikroskop |
DE10135321B4 (de) * | 2001-07-19 | 2005-11-10 | Carl Zeiss Jena Gmbh | Mikroskop und Verfahren zur Untersuchung einer Probe mit einem Mikroskop |
US8676509B2 (en) | 2001-11-13 | 2014-03-18 | Dako Denmark A/S | System for tracking biological samples |
US7653260B2 (en) | 2004-06-17 | 2010-01-26 | Carl Zeis MicroImaging GmbH | System and method of registering field of view |
US8582924B2 (en) | 2004-06-30 | 2013-11-12 | Carl Zeiss Microimaging Gmbh | Data structure of an image storage and retrieval system |
US8116543B2 (en) | 2005-08-02 | 2012-02-14 | Carl Zeiss Microimaging Gmbh | System for and method of intelligently directed segmentation analysis for automated microscope systems |
US8645167B2 (en) | 2008-02-29 | 2014-02-04 | Dakocytomation Denmark A/S | Systems and methods for tracking and providing workflow information |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US4902101A (en) | 1990-02-20 |
JPS6398615A (ja) | 1988-04-30 |
JPH0774856B2 (ja) | 1995-08-09 |
DE3735091A1 (de) | 1988-04-28 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE3735091C2 (de) | ||
DE69028741T2 (de) | Kamera | |
DE69117688T2 (de) | Auf kontrast basierender autofokusmechanismus | |
DE602005000296T2 (de) | Projektor mit automatischer Fokuseinstellung | |
DE69325678T2 (de) | Verfahren und Vorrichtung zum Ausrichten von stereoskopischen Bildern | |
DE68929480T2 (de) | Kamerasystem | |
DE2910875C2 (de) | Verfahren zur automatischen Scharfeinstellung | |
DE69018231T2 (de) | Kamera mit selbsttätiger scharfeinstellung. | |
DE3320096C2 (de) | Verfahren und Vorrichtung zum Feststellen des Scharfstellungszustandes eines optischen Abbildungssytems | |
DE3636951A1 (de) | Einrichtung zur scharfeinstellungsermittlung | |
DE102010043052A1 (de) | Autofokus-Videotool und Verfahren zur präzisen Dimensionsprüfung | |
DE602004008360T2 (de) | Digitale Kamera mit entfernungsabhängigem Fokussierungsverfahren | |
DE68922872T2 (de) | Vorrichtung und Verfahren zur Fokussierungssteuerung. | |
DE3107075A1 (de) | Verfahren und vorrichtung zur automatischen scharfeinstellung bei einem projektionssystem mit kontinuierlich veraenderbarem abbildungsmassstab | |
DE3633592C2 (de) | ||
DE3433697A1 (de) | Automatische scharfeinstelleinrichtung | |
DE3427812C2 (de) | ||
DE69031025T2 (de) | Automatisches Fokussierungsgerät für automatische Fokusanpassung in Abhängigkeit von Videosignalen | |
DE69128437T2 (de) | Apparat zur Kontrolle eines optischen Systems | |
DE69030345T2 (de) | Automatisches Fokussierungsverfahren | |
DE69132267T2 (de) | Videokamera mit Makromodus und automatischer Fokussierungseinstellung | |
DE10008676B4 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur automatischen Seitenerfassung durch eine Digitalkamera | |
DE68929203T2 (de) | Automatische fokusjustierende Vorrichtung im Kamerasystem | |
DE69121121T2 (de) | Vorrichtung zur Brennpunktermittlung | |
DE69029830T2 (de) | Automatisches Fokussierungssystem |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8320 | Willingness to grant licences declared (paragraph 23) | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |