WO2019166266A1 - DIGITALES MIKROSKOP UND VERFAHREN ZUM VERÄNDERN EINER VERGRÖßERUNG EINES DIGITALEN MIKROSKOPS - Google Patents

DIGITALES MIKROSKOP UND VERFAHREN ZUM VERÄNDERN EINER VERGRÖßERUNG EINES DIGITALEN MIKROSKOPS Download PDF

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WO2019166266A1
WO2019166266A1 PCT/EP2019/054019 EP2019054019W WO2019166266A1 WO 2019166266 A1 WO2019166266 A1 WO 2019166266A1 EP 2019054019 W EP2019054019 W EP 2019054019W WO 2019166266 A1 WO2019166266 A1 WO 2019166266A1
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WO
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image
magnification
digital
lens
changing
Prior art date
Application number
PCT/EP2019/054019
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Johannes Knoblich
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
Priority to CN201980016056.7A priority Critical patent/CN111788508B/zh
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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B21/00—Microscopes
    • G02B21/36—Microscopes arranged for photographic purposes or projection purposes or digital imaging or video purposes including associated control and data processing arrangements
    • G02B21/365—Control or image processing arrangements for digital or video microscopes
    • G02B21/367—Control 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 initially relates to a method for changing a magnification of a digital microscope.
  • the digital microscope includes at least two automatically
  • the digital microscope also includes a
  • Imager to convert an image taken with the selected lens. Furthermore, the invention relates to a digital microscope.
  • DE 10 2008 063 799 A1 shows a method for compensating arbitrary alignment lengths of objectives when focusing on stereomicroscopes and macroscopes. This compensation is used to make a correct focus after a lens change in a stereomicroscope or a macroscope.
  • the individual magnifying optical systems can be formed by discretely magnifying systems, by single or multi-level optical zoom systems and / or by digital zoom systems, which are linked together to form a controllable total zoom system.
  • EP 2 043 005 A1 shows a method for measuring
  • Microscope system in a real examination would see simulated.
  • No. 8,259,171 B2 describes a microscope system which displays a measured value when an observation magnification changes. For this purpose, geometric measurement data are obtained and displayed on a display.
  • Adjustment parameters are controlled. For this u. a. used a digital zoom to enlarge the area of interest.
  • the image data is also used for focus adjustment.
  • EP 2 606 394 B1 shows a device with a
  • Image sensor whose images can be linked to be displayed on a monitor. For example, overview images are stitched into larger images
  • the resolution or magnification can be increased by manually or automatically switchable optical systems.
  • the microscope system comprises a plurality of optical systems with different magnification powers and a
  • An adjusting device is used for
  • a control device generates a sample image with a
  • Image pickup element output image signal on the basis of the magnification of the in the optical path to
  • Sample observation introduced optical system and the electronic zoom magnification factor.
  • the electronic zoom magnification is intended, for example, within a range of 1 to 2 in addition to the use of
  • Objective lenses with the magnification powers of 10 to 40 and the tube lenses with magnifications of 1 and 1/2 be usable, creating a continuous
  • Magnification factor range of 5 to 80 is to be achieved.
  • the microscope includes a zoom lens and a nosepiece with at least two lenses of different magnifications.
  • EP 2 345 920 A1 shows a microscope system with an electrical zoom for continuously changing a
  • the microscope system includes a
  • US 2013/0076888 Al teaches a microscope system with a zoom lens and a zoom control unit.
  • Zoom control unit is controlled via a touch panel.
  • Imaging system includes two optical paths with two
  • the object of the present invention is to be able to change a magnification of a digital microscope over a wide range without obstructing the viewing of the microscoped sample by this process.
  • the inventive method is used to change a
  • Magnification of a digital microscope is used to alter a magnification with which a microscopic sample is imaged by an image output from the digital microscope.
  • the image is output from the digital microscope in electronic form and can be displayed on a display, such as a display with a monitor or a digital eyepiece, or a
  • the digital microscope includes at least two automatically interchangeable lenses with different
  • the digital microscope preferably comprises a motorized objective changer with which the objectives can be changed.
  • the digital microscope further includes an imager for converting an image taken with the selected lens into an electronic image signal. That of the image converter converted image does not come directly to the display, but undergoes a digital image processing. In particular, this image processing allows the converted image to be enlarged before it is output, and this magnification can be changed, which is also referred to as digital zooming. Thus, the magnification with which the microscopic sample is imaged by the image output by the digital microscope is determined at least by the respectively selected objective and by the image processing of the image converted by the image converter.
  • the magnification of the image output by the digital microscope is continuously changed.
  • Image processing of this image which is also referred to as digital zoom.
  • the change in magnification also takes place by changing the objectives.
  • the magnification of the image output by the digital microscope when changing the lenses does not change abruptly, but continuously or in discrete stages.
  • the magnification of the image taken with the lens selected before changing and converted with the image converter and / or the magnification of the image taken with the lens selected after the change and converted with the image converter by the digital image processing so it is chosen that changing the objectives does not lead to a sudden change in the magnification of the image output by the digital microscope.
  • Zoom setting be chosen so that the given before changing magnification of the digital microscope
  • the change in the magnification of the image output by the digital microscope is effected at least by the digital image processing and by one or more changes of the objectives, so that the method according to the invention can also be referred to as a hybrid zoom.
  • the hybrid zoom is preferably extended, for which the digital microscope preferably comprises at least one zoom lens, at least one downstream optical zoom system and / or at least one post-magnifying and / or post-resolution digital zoom system.
  • Method is adapted when changing the lenses, a picture of the frame after changing the lenses of the selected lens and converted by the image converter on a picture of the frame before changing the lenses of the selected lens and converted by the image converter converted image.
  • This ensures that the image level of the image output by the digital microscope does not change when the lenses are changed, thus ensuring to a greater extent that the operator does not lose sight of the details of the image output by the digital microscope.
  • the operator may select a region of the sample of interest in the image output by the digital microscope. This area is also called Region of
  • the position of the region of interest in the image output by the digital microscope is maintained while changing the magnification of that image.
  • the area of interest is preferably located at a particular position of the digital domain Microscope output image displayed. This position remains during the continuous changing of the
  • the focusing preferably takes place automatically, d. H. through an autofocus function.
  • One or more of the interchangeable lenses of the digital microscope are preferably each as a zoom lens
  • this comprises a step in which the continuous changing of the magnification of the digital microscope is carried out by continuously changing the focal length or the magnification of the objective designed as a zoom lens, so that at the same time enlarging the image output by the digital microscope changed continuously.
  • the microscope preferably comprises an optical zoom system with which the focal length and the magnification of the
  • Microscopes are variable with the lens selected.
  • the lenses then preferably each have a fixed magnification.
  • this comprises a step in which continuously changes the magnification of the digital microscope by continuously changing the magnification of the optical zoom system, so that at the same time the magnification of the image output by the digital microscope changes continuously.
  • one of the exchangeable objectives of the microscope is formed by a unit comprising an overview objective and an overview camera. This is preferred
  • Overview lens designed as a zoom lens, so that the unit formed from the overview lens and the overview camera allows an optical zoom.
  • the overview camera is preferably designed for a change in the magnification of the image output by the overview camera by means of digital image processing, so that the
  • the method involves changing the magnification of the image taken with the selected objective and converted by the image converter by digital image processing
  • the lens to be selected can also be designed as a zoom lens, so that changing the magnification of the image taken with the previously selected lens and converted by the image converter by the digital image processing is carried out until a minimum magnification of the
  • Magnification is called. Conversely, it is preferable to continuously reduce the magnification of the image output by the digital microscope.
  • the objectives with the increasing imaging scales each have a fixed focal length, so that increasing the magnification of the image output by the digital microscope between the changes of the lenses by the digital image processing of the each selected lens and picked up by the
  • Image converter converted image is done.
  • One of the interchangeable lenses is as one
  • Zoom lens formed Increasing the magnification of the image output by the digital microscope is first performed by continuously changing a focal length or a magnification of the zoom lens
  • Changing the magnification of the image output by the digital microscope by continuously increasing the magnification of the image output by the digital microscope.
  • At least two of the exchangeable lenses are each designed as a zoom lens.
  • Increasing the magnification of the image output by the digital microscope is first performed by continuously changing a focal length of the image
  • Zoom lens trained lens until reaching a highest magnification of this lens and is chosen by the digital image processing with the chosen one
  • Zoom lenses trained objectives is reached and this is selected for switching. Conversely, it is preferable to continuously reduce the magnification of the image output by the digital microscope.
  • the exchangeable objectives preferably comprise at least one immersion objective.
  • the method according to the invention is achieved when reaching a
  • Magnification requires the use of an immersion objective, which selected by the immersion objective lens and preferably also issued an indication of the immersion or on the Autoimmersion.
  • embodiments of the method according to the invention activate an auto-correction function of the objective formed by a correction objective, and preferably also an indication of the activation of the objective
  • Position in the image is preferably formed by a center of the image.
  • the switching from the previously interesting region of the microscopic sample to the currently interesting region of the microscopic sample is preferably carried out by an operator and preferably takes place at one
  • Image processing of the image converted by the selected lens and the image converter in particular, only an adaptation of the coordinates or an adapted selection of an image section takes place.
  • Position of the sample relative to the lens remains preferably unchanged.
  • the switching from the previously interesting region of the microscopic sample to the currently interesting region of the microscopic sample preferably takes place along a path on the microscopic sample.
  • This path represents a displacement movement made by the operator. It is preferred to be synchronous with this along the path successively changing the area of interest of the microscopic specimen previously present at the selected position in the image output by the digital microscope and thereafter at that position of the image output by the digital microscope of the change along the path and finally the area currently of interest
  • the operator can therefore explore the sample in the image output by the digital microscope and thus specifically select the region currently of interest.
  • the areas of interest can in principle also
  • the image converted by the selected objective and imager maps an image portion along the path from the previously-interested region of the microscopic sample to the current region of interest of the microscopic sample
  • imaging of the regions of interest along the path takes place currently interesting area preferred by a digital image processing of the selected by the lens and the
  • Image converter converted image In this image processing, in particular, only an adaptation of the coordinates or an adapted selection of an image section takes place.
  • Position of the sample relative to the lens remains preferably unchanged.
  • the change of the regions of interest or the displacement along the path up to the region currently of interest preferably takes place by changing the position the sample opposite the
  • Changing the position of the sample relative to the objective is preferably carried out by carrying a sample carrying the sample
  • Object table of the microscope is shifted relative to the selected lens.
  • the images recorded during the change of the position of the sample relative to the respectively selected objective with this objective or with these objectives and converted by the image converter are preferably stored.
  • the stored images are preferred as a movie
  • the images taken during the change of the position of the sample relative to the respectively selected objective with this objective or with these objectives and converted by the image converter are preferably stored and corresponding to the corresponding position of the sample with respect to the objective to form a coherent image
  • the merged image forms a larger portion of the sample than the individual ones taken with the lens of interest and images transformed by the image converter.
  • the images recorded during the change of the position of the specimen relative to the respectively selected objective with this objective or with these objectives and converted by the image converter are stored and combined according to their contents into a coherent image. By analyzing the content of these images, they can be put together correctly.
  • the digital microscope according to the invention serves for
  • Microscopy of a sample It includes at least two automatically exchangeable lenses.
  • the lenses have different image scales.
  • the lenses can be changed using one of the lenses
  • the digital microscope preferably comprises an electrically controllable objective changer for changing the objectives.
  • the microscope further comprises an image converter for converting an image of the sample recorded with the respectively selected objective.
  • the microscope comprises a control and
  • Image processing unit by which at least the change of the lenses is controllable and by which a digital image processing one with the selected lens
  • control and image processing unit is configured to carry out the method according to the invention.
  • the control and image processing unit is preferred for carrying out preferred embodiments of the invention Procedure configured.
  • the tax and image processing unit is preferred for carrying out preferred embodiments of the invention Procedure configured.
  • Image processing unit is preferably formed by a computer.
  • the microscope also preferably has
  • Fig. 1 a preferred embodiment of a
  • Fig. 2 a flowchart of a first preferred
  • Fig. 3 a flowchart of a second preferred
  • Fig. 4 a flowchart of a third preferred
  • Fig. 5 is a schematic diagram of a fourth preferred embodiment
  • Fig. 6 a schematic diagram of a fifth preferred embodiment
  • Fig. 1 shows a preferred embodiment of a
  • the microscope comprises a motorized and coded objective changer 01 a plurality of populated coded lenses 02, wherein one or more of the lenses 02 each as a zoom lens
  • the objective changer 01 can also be equipped with an overview camera with an overview lens (not shown).
  • the microscope also includes a motorized microscope stage 03.
  • the microscope includes a digital camera 04, which can be made interchangeable or flanged.
  • the digital camera 04 comprises an image converter (not shown) for converting an image recorded with the respectively selected objective 02 into an electronic image
  • the microscope includes a computer 06 with a digital display unit 07, which is preferably formed by a touchpad.
  • the computer 06 also includes a keyboard and other controls and controls (not shown). On the
  • Computer is installed a control and image processing software so that it has a control and
  • Image processing unit of the microscope forms The control and image processing software is used to implement a method according to the invention, which is explained in more detail with reference to FIGS. 2 to 6.
  • the control and image processing software is used to implement a method according to the invention, which is explained in more detail with reference to FIGS. 2 to 6.
  • FIGS. 2 to 6 In alternative preferred
  • the computer can be omitted, since the digital image processing hardware is integrated into an optical engine of the microscope.
  • the illustrated embodiment of the microscope according to the invention also comprises a microscope body 08 and an eyepiece 09.
  • the eyepiece 09 can alternatively or additionally according to the
  • Image converter (not shown) may be listed as a digital eyepiece.
  • Fig. 2 shows a flow chart of a first preferred
  • Magnification M 0b i to M 0b n so that they are discrete lenses.
  • the n exchangeable lenses 02 (shown in FIG. 1) each have an image-side resolution y'obj 1 to y'obj n .
  • the entire magnification range of the microscope is continuously traversed.
  • digital input medium such. B. controls a touch screen, a mouse pointer, a slider and / or a joystick, then takes over a realized by digital image processing digital zoom a continuous magnification change at a constant resolution, in which it is the
  • the digital zoom leads to a resolution y ' DZ and to a magnification V DZ .
  • Digital zoom zoomed image is displayed with a same magnification as that of the second lens. This image is replaced by image level and focus corrections on the image taken with the second lens through the image taken with the second lens. There is thus a zoom in by replacing low-resolution images
  • Magnification change made by the digital zoom With the nth lens, the digital zoom is made until a beneficial magnification V FDZ is achieved .
  • the speed of zooming can be adjusted during zooming.
  • Digital zoom formed hybrid zoom can be made in both directions, d. H. in the direction of higher magnifications and smaller field of view numbers and vice versa.
  • Fig. 3 shows a flow chart of a second preferred
  • Objective changer 01 (shown in FIG. 1) of one of the objectives 02 as a unit of an overview camera with a
  • FIG. 1 (shown in Fig. 1) is arranged. Another of the lenses 02 (shown in FIG. 1) is formed as a zoom lens and mounted on a second lens position of the lens changer 01 (shown in FIG. 1). The other of the objectives 02 (shown in Fig. 1) are formed by discrete lenses with fixed magnifications. Even with this second
  • the entire magnification range is continuously traversed.
  • a first image is displayed, which can then be further enlarged via an integrated in the overview camera optical and / or digital zoom system.
  • the overview camera has an image-side resolution y'u K , which ranges from y ' ü K mm to y ' o K max when zooming.
  • the overview camera has a magnification Vtj K , which when zooming from Vtj K min to Vtj K ma x enough. After achieving a lowest magnification of the second objective, which acts as a zoom lens
  • Objective changer 01 (shown in Fig. 1) is selected and
  • the zoom lens has an image-side resolution y ' zo which extends to y' zo max when zooming.
  • the zoom lens has a magnification V zo , which reaches up to V zo max when zooming.
  • the further continuous enlargement with the digital zoom is carried out in each case after a change of the further discrete lenses with fixed magnifications up to the nth objective and subsequently up to the conducive magnification.
  • Fig. 4 shows a flow chart of a third preferred
  • Lenses 02 (shown in FIG. 1) each have a fixed one
  • the microscope further comprising an optical zoom system (not shown) which can be used for each of the objectives 02 (shown in Fig. 1).
  • an optical zoom system (not shown) which can be used for each of the objectives 02 (shown in Fig. 1).
  • Embodiment takes over instead of the digital zoom, the downstream optical zoom system zooming between the individual discrete lens magnifications to the nth
  • the optical zoom system has an image-side
  • the optical zoom system has a magnification V oz , which reaches up to V zo max when zooming. Then takes over the
  • Fig. 5 shows a schematic diagram of a fourth preferred embodiment of the method according to the invention.
  • this schematic representation is the object field and
  • zoom lens or an optical zoom system and a digital zoom.
  • the microscope stage 03 (shown in Fig. 1) remains fixed in this embodiment. It is a sensor-equivalent object field detail 11 from a part of a microscope object plane 12 shown on a optically festver Strukturrndes lens or an optical zoom system on a
  • Sensor image plane 13 can be further enlarged without further resolution gain. This digital re-magnification then be zoomed in until the next optical Magnification achieved and the digitally enlarged image is then replaced by a higher-resolution optically generated image in the sensor image plane 13 (see Fig. 4).
  • the digital zoom is then preferably used only up to the conducive magnification limit. For some applications, eg. B. for a
  • Magnification changer and the digital zoom has a clear advantage in terms of Sehfeldanpassung.
  • Microscope table 03 (shown in Fig. 1) a comfortable
  • Another advantage is that within the format of the sensor image plane 13th
  • Fig. 6 shows a schematic diagram of a fifth preferred embodiment of the method according to the invention. In this schematic representation is again the object field and
  • zoom lens or an optical zoom system and a digital zoom.
  • the microscope stage 03 (shown in FIG. 1) is displaced laterally, since the displacement path within the
  • an area 21 of interest at first in the microscope object plane 12 is shown.
  • An operator navigates using a digital input medium (not shown) in a y-direction to a first further area now of interest.
  • this navigation is followed in the output image.
  • Microscope 03 (shown in Fig. 1) for the first further region of interest 22 more of the sensor-equivalent image fields in the sensor image plane 13 and recorded
  • Coordinate directions of the microscope stage 03 from the first further region of interest 22 to a second further region of interest 24.
  • the acquired sensor-equivalent image fields in the sensor image plane 13 are automatically combined to form an increasingly contiguous digital image field saved. This has the advantage that when navigating again to the same areas of interest only on the digital
  • the microscopic object In the case of explored object areas, the microscopic object must again be illuminated or contrasted.
  • the method according to the invention allows the greatest possible protection of the object or preparation to be microscoped, in particular with increasingly bleaching
  • Fluorescence preparations as well as a jerky and delay-poor digital image visualization and orientation
  • Embodiments achievable other magnifications are along the selected displacement directions and the selected focal plane or focus map for uneven objects and possibly image stability corrections and / or optical
  • Sampling points are stored and stored, is that video information about the navigation to the points of interest, the Regions of Interest, are available. This is for example for one
  • Another advantage of the invention is that it provides a gentle examination of fluorescent samples allowed, since the fluorescence excitation of the sample is not necessary during the digital image display. Due to the reduced bleaching of the sample, this can be used much longer. Especially for a subsequent
  • Hybrid zoom lenses of the same aperture or resolution and higher scale number can be replaced.
  • a 40x / 1.4 lens can completely replace a 100x / 1.4 lens because of the increase in magnification
  • Digital zoom also replaces lenses that are not required for tracking a region of interest
  • the digital zoom as a functional component of the method according to the invention can range up to the next higher-resolution objective
  • Another advantage of the invention is that the use of an overview magnifying integrated camera in combination with the digital zoom a special
  • Lens image object This is a lateral jumping of the field center in a magnification change by the
  • the digital zoom also allows correction of the center bays from optical
  • Zoom systems during the zooming process d. H. a correction of mechanical guiding errors of the movable optical subsystems of the zoom lens.
  • the invention supports an application-related and user-friendly operation of the microscope and allows an increase in the
  • V FDZ conducive enlargement of the digital zoom

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft zunächst ein Verfahren zum Verändern einer Vergrößerung eines digitalen Mikroskops. Das Mikroskop weist mindestens zwei automatisch wechselbare Objektive mit unterschiedlichen Abbildungsmaßstäben auf, von denen jeweils ein Objektiv ausgewählt wird. Das Mikroskop umfasst einen Bildwandler zum Wandeln eines aufgenommenen Bildes. Erfindungsgemäß wird eine Vergrößerung eines ausgegebenen Bildes kontinuierlich verändert, wofür ein kontinuierliches Verändern einer Vergrößerung eines mit dem gewählten Objektiv aufgenommenen und mit dem Bildwandler gewandelten Bildes durch eine digitale Bildverarbeitung erfolgt. Bei einem automatischen Wechseln der Objektive werden die vor und nach dem Wechseln gegebenen Vergrößerungen des ausgegebenen Bildes aufeinander abgeglichen. Es wird von einem zuvor interessierenden Bereich (21) der mikroskopierten Probe zu einem aktuell interessierenden Bereich (22) der Probe gewechselt, wobei synchron zu diesem Wechsel zuvor der zuvor interessierende Bereich an einer Position des ausgegebenen Bildes abgebildet wird und an dieser Position der entlang des Pfades erfolgende Wechsel und schließlich der aktuell interessierende Bereich abgebildet werden. Im Weiteren betrifft die Erfindung ein digitales Mikroskop zur Ausführung des Verfahrens.

Description

Digitales Mikroskop und Verfahren zum Verändern einer Vergrößerung eines digitalen Mikroskops
Die vorliegende Erfindung betrifft zunächst ein Verfahren zum Verändern einer Vergrößerung eines digitalen Mikroskops. Das digitale Mikroskop umfasst mindestens zwei automatisch
wechselbare Objektive mit unterschiedlichen
Abbildungsmaßstäben, von denen jeweils ein Objektiv ausgewählt wird. Das digitale Mikroskop umfasst weiterhin einen
Bildwandler zum Wandeln eines mit dem ausgewählten Objektiv aufgenommenen Bildes. Im Weiteren betrifft die Erfindung ein digitales Mikroskop.
Die DE 10 2008 063 799 Al zeigt ein Verfahren zum Ausgleich beliebiger Abgleichlängen von Objektiven bei der Fokussierung an Stereomikroskopen und Makroskopen. Dieser Ausgleich dient dazu, eine korrekte Fokussierung nach einem Objektivwechsel in einem Stereomikroskop oder einem Makroskop vorzunehmen.
Aus der US 9,063,342 B2 und der DE 10 2009 012 707 Al ist ein Mikroskop mit mehreren optischen Systemen in einem
Abbildungsstrahlengang bekannt, bei welchem es sich
insbesondere um ein mehrstufiges Zoomsystem handelt. Die einzelnen vergrößernden optischen Systeme können durch diskret vergrößernde Systeme, durch ein- oder mehrstufige optische Zoomsysteme und/oder durch Digitalzoomsysteme gebildet sein, welche zu einem steuerbaren Gesamtzoomsystem miteinander verknüpft werden.
Die EP 2 043 005 Al zeigt ein Verfahren zum Messen und
Simulieren von Abläufen in einem Mikroskopsystem. Bei diesem Verfahren wird ein Bild, welches eine Kamera des
Mikroskopsystems bei einer realen Untersuchung sehen würde, simuliert .
In der US 8,259,171 B2 wird ein Mikroskopsystem beschrieben, welches bei einem Wechsel einer Beobachtungsvergrößerung einen Messwert anzeigt. Hierfür werden geometrische Messdaten gewonnen und auf einem Display angezeigt.
Die US 2016/0274347 Al lehrt ein Mikroskopsystem, bei welchem in einem auf einem Monitor dargestellten Digitalbild mit einem ROI (Region of Interest) alle kamerarelevanten
Einstellparameter gesteuert werden. Hierfür wird u. a. ein Digitalzoom genutzt, um den interessierenden Bildausschnitt vergrößert darzustellen. Zusätzlich werden auch die Bilddaten für die Fokuseinstellung genutzt.
Die EP 2 606 394 Bl zeigt eine Vorrichtung mit einem
Digitalmikroskop, welches einen ersten und einen zweiten
Bildsensor aufweist, deren Bilder verknüpft werden können, um auf einen Monitor dargestellt zu werden. Beispielsweise werden Übersichtsbilder durch Stitching zu größeren Bildern
zusammengefügt. Nach Erreichen einer maximalen Auflösung kann durch manuell oder auch automatisch einschaltbare optische Systeme die Auflösung bzw. Vergrößerung erhöht werden.
Aus der DE 102 14 191 Al ist ein Mikroskopsystem mit einer motorischen Steuerung des Vergrößerungsfaktors bekannt. Das Mikroskopsystem umfasst eine Mehrzahl optischer Systeme mit unterschiedlichen Vergrößerungsstärken und ein
Bildaufnahmeelement. Eine Einstellvorrichtung dient zur
Einstellung eines elektronischen Zoomvergrößerungsfaktors für das durch das Bildaufnahmeelement eingefangene Probenbild. Eine Steuervorrichtung erzeugt ein Probenbild mit einem
Anzeigevergrößerungsfaktor durch Verwenden des vom
Bildaufnahmeelement ausgegebenen Bildsignals auf der Grundlage der Vergrößerungsstärke des in den Lichtweg zur
Probenbeobachtung eingebrachten optischen Systems und des elektronischen Zoomvergrößerungsfaktors. Der elektronische Zoomvergrößerungsfaktor soll zum Beispiel innerhalb eines Bereiches von 1 bis 2 zusätzlich zur Nutzung der
Objektivlinsen mit den Vergrößerungsstärken von 10 bis 40 und der Tubuslinsen mit den Vergrößerungsstärken 1 und 1/2 verwendbar sein, wodurch einer kontinuierlicher
Vergrößerungsfaktorbereich von 5 bis 80 erreicht werden soll.
Die DE 10 2010 030 637 Al lehrt ein Verfahren zur Ansteuerung eine Mikroskops zur kontinuierlichen Verstellung der
Vergrößerung. Das Mikroskop umfasst eine Zoomoptik und einen Objektivrevolver mit mindestens zwei Objektiven verschiedener Vergrößerungen .
Die EP 2 345 920 Al zeigt ein Mikroskopsystem mit einem elektrischen Zoom zur fortlaufenden Veränderung einer
Vergrößerung. Das Mikroskopsystem umfasst einen
Objektivrevolver mit mehreren Objektiven verschiedener
Vergrößerungen .
Die US 2013/0076888 Al lehrt ein Mikroskopsystem mit einer Zoomoptik und mit einer Zoomsteuerungseinheit. Die
Zoomsteuerungseinheit wird über ein Touch-Panel gesteuert.
Die DE 20 2005 021 436 Ul zeigt ein Abbildungssystem mit einem digitalen Zoom mit einem ausgedehnten Bereich. Das
Abbildungssystem umfasst zwei optische Pfade mit zwei
unterschiedlichen Vergrößerungen . Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht ausgehend vom Stand der Technik darin, eine Vergrößerung eines digitalen Mikroskops über einen weiten Bereich verändern zu können, ohne durch diesen Vorgang das Betrachten der mikroskopierten Probe zu behindern.
Die genannte Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren gemäß dem beigefügten Anspruch 1 sowie durch ein Mikroskop gemäß dem beigefügten nebengeordneten Anspruch 15.
Das erfindungsgemäße Verfahren dient zum Verändern einer
Vergrößerung eines digitalen Mikroskops. Das Verfahren dient insbesondere zum Verändern einer Vergrößerung, mit welcher eine mikroskopierte Probe durch ein vom digitalen Mikroskop ausgegebenes Bild abgebildet wird. Das Bild wird vom digitalen Mikroskop in elektronischer Form ausgegeben und kann auf einer Anzeige dargestellt werden, beispielsweise eine Darstellung mit einem Monitor oder einem digitalen Okular, oder eine
Ausgabe auf einen Datenträger oder in ein Netzwerk.
Das digitale Mikroskop umfasst mindestens zwei automatisch wechselbare Objektive mit unterschiedlichen
Abbildungsmaßstäben. Somit kann die Probe mit
unterschiedlichen Objektiven mikroskopiert werden. Jeweils eines der Mikroskope wird ausgewählt und somit zur optischen Abbildung der Probe verwendet. Das digitale Mikroskop umfasst bevorzugt einen motorisierten Objektivwechsler, mit welchem die Objektive gewechselt werden können.
Das digitale Mikroskop umfasst weiterhin einen Bildwandler zum Wandeln eines mit dem ausgewählten Objektiv aufgenommenen Bildes in ein elektronisches Bildsignal. Das vom Bildwandler gewandelte Bild kommt nicht unmittelbar zur Anzeige, sondern erfährt eine digitale Bildverarbeitung. Diese Bildverarbeitung erlaubt insbesondere eine Vergrößerung des gewandelten Bildes, bevor es zur Ausgabe kommt, wobei diese Vergrößerung verändert werden kann, was auch als ein digitaler Zoom bezeichnet wird. Somit wird die Vergrößerung, mit welcher die mikroskopierte Probe durch das vom digitalen Mikroskop ausgegebene Bild abgebildet wird, zumindest von dem jeweils gewählten Objektiv und von der Bildverarbeitung des vom Bildwandler gewandelten Bildes bestimmt.
Erfindungsgemäß wird die Vergrößerung des durch das digitale Mikroskop ausgegebenen Bildes kontinuierlich verändert.
Hierfür erfolgt in einem Schritt des Verfahrens ein
kontinuierliches Verändern der Vergrößerung des mit dem jeweils gewählten Objektiv aufgenommenen und mit dem
Bildwandler gewandelten Bildes durch die digitale
Bildverarbeitung dieses Bildes, was auch als digitaler Zoom bezeichnet wird. Erfindungsgemäß erfolgt die Veränderung der Vergrößerung auch durch das Wechseln der Objektive. Bei einem automatischen Wechseln der Objektive werden die vor dem
Wechseln gegebene Vergrößerung des durch das digitale
Mikroskop ausgegebenen Bildes und die nach dem Wechseln gegebene Vergrößerung des durch das digitale Mikroskop
ausgegebenen Bildes aufeinander abgeglichen. Somit ändert sich die Vergrößerung des durch das digitale Mikroskop ausgegebenen Bildes beim Wechseln der Objektive nicht sprunghaft, sondern kontinuierlich bzw. in diskreten Stufen. Hierfür wird die Vergrößerung des mit dem vor dem Wechseln gewählten Objektiv aufgenommenen und mit dem Bildwandler gewandelten Bildes und/oder die Vergrößerung des mit dem nach dem Wechseln gewählten Objektiv aufgenommenen und mit dem Bildwandler gewandelten Bildes durch die digitale Bildverarbeitung so gewählt, dass das Wechseln der Objektive nicht zu einer sprunghaften Änderung der Vergrößerung des durch das digitale Mikroskop ausgegebenen Bildes führt. Insofern das vor dem Wechseln gewählte Objektiv und/oder das nach dem Wechseln gewählte Objektiv durch ein Zoomobjektiv gebildet ist und/oder ein optisches Zoomsystem verwendet wird, so kann die
Vergrößerung des mit dem vor dem Wechseln gewählten Objektiv aufgenommenen und mit dem Bildwandler gewandelten Bildes und/oder die Vergrößerung des mit dem nach dem Wechseln gewählten Objektiv aufgenommenen und mit dem Bildwandler gewandelten Bildes durch eine entsprechende Wahl der
Zoomeinstellung so gewählt werden, dass die vor dem Wechseln gegebene Vergrößerung des durch das digitale Mikroskop
ausgegebenen Bildes und die nach dem Wechseln gegebene
Vergrößerung des durch das digitale Mikroskop ausgegebenen Bildes aufeinander abgeglichen sind.
Die Änderung der Vergrößerung des durch das digitale Mikroskop ausgegebenen Bildes erfolgt erfindungsgemäß zumindest durch die digitale Bildverarbeitung und durch einen oder mehrere Wechsel der Objektive, sodass das erfindungsgemäße Verfahren auch als Hybridzoom bezeichnet werden kann. Der Hybridzoom ist bevorzugt erweitert, wofür das digitale Mikroskop bevorzugt mindestens ein Zoomobjektiv, mindestens ein nachgeschaltetes optisches Zoomsystem und/oder mindestens ein nachvergrößerndes und/oder nachauflösendes Digitalzoomsystem umfasst.
Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass der Bediener des digitalen Mikroskops die Vergrößerung des durch das digitale Mikroskop ausgegebenen Bildes mithilfe der wechselbaren Objektive über einen großen Bereich verändern kann und der Bediener während des
kontinuierlichen Veränderns der Vergrößerung auch Einzelheiten der Probe permanent betrachten und im Auge behalten kann, da sich die Vergrößerung nie sprunghaft ändert. Eine sprunghafte Änderung der Vergrößerung könnte nämlich dazu führen, dass der Bediener die Einzelheiten der Probe aus dem Auge verliert.
Bei bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen
Verfahrens wird beim Wechseln der Objektive ein Bildstand des nach dem Wechseln der Objektive von dem gewählten Objektiv aufgenommenen und vom Bildwandler gewandelten Bildes auf einen Bildstand des vor dem Wechseln der Objektive von dem gewählten Objektiv aufgenommenen und vom Bildwandler gewandelten Bildes abgeglichen. Somit wird gewährleistet, dass sich beim Wechseln der Objektive der Bildstand des durch das digitale Mikroskop ausgegebenen Bildes nicht ändert, sodass in einem höheren Maße sichergestellt wird, dass der Bediener die Einzelheiten des durch das digitale Mikroskop ausgegebenen Bildes der Probe nicht aus dem Auge verliert. Insbesondere wird beim Wechseln der Objektive eine Sehfeldmitte in dem nach dem Wechseln der Objektive von dem gewählten Objektiv aufgenommenen und vom Bildwandler gewandelten Bild auf eine Sehfeldmitte in dem vor dem Wechseln der Objektive von dem gewählten Objektiv
aufgenommenen und vom Bildwandler gewandelten Bildes
abgeglichen .
Bevorzugt kann der Bediener einen ihn interessierenden Bereich der Probe in dem durch das digitale Mikroskop ausgegebenen Bild auswählen. Dieser Bereich wird auch als Region of
Interest (ROI) bezeichnet. Bei bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Position des interessierenden Bereiches in dem durch das digitale Mikroskop ausgegebenen Bild während des Veränderns der Vergrößerung dieses Bildes beibehalten. Der interessierende Bereich wird bevorzugt an einer bestimmten Position des durch das digitale Mikroskop ausgegebenen Bildes abgebildet. Diese Position bleibt während des kontinuierlichen Veränderns der
Vergrößerung bevorzugt unverändert. Diese Position ist
bevorzugt durch eine Mitte des durch das digitale Mikroskop ausgegebenen Bildes gebildet.
Bei bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen
Verfahrens erfolgt nach dem Wechseln der Objektive ein
Fokussieren auf einen Bereich der mikroskopierten Probe, welcher vor dem Wechseln der Objektive fokussiert war.
Hierdurch wird gewährleistet, dass beim Wechseln der Objektive die Fokussierung nicht verloren geht. Das Fokussieren erfolgt bevorzugt automatisch, d. h. durch eine Autofokusfunktion.
Eines oder mehrere der wechselbaren Objektive des digitalen Mikroskops sind bevorzugt jeweils als ein Zoomobjektiv
ausgebildet. Die Brennweite und der Abbildungsmaßstab der Zoomobjektive sind mechanisch veränderbar. Diese Veränderung ist elektronisch steuerbar. Bei bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst dieses einen Schritt, bei welchem das kontinuierliche Verändern der Vergrößerung des digitalen Mikroskops durch ein kontinuierliches Verändern der Brennweite bzw. des Abbildungsmaßstabes des als Zoomobjektiv ausgebildeten Objektivs erfolgt, sodass sich gleichzeitig die Vergrößerung des durch das digitale Mikroskop ausgegebenen Bildes kontinuierlich verändert.
Bevorzugt umfasst das Mikroskop ein optisches Zoomsystem, mit welchem die Brennweite und der Abbildungsmaßstab des
Mikroskops mit dem jeweils gewählten Objektiv veränderbar sind. Die Objektive weisen dann bevorzugt jeweils einen festen Abbildungsmaßstab auf. Bei bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst dieses einen Schritt, bei welchem das kontinuierliche Verändern der Vergrößerung des digitalen Mikroskops durch ein kontinuierliches Verändern des Abbildungsmaßstabes des optischen Zoomsystems erfolgt, sodass sich gleichzeitig die Vergrößerung des durch das digitale Mikroskop ausgegebenen Bildes kontinuierlich verändert.
Bevorzugt ist eines der wechselbaren Objektive des Mikroskops durch eine Einheit aus einem Übersichtsobjektiv und einer Übersichtskamera gebildet. Bevorzugt ist das
Übersichtsobjektiv als ein Zoomobjektiv ausgebildet, sodass die aus dem Übersichtsobjektiv und der Übersichtskamera gebildete Einheit einen optischen Zoom ermöglicht. Bevorzugt ist die Übersichtskamera für eine Veränderung der Vergrößerung des von der Übersichtskamera ausgegebenen Bildes durch eine digitale Bildverarbeitung ausgebildet, sodass die
Übersichtskamera einen Digitalzoom ermöglicht. Bei bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst dieses einen Schritt, bei welchem das kontinuierliche
Verändern der Vergrößerung des digitalen Mikroskops durch ein kontinuierliches Verändern des Abbildungsmaßstabes des als Zoomobjektiv ausgebildeten Übersichtsobjektivs oder durch ein kontinuierliches Verändern der Vergrößerung des Bildes der Übersichtskamera durch die digitale Bildverarbeitung erfolgt, sodass sich gleichzeitig die Vergrößerung des durch das digitale Mikroskop ausgegebenen Bildes kontinuierlich
verändert .
Bei bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen
Verfahrens erfolgt das Verändern der Vergrößerung des mit dem gewählten Objektiv aufgenommenen und durch den Bildwandler gewandelten Bildes durch die digitale Bildverarbeitung
solange, bis ein Abbildungsmaßstab eines der nicht gewählten Objektive erreicht wird, woraufhin dieses Objektiv zum Wechseln gewählt wird. Somit ergibt sich eine kontinuierlich Veränderung der Vergrößerung des durch das digitale Mikroskop ausgegebenen Bildes beim Wechseln der Objektive. Das zu wählende Objektiv kann auch als ein Zoomobjektiv ausgebildet sein, sodass das Verändern der Vergrößerung des mit dem zuvor gewählten Objektiv aufgenommenen und durch den Bildwandler gewandelten Bildes durch die digitale Bildverarbeitung solange erfolgt, bis ein minimaler Abbildungsmaßstab des als
Zoomobjektiv ausgebildeten noch nicht gewählten Objektivs erreicht wird.
Bei einer ersten bevorzugten Ausführungsform des
erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt das kontinuierliche
Verändern der Vergrößerung des durch das digitale Mikroskop ausgegebenen Bildes durch ein kontinuierliches Erhöhen der Vergrößerung des durch das digitale Mikroskop ausgegebenen Bildes. Dabei werden die Objektive mit nacheinander steigenden Abbildungsmaßstäben gewählt. Das Erhöhen der Vergrößerung des durch das digitale Mikroskop ausgegebenen Bildes wird nach dem Wechsel zu demjenigen der Objektive mit dem höchsten
Abbildungsmaßstab durch die digitale Bildverarbeitung des durch den Bildwandler gewandelten Bildes fortgesetzt, bis eine Auflösungsgrenze erreicht ist, was auch als förderliche
Vergrößerung bezeichnet wird. Bevorzugt erfolgt umgekehrt ein kontinuierliches Verringern der Vergrößerung des durch das digitale Mikroskop ausgegebenen Bildes.
Die Objektive mit den steigenden Abbildungsmaßstäben weisen in einem einfachen bevorzugten Fall jeweils eine feste Brennweite auf, sodass das Erhöhen der Vergrößerung des durch das digitale Mikroskop ausgegebenen Bildes zwischen den Wechseln der Objektive durch die digitale Bildverarbeitung des mit dem jeweils gewählten Objektiv aufgenommenen und durch den
Bildwandler gewandelten Bildes erfolgt.
Bei einer zweiten bevorzugten Ausführungsform des
erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt das kontinuierliche
Verändern der Vergrößerung des durch das digitale Mikroskop ausgegebenen Bildes durch ein kontinuierliches Erhöhen der Vergrößerung des durch das digitale Mikroskop ausgegebenen Bildes. Eines der wechselbaren Objektive ist als ein
Zoomobjektiv ausgebildet. Das Erhöhen der Vergrößerung des durch das digitale Mikroskop ausgegebenen Bildes erfolgt zunächst durch ein kontinuierliches Verändern einer Brennweite bzw. eines Abbildungsmaßstabes des als Zoomobjektiv
ausgebildeten Objektivs und wird anschließend durch die digitale Bildverarbeitung des mit dem gewählten Objektiv aufgenommenen und durch den Bildwandler gewandelten Bildes fortgesetzt, bis der Abbildungsmaßstab eines der Objektive mit einer festen Brennweite erreicht ist und dieses Objektiv gewählt wird. Bevorzugt erfolgt umgekehrt ein kontinuierliches Verringern der Vergrößerung des durch das digitale Mikroskop ausgegebenen Bildes.
Bei einer dritten bevorzugten Ausführungsform des
erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt das kontinuierliche
Verändern der Vergrößerung des durch das digitale Mikroskop ausgegebenen Bildes durch ein kontinuierliches Erhöhen der Vergrößerung des durch das digitale Mikroskop ausgegebenen Bildes. Mindestens zwei der wechselbaren Objektive sind jeweils als ein Zoomobjektiv ausgebildet. Das Erhöhen der Vergrößerung des durch das digitale Mikroskop ausgegebenen Bildes erfolgt zunächst durch ein kontinuierliches Verändern einer Brennweite bzw. eines Abbildungsmaßstabes des als
Zoomobjektiv ausgebildeten Objektivs bis zum Erreichen eines höchsten Abbildungsmaßstabes dieses Objektivs und wird durch die digitale Bildverarbeitung des mit dem gewählten als
Zoomobjektiv ausgebildeten Objektiv aufgenommenen und durch den Bildwandler gewandelten Bildes fortgesetzt, bis ein geringster Abbildungsmaßstab eines weiteren der als
Zoomobjektive ausgebildeten Objektive erreicht ist und dieses zum Wechseln ausgewählt wird. Bevorzugt erfolgt umgekehrt ein kontinuierliches Verringern der Vergrößerung des durch das digitale Mikroskop ausgegebenen Bildes.
Bei bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen
Verfahrens wird beim Erreichen einer Auflösungsgrenze des höchstauflösenden durch ein Trockenobjektiv gebildeten
Objektivs ein Hinweis ausgegeben, dass eine nachfolgende
Erhöhung der Vergrößerung keinen Auflösungszuwachs mehr bewirkt .
Die wechselbaren Objektive umfassen bevorzugt mindestens ein Immersionsobjektiv. Bei bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens wird beim Erreichen einer
Immersionsgrenze, d. h., wenn ein weiteres Erhöhen der
Vergrößerung den Einsatz eines Immersionsobjektivs erfordert, das durch das Immersionsobjektiv gebildete Objektiv ausgewählt und bevorzugt auch ein Hinweis auf die Immersion bzw. auf die Autoimmersion ausgegeben. Bei weiteren bevorzugten
Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens wird beim Erreichen der Immersionsgrenze eine Autokorrekturfunktion des durch ein Korrekturobjektiv gebildeten Objektivs aktiviert und bevorzugt auch ein Hinweis auf die Aktivierung der
Autokorrekturfunktion ausgegeben .
Erfindungsgemäß wird, wenn von einem zuvor interessierenden Bereich der mikroskopierten Probe zu einem aktuell interessierenden Bereich der mikroskopierten Probe gewechselt wird, synchron zu diesem Wechsel zuvor der zuvor
interessierende Bereich der mikroskopierten Probe an einer Position des durch das digitale Mikroskop ausgegebenen Bildes abgebildet und danach der aktuell interessierende Bereich der mikroskopierten Probe an dieser Position des durch das digitale Mikroskop ausgegebenen Bildes abgebildet. Die
Position im Bild ist bevorzugt durch eine Mitte des Bildes gebildet. Das Wechseln von dem zuvor interessierenden Bereich der mikroskopierten Probe zu dem aktuell interessierenden Bereich der mikroskopierten Probe wird bevorzugt durch einen Bediener vorgenommen und erfolgt bevorzugt an einer
interaktiven Anzeige des Mikroskops.
Insofern das durch das gewählte Objektiv und den Bildwandler gewandelte Bild den zuvor interessierenden Bereich der mikroskopierten Probe und den aktuell interessierenden Bereich abbildet, erfolgt der Wechsel der Abbildung der
interessierenden Bereiche in dem durch das digitale Mikroskop ausgegebenen Bild bevorzugt durch eine digitale
Bildverarbeitung des durch das gewählte Objektiv und den Bildwandler gewandelten Bildes. Bei dieser Bildverarbeitung erfolgt insbesondere lediglich eine Anpassung der Koordinaten bzw. eine anpasste Auswahl eines Bildausschnittes. Die
Position der Probe gegenüber dem Objektiv bleibt dabei bevorzugt unverändert.
Das Wechseln von dem zuvor interessierenden Bereich der mikroskopierten Probe zu dem aktuell interessierenden Bereich der mikroskopierten Probe erfolgt bevorzugt entlang eines Pfades auf der mikroskopierten Probe. Dieser Pfad stellt eine Verschiebebewegung dar, welche durch den Bediener vorgenommen wird. Bevorzugt wird synchron zu diesem entlang des Pfades erfolgenden Wechsel zuvor der zuvor interessierende Bereich der mikroskopierten Probe an der gewählten Position in dem durch das digitale Mikroskop ausgegebenen Bild abgebildet und danach an dieser Position des durch das digitale Mikroskop ausgegebenen Bildes der entlang des Pfades erfolgende Wechsel und schließlich der aktuell interessierende Bereich
abgebildet. Der Bediener kann also während des Wechselns der interessierenden Bereiche die Probe in dem durch das digitale Mikroskop ausgegebenen Bild erkunden und so gezielt den jeweils aktuell interessierenden Bereich auswählen. Die interessierenden Bereiche können prinzipiell auch
automatisiert, z. B. durch Form- der Mustererkennung
ausgewählt werden. Dies ist insbesondere im Bereich der
Materialmikroskopie für QC/QA von Bedeutung.
Wird zu einem weiteren interessierenden Bereich gewechselt, welcher einen der entlang des Pfades angeordneten zuvor interessierenden Bereiche umfasst, so wird bevorzugt dasjenige der zuvor gespeicherten Bilder wiedergegeben, welches diesen der entlang des Pfades angeordneten zuvor interessierenden Bereiche abbildet. Dieses Vorgehen weist den Vorteil auf, dass die Wiedergabe des gespeicherten Bildes schnell erfolgen kann, insbesondere in Echtzeit, ohne dass es notwendig ist, diesen interessierenden Bereich der Probe nochmals aufzunehmen, d. h. zu beleuchten bzw. zu kontrastieren und optisch zu
visualisieren und auch ohne das Objektiv zu wechseln.
Insofern das durch das gewählte Objektiv und den Bildwandler gewandelte Bild einen Bildabschnitt entlang des Pfades von dem zuvor interessierenden Bereich der mikroskopierten Probe bis zu dem aktuell interessierenden Bereich der mikroskopierten Probe abbildet, erfolgt das Abbilden des entlang des Pfades erfolgenden Wechselns der interessierenden Bereiche bis zu dem aktuell interessierenden Bereich bevorzugt durch eine digitale Bildverarbeitung des durch das gewählte Objektiv und den
Bildwandler gewandelten Bildes. Bei dieser Bildverarbeitung erfolgt insbesondere lediglich eine Anpassung der Koordinaten bzw. eine anpasste Auswahl eines Bildausschnittes. Die
Position der Probe gegenüber dem Objektiv bleibt dabei bevorzugt unverändert.
Insofern das durch das gewählte Objektiv und den Bildwandler gewandelte Bild den aktuell interessierenden Bereich der Probe bzw. den Pfad dorthin nicht abbildet, erfolgt der Wechsel der interessierenden Bereiche bzw. die Verschiebung entlang des Pfades bis zu dem aktuell interessierenden Bereich bevorzugt durch ein Verändern der Position der Probe gegenüber dem
Objektiv .
Das Verändern der Position der Probe gegenüber dem Objektiv erfolgt bevorzugt dadurch, dass ein die Probe tragender
Objekttisch des Mikroskops gegenüber dem gewählten Objektiv verschoben wird. Die während des Veränderns der Position der Probe gegenüber dem jeweils gewählten Objektiv mit diesem Objektiv bzw. mit diesen Objektiven aufgenommenen und vom Bildwandler gewandelten Bilder werden bevorzugt gespeichert. Die gespeicherten Bilder werden bevorzugt als ein Film
wiedergegeben. Die während des Veränderns der Position der Probe gegenüber dem jeweils gewählten Objektiv mit diesem Objektiv bzw. mit diesen Objektiven aufgenommenen und vom Bildwandler gewandelten Bilder werden bevorzugt gespeichert und entsprechend der korrespondierenden Position der Probe gegenüber dem Objektiv zu einem zusammenhängenden Bild
zusammengefügt, was als Stitching bezeichnet wird. Das zusammengefügte Bild bildet einen größeren Teil der Probe als die einzelnen mit dem jeweils gewählten Objektiv aufgenommenen und vom Bildwandler gewandelten Bilder. Alternativ bevorzugt werden die während des Veränderns der Position der Probe gegenüber dem jeweils gewählten Objektiv mit diesem Objektiv bzw. mit diesen Objektiven aufgenommenen und vom Bildwandler gewandelten Bilder gespeichert und entsprechend ihrem Inhalt zu einem zusammenhängenden Bild zusammengefügt. Durch eine Analyse des Inhaltes dieser Bilder können diese korrekt zusammengefügt werden.
Das erfindungsgemäße digitale Mikroskop dient zum
Mikroskopieren einer Probe. Es umfasst mindestens zwei automatisch wechselbare Objektive. Die Objektive weisen unterschiedliche Abbildungsmaßstäbe auf. Die Objektive können gewechselt werden, wobei eines der Objektive jeweils
ausgewählt ist und sich in einem Strahlengang des Mikroskops befindet. Das jeweils ausgewählte Objektiv dient zum optischen Abbilden der Probe. Das digitale Mikroskop umfasst bevorzugt einen elektrisch steuerbaren Objektivwechsler zum Wechseln der Objektive .
Das Mikroskop umfasst weiterhin einen Bildwandler zum Wandeln eines mit dem jeweils ausgewählten Objektiv aufgenommenen Bildes der Probe.
Das Mikroskop umfasst eine Steuer- und
Bildverarbeitungseinheit, durch welche zumindest der Wechsel der Objektive steuerbar ist und durch welche eine digitale Bildverarbeitung eines mit dem gewählten Objektiv
aufgenommenen und mit dem Bildwandler gewandelten Bildes erfolgen kann. Die Steuer- und Bildverarbeitungseinheit ist zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens konfiguriert. Die Steuer- und Bildverarbeitungseinheit ist bevorzugt zur Ausführung bevorzugter Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens konfiguriert. Die Steuer- und
Bildverarbeitungseinheit ist bevorzugt durch einen Computer gebildet. Das Mikroskop weist im Übrigen bevorzugt auch
Merkmale auf, die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren angegeben sind.
Weitere Einzelheiten und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter
Ausführungsformen der Erfindung, unter Bezugnahme auf die Zeichnung. Es zeigen:
Fig. 1: eine bevorzugte Ausführungsform eines
erfindungsgemäßen Mikroskops;
Fig. 2: einen Ablaufplan einer ersten bevorzugten
Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens;
Fig. 3: einen Ablaufplan einer zweiten bevorzugten
Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens;
Fig. 4: einen Ablaufplan einer dritten bevorzugten
Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens;
Fig. 5: eine Prinzipdarstellung einer vierten bevorzugten
Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens; und
Fig. 6: eine Prinzipdarstellung einer fünften bevorzugten
Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Fig. 1 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform eines
erfindungsgemäßen digitalen Mikroskops. Das Mikroskop umfasst einen motorisierten und kodierten Objektivwechsler 01 mit mehreren bestückten kodierten Objektiven 02, wobei eines oder mehrere der Objektive 02 jeweils als ein Zoomobjektiv
ausgebildet sein können. Auch kann der Objektivwechsler 01 mit einer Übersichtskamera mit Übersichtsobjektiv (nicht gezeigt) bestückt sein. Das Mikroskop umfasst zudem einen motorisierten Mikroskoptisch 03. Das Mikroskop umfasst eine Digitalkamera 04, welche auswechselbar bzw. anflanschbar ausgeführt sein kann. Die Digitalkamera 04 umfasst einen Bildwandler (nicht dargestellt) zur Wandlung eines mit dem jeweils gewählten Objektiv 02 aufgenommenen Bildes in ein elektronisches
Bildsignal .
Zu dem Mikroskop gehört ein Computer 06 mit einer digitalen Anzeigeeinheit 07, die bevorzugt durch ein Touchpad gebildet ist. Der Computer 06 umfasst auch eine Tastatur sowie weitere Bedien- und Steuerelemente (nicht dargestellt) . Auf dem
Computer ist eine Steuer- und Bildverarbeitungssoftware installiert, sodass er eine Steuer- und
Bildverarbeitungseinheit des Mikroskops bildet. Die Steuer- und Bildverarbeitungssoftware dient zur Realisierung eines erfindungsgemäßen Verfahrens, welches anhand der Fig. 2 bis Fig. 6 näher erläutert ist. Bei alternativ bevorzugten
Ausführungsformen kann der Computer entfallen, da die digitale Bildverarbeitung hardwaremäßig in eine optical engine des Mikroskops integriert ist.
Die gezeigte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Mikroskops umfasst zudem einen Mikroskopgrundkörper 08 und ein Okular 09. Das Okular 09 kann alternativ bzw. zusätzlich nach dem
Bildwandler (nicht dargestellt) als ein digitales Okular aufgeführt sein. Fig. 2 zeigt einen Ablaufplan einer ersten bevorzugten
Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, welches mit dem in Fig. 1 gezeigten digitalen Mikroskop durchgeführt wird. Bei dieser ersten Ausführungsform weisen die n wechselbaren Objektive 02 (gezeigt in Fig. 1) jeweils einen festen
Abbildungsmaßstab M0b i bis M0b n auf, sodass es sich um diskrete Objektive handelt. Die n wechselbaren Objektive 02 (gezeigt in Fig. 1) weisen jeweils eine bildseitige Auflösung y'obj l bis y'obj n auf. Bei dieser ersten Ausführungsform wird der gesamte Vergrößerungsbereich des Mikroskops kontinuierlich durchlaufen. Mit dem Einschalten und Fokussieren eines ersten Objektivs, welches unter den Objektiven 02 (gezeigt in Fig. 1) einen niedrigsten Abbildungsmaßstab besitzt, wird ein erstes Bild auf der Anzeigeeinheit 07 (gezeigt in Fig. 1) angezeigt. Möchte ein Bediener das Bild zoomen, was er mit einem
digitalen Eingabemedium, wie z. B. einen Touch-Screen, einen Mauszeiger, einem Slider und/oder einem Joystick steuert, so übernimmt nun ein durch digitale Bildverarbeitung realisierter Digitalzoom eine kontinuierliche Vergrößerungsänderung bei einer konstanten Auflösung, bei welcher es sich um die
Auflösung des ersten Objektivs handelt. Der Digitalzoom führt zu einer Auflösung y'DZ und zu einer Vergrößerung VDZ . Bei Erreichen eines Abbildungsmaßstabes M0b 2 eines zweiten
Objektivs wird zu diesem gewechselt und dieses eingeschaltet. Es erfolgt eine Bildstands- und Fokuskorrektur, während noch das mit dem ersten Objektiv aufgenommene und durch den
Digitalzoom gezoomte Bild mit einem gleichen Abbildungsmaßstab wie der des zweiten Objektivs angezeigt wird. Dieses Bild wird nach Bildstands- und Fokuskorrekturen an dem mit dem zweiten Objektiv aufgenommenen Bild durch das mit dem zweiten Objektiv aufgenommene Bild ersetzt. Es erfolgt somit ein Hineinzoomen durch Ersetzen niedriger aufgelöster Bilder durch
höheraufgelöste Bilder. Nach dem gleichen Prinzip werden weitere Objektive bis zu dem n-ten Objektiv nacheinander gewählt und dazwischen die kontinuierliche
Vergrößerungsänderung durch den Digitalzoom vorgenommen. Beim n-ten Objektiv wird der Digitalzoom bis zum Erreichen einer förderlichen Vergrößerung VFDZ vorgenommen. Die Geschwindigkeit des Zoomvorganges kann während des Zoomvorganges angepasst werden. Der durch den Wechsel der Objektive und den
Digitalzoom gebildete Hybridzoom kann in beide Richtungen vorgenommen werden, d. h. in Richtung höherer Vergrößerungen und kleinerer Sehfeldzahlen und umgekehrt.
Fig. 3 zeigt einen Ablaufplan einer zweiten bevorzugten
Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens. Zur
Durchführung dieser zweiten Ausführungsform ist auf dem
Objektivwechsler 01 (gezeigt in Fig. 1) eines der Objektive 02 als eine Einheit aus einer Übersichtskamera mit einem
Übersichtsobjektiv (nicht dargestellt) ausgebildet, welche auf einer ersten Objektivposition des Objektivwechslers 01
(gezeigt in Fig. 1) angeordnet ist. Ein weiteres der Objektive 02 (gezeigt in Fig. 1) ist als ein Zoomobjektiv ausgebildet und auf einer zweiten Objektivposition des Objektivwechslers 01 (gezeigt in Fig. 1) montiert. Die weiteren der Objektive 02 (gezeigt in Fig. 1) sind durch diskrete Objektive mit festen Abbildungsmaßstäben gebildet. Auch bei dieser zweiten
Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der gesamte Vergrößerungsbereich kontinuierlich durchlaufen. Nach dem Einschalten und Fokussieren der Übersichtskamera wird ein erstes Bild angezeigt, welches anschließend über ein in der Übersichtskamera integriertes optisches und/oder digitales Zoomsystem weiter vergrößert werden kann. Die Übersichtskamera weist eine bildseitige Auflösung y'üK auf, die beim Zoomen von y'üK mm bis y'oK max reicht. Die Übersichtskamera weist eine Vergrößerung VtjK auf, die beim Zoomen von VtjK min bis VtjK max reicht. Nach Erreichen eines niedrigsten Abbildungsmaßstabes des zweiten Objektivs, welches als ein Zoomobjektiv
ausgebildet ist, wird dieses zweite Objektiv über den
Objektivwechsler 01 (gezeigt in Fig. 1) gewählt und
eingeschaltet. Die weitere Vergrößerung erfolgt dann zunächst durch eine rein optische Zoomfunktion des zweiten Objektivs. Das Zoomobjektiv weist eine bildseitige Auflösung y'zo auf, die beim Zoomen bis y ' zo max reicht. Das Zoomobjektiv weist eine Vergrößerung Vzo auf, die beim Zoomen bis Vzo max reicht.
Anschließend wird die weitere kontinuierliche Vergrößerung mit dem Digitalzoom jeweils nach einem Wechsel der weiteren diskreten Objektive mit fixen Vergrößerungen bis zum n-ten Objektiv und anschließend bis zur förderlichen Vergrößerung vorgenommen .
Fig. 4 zeigt einen Ablaufplan einer dritten bevorzugten
Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens. Zur
Durchführung dieser dritten Ausführungsform weisen die
Objektive 02 (gezeigt in Fig. 1) jeweils einen festen
Abbildungsmaßstab auf, wobei das Mikroskop weiterhin ein optisches Zoomsystem (nicht gezeigt) umfasst, welches für jedes der Objektive 02 (gezeigt in Fig. 1) verwendet werden kann. Bei dieser dritten Ausführungsform erfolgt eine
Kombination aus einem Wechsel der Objektive, aus einer
Verwendung des nachgeschalteten optischen Zoomsystems für jedes der Objektive und aus einem Digitalzoom. Der gesamte mögliche Vergrößerungsbereich wird wiederum kontinuierlich durchlaufen. Im Unterschied zu der in Fig. 2 gezeigten
Ausführungsform übernimmt anstelle des Digitalzooms das nachgeschaltete optische Zoomsystem das Zoomen zwischen den einzelnen diskreten Objektivvergrößerungen bis zum n-ten
Objektiv. Das optische Zoomsystem weist eine bildseitige
Auflösung y'0z auf, die beim Zoomen bis y'ozmax reicht. Das optische Zoomsystem weist eine Vergrößerung Voz auf, die beim Zoomen bis Vzo max reicht. Anschließend übernimmt der
Digitalzoom das Zoomen bis zur förderlichen Vergrößerung.
Vorteilhaft ist bei dieser Ausführungsform, dass bei einer entsprechenden Auslegung des optischen Zoomsystems beim optischen Zoom zwischen den diskreten Objektivvergrößerungen im Unterschied zum Digitalzoom neben der Vergrößerungsänderung auch ein gleichzeitiger Auflösungszuwachs erreicht werden kann .
Fig. 5 zeigt eine Prinzipdarstellung einer vierten bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens. In dieser Prinzipdarstellung ist das Objektfeld- und
sehfeldzahlabhängige Zusammenwirken von einem optisch
festvergrößernden Objektiv oder einem optischem Zoomsystem und einem Digitalzoom beschrieben. Die Verwendung des
festvergrößernden Objektivs bzw. des optischen Zoomsystems und des Digitalzooms ist beispielhaft in Fig. 3 und Fig. 4
gezeigt. Der Mikroskoptisch 03 (gezeigt in Fig. 1) bleibt bei dieser Ausführungsform fest. Es wird ein sensoräquivalenter Objektfeldausschnitt 11 aus einem dargestellten Teil einer Mikroskopobjektebene 12 über ein optisch festvergrößerndes Objektiv oder über ein optisches Zoomsystem auf eine
Sensorbildebene 13 formatfüllend abgebildet. Damit hat der auf den Bildwandler (nicht gezeigt) abgebildete
Objektfeldausschnitt 11 die maximale optische
Abbildungsleistung in Bezug auf die Auflösung des Objektivs bzw. des gewählten Zoomfaktors des optischen Zoomsystems.
Durch den erfindungsgemäß nachgeschalteten Digitalzoom kann nun ein monitoräquivalenter Bildausschnitt 14 aus der
Sensorbildebene 13 ohne weiteren Auflösungsgewinn weiter herausvergrößert werden. Diese digitale Nachvergrößerung dann so weit gezoomt werden, bis die nächste optische Vergrößerungsstufe erreicht und das digital vergrößerte Bild dann durch ein höheraufgelöstes optisch erzeugtes Bild in der Sensorbildebene 13 ersetzt wird (vgl. Fig. 4) . Bei Verwendung des höchstauflösenden Objektivs oder bei dem Erreichen des höchsten optischen Zoomfaktors wird der Digitalzoom dann bevorzugt nur noch bis zur förderlichen Vergrößerungsgrenze benutzt. Für einige Anwendungen, z. B. für eine
Partikelanalyse, ist das digitale Nachvergrößern bis in den Bereich leerer Vergrößerungen trotzdem sinnvoll.
Die erfindungsgemäße Kombination des optischen
Vergrößerungswechslers und des Digitalzooms weist hinsichtlich der Sehfeldanpassung einen deutlichen Vorteil auf. Durch ein permanentes Abspeichern der im Sensorformat aufgenommenen optisch erzeugten Bilder ist auch schon bei der Beobachtung nur einer Objektstelle, d. h. bei einem nicht bewegten
Mikroskoptisch 03 (gezeigt in Fig. 1) ein komfortables
Durchzoomen über alle optischen Abbildungsstufen bei
abnehmenden Sehfeldern hinweg möglich, ohne dass ein Risiko für den Bediener besteht, ein beobachtetes Objektdetail aus dem Auge zu verlieren. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass innerhalb des im Format der Sensorbildebene 13
abgespeicherten Digitalbildes ein laterales, rein digitales Navigieren bzw. Verschieben des nachvergrößerten kleineren monitoräquivalenten Bildausschnittes 14 entsprechend
beispielhaft angegebener Pfeilrichtungen 16 ohne eine
Verschiebung des Mikroskoptisches 03 (gezeigt in Fig. 1) möglich ist. Dieses Navigieren bzw. Verschieben wird durch Software zur Bildverarbeitung erzeugt und mit einem digitalen Eingabemedium, z. B. einem gestengesteuerten Touch-Monitor (nicht dargestellt) gesteuert. Somit wird eine typische mikroskopische Praxis zur weiteren Auswahl der Objektdetails um den Bereich der abgebildeten Sehfeldmitte herum ermöglicht. Fig. 6 zeigt eine Prinzipdarstellung einer fünften bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens. In dieser Prinzipdarstellung ist wiederum das Objektfeld- und
sehfeldzahlabhängige Zusammenwirken von einem optisch
festvergrößernden Objektiv oder einem optischem Zoomsystem und einem Digitalzoom beschrieben. Die Verwendung des
festvergrößernden Objektivs bzw. des optischen Zoomsystems und des Digitalzooms ist beispielhaft in Fig. 3 und Fig. 4
gezeigt. Im Unterschied zu der in Fig. 5 gezeigten vierten Ausführungsform wird der Mikroskoptisch 03 (gezeigt in Fig. 1) lateral verschoben, da der Verschiebeweg innerhalb der
Sensorfläche, d. h. im sensoräquivalenten Objektfeldausschnitt 11 nicht mehr ausreicht, insbesondere weil ein Sehfeldrand der Sensorfläche erreicht wird.
Es ist beispielhaft ein zunächst interessierender Bereich 21 in der Mikroskopobjektebene 12 dargestellt. Ein Bediener navigiert mithilfe eines digitalen Eingabemediums (nicht dargestellt) in eine y-Richtung zu einem ersten weiteren nunmehr interessierenden Bereich 22. Erfindungsgemäß wird dieser Navigation in dem ausgegebenen Bild gefolgt. Hierfür erfolgt zunächst eine Verschiebung des monitoräquivalenten Bildausschnittes 14 innerhalb der Sensorbildebene 13 und nach Erreichen der Sensorgrenze abschließend eine entsprechende Verschiebung des Mikroskoptisches 03 (gezeigt in Fig. 1) in die y-Richtung. Dabei werden auf dem Verschiebeweg des
Mikroskoptisches 03 (gezeigt in Fig. 1) zum ersten weiteren interessierenden Bereich 22 weitere der sensoräquivalenten Bildfelder in der Sensorbildebene 13 aufgenommen und
zusammengefügt, was auch als Stitching bezeichnet wird. Das zusammengefügte Bild wird kontinuierlich digital gespeichert. Die nachträgliche Vergrößerung über den Digitalzoom in Echtzeit lässt in Abhängigkeit von der für das beobachtete mikroskopische Objekt notwendigen Sensorbelichtungszeit eine ruckel- und verzögerungsarme digitale Bildvisualisierung und Orientierung innerhalb des Objektes entlang des gewählten Verschiebeweges des Mikroskoptisches 03 (gezeigt in Fig. 1) zu. In gleicher Weise geschieht auch eine weitere beispielhaft dargestellte gleichzeitige Verschiebung 23 in zwei
Koordinatenrichtungen des Mikroskoptisches 03 (gezeigt in Fig. 1) vom ersten weiteren interessierenden Bereich 22 zu einem zweiten weiteren interessierenden Bereich 24. Entlang der gewählten Verschieberichtungen 23 werden die aufgenommenen sensoräquivalenten Bildfelder in der Sensorbildebene 13 automatisch zu einem immer größer werdenden zusammenhängenden digitalen Bildfeld zusammengefügt und gespeichert. Dies weist den Vorteil auf, dass bei nochmaligem Navigieren zu gleichen interessierenden Bereichen nur noch auf das digital
abgespeicherte Bild zurückgegriffen wird, was in Echtzeit geschehen kann, während das Objekt in dieser Zeit nicht beleuchtet bzw. kontrastiert und optisch visualisiert werden muss. Lediglich beim Navigieren zu anderen zuvor nicht
erkundeten Objektbereichen muss das mikroskopische Objekt wieder beleuchtet bzw. kontrastiert werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt eine größtmögliche Schonung des zu mikroskopierenden Objektes bzw. Präparates, insbesondere bei zunehmend ausbleichenden
Fluoreszenzpräparaten, sowie eine ruckel- und verzögerungsarme digitale Bildvisualisierung und Orientierung durch
größtmögliche Nutzung von digitalisierten Bildfeldern ohne händisches Umschalten diskreter Vergrößerungsstufen.
Das mit Bezug auf die Fig. 6 für eine feste Vergrößerung beschriebene Objektfeld- und sehfeldzahlabhängige Zusammenwirken von einem optisch festvergrößernden Objektiv oder einem optischen Zoomsystem und einem Digitalzoom wird bevorzugt bei den in den Fig. 2 bis Fig. 5 gezeigten
Ausführungsformen angewendet. Auch für mit diesen
Ausführungsformen erzielbaren anderen Vergrößerungen werden entlang der dort gewählten Verschieberichtungen und der gewählten Fokusebene bzw. Fokusmap bei unebenen Objekten und gegebenenfalls Bildstandskorrekturen und/oder optischer
Korrekturen die aufgenommenen sensoräquivalenten Bildfelder automatisch zu einem immer größer werdenden zusammenhängenden digitalen Bildfeld durch Stitching zusammengefügt und
gespeichert. Damit entstehen für jedes mikroskopische Objekt bzw. Präparat für die gewählten Festvergrößerungen
zusammengefügte und gespeicherte digitale Bildfelder, die über die ebenfalls dokumentierte digitale Zoomfunktion miteinander verknüpft sind.
Bevorzugt werden alle am Präparat beispielsweise auch in verschiedenen Kontrastverfahren durchgeführten mikroskopischen Untersuchungen, d. h. der gesamte Workflow, in Form eines Filmes lückenlos dokumentiert. Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens gegenüber dem Stand der Technik, bei welchem lediglich nur digitale Einzelbilder bzw.
Videosequenzen von einzelnen Objektpunkten bzw.
Präparatstellen aufgenommen und gespeichert werden, besteht darin, dass Videoinformationen über die Navigation zu den interessierenden Präparatstellen, zu den Regions of Interest, verfügbar sind. Dies ist beispielsweise für einen
zweifelsfreien Nachweis einer gestellten Diagnose, z. B. bei pathologischen Präparaten notwendig.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass sie eine schonende Untersuchung von fluoreszierenden Proben erlaubt, da während der digitalen Bildanzeige die Fluoreszenzanregung der Probe nicht notwendig ist. Durch das reduzierte Ausbleichen der Probe kann diese wesentlich länger verwendet werden. Insbesondere für eine anschließende
konfokale oder hochauflösende Technologie ist die Probe nicht schon während der Weitfeldinspektion erheblich geschädigt.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass durch das Verändern der Vergrößerung durch digitale
Bildverarbeitung, d. h. durch den Digitalzoom als
wesentlicher Funktionsbestandteil des erfindungsgemäßen
Hybridzooms, Objektive gleicher Apertur bzw. Auflösung und aber höherer Maßstabszahl ersetzt werden können.
Beispielsweise kann ein Objektiv 40x/1.4 ein Objektiv 100x/1.4 vollständig ersetzen, da das Höhervergrößern bei
gleichbleibender Auflösung durch den Digitalzoom erfolgt. Mit noch höher auflösenden Objektiven, z. B. 20x/1.2 werden bevorzugt noch größere Vergrößerungsbereiche durch den
Digitalzoom ersetzt.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass für Übersichtsvergrößerungen bei großen Objektfeldern der
Digitalzoom auch Objektive ersetzt, die für eine Verfolgung eines interessierenden Bereiches nicht erforderlich sind;
nämlich Objektive in dem Bereich l,0x l,25x 2,5x 5,0x.
Mit der Auswahl eines Übersichtsobjektivs mit einer applikativ geeigneten Auflösung und Sehfeldzahl kann der Digitalzoom als Funktionsbestandteil des erfindungsgemäßen Verfahrens den Bereich bis zum nächsten höherauflösenden Objektiv
kontinuierlich überbrücken, sodass im Vergleich zum Stand der Technik einige Objektive nicht notwendig sind. Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass die Nutzung einer übersichtsvergrößernden integrierten Kamera in Kombination mit dem Digitalzoom ein besonderes
Übersichtsobjektiv ersetzt.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass der Digitalzoom Korrekturen mechanischer Zentrierfehler
ermöglicht; z. B. eine Fehlerkorrektur des so genannten
Objektivbildstandes. Damit wird ein laterales Springen der Sehfeldmitte bei einem Vergrößerungswechsel durch die
digitalen Korrekturen vermieden. Der Digitalzoom erlaubt ebenfalls die Korrektur der Mittenablagen von optischen
Zoomsystemen während des Zoomvorganges; d. h. eine Korrektur von mechanischen Führungsfehlern der beweglichen optischen Teilsysteme des Zoomobjektivs.
Die Erfindung weist den Vorteil auf, dass durch den
Digitalzoom eine automatische Nachfokussierung bei einem
Objektivwechsel durch Berücksichtigung von werksseitig
bestimmten individuellen Objektivschnittweiten vereinfacht ist, wodurch die Bedienung erleichtert und ein Probendurchsatz erhöht ist.
Die Erfindung weist den Vorteil auf, dass die Notwendigkeit hündischer oder hündisch ausgelöster motorischer
Einstellvorgänge am Mikroskop verringert ist, wodurch
Einstellfehler und ein Aufwand zum Suchen und Verfolgen interessierender Objektdetails vermindert sind. Die Erfindung unterstützt eine applikationsbezogene und anwenderfreundliche Bedienung des Mikroskops und erlaubt eine Steigerung der
Produktivität in Form eines größeren Probendurchsatzes. Bezugszeichenliste
01 Objektivwechsler
02 Objektiv
03 Mikroskoptisch
04 Digitalkamera
05
06 Computer
07 Anzeigeeinheit
08 Mikroskopgrundkörper
09 Okular
10
11 Objektfeldausschnitt
12 Mikroskopobjektebene
13 Sensorbildebene
14 monitoräquivalenter Bildausschnitt
15
16 Pfeilrichtung einer Navigation/Verschiebung
17
18
19
20
21 zunächst interessierender Bereich
22 erster weiterer interessierender Bereich
23 Verschiebung
24 zweiter weiterer interessierender Bereich
M0b n Abbildungsmaßstab des n-ten Objektivs y'obj n bildseitige Auflösung des n-ten Objektivs g'ϋk bildseitige Auflösung der Übersichtskamera y zo bildseitige Auflösung des Zoomobjektivs y'oz bildseitige Auflösung des optischen Zoomsystems y'DZ Auflösung des Digitalzooms
VDZ Vergrößerung des Digitalzooms
VÜK Vergrößerung der Übersichtskamera
Vzo Vergrößerung des Zoomobjektivs
Voz Vergrößerung des optischen Zoomsystems
VFDZ förderliche Vergrößerung des Digitalzooms

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Verändern einer Vergrößerung eines digitalen Mikroskops, wobei das digitale Mikroskop mindestens zwei automatisch wechselbare Objektive (02) mit
unterschiedlichen Abbildungsmaßstäben umfasst, von denen jeweils ein Objektiv (02) ausgewählt wird, und wobei das digitale Mikroskop weiterhin einen Bildwandler zum Wandeln eines mit dem ausgewählten Objektiv (02) aufgenommenen Bildes umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass eine
Vergrößerung eines durch das digitale Mikroskop
ausgegebenen Bildes kontinuierlich verändert wird, wofür ein kontinuierliches Verändern einer Vergrößerung eines mit dem gewählten Objektiv (02) aufgenommenen und mit dem
Bildwandler gewandelten Bildes durch eine digitale
Bildverarbeitung erfolgt, wobei bei einem automatischen Wechseln der Objektive (02) die vor dem Wechseln gegebene Vergrößerung des durch das digitale Mikroskop ausgegebenen Bildes und die nach dem Wechseln gegebene Vergrößerung des durch das digitale Mikroskop ausgegebenen Bildes
aufeinander abgeglichen werden, dadurch gekennzeichnet, dass von einem zuvor interessierenden Bereich (21) der mikroskopierten Probe zu einem aktuell interessierenden Bereich (22, 24) der mikroskopierten Probe gewechselt wird, wobei synchron zu diesem Wechsel zuvor der zuvor
interessierende Bereich (21) der mikroskopierten Probe an einer Position des durch das digitale Mikroskop
ausgegebenen Bildes abgebildet wird und an dieser Position des durch das digitale Mikroskop ausgegebenen Bildes der entlang des Pfades erfolgende Wechsel und schließlich der aktuell interessierende Bereich (22, 24) abgebildet werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass beim Wechseln der Objektive (02) ein Bildstand des nach dem Wechseln der Objektive (02) von dem gewählten Objektiv (02) aufgenommenen und vom Bildwandler gewandelten Bildes auf einen Bildstand des vor dem Wechseln der Objektive (02) von dem gewählten Objektiv (02) aufgenommenen und vom
Bildwandler gewandelten Bildes abgeglichen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der aktuell interessierende Bereich (21, 22, 24) der mikroskopierten Probe an einer Position in dem durch das digitale Mikroskop ausgegebenen Bild abgebildet wird und diese Position im Bild während des kontinuierlichen
Veränderns der Vergrößerung des Bildes unverändert bleibt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, dass nach dem Wechseln der Objektive (02) ein Fokussieren auf einen Bereich der mikroskopierte Probe erfolgt, welcher vor dem Wechseln der Objektive (02) fokussiert war.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, dass das eines oder mehrere der
wechselbaren Objektive (02) als ein Zoomobjektiv
ausgebildet ist, wobei das Verfahren einen Schritt umfasst, bei welchem das kontinuierliche Verändern der Vergrößerung des digitalen Mikroskops durch ein kontinuierliches
Verändern eines Abbildungsmaßstabes des als Zoomobjektiv ausgebildeten Objektivs (02) erfolgt.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, dass eines der wechselbaren Objektive (02) des Mikroskops durch eine Einheit aus einem Übersichtsobjektiv und einer Übersichtskamera gebildet ist, wobei die Übersichtskamera für eine Veränderung der
Vergrößerung des von der Übersichtskamera ausgegebenen Bildes durch eine digitale Bildverarbeitung ausgebildet ist, und wobei das kontinuierliche Verändern der
Vergrößerung des digitalen Mikroskops durch ein
kontinuierliches Verändern des Abbildungsmaßstabes des als Zoomobjektiv ausgebildeten Übersichtsobjektivs oder durch ein kontinuierliches Verändern der Vergrößerung des Bildes der Übersichtskamera durch die digitale Bildverarbeitung erfolgt .
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, dass das Verändern der Vergrößerung des mit dem gewählten Objektiv (02) aufgenommenen und durch den Bildwandler gewandelten Bildes durch die digitale
Bildverarbeitung solange erfolgt, bis ein Abbildungsmaßstab eines der nicht gewählten Objektive (02) erreicht wird, woraufhin dieses zum Wechseln gewählt wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, dass das Wechseln von dem zuvor
interessierenden Bereich (21) der mikroskopierten Probe zu dem aktuell interessierenden Bereich (22, 24) der
mikroskopierten Probe entlang eines Pfades auf der
mikroskopierten Probe erfolgt, und dass synchron zu diesem entlang des Pfades erfolgenden Wechsel zuvor der zuvor interessierende Bereich (21) der mikroskopierten Probe an der Position des durch das digitale Mikroskop ausgegebenen Bildes abgebildet wird und an dieser Position des durch das digitale Mikroskop ausgegebenen Bildes der entlang des Pfades erfolgende Wechsel und schließlich der aktuell interessierende Bereich (22, 24) abgebildet werden.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Abbilden des entlang des Pfades erfolgenden Wechselns der interessierenden Bereiche (21, 22, 24) bis zu dem aktuell interessierenden Bereich (24) in dem durch das digitale Mikroskop ausgegebenen Bild durch eine digitale
Bildverarbeitung des mit dem gewählten Objektiv (02) und einer gewählten Positionierung der Probe gegenüber dem Objektiv (02) aufgenommenen Bildes erfolgt, solange dieses Bild den entlang des Pfades erfolgenden Wechsel der
interessierenden Bereiche (21, 22, 24) bis zu dem aktuell interessierenden Bereich (24) abbildet, und dass das
Abbilden des entlang des Pfades erfolgenden Wechselns der interessierenden Bereiche (21, 22, 24) bis zu dem aktuell interessierenden Bereich (24) in dem durch das digitale Mikroskop ausgegebenen Bild durch ein Verändern der
Position der Probe gegenüber dem Objektiv (02) erfolgt, sobald das mit dem gewählten Objektiv (02) und der
gewählten Positionierung der Probe gegenüber dem Objektiv (02) aufgenommene Bild den entlang des Pfades erfolgenden Wechsel der interessierenden Bereiche (21, 22, 24) bis zu dem aktuell interessierenden Bereich (24) nicht mehr abbildet .
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die während des Veränderns der Positionierung der Probe
gegenüber dem jeweils gewählten Objektiv (02) mit dem gewählten Objektiv (02) aufgenommenen und vom Bildwandler gewandelten Bilder gespeichert werden.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die gespeicherten Bilder als ein Film wiedergegeben werden.
12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die gespeicherten Bilder entsprechend der
Positionierung der Probe zu einem zusammenhängenden Bild zusammengefügt werden.
13. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die gespeicherten Bilder entsprechend ihrem Inhalt zu einem zusammenhängenden Bild zusammengefügt werden.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch
gekennzeichnet, dass zu einem weiteren interessierenden Bereich gewechselt wird, welcher einen der entlang des
Pfades angeordneten zuvor interessierenden Bereiche (21,
22, 23) umfasst, wobei dasjenige der zuvor gespeicherten Bilder wiedergegeben wird, welches diesen der entlang des Pfades angeordneten zuvor interessierenden Bereiche (21, 22, 23) abbildet.
15. Digitales Mikroskop zum Mikroskopieren einer Probe,
umfassend :
mindestens zwei automatisch wechselbare Objektive (02) mit unterschiedlichen Abbildungsmaßstäben;
- einen Bildwandler zum Wandeln eines mit einem der
Objektive (02) aufgenommenen Bildes der Probe; und eine Steuer- und Bildverarbeitungseinheit (06), welche zur Ausführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 14 konfiguriert ist.
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