WO2019007698A1 - Digitale bestimmung der fokusposition - Google Patents

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WO2019007698A1 PCT/EP2018/066581 EP2018066581W WO2019007698A1 WO 2019007698 A1 WO2019007698 A1 WO 2019007698A1 EP 2018066581 W EP2018066581 W EP 2018066581W WO 2019007698 A1 WO2019007698 A1 WO 2019007698A1
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Thomas Milde
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Carl Zeiss Microscopy GmbH
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Definitions

  • Various examples of the invention generally relate to the determination of a
  • Detection optics of an optical device Z-position or focus position
  • Distance of the sample object from a focal plane of the detection optics - may be off
  • the determined focus position it may be possible by means of the determined focus position to position the sample object as well as possible in the focal plane of the detection optics. As a result, a sharp image of the sample object can be generated. This is called an autofocus application.
  • the appropriate devices may allow determining the focus position be comparatively complicated and expensive.
  • the capture range for focus detection can be severely limited.
  • Lighting module that such a structured lighting of different colors
  • Lighting directions allows to integrate into an optical device. This can be the case with a telecentric system.
  • an optical device includes detection optics.
  • the detection optics are configured to generate an image of a sample object on a detector.
  • the optical device also includes the detector and an adjustable filter element.
  • the adjustable filter element is arranged in a beam path of the detection optics.
  • the beam path defines the image.
  • the optical device further includes a controller.
  • the controller is arranged to control the adjustable filter element to filter the spectrum of the beam path with a first filter pattern and with a second filter pattern.
  • the controller is further configured to drive the detector to detect a first image associated with the first filter pattern and to capture a second image associated with the second filter pattern.
  • the controller is also set up for one
  • the first filter pattern defines a first line.
  • a method comprises the activation of a filter element arranged in a beam path defining an image of a sample object for filtering the Spectrum of the beam path with a first filter pattern and with a second filter pattern.
  • the method also includes driving a detector to detect a first image associated with the first filter pattern and one with the second
  • Capture filter pattern associated second image The method also includes determining a focus position of the sample object based on the first image and on the second image.
  • the first filter pattern defines a first line.
  • the second filter pattern defines a second line.
  • a computer program product includes program code that may be executed by at least one computing unit.
  • the execution of the program code causes the at least one arithmetic unit to execute a method.
  • the method comprises driving an image defining a sample of a sample object
  • the method also includes driving a detector to detect a first image associated with the first filter pattern and to detect a second image associated with the second filter pattern.
  • the method also includes determining a focus position of the sample object based on the first image and on the second image.
  • the first filter pattern defines a first line.
  • the second filter pattern defines a second line.
  • a computer program includes program code that may be executed by at least one computing unit.
  • the execution of the program code causes the at least one arithmetic unit to execute a method.
  • the method comprises driving an image defining a sample of a sample object
  • the method also includes driving a detector to detect a first image associated with the first filter pattern and to detect a second image associated with the second filter pattern.
  • the method also includes determining a focus position of the sample object based on the first image and on the second image.
  • the first filter pattern defines a first line.
  • the second filter pattern defines a second line.
  • an optical device includes detection optics.
  • the detection optics are configured to generate an image of a sample object on a detector.
  • the optical device also includes the detector and an adjustable filter element.
  • the adjustable filter element is arranged in a beam path of the detection optics.
  • the Beam path defines the image.
  • the optical device further includes a controller. The controller is arranged to drive the adjustable filter element to filter beams of the beam path that have a first angle with respect to a sensor surface of the detector and that have a second angle with respect to the sensor surface.
  • the controller is further configured to drive the detector to detect a first image associated with the rays having the first angle; and to detect a second image associated with the rays having the second angle.
  • Control is also configured to determine a focus position of the sample object based on the first image and based on the second image.
  • a method in another example, includes driving a filter element.
  • the filter element is arranged in a beam path which defines an image of a sample object.
  • the driving is for filtering rays of the beam path having a first angle with respect to a sensor surface of a detector and having a second angle with respect to the sensor surface.
  • the method also includes driving the
  • the method also includes determining a focus position of the sample object based on the first image and on the second image.
  • a computer program product includes program code that may be executed by at least one computing unit.
  • the execution of the program code causes the at least one arithmetic unit to execute a method.
  • the method comprises driving a filter element.
  • the filter element is arranged in a beam path which defines an image of a sample object.
  • the driving is for filtering rays of the beam path having a first angle with respect to a sensor surface of a detector and having a second angle with respect to the sensor surface.
  • the method also includes driving the detector to detect a first image associated with the rays having the first angle; and to detect a second image associated with the rays having the second angle.
  • the method also includes determining a focus position of the sample object based on the first image and on the second image.
  • a computer program includes program code that may be executed by at least one computing unit.
  • the execution of the program code causes the at least one arithmetic unit to execute a method.
  • the procedure includes driving a filter element.
  • the filter element is arranged in a beam path which defines an image of a sample object.
  • the driving is for filtering rays of the beam path having a first angle with respect to a sensor surface of a detector and having a second angle with respect to the sensor surface.
  • the method also includes driving the detector to detect a first image associated with the rays having the first angle; and to detect a second image associated with the rays having the second angle.
  • the method also includes determining a focus position of the sample object based on the first image and on the second image.
  • FIG. 1 schematically illustrates an optical device according to various examples.
  • FIG. 2 schematically illustrates detection optics with an adjustable filter element of an optical device according to various examples.
  • FIG. 3 illustrates exemplary filter patterns that may be implemented by the filter element.
  • FIG. 4 illustrates exemplary filter patterns that may be implemented by the filter element.
  • FIG. Figure 5 illustrates exemplary filter patterns that may be implemented by the filter element.
  • FIG. Figure 6 illustrates exemplary filter patterns that may be implemented by the filter element.
  • FIG. Figure 7 illustrates images associated with different filter patterns according to different examples.
  • FIG. 8 illustrates images associated with different filter patterns according to different examples.
  • FIG. 9 schematically illustrates aspects related to an optical device controller according to various examples.
  • FIG. 10 is a flowchart of an example method.
  • FIGs. FIGS. 1 to 13 schematically illustrate rays of a ray path that are filtered by different filter patterns.
  • Connections and couplings between functional units and elements can also be implemented as an indirect connection or coupling.
  • a connection or coupling may be implemented by wire or wireless.
  • Functional units can be implemented as hardware, software or a combination of hardware and software.
  • the focus position typically describes a distance between the focal plane and the sample object parallel to the optical axis, ie in the Z direction.
  • Different applications can be implemented based on the determined focus position. For example, it would be possible to implement an autofocus application. This means that based on the particular focus position, for example, a mechanically operated sample holder which removably fixes the sample object can be adjusted so parallel to the optical axis of a detection optics, that the sample object is arranged in a focal plane of the detection optics. The distance of this adjustment may correspond to the focus position.
  • Another application that may benefit from the techniques for determining the focus position described herein is to create a height profile of the
  • the sample object can have a significant extent perpendicular to the optical axis (lateral plane, XY plane) and within the lateral plane also a topology, i. a variation of the focus position as a function of position within the lateral plane. This can be detected by spatially resolved determining the focus position for different positions within the lateral plane, and a
  • Tracking the focus position on moving sample objects For example, in the context of biological cell cultures, movement of individual cells may be tracked by repeatedly determining the focus position, and a continuous autofocus application may be implemented.
  • the techniques described herein enable determining the focus position of the sample object with a large capture area. This means that reliable determination of the focus position can also be carried out for sample objects arranged comparatively defocused.
  • the techniques described herein further allow for quickly determining the focus position of the sample object; within a particularly short period of time, the focus position of the sample object can be reliably determined, e.g.
  • Device - for example, a microscope - to work. Long-term measurements on moving samples are possible.
  • the examples described herein are based on the digital evaluation of various images.
  • the different images correspond to the selection of different angles from which light from the sample object is incident on a sensor surface of a detector.
  • Amplitude filtering the imaging spectrum of the sample object in or near a pupil plane of the optical device detection optics corresponds to the filtering of certain angles with which rays impinge on a sensor surface of the detector; ie it are selectively transmitted individual rays according to their angle to the sensor surface.
  • Different filter patterns are used; For each filter pattern, an associated image is detected by a detector. Then, a comparison of the different images can be performed to determine the focus position.
  • each filter pattern may define at least one translucent area surrounded by a non-translucent area.
  • the translucent region could be spaced apart from the optical axis of a beam path defined by the detection optics, i.
  • the translucent area is linear, i. that the corresponding filter pattern defines a line. Then only beams with angles in a narrow angular range are transmitted.
  • the filter patterns used can, for example, be converted into one another by translation along a vector.
  • a filter pattern can also be implemented amplitude mask. However, the filter patterns do not necessarily have to be
  • Amplitude masks be implemented. Also, multi-pixel liquid crystal displays or micromirror device (DMD) or laser scanners could be used for filtering.
  • DMD micromirror device
  • a defocused sample object is displayed shifted.
  • the focus position can be determined from a distance of the positions of the images of the sample object in the two images.
  • FIG. 1 illustrates an exemplary optical device 100.
  • the optical device 100 implement a light microscope, for example in transmitted-light geometry. It would also be possible for the optical device 100 to implement a laser scanning microscope or a fluorescence microscope. By means of the optical device 100, it may be possible to use small structures of one of
  • a detection optical system 1 12 is set up to produce an image of the sample object on a detector 14.
  • the detector 14 may then be configured to capture one or more images of the sample object.
  • a viewing through an eyepiece is possible.
  • An illumination module 1 1 1 is arranged to illuminate the sample object, which is fixed on the sample holder 1 13.
  • this lighting could be implemented by means of Köhler illumination.
  • a condenser lens and a condenser aperture diaphragm are used. This leads to a particularly homogeneous intensity distribution of the light used for the illumination in the plane of the sample object.
  • a partially incoherent illumination can be implemented.
  • a controller 1 15 is provided to drive the various components 1 1 1 1 -1 14 of the optical device 100.
  • the controller 1 15 could be configured to drive a motor of the sample holder 1 13 to implement an autofocus application.
  • the controller 1 15 as a microprocessor or
  • controller 1 15 could include, for example, an FPGA or ASIC.
  • FIG. 2 illustrates aspects related to the detection optics 1 12.
  • FIG. 2 illustrates one
  • the filter element 1 19 is arranged in the region of a conjugate plane of the beam 135, that is near or at a pupil plane of the beam 135. Therefore, there is a filtering of the (spatial frequency) spectrum of Beam path 135. In the physical space this corresponds to the selection of different angles 138, 139, under which the light along corresponding rays 131, 132 from the sample object 150 to the sensor surface 21 1 occurs.
  • the filter element 1 19 also forms an aperture stop.
  • the beam path 135 is implemented by lenses 202, 203.
  • the beams 131, 132 of the beam path 135, starting from a defocused sample object 150 through the detection optical system 1 12 towards the detector 1 14, that is, in particular a sensor surface 21 1 of the detector 1 14, is shown.
  • the rays 131 (dashed lines in FIG. 2) correspond to a filter pattern 301 which defines a first translucent region 381 with an extension in the X direction; while the
  • Rays 132 correspond to a filter pattern 302 defining a second translucent region 382 with extension in the X direction.
  • the sample object 150 is arranged in a defocused manner and has a focus position 181 which is non-zero. Therefore, the beams are incident on the sensor surface 21 1 at different angles 138, 139 (angle-selective detection).
  • the images 151, 152 of the sample object 150 are objected to each other.
  • the images 151, 152 of the sample object 150 caused by the rays 131, 132 are 150 positioned on the sensor surface 21 1 by a distance 182 spaced from each other.
  • the distance 182 depends on the focus position 181:
  • Az denotes the focus position 181
  • Ax denotes the distance 182
  • 0P the focus position 181
  • m denote the magnification of the detection optics 1 12
  • NA denotes a correction value due to the oblique angle of incidence 138, 139.
  • NA can be determined, for example, empirically or by optical path calculation.
  • the equation shown is an approximation. In some examples, it may be possible to further depend on the angle of incidence 138, 139 in dependence on the focus position 181, i. to consider by Az. This dependency can be system specific.
  • FIG. 2 is a one-dimensional representation of the filter patterns 301, 302.
  • filter patterns having a two-dimensional extent ie, an extension in the XY plane
  • FIG. 3 illustrates aspects relating to exemplary filter patterns 301, 302.
  • the filter pattern 301 defines a line and the filter pattern 302 defines another line.
  • the filter pattern 301 may be translated into the filter pattern 302 along the vector 350.
  • the lines of the filter patterns 301, 302 are parallel to each other along their entire lengths. In general, it would also be possible to use lines that run along only part of their lengths parallel to each other, for example along at least 50% of their lengths or along at least 80% of their lengths. In this way, a more flexible choice of filter patterns 301, 302 can be ensured.
  • the lines of the filter patterns 301, 302 are arranged off-axis with respect to the optical axis 130. Thereby, the length of the vector 350 can be maximized; whereby the distance 182 of the images 151, 152 can be maximized. As a result, in turn, the focus position 181 can be determined particularly reliably.
  • the filter patterns 301, 302 which can be translated into one another by translation along the vector 350, one-dimensional spacing of the images 151, 152 can be achieved.
  • the distance 182 is then arranged parallel to the vector 350. This can be a particularly simple determination of the focus position 181
  • FIG. 4 illustrates aspects relating to exemplary filter patterns 303, 304. Also in the example of FIG. 4 define the filter pattern lines. In a central region of these lines, the filter patterns 303, 304 can in turn be translated into one another by translation along the vector 350.
  • FIG. 5 illustrates aspects relating to exemplary filter patterns 305, 306. Also in the example of FIG. 5 define the filter patterns 305, 306 lines. These lines are formed by a plurality of spaced apart holes (pinholes). The filter pattern 305 may be translated into the filter pattern 306 along the vector 350.
  • FIG. 6 illustrates aspects relating to exemplary filter patterns 307, 308. Also in the example of FIG. 6 define the filter patterns 307, 308 lines, these lines of the filter patterns 307, 308 being curved, as opposed to the straight lines of the filter patterns 301 -306. The filter pattern 307 may be translated into the filter pattern 308 along the vector 350.
  • Filter element 1 19 implemented.
  • the filter element 1 19 it would be possible for the filter element 1 19 to be implemented by a filter wheel having a single translucent area, for example in line form; then a first filter pattern may be defined at a position of the filter wheel at 0 °, and a second filter pattern may be defined at a position of the filter wheel at 180 °.
  • Other examples of hardware implementations of the filter element 1 19 relate, for example, to a micromirror device (DMD), a liquid crystal filter, or moveable filter plates.
  • DMD micromirror device
  • filter elements can be created, which are set up to perform an amplitude filtering of the light.
  • FIG. FIG. 7 illustrates aspects relating to images 401, 402 acquired by detector 1 14.
  • the image 401 corresponds to an illumination of the sensor surface 21 1 of the detector 1 14 when using the filter pattern 301
  • the image 402 corresponds to an illumination of the sensor surface 21 1 of the detector 1 14 when using the filter pattern 302 (see FIGS. 2 and 3).
  • the image 402 also shows the distance 182.
  • Filter pattern 301, 302 the images 401, 402 a relatively low resolution.
  • the images 401, 402 may be preprocessed. For example, for each pixel, the average contrast value over all pixels could be subtracted from the corresponding contrast value, ie a normalization.
  • I m ' ⁇ I m - where m indicates the different pixels, I the respective contrast value.
  • the focus position 181 of the sample object 150 it is possible for the focus position 181 of the sample object 150 to be determined based on the image 401 as well as based on the image 402. In particular, it would be possible for the focus position 181 to be determined based on the distance 182 of the position of the image 151 of the sample object 150 in the image 401 from the position of the image 152 of the sample object 150 in the image 402. See, for example, the equation given above. Depending on the complexity of the structure of the sample object 150, it may be necessary to determine the distance 182 by using appropriate techniques. For example, in a comparatively simple scenario, object recognition for determining the position of the image 151, 152 of the sample object in the corresponding image 401, 402 could be performed.
  • local contrast values of the corresponding image 401, 402 could be compared with an averaged contrast value.
  • An edge detection could be performed. It could also be a landmark detection performed.
  • the sample object could have particularly prominent, a priori known structures; such structures could then be part of the
  • Landmark identification can be identified.
  • a one-dimensional or two-dimensional correlation of the images 401, 402 would also be possible.
  • the images 401, 402 would also be possible.
  • Orientation of vector 350 it is known by the orientation of vector 350 that the positions of images 151, 152 are also spaced along the X direction. Therefore, an average of the contrast values of the different
  • FIG. 9 illustrates aspects related to the controller 1 15.
  • the controller 15 includes a computing unit 501, such as a microprocessor, an FPGA, or an ASIC.
  • the controller 1 15 also includes a memory 502, such as a non-volatile memory. It is possible that program code is stored in the memory 502. The program code may be loaded and executed by the arithmetic unit 501. Then, the arithmetic unit 501 may be configured based on the program code
  • FIG. 10 is a flowchart of an example method. Initially, in block 1001, driving a filter element to filter light from a sample object occurs goes out, with a first filter pattern. In block 1002, a first image is acquired. The first image is captured in block 1002 during filtering with the first filter pattern. The first
  • Filter pattern may be in the range of a conjugate plane of a detection optics, which has a
  • Beam path of the light defined be arranged so that the first image in the spatial space, despite the filtering includes a complete image of the sample object at a certain position.
  • This particular position is dependent on the focus position of the sample object, that is, on the distance between the sample object and a focal plane defined by the detection optics.
  • the filtering with the first filter pattern corresponds to the selective transmission of rays of the beam path, which have a corresponding angle with respect to the sensor surface of a detector.
  • a second image is captured.
  • the second image is captured in block 1004 during filtering with the second filter pattern.
  • the second filter pattern can in turn be arranged in the region of the conjugate plane of the detection optics, so that the second image also contains a complete image of the sample object at a corresponding position. This position also depends on the focus position of the sample object.
  • the filtering with the second filter pattern corresponds to the selective transmission of rays of the beam path, which in turn have a corresponding angle with respect to the sensor surface of a detector.
  • the focus position can then be determined in block 1005.
  • the blocks 1001, 1002, 1003, and 1004 may be performed at least partially in parallel with each other.
  • filtering with the first filter pattern may define a translucent area that allows transmission of light in a first wavelength range;
  • filtering with the second filter pattern may define another translucent area that allows transmission of light in a second wavelength range.
  • the first wavelength range and the second wavelength range may be different from each other.
  • Filter pattern associated light through the wavelengths If a wavelength dissolved detector (eg, a red, green, blue sensor) is used, it may thereby be possible to detect the first image and the second image simultaneously or to perform no reconfiguration of the filter element between the filtering with the first filter pattern and the second filter pattern , Thereby, the time required for determining the focus position can be reduced. This promotes fast autofocus applications. In addition, the time period between the detection of the first image and the second image can be reduced, whereby motion artifacts or temporal drifts can be reduced.
  • a wavelength dissolved detector eg. a red, green, blue sensor
  • the sample object may be displaced both along the optical axis 130, i. be arranged spaced apart from the focal plane 201 along the Z-direction. It is also possible that the sample object 150 has a distance in the X direction or Y direction to the optical axis 130. This is in FIGs. 1 1 - 13 shown. In FIG. 1 1 is that
  • FIG. 12 the grds.
  • FIG. 13 is Az ⁇ 0 and Ax ⁇ 0.
  • a user interface could also be driven to output a user instruction based on the particular focus position. For example, the adjustment direction of a sample holder could be indexed to
  • Lighting directions is set, a reduced complexity of the hardware can be achieved.
  • the techniques described herein can be used in a wide variety of applications. It is also possible to determine the focus position for non-telecentric systems as well, with no need to pick up a z-stack is.
  • the capture range for determining the focus position is adjustable, in particular comparatively small transparent areas can be used.
  • complementary filter patterns are used for filtering to create a spacing between the positions of the images of the sample object in corresponding images. This corresponds to the selection of different angles of illumination of a sensor surface of the detector when detecting the different images, that is, an angle-selective detection is used. Based on the distance then the focus position can be determined.

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Abstract

Eine Detektionsoptik (112) einer optischen Vorrichtung ist eingerichtet, um ein Abbild (151, 152) eines Probenobjekts (150) auf einem Detektor (114) zu erzeugen. Ein einstellbares Filterelement (119) ist in einem das Abbild (151, 152) definierenden Strahlengang der Detektionsoptik (112) angeordnet. Eine Steuerung ist eingerichtet, um das einstellbare Filterelement (119) anzusteuern, um das Spektrum des Strahlengangs mit einem ersten Filtermuster (301-308) und mit einem zweiten Filtermuster (301-308) zu filtern, und um den Detektor (114) anzusteuern, um ein mit dem ersten Filtermuster (301-308) assoziiertes erstes Bild zu erfassen und um ein mit dem zweiten Filtermuster (301-308) assoziiertes zweites Bild zu erfassen. Die Steuerung ist weiterhin eingerichtet, um eine Fokusposition (181) des Probenobjekts (150) basierend auf dem ersten Bild und dem zweiten Bild zu bestimmen. Das erste Filterelement (301-308) definiert dabei eine erste Linie und das zweite Filterelement (301-308) definiert eine zweite Linie.

Description

Digitale Bestimmung der Fokusposition
TECHNISCHES GEBIET
Verschiedene Beispiele der Erfindung betreffen im Allgemeinen die Bestimmung einer
Fokusposition eines Probenobjekts. Verschiedene Beispiele der Erfindung betreffen
insbesondere die Bestimmung der Fokusposition basierend auf mehreren Bildern, die mit unterschiedlichen Filtermustern zur Filterung des Spektrums eines Strahlengangs einer Detektionsoptik assoziiert sind.
HINTERGRUND Das Bestimmen der Position eines Probenobjekts entlang einer optischen Achse einer
Detektionsoptik einer optischen Vorrichtung (Z-Position oder Fokusposition) - d.h. des
Abstands des Probenobjekts von einer Fokusebene der Detektionsoptik - kann aus
verschiedenen Gründen erstrebenswert sein. So kann es mittels der bestimmten Fokusposition möglich sein, das Probenobjekt möglichst gut in der Fokusebene der Detektionsoptik zu positionieren. Dadurch kann ein scharfes Abbild des Probenobjekts erzeugt werden. Dies wird als Autofokus-Anwendung bezeichnet. Bei senkrecht zur optischen Achse ausgedehnten Probenobjekten kann es erstrebenswert sein, die Fokusposition für verschiedene Punkte des Probenobjekts senkrecht zur optischen Achse zu bestimmen, um den relevanten Bildausschnitt fokussieren zu können. Es kann auch erstrebenswert sein, basierend auf der Fokusposition ein Höhenprofil des Probenobjekts zu bestimmen.
Bestehende Techniken erlauben das Bestimmen der Fokusposition zum Beispiel über eine Positionierung des Probenobjekts an verschiedenen Referenzpositionen. Anhand einer Schärfe eines Abbilds des Probenobjekts an den verschiedenen Referenzpositionen, kann dann die Fokusposition bestimmt werden. Jedoch kann es manchmal nur mit eingeschränkter
Genauigkeit möglich sein, die Schärfe des Abbilds des Probeobjekts zu bestimmen. Deshalb können solche Referenzimplementierungen vergleichsweise ungenau sein.
Weitere bestehende Techniken verwenden interferometrische Ansätze zum Bestimmen der Fokusposition. Während solche Techniken eine vergleichsweise hohe Genauigkeit beim
Bestimmen der Fokusposition ermöglichen, können die entsprechenden Vorrichtungen aber vergleichsweise kompliziert und teuer sein. Außerdem kann der Fangbereich zur Fokusdetektion stark eingeschränkt sein.
Weitere bestehende Techniken verwenden die Beleuchtung des Probenobjekts aus
unterschiedlichen Beleuchtungsrichtungen. Dann erfolgt eine digitale Auswertung
entsprechender Bilder zum Bestimmen der Fokusposition. Entsprechende Techniken sind etwa beschrieben in DE10 2014 109 687 A1 . Manchmal kann es aber schwierig sein, ein
Beleuchtungsmodul, dass eine solche strukturierte Beleuchtung aus unterschiedlichen
Beleuchtungsrichtungen ermöglicht, in eine optische Vorrichtung zu integrieren. Das kann bei telezentrischen System der Fall sein.
KURZE ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Deshalb besteht ein Bedarf für verbesserte Techniken zur Bestimmung der Fokusposition eines Probenobjekts. Insbesondere besteht ein Bedarf für solche Techniken, die zumindest einige der oben genannten Nachteile und Einschränkungen beheben.
Diese Aufgabe wird von den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Die Merkmale der abhängigen Patentansprüche definieren Ausführungsformen.
In einem Beispiel umfasst eine optische Vorrichtung eine Detektionsoptik. Die Detektionsoptik ist eingerichtet, um ein Abbild eines Probenobjektes auf einem Detektor zu erzeugen. Die optische Vorrichtung umfasst auch den Detektor und ein einstellbares Filterelement. Das einstellbare Filterelement ist in einem Strahlengang der Detektionsoptik angeordnet. Der Strahlengang definiert das Abbild. Die optische Vorrichtung umfasst ferner eine Steuerung. Die Steuerung ist eingerichtet, um das einstellbare Filterelement anzusteuern, um das Spektrum des Strahlengangs mit einem ersten Filtermuster und mit einem zweiten Filtermuster zu filtern. Die Steuerung ist außerdem eingerichtet, um den Detektor anzusteuern, um ein mit dem ersten Filtermuster assoziiertes erstes Bild zu erfassen, sowie um ein mit dem zweiten Filtermuster assoziiertes zweites Bild zu erfassen. Die Steuerung ist auch eingerichtet, um eine
Fokusposition des Probenobjekts basierend auf dem ersten Bild und basierend auf dem zweiten Bild zu bestimmen. Das erste Filtermuster definiert dabei eine erste Linie. Das zweite
Filtermuster definiert dabei eine zweite Linie. In einem weiteren Beispiel umfasst ein Verfahren das Ansteuern eines in einem ein Abbild eines Probenobjekt definierenden Strahlengang angeordneten Filterelements zum Filtern des Spektrums des Strahlengangs mit einem ersten Filtermuster und mit einem zweiten Filtermuster. Das Verfahren umfasst auch das Ansteuern eines Detektors, um ein mit dem ersten Filtermuster assoziiertes erstes Bild zu erfassen und um ein mit dem zweiten
Filtermuster assoziiertes zweites Bild zu erfassen. Das Verfahren umfasst auch das Bestimmen einer Fokusposition des Probenobjektes basierend auf dem ersten Bild und auf dem zweiten Bild. Das erste Filtermuster definiert dabei eine erste Linie. Das zweite Filtermuster definiert dabei eine zweite Linie.
In einem weiteren Beispiel umfasst ein Computerprogrammprodukt Programm-Code, der von mindestens einer Recheneinheit ausgeführt werden kann. Das Ausführen des Programm- Codes bewirkt, dass die mindestens eine Recheneinheit ein Verfahren ausführt. Das Verfahren umfasst das Ansteuern eines in einem ein Abbild eines Probenobjekt definierenden
Strahlengang angeordneten Filterelements zum Filtern des Spektrums des Strahlengangs mit einem ersten Filtermuster und mit einem zweiten Filtermuster. Das Verfahren umfasst auch das Ansteuern eines Detektors, um ein mit dem ersten Filtermuster assoziiertes erstes Bild zu erfassen und um ein mit dem zweiten Filtermuster assoziiertes zweites Bild zu erfassen. Das Verfahren umfasst auch das Bestimmen einer Fokusposition des Probenobjekt basierend auf dem ersten Bild und auf dem zweiten Bild. Das erste Filtermuster definiert dabei eine erste Linie. Das zweite Filtermuster definiert dabei eine zweite Linie.
In einem weiteren Beispiel umfasst ein Computerprogramm Programm-Code, der von mindestens einer Recheneinheit ausgeführt werden kann. Das Ausführen des Programm- Codes bewirkt, dass die mindestens eine Recheneinheit ein Verfahren ausführt. Das Verfahren umfasst das Ansteuern eines in einem ein Abbild eines Probenobjekt definierenden
Strahlengang angeordneten Filterelements zum Filtern des Spektrums des Strahlengangs mit einem ersten Filtermuster und mit einem zweiten Filtermuster. Das Verfahren umfasst auch das Ansteuern eines Detektors, um ein mit dem ersten Filtermuster assoziiertes erstes Bild zu erfassen und um ein mit dem zweiten Filtermuster assoziiertes zweites Bild zu erfassen. Das Verfahren umfasst auch das Bestimmen einer Fokusposition des Probenobjektes basierend auf dem ersten Bild und auf dem zweiten Bild. Das erste Filtermuster definiert dabei eine erste Linie. Das zweite Filtermuster definiert dabei eine zweite Linie.
In einem Beispiel umfasst eine optische Vorrichtung eine Detektionsoptik. Die Detektionsoptik ist eingerichtet, um ein Abbild eines Probenobjektes auf einem Detektor zu erzeugen. Die optische Vorrichtung umfasst auch den Detektor und ein einstellbares Filterelement. Das einstellbare Filterelement ist in einem Strahlengang der Detektionsoptik angeordnet. Der Strahlengang definiert das Abbild. Die optische Vorrichtung umfasst ferner eine Steuerung. Die Steuerung ist eingerichtet, um das einstellbare Filterelement anzusteuern, um Strahlen des Strahlengangs zu filtern, die einen ersten Winkel in Bezug auf eine Sensorfläche des Detektors aufweisen und die einen zweiten Winkel in Bezug auf die Sensorfläche aufweisen. Die
Steuerung ist weiterhin eingerichtet, um den Detektor anzusteuern, um ein mit den Strahlen, die den ersten Winkel aufweisen, assoziiertes erstes Bild zu erfassen; sowie um ein mit den Strahlen, die den zweiten Winkel aufweisen, assoziiertes zweites Bild zu erfassen. Die
Steuerung ist auch eingerichtet, um eine Fokusposition des Probenobjekts basierend auf dem ersten Bild und basierend auf dem zweiten Bild zu bestimmen.
In einem weiteren Beispiel umfasst ein Verfahren das Ansteuern eines Filterelements. Das Filterelement ist in einem Strahlengang angeordnet, der ein Abbild eines Probenobjekts definiert. Das Ansteuern erfolgt zum Filtern von Strahlen des Strahlengangs, die einen ersten Winkel in Bezug auf eine Sensorfläche eines Detektors aufweisen und die einen zweiten Winkel in Bezug auf die Sensorfläche aufweisen. Das Verfahren umfasst auch das Ansteuern des
Detektors, um ein mit den Strahlen, die den ersten Winkel aufweisen, assoziiertes erstes Bild zu erfassen; sowie um ein mit den Strahlen, die den zweiten Winkel aufweisen, assoziiertes zweites Bild zu erfassen. Das Verfahren umfasst auch das Bestimmen einer Fokusposition des Probenobjektes basierend auf dem ersten Bild und auf dem zweiten Bild.
In einem weiteren Beispiel umfasst ein Computerprogrammprodukt Programm-Code, der von mindestens einer Recheneinheit ausgeführt werden kann. Das Ausführen des Programm- Codes bewirkt, dass die mindestens eine Recheneinheit ein Verfahren ausführt. Das Verfahren umfasst das Ansteuern eines Filterelements. Das Filterelement ist in einem Strahlengang angeordnet, der ein Abbild eines Probenobjekts definiert. Das Ansteuern erfolgt zum Filtern von Strahlen des Strahlengangs, die einen ersten Winkel in Bezug auf eine Sensorfläche eines Detektors aufweisen und die einen zweiten Winkel in Bezug auf die Sensorfläche aufweisen. Das Verfahren umfasst auch das Ansteuern des Detektors, um ein mit den Strahlen, die den ersten Winkel aufweisen, assoziiertes erstes Bild zu erfassen; sowie um ein mit den Strahlen, die den zweiten Winkel aufweisen, assoziiertes zweites Bild zu erfassen. Das Verfahren umfasst auch das Bestimmen einer Fokusposition des Probenobjektes basierend auf dem ersten Bild und auf dem zweiten Bild.
In einem weiteren Beispiel umfasst ein Computerprogramm Programm-Code, der von mindestens einer Recheneinheit ausgeführt werden kann. Das Ausführen des Programm- Codes bewirkt, dass die mindestens eine Recheneinheit ein Verfahren ausführt. Das Verfahren umfasst das Ansteuern eines Filterelements. Das Filterelement ist in einem Strahlengang angeordnet, der ein Abbild eines Probenobjekts definiert. Das Ansteuern erfolgt zum Filtern von Strahlen des Strahlengangs, die einen ersten Winkel in Bezug auf eine Sensorfläche eines Detektors aufweisen und die einen zweiten Winkel in Bezug auf die Sensorfläche aufweisen. Das Verfahren umfasst auch das Ansteuern des Detektors, um ein mit den Strahlen, die den ersten Winkel aufweisen, assoziiertes erstes Bild zu erfassen; sowie um ein mit den Strahlen, die den zweiten Winkel aufweisen, assoziiertes zweites Bild zu erfassen. Das Verfahren umfasst auch das Bestimmen einer Fokusposition des Probenobjekt basierend auf dem ersten Bild und auf dem zweiten Bild.
Die oben dargelegten Merkmale und Merkmale, die nachfolgend beschrieben werden, können nicht nur in den entsprechenden explizit dargelegten Kombinationen verwendet werden, sondern auch in weiteren Kombinationen oder isoliert, ohne den Schutzumfang der
vorliegenden Erfindung zu verlassen.
KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
FIG. 1 illustriert schematisch eine optische Vorrichtung gemäß verschiedener Beispiele. FIG. 2 illustriert schematisch eine Detektionsoptik mit einem einstellbaren Filterelement einer optischen Vorrichtung gemäß verschiedener Beispiele.
FIG. 3 illustriert beispielhafte Filtermuster, die durch das Filterelement implementiert werden können.
FIG. 4 illustriert beispielhafte Filtermuster, die durch das Filterelement implementiert werden können.
FIG. 5 illustriert beispielhafte Filtermuster, die durch das Filterelement implementiert werden können.
FIG. 6 illustriert beispielhafte Filtermuster, die durch das Filterelement implementiert werden können. FIG. 7 illustriert Bilder, die gemäß verschiedener Beispiele mit unterschiedlichen Filtermustern assoziiert sind. FIG. 8 illustriert Bilder, die gemäß verschiedener Beispiele mit unterschiedlichen Filtermustern assoziiert sind. FIG. 9 illustriert schematisch Aspekte in Bezug auf eine Steuerung für eine optische Vorrichtung gemäß verschiedener Beispiele.
FIG. 10 ist ein Flussdiagramm eines beispielhaften Verfahrens. FIGs. 1 1 - 13 illustrieren schematisch Strahlen eines Strahlengangs, die durch unterschiedliche Filtermuster gefiltert werden.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im
Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im
Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. In den Figuren bezeichnen gleiche
Bezugszeichen gleiche oder ähnliche Elemente. Die Figuren sind schematische
Repräsentationen verschiedener Ausführungsformen der Erfindung. In den Figuren dargestellte Elemente sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu dargestellt. Vielmehr sind die verschiedenen in den Figuren dargestellten Elemente derart wiedergegeben, dass ihre Funktion und genereller Zweck dem Fachmann verständlich wird. In den Figuren dargestellte
Verbindungen und Kopplungen zwischen funktionellen Einheiten und Elementen können auch als indirekte Verbindung oder Kopplung implementiert werden. Eine Verbindung oder Kopplung kann drahtgebunden oder drahtlos implementiert sein. Funktionale Einheiten können als Hardware, Software oder eine Kombination aus Hardware und Software implementiert werden.
Nachfolgend werden Techniken zum Bestimmen der Fokusposition eines Probenobjekts beschrieben. Die Fokusposition beschreibt typischerweise einen Abstand zwischen der Fokusebene und dem Probenobjekt parallel zur optischen Achse, d.h. in Z-Richtung. Auf Grundlage der bestimmten Fokusposition können unterschiedliche Anwendungen implementiert werden. Beispielsweise wäre es möglich, eine Autofokus-Anwendung zu implementieren. Dies bedeutet, dass auf Grundlage der bestimmten Fokusposition ein beispielsweise mechanisch betriebener Probenhalter, der das Probenobjekt lösbar fixiert, derart parallel zur optischen Achse einer Detektionsoptik verstellt werden kann, dass das Probenobjekt in einer Fokusebene der Detektionsoptik angeordnet ist. Der Abstand dieser Verstellung kann der Fokusposition entsprechen. Eine weitere Anwendung, die von den hierin beschriebenen Techniken zum Bestimmen der Fokusposition profitieren kann, ist das Erstellen eines Höhenprofils des
Probenobjektes. Beispielsweise kann das Probenobjekt senkrecht zur optischen Achse (laterale Ebene, XY-Ebene) eine signifikante Ausdehnung aufweisen und innerhalb der lateralen Ebene auch eine Topologie, d.h. eine Variation der Fokusposition als Funktion der Position innerhalb der lateralen Ebene. Dies kann durch ortsaufgelöstes Bestimmen der Fokusposition für unterschiedliche Positionen innerhalb der lateralen Ebene erfasst werden, und ein
entsprechendes Höhenprofil kann erstellt werden. Eine weitere Anwendung, die von den hierin beschriebenen Techniken zum Bestimmen der Fokusposition profitieren kann, ist die
Verfolgung der Fokusposition bei bewegten Probenobjekten. Beispielsweise im Zusammenhang mit biologischen Zellkulturen kann eine Bewegung von einzelnen Zellen durch wiederholtes Bestimmen der Fokusposition verfolgt werden und eine kontinuierliche Autofokus-Anwendung kann implementiert werden.
Die hierin beschriebenen Techniken ermöglichen das Bestimmen der Fokusposition des Probenobjekts mit einem großen Fangbereich. Dies bedeutet, dass auch für vergleichsweise defokussiert angeordnete Probenobjekte eine zuverlässige Bestimmung der Fokusposition durchgeführt werden kann. Die hierin beschriebenen Techniken ermöglichen ferner das schnelle Bestimmen der Fokusposition des Probenobjekts; innerhalb einer besonders kurzen Zeitspanne kann die Fokusposition des Probenobjekts zuverlässig bestimmt werden, z.B.
innerhalb von Millisekunden. Dies ermöglicht es beispielsweise, parallel mit der optischen
Vorrichtung - beispielsweise einem Mikroskop - zu arbeiten. Langzeitmessungen an bewegten Proben werden ermöglicht.
Die hierein beschriebenen Beispiele beruhen auf der digitalen Auswertung verschiedener Bilder. Die verschiedenen Bilder entsprechen der Selektion unterschiedlicher Winkel, aus denen Licht vom Probenobjekt auf eine Sensorfläche eines Detektors einfällt.
Verschiedene Beispiele der hierin beschriebenen Techniken beruhen auf einer
Amplitudenfilterung des Abbildungsspektrums des Probenobjekts in oder nahe bei einer Pupillenebene der Detektionsoptik der optischen Vorrichtung. Dies entspricht der Filterung bestimmter Winkel, mit denen Strahlen auf eine Sensorfläche des Detektors auftreffen; d.h. es werden selektiv einzelne Strahlen gemäß ihres Winkels zur Sensorfläche durchgelassen. Es werden unterschiedliche Filtermuster verwendet; für jedes Filtermuster wird ein zugehöriges Bild durch einen Detektor erfasst. Dann kann ein Vergleich der verschiedenen Bilder durchgeführt werden, um die Fokusposition zu bestimmen.
In den verschiedenen hierin beschriebenen Beispielen können unterschiedliche Filtermuster verwendet werden. Beispielsweise kann es möglich sein, dass jedes Filtermuster mindestens einen lichtdurchlässigen Bereich definiert, der umgeben von einem nicht-lichtdurchlässigen Bereich ist. Zum Beispiel könnte der lichtdurchlässige Bereich beabstandet von der optischen Achse eines durch die Detektionsoptik definierten Strahlengangs angeordnet sein, d.h.
außeraxial angeordnet sein. In manchen Beispielen ist es möglich, dass der lichtdurchlässige Bereich linienförmig ausgebildet ist, d.h. dass das entsprechende Filtermuster eine Linie definiert. Dann werden nur Strahlen mit Winkeln in einem eng begrenzten Winkelbereich durchgelassen. Die verwendeten Filtermuster können beispielsweise durch Translation entlang eines Vektors ineinander überführt werden. Ein Filtermuster kann auch Amplitudenmaske implementiert werden. Die Filtermuster müssen jedoch nicht notwendigerweise als
Amplitudenmasken implementiert sein. Es könnten auch Flüssigkristalldisplays mit mehreren Pixeln oder Mikrospiegelanordnungen (engl, micromirror device, DMD) oder Laserscanner zur Filterung verwendet werden.
Bei der Verwendung eines geeigneten Filtermusters - beispielsweise eines Filtermusters, das einen außeraxial angeordneten, linienförmigen lichtdurchlässigen Bereich aufweist - wird ein defokussiert angeordnetes Probenobjekt verschoben dargestellt. Wenn zwei Bilder, die mit unterschiedlichen Filtermustern assoziiert sind, erfasst werden, kann aus einem Abstand der Positionen der Abbildungen des Probenobjekts in den beiden Bildern die Fokusposition bestimmt werden.
FIG. 1 illustriert eine beispielhafte optische Vorrichtung 100. Beispielsweise könnte die optische Vorrichtung 100 gemäß dem Beispiel der FIG. 1 ein Lichtmikroskop implementieren, beispielsweise in Durchlichtgeometrie. Es wäre auch möglich, dass die optische Vorrichtung 100 ein Laser-Scanning-Mikroskop oder ein Fluoreszenzmikroskop implementiert. Mittels der optischen Vorrichtung 100 kann es möglich sein, kleine Strukturen eines von einem
Probenhalter 1 13 fixierten Probenobjekts vergrößert darzustellen. Eine Detektionsoptik 1 12 ist eingerichtet, um ein Abbild des Probenobjektes auf einem Detektor 1 14 zu erzeugen. Der Detektor 1 14 kann dann eingerichtet sein, um ein oder mehrere Bilder des Probenobjekt zu erfassen. Auch eine Betrachtung durch ein Okular ist möglich. Ein Beleuchtungsmodul 1 1 1 ist eingerichtet, um das Probenobjekt, das auf dem Probenhaltern 1 13 fixiert ist, zu beleuchten. Beispielsweise könnte diese Beleuchtung mittels der Köhler'schen Beleuchtung implementiert werden. Dabei werden eine Kondensorlinse und eine Kondensor- Aperturblende verwendet. Dies führt zu einer besonders homogenen Intensitätsverteilung des zur Beleuchtung verwendeten Lichts in der Ebene des Probenobjekts. Beispielsweise kann eine partiell inkohärente Beleuchtung implementiert werden.
Eine Steuerung 1 15 ist vorgesehen, um die verschiedenen Komponenten 1 1 1 -1 14 der optischen Vorrichtung 100 anzusteuern. Beispielsweise könnte die Steuerung 1 15 eingerichtet sein, um einen Motor des Probenhalters 1 13 anzusteuern, um eine Autofokus-Anwendung zu implementieren. Beispielsweise könnten die Steuerung 1 15 als Mikroprozessor oder
Mikrocontroller implementiert sein. Alternativ oder zusätzlich könnte die Steuerung 1 15 beispielsweise einen FPGA oder ASIC umfassen.
FIG. 2 illustriert Aspekte in Bezug auf die Detektionsoptik 1 12. FIG. 2 illustriert eine
beispielhafte Implementierung der Detektionsoptik 1 12 mit einem einstellbaren Filterelement 1 19. Das Filterelement 1 19 ist im Bereich einer konjugierten Ebene des Strahlengangs 135 angeordnet, das heißt nahe oder bei einer Pupillenebene des Strahlengangs 135. Deshalb erfolgt eine Filterung des (Ortsfrequenz-)Spektrums des Strahlengangs 135. Im Ortsraum entspricht dies der Selektion unterschiedlicher Winkel 138, 139, unter denen das Licht entlang entsprechender strahlen 131 , 132 vom Probenobjekt 150 auf die Sensorfläche 21 1 einfällt. Das Filterelement 1 19 bildet auch eine Aperturblende aus. Der Strahlengang 135 wird durch Linsen 202, 203 implementiert.
In FIG. 2 sind die Strahlen 131 , 132 des Strahlengangs 135 ausgehend von einem defokussiert angeordneten Probenobjekt 150 durch die Detektionsoptik 1 12 hin zu dem Detektor 1 14, das heißt insbesondere einer Sensorfläche 21 1 des Detektors 1 14, dargestellt. Die Strahlen 131 (gestrichelte Linien in FIG. 2) entsprechen dabei einem Filtermuster 301 , das einen ersten lichtdurchlässigen Bereich 381 mit einer Ausdehnung in X-Richtung definiert; während die
Strahlen 132 (gestrichelt-gepunktete Linien in FIG. 2) einem Filtermuster 302 entsprechen, das einen zweiten Lichtdurchlässigen Bereich 382 mit Ausdehnung in X-Richtung definiert. Das Probenobjekt 150 ist defokussiert angeordnet und weist eine Fokusposition 181 auf, die ungleich null ist. Deshalb fallen die Strahlen unter unterschiedlichen Winkeln 138, 139 auf die Sensorfläche 21 1 ein (winkelselektive Detektion). Außerdem sind die Abbilder 151 , 152 des Probenobjekts 150 zueinander beanstandet. Aufgrund einer Fokusposition 181 , die ungleich null ist, - d.h. einer Beabstandung der Position des Probenobjekts 150 entlang der optischen Achse 130 von der Fokusebene 201 der Detektionsoptik 1 12 -, sind die durch die Strahlen 131 , 132 bewirkten Abbildungen 151 , 152 des Probenobjekts 150 auf der Sensorfläche 21 1 um einen Abstand 182 zueinander beabstandet positioniert. Dabei hängt der Abstand 182 ab von der Fokusposition 181 :
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wobei Az die Fokusposition 181 bezeichnet, Ax den Abstand 182 bezeichnet, 0P den
Durchmesser der Aperturblende bezeichnet, Ak die Länge der Entfernung der
lichtdurchlässigen Bereiche der Filtermuster 301 , 302, m die Vergrößerung der Detektionsoptik 1 12 bezeichnet und NA einen Korrekturwert aufgrund des schrägen Einfallswinkels 138, 139 bezeichnet. NA kann beispielsweise empirisch oder durch Strahlengangberechnung bestimmt werden.
Die dargestellte Gleichung ist eine Näherung. In manchen Beispielen kann es möglich sein, ferner eine Abhängigkeit des Einfallswinkel 138, 139 in Abhängigkeit der Fokusposition 181 , d.h. von Az zu berücksichtigen. Diese Abhängigkeit kann System-spezifisch sein.
Grundsätzlich kann es in verschiedenen Beispielen erstrebenswert sein, besonders dünne lichtdurchlässige Bereiche 381 , 382 - d.h. eine geringe Ausdehnung in X-Richtung - zu definieren. Dies kann eine besonders große Genauigkeit beim Bestimmen des Abstands 182 und damit der Fokusposition 182 ermöglichen. Andererseits wird durch eine geringe
Ausdehnung der lichtdurchlässigen Bereiche in X-Richtung die Intensität auf der Sensorfläche 21 1 herabgesetzt. Deshalb kann eine Abwägung getroffen werden zwischen Intensität einerseits und Genauigkeit andererseits. Aus FIG. 2 ist ersichtlich, dass die 0. -Ordnung der des vom Probenobjekt 150 gebeugten Lichts nicht detektiert wird; damit ist die Intensität vergleichsweise gering.
FIG. 2 ist eine eindimensionale Darstellung der Filtermuster 301 , 302. In manchen Beispielen könnten aber auch Filtermuster verwendet werden, die eine zweidimensionale Ausdehnung aufweisen, d.h. eine Ausdehnung in der XY-Ebene. FIG. 3 illustriert Aspekte in Bezug auf beispielhafte Filtermuster 301 , 302. In dem Beispiel der FIG. 3 definiert das Filtermuster 301 eine Linie und das Filtermuster 302 definiert eine weitere Linie. Das Filtermuster 301 kann durch Translation entlang des Vektors 350 in das Filtermuster 302 überführt werden. Die Linien der Filtermuster 301 , 302 sind entlang ihrer gesamten Längen parallel zueinander. Im Allgemeinen wäre es auch möglich, dass Linien verwendet werden, die nur entlang eines Teils ihrer Längen parallel zueinander verlaufen, beispielsweise entlang zumindest 50 % ihrer Längen oder entlang zumindest 80 % ihrer Längen. Derart kann eine flexiblere Wahl von Filtermustern 301 , 302 gewährleistet werden.
Aus FIG. 3 ist ersichtlich, dass die Linien der Filtermuster 301 , 302 außeraxial in Bezug auf die optische Achse 130 angeordnet sind. Dadurch kann die Länge des Vektors 350 maximiert werden; wodurch der Abstand 182 der Abbildungen 151 , 152 maximiert werden kann. Dadurch kann wiederum die Fokusposition 181 besonders zuverlässig bestimmt werden.
Durch die Verwendung der Filtermuster 301 , 302, die durch Translation entlang des Vektors 350 ineinander überführt werden können, kann eine eindimensionale Beabstandung der Abbildungen 151 , 152 erzielt werden. Der Abstand 182 ist dann parallel zum Vektor 350 angeordnet. Dies kann eine besonders einfache Bestimmung der Fokusposition 181
ermöglichen, insbesondere im Vergleich zu Techniken, die auf unterschiedliche Filtermuster zurückgreifen, die nicht durch einfache Translation ineinander überführt werden können.
Dennoch wäre es in manchen Beispielen möglich, solche komplexen Filtermuster - die beispielsweise durch Rotation oder Verformung ineinander überführt werden können - zu verwenden.
FIG. 4 illustriert Aspekte in Bezug auf beispielhafte Filtermuster 303, 304. Auch in dem Beispiel der FIG. 4 definieren die Filtermuster Linien. In einem Zentralbereich dieser Linien können die Filtermuster 303, 304 wiederum durch Translation entlang des Vektors 350 ineinander überführt werden.
FIG. 5 illustriert Aspekte in Bezug auf beispielhafte Filtermuster 305, 306. Auch in dem Beispiel der FIG. 5 definieren die Filtermuster 305, 306 Linien. Diese Linien werden durch mehrere beabstandet zueinander angeordnete Löcher ausgebildet (engl, pinholes). Das Filtermuster 305 kann durch Translation entlang des Vektors 350 in das Filtermuster 306 überführt werden. FIG. 6 illustriert Aspekte in Bezug auf beispielhafte Filtermuster 307, 308. Auch in dem Beispiel der FIG. 6 definieren die Filtermuster 307, 308 Linien, wobei diese Linien der Filtermuster 307, 308 - im Gegensatz zu den geraden Linien der Filtermuster 301 -306 - gekrümmt sind. Das Filtermuster 307 kann durch Translation entlang des Vektors 350 in das Filtermuster 308 überführt werden.
Die verschiedenen Filtermuster 301 -308, wie sie voranstehend in Bezug auf die FIGs. 3-6 diskutiert wurden, können durch unterschiedlichste Hardware-Implementierungen des
Filterelements 1 19 umgesetzt werden. Beispielsweise wäre es möglich, dass das Filterelement 1 19 durch ein Filterrad implementiert ist, welches einen einzelnen lichtdurchlässigen Bereich - zum Beispiel in Linienform - aufweist; dann kann ein erstes Filtermuster bei einer Stellung des Filterrads bei 0° definiert sein und ein zweites Filtermuster kann bei einer Stellung des Filterrads bei 180° definiert sein. Andere Beispiele für Hardware-Implementierungen des Filterelements 1 19 betreffen beispielsweise ein Mikrospiegelgerät (engl, digital micromirror device, DMD), ein Flüssigkristallfilter (engl, liquid crystal filter) oder bewegbar bzw. austauschbare Filterplatten. Dadurch können insbesondere Filterelemente geschaffen werden, die eingerichtet sind um eine Amplitudenfilterung des Lichts vorzunehmen. [
FIG. 7 illustriert Aspekte in Bezug auf Bilder 401 , 402 die mittels des Detektors 1 14 erfasst wurden. Dabei entspricht das Bild 401 einer Beleuchtung der Sensorfläche 21 1 des Detektors 1 14 bei Verwendung des Filtermusters 301 ; das Bild 402 entspricht einer Beleuchtung der Sensorfläche 21 1 des Detektors 1 14 bei Verwendung des Filtermusters 302 (vergleiche FIGs. 2 und 3). Im Bild 402 ist auch der Abstand 182 dargestellt. Durch die Verwendung der
Filtermuster 301 , 302 weisen die Bilder 401 , 402 eine vergleichsweise geringe Auflösung auf.
Die Bilder 401 , 402 können vorbearbeitet sein. Beispielsweise könnte für jeden Bildpunkt der mittlere Kontrastwert über alle Bildpunkte vom entsprechenden Kontrastwert abgezogen werden, d.h. eine Normierung erfolgen. Im' = \Im— wobei m die verschiedenen Bildpunkte indiziert, I den jeweiligen Kontrastwert.
In den verschiedenen hierin beschriebenen Beispielen ist es möglich, dass die Fokusposition 181 des Probenobjektes 150 basierend auf dem Bild 401 sowie basierend auf dem Bild 402 bestimmt wird. Insbesondere wäre es möglich, dass die Fokusposition 181 basierend auf dem Abstand 182 der Position des Abbilds 151 des Probenobjekts 150 in dem Bild 401 von der Position des Abbilds 152 des Probenobjekts 150 in dem Bild 402 bestimmt wird. Siehe etwa die oben wiedergegebene Gleichung. Je nach Komplexität der Struktur des Probenobjektes 150 kann es erforderlich sein, den Abstand 182 durch Verwendung geeigneter Techniken zu bestimmen. Beispielsweise könnte in einem vergleichsweise einfachen Szenario eine Objekterkennung zur Bestimmung der Position der Abbildung 151 , 152 des Probenobjekts in dem entsprechenden Bild 401 , 402 durchgeführt werden. Im Rahmen der Objekterkennung könnten zum Beispiel lokale Kontrastwerte des entsprechenden Bilds 401 , 402 mit einem gemittelten Kontrastwert verglichen werden. Eine Kantenerkennung könnte durchgeführt werden. Es könnte auch eine Landmarkenerkennung durchgeführt werden. Beispielsweise könnte das Probenobjekt besonders markante, a-priori bekannte Strukturen aufweisen; solche Strukturen könnten dann im Rahmen der
Landmarkenerkennung identifiziert werden. Es wäre auch eine eindimensionale oder zweidimensionale Korrelation der Bilder 401 , 402 möglich. Beispielsweise könnte die
Orientierung des Vektors 350 berücksichtigt werden: durch die Orientierung des Vektors 350 ist bekannt, dass die Positionen der Abbildungen 151 , 152 auch entlang der X-Richtung beabstandet sind. Deshalb könnte eine Mittelung der Kontrastwerte der verschiedenen
Bildpunkte der Bilder 401 , 402 entlang der Y-Richtung erfolgen, so das eindimensionale Bilder 41 1 , 412 (vergleiche FIG. 8) erhalten werden. Es könnte dann eine eindimensionale Korrelation zwischen diesen Bildern 41 1 , 412 in X-Richtung durchgeführt werden, um den Abstand 182 zu bestimmen. Typischerweise kann durch solche Techniken das Signalrauschen reduziert werden und der Abstand 182 - und damit die Fokusposition 181 - kann besonders genau bestimmt werden. Im Allgemeinen kann durch die Reduktion der Freiheitsgrade bei der Erkennung des Abstands 182 - z.B. durch Berücksichtigung der Orientierung des Vektors 350 - eine höhere Genauigkeit erzielt werden. FIG. 9 illustriert Aspekte in Bezug auf die Steuerung 1 15. Die Steuerung 1 15 umfasst eine Recheneinheit 501 , beispielsweise einen Mikroprozessor, einen FPGA oder einen ASIC.
Außerdem umfasst die Steuerung 1 15 auch einen Speicher 502, beispielsweise einen nicht flüchtigen Speicher. Es ist möglich, dass Programm-Code in dem Speicher 502 abgespeichert ist. Der Programm-Code kann von der Recheneinheit 501 geladen und ausgeführt werden. Dann kann die Recheneinheit 501 eingerichtet sein, basierend auf dem Programm-Code
Techniken zur Bestimmung der Fokusposition durchzuführen, wie sie im Zusammenhang mit den hierin beschriebenen Beispielen erläutert wurden. Beispielsweise könnte die Recheneinheit 501 eingerichtet sein, um das Verfahren gemäß dem Flussdiagramm aus FIG. 10 auszuführen. FIG. 10 ist ein Flussdiagramm eines beispielhaften Verfahrens. Zunächst erfolgt in Block 1001 das Ansteuern eines Filterelements zum Filtern von Licht, das von einem Probenobjekt ausgeht, mit einem ersten Filtermuster. In Block 1002 wird ein erstes Bild erfasst. Das erste Bild wird in Block 1002 während dem Filtern mit dem ersten Filtermuster erfasst. Das erste
Filtermuster kann im Bereich einer konjugiert Ebene einer Detektionsoptik, die einen
Strahlengang des Lichts definiert, angeordnet sein, so dass das erste Bild im Ortsraum trotz der Filterung ein komplettes Abbild des Probenobjekt an einer bestimmten Position beinhaltet.
Diese bestimmte Position ist abhängig von der Fokusposition des Probenobjekts, das heißt von dem Abstand zwischen dem Probenobjekt und einer durch die Detektionsoptik definierten Fokusebene. Das Filtern mit dem ersten Filtermuster entspricht dem selektiven Durchlassen von Strahlen des Strahlengangs, die in Bezug auf die Sensorfläche eines Detektors einen entsprechenden Winkel aufweisen.
Anschließend erfolgt in Block 1003 das Ansteuern des Filterelements zum Filtern des Lichts mit einem zweiten Filtermuster. In Block 1004 wird ein zweites Bild erfasst. Das zweite Bild wird in Block 1004 während dem Filtern mit dem zweiten Filtermuster erfasst. Das zweite Filtermuster kann wiederum im Bereich der konjugiert Ebene der Detektionsoptik angeordnet sein, so dass auch das zweite Bild ein komplettes Abbild des Probenobjekts an einer entsprechenden Position beinhaltet. Auch diese Position ist abhängig von der Fokusposition des Probenobjekts. Das Filtern mit dem zweiten Filtermuster entspricht dem selektiven Durchlassen von Strahlen des Strahlengangs, die in Bezug auf die Sensorfläche eines Detektors wiederum einen entsprechenden Winkel aufweisen.
Basierend auf dem ersten Bild aus Block 1002, sowie basierend auf dem zweiten Bild aus Block 1004 kann dann in Block 1005 die Fokusposition bestimmt werden. Insbesondere wäre es möglich, in Block 1005 einen Abstand der Positionen der Abbilder des Probenobjekts in dem ersten Bild und in dem zweiten Bild zu berücksichtigen, beispielsweise gemäß der oben genannten Gleichung.
In manchen Beispielen wäre es möglich, dass die Blöcke 1001 , 1002, 1003 sowie 1004 zumindest teilweise zeitparallel durchgeführt werden. Beispielsweise wäre es möglich, dass das Filtern mit dem ersten Filtermuster einen lichtdurchlässigem Bereich definiert, der Durchläse von Licht in einem ersten Wellenlängenbereich ermöglicht; entsprechend kann das Filtern mit dem zweiten Filtermuster einen weiteren lichtdurchlässigen Bereich definieren, der Durchläse von Licht in einem zweiten Wellenlängenbereich ermöglicht. Der erste Wellenlängenbereich und der zweiten Wellenlängenbereich können verschieden voneinander sein. Derart kann eine Trennung des mit dem ersten Filtermuster assoziierten Lichts und des mit dem zweiten
Filtermuster assoziierten Lichts durch die Wellenlängen erfolgen. Wenn ein Wellenlängen- aufgelöster Detektor (z.B. ein rot, grün, blau-Sensor) verwendet wird, kann es dadurch möglich sein, das erste Bild und das zweite Bild zeitparallel zu erfassen bzw. keine Rekonfiguration des Filterelements zwischen dem Filtern mit dem ersten Filtermuster und dem zweiten Filtermuster durchzuführen. Dadurch kann die Zeitdauer, die zum Bestimmen der Fokusposition benötigt wird, reduziert werden. Dies fördert schnelle Autofokus-Anwendungen. Außerdem kann die Zeitdauer zwischen dem Erfassen des ersten Bilds und des zweiten Bilds reduziert werden, wodurch Bewegungsartefakte oder zeitliche Drifts reduziert werden können.
Während voranstehend eine Kodierung des durch das erste Filtermuster bzw. das zweite Filtermuster gefilterten Lichts durch unterschiedliche Wellenlängen bzw. Farben beschrieben wurde, wäre es in anderen Beispielen auch möglich, dass eine solche Kodierung alternativ oder zusätzlich durch unterschiedliche Polarisationen erfolgt.
In den verschiedenen hierin beschriebenen Beispielen wurde dargestellt, wie basierend auf dem Abstand 182 die die Fokusposition 181 des Probenobjekt bestimmt werden kann. Dabei kann das Probenobjekt sowohl entlang der optischen Achse 130 verschoben sein, d.h. entlang der Z-Richtung gegenüber der Fokusebene 201 beabstandet angeordnet sein. Es ist auch möglich, dass das Probenobjekt 150 einen Abstand in X-Richtung oder Y-Richtung zur optischen Achse 130 aufweist. Dies ist in FIGs. 1 1 - 13 dargestellt. In FIG. 1 1 ist das
Probenobjekt 150 in der Fokusebene 201 angeordnet, d.h. Az = 0, Ax = 0. In FIG. 12 - die grds. FIG. 2 entspricht - ist Az < 0 sowie Ax = 0. In FIG. 13 ist Az < 0 sowie Ax < 0.
Zusammenfassend wurden voranstehend Techniken beschrieben, welche die Bestimmung der Fokusposition eines Probenobjekts ermöglichen. Dadurch können schnelle Autofokus- Anwendungen - bis hin zu single-shot Autofokus-Anwendungen - ermöglicht werden. Dadurch werden Bewegungsartefakte vermieden und eine schnelle Fokusfindung in Echtzeit kann ermöglicht werden. Beispielsweise könnte auch eine Benutzerschnittstelle angesteuert werden, um ein eine Benutzeranweisung, die auf der bestimmten Fokusposition basiert, auszugeben. Zum Beispiel könnte die Verstellrichtung eines Probenhalters indiziert werden, die zur
Erreichung einer Fokussierung vom Benutzer betätigt werden soll. Dies kann bei manuell verstellbaren Probenhaltern hilfreich sein. Insbesondere im Vergleich zu Techniken, die ein Beleuchtungsmodul, das zur strukturierten Beleuchtung aus unterschiedlichen
Beleuchtungsrichtungen eingerichtet ist, kann eine reduzierte Komplexität der Hardware erreicht werden. Dadurch können die hierin beschriebenen Techniken in verschiedensten Anwendungsfällen eingesetzt werden. Außerdem ist es möglich, auch für nicht-telezentrische Systeme die Fokusposition zu bestimmen, wobei keine Aufnahme eines z-Stacks erforderlich ist. Der Fangbereich zur Bestimmung der Fokusposition ist einstellbar, insbesondere können vergleichsweise kleine lichtdurchlässige Bereiche verwendet werden.
Die oben stehend beschriebenen Techniken beruhen auf eine Filterung des Spektrums eines Strahlengangs nahe bei einer konjugierten Ebene des Strahlengangs. Es werden
komplementäre Filtermuster zur Filterung verwendet, um einen Abstand zwischen den Positionen der Abbildungen des Probenobjektes in entsprechenden Bildern zu erzeugen. Dies entspricht der Auswahl unterschiedlicher Winkel der Beleuchtung einer Sensorfläche des Detektors beim Erfassen der unterschiedlichen Bilder, das heißt es wird eine winkelselektive Detektion verwendet. Basierend auf dem Abstand kann dann die Fokusposition bestimmt werden.
Selbstverständlich können die Merkmale der vorab beschriebenen Ausführungsformen und Aspekte der Erfindung miteinander kombiniert werden. Insbesondere können die Merkmale nicht nur in den beschriebenen Kombinationen, sondern auch in anderen Kombinationen oder für sich genommen verwendet werden, ohne das Gebiet der Erfindung zu verlassen.
Beispielsweise wurden voranstehend Beispiele illustriert, bei denen ein flaches Probenobjekt verwendet wird. Es wäre aber möglich, ein in der XY-Ebene ausgedehntes Probenobjekt mit einer Topografie zu verwenden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1 . Optische Vorrichtung (100), die umfasst:
- eine Detektionsoptik (1 12), die eingerichtet ist, um ein Abbild (151 , 152) eines
Probenobjekts (150) auf einem Detektor (1 14) zu erzeugen,
- den Detektor (1 14),
- ein einstellbares Filterelement (1 19), das in einem das Abbild (151 , 152) definierenden Strahlengang (135) der Detektionsoptik (1 12) angeordnet ist, und
- eine Steuerung (1 15), die eingerichtet ist, um das einstellbare Filterelement (1 19) anzusteuern, um das Spektrum des Strahlengangs (135) mit einem ersten Filtermuster (301 - 308) und mit einem zweiten Filtermuster (301 -308) zu filtern, und um den Detektor (1 14) anzusteuern, um ein mit dem ersten Filtermuster (301 -308) assoziiertes erstes Bild (401 , 402) zu erfassen und um ein mit dem zweiten Filtermuster (301 -308) assoziiertes zweites Bild (401 , 402) zu erfassen,
wobei die Steuerung (1 15) weiterhin eingerichtet ist, um eine Fokusposition (181 ) des Probenobjekts (150) basierend auf dem ersten Bild (401 , 402) und dem zweiten Bild (401 , 402) zu bestimmen,
wobei das erste Filtermuster (301 -308) eine erste Linie definiert, und
wobei das zweite Filtermuster (301 -308) eine zweite Linie definiert.
2. Optische Vorrichtung (100) nach Anspruch 1 ,
wobei die Steuerung (1 15) weiterhin eingerichtet ist, um eine Benutzerschnittstelle der optischen Vorrichtung zur Ausgabe einer Benutzeranweisung basierend auf der Fokusposition (181 ) anzusteuern.
3. Optische Vorrichtung (100) nach Anspruch 1 oder 2,
wobei die Steuerung (1 15) eingerichtet ist, um einen Abstand (182) einer Position des Abbilds (151 , 152) des Probenobjekts (150) in dem ersten Bild (401 , 402) von einer Position des Abbilds (151 , 152) des Probenobjekts (150) in dem zweiten Bild (401 , 402) zu bestimmen, wobei die Steuerung (1 15) weiterhin eingerichtet ist, um die Fokusposition (181 ) basierend auf dem Abstand (182) zu bestimmen.
4. Optische Vorrichtung (100) nach Anspruch 3, wobei die Steuerung (1 15) eingerichtet ist, um den Abstand (182) basierend auf einer oder mehreren der folgenden Techniken zu bestimmen: eindimensionale oder
zweidimensionale Korrelation des ersten Bilds mit dem zweiten Bild (401 , 402);
Objekterkennung des Probenobjekts (150) in dem ersten Bild (401 , 402) und in dem zweiten Bild (401 , 402); und Landmarkenerkennung in dem ersten Bild (401 , 402) und in dem zweiten Bild (401 , 402).
5. Optische Vorrichtung (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche,
wobei das erste Filtermuster (301 -308) durch Translation entlang eines Vektors (350) in das zweite Filtermuster (301 -308) überführt werden kann.
6. Optische Vorrichtung (100) nach Anspruch 2 oder 3, sowie nach Anspruch 5,
wobei die Steuerung (1 15) eingerichtet ist, um den Abstand (182) unter
Berücksichtigung einer Orientierung des Vektors (350) zu bestimmen.
7. Optische Vorrichtung (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche,
wobei die erste Linie entlang zumindest 50 % ihrer Länge parallel zur zweiten Linie verläuft, optional entlang zumindest 80 %, weiter optional entlang 100 %.
8. Optische Vorrichtung (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche,
wobei das Filterelement (1 19) aus einer der folgenden Gruppen ausgewählt ist: Filterrad; Mikrospiegelgerät; Flüssigkristallfilter; bewegbare Filterplatten; und Amplitudenfilterelement.
9. Optische Vorrichtung (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche,
wobei das erste Filtermuster (301 -308) Durchlass von Licht in einem ersten
Wellenlängenbereich und/oder mit einer ersten Polarisation ermöglicht,
wobei das zweite Filtermuster (301 -308) Durchlass von Licht in einem zweiten
Wellenlängenbereich und/oder mit einer zweiten Polarisation ermöglicht,
wobei der erste Wellenlängenbereich bzw. die erste Polarisation verschieden von dem zweiten Wellenlängenbereich bzw. der zweiten Polarisation ist,
wobei das erste Bild (401 , 402) den ersten Wellenlängenbereich wiedergibt und wobei das zweite Bild (401 , 402) den zweiten Wellenlängenbereich wiedergibt.
10. Optische Vorrichtung (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei die erste Linie des ersten Filtermusters (301 -308) und/oder die zweite Linie des zweiten Filtermusters (301 -308) durch eine Mehrzahl an Löchern ausgebildet ist, wobei die Löcher beabstandet voneinander angeordnet sind.
1 1 . Optische Vorrichtung (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche,
wobei die erste Linie des ersten Filtermusters (301 -308) gerade oder gekrümmt ist.
12. Optische Vorrichtung (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche,
wobei die zweite Linie des zweiten Filtermusters (301 -308) gerade oder gekrümmt ist.
13. Verfahren, das umfasst:
- Ansteuern eines in einem ein Abbild (151 , 152) eines Probenobjekts (150)
definierenden Strahlengang (135) angeordneten Filterelements (1 19) zum Filtern des
Spektrums des Strahlengangs (135) mit einem ersten Filtermuster (301 -308) und mit einem zweiten Filtermuster (301 -308),
- Ansteuern eines Detektors (1 14), um ein mit dem ersten Filtermuster (301 -308) assoziiertes erstes Bild (401 , 402) zu erfassen und um ein mit dem zweiten Filtermuster (301 - 308) assoziiertes zweites Bild (401 , 402) zu erfassen, und
- Bestimmen einer Fokusposition (181 ) des Probenobjekts (150) basierend auf dem ersten Bild (401 , 402) und dem zweiten Bild (401 , 402),
wobei das erste Filtermuster (301 -308) eine erste Linie definiert und das zweite Filtermuster (301 -308) eine zweite Linie definiert.
14. Verfahren nach Anspruch 13,
wobei das Verfahren von der optischen Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 12 durchgeführt wird.
15. Optische Vorrichtung (100), die umfasst:
- eine Detektionsoptik (1 12), die eingerichtet ist, um ein Abbild (151 , 152) eines Probenobjekts (150) auf einem Detektor (1 14) zu erzeugen,
- den Detektor (1 14),
- ein einstellbares Filterelement (1 19), das in einem das Abbild (151 , 152) definierenden Strahlengang (135) der Detektionsoptik (1 12) angeordnet ist, und
- eine Steuerung (1 15), die eingerichtet ist, um das einstellbare Filterelement (1 19) anzusteuern, um Strahlen (131 , 132) des Strahlengangs (145) zu filtern, die einen ersten Winkel (381 ) in Bezug auf eine Sensorfläche (21 1 ) des Detektors (1 14) aufweisen und die einen zweiten Winkel (138, 139) in Bezug auf die Sensorfläche (21 1 ) aufweisen,
wobei die Steuerung weiterhin eingerichtet ist, um den Detektor (1 14) anzusteuern, um ein mit den Strahlen (131 , 132), die den ersten Winkel (138, 139) aufweisen, assoziiertes erstes Bild (401 , 402) zu erfassen und um ein mit den Strahlen (131 , 132), die den zweiten Winkel (138, 139) aufweisen, assoziiertes zweites Bild (401 , 402) zu erfassen,
wobei die Steuerung (1 15) weiterhin eingerichtet ist, um eine Fokusposition (181 ) des Probenobjekts (150) basierend auf dem ersten Bild (401 , 402) und dem zweiten Bild (401 , 402) zu bestimmen.
16. Verfahren, das umfasst:
- Ansteuern eines in einem ein Abbild (151 , 152) eines Probenobjekts (150)
definierenden Strahlengang (135) angeordneten Filterelements (1 19) zum Filtern von Strahlen (131 , 132) des Strahlengangs (135), die einen ersten Winkel (381 ) in Bezug auf eine
Sensorfläche (21 1 ) eines Detektors (1 14) aufweisen und die einen zweiten Winkel (138, 139) in Bezug auf die Sensorfläche (21 1 ) aufweisen,
- Ansteuern des Detektors (1 14), um ein mit den Strahlen (131 , 132), die den ersten Winkel (138, 139) aufweisen, assoziiertes erstes Bild (401 , 402) zu erfassen und um ein mit den Strahlen (131 , 132), die den zweiten Winkel (138, 139) aufweisen, assoziiertes zweites Bild (401 , 402) zu erfassen, und
- Bestimmen einer Fokusposition (181 ) des Probenobjekts (150) basierend auf dem ersten Bild (401 , 402) und dem zweiten Bild (401 , 402).
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