EP3452859A1 - Digital microscope having an objective and having an image sensor - Google Patents

Digital microscope having an objective and having an image sensor

Info

Publication number
EP3452859A1
EP3452859A1 EP17728084.9A EP17728084A EP3452859A1 EP 3452859 A1 EP3452859 A1 EP 3452859A1 EP 17728084 A EP17728084 A EP 17728084A EP 3452859 A1 EP3452859 A1 EP 3452859A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
image sensor
image
microscope
resolution
lens
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.)
Pending
Application number
EP17728084.9A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Alexander Gaiduk
Ralf Wolleschensky
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.)
Carl Zeiss Microscopy GmbH
Original Assignee
Carl Zeiss Microscopy GmbH
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 Carl Zeiss Microscopy GmbH filed Critical Carl Zeiss Microscopy GmbH
Publication of EP3452859A1 publication Critical patent/EP3452859A1/en
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B21/00Microscopes
    • G02B21/36Microscopes arranged for photographic purposes or projection purposes or digital imaging or video purposes including associated control and data processing arrangements
    • G02B21/365Control or image processing arrangements for digital or video microscopes
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B21/00Microscopes
    • G02B21/0004Microscopes specially adapted for specific applications
    • G02B21/002Scanning microscopes
    • G02B21/0024Confocal scanning microscopes (CSOMs) or confocal "macroscopes"; Accessories which are not restricted to use with CSOMs, e.g. sample holders
    • G02B21/0052Optical details of the image generation
    • G02B21/006Optical details of the image generation focusing arrangements; selection of the plane to be imaged
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/40Extracting pixel data from image sensors by controlling scanning circuits, e.g. by modifying the number of pixels sampled or to be sampled
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B21/00Microscopes
    • G02B21/36Microscopes arranged for photographic purposes or projection purposes or digital imaging or video purposes including associated control and data processing arrangements
    • G02B21/365Control or image processing arrangements for digital or video microscopes
    • G02B21/367Control or image processing arrangements for digital or video microscopes providing an output produced by processing a plurality of individual source images, e.g. image tiling, montage, composite images, depth sectioning, image comparison

Definitions

  • the present invention relates to a digital microscope with an objective for enlarged optical imaging of a sample in an image plane and with an image sensor for converting the image imaged by the objective onto the image sensor into an electrical signal.
  • GB 2 384 379 A shows a display system with a camera and a display for the front area of a train.
  • the digital camera is high resolution.
  • a zoom in the displayed image is realized by the fact that the digital image
  • US 2006/0171038 A1 shows a system for zooming digital images.
  • the system includes an image sensor, a
  • a / D converter an image processing unit and a display.
  • the sensitivity of the image converter is greater than that
  • the imager is formed by a CMOS converter with a resolution of 4096 by 3072 pixels, while the display has a resolution of 1024 by 768 pixels.
  • the digital camera SC100 from the manufacturer Olympus has a picture sensor with 10.6 million pixels with one
  • the camera has a maximum
  • the object of the present invention is to avoid the disadvantages of undersampling in a digital microscope.
  • the above object is achieved by a digital microscope according to the appended claim 1.
  • the digital microscope according to the invention serves for
  • Microscopy of a sample In the digital microscope is an electronic image conversion, wherein the recorded image processed in the form of digital data and brought to display on an electronic image display device.
  • the digital microscope initially comprises a lens for enlarged optical imaging of the sample in an image plane. Through the lens, an image with an optical resolution in the image plane can be displayed.
  • the optical resolution is due to the physical processes and properties of the
  • the objective comprises optical components for enlarged optical imaging of the sample in the
  • the optical components are in particular by optical lenses and possibly by one or more apertures and Filter formed.
  • the imaged image is preferably formed by a light image.
  • the digital microscope further comprises an image sensor for converting the image of the lens on the image sensor
  • the image sensor comprises a matrix of pixels, i. H. a matrix of individual
  • Image sensor elements The matrix of pixels determines a maximum image resolution of the image sensor. By converting the image with the image sensor is a local
  • the image sensor is an image sensor and is preferably formed by a CMOS image sensor.
  • the matrix is not just a single or a few lines of pixels, such as those used for scanning methods.
  • the maximum image resolution of the image sensor is finer than the optical resolution of the objective, so that the pixels of the image sensor are smaller than the smallest structures in the image imaged by the objective.
  • the image sensor has a higher resolution than the lens. In this respect, a resolution of smaller structures than a higher one
  • the maximum image resolution of the image sensor is higher than the optical resolution of the image sensor
  • Image sensor smaller than the optical resolution of the lens.
  • the maximum image resolution of the image sensor is finer than any optical resolution achievable with the objective.
  • a magnification factor of the lens can be changed by a user, whereby the optical resolution of the lens changes.
  • the maximum image resolution of the image sensor is finer than the resulting optical resolution of the objective for each magnification factor that can be selected on the lens.
  • the maximum image resolution of the image sensor is finer than the resulting optical resolution of the lens.
  • the lens has a maximum
  • Microscope is that the image conversion by the image sensor is basically done with a local oversampling of the image.
  • a lens with a low magnification factor of at most 40 is used, which is available at low cost.
  • an electronic image sensor having an image resolution sufficient for oversampling is used.
  • Image sensors with very high image resolutions are already available at low cost.
  • the maximum image resolution of the image sensor is preferably at least 2 times as fine as the optical resolution of the
  • the maximum image resolution of the image sensor is more preferably at least 3 times as fine as the optical resolution of the objective. This will be a multiple
  • Areas of the lens are made possible, which can be done in temporal and spatial correlation.
  • Image resolution of the image sensor at least 5 times as fine as the optical resolution of the lens.
  • the maximum image resolution of the image sensor at least 5 times as fine as the optical resolution of the lens.
  • Image sensor at least 10 times as fine as the optical
  • the maximum magnification factor is at most 30. In further preferred embodiments of the digital microscope, the maximum magnification factor is at most 20. In further preferred embodiments of the digital microscope, the maximum magnification factor is at most 10. In further preferred embodiments of the digital microscope is the maximum magnification factor 5 or less.
  • the optical resolution of the lens is just a minimum distance between two in the image defined distinguishable structures.
  • the optical resolution is the distance that two structures must at least have to be perceived as separate structures.
  • the structures are preferably formed by punctiform objects or by lines. Accordingly, the optical resolution is preferably defined by the distance between these two lines.
  • the maximum image resolution of the image sensor is defined by a pixel pitch.
  • the pixel pitch is the distance between two immediately adjacent pixels.
  • the pixel pitch is the quotient of the extension of the image sensor in one of its directions of extent by the number of pixels in this span direction.
  • the pixel pitch is
  • the pixel pitch is, for example, the quotient of the height of the image sensor by the number of pixels in a column of the matrix.
  • the sampling factor is thus the quotient of the optical resolution of the lens by the maximum image resolution of the image sensor.
  • the sampling factor is at least five according to the invention.
  • the sampling factor is preferably at least six.
  • the pixel pitch of the image sensor is at most 2 ym. In further preferred embodiments of the digital
  • the pixel pitch of the image sensor is at most 1.85 ym.
  • the pixel pitch of the image sensor is especially preferably 2.0 ym, 1.8 ym, 1.6 ym, 1.4 ym, 1.2 ym, 1.0 ym, 0.8 ym or 0.6 ym.
  • Image sensor is preferably at least 1,000, while at the same time the number of pixels in a row of
  • matrix-shaped image sensor is also at least 1,000.
  • the number of pixels of the image sensor is at least 5
  • the number of pixels of the digital microscope is Millions.
  • Image sensor at least 8 million. In other preferred embodiments of the digital microscope, the number of pixels of the image sensor is at least 20 million. at
  • the number of pixels of the image sensor is at least 50 million.
  • the number of pixels of the image sensor is at least 50 million.
  • the number of pixels of the image sensor is at least 100 million.
  • the ratio between the height of the image sensor to a height of the individual pixels is at least 3,000. In further preferred embodiments of the digital microscope, the ratio between the height of the image sensor and the height of the individual pixels is at least 3,900. The ratio between the height of the image sensor and the height of the individual pixels is more preferably 3,900, 4,000, 5,000, 6,000, 7,000 or 10,000.
  • the ratio between the width of the image sensor is too a width of each pixel at least 2,000.
  • Microscope is the ratio between the width of the image sensor to the width of the individual pixels at least 2,800.
  • the ratio between the width of the image sensor and the width of the individual pixels is more preferably 2,800, 3,000, 4,000, 5,000, 7,000 or 10,000.
  • the width of the image sensor is preferably between 6 mm and 25 mm; more preferably between 7 mm and 10 mm.
  • the height of the image sensor is preferably between 4 mm and 25 mm; more preferably between 7 mm and 10 mm.
  • the objective has a numerical aperture, which is preferably at most 1.4.
  • the numerical aperture is more preferably at most 1.
  • the numerical aperture is
  • At least one filter is preferably arranged in front of the image sensor. For example, in front of each pixel of the
  • Image sensor a filter with one of three colors can be arranged.
  • the filter or filters can be tuned.
  • an optical element is preferably arranged, which leads to wavelength-dependent delays for the passing light, so that a spectral
  • At least one polarizer is preferably arranged in front of the image sensor.
  • a plurality of the polarizers is arranged in front of the image sensor, so that a spatially resolved polarized image of the sample can be recorded.
  • the image processing unit of the digital microscope is preferably configured to process the signals from a plurality of the pixels of the image sensor with different delays in order to achieve temporal resolution, whereby, for example, spatially unresolvable regions of the sample can be resolved.
  • a spatial resolution and a temporal resolution can be achieved.
  • the image processing unit of the digital microscope is preferably configured to receive the signals from a plurality of the
  • the magnification factor of the objective can be changed from a minimum magnification factor to the maximum magnification factor, such that the objective is embodied, for example, as a zoom objective.
  • Image sensor according to the invention is independent of the selected
  • Magnification factor is generally finer than the optical resolution of the lens.
  • the achievable with the digital microscope resolution is constant and determined only by the maximum image resolution of the image sensor.
  • the digital microscope is preferably designed for automated recording of portions of the sample.
  • Subareas are also called tiles. It is therefore a so-called scanning microscope for large
  • the digital microscope preferably includes an automatically movable sample carrier with the aid of which the individual tiles can be accommodated.
  • the digital microscope also includes a
  • the digital microscope preferably comprises an electronic mobile device, which is preferably formed by a smartphone or by a tablet computer.
  • the electronic mobile device is preferably formed by a smartphone or by a tablet computer.
  • Mobile device includes a camera with the image sensor and
  • the electronic mobile device preferably comprises the lens, which in the reverse direction also for macroscopic
  • Photographs, d. H. can be used for ordinary photographs with the mobile device.
  • the lens can also be separated from the mobile device, so that the camera includes the image sensor, but not the lens.
  • a first exemplary embodiment of the digital microscope according to the invention has a digital zoom, but no optical zoom, so that the magnification factor of the
  • the microscope includes an image sensor that has 41 million pixels in a matrix of 7,152 by 5,360 active pixels.
  • the image sensor is 8 mm by 6 mm in size.
  • the digital zoom factor is 3.4 in a case where the converted image has a resolution of 1,600 by 1,600 pixels without interpolation or extrapolation.
  • the digital zoom factor is 6 in a case where the converted image has a resolution of 1,000 by 1,000 pixels without interpolation or extrapolation.
  • Digital microscope according to the invention is a
  • the Microscope includes an image sensor that has 41 million pixels in a matrix of 7,152 by 5,360 active pixels.
  • the image sensor is 8 mm by 6 mm in size.
  • the microscope includes a lens with a numerical aperture of 0.25 and a magnification factor of 5. This lens performs in this
  • Embodiment of the microscope according to the invention to a 16 times faster digitization of the sample than in a microscope according to the prior art with a lens with a numerical aperture of 0.25 and a
  • the microscope comprises alternatively a lens with a numerical aperture of 0.5 and a magnification factor of 10.
  • this objective leads to a 16 times faster digitization of the sample than in the case of a microscope according to the prior art Technique with a lens with a numerical aperture of 0.5 and one
  • the microscope comprises alternatively a lens with a numerical aperture of 0.8 and a magnification factor of 20. In this embodiment of the microscope according to the invention this lens leads to a
  • the microscope alternatively includes a lens with a numerical aperture of 1.0 and one
  • Magnification factor of 20 In this embodiment of the microscope according to the invention, this objective leads to a 56 times faster digitization of the sample than in the case of a microscope according to the prior art with a lens with a numerical aperture of 1.0 and one
  • the microscope alternatively includes a lens with a numerical aperture of 1.4 and a magnification factor of 40.
  • This lens performs in this Embodiment of the microscope according to the invention for a 14 times faster digitization of the sample than in a microscope according to the prior art with a lens with a numerical aperture of 1.4 and a
  • Digital microscope according to the invention is a
  • Embodiment an image sensor having 18 million pixels in a matrix of about 5,000 by 3,500 active pixels and a refresh rate of 10 frames per second
  • a digital microscope according to the invention comprises
  • the electronic mobile device comprises a camera with an image sensor, which the
  • Image sensor of the microscope forms.
  • the image sensor has a small pixel pitch of less than 2.0 ym and a large one
  • Microscopes listed. In each case the magnification factor M of the objective is indicated in the first column. In the second column, the numerical aperture NA of the objective is indicated in each case. In all seven embodiments, light having a central wavelength ⁇ 500 nm is used. In all seven embodiments, the resolution factor is
  • Line pairs assume that each of the line pairs is as wide as the optical resolution ⁇ , so that the number of line pairs LP per mm is 1 / Ax in the fourth column. Furthermore, a factor of 4 based on the Nyquist condition is assumed. In the fifth
  • Pixel distance PP of the image sensor specified.
  • the pixel pitch is smaller than the specified value.
  • Embodiments of the invention with reference to the drawing. 1 is a diagram showing the dependence of the resolution on the magnification factor in a microscope according to the invention and in a microscope according to the prior art; a comparative representation of embodiments of the microscope according to the invention and microscopes according to the prior art; and a further illustration of two embodiments of the microscope according to the invention.
  • FIG. 1 shows a diagram for depicting the dependence of the resolution of a microscope on the magnification factor of the microscope in a preferred embodiment of a microscope
  • a second graph 02 shows the
  • Fig. 2 shows a comparative illustration of
  • Microscopes according to the prior art. They are a first embodiment 04, a second embodiment 05 and a third embodiment 06 according to the prior art
  • the objective 11 of the first embodiment 04 according to the prior art has a fixed
  • Prior art embodiment 04 has a large pixel pitch, so it is local
  • Embodiment 05 according to the prior art and the
  • Image sensors 12 of the third embodiment 06 according to the prior art are each in a smartphone (not
  • the lens 11 of the third embodiment 06 also has an eyepiece 14. Since the distance of the smartphone is changeable, the magnification factor also changes. However, the achievable figure is not the respective
  • Image sensor 12 adapted.
  • the first embodiment 07 and the second embodiment 08 of the microscope according to the invention differ from the embodiments 04, 05, 06 according to the prior art in particular in that they have a small magnification factor of at most 40.
  • the image of the objective 11 is in the two embodiments 07, 08 according to the invention on the image sensor 12 with a small pixel pitch of at most 2.0 ym
  • FIG. 3 shows a further illustration of two embodiments of the microscope according to the invention. It's a third one
  • Embodiment 17 of the microscope according to the invention is identical to Embodiment 17 of the microscope according to the invention.
  • each include the lens 11 and the image sensor 12.
  • Embodiment 16 includes two equal partial lenses 20, each of which may comprise a group of lenses or a single lens.
  • the fourth embodiment 17 comprises an automatic focusing device 21 with a further objective 22 and a further image sensor 23.
  • the fourth embodiment 17 comprises a beam splitter 24, which passes through a 50/50 beam splitter through a beam splitter
  • Polarization beam splitter can be formed by a mirror or by an interference beam splitter.
  • Beam splitter 24 is optionally removable.
  • Embodiment 16 is 1 ym while the pixel pitch of the image sensor 12 of the fourth embodiment 17 is 2 ym.
  • the number of pixels of the image sensor 12 is 15.2 million by way of example.
  • the magnification factor of the objective 11 of the third and fourth embodiments 16, 17 is 4 and alternatively 10 or 20.
  • Embodiment 16 is designed as a scanning microscope, for which the image sensor 12 is displaceable.
  • the small value of the pixel pitch of at most 2 ym leads to an improvement of the image quality, in particular to an aberration-free image.
  • the small value of the pixel pitch of at most 2 ym allows fast
  • the image sensor must have at least 2.5 million pixels.
  • the image sensor must have at least 630,000 pixels. Will a lens with a higher magnification factor of 20
  • Magnification factor is used, then an image sensor with a smaller number of pixels to achieve the same
  • the image sensor must have at least 68,000 pixels. Insofar the lens one

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Abstract

The invention relates to a digital microscope (16; 17), which comprises an objective (11) for the magnified optical imaging of a sample (10) in an image plane. An image can be provided in the image plane with an optical resolution by means of the objective (11). The microscope (16; 17) also comprises an image sensor (12) for converting the image imaged onto the image sensor (12) by the objective (11) into an electrical signal. The image sensor (12) comprises a matrix of pixels, by which a maximum image resolution of the image sensor is determined, which maximum image resolution is finer than the optical resolution of the objective (11). The objective (11) has a maximum magnification factor of at most 40. The optical resolution of the objective (11) is defined as a minimum distance of two structures that can be distinguished in the image. The maximum image resolution of the image sensor (12) is defined by a pixel distance. A quotient of the minimum distance of two structures that can be distinguished in the image and the pixel distance defines a scanning factor, which is at least five.

Description

Digitales Mikroskop mit einem Objektiv und mit einem  Digital microscope with a lens and with one
Bildsensor  image sensor
Die vorliegende Erfindung betrifft ein digitales Mikroskop mit einem Objektiv zum vergrößerten optischen Abbilden einer Probe in einer Bildebene und mit einem Bildsensor zum Wandeln des von dem Objektiv auf den Bildsensor abgebildeten Bildes in ein elektrisches Signal. The present invention relates to a digital microscope with an objective for enlarged optical imaging of a sample in an image plane and with an image sensor for converting the image imaged by the objective onto the image sensor into an electrical signal.
Die GB 2 384 379 A zeigt ein Anzeigesystem mit einer Kamera und mit einer Anzeige für den Frontbereich eines Zuges. Die digitale Kamera ist hochauflösend. Ein Zoom im angezeigten Bild wird dadurch realisiert, dass das digitale Bild GB 2 384 379 A shows a display system with a camera and a display for the front area of a train. The digital camera is high resolution. A zoom in the displayed image is realized by the fact that the digital image
vergrößert wird, wodurch nur noch ein kleiner Teil des Bildes sichtbar ist. is enlarged, whereby only a small part of the image is visible.
Die US 2006/0171038 AI zeigt ein System zum Zoomen digitaler Bilder. Das System umfasst einen Bildsensor, einen US 2006/0171038 A1 shows a system for zooming digital images. The system includes an image sensor, a
A/D-Wandler, eine Bildverarbeitungseinheit und eine Anzeige.A / D converter, an image processing unit and a display.
Die Empfindlichkeit des Bildwandlers ist größer als die The sensitivity of the image converter is greater than that
Auflösung der Anzeige. Beispielsweise ist der Bildwandler durch einen CMOS-Wandler mit einer Auflösung von 4096 mal 3072 Bildpunkten gebildet, während die Anzeige eine Auflösung von 1024 mal 768 Bildpunkten besitzt. Resolution of the ad. For example, the imager is formed by a CMOS converter with a resolution of 4096 by 3072 pixels, while the display has a resolution of 1024 by 768 pixels.
Die digitale Kamera SC100 des Herstellers Olympus besitzt einen Bildsensor mit 10,6 Millionen Pixeln mit einem The digital camera SC100 from the manufacturer Olympus has a picture sensor with 10.6 million pixels with one
Pixelabstand von 1,67 ym. Die Kamera weist eine maximale Pixel pitch of 1.67 ym. The camera has a maximum
Bildwiederholrate von 42 Bildern je Sekunde bei einer Image refresh rate of 42 frames per second at one
Auflösung von 968 mal 686 Pixeln auf. Die Bildwiederholrate sinkt auf 3 Bilder je Sekunde, wenn die höchste Auflösung verwendet wird. In dem wissenschaftlichen Artikel von E. J. Botcherby, R. Resolution of 968 times 686 pixels. The refresh rate drops to 3 frames per second when the highest resolution is used. In the scientific article by EJ Botcherby, R.
Juskaitis, M. J. Booth, T. Wilson: „An optical technique for remote focusing in microscopy" in Optics Communications 281 (2008) 880-887 wird das Verfahren einer erneuten Fokussierung vorgestellt. Dieses Verfahren vermeidet eine sphärische Juskaitis, M.J. Booth, T. Wilson: "An optical technique for remote focusing in microscopy" in Optics Communications 281 (2008) 880-887 introduces the method of refocusing, which avoids a spherical one
Aberration und erlaubt einen großen axialen Scanbereich sowie eine große Scangeschwindigkeit ohne mechanische Störeinflüsse zwischen dem Objektiv und der Probe. Aberration and allows a large axial scan area and a large scan speed without mechanical interference between the lens and the sample.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht ausgehend vom Stand der Technik darin, die Nachteile einer Unterabtastung bei einem digitalen Mikroskop zu verhindern. Die genannte Aufgabe wird gelöst durch ein digitales Mikroskop gemäß dem beigefügten Anspruch 1. The object of the present invention, starting from the prior art, is to avoid the disadvantages of undersampling in a digital microscope. The above object is achieved by a digital microscope according to the appended claim 1.
Das erfindungsgemäße digitale Mikroskop dient zum The digital microscope according to the invention serves for
Mikroskopieren einer Probe. In dem digitalen Mikroskop erfolgt eine elektronische Bildwandlung, wobei das aufgenommene Bild in Form von digitalen Daten weiterverarbeitet und zur Anzeige auf einer elektronischen Bildwiedergabeeinrichtung gebracht wird . Das digitale Mikroskop umfasst zunächst ein Objektiv zum vergrößerten optischen Abbilden der Probe in einer Bildebene. Durch das Objektiv ist ein Bild mit einer optischen Auflösung in der Bildebene darstellbar. Die optische Auflösung ist durch die physikalischen Vorgänge und die Eigenschaften des Microscopy of a sample. In the digital microscope is an electronic image conversion, wherein the recorded image processed in the form of digital data and brought to display on an electronic image display device. The digital microscope initially comprises a lens for enlarged optical imaging of the sample in an image plane. Through the lens, an image with an optical resolution in the image plane can be displayed. The optical resolution is due to the physical processes and properties of the
Objektivs bestimmt. Das Objektiv umfasst optische Komponenten zum vergrößerten optischen Abbilden der Probe in der Objectively determined. The objective comprises optical components for enlarged optical imaging of the sample in the
Bildebene. Die optischen Komponenten sind insbesondere durch optische Linsen und ggf. durch eine oder mehrere Blenden und Filter gebildet. Das abgebildete Bild ist bevorzugt durch ein Lichtbild gebildet. Image plane. The optical components are in particular by optical lenses and possibly by one or more apertures and Filter formed. The imaged image is preferably formed by a light image.
Das digitale Mikroskop umfasst weiterhin einen Bildsensor zum Wandeln des von dem Objektiv auf den Bildsensor abgebildetenThe digital microscope further comprises an image sensor for converting the image of the lens on the image sensor
Bildes in ein elektrisches Signal. Der Bildsensor umfasst eine Matrix von Pixeln, d. h. eine Matrix aus einzelnen Picture in an electrical signal. The image sensor comprises a matrix of pixels, i. H. a matrix of individual
Bildsensorelementen. Die Matrix der Pixel bestimmt eine maximale Bildauflösung des Bildsensors. Durch das Wandeln des Bildes mit dem Bildsensor erfolgt ein örtliches Image sensor elements. The matrix of pixels determines a maximum image resolution of the image sensor. By converting the image with the image sensor is a local
zweidimensionales Abtasten des Bildes. Der Bildsensor stellt einen Bildsensor dar und ist bevorzugt durch einen CMOS- Bildsensor gebildet. Bei der Matrix handelt es sich nicht lediglich um eine einzige oder wenige Zeilen von Pixeln, wie sie beispielsweise für scannende Verfahren genutzt werden. Dietwo-dimensional scanning of the image. The image sensor is an image sensor and is preferably formed by a CMOS image sensor. The matrix is not just a single or a few lines of pixels, such as those used for scanning methods. The
Anzahl der Pixel in jeweils einer Zeile der Matrix und die Anzahl der Pixel in jeweils einer Spalte der Matrix gehören der gleichen Größenordnung an. Erfindungsgemäß ist die maximale Bildauflösung des Bildsensors feiner als die optische Auflösung des Objektivs, sodass die Pixel des Bildsensors kleiner als die kleinsten Strukturen in dem von dem Objektiv abgebildeten Bild sind. Somit besitzt der Bildsensor ein größeres Auflösungsvermögen als das Objektiv. Insofern eine Auflösung kleinerer Strukturen als eine höhereThe number of pixels in each row of the matrix and the number of pixels in each column of the matrix belong to the same order of magnitude. According to the invention, the maximum image resolution of the image sensor is finer than the optical resolution of the objective, so that the pixels of the image sensor are smaller than the smallest structures in the image imaged by the objective. Thus, the image sensor has a higher resolution than the lens. In this respect, a resolution of smaller structures than a higher one
Auflösung aufgefasst wird, so ist die maximale Bildauflösung des Bildsensors höher als die optische Auflösung des Resolution, the maximum image resolution of the image sensor is higher than the optical resolution of the image sensor
Objektivs. Insofern die Auflösung durch einen Abstand zweier gerade noch darstellbarer bzw. unterscheidbarer Strukturen angegeben wird, so ist die maximale Bildauflösung des Lens. Insofar as the resolution is given by a distance between two structures which can still be represented or differentiated, the maximum image resolution of the
Bildsensors kleiner als die optische Auflösung des Objektivs. Insofern das Objektiv veränderbare Eigenschaften aufweist, welche die optische Auflösung des Objektivs beeinflussen, so ist die maximale Bildauflösung des Bildsensors feiner als jede mit dem Objektiv erzielbare optische Auflösung. Insbesondere kann ein Vergrößerungsfaktor des Objektivs durch einen Nutzer veränderbar sein, wodurch sich die optische Auflösung des Objektivs ändert. Erfindungsgemäß ist für jeden am Objektiv wählbaren Vergrößerungsfaktor die maximale Bildauflösung des Bildsensors feiner als die resultierende optische Auflösung des Objektivs. Insbesondere ist für den größten am Objektiv wählbaren Vergrößerungsfaktor die maximale Bildauflösung des Bildsensors feiner als die resultierende optische Auflösung des Objektivs. Erfindungsgemäß weist das Objektiv einen maximalen Image sensor smaller than the optical resolution of the lens. Insofar as the objective has changeable properties which influence the optical resolution of the objective, the maximum image resolution of the image sensor is finer than any optical resolution achievable with the objective. In particular, a magnification factor of the lens can be changed by a user, whereby the optical resolution of the lens changes. According to the invention, the maximum image resolution of the image sensor is finer than the resulting optical resolution of the objective for each magnification factor that can be selected on the lens. In particular, for the largest magnification factor selectable on the lens, the maximum image resolution of the image sensor is finer than the resulting optical resolution of the lens. According to the invention, the lens has a maximum
Vergrößerungsfaktor von höchstens 40 auf. Insofern das  Magnification factor of 40 or less. Insofar that
Objektiv einen festen Vergrößerungsfaktor aufweist, so stellt dieser auch den maximalen Vergrößerungsfaktor dar. Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen digitalen Objectively has a fixed magnification factor, so this also represents the maximum magnification factor. A particular advantage of the digital invention
Mikroskops besteht darin, dass die Bildwandlung durch den Bildsensor grundsätzlich mit einer örtlichen Überabtastung des Bildes erfolgt. Hierfür wird erfindungsgemäß ein Objektiv mit einem geringen Vergrößerungsfaktor von höchstens 40 verwendet, welches kostengünstig verfügbar ist. Entsprechend wird ein elektronischer Bildsensor mit einer für die Überabtastung ausreichenden Bildauflösung verwendet. Elektronische  Microscope is that the image conversion by the image sensor is basically done with a local oversampling of the image. For this purpose, according to the invention, a lens with a low magnification factor of at most 40 is used, which is available at low cost. Accordingly, an electronic image sensor having an image resolution sufficient for oversampling is used. electronic
Bildsensoren mit sehr hohen Bildauflösungen sind bereits ebenfalls kostengünstig verfügbar. Image sensors with very high image resolutions are already available at low cost.
Die maximale Bildauflösung des Bildsensors ist bevorzugt mindestens 2-mal so fein wie die optische Auflösung des The maximum image resolution of the image sensor is preferably at least 2 times as fine as the optical resolution of the
Objektivs. Die maximale Bildauflösung des Bildsensors ist weiter bevorzugt mindestens 3-mal so fein wie die optische Auflösung des Objektivs. Hierdurch wird ein mehrfaches Lens. The maximum image resolution of the image sensor is more preferably at least 3 times as fine as the optical resolution of the objective. This will be a multiple
Überabtasten erzielt, wodurch beispielsweise ein höherer Oversampling, resulting in, for example, a higher
Kontrast im gewandelten Bild gewährleistet wird. Auch kann eine Rauschunterdrückung in Bezug auf beugungsbegrenzte Contrast is ensured in the converted image. Also, noise reduction in terms of diffraction-limited
Bereiche des Objektivs ermöglicht werden, die in zeitlicher und räumlicher Korrelation erfolgen kann.  Areas of the lens are made possible, which can be done in temporal and spatial correlation.
Bei bevorzugten Ausführungsformen ist die maximale In preferred embodiments, the maximum
Bildauflösung des Bildsensors mindestens 5-mal so fein wie die optische Auflösung des Objektivs. Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist die maximale Bildauflösung des Image resolution of the image sensor at least 5 times as fine as the optical resolution of the lens. In further preferred embodiments, the maximum image resolution of
Bildsensors mindestens 10-mal so fein wie die optische Image sensor at least 10 times as fine as the optical
Auflösung des Objektivs. Hierdurch kommt es zu einer Resolution of the lens. This leads to a
Überabtastung einer höheren Ordnung, die eine hohe Qualität des gewandelten Bildes gewährleistet. Beispielsweise kann dadurch eine schnelle und aberrationsfreie 3D-Mikroskopie realisiert werden. Auch können eine schnelle Autofokussierung, eine schnelle Phasendetektion, eine hohe spektrale Auflösung, eine hohe zeitliche Auflösung und/oder ein verbesserter Oversampling of a higher order, which ensures a high quality of the converted image. For example, a fast and aberration-free 3D microscopy can be realized thereby. Also, fast autofocusing, fast phase detection, high spectral resolution, high temporal resolution and / or improved
Dynamikbereich erzielt werden.  Dynamic range can be achieved.
Bei bevorzugten Ausführungsformen des digitalen Mikroskops ist der maximale Vergrößerungsfaktor höchstens 30. Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen des digitalen Mikroskops ist der maximale Vergrößerungsfaktor höchstens 20. Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen des digitalen Mikroskops ist der maximale Vergrößerungsfaktor höchstens 10. Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen des digitalen Mikroskops ist der maximale Vergrößerungsfaktor höchstens 5. In preferred embodiments of the digital microscope, the maximum magnification factor is at most 30. In further preferred embodiments of the digital microscope, the maximum magnification factor is at most 20. In further preferred embodiments of the digital microscope, the maximum magnification factor is at most 10. In further preferred embodiments of the digital microscope is the maximum magnification factor 5 or less.
Die optische Auflösung des Objektivs ist als ein minimaler Abstand zweier im abgebildeten Bild gerade noch unterscheidbarer Strukturen definiert. Somit ist die optische Auflösung der Abstand, den zwei Strukturen mindestens haben müssen, um noch als getrennte Strukturen wahrgenommen zu werden. Die Strukturen sind bevorzugt durch punktförmige Objekte oder durch Linien gebildet. Entsprechend ist die optische Auflösung bevorzugt durch den Abstand dieser beiden Linien definiert. The optical resolution of the lens is just a minimum distance between two in the image defined distinguishable structures. Thus, the optical resolution is the distance that two structures must at least have to be perceived as separate structures. The structures are preferably formed by punctiform objects or by lines. Accordingly, the optical resolution is preferably defined by the distance between these two lines.
Die maximale Bildauflösung des Bildsensors ist durch einen Pixelabstand definiert. Der Pixelabstand ist der Abstand zweier unmittelbar benachbarter Pixel. Der Pixelabstand ist der Quotient aus der Ausdehnung des Bildsensors in einer seiner Erstreckungsrichtungen durch die Anzahl der Pixel in dieser Erstreckungsrichtung . Der Pixelabstand ist The maximum image resolution of the image sensor is defined by a pixel pitch. The pixel pitch is the distance between two immediately adjacent pixels. The pixel pitch is the quotient of the extension of the image sensor in one of its directions of extent by the number of pixels in this span direction. The pixel pitch is
beispielsweise der Quotient aus der Breite des Bildsensors durch die Anzahl der Pixel in einer Zeile der Matrix. Der Pixelabstand ist beispielsweise der Quotient aus der Höhe des Bildsensors durch die Anzahl der Pixel in einer Spalte der Matrix . for example, the quotient of the width of the image sensor by the number of pixels in a row of the matrix. The pixel pitch is, for example, the quotient of the height of the image sensor by the number of pixels in a column of the matrix.
Ein Quotient aus dem minimalen Abstand zweier im Bild A quotient of the minimum distance between two in the picture
unterscheidbarer Strukturen durch den Pixelabstand stellt einen örtlichen Abtastfaktor dar. Der Abtastfaktor ist somit der Quotient aus der optischen Auflösung des Objektivs durch die maximale Bildauflösung des Bildsensors. Der Abtastfaktor ist erfindungsgemäß mindestens fünf. Der Abtastfaktor ist bevorzugt mindestens sechs. distinguishable structures by the pixel pitch represents a local sampling factor. The sampling factor is thus the quotient of the optical resolution of the lens by the maximum image resolution of the image sensor. The sampling factor is at least five according to the invention. The sampling factor is preferably at least six.
Bei bevorzugten Ausführungsformen des digitalen Mikroskops beträgt der Pixelabstand des Bildsensors höchstens 2 ym. Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen des digitalen In preferred embodiments of the digital microscope, the pixel pitch of the image sensor is at most 2 ym. In further preferred embodiments of the digital
Mikroskops beträgt der Pixelabstand des Bildsensors höchstens 1,85 ym. Der Pixelabstand des Bildsensors beträgt besonders bevorzugt 2,0 ym, 1,8 ym, 1,6 ym, 1,4 ym, 1,2 ym, 1,0 ym, 0,8 ym oder 0,6 ym. Microscope, the pixel pitch of the image sensor is at most 1.85 ym. The pixel pitch of the image sensor is especially preferably 2.0 ym, 1.8 ym, 1.6 ym, 1.4 ym, 1.2 ym, 1.0 ym, 0.8 ym or 0.6 ym.
Die Anzahl der Pixel in einer Spalte des matrixförmigen The number of pixels in a column of the matrix-shaped
Bildsensors beträgt bevorzugt mindestens 1.000, während gleichzeitig die Anzahl der Pixel in einer Zeile des Image sensor is preferably at least 1,000, while at the same time the number of pixels in a row of
matrixförmigen Bildsensors ebenfalls mindestens 1.000 beträgt. matrix-shaped image sensor is also at least 1,000.
Bei bevorzugten Ausführungsformen des digitalen Mikroskops beträgt die Anzahl der Pixel des Bildsensors mindestens 5In preferred embodiments of the digital microscope, the number of pixels of the image sensor is at least 5
Millionen. Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen des digitalen Mikroskops beträgt die Anzahl der Pixel des Millions. In further preferred embodiments of the digital microscope, the number of pixels of the
Bildsensors mindestens 8 Millionen. Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen des digitalen Mikroskops beträgt die Anzahl der Pixel des Bildsensors mindestens 20 Millionen. Bei Image sensor at least 8 million. In other preferred embodiments of the digital microscope, the number of pixels of the image sensor is at least 20 million. at
weiteren bevorzugten Ausführungsformen des digitalen further preferred embodiments of the digital
Mikroskops beträgt die Anzahl der Pixel des Bildsensors mindestens 50 Millionen. Bei weiteren bevorzugten Microscope, the number of pixels of the image sensor is at least 50 million. For further preferred
Ausführungsformen des digitalen Mikroskops beträgt die Anzahl der Pixel des Bildsensors mindestens 100 Millionen. Embodiments of the digital microscope, the number of pixels of the image sensor is at least 100 million.
Bei bevorzugten Ausführungsformen des digitalen Mikroskops beträgt das Verhältnis zwischen der Höhe des Bildsensors zu einer Höhe der einzelnen Pixel mindestens 3.000. Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen des digitalen Mikroskops beträgt das Verhältnis zwischen der Höhe des Bildsensors zu der Höhe der einzelnen Pixel mindestens 3.900. Das Verhältnis zwischen der Höhe des Bildsensors zu der Höhe der einzelnen Pixel beträgt besonders bevorzugt 3.900, 4.000, 5.000, 6.000, 7.000 oder 10.000. In preferred embodiments of the digital microscope, the ratio between the height of the image sensor to a height of the individual pixels is at least 3,000. In further preferred embodiments of the digital microscope, the ratio between the height of the image sensor and the height of the individual pixels is at least 3,900. The ratio between the height of the image sensor and the height of the individual pixels is more preferably 3,900, 4,000, 5,000, 6,000, 7,000 or 10,000.
Bei bevorzugten Ausführungsformen des digitalen Mikroskops beträgt das Verhältnis zwischen der Breite des Bildsensors zu einer Breite der einzelnen Pixel mindestens 2.000. Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen des digitalen In preferred embodiments of the digital microscope, the ratio between the width of the image sensor is too a width of each pixel at least 2,000. In further preferred embodiments of the digital
Mikroskops beträgt das Verhältnis zwischen der Breite des Bildsensors zu der Breite der einzelnen Pixel mindestens 2.800. Das Verhältnis zwischen der Breite des Bildsensors zu der Breite der einzelnen Pixel beträgt besonders bevorzugt 2.800, 3.000, 4.000, 5.000, 7.000 oder 10.000. Microscope is the ratio between the width of the image sensor to the width of the individual pixels at least 2,800. The ratio between the width of the image sensor and the width of the individual pixels is more preferably 2,800, 3,000, 4,000, 5,000, 7,000 or 10,000.
Die Breite des Bildsensors beträgt bevorzugt zwischen 6 mm und 25 mm; besonders bevorzugt zwischen 7 mm und 10 mm. Die Höhe des Bildsensors beträgt bevorzugt zwischen 4 mm und 25 mm; besonders bevorzugt zwischen 7 mm und 10 mm. The width of the image sensor is preferably between 6 mm and 25 mm; more preferably between 7 mm and 10 mm. The height of the image sensor is preferably between 4 mm and 25 mm; more preferably between 7 mm and 10 mm.
Das Objektiv weist eine numerische Apertur auf, die bevorzugt höchstens 1,4 beträgt. Die numerische Apertur beträgt weiter bevorzugt höchstens 1. Die numerische Apertur beträgt The objective has a numerical aperture, which is preferably at most 1.4. The numerical aperture is more preferably at most 1. The numerical aperture is
besonders bevorzugt 0,25; 0,5; 0,8; 1,0 oder 1,4. more preferably 0.25; 0.5; 0.8; 1.0 or 1.4.
Vor dem Bildsensor ist bevorzugt mindestens ein Filter angeordnet. Beispielsweise kann vor jedem Pixel des At least one filter is preferably arranged in front of the image sensor. For example, in front of each pixel of the
Bildsensors ein Filter mit einer von drei Farben angeordnet sein. Der bzw. die Filter können abstimmbar sein.  Image sensor a filter with one of three colors can be arranged. The filter or filters can be tuned.
Vor dem Bildsensor ist bevorzugt ein optisches Element angeordnet, welches zu wellenlängenabhängigen Verzögerungen für das passierende Licht führt, sodass eine spektrale In front of the image sensor, an optical element is preferably arranged, which leads to wavelength-dependent delays for the passing light, so that a spectral
Auflösung durch eine Fourier-Spektroskopie ermöglicht ist. Resolution by a Fourier spectroscopy is possible.
Vor dem Bildsensor ist bevorzugt mindestens ein Polarisator angeordnet. Bevorzugt ist eine Vielzahl der Polarisatoren vor dem Bildsensor angeordnet, sodass ein räumlich aufgelöstes polarisiertes Bild der Probe aufgenommen werden kann. Die Bildverarbeitungseinheit des digitalen Mikroskops ist bevorzugt dazu konfiguriert, die Signale von mehreren der Pixel des Bildsensors mit unterschiedlichen Verzögerungen zu verarbeiten, um eine zeitliche Auflösung zu erzielen, wodurch beispielsweise räumlich nicht auflösbare Bereiche der Probe aufgelöst werden können. Somit sind eine räumliche Auflösung und eine zeitliche Auflösung erzielbar. At least one polarizer is preferably arranged in front of the image sensor. Preferably, a plurality of the polarizers is arranged in front of the image sensor, so that a spatially resolved polarized image of the sample can be recorded. The image processing unit of the digital microscope is preferably configured to process the signals from a plurality of the pixels of the image sensor with different delays in order to achieve temporal resolution, whereby, for example, spatially unresolvable regions of the sample can be resolved. Thus, a spatial resolution and a temporal resolution can be achieved.
Die Bildverarbeitungseinheit des digitalen Mikroskops ist bevorzugt dazu konfiguriert, die Signale von mehreren derThe image processing unit of the digital microscope is preferably configured to receive the signals from a plurality of the
Pixel des Bildsensors mit unterschiedlichen Empfindlichkeiten und/oder unterschiedlichen Verstärkungen zu verarbeiten, wodurch beispielsweise räumlich nicht auflösbare Bereiche der Probe aufgelöst werden können. Process pixels of the image sensor with different sensitivities and / or different gains, whereby, for example, spatially unresolvable areas of the sample can be resolved.
Bei bevorzugten Ausführungsformen des digitalen Mikroskops ist der Vergrößerungsfaktor des Objektivs von einem minimalen Vergrößerungsfaktor bis zu dem maximalen Vergrößerungsfaktor veränderbar, sodass das Objektiv beispielsweise als ein Zoom- Objektiv ausgebildet ist. Die maximale Bildauflösung desIn preferred embodiments of the digital microscope, the magnification factor of the objective can be changed from a minimum magnification factor to the maximum magnification factor, such that the objective is embodied, for example, as a zoom objective. The maximum image resolution of the
Bildsensors ist erfindungsgemäß unabhängig vom gewählten Image sensor according to the invention is independent of the selected
Vergrößerungsfaktor grundsätzlich feiner als die optische Auflösung des Objektivs. Die mit dem digitalen Mikroskop erzielbare Auflösung ist konstant und nur durch die maximale Bildauflösung des Bildsensors bestimmt. Magnification factor is generally finer than the optical resolution of the lens. The achievable with the digital microscope resolution is constant and determined only by the maximum image resolution of the image sensor.
Das digitale Mikroskop ist bevorzugt für eine automatisierte Aufnahme von Teilbereichen der Probe ausgebildet. Diese The digital microscope is preferably designed for automated recording of portions of the sample. These
Teilbereiche sind auch als Kacheln zu bezeichnen. Es handelt sich somit um ein so genanntes Scan-Mikroskop für große Subareas are also called tiles. It is therefore a so-called scanning microscope for large
Proben. Das digitale Mikroskop umfasst entsprechend bevorzugt einen automatisiert verfahrbaren Probenträger, mit dessen Hilfe die einzelnen Kacheln aufgenommen werden können. Das digitale Mikroskop umfasst weiterhin eine Rehearse. Accordingly, the digital microscope preferably includes an automatically movable sample carrier with the aid of which the individual tiles can be accommodated. The digital microscope also includes a
Bildverarbeitungseinheit, die dazu ausgebildet ist, Image processing unit designed to
aufgenommene Bilder der Teilbereiche zu einem Bild der Probe zusammenzufügen . to combine recorded images of the partial regions to form an image of the sample.
Das digitale Mikroskop umfasst bevorzugt ein elektronisches Mobilgerät, welches bevorzugt durch ein Smartphone oder durch einen Tabletcomputer gebildet ist. Das elektronische The digital microscope preferably comprises an electronic mobile device, which is preferably formed by a smartphone or by a tablet computer. The electronic
Mobilgerät umfasst eine Kamera mit dem Bildsensor und Mobile device includes a camera with the image sensor and
bevorzugt zumindest einem Teil des Objektivs. Das preferably at least a part of the objective. The
elektronische Mobilgerät umfasst bevorzugt das Objektiv, welches in umgekehrter Richtung auch für makroskopische electronic mobile device preferably comprises the lens, which in the reverse direction also for macroscopic
Fotografien, d. h. für übliche Fotografien mit dem Mobilgerät verwendet werden kann. Das Objektiv kann aber auch separiert vom Mobilgerät sein, sodass die Kamera den Bildsensor, aber nicht das Objektiv umfasst. Photographs, d. H. can be used for ordinary photographs with the mobile device. The lens can also be separated from the mobile device, so that the camera includes the image sensor, but not the lens.
Eine erste beispielhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen digitalen Mikroskops weist einen digitalen Zoom, aber keinen optischen Zoom auf, sodass der Vergrößerungsfaktor des A first exemplary embodiment of the digital microscope according to the invention has a digital zoom, but no optical zoom, so that the magnification factor of the
Objektivs fix ist. Das Mikroskop umfasst einen Bildsensor, der 41 Millionen Pixel in einer Matrix von 7.152 mal 5.360 aktiven Pixeln besitzt. Der Bildsensor ist 8 mm mal 6 mm groß. Der digitale Zoom-Faktor beträgt 3,4 in einem Fall, wenn das gewandelte Bild ohne eine Interpolation oder Extrapolation eine Auflösung von 1.600 mal 1.600 Bildpunkten besitzt. Der digitale Zoom-Faktor beträgt 6 in einem Fall, wenn das gewandelte Bild ohne eine Interpolation oder Extrapolation eine Auflösung von 1.000 mal 1.000 Bildpunkten besitzt.  Lens is fixed. The microscope includes an image sensor that has 41 million pixels in a matrix of 7,152 by 5,360 active pixels. The image sensor is 8 mm by 6 mm in size. The digital zoom factor is 3.4 in a case where the converted image has a resolution of 1,600 by 1,600 pixels without interpolation or extrapolation. The digital zoom factor is 6 in a case where the converted image has a resolution of 1,000 by 1,000 pixels without interpolation or extrapolation.
Eine zweite beispielhafte Ausführungsform des A second exemplary embodiment of the
erfindungsgemäßen digitalen Mikroskops ist ein Digital microscope according to the invention is a
Hochgeschwindigkeits-Scan-Mikroskop für große Proben. Das Mikroskop umfasst einen Bildsensor, der 41 Millionen Pixel in einer Matrix von 7.152 mal 5.360 aktiven Pixeln besitzt. Der Bildsensor ist 8 mm mal 6 mm groß. Das Mikroskop umfasst ein Objektiv mit einer numerischen Apertur von 0,25 und einem Vergrößerungsfaktor von 5. Dieses Objektiv führt in dieserHigh-speed scanning microscope for large samples. The Microscope includes an image sensor that has 41 million pixels in a matrix of 7,152 by 5,360 active pixels. The image sensor is 8 mm by 6 mm in size. The microscope includes a lens with a numerical aperture of 0.25 and a magnification factor of 5. This lens performs in this
Ausführungsform des erfindungsgemäßen Mikroskops zu einer 16-fach schnelleren Digitalisierung der Probe als bei einem Mikroskop gemäß dem Stand der Technik mit einem Objektiv mit einer numerischen Apertur von 0,25 und einem Embodiment of the microscope according to the invention to a 16 times faster digitization of the sample than in a microscope according to the prior art with a lens with a numerical aperture of 0.25 and a
Vergrößerungsfaktor von 20. Das Mikroskop umfasst alternativ ein Objektiv mit einer numerischen Apertur von 0,5 und einem Vergrößerungsfaktor von 10. Dieses Objektiv führt in dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen Mikroskops zu einer 16-fach schnelleren Digitalisierung der Probe als bei einem Mikroskop gemäß dem Stand der Technik mit einem Objektiv mit einer numerischen Apertur von 0,5 und einem Magnification factor of 20. The microscope comprises alternatively a lens with a numerical aperture of 0.5 and a magnification factor of 10. In this embodiment of the microscope according to the invention, this objective leads to a 16 times faster digitization of the sample than in the case of a microscope according to the prior art Technique with a lens with a numerical aperture of 0.5 and one
Vergrößerungsfaktor von 40. Das Mikroskop umfasst alternativ ein Objektiv mit einer numerischen Apertur von 0,8 und einem Vergrößerungsfaktor von 20. Dieses Objektiv führt in dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen Mikroskops zu einer Magnification factor of 40. The microscope comprises alternatively a lens with a numerical aperture of 0.8 and a magnification factor of 20. In this embodiment of the microscope according to the invention this lens leads to a
20-fach schnelleren Digitalisierung der Probe als bei einem Mikroskop gemäß dem Stand der Technik mit einem Objektiv mit einer numerischen Apertur von 0,8 und einem 20 times faster digitization of the sample than in a prior art microscope with a lens with a numerical aperture of 0.8 and one
Vergrößerungsfaktor von 100. Das Mikroskop umfasst alternativ ein Objektiv mit einer numerischen Apertur von 1,0 und einem Magnification factor of 100. The microscope alternatively includes a lens with a numerical aperture of 1.0 and one
Vergrößerungsfaktor von 20. Dieses Objektiv führt in dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen Mikroskops zu einer 56-fach schnelleren Digitalisierung der Probe als bei einem Mikroskop gemäß dem Stand der Technik mit einem Objektiv mit einer numerischen Apertur von 1,0 und einem Magnification factor of 20. In this embodiment of the microscope according to the invention, this objective leads to a 56 times faster digitization of the sample than in the case of a microscope according to the prior art with a lens with a numerical aperture of 1.0 and one
Vergrößerungsfaktor von 150. Das Mikroskop umfasst alternativ ein Objektiv mit einer numerischen Apertur von 1,4 und einem Vergrößerungsfaktor von 40. Dieses Objektiv führt in dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen Mikroskops zu einer 14-fach schnelleren Digitalisierung der Probe als bei einem Mikroskop gemäß dem Stand der Technik mit einem Objektiv mit einer numerischen Apertur von 1,4 und einem Magnification factor of 150. The microscope alternatively includes a lens with a numerical aperture of 1.4 and a magnification factor of 40. This lens performs in this Embodiment of the microscope according to the invention for a 14 times faster digitization of the sample than in a microscope according to the prior art with a lens with a numerical aperture of 1.4 and a
Vergrößerungsfaktor von 150. Magnification factor of 150.
Eine dritte beispielhafte Ausführungsform des A third exemplary embodiment of the
erfindungsgemäßen digitalen Mikroskops ist ein Digital microscope according to the invention is a
Hochgeschwindigkeits-Scan-Mikroskop für große Proben. Zur Veranschaulichung der Erfindung wird beispielhaft angenommen, dass eine Probe mit einer geeigneten Auflösung mikroskopiert wird, was zu einem Bild mit 15.000 mal 7.000 Bildpunkten führt. Das digitale Mikroskop umfasst in dieser High-speed scanning microscope for large samples. To illustrate the invention, it is assumed by way of example that a sample is microscoped at a suitable resolution, resulting in an image of 15,000 by 7,000 pixels. The digital microscope includes in this
Ausführungsform einen Bildsensor, der 18 Millionen Pixel in einer Matrix von etwa 5.000 mal 3.500 aktiven Pixeln besitzt und eine Bildwiederholrate von 10 Bildern je Sekunde Embodiment an image sensor having 18 million pixels in a matrix of about 5,000 by 3,500 active pixels and a refresh rate of 10 frames per second
ermöglicht. Entsprechend ist eine Aufteilung in allows. Accordingly, a breakdown in
(15.000/5.000) · (7.000/3.500) = 3 -2 = 6 Kacheln erforderlich. Die Positionierung der Probe dauert für jede Kachel etwa  (15,000 / 5,000) · (7,000 / 3,500) = 3 -2 = 6 tiles required. The positioning of the sample takes about every tile
2 Sekunden. Entsprechend dauert die Aufnahme der gesamten2 seconds. Accordingly, the recording of the entire takes
Probe: 6 · 1/(10 1/s) + 6 · 2 s ~ 13 s. Alternativ beträgt die Bildwiederholrate 1 Bild je Sekunde, was zu eine Dauer zur Aufnahme der gesamten Probe von 6 · 1/(1 1/s) + 6 - 2 s = 18 s führt. Im Vergleich dazu weist ein digitale Mikroskop gemäß dem Stand der Technik beispielhaft einen Bildsensor auf, derSample: 6 · 1 / (10 1 / s) + 6 · 2 s ~ 13 s. Alternatively, the frame rate is 1 frame per second, resulting in a total sample time of 6 x 1 / (1 1 / s) + 6 - 2 s = 18 seconds. In comparison, a digital microscope according to the prior art, for example, an image sensor, the
2 Millionen Pixel in einer Matrix von etwa 2.000 mal 1.000 aktiven Pixeln besitzt und eine Bildwiederholrate von 25 Has 2 million pixels in a matrix of about 2,000 by 1,000 active pixels and a frame rate of 25
Bildern je Sekunde ermöglicht. Entsprechend ist eine Images per second possible. Accordingly, one is
Aufteilung in (15.000/2.000) · (7.000/1.000) * 7 -7 = 49 Division into (15,000 / 2,000) · (7,000 / 1,000) * 7 -7 = 49
Kacheln erforderlich. Die Positionierung der Probe dauert für jede Kachel etwa 1 Sekunde. Entsprechend dauert die Aufnahme der gesamten Probe: 49 · 1/ (25 1/s) + 49 · 1 s ~ 51 s. Dieser Vergleich verdeutlicht, dass das erfindungsgemäße digitale Mikroskop in dieser Ausführungsform eine mehrfach schnellere Aufnahme der gesamten Probe ermöglicht. Tiles required. The positioning of the sample takes about 1 second for each tile. Accordingly, the total sample takes up to 49 · 1 / (25 1 / s) + 49 · 1 s ~ 51 s. This comparison clarifies that the inventive digital Microscope in this embodiment allows multiple times faster recording of the entire sample.
Eine vierte beispielhafte Ausführungsform des A fourth exemplary embodiment of the
erfindungsgemäßen digitalen Mikroskops umfasst ein A digital microscope according to the invention comprises
elektronisches Mobilgerät in Form eines Smartphones, electronic mobile device in the form of a smartphone,
Tabletcomputers oder dergleichen. Das elektronische Mobilgerät umfasst eine Kamera mit einem Bildsensor, welcher den Tablet computers or the like. The electronic mobile device comprises a camera with an image sensor, which the
Bildsensor des Mikroskops bildet. Der Bildsensor weist einen kleinen Pixelabstand von weniger als 2,0 ym und eine großeImage sensor of the microscope forms. The image sensor has a small pixel pitch of less than 2.0 ym and a large one
Pixelanzahl von 8, 13, 20, 40, 50 oder 100 Millionen Pixeln auf . Pixel count of 8, 13, 20, 40, 50 or 100 million pixels.
In der folgenden Tabelle 1 sind Parameter von sieben In the following Table 1, parameters are seven
verschiedenen Ausführungsformen des erfindungsgemäßen various embodiments of the invention
Mikroskops aufgelistet. In der ersten Spalte ist jeweils der Vergrößerungsfaktor M des Objektivs angegeben. In der zweiten Spalte ist jeweils die numerische Apertur NA des Objektivs angegeben. Bei allen sieben Ausführungsformen wird Licht mit einer mittleren Wellenlänge λ = 500 nm verwendet. Bei allen sieben Ausführungsformen beträgt der Auflösungsfaktor  Microscopes listed. In each case the magnification factor M of the objective is indicated in the first column. In the second column, the numerical aperture NA of the objective is indicated in each case. In all seven embodiments, light having a central wavelength λ = 500 nm is used. In all seven embodiments, the resolution factor is
RF = 1,22. In der dritten Spalte ist jeweils die optische Auflösung Δχ des Objektivs angegeben. Die optische Auflösung Δχ ergibt sich gemäß dem Rayleigh-Kriterium als RF = 1.22. In the third column in each case the optical resolution Δχ of the lens is indicated. The optical resolution Δχ results according to the Rayleigh criterion as
Δχ = RF · λ / (2 · NA) . Zur Angabe der darstellbaren Δχ = RF · λ / (2 · NA). To indicate the representable
Linienpaare wird davon ausgegangen, dass jeweils jedes der Linienpaare so breit wie die optische Auflösung Δχ ist, sodass sich die Anzahl der Linienpaare LP je mm als 1 / Ax in der vierten Spalte ergeben. Weiterhin wird von einem Faktor 4 auf der Basis der Nyquist-Bedingung ausgegangen. In der fünften Line pairs assume that each of the line pairs is as wide as the optical resolution Δχ, so that the number of line pairs LP per mm is 1 / Ax in the fourth column. Furthermore, a factor of 4 based on the Nyquist condition is assumed. In the fifth
Spalte ist der sich daraus erfindungsgemäß ergebende Column is the resulting from this invention
Pixelabstand PP des Bildsensors angegeben. Bevorzugt ist der Pixelabstand kleiner als der angegebene Wert. M NA Δχ in nm LP je mm PP in ymPixel distance PP of the image sensor specified. Preferably, the pixel pitch is smaller than the specified value. M NA Δχ in nm LP per mm PP in ym
2,50 0,075 4076 246 2,5422.50 0.075 4076 246 2.542
10 0,45 678 1475 1, 69410 0.45 678 1475 1, 694
20 0,8 381 2623 1, 90620 0.8381 2623 1, 906
40 0, 95 321 3115 3,21140 0, 95 321 3115 3,211
63 1,4 218 4590 3,43163 1.4 218 4590 3.431
25 0,3 1017 984 6, 35425 0.3 1017 984 6, 354
Tabelle 1. Table 1.
Weitere Einzelheiten und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Further details and developments of the invention will become apparent from the following description
Ausführungsformen der Erfindung, unter Bezugnahme auf die Zeichnung. Es zeigen: ein Diagramm zur Darstellung der Abhängigkeit der Auflösung von dem Vergrößerungsfaktor bei einem erfindungsgemäßen Mikroskop und bei einem Mikroskop gemäß dem Stand der Technik; eine vergleichende Darstellung von Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Mikroskops und Mikroskopen gemäß dem Stand der Technik; und eine weitere Darstellung zweier Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Mikroskops. Embodiments of the invention, with reference to the drawing. 1 is a diagram showing the dependence of the resolution on the magnification factor in a microscope according to the invention and in a microscope according to the prior art; a comparative representation of embodiments of the microscope according to the invention and microscopes according to the prior art; and a further illustration of two embodiments of the microscope according to the invention.
Fig. 1 zeigt ein Diagramm zur Darstellung der Abhängigkeit der Auflösung eines Mikroskops von dem Vergrößerungsfaktor des Mikroskops bei einer bevorzugten Ausführungsform eines 1 shows a diagram for depicting the dependence of the resolution of a microscope on the magnification factor of the microscope in a preferred embodiment of a microscope
erfindungsgemäßen Mikroskops und bei einem Mikroskop gemäß dem Stand der Technik. Auf der x-Achse des Diagramms ist der Vergrößerungsfaktor aufgetragen. Auf der y-Achse des Diagramms ist die Auflösung in ym aufgetragen. Ein erster Graph Ol aus mehreren Punkten zeigt die Abhängigkeit der Auflösung von dem Vergrößerungsfaktor für ein Mikroskop gemäß dem Stand der Technik. Die Auflösung ist nicht konstant und wird mit microscope according to the invention and in a microscope according to the prior art. On the x-axis of the diagram is the Magnification factor applied. On the y-axis of the diagram, the resolution is plotted in ym. A first graph Ol of several points shows the dependence of the resolution on the magnification factor for a microscope according to the prior art. The resolution is not constant and comes with
steigendem Vergrößerungsfaktor feiner, wobei sie sich einem minimalen Wert annähert. Ein zweiter Graph 02 zeigt die increasing magnification factor, approaching a minimum value. A second graph 02 shows the
Abhängigkeit der Auflösung von dem Vergrößerungsfaktor für eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Dependence of the resolution on the magnification factor for a preferred embodiment of the invention
digitalen Mikroskops. Die Auflösung ist nicht von dem digital microscope. The resolution is not of that
Vergrößerungsfaktor abhängig und weist im Vergleich zum Stand der Technik immer den minimalen Wert auf.  Magnification factor dependent and always has the minimum value compared to the prior art.
Fig. 2 zeigt eine vergleichende Darstellung von Fig. 2 shows a comparative illustration of
Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Mikroskops und Embodiments of the microscope according to the invention and
Mikroskopen gemäß dem Stand der Technik. Es sind eine erste Ausführungsform 04, eine zweite Ausführungsform 05 und eine dritte Ausführungsform 06 gemäß dem Stand der Technik  Microscopes according to the prior art. They are a first embodiment 04, a second embodiment 05 and a third embodiment 06 according to the prior art
dargestellt. Es sind weiterhin eine erste bevorzugte shown. It is still a first preferred
Ausführungsform 07 und eine zweite bevorzugte AusführungsformEmbodiment 07 and a second preferred embodiment
08 des erfindungsgemäßen Mikroskops dargestellt. Es sind jeweils eine Probe 10, ein Objektiv 11 und ein Bildsensor 12 dargestellt. Das Objektiv 11 der ersten Ausführungsform 04 gemäß dem Stand der Technik weist einen festen Represented 08 of the microscope according to the invention. In each case, a sample 10, an objective 11 and an image sensor 12 are shown. The objective 11 of the first embodiment 04 according to the prior art has a fixed
Vergrößerungsfaktor auf. Der Bildsensor 12 der ersten Magnification factor on. The image sensor 12 of the first
Ausführungsform 04 gemäß dem Stand der Technik weist einen großen Pixelabstand auf, sodass es zu einer örtlichen  Prior art embodiment 04 has a large pixel pitch, so it is local
Unterabtastung kommt. Der Bildsensor 12 der zweiten Sub-sampling comes. The image sensor 12 of the second
Ausführungsform 05 gemäß dem Stand der Technik und der Embodiment 05 according to the prior art and the
Bildsensor 12 der dritten Ausführungsform 06 gemäß dem Stand der Technik sind jeweils in einem Smartphone (nicht Image sensors 12 of the third embodiment 06 according to the prior art are each in a smartphone (not
dargestellt) angeordnet und weisen einen kleineren shown) and have a smaller one
Pixelabstand auf. In dem Smartphone befindet sich jeweils eine Linse 13, die gleichzeitig einen Teil des Objektivs 11 bildet. Das Objektiv 11 der dritten Ausführungsform 06 weist zudem ein Okular 14 auf. Da der Abstand des Smartphones veränderbar ist, verändert sich auch der Vergrößerungsfaktor. Jedoch ist die dadurch erzielbare Abbildung nicht an den jeweiligen Pixel pitch on. In the smartphone is one each Lens 13, which forms a part of the lens 11 at the same time. The lens 11 of the third embodiment 06 also has an eyepiece 14. Since the distance of the smartphone is changeable, the magnification factor also changes. However, the achievable figure is not the respective
Bildsensor 12 angepasst. Die erste Ausführungsform 07 und die zweite Ausführungsform 08 des erfindungsgemäßen Mikroskops unterscheiden sich von den Ausführungsformen 04, 05, 06 gemäß dem Stand der Technik insbesondere darin, dass sie einen kleinen Vergrößerungsfaktor von höchstens 40 aufweisen.  Image sensor 12 adapted. The first embodiment 07 and the second embodiment 08 of the microscope according to the invention differ from the embodiments 04, 05, 06 according to the prior art in particular in that they have a small magnification factor of at most 40.
Dadurch ergibt sich zudem ein größeres Sichtfeld (Field of View) . Die Abbildung des Objektivs 11 ist bei den beiden erfindungsgemäßen Ausführungsformen 07, 08 auf den Bildsensor 12 mit einem kleinen Pixelabstand von höchstens 2,0 ym  This also results in a larger field of view. The image of the objective 11 is in the two embodiments 07, 08 according to the invention on the image sensor 12 with a small pixel pitch of at most 2.0 ym
angepasst, sodass eine örtliche Überabtastung gewährleistet ist . adjusted so that a local oversampling is ensured.
Fig. 3 zeigt eine weitere Darstellung zweier Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Mikroskops. Es sind eine dritte FIG. 3 shows a further illustration of two embodiments of the microscope according to the invention. It's a third one
bevorzugte Ausführungsform 16 und eine vierte bevorzugte preferred embodiment 16 and a fourth preferred
Ausführungsform 17 des erfindungsgemäßen Mikroskops  Embodiment 17 of the microscope according to the invention
dargestellt, die wiederum jeweils das Objektiv 11 und den Bildsensor 12 umfassen. Das Objektiv 11 der dritten shown, which in turn each include the lens 11 and the image sensor 12. The lens 11 of the third
Ausführungsform 16 umfasst zwei gleiche Teilobjektive 20, die jeweils eine Gruppe von Linsen oder eine einzelne Linse umfassen können. Die vierte Ausführungsform 17 umfasst eine Einrichtung 21 zur automatischen Fokussierung mit einem weiteren Objektiv 22 und einem weiteren Bildsensor 23. Die vierte Ausführungsform 17 umfasst einen Strahlteiler 24, der durch einen 50/50-Strahlteiler, durch einen Embodiment 16 includes two equal partial lenses 20, each of which may comprise a group of lenses or a single lens. The fourth embodiment 17 comprises an automatic focusing device 21 with a further objective 22 and a further image sensor 23. The fourth embodiment 17 comprises a beam splitter 24, which passes through a 50/50 beam splitter through a beam splitter
Polarisationsstrahlteiler, durch einen Spiegel oder durch einen Interferenzstrahlteiler gebildet sein kann. Der  Polarization beam splitter can be formed by a mirror or by an interference beam splitter. Of the
Strahlteiler 24 ist optional entfernbar. Der Pixelabstand des Bildsensors 12 der dritten Beam splitter 24 is optionally removable. The pixel pitch of the image sensor 12 of the third
Ausführungsform 16 beträgt 1 ym, während der Pixelabstand des Bildsensors 12 der vierten Ausführungsform 17 gleich 2 ym beträgt. Die Anzahl der Pixel des Bildsensors 12 beträgt beispielhaft 15,2 Millionen. Der Vergrößerungsfaktor des Objektivs 11 der dritten und vierten Ausführungsform 16, 17 beträgt 4 und alternativ 10 oder 20. Die dritte Embodiment 16 is 1 ym while the pixel pitch of the image sensor 12 of the fourth embodiment 17 is 2 ym. The number of pixels of the image sensor 12 is 15.2 million by way of example. The magnification factor of the objective 11 of the third and fourth embodiments 16, 17 is 4 and alternatively 10 or 20. The third
Ausführungsform 16 ist als Scan-Mikroskop ausgebildet, wofür der Bildsensor 12 verschiebbar ist. Embodiment 16 is designed as a scanning microscope, for which the image sensor 12 is displaceable.
Der kleine Wert des Pixelabstandes von höchstens 2 ym führt zu einer Verbesserung der Bildqualität, insbesondere zu einem aberrationsfreien Bild. Zudem erlaubt der kleine Wert des Pixelabstandes von höchstens 2 ym eine schnelle The small value of the pixel pitch of at most 2 ym leads to an improvement of the image quality, in particular to an aberration-free image. In addition, the small value of the pixel pitch of at most 2 ym allows fast
Autofokussierung durch eine Multispot-Messung unter Verwendung eines Objektivs mit einem kleinen Vergrößerungsfaktor von höchstens 40, z. B. 4, 10 oder 20. Insofern das Objektiv einen Vergrößerungsfaktor von 4 aufweist, so muss der Bildsensor mindestens 15,2 Millionen Pixel aufweisen. Insofern das  Autofocusing by multi-spot measurement using a lens with a small magnification factor of 40 or less, e.g. 4, 10 or 20. Inasmuch as the objective has a magnification factor of 4, the image sensor must have at least 15.2 million pixels. Insofar that
Objektiv einen Vergrößerungsfaktor von 10 aufweist, so muss der Bildsensor mindestens 2,5 Millionen Pixel aufweisen.  Objectively has a magnification factor of 10, the image sensor must have at least 2.5 million pixels.
Insofern das Objektiv einen Vergrößerungsfaktor von 20 aufweist, so muss der Bildsensor mindestens 630.000 Pixel aufweisen. Wird ein Objektiv mit einem höheren Insofar as the objective has a magnification factor of 20, the image sensor must have at least 630,000 pixels. Will a lens with a higher
Vergrößerungsfaktor verwendet, so wird ein Bildsensor mit einer kleineren Pixelanzahl zur Erzielung der gleichen  Magnification factor is used, then an image sensor with a smaller number of pixels to achieve the same
Funktion benötigt. Insofern das Objektiv einen Function needed. Insofar the lens one
Vergrößerungsfaktor von 60 aufweist, so muss der Bildsensor mindestens 68.000 Pixel aufweisen. Insofern das Objektiv einenMagnification factor of 60, the image sensor must have at least 68,000 pixels. Insofar the lens one
Vergrößerungsfaktor von 100 aufweist, so muss der Bildsensor mindestens 33.000 Pixel aufweisen. Bezugszeichenliste Magnification factor of 100, the image sensor must have at least 33,000 pixels. LIST OF REFERENCE NUMBERS
01 erster Graph 01 first graph
02 zweiter Graph  02 second graph
03  03
04 erste Ausführungsform gemäß dem Stand der Technik  04 first embodiment according to the prior art
05 zweite Ausführungsform gemäß dem Stand der Technik 05 second embodiment according to the prior art
06 dritte Ausführungsform gemäß dem Stand der Technik06 third embodiment according to the prior art
07 erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Mikroskops07 first embodiment of the microscope according to the invention
08 zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Mikroskops 09 08 second embodiment of the microscope 09 according to the invention
10 Probe  10 samples
11 Objektiv  11 lens
12 Bildsensor  12 image sensor
13 Linse  13 lens
14 Okular  14 eyepiece
15  15
16 dritte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Mikroskops 16 third embodiment of the microscope according to the invention
17 vierte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Mikroskops 18 17 fourth embodiment of the microscope 18 according to the invention
19  19
20 Teilobjektiv  20 partial lens
21 Einrichtung zur automatischen Fokussierung  21 Automatic focusing device
22 weiteres Objektiv  22 more lens
23 weiterer Bildsensor  23 more image sensor
24 Strahlteiler  24 beam splitters

Claims

Patentansprüche Patent claims
1. Digitales Mikroskop (07; 08; 16; 17); umfassend: 1. Digital microscope (07; 08; 16; 17); full:
ein Objektiv (11) zum vergrößerten optischen Abbilden einer Probe (10) in einer Bildebene, wobei durch das Objektiv (11) ein Bild mit einer optischen Auflösung in der Bildebene darstellbar ist; und an objective (11) for enlarged optical imaging of a sample (10) in an image plane, an image with an optical resolution in the image plane being able to be displayed by the objective (11); and
einen Bildsensor (12) zum Wandeln des von dem Objektiv (11) auf den Bildsensor (12) abgebildeten Bildes in ein elektrisches Signal, wobei der Bildsensor (12) eine Matrix von Pixeln umfasst, durch welche eine maximale Bildauflösung des Bildsensors bestimmt ist; an image sensor (12) for converting the image imaged by the lens (11) onto the image sensor (12) into an electrical signal, the image sensor (12) comprising a matrix of pixels by which a maximum image resolution of the image sensor is determined;
dadurch gekennzeichnet, dass die maximale Bildauflösung des Bildsensors (12) feiner als die optische Auflösung des Objektivs (11) ist, und dass das Objektiv (11) einen maximalen Vergrößerungsfaktor von höchstens 40 besitzt, wobei die optische Auflösung des Objektivs (11) als ein minimaler Abstand zweier im Bild unterscheidbarer characterized in that the maximum image resolution of the image sensor (12) is finer than the optical resolution of the lens (11), and that the lens (11) has a maximum magnification factor of at most 40, the optical resolution of the lens (11) being a minimum distance between two distinguishable in the image
Strukturen definiert ist, wobei die maximale Bildauflösung des Bildsensors (12) durch einen Pixelabstand definiert ist, und wobei ein Quotient aus dem minimalen Abstand zweier im Bild unterscheidbarer Strukturen und dem Structures is defined, the maximum image resolution of the image sensor (12) being defined by a pixel distance, and a quotient of the minimum distance between two structures that can be distinguished in the image and the
Pixelabstand einen Abtastfaktor definiert, der mindestens fünf ist. Pixel pitch defines a sampling factor that is at least five.
2. Mikroskop (07; 08; 16; 17) nach Anspruch 1, dadurch 2. Microscope (07; 08; 16; 17) according to claim 1, thereby
gekennzeichnet, dass der maximale Vergrößerungsfaktor des Objektivs (11) höchstens 20 ist. characterized in that the maximum magnification factor of the lens (11) is at most 20.
3. Mikroskop (07; 08; 16; 17) nach Anspruch 2, dadurch 3. Microscope (07; 08; 16; 17) according to claim 2, thereby
gekennzeichnet, dass der maximale Vergrößerungsfaktor des Objektivs (11) höchstens 10 ist. characterized in that the maximum magnification factor of the lens (11) is at most 10.
4. Mikroskop (07; 08; 16; 17) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Pixelabstand des 4. Microscope (07; 08; 16; 17) according to one of claims 1 to 3, characterized in that a pixel spacing of the
Bildsensors (12) höchstens 2 ym beträgt. Image sensor (12) is at most 2 ym.
5. Mikroskop (07; 08; 16; 17) nach Anspruch 4, dadurch 5. Microscope (07; 08; 16; 17) according to claim 4, thereby
gekennzeichnet, dass der Pixelabstand des Bildsensors (12) höchstens 1,85 ym beträgt. characterized in that the pixel spacing of the image sensor (12) is at most 1.85 ym.
6. Mikroskop (07; 08; 16; 17) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Pixel des Bildsensors (12) mindestens 8 Millionen beträgt. 6. Microscope (07; 08; 16; 17) according to one of claims 1 to 5, characterized in that the number of pixels of the image sensor (12) is at least 8 million.
7. Mikroskop (07; 08; 16; 17) nach Anspruch 6, dadurch 7. Microscope (07; 08; 16; 17) according to claim 6, thereby
gekennzeichnet, dass die Anzahl der Pixel des Bildsensors (12) mindestens 20 Millionen beträgt. characterized in that the number of pixels of the image sensor (12) is at least 20 million.
8. Mikroskop (07; 08; 16; 17) nach Anspruch 7, dadurch 8. Microscope (07; 08; 16; 17) according to claim 7, thereby
gekennzeichnet, dass die Anzahl der Pixel des Bildsensors (12) mindestens 50 Millionen beträgt. characterized in that the number of pixels of the image sensor (12) is at least 50 million.
9. Mikroskop (07; 08; 16; 17) nach einem der Ansprüche 1 bis9. Microscope (07; 08; 16; 17) according to one of claims 1 to
8, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis von einer Höhe des Bildsensors (12) zu einer Höhe der einzelnen Pixel des Bildsensors (12) mindestens 3.900 beträgt. 8, characterized in that the ratio of a height of the image sensor (12) to a height of the individual pixels of the image sensor (12) is at least 3,900.
10. Mikroskop (07; 08; 16; 17) nach einem der Ansprüche 1 bis10. Microscope (07; 08; 16; 17) according to one of claims 1 to
9, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis von einer Breite des Bildsensors (12) zu einer Breite der einzelnen Pixel des Bildsensors (12) mindestens 2.800 beträgt. 9, characterized in that the ratio of a width of the image sensor (12) to a width of the individual pixels of the image sensor (12) is at least 2,800.
11. Mikroskop (07; 08; 16; 17) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Objektiv (11) eine numerische Apertur aufweist, die höchstens 1,4 beträgt. 11. Microscope (07; 08; 16; 17) according to one of claims 1 to 10, characterized in that the objective (11) has a numerical aperture which is at most 1.4.
12. Mikroskop (07; 08; 16; 17) nach Anspruch 11, dadurch 12. Microscope (07; 08; 16; 17) according to claim 11, characterized
gekennzeichnet, dass die numerische Apertur des Objektivs höchstens 1 beträgt. characterized in that the numerical aperture of the lens is at most 1.
13. Mikroskop (07; 08; 16; 17) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Vergrößerungsfaktor des Objektivs (11) von einem minimalen Vergrößerungsfaktor bis zu dem maximalen Vergrößerungsfaktor veränderbar ist, wobei die maximale Bildauflösung des Bildsensors (12) unabhängig vom gewählten Vergrößerungsfaktor größer als die optische Auflösung des Objektivs (11) ist. 13. Microscope (07; 08; 16; 17) according to one of claims 1 to 12, characterized in that the magnification factor of the objective (11) can be changed from a minimum magnification factor to the maximum magnification factor, the maximum image resolution of the image sensor ( 12) is greater than the optical resolution of the objective (11), regardless of the selected magnification factor.
14. Mikroskop (16) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass es für eine automatisierte Aufnahme von Teilbereichen der Probe (10) ausgebildet ist, wobei eine Bildverarbeitungseinheit des Mikroskops (16) dazu ausgebildet ist, aufgenommene Bilder der Teilbereiche zu einem Bild der Probe (10) zusammenzufügen. 14. Microscope (16) according to one of claims 1 to 13, characterized in that it is designed for automated recording of partial areas of the sample (10), an image processing unit of the microscope (16) being designed to record images of the partial areas to combine an image of the sample (10).
15. Mikroskop (16) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass es ein elektronisches Mobilgerät umfasst, welches durch ein Smartphone oder durch einen Tabletcomputer gebildet ist und welches eine Kamera mit dem Bildsensor umfasst. 15. Microscope (16) according to one of claims 1 to 14, characterized in that it comprises an electronic mobile device which is formed by a smartphone or by a tablet computer and which comprises a camera with the image sensor.
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