DE102017107178A1

DE102017107178A1 - Vorrichtung zum Erzeugen von reflexkorrigierten Abbildungen, Mikroskop und Reflexkorrekturverfahren zum Korrigieren von digitalen mikroskopischen Abbildungen

Info

Publication number: DE102017107178A1
Application number: DE102017107178.4A
Authority: DE
Inventors: Martin PESCHKA; Norbert Kerwien
Original assignee: Carl Zeiss Meditec AG
Current assignee: Carl Zeiss Meditec AG
Priority date: 2017-04-04
Filing date: 2017-04-04
Publication date: 2018-10-04
Anticipated expiration: 2037-04-05
Also published as: US20180284419A1; DE102017107178B4

Abstract

Es wird ein Mikroskop, ein Reflexkorrekturverfahren zum Korrigieren von digitalen mikroskopischen Abbildungen und eine Vorrichtung (10) zum Erzeugen von reflexkorrigierten, vorzugsweise mikroskopischen, Abbildungen eines Objektes (11) zur Verfügung gestellt. Die Vorrichtung umfasst
- eine Beleuchtungseinrichtung (12) mit einer Beleuchtungsquelle (13) und einer Beleuchtungspupille (14) zum Beleuchten eines Objektes,
- eine Bildaufnahme-Sensoreinrichtung (15), eingerichtet zum Aufnehmen einer Sequenz von jeweils zu voneinander verschiedenen Beleuchtungssituationen zugehörigen Abbildungen von dem Objekt;
- eine Bildverarbeitungseinrichtung (16), eingerichtet zum Erzeugen einer reflexkorrigierten Abbildung aus der Sequenz und
- eine Subapertur-Modulationseinrichtung (17), dazu eingerichtet, die voneinander verschiedenen Beleuchtungssituationen derart zu erzeugen, dass zu jedem Bildbereich in einer Abbildung aus der Sequenz, der ein reflektiertes Beleuchtungsabbild zumindest eines Teils der Beleuchtungspupille (14) enthält, ein korrespondierender Bildbereich ohne dieses reflektierte Beleuchtungsabbild in zumindest einer der übrigen Abbildungen aus der Sequenz vorliegt; wobei die Subapertur-Modulationseinrichtung (17) Mittel umfasst, um die voneinander verschiedenen Beleuchtungssituationen durch sequentielles Verändern eines Beleuchtungsstrahlengangs (18) von der Beleuchtungspupille (14) zum Objekt (11) zu erzeugen, wobei jeweils Licht von einem jeweils zugehörigen ersten Subapertur-Bereich (21) der Beleuchtungspupille (14) auf das Objekt (11) trifft, während von einem jeweils zweiten Subapertur-Bereich (22) der Beleuchtungspupille (14) kein Licht auf das Objekt (11) trifft.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erzeugen von reflexkorrigierten Abbildungen, ein Mikroskop, sowie ein Reflexkorrekturverfahren zum Korrigieren von mikroskopischen Abbildungen.
Bilder beleuchteter Objekte können Reflexe der Beleuchtung am Objekt enthalten. Beispielsweise können beim Einsatz von ophthalmischen Operationsmikroskopen bei der Beobachtung des Patientenauges Reflexe der Beleuchtung an der Hornhaut, sogenannte Hornhautreflexe, auftreten.
In der DE 196 38 263 wird ein Lichtabsorber in den Beleuchtungsstrahlengang eines ophthalmischen Beobachtungssystems eingebracht, um diesen Hornhautreflex zu verringern.
In der US 7,570,408 wird gezeigt, dass der Hornhautreflex durch die Beleuchtung mit einer gesteuerten Verschiebung zwischen Operationsmikroskop und Patientenauge verringert werden kann.
Digitale Bildverarbeitung ermöglicht die algorithmische zumindest teilweise Eliminierung von Beleuchtungsreflexen in aufgenommenen Bildern. Werden beispielsweise n Bilder I₁,...,I_n desselben ortsfesten Objektes in n unterschiedlichen Beleuchtungseinstellungen bzw. Beleuchtungssituationen aufgenommen, wobei jede Beleuchtungseinstellung m benachbarte Beleuchtungseinstellungen besitzt, die in der Menge N(i) sortiert sind, so lässt sich ein reflexkorrigiertes Bild I berechnen aus $Ι = \frac{1}{n} \sum_{i = 1}^{n} Ι_{i} - \frac{1}{n} \sum_{j \in N (i)} \frac{| Ι_{i} - Ι_{j} |}{m} .$
Beispielsweise wird in der DE 10 2015 208 080 A1 ein Verfahren beschrieben, bei dem in digitalen Mikroskopen mittels mehrerer örtlich verteilter Lichtquellen (Ringbeleuchtung aus mehreren Leuchtdioden bzw. lichtemittierenden Dioden (LEDs)) verschiedene Beleuchtungssituationen realisiert werden, wobei hierzu die Lichtquellen einzeln oder in Gruppen zeitlich sequentiell ein- und ausgeschaltet werden. Zu jeder dieser Beleuchtungssituationen bzw. Beleuchtungseinstellungen werden dann Bilder des Objektes aufgenommen. Die aufgenommenen Bilder mit den Reflexen der Lichtquellen werden geeignet miteinander verrechnet, um ein Bild mit reduzierten oder weitgehend ohne Reflexe der Lichtquellen zu generieren.
Allerdings sind hierzu mehrere, räumlich deutlich voneinander getrennt angeordnete Lichtquellen erforderlich, um unterschiedliche Beleuchtungssituationen mit Beleuchtung aus unterschiedlichen Winkeln generieren zu können. Dies kann in einigen Anwendungsfällen, beispielsweise beim Betrieb eines ophthalmischen Operationsmikroskops, schwer zu realisieren sein.
In ophthalmischen Operationsmikroskopen können beispielsweise verschiedene Beleuchtungsmodi eingesetzt werden, um für die jeweilige Operationsphase am Auge geeignete Kontrastmethoden zum Einsatz bringen zu können. Beispielsweise wird die „rote Reflexbeleuchtung“ verwendet, bei welcher der Augenhintergrund definiert angestrahlt wird, als sekundäre Lichtquelle wirkt und die Linse und Hornhaut des Auges von hinten durchleuchtet und so insbesondere eine Beobachtung von streuenden und Phasen-Objekten (z.B. Reste der zertrümmerten Augenlinse während einer Kataraktoperation) ermöglicht. Hierzu kann insbesondere eine koaxiale Beleuchtung des Augenhintergrundes durch die beiden Beobachtungskanäle eines stereoskopischen Operationsmikroskops verwendet werden. Kommt noch ein integriertes Assistentenmikroskop zum Einsatz, kann dies je nach Architektur des Operationsmikroskops die Anzahl der Beleuchtungskanäle zur koaxialen Beleuchtung auf 4 erhöhen. Kommt eine Umfeldbeleuchtung für das Operationsfeld hinzu, erhält man noch einen weiteren Beleuchtungskanal.
Jeder dieser Beleuchtungskanäle führt zu einem Hornhautreflex, also einem reflektierten Abbild der Beleuchtungspupille der Beleuchtung auf der Hornhaut am operierten Auge im Beobachterbild. Indem sich zum einen das Auge nahe der Objektebene des Operationsmikroskops befindet, weiterhin der Krümmungsradius der Hornhaut (beispielsweise im Bereich um ca. 7 mm) viel kleiner ist als die Brennweite des Objektivs im Operationsmikroskop (beispielsweise im Bereich um 200 mm) und zum anderen die konjugierten Ebenen der verschiedenen Beleuchtungspupillen Abstände zur Hornhaut besitzen, die wesentlich größer als der Hornhautkrümmungsradius sind (z.B. koaxiale Beleuchtung idealerweise im Unendlichen und Umfeldbeleuchtung typischerweise in der Nähe des Hauptobjektivs, also beispielsweise 200 mm >> 7 mm), bewirkt die Reflektion des Beleuchtungspupillenlichtes an der Hornhaut, dass der Bildort dieses Hornhautreflexes sehr nahe am Bildort des beobachteten Objektfeldes zu liegen kommt. Derartige Hornhautreflexe können sich daher dem Bildbereich von Interesse in störender Weise überlagern.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, das Erzeugen von Abbildungen, insbesondere mikroskopischen Abbildungen, von einem Objekt zu ermöglichen, bei denen Reflexe von Beleuchtung an dem Objekt zumindest verringert sind, unabhängig von der Anzahl von Beleuchtungsquellen und dem Winkel zwischen deren Beleuchtungsstrahlengängen und dem oder den Beobachtungsstrahlengängen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung zum Erzeugen von reflexkorrigierten Abbildungen gemäß dem unabhängigen Anspruch 1, sowie ein Mikroskop gemäß dem nebengeordneten Anspruch 11 und ein Reflexkorrekturverfahren zum Korrigieren von digitalen mikroskopischen Abbildungen gemäß dem unabhängigen Anspruch 17 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Erzeugen von reflexkorrigierten Abbildungen, vorzugsweise reflexkorrigierten mikroskopischen Abbildungen, eines Objektes, umfasst eine Beleuchtungseinrichtung mit einer Beleuchtungsquelle und einer Beleuchtungspupille zum Beleuchten eines Objektes. Die Vorrichtung umfasst außerdem eine Bildaufnahme-Sensoreinrichtung, eingerichtet zum Aufnehmen einer Sequenz von jeweils zu voneinander verschiedenen Beleuchtungssituationen zugehörigen Abbildungen von dem Objekt, sowie eine Bildverarbeitungseinrichtung, eingerichtet zum Erzeugen einer reflexkorrigierten Abbildung aus der Sequenz. Darüber hinaus umfasst die Vorrichtung eine Subapertur-Modulationseinrichtung, die dazu eingerichtet ist, die voneinander verschiedenen Beleuchtungssituationen derart zu erzeugen, dass zu jedem Bildbereich in einer Abbildung aus der Sequenz, der ein reflektiertes Beleuchtungsabbild zumindest eines Teils der Beleuchtungspupille enthält, insbesondere ein Beleuchtungsabbild, dessen Bildlage sich bei oder nahe zu derjenigen des Objekts befindet, ein korrespondierender Bildbereich ohne dieses reflektierte Beleuchtungsabbild in zumindest einer der übrigen Abbildungen aus der Sequenz vorliegt, wobei die Subapertur-Modulationseinrichtung Mittel umfasst, um die voneinander verschiedenen Beleuchtungssituationen durch sequentielles Verändern eines Beleuchtungsstrahlengangs von der Beleuchtungspupille zum Objekt zu erzeugen, wobei jeweils, also für jede der voneinander verschiedenen Beleuchtungssituationen, Licht von einem jeweils zugehörigen ersten Subapertur-Bereich der Beleuchtungspupille auf das Objekt trifft, während von einem jeweils zweiten Subapertur-Bereich der Beleuchtungspupille kein Licht auf das Objekt trifft.
Eine Beleuchtungseinrichtung umfasst eine Beleuchtungsquelle oder Lichtquelle und eine zugehörige Beleuchtungspupille. Die Beleuchtungsquelle kann eine primäre oder eine sekundäre Beleuchtungsquelle sein. Eine primäre Beleuchtungsquelle kann beispielsweise eine Halogenglühlampe, eine Gasentladungslampe oder eine Leuchtdiode (LED) sein. Es kann sich um eine Weißlichtquelle oder auch um eine Laser-Lichtquelle handeln. Bei einer Weißlichtquelle kann beispielsweise auch vorgesehen sein, auf die Beleuchtung Einfluss zu nehmen, indem ein Filter in den Beleuchtungsstrahlengang eingebracht wird, der nur einen ausgewählten Spektralbereich passieren lässt. Als sekundäre Beleuchtungsquelle kann beispielsweise der Ausgang eines Mischerstabs, eines Lichtwellenleiters, z.B. einer Glasfaser, oder eines Lichtwellenleiterbündels oder einer anderen, Licht von einer primären Lichtquelle empfangenden und wieder ausstrahlenden Einrichtung verwendet werden.
Eine Beleuchtungspupille ist eine reelle oder virtuelle Öffnung, die ein aus der Beleuchtungseinrichtung austretendes Lichtstrahlenbündel begrenzt. Tritt das Lichtstrahlenbündel in ein beispielsweise aus Linsen oder Spiegeln bestehendes optisches System, beispielsweise eines Mikroskops ein, kann sie der Öffnung einer Aperturblende entsprechen. Die Beleuchtungspupille kann auch das Bild der Aperturblende in einer konjugierten Ebene nach Durchlaufen des optischen Systems bezeichnen. Ein optisches System zwischen Beleuchtungsquelle und Beleuchtungspupille kann selbst Teil der Beleuchtungsvorrichtung sein, d.h. die Beleuchtungseinrichtung mit Beleuchtungspupille umfasst ggf. nicht nur die Beleuchtungspupille an der Beleuchtungsquelle selbst, sondern auch das erforderliche optische System, das den Strahlengang von der Beleuchtungsquelle in eine zur Beleuchtungsquelle konjugierte Ebene lenkt, in der der Strahlengang wieder eine Beleuchtungspupille bildet.
Mit Apertur wird hier die Querschnittsfläche der Beleuchtungspupille bezeichnet. Ein Subapertur-Bereich der Beleuchtungspupille bezeichnet einen Anteil oder Teilbereich der Querschnittsfläche der Beleuchtungspupille, der kleiner als die Apertur ist, die somit mindestens zwei zueinander disjunkte Subapertur-Bereiche umfasst. Der jeweils erste und zu diesem disjunkte, also diesen nicht überlappende, zweite Subapertur-Bereich können zusammen den gesamten Bereich der Querschnittsfläche der Beleuchtungspupille abdecken. Ist dies nicht der Fall, kann die Reflexkorrektur zumindest eine suboptimale Verbesserung erzielen.
Der Begriff Subapertur-Bereich bezeichnet einen Anteil an der Querschnittsfläche der Beleuchtungspupille. Der Subapertur-Bereich kann jeweils ein zusammenhängender Bereich sein, kann in einer anderen Ausführungsform aber auch aus mehreren, nicht zusammenhängenden Teilbereichen bestehen, die zusammen den jeweils ersten oder den jeweils zweiten Subapertur-Bereich bilden.
Der Begriff Objekt bezeichnet hier entweder ein vollständiges Objekt oder zumindest einen Teil davon, von dem ursprünglich von der Beleuchtung stammendes Licht in objektabhängig modifizierter Form mit der Bildaufnahme-Sensoreinrichtung aufgenommen wird und entspricht bei Bildaufnahme von mikroskopischen Abbildungen der beobachteten Objektebene bzw. dem beobachteten Objektfeld bzw. einem Teil davon. Dabei bezeichnet ursprünglich von der Beleuchtung stammendes Licht in objektabhängig modifizierter Form insbesondere am Objekt bzw. dessen Oberfläche reflektiertes Licht. Beispielsweise wenn das Objekt ein Auge bzw. ein Teil davon ist, schließt dies aber u.a. auch vom Augenhintergrund zurückgestreutes Licht mit ein, das z.B. die Bereiche des Auges, die von einem Mikroskop scharf abgebildet werden, transmittiert (Rot-Reflex-Beleuchtung).
Eine Bildaufnahme-Sensoreinrichtung ermöglicht das Aufnehmen und gegebenenfalls ein zumindest temporäres Speichern eines bzw. mehrerer Bilder und kann eine Vorrichtung zur Aufnahme von zweidimensionalen Abbildern aus Licht auf elektrischem Wege umfassen. Mittels der Bildaufnahme-Sensoreinrichtung kann ein elektronisches und insbesondere ein digitales Bild des beobachteten Objekts aufgenommen werden. Die Bildaufnahme-Sensoreinrichtung umfasst beispielsweise eine Matrix von optoelektronischen Wandlern, beispielsweise Fotodioden, die die empfangenen reflektierten Lichtsignale in entsprechende elektrische bzw. elektronische Signale umsetzen, die eine automatisierte Auswertung erlauben. Als Bildaufnahme-Sensoreinrichtung können beispielsweise halbleiterbasierte Bildsensoren, beispielsweise CCD-Sensoren (CCD - ladungsgekoppeltes Bauteil) oder Active Pixel Sensoren wie CMOS-Sensoren (CMOS-Complementary Metal-Oxide-Semiconductor) verwendet werden. Als Bildsensor kann beispielsweise auch ein Hyperspektralsensor Verwendung finden, in dem nicht nur drei Spektralkanäle (bspw. rot, grün und blau) vorhanden sind, sondern eine Vielzahl von Spektralkanälen.
Eine Bildaufnahme- Sensoreinrichtung kann beispielsweise eine Digitalkamera umfassen.
Die Bildaufnahme-Sensoreinrichtung ist mit einer Bildverarbeitungseinrichtung verbunden, bei der Aufnahme digitaler Bilder beispielsweise über eine Datenschnittstelle. Die Bildaufnahme-Sensoreinrichtung umfasst beispielsweise einen Prozessor oder Microcontroller, der durch ein Programm dazu eingerichtet ist, aus der Sequenz an aufgenommenen Bildern zumindest ein Bild zu erzeugen bzw. zu berechnen, bei dem Reflexe der Beleuchtung auf dem abgebildeten Objekt nicht bzw. nur in vermindertem Umfang sichtbar sind. In einer Ausführungsform werden die Bildverarbeitungseinrichtung und die Bildaufnahme-Sensoreinrichtung als eine gemeinsame Einrichtung bereitgestellt. Die Bildverarbeitungseinrichtung verfügt zudem über eine weitere Schnittstelle, um das reflexreduzierte Bild an eine Anzeigeeinrichtung bzw. Bildausgabeeinrichtung oder einen Speicher zu übergeben, die beispielsweise Teil der Vorrichtung zum Erzeugen von reflexkorrigierten Abbildungen sein kann oder mit dieser verbunden werden kann.
Ist die Anzeigeeinrichtung Teil eines Mikroskops, beispielsweise eines Operationsmikroskops, ist in einer Ausführungsform vorgesehen, dass das Verändern der Beleuchtungssituationen und die Aufnahme und Verarbeitung von zugehörigen Abbildungen durch die die Bildaufnahme-Sensoreinrichtung beziehungsweise Bildverarbeitungseinrichtung mit einer Frequenz erfolgt, dass der Betrachter das reflexkorrigierte Bild in der Bildausgabeeinrichtung oder Anzeigeeinrichtung ohne wahrnehmbare Verzögerung angezeigt bekommt. Dieses kann dann beispielsweise in den Beobachtungsstrahlengang des Operationsmikroskops eingespiegelt werden.
Die Bildaufnahme-Sensoreinrichtung nimmt eine Sequenz von jeweils zu voneinander verschiedenen Beleuchtungssituationen zugehörigen Abbildungen auf. Die Sequenz besteht aus zeitlich nacheinander aufgenommenen Abbildungen, wobei in diesem Zeitraum voneinander verschiedene Beleuchtungssituationen erzeugt werden, um das Objekt unterschiedlich zu beleuchten, und in jeder Beleuchtungssituation (mindestens) eine zugehörige Abbildung von dem Objekt aufgenommen wird.
Um die unterschiedlichen Beleuchtungssituationen zu erzeugen, verfügt die erfindungsgemäße Vorrichtung über eine Subapertur-Modulationseinrichtung, um den Beleuchtungsstrahlengang, d.h. den Strahlengang eines Beleuchtungsstrahlenbüschels von der Beleuchtungspupille zum Objekt zu modulieren, so dass in jeder Beleuchtungssituation ein jeweils zugehöriger erster Subapertur-Bereich der Beleuchtungspupille Licht abstrahlt, ein jeweils zweiter Subapertur-Bereich der Beleuchtungspupille hingegen nicht oder zumindest in einem gegenüber dem ersten Subapertur-Bereich verringerten Ausmaß. Zu jeder Beleuchtungssituation gehört ein erster und ein zweiter Subapertur-Bereich der Beleuchtungspupille, die diese Beleuchtungssituation erzeugen, d.h. einer Sequenz von Abbildungen ist auch einer Sequenz von unterschiedlichen Beleuchtungssituationen und Sequenzen von ersten und zweiten Subapertur-Bereichen zugeordnet.
Ein zu einem (ersten) Bildbereich in einer Abbildung aus der Sequenz von Abbildungen korrespondierender Bildbereich in einer der übrigen Abbildungen aus der Sequenz ist ein örtlich in dem zweiten Bild an derselben Position angeordneter Bildbereich, der den im ersten Bildbereich gezeigten Inhalt in einer anderen Beleuchtungssituation zeigt. Eine Sequenz besteht aus mindestens zwei Mitgliedern, die Sequenz von zu voneinander verschiedenen Beleuchtungssituationen zugehörigen Abbildungen besteht aus mindestens zwei zeitlich nacheinander aufgenommenen Abbildungen des Objekts.
Anders als beim Einsatz einer einfachen, beispielsweise runden oder ovalen Blende mit einem verstellbaren Durchmesser einer einzigen Öffnung, weist, um eine vollständige Reflexkorrektur bzw. Kompensation zu ermöglichen, jeder ein reflektiertes Abbild zumindest eines Teils der Beleuchtungspupille, insbesondere ein Abbild, dessen Bildlage sich bei oder nahe zu derjenigen des Objekts befindet, enthaltender Bildbereich in einer, vorzugsweise jeder Abbildung der Mehrzahl von zugehörigen Abbildungen einen korrespondierender Bildbereich in einer der übrigen Abbildungen der Sequenz auf, in der der korrespondierende Bildbereich nicht durch den Beleuchtungsreflex verändert ist.
Um den Beleuchtungsstrahlengang von der Beleuchtungspupille zum Objekt sequentiell zu verändern, ist die Subapertur-Modulationseinrichtung dazu ausgelegt, das Beleuchtungsstrahlenbüschel, das aus der Beleuchtungspupille der Beleuchtungseinrichtung austritt, derart zu beeinflussen, dass nur jeweils der erste Subapertur-Bereich Licht auf das Objekt abstrahlen kann. Hierzu kann der Beleuchtungsstrahlengang direkt an der Beleuchtungspupille verändert werden. In einer anderen Ausführungsform kann auch die Beleuchtungsquelle selbst derart beeinflusst werden, dass an der Beleuchtungspupille je nach Beleuchtungssituation nur der jeweils erste Subapertur-Bereich Licht abstrahlt, der zweite jedoch nicht.
Indem zu jedem Bildbereich in einer Abbildung aus der Sequenz, der ein reflektiertes Beleuchtungsabbild zumindest eines Teils der Beleuchtungspupille enthält, insbesondere ein Beleuchtungsabbild, dessen Bildlage sich bei oder nahe zu derjenigen des Objekts befindet, ein korrespondierender Bildbereich ohne dieses reflektierte Beleuchtungsabbild in zumindest einer der übrigen Abbildungen aus der Sequenz vorliegt, wird sichergestellt, dass eine Zusammensetzung der reflexfreien Bildbereiche der aufgenommenen Bilderfolge den gesamten Bildbereich überdeckt.
Die Verwendung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Erzeugen reflexkorrigierter Abbildungen erlaubt es, unterschiedliche Beleuchtungssituationen zu erzeugen, unabhängig von der Anzahl von Beleuchtungsquellen und dem Winkel zwischen deren Beleuchtungsstrahlengängen und dem oder den Beobachtungsstrahlengängen. Auch der Beleuchtungsreflex einer einzelnen Beleuchtungsquelle kann korrigiert bzw. kompensiert werden. Statt mehrere Beleuchtungsquellen zu erfordern, besteht nun zudem die Möglichkeit, beim Vorhandensein mehrere Beleuchtungsquellen entweder alle, eine beliebige Kombination oder auch selektiv einzelne Beleuchtungsreflexe zu korrigieren. Dabei ist es nicht erforderlich, das beobachtete Objekt, die Beleuchtungseinrichtung oder die Bildaufnahme-Sensoreinrichtung in ihrer räumlichen Position zueinander zu verschieben. Zudem ist es nicht erforderlich, dass der Beleuchtungsstrahlengang in einem wesentlich anderen Winkel zum Objekt bzw. dem Objektfeld verläuft als der Beobachtungsstrahlengang, wodurch sich die Vorrichtung insbesondere auch für ophthalmische Beobachtungsgeräte und Operationsmikroskope eignet, die beispielsweise Koaxialbeleuchtung des Objektfeldes einsetzen.
In einer Ausführungsform umfassen die Mittel, um die voneinander verschiedenen Beleuchtungssituationen zu erzeugen, Mittel, um den Beleuchtungsstrahlengang jeweils derart zu verändern, dass über die voneinander verschiedenen Beleuchtungssituationen zusammen betrachtet die jeweils zugehörigen ersten Subapertur-Bereiche zueinander disjunkt sind. Wird vermieden, dass die beleuchtenden ersten Subapertur-Bereiche sich überlappen, werden die von der Bildverarbeitungseinrichtung durchzuführenden Berechnungen minimiert. Insbesondere wenn, beispielsweise aus Geschwindigkeitsgründen, nur zwei verschiedene Beleuchtungssituationen erzeugt werden, ist es erforderlich, dass sich die jeweils ersten Subapertur-Bereiche nicht überlappen, um so sicherzustellen, dass jeder beleuchtende Subapertur-Teilbereich in zumindest einer der Beleuchtungssituationen nicht zur Beleuchtung und somit auch nicht zu einem eventuell auftretenden Beleuchtungsreflex an der Oberfläche des Objekts beiträgt.
In einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung zum Erzeugen von reflexkorrigierten Abbildungen umfassen die Mittel, um die voneinander verschiedenen Beleuchtungssituationen zu erzeugen, Mittel, um den Beleuchtungsstrahlengang jeweils derart zu verändern, dass über die verschiedenen Beleuchtungssituationen zusammen betrachtet eine Zusammensetzung der jeweils zweiten Subapertur-Bereiche die gesamte Beleuchtungspupille überdeckt. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass jeder Anteil des Beleuchtungsstrahlenbüschels, das einen Beleuchtungsreflex, egal durch welchen Subapertur-Teilbereich er verursacht wird, in zumindest einer der aufgenommenen Abbildungen aus der Sequenz nicht zum Auftreten des Beleuchtungsreflexes durch die zugehörige Beleuchtungsquelle beiträgt, so dass eine vollständige Kompensation des Beleuchtungsreflexes ermöglicht wird, unabhängig von der tatsächlichen Position des Beleuchtungsreflexes in den aufgenommenen Abbildungen.
In einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die Beleuchtungspupille eine erste Beleuchtungspupille an der Beleuchtungsquelle, und die Subapertur-Modulationseinrichtung ist dazu eingerichtet, den Beleuchtungsstrahlengang von der ersten Beleuchtungspupille zu verändern. Hier findet die Subapertur-Modulation in der Nähe der Beleuchtungsquelle statt und kann beispielsweise durch Modulation der Beleuchtungsquelle selbst erfolgen. Zudem kann ein optisches System, in das der Strahlengang der Beleuchtung danach gegebenenfalls eintritt, von der Vorrichtung bzw. zumindest von der Subapertur-Modulationseinrichtung getrennt zur Verfügung gestellt werden, so dass das optische System beispielsweise Teil eines vorhandenen Mikroskops sein kann, wohingegen die Subapertur-Modulationseinrichtung Teil eines nachrüstbaren Moduls sein kann, mit dem die Funktionalität des Mikroskops erweitert werden kann.
In einer anderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die Beleuchtungspupille eine zweite Beleuchtungspupille in einer zur Beleuchtungsquelle konjugierten Ebene oder in einer zu dieser nahegelegenen Ebene, und die Subapertur-Modulationseinrichtung ist dazu eingerichtet, den Beleuchtungsstrahlengang von der zweiten Beleuchtungspupille zu verändern. Bei dieser Ausführungsform kann die Subapertur-Modulation beispielsweise in ein Mikroskop integriert werden, aber die Subapertur-Modulationseinrichtung, je nach Ausgestaltung des Beleuchtungsstrahlengangs, auch zwischen einem Hauptobjektiv des Mikroskops und dem zu beobachtenden Objektfeld in den Beleuchtungsstrahlengang eingebracht werden. So kann zum einen die Nähe zur Beleuchtungsquelle vermieden werden, die je nach Ausführung erhöhte Temperaturen in ihrer Umgebung verursachen kann und baulich unter Umständen nur geringen Raum für den Einbau einer Subapertur-Modulationseinrichtung lässt. Zum anderen kann, wenn die Subapertur-Modulationseinrichtung als Modul unterhalb des Hauptobjektivs in den Strahlengang eingebracht werden kann, vermieden werden, dass beim Einsatz eines betriebenen Subapertur-Modulators beispielsweise durch diesen erzeugte Schwingungen auf das optische System des Mikroskops übertragen werden und so die Beobachtung des Objekts beeinflussen.
In einer Ausführungsform umfassen die Mittel, um die voneinander verschiedenen Beleuchtungssituationen zu erzeugen, Mittel, um den jeweils zweiten Subapertur-Bereich zeitweise abzuschatten. Der jeweils zweite Subapertur-Bereich wird hierbei zeitweise bzw. zeitlich variabel während der zugehörigen Beleuchtungssituation derart beeinflusst, dass von ihm kein Anteil des Beleuchtungsstrahlenbüschels auf das Objekt trifft. Hierzu umfasst die Subapertur-Modulationseinrichtung eine Subaperturblende, die zeitlich variabel zum zu der Beleuchtungssituation zugehörigen Zeitpunkt den jeweils zugehörigen zweiten Subapertur-Bereich abschattet. Der Begriff „abschatten“ bezeichnet hier das Ausblenden des zum zweiten Subapertur-Bereich zugehörigen Anteils des Beleuchtungsstrahlenbüschels, durch eine lichtundurchlässige Subaperturblende, die zum Zeitpunkt der Abschattung jeweils die Form des jeweils zugehörigen zweiten Subapertur-Bereichs aufweist. Dies ermöglicht die Subapertur-Modulation durch den Einsatz beispielsweise einer geeigneten, steuerbaren Subaperturblende, die gegebenenfalls auch nachträglich eingebaut werden kann und keine zusätzlichen Anforderungen an die Eigenschaften der zu verwendenden Beleuchtungsquelle oder der zu verwendenden optischen Systeme stellt.
Die Lichtundurchlässigkeit der Subaperturblende ist in der Regel vollständig. In einer speziellen Ausführungsform kann allerdings auch vorgesehen sein, die Lichtintensität lediglich wesentlich zu reduzieren, ohne das Licht aus dem jeweils zweiten Subapertur-Bereich vollständig auszublenden. Dies erlaubt, die Beleuchtungsreflexe auch im reflexkorrigierten Bild, beispielsweise zum Zweck des Tests oder der Ausrichtung der Beleuchtungseinrichtung oder des beobachteten Objekts, noch visuell lokalisieren zu können.
Beispielsweise umfassen die Mittel, um den jeweils zweiten Subapertur-Bereich zeitweise abzuschatten, eine bewegbare mechanische Subaperturmaske. Hierbei kann es sich beispielsweise um eine bezüglich zur Querschnittsfläche der Beleuchtungspupille horizontal und/oder vertikal durch eine Antriebsvorrichtung bewegbare oder bezüglich des Beleuchtungsstrahlengangs axial rotierbare Aperturblende handeln.
In einer weiteren beispielhaften Ausführungsform umfassen die Mittel, um den jeweils zweiten Subapertur-Bereich zeitweise bzw. zeitlich variabel abzuschatten, eine elektronisch ansteuerbare Aperturblende. Hierbei kann es sich beispielsweise um eine LCD-Aperturblende (LCD - Liquid Crystal Display) oder andere programmierbare Blende handeln, ggf. kombiniert mit optischen Polarisationselementen, bei der Teilbereiche, beispielsweise einzelne oder Gruppen von Elementen einer Matrixstruktur, separat elektronisch ansteuerbar sind und lichtdurchlässig oder abschattend geschaltet werden können. Dies bietet den Vorteil, dass eine ortsfeste Subaperturblende ohne mechanisch zu bewegende Elemente verwendet werden kann, durch die ansonsten Schwingungen erzeugt werden könnten, die das Beobachtungsergebnis beeinflussen könnten. Zudem sind durch elektronisch schaltbare Subaperturblenden sehr hohe Schaltfrequenzen möglich. Des Weiteren erlaubt eine elektronisch programmierbare Form der Subaperturblende die Verwendung einer großen Vielfalt an Strukturen bzw. Mustern sowie ein nachträgliches Verändern der gewählten Form, um diese beispielsweise an die Reflexionseigenschaften des aktuell untersuchten Objekts oder andere veränderliche Einflüsse, beispielsweise das zeitweise Vorhandensein weiterer Beleuchtungsstrahlengänge oder veränderte Parameter z.B. bei Austausch der Bildaufnahmeeinrichtung (Reaktionszeiten, Auflösung), anzupassen. Auch können bei Verwendung für verschiedene Mikroskoptypen verschiedene, an die Eigenschaften des jeweiligen Mikroskops angepasste Subaperturblendenformen vorgesehen werden, um zeitlich variable lichtführende und nicht lichtführende Blendenbereiche zu realisieren.
In einer Ausführungsform umfassen die Mittel, um die voneinander verschiedenen Beleuchtungssituationen zu erzeugen, Mittel, um den jeweils ersten Subapertur-Bereich zeitweise in den Beleuchtungsstrahlengang einzukoppeln, ohne gleichzeitig den jeweils zweiten Subapertur-Bereich einzukoppeln. Hierzu eignen sich beispielsweise steuerbare bewegliche bzw. kippbare Spiegel, die, je nachdem, wie sie relativ zu einem Teil des Beleuchtungsstrahlenbüschels positioniert werden, ihren Teil des Beleuchtungsstrahlenbüschels direkt oder mittelbar über ein dazwischen geschaltetes optisches System auf das zu beobachtende Objekt lenken oder nicht. Dies kann beispielsweise auch mit einem mikroelektromechanischen System (MEMS) realisiert werden, insbesondere mit einem Flächenlichtmodulator, beispielsweise einem Digital Micromirror Device (DMD). Ein DMD besteht aus matrixförmig angeordneten Mikrospiegelaktoren. Diese sind ortsfeste, spiegelnden Flächen, die jede für sich separat durch die Kraftwirkung elektrostatischer Felder um einen Winkel von einer Position in eine zweite gekippt werden können und sehr viele, beispielsweise mehrere Tausend, dieser Schaltvorgänge pro Sekunde erlauben.
In einer Ausführungsform hierbei sind die Mittel, um den jeweils ersten Subapertur-Bereich zeitweise in den Beleuchtungsstrahlengang einzukoppeln, dazu eingerichtet, durch zeitlich variable Winkelablenkung eine Position des reflektierten Beleuchtungsabbildes des jeweils ersten Subapertur-Bereiches gezielt zu verschieben. Auf diese Weise können Beleuchtungssituationen verändert werden, indem die Position des Reflex-Anteils, der zu einem jeweiligen Zeitpunkt durch den jeweils gerade zur Beleuchtung beitragenden ersten Subapertur-Bereich gehört, verschoben werden, auch ohne ihn auszublenden. Auch dies kann beispielsweise mit kippbaren Spiegeln bzw. elektronisch ansteuerbaren DMD-Spiegeln, also einem DMD-Mikrosystem realisiert werden.
In einer weiteren Ausführungsform können die Mittel auch Mittel umfassen, um die Beleuchtungsquelle selbst zwischen mindestens zwei Winkelstellungen zu verkippen. Auf diese Weise können ebenfalls zeitlich variabel disjunkte Teilausleuchtungen der Beleuchtungspupille und somit eine Subapertur-Modulation der Beleuchtung erzeugt werden.
In noch einer weiteren Ausführungsform können diese Mittel auch Mittel umfassen, um einen Abstrahlwinkel des Beleuchtungsstrahlengangs beim Austritt aus der Beleuchtungsquelle zu variieren. Hierzu eignet sich als Modulationseinheit beispielsweise ein opto-akustischer Modulator, z.B. eine Bragg-Zelle.
In einer weiteren Ausführungsform umfassen die Mittel, um die verschiedenen Beleuchtungssituationen zu erzeugen, Mittel, um separat ansteuerbare Subapertur-Bereiche der Beleuchtungsquelle zeitweise zu aktivieren. Anstatt den Beleuchtungsstrahlengang nach Austritt aus der Beleuchtungsquelle zu modulieren, wird hier die Subapertur- Modulation durch direktes Modulieren der Beleuchtungsquelle erzeugt. Diese kann beispielsweise eine segmentierte Beleuchtungsquelle sein. Dies vermeidet das Verändern des Aufbaus des Gerätes, beispielsweise des Mikroskops, mit dem die erfindungsgemäße Vorrichtung verwendet wird.
In einer beispielhaften Ausführungsform umfasst die Beleuchtungseinrichtung als hierfür geeignete Beleuchtungsquelle ein LED-Chip mit einem Leuchtfeldarray, dessen Elemente separat aktiviert werden können.
In einer weiteren beispielhaften Ausführungsform umfasst die Beleuchtungseinrichtung als Beleuchtungsquelle eine Sekundärbeleuchtungsquelle, in die von der Subapertur-Modulationseinrichtung moduliertes Licht eingespeist wird, das von einer Primärbeleuchtungsquelle ausgestrahlt wird.
Beispielsweise kann die Beleuchtungseinrichtung zumindest ein Lichtwellenleiterbündel umfassen und die Sekundärbeleuchtungsquelle ein Ausgang des Lichtwellenleiterbündels sein, d.h. es kann sich bei der Sekundärbeleuchtungsquelle um den Ausgang eines Lichtwellenleiterbündels handeln, durch den Licht abgestrahlt wird, das von einer Primärbeleuchtungsquelle am anderen Ende in die Lichtwellenleiter eingespeist wird, wobei die Subapertur-Modulation beispielsweise dadurch erfolgt, dass eine entsprechende Einrichtung jeweils einen gewünschten Subapertur-Bereich dadurch abschattet, dass die Einspeisung in die entsprechenden Lichtwellenleiter des Bündels unterbunden wird, beispielsweise mit einer mechanisch bewegbaren oder elektronisch ansteuerbaren Subaperturblendeneinrichtung. Diese kann direkt zwischen der Primärbeleuchtungsquelle und dem Lichtwellenleiterbündel angeordnet sein oder sie kann das zu modulierende Lichtbündel beispielsweise auch über ein weiteres Lichtwellenleiterbündel indirekt von der Primärlichtquelle empfangen. Eine derartige Vorrichtung bietet den Vorteil, dass die Primärlichtquelle entfernt von der übrigen Vorrichtung angeordnet werden kann, beispielsweise deren Wärmeentwicklung daher berücksichtigt werden kann. Die Verwendung von Lichtwellenleiterbündeln erlaubt zudem, die sekundäre Beleuchtungsquelle an ansonsten beispielsweise aufgrund baulicher Einschränkungen schwer zugänglichen Positionen anzubringen. Zudem kann die Subapertur-Modulationseinrichtung ebenfalls räumlich von der übrigen Vorrichtung getrennt werden, wodurch beispielsweise durch deren Betrieb entstehende Schwingungen nicht oder nur schwer auf die übrige Vorrichtung übertragen werden.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst die Vorrichtung eine weitere Beleuchtungseinrichtung mit einer weiteren Beleuchtungspupille zum Beleuchten des Objektes. Auch in der Gegenwart einer oder auch mehrerer weiterer Beleuchtungseinrichtungen kann mit der Subapertur-Modulationseinrichtung der Beleuchtungsreflex der ersten Beleuchtungspupille korrigiert werden. Unabhängig davon kann auch für die weitere(n) Beleuchtungseinrichtung(en) vorgesehen sein, diese jeweils mit einer entsprechenden Subapertur-Modulationseinrichtung so zu modulieren, dass deren Beleuchtungsreflexe ebenfalls korrigiert werden können. Dabei kann die Subapertur-Modulationseinrichtung physisch mehrere Subapertur-Modulatoren umfassen, jeweils einen für jeden der Beleuchtungsstrahlengänge. Diese können beispielsweise angepasst sein an möglicherweise baulich unterschiedliche Beleuchtungseinrichtungen.
Beispielsweise können bei der Anwendung der Vorrichtung in einem Operationsmikroskop auf diese Weise für Koaxialbeleuchtungen der beiden Stereokanäle (beispielsweise Okulare für beide Augen oder andere geeignete, z.B. elektronische, Anzeigemedien) die Reflexe korrigiert oder kompensiert werden, zusätzlich gegebenenfalls auch für die eines Assistentensystems (es können also auch durch mehrere Koaxialbeleuchtungen verursachte Beleuchtungsreflexe korrigiert werden) und darüber hinaus auch für eine eventuell vorhandene Schrägbeleuchtung, beispielsweise zur Umgebungsbeleuchtung, oder für eine Null-Grad-Beleuchtung.
In einer beispielhaften Ausführungsform ist die Vorrichtung daher ferner dazu eingerichtet, die voneinander verschiedenen Beleuchtungssituationen derart zu erzeugen, dass auch zu jedem weiteren Bildbereich in der Abbildung aus der Sequenz, der ein weiteres reflektiertes Beleuchtungsabbild zumindest eines Teils der weiteren Beleuchtungspupille enthält, insbesondere ein weiteres reflektiertes Beleuchtungsabbild, dessen Bildlage sich bei oder nahe zu derjenigen des Objekts befindet, ein weiterer korrespondierender Bildbereich ohne dieses weitere reflektierte Beleuchtungsabbild in zumindest einer der übrigen Abbildungen aus der Sequenz vorliegt. Dabei umfasst die Subapertur-Modulationseinrichtung Mittel, um die voneinander verschiedenen Beleuchtungssituationen durch sequentielles Verändern auch eines weiteren Beleuchtungsstrahlengangs von der weiteren Beleuchtungspupille zum Objekt zu erzeugen, wobei jeweils auch Licht von einem jeweils zugehörigen ersten Subapertur-Bereich der weiteren Beleuchtungspupille auf das Objekt trifft, während von einem jeweils zweiten Subapertur-Bereich der weiteren Beleuchtungspupille kein Licht auf das Objekt trifft. Somit können mehrere ausgewählte, beispielsweise alle, Beleuchtungsreflexe korrigiert werden.
Zur Vergrößerung der Verarbeitungsgeschwindigkeit kann in einer Ausführungsform weiterhin vorgesehen sein, beispielsweise wenn, wie beispielsweise bei Beleuchtungsreflexen der Beleuchtungen eines ophthalmischen Operationsmikroskops, die Beleuchtungsreflexe auf der Hornhaut des Patientenauges nahe beieinander liegen, mit einer aus mehreren Subapertur-Modulatoren bestehenden Subapertur-Modulationseinrichtung auch eine Synchronisation der Subapertur-Modulationen durch die Subapertur-Modulatoren durchzuführen, um die Beleuchtungsreflexe alle gemeinsam statt nacheinander zu korrigieren bzw. kompensieren zu können.
Der Gegenstand eines nebengeordneten Anspruchs betrifft ein Mikroskop, vorzugsweise ein Operationsmikroskop, ophthalmisches Beobachtungsgerät, ophthalmisches Operationsmikroskop oder anderes ophthalmisches optisches Gerät, das eine erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst. Auf diese Weise werden die Vorteile und Besonderheiten der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Erzeugen von reflexkorrigierten Abbildungen auch im Rahmen eines Mikroskops umgesetzt.
In einer Ausführungsform handelt es sich bei der Vorrichtung um das Mikroskop, Operationsmikroskop, ophthalmische Beobachtungsgerät, ophthalmische Operationsmikroskop oder andere ophthalmische optische Gerät selbst. Die vorstehend genannten Geräte werden im Folgenden unter dem Begriff Mikroskop subsumiert. In einer anderen Ausführungsform kann die Vorrichtung dem Mikroskop ganz oder zumindest teilweise als Modul dem Mikroskop hinzufügbar sein, zumindest die Subapertur-Modulationseinrichtung, wohingegen andere Teile der Vorrichtung bereits Teil des Mikroskops sind oder über weitere Schnittstellen mit diesem verbindbar sind, beispielsweise die Bildaufnahme-Sensorvorrichtung und die Bildverarbeitungseinrichtung.
Insbesondere bei Operationsmikroskopen stellen Reflexe der Beleuchtung im Objektfeld des Mikroskops unter Umständen gefährliche Störungen dar und es kommen unterschiedliche Beleuchtungen, wie beispielsweise Umfeldbeleuchtung, Schrägbeleuchtung, aber insbesondere auch Null-Grad-Beleuchtung und Koaxialbeleuchtung und zum Einsatz.
In einer solchen Schrägbeleuchtung verläuft der Strahlengang in einem relativ großen Winkel (6° oder mehr) zur optischen Achse des Objektivs des Mikroskops und kann, vollständig außerhalb des Objektivs oder durch den Randbereich des Objektivs verlaufen. Bei der 0°-Beleuchtung verläuft der Beleuchtungsstrahlengang durch das Objektiv des Mikroskops hindurch entlang der optischen Achse des Objektivs 5 in Richtung auf die Objektebene bzw. das Objektfeld. Bei der Koaxialbeleuchtung wird der Strahlengang (bzw. die Teilstrahlengänge für ein binokulares Mikroskop) parallel zur optischen Achse des Beobachtungsstrahlengangs (bzw. zu den optischen Achsen der Teilbeobachtungsstrahlengängen für ein binokulares Mikroskop) in das Mikroskop eingekoppelt, beispielsweise mit Hilfe eines Strahlteilers, so dass der Beleuchtungsstrahlengang jeweils koaxial zum Beobachtungsstrahlengang verläuft.
Koaxialbeleuchtung kann zwar beispielsweise bei einer Augenoperation besonders hilfreich sein, gleichzeitig sind hier die Beleuchtungsreflexe besonders gefährlich, da diese auf der Hornhaut bei einer Augenoperation ggf. im beleuchteten zu beobachtenden Objektfeld den relevanten Bereich direkt überlagern. Art und zu erwartende Position der Beleuchtungsreflexe sind ungefähr bekannt, weswegen dies auch bei der Wahl der Subaperturblenden bzw. entsprechend der Subapertur-Beleuchtungsmuster berücksichtigt werden kann.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Mikroskops umfasst der Beleuchtungsstrahlengang von der Beleuchtungsquelle einen Strahlengang einer Koaxialbeleuchtung. Bei der Koaxialbeleuchtung verläuft der Beleuchtungsstrahlengang zumindest abschnittsweise parallel zur optischen Achse eines Beobachtungsstrahlengangs des Mikroskops. Hier wirkt es sich besonders vorteilhaft aus, dass es bei dem erfindungsgemäßen Ansatz nicht relevant ist, unter welchem Winkel Beleuchtungsstrahlengang und Beobachtungsstrahlengang zueinander stehen, um die verschiedenen Beleuchtungssituationen generieren zu können. Auch die Reflexe von Koaxialbeleuchtung können korrigiert bzw. kompensiert werden. Dies ist möglich, auch ohne dazu ein optisches System des Mikroskops relativ zum Objekt, beispielsweise dem Patientenauge, räumlich bewegen zu müssen. Dabei ist zu beachten, dass beispielsweise in einem erfindungsgemäßen Mikroskop auch mehrere Strahlengänge von mehreren Koaxialbeleuchtungen vorhanden sein können und auch die durch multiple koaxiale Beleuchtungsstrahlengänge verursachten Beleuchtungsreflexe korrigiert werden können.
Auch ein Mikroskop, das mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Erzeugen reflexkorrigierter Abbildungen nachgerüstet wurde, stellt eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Mikroskops dar. Beispielsweise ist es in einer Ausführungsform des Mikroskops vorgesehen, dass die Vorrichtung Mittel umfasst, den veränderten Beleuchtungsstrahlengang erst in einem Bereich zwischen einem Objektiv bzw. Hauptobjektiv des Mikroskops und dem Objekt auf das Objekt zu lenken. Der Beleuchtungsstrahlengang wurde beispielsweise durch teilweises Abschatten verändert, d.h. moduliert. Dazu ist die Subapertur-Modulationseinrichtung beispielsweise in diesem Bereich zwischen einem Hauptobjektiv des Mikroskops und dem Objekt angeordnet und der modulierte Beleuchtungsstrahlengang wird mittels beispielsweise eines zugehörigen Umlenkspiegels oder des Reflexpfades eines optischen Teilers, der in den Beobachtungsstrahlengang des Mikroskops unterhalb des Objektivs des Mikroskops, also zwischen Objektiv und Objektebene, eingebracht ist, auf das Objekt gelenkt. Dies bietet insbesondere den Vorteil, hierfür ein Modul vorsehen zu können, das bei Bedarf auch nachträglich an dem Mikroskop befestigt werden kann.
Andere Ausführungsformen des Mikroskops sehen vor, dass der veränderte Beleuchtungsstrahlengang bereits vor dem Objektiv bzw. Hauptobjektiv des Mikroskops umgelenkt und durch das Objektiv geleitet wird oder neben dem Objektiv vorbeigeleitet wird oder zwischen Elementen des Objektivs umgelenkt wird, so dass der veränderte Beleuchtungsstrahlengang einen Teilbereich des Objektivs durchläuft.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Mikroskop eine Anzeigeeinrichtung bzw. Bildausgabeeinrichtung auf, die zumindest ein digitales Okular, ein Okular mit Dateneinspiegelung, einen Monitor oder eine Datenbrille umfasst. Wird das Verändern der Beleuchtungssituationen und die Aufnahme und Verarbeitung von zugehörigen Abbildungen durch die Bildaufnahme-Sensoreinrichtung bzw. Bildverarbeitungseinrichtung mit einer Frequenz durchgeführt, dass der Betrachter das reflexkorrigierte Bild in der Bildausgabeeinrichtung oder Anzeigeeinrichtung ohne wahrnehmbare Verzögerung angezeigt bekommen kann, ist es vorteilhaft, als Wiedergabegerät bzw. Anzeigeeinrichtung beispielsweise ein oder mehrere digitale Okulare, Okulare mit Dateneinspiegelung, einen Monitor oder eine Datenbrille zu verwenden, so dass der Benutzer des Mikroskops in Echtzeit während der Verwendung des Mikroskops das reflexkorrigierte Bild anstatt das durch Beleuchtungsreflexe gestörte Bild betrachten kann. Alternativ oder zusätzlich kann in einer Ausführungsform auch vorgesehen sein, dem Benutzer sowohl das reflexbehaftete als auch das reflexkorrigierte Bild zur Verfügung zu stellen.
Ein erfindungsgemäßes Reflexkorrekturverfahren zum Korrigieren von digitalen mikroskopischen Abbildungen umfasst zumindest ein Beleuchten eines Objektes durch eine Beleuchtungspupille einer Beleuchtungseinrichtung, ein Aufnehmen einer Sequenz von jeweils zu voneinander verschiedenen Beleuchtungssituationen zugehörigen Abbildungen von dem Objekt mit einer Bildaufnahme-Sensoreinrichtung, sowie ein Erzeugen einer reflexkorrigierten Abbildung aus der Sequenz mit einer Bildverarbeitungseinrichtung. Das erfindungsgemäße Reflexkorrekturverfahren umfasst insbesondere auch ein Erzeugen der voneinander verschiedenen Beleuchtungssituationen mit einer Beleuchtungsmodulationseinrichtung derart, dass zu jedem Bildbereich in einer Abbildung aus der Sequenz, der ein reflektiertes Beleuchtungsabbild zumindest eines Teils der Beleuchtungspupille enthält, insbesondere ein Beleuchtungsabbild, dessen Bildlage sich bei oder nahe zu derjenigen des Objekts befindet, ein korrespondierender Bildbereich ohne dieses reflektierte Beleuchtungsabbild in zumindest einer der übrigen Abbildungen aus der Sequenz vorliegt, wobei das Erzeugen der voneinander verschiedenen Beleuchtungssituationen umfasst, die voneinander verschiedenen Beleuchtungssituationen durch sequentielles Verändern eines Beleuchtungsstrahlengangs von der Beleuchtungspupille zum Objekt zu erzeugen, wobei jeweils Licht von einem jeweils zugehörigen ersten Subapertur-Bereich der Beleuchtungspupille auf das Objekt trifft, während von einem jeweils zweiten Subapertur-Bereich der Beleuchtungspupille kein Licht auf das Objekt trifft. Auf diese Weise werden die Vorteile und Besonderheiten der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Erzeugen von reflexkorrigierten Abbildungen bzw. eines Mikroskops, das eine derartige Vorrichtung umfasst, auch im Rahmen eines Reflexkorrekturverfahrens zum Korrigieren von digitalen mikroskopischen Abbildungen umgesetzt.
Das Reflexkorrekturverfahren ist also ein Verfahren, das sich zur echtzeitfähigen digitalen Reflexunterdrückung in digitalen Abbildungen bzw. Bildern eignet, in denen das Bild des Objektes und das Reflexlicht der Beleuchtungspupille bzw. ggf. von Beleuchtungspupillen in der Bildebene (Sensorebene eines Aufnahmegerätes) überlagert werden. Insbesondere betrifft es den Fall, bei dem das Reflexbild der Beleuchtungspupille(n) in oder nahe der Bildebene des Objektes zu liegen kommt. Dabei wird das Licht aus der Beleuchtungspupille bzw. den Beleuchtungspupillen oder von einem zu dieser bzw. diesen konjugierten Ebene(n) nahegelegenen Ort örtlich und zeitlich variierend dergestalt manipuliert, dass zu einzelnen oder mehreren Bereichen des Reflexlichtes der Beleuchtungspupille(n) korrespondierende Bereiche der Beleuchtungspupille(n) selbst zu gegebenen Zeitpunkten nicht zur Beleuchtung beitragen, während die übrigen Bereiche der Beleuchtungspupille(n) zu diesen Zeitpunkten zur Beleuchtung beitragen und wobei eine geeignete Bildersequenz I₁, ..., I_n vom Objekt dergestalt aufgenommen wird, dass jeder Bildbereich in zumindest einem Bild der Sequenz frei bzw. weitestgehend frei von Reflexlicht der Beleuchtungspupille(n) ist. Aus einer solchen Bildersequenz kann dann mittels geeigneter Verrechnungsverfahren ein reflexkorrigiertes digitales Bild I des Objektes berechnet werden.
In einer Ausführungsform des Reflexkorrekturverfahrens umfasst das Erzeugen einer reflexkorrigierten Abbildung aus der Sequenz mit einer Bildverarbeitungseinrichtung, die reflexkorrigierte Abbildung bzw. das reflexkorrigierte Ergebnisbild I nach folgender Formel zu berechnen: $Ι = \frac{1}{n} \sum_{i = 1}^{n} Ι_{i} - \frac{1}{n} \sum_{j \in N (i)} \frac{| Ι_{i} - Ι_{j} |}{m},$
wobei _n die Anzahl der verschiedenen Beleuchtungssituationen, I_i eine in der i -ten Beleuchtungssituation aufgenommene Abbildung und m eine Anzahl von der i -ten Beleuchtungssituation benachbarten Beleuchtungssituationen sind, die in der Menge N(i) sortiert sind.
Auf diese Weise lassen sich Unterschiede zwischen den Abbildungen reduzieren bzw. eliminieren, wobei die Gemeinsamkeiten zwischen den Abbildungen erhalten bleiben.
Zur Reflexreduktion können auch anderen Verfahren verwendet werden, die zum Beispiel auf vergleichenden Schwellenwertkriterien beruhen.
Beispielsweise sieht eine weitere Ausführungsform des Reflexkorrekturverfahrens vor, dass das Erzeugen einer reflexkorrigierten Abbildung eine Bildverrechnung der Sequenz nach Formel $Ι = \frac{1}{n} \sum_{i = 1}^{n} w_{i} \cdot Ι_{i} - \frac{1}{n} \sum_{j \in N (i)} \frac{| w_{i} \cdot Ι_{i} - w_{j} \cdot Ι_{j} |}{m}$
aus n Einzelbildern I₁, ..., I_n mit Gewichten w₁, ..., w_n umfasst, wobei jedes Einzelbild I_i m Nachbarn hat, die in der Menge N(i) geordnet sind und die Gewichte durch lokalen Helligkeitsvergleich reflexfreier Bildbereiche bestimmt werden.
Eine weitere beispielhafte Ausführungsform des Reflexkorrekturverfahrens sieht vor, dass das Erzeugen einer reflexkorrigierten Abbildung eine Bildverrechnung der Sequenz nach Formel $Ι = \frac{1}{n} \sum_{i = 1}^{n} w_{i} \cdot Ι_{i} - \frac{1}{n} \sum_{j \in N (i)} \frac{| w_{i} \cdot Ι_{i} - w_{j} \cdot Ι_{j} |}{m}$
aus n Einzelbildern I₁, ..., I_n mit Gewichten w₁, ..., w_n umfasst, wobei jedes Einzelbild I_i m Nachbarn hat, die in der Menge N(i) geordnet sind und die Gewichte durch Deep-Learning Algorithmen bestimmt werden.
Eine weitere beispielhafte Ausführungsform des Reflexkorrekturverfahrens sieht vor, dass das Erzeugen einer reflexkorrigierten Abbildung eine Bildverrechnung einer Sequenz nach Formel $Ι (x, y) = \frac{1}{n} \sum_{i = 1}^{n} w_{i} (x, y) \cdot Ι_{i} (x, y) - \frac{1}{n} \sum_{j \in N (i)} \frac{| w_{i} (x, y) \cdot Ι_{i} (x, y) - w_{j} (x, y) \cdot Ι_{j} (x, y) |}{m}$
für jeden Bildpixel (x,y) aus n Einzelbildern I₁, ..., I_n mit bildpixelabhängigen Gewichten w₁(x,y), ..., w_n(x,y) umfasst, wobei jedes Einzelbild I_i m Nachbarn hat, die in der Menge N(i) geordnet sind und die Gewichte durch Deep-Learning Algorithmen bestimmt werden.
Eine weitere beispielhafte Ausführungsform des Reflexkorrekturverfahrens sieht vor, dass das Erzeugen einer reflexkorrigierten Abbildung eine Bildverrechnung umfasst, die in einer ersten Stufe Reflexbereiche in den Einzelbildern I₁, ..., I_n detektiert und in einer zweiten Stufe die um die detektierten Bereiche befreiten Einzelbildern I₁*, ..., I_n* mit HDR-Verfahren miteinander verrechnet.
Beispielsweise kann bei dieser Ausführungsform ist vorgesehen sein, dass die Detektion der Reflexbereiche in den Einzelbildern auf Deep-Learning Algorithmen beruht.
Insbesondere kann das Reflexkorrekturverfahren zum Korrigieren von digitalen mikroskopischen Abbildungen also beispielsweise vorsehen, dass der Schritt des Erzeugens einer reflexkorrigierten Abbildung aus der aufgenommenen Sequenz von Abbildungen umfasst, in einem Segmentierungsschritt eine Deep-Learning-basierte Reflexsegmentierung für jede Abbildung aus der Sequenz durchzuführen und als reflexbehaftet detektierte Bildbereiche aus der jeweiligen Abbildung zu eliminieren und in einem Verrechnungsschritt eine auf HDR-Verfahren basierte Verrechnung der aus dem Segmentierungsschritt resultierenden Abbildungen der Sequenz zur reflexkorrigierten Abbildung durchzuführen (HDR: hoher Dynamikumfang).Eine weitere beispielhafte Ausführungsform des Reflexkorrekturverfahrens sieht vor, dass das Erzeugen einer reflexkorrigierten Abbildung eine Bildverrechnung über vergleichende Schwellwertverfahren umfasst.
Die Erfindung wird nachstehend im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Erzeugen von reflexkorrigierten Abbildungen gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
2 eine schematische Darstellung eines ersten Beispiels für eine Zerlegung einer Beleuchtungspupille in jeweils erste und zweite Subapertur-Bereiche für das Erzeugen verschiedener Beleuchtungssituationen;
3 eine schematische Darstellung eines zweiten Beispiels für eine Zerlegung einer Beleuchtungspupille in jeweils erste und zweite Subapertur-Bereiche für das Erzeugen verschiedener Beleuchtungssituationen;
4 eine schematische Darstellung eines dritten Beispiels für eine Zerlegung einer Beleuchtungspupille in jeweils erste und zweite Subapertur-Bereiche für das Erzeugen verschiedener Beleuchtungssituationen;
5 eine schematische Darstellung eines vierten Beispiels für eine Zerlegung einer Beleuchtungspupille in jeweils erste und zweite Subapertur-Bereiche für das Erzeugen verschiedener Beleuchtungssituationen;
6 eine schematische Darstellung eines fünften Beispiels für eine Zerlegung einer Beleuchtungspupille in jeweils erste und zweite Subapertur-Bereiche für das Erzeugen verschiedener Beleuchtungssituationen;
7 eine schematische Darstellung eines sechsten Beispiels für eine Zerlegung einer Beleuchtungspupille in jeweils erste und zweite Subapertur-Bereiche für das Erzeugen verschiedener Beleuchtungssituationen;
8 eine schematische Darstellung eines siebten Beispiels für eine Zerlegung einer Beleuchtungspupille in jeweils erste und zweite Subapertur-Bereiche für das Erzeugen verschiedener Beleuchtungssituationen;
9 eine schematische Darstellung eines achten Beispiels für eine Zerlegung einer Beleuchtungspupille in jeweils erste und zweite Subapertur-Bereiche für das Erzeugen verschiedener Beleuchtungssituationen;
10 eine schematische Darstellung eines neunten Beispiels für eine Zerlegung einer Beleuchtungspupille in jeweils erste und zweite Subapertur-Bereiche für das Erzeugen verschiedener Beleuchtungssituationen;
11 eine schematische Darstellung eines zehnten Beispiels für eine Zerlegung einer Beleuchtungspupille in jeweils erste und zweite Subapertur-Bereiche für das Erzeugen verschiedener Beleuchtungssituationen;
12 eine schematische Darstellung eines ersten Beispiels eines Mikroskops mit einer Vorrichtung zum Erzeugen von reflexkorrigierten Abbildungen gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
13 eine schematische Darstellung eines zweiten Beispiels eines Mikroskops mit einer Vorrichtung zum Erzeugen von reflexkorrigierten Abbildungen gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;
14 eine schematische Darstellung eines dritten Beispiels eines Mikroskops mit einer Vorrichtung zum Erzeugen von reflexkorrigierten Abbildungen gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;
15 eine schematische Darstellung eines vierten Beispiels eines Mikroskops mit einer Vorrichtung zum Erzeugen von reflexkorrigierten Abbildungen gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;
16 eine schematische Darstellung eines fünften Beispiels eines Mikroskops mit einer Vorrichtung zum Erzeugen von reflexkorrigierten Abbildungen gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;
17 eine schematische Darstellung eines sechsten Beispiels eines Mikroskops mit einer Vorrichtung zum Erzeugen von reflexkorrigierten Abbildungen gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;
18 eine schematische Darstellung eines siebten Beispiels eines Mikroskops mit einer Vorrichtung zum Erzeugen von reflexkorrigierten Abbildungen gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;
19 eine schematische Darstellung eines achten Beispiels eines Mikroskops mit einer Vorrichtung zum Erzeugen von reflexkorrigierten Abbildungen gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;
20 eine schematische Darstellung von Beispielen für Subapertur-Illuminationsmöglichkeiten eines Leuchtfeld-Arrays eines LED-Chips;
21 eine schematische Darstellung eines neunten Beispiels eines Mikroskops mit einer Vorrichtung zum Erzeugen von reflexkorrigierten Abbildungen gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;
22 eine schematische Darstellung eines Beispiels für eine Subaperturblende geeignet zum Einsatz in einem Mikroskop gemäß 21;
23 eine schematische Darstellung eines Beispiels für die Anordnung eines Beleuchtungsmoduls für ein Mikroskop;
24 eine schematische Darstellung eines ersten Beispiels für eine Beleuchtungseinrichtung mit Subapertur-Modulationseinrichtung;
25 eine schematische Darstellung eines weiteren Beispiels für eine Subaperturblende;
26 eine schematische Darstellung eines Beispiels für eine drehbar gelagerte Aufnahme einer Subaperturblende;
27 eine schematische Darstellung eines Beispiels für eine in einen Hohlwellenmotor integrierte Subaperturblende;
28 eine schematische Darstellung eines Beispiels für eine Subapertur-Modulationseinrichtung;
29 eine schematische Darstellung eines weiteren Beispiels für eine Subapertur-Modulationseinrichtung;
30 eine schematische Darstellung noch eines weiteren Beispiels für eine Subapertur-Modulationseinrichtung;
31 eine schematische Darstellung eines zweiten Beispiels für eine Beleuchtungseinrichtung mit Subapertur-Modulationseinrichtung;
32 eine schematische Darstellung eines dritten Beispiels für eine Beleuchtungseinrichtung mit Subapertur-Modulationseinrichtung;
33 eine schematische Darstellung eines vierten Beispiels für eine Beleuchtungseinrichtung mit Subapertur-Modulationseinrichtung;
34 eine schematische Darstellung eines zehnten Beispiels eines Mikroskops mit einer Vorrichtung zum Erzeugen von reflexkorrigierten Abbildungen gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;
35 eine schematische Darstellung eines elften Beispiels eines Mikroskops mit einer Vorrichtung zum Erzeugen von reflexkorrigierten Abbildungen gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;
36 eine schematische Darstellung eines zwölften Beispiels eines Mikroskops mit einer Vorrichtung zum Erzeugen von reflexkorrigierten Abbildungen gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;
37 eine schematische Darstellung eines dreizehnten Beispiels eines Mikroskops mit einer Vorrichtung zum Erzeugen von reflexkorrigierten Abbildungen gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;
38 eine schematische Darstellung eines vierzehnten Beispiels eines Mikroskops mit einer Vorrichtung zum Erzeugen von reflexkorrigierten Abbildungen gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung; und
39 eine schematische Darstellung eines Beispiels für ein Reflexkorrekturverfahren zum Korrigieren von digitalen mikroskopischen Abbildungen gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.

In den Figuren sind identische oder ähnliche Elemente mit identischen Bezugszeichen versehen, soweit dies zweckmäßig ist.
Es versteht sich, dass andere Ausführungsformen benutzt und strukturelle oder logische Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Es versteht sich, dass die Merkmale der beschriebenen verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen miteinander kombiniert werden können, sofern nicht spezifisch anders angegeben. Die Beschreibung ist deshalb nicht in einschränkendem Sinne aufzufassen, und der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung wird durch die angefügten Ansprüche definiert.
1 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung 10 zum Erzeugen von reflexkorrigierten Abbildungen eines Objekts 11 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Das Objekt 11 ist in 1 reduziert auf das beobachtete Objektfeld dargestellt. Die Vorrichtung 10 umfasst eine Beleuchtungseinrichtung 12 mit einer Beleuchtungsquelle 13 und einer Beleuchtungspupille 14 zum Beleuchten eines Objektes 11. Die Vorrichtung 10 weist außerdem eine Bildaufnahme-Sensoreinrichtung 15 auf, mit der eine Sequenz von jeweils zu voneinander verschiedenen Beleuchtungssituationen zugehörigen Abbildungen von dem Objekt 11 aufgenommen werden kann. Die Bildaufnahme-Sensoreinrichtung 15 ist verbunden mit einer Bildverarbeitungseinrichtung 16 (oder bildet mit dieser eine bauliche Einheit), die eingerichtet ist zum Erzeugen einer reflexkorrigierten Abbildung aus der Sequenz. Dazu kann die Bildverarbeitungseinrichtung 16 beispielsweise über einen Prozessor, einen Speicher und eine Programmierung verfügen, mit der ein Reflexkorrekturverfahren ausgeführt wird und eine reflexkorrigierte Abbildung aus der Sequenz von Abbildungen synthetisiert wird.
Darüber hinaus umfasst die Vorrichtung 10 eine Subapertur-Modulationseinrichtung 17, die dazu eingerichtet ist, die voneinander verschiedenen Beleuchtungssituationen derart zu erzeugen, dass zu jedem Bildbereich in einer Abbildung aus der Sequenz, der ein reflektiertes Beleuchtungsabbild zumindest eines Teils der Beleuchtungspupille 14 enthält, insbesondere ein Beleuchtungsabbild, dessen Bildlage sich bei oder nahe zu derjenigen des Objekts befindet, ein korrespondierender Bildbereich ohne dieses reflektierte Beleuchtungsabbild in zumindest einer der übrigen Abbildungen aus der Sequenz vorliegt, wobei die Subapertur-Modulationseinrichtung 17 Mittel umfasst, um die voneinander verschiedenen Beleuchtungssituationen durch sequentielles Verändern eines Beleuchtungsstrahlengangs 18 von der Beleuchtungspupille 14 zum Objekt 11 zu erzeugen, wobei jeweils Licht von einem jeweils zugehörigen ersten Subapertur-Bereich der Beleuchtungspupille 14 auf das Objekt 11 trifft, während von einem jeweils zweiten Subapertur-Bereich der Beleuchtungspupille 14 kein Licht auf das Objekt 11 trifft.
Die Bildverarbeitungseinrichtung 16 kann über eine Schnittstelle verfügen, um reflexkorrigierte Abbildungen auszugeben, beispielsweise an einen Speicher oder, wie in 1 gezeigt, an eine Bildanzeigeeinrichtung 19, die beispielsweise einen Bildschirm umfasst, um die Bilder anzuzeigen.
In einer Ausführungsform ist die Bildaufnahme-Sensoreinrichtung dazu eingerichtet, die Abbildungen mit derselben Frequenz aufzunehmen, mit der die Subapertur-Modulationseinrichtung die Beleuchtungssituationen verändert. In einer weiteren Ausführungsform nimmt die Bildaufnahme-Sensoreinrichtung Abbildungen auf, während die Subapertur-Modulationseinrichtung die Beleuchtungssituationen ändert, und die Bildverarbeitungseinrichtung ist dazu eingerichtet, in der aufgenommenen Sequenz den Wechsel der Beleuchtungssituationen zu detektieren und entweder Abbildungen, die zu unterschiedlichen Beleuchtungssituationen gehören, zur Reflexkorrektur auszuwählen oder die Bildaufnahme-Sensoreinrichtung mit der Subapertur-Modulationseinrichtung zu synchronisieren. Hierzu kann beispielsweise eine Controller-Einrichtung (nicht gezeigt) vorgesehen sein, mit der der synchrone Betrieb, die voneinander verschiedenen Beleuchtungssituationen mit der Subapertur-Modulationseinrichtung zu erzeugen und für jede dieser Beleuchtungssituationen zumindest eine Abbildung aufzunehmen, sichergestellt wird.
2 zeigt eine schematische Darstellung eines ersten Beispiels für eine Zerlegung einer Beleuchtungspupille in jeweils erste und zweite Subapertur-Bereiche für das Erzeugen verschiedener Beleuchtungssituationen, beispielsweise durch die Subapertur-Modulationseinrichtung 17 in 1. Die in 1 gezeigte Subapertur-Modulationseinrichtung 17 zerlegt die Querschnittsfläche der Beleuchtungspupille 14 der zugehörigen Licht- bzw. Beleuchtungsquelle 13 zeitlich sequentiell in n (n=6 in 2) räumlich disjunkte jeweils erste Subapertur-Bereiche 21 (hier schraffiert dargestellt), durch die Licht von der Beleuchtungsquelle 13 auf das Objekt 11 treffen kann, und zugehörige jeweils zweite Subapertur-Bereiche 22 (hier weiß dargestellt), durch die kein Licht auf das Objekt treffen kann. Die Vereinigung der disjunkten jeweils ersten Subapertur-Bereiche 21 über alle n=6 Beleuchtungssituationen muss nicht zwingend wieder den gesamten Bereich der Querschnittsfläche der Beleuchtungspupille 14 ergeben. Im gezeigten Beispiel ist dies aber der Fall. Bei allen 6 Beleuchtungssituationen geht nur vom jeweils ersten Subapertur-Bereich 21 Licht aus. Durch dieses Vorgehen werden in den verschiedenen von der Bildaufnahme-Sensoreinrichtung 15 aufgenommenen Abbildungen immer verschiedene Bildbereiche reflexbehaftet sein. Der Reflex der gesamten Beleuchtungsquelle wird dann von der Bildverarbeitungseinrichtung 16, beispielsweise unter Anwendung von Formel (1), rechnerisch weitgehend eliminiert. Zur Reflexelimination können auch anderen Verfahren verwendet werden, die zum Beispiel auf vergleichenden Schwellenwertkriterien beruhen. In jedem Fall wird die reflexkorrigierte Abbildung aus den reflexfreien Teilbereichen der Sequenz von Abbildungen synthetisiert.
Die in 2 kreisförmig dargestellte Grundform der Beleuchtungspupille 14 ist nicht zwingend. Es sind beispielsweise auch elliptische, rechteckige oder polygonale Beleuchtungspupillenformen möglich. Weiterhin muss die Grundform der Beleuchtungspupille 14 nicht in jedem Fall aus einem zusammenhängenden Gebiet bestehen, sondern kann selbst aus räumlich getrennten Bereichen bestehen.
Weitere Beispiele für eine Zerlegung einer Beleuchtungspupille in jeweils erste und zweite Subapertur-Bereiche für das Erzeugen verschiedener Beleuchtungssituationen sind schematisch in 3-8 dargestellt. Je nach Kontrastierungsverfahren und Kombination von Bildern sind weitere denkbar.
3 zeigt ein zweites Beispiel, bei dem die Sequenz von verschiedenen Beleuchtungssituationen aus zwei Beleuchtungssituationen besteht und die Beleuchtungspupille 14 in jeweils zwei disjunkte erste Subapertur-Bereiche 21 und jeweils zwei zweite Subapertur-Bereiche 22 zerlegt wird.
4 zeigt ein drittes Beispiel, das sich vom zweiten Beispiel nur durch die Orientierung der Subapertur-Bereiche unterscheidet. 5 zeigt ein viertes Beispiel, bei dem drei verschiedene Beleuchtungssituationen erzeugt werden, wobei die Beleuchtungspupille 14 in jeweils drei disjunkte erste Subapertur-Bereiche 21 und jeweils drei zweite Subapertur-Bereiche 22 zerlegt wird.
6 und 7 zeigen ein fünftes und ein sechstes Beispiel, bei denen die Beleuchtungspupille 14 in disjunkte (hier schwarz dargestellte) erste und zweite (weiß dargestellte) Subapertur-Bereiche 21, 22 zerlegt wird, wobei sich die Subapertur-Bereiche bei diesen beiden Beispielen jeweils durchdringen. Diese führen zu sehr gleichartigen Beleuchtungsverhältnissen, und die zugehörigen Abbildungen unterscheiden sich für die beiden disjunkten Zerlegungen im Idealfall nur durch die ebenfalls disjunkten Intensitätsverteilungen der Reflexabbilder in den jeweiligen Abbildungen und können rechnerisch unter Vermeidung des Verlustes anderer Bildinformation entfernt werden. Sich durchdringende Subapertur-Bereiche eignen sich insbesondere für die Anwendung zur Hornhautreflexunterdrückung in ophthalmischen Beobachtungsgeräten bzw. Operationsmikroskopen, d.h. zur Korrektur des Reflexes der Beleuchtungsquelle auf der Hornhaut des Patientenauges.
Für die Hornhautreflexunterdrückung unter Beibehaltung eines ansonsten gleichen Bildeindruckes ist es vorteilhaft, wenn die disjunkten Bereiche nahe beieinander liegen oder durch sich alternierend durchdringende Zerlegungen der Beleuchtungspupille realisiert werden, da dann durch die n Beleuchtungssettings besonders ähnliche Bilder resultieren, die sich im Wesentlichen nur durch die Intensitätsverteilungen der Hornhautreflexe im Bild unterscheiden, die idealerweise selbst auch wieder disjunkt sind. Da das Eliminationsverfahren nach Formel (1) die Unterschiede aus den verschiedenen Bildern im Wesentlichen entfernt, vermeidet dies den Verlust von Bildinformation.
Auch 8 und 9 zeigen in einem siebenten und einem achten Beispiel, dass die Beleuchtungspupille 14 in disjunkte erste und zweite Subapertur-Bereiche 21, 22 zerlegt wird, wobei sich die Subapertur-Bereiche bei diesen beiden Beispielen jeweils durchdringen, wobei hier der jeweils erste Subapertur-Bereich 21 weiß und der jeweils zweite Subapertur-Bereich schraffiert dargestellt ist. Die Beispiele in 8 und 9 veranschaulichen, wie die Subapertur-Modulation mit einer bewegten Blende realisiert werden kann.
10 zeigt eine schematische Darstellung eines neunten Beispiels für eine Zerlegung einer Beleuchtungspupille in jeweils erste und zweite Subapertur-Bereiche für das Erzeugen verschiedener Beleuchtungssituationen. Die Zerlegung der Beleuchtungspupille 101, die im gezeigten Beispiel rechteckig ist, in disjunkte, weiß dargestellte, erste Subapertur-Bereiche 102 ist nur dann zwingend notwendig, wenn man mit nur zwei Beleuchtungssettings für nur zwei verschiedene Beleuchtungssituationen arbeiten möchte, um so eine möglichst große Geschwindigkeit bei der Bildaufnahme und Bildverarbeitung zu ermöglichen. Bei Verwendung von mehr als zwei Beleuchtungssettings (vier im hier gezeigten Fall) ist sie im Allgemeinen jedoch nicht zwingend. Im gezeigten Beispiel sind die jeweils ersten Subapertur-Bereiche 102 zueinander disjunkt, d.h. die zu den Zeitpunkten t1 bis t4 leuchtenden, weiß dargestellten Bereiche der Beleuchtungspupille 101 überlappen sich nicht, wohingegen die jeweils zweiten Subapertur-Bereiche 103, schwarz dargestellt, sich über die Zeitpunkte t1 bis t4 betrachtet überlappen. Eine rechteckige Beleuchtungspupille 101 kann beispielsweise vorliegen, wenn sie mit dem Leuchtfeld-Array eines LED- Chips als Beleuchtungsquelle übereinstimmt.
Es ist auch möglich, eine hierzu invertierte Aufteilung der Leuchtfelder zum Einsatz kommen zu lassen. 11 zeigt eine schematische Darstellung eines zehnten Beispiels für eine Zerlegung einer Beleuchtungspupille in jeweils erste und zweite Subapertur-Bereiche für das Erzeugen verschiedener Beleuchtungssituationen, bei dem vier disjunkte (hier schwarz dargestellte) dunkle Bereiche bzw. zweite Subapertur-Bereiche 113 der Beleuchtungspupille 111 vorgesehen sind, während die vier leuchtenden (hier weiß dargestellten) ersten Subapertur-Bereiche 112 paarweise jeweils auf zwei Quadranten der Beleuchtungspupille 111 übereinstimmen, also überlappen. Die leuchtenden Bereiche der Beleuchtungspupille 111 werden als Reflexe in die aufgenommenen Abbildungen abgebildet. Die beschriebene Reflexkorrektur funktioniert trotzdem, solange die Zusammensetzung der reflexfreien Bildbereiche über die gesamte aufgenommene Sequenz von Abbildungen betrachtet den gesamten Abbildungsbereich überdeckt.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung handelt es sich vorzugsweise um eine Vorrichtung zum Erzeugen von reflexkorrigierten mikroskopischen Abbildungen des Objektes. Im Folgenden werden daher insbesondere Ausführungsformen von Mikroskopen mit einer derartigen Vorrichtung beschrieben, die sich durch den Ort und die Mittel der Subapertur-Modulation unterscheiden. Insbesondere kann es sich bei den gezeigten beispielhaften Ausführungsformen um digitale ophthalmische Operationsmikroskope mit Umfeldbeleuchtung und koaxialer Beleuchtung handeln.
12 zeigt eine schematische Darstellung eines ersten Beispiels eines Mikroskops 120 mit einer Vorrichtung zum Erzeugen von reflexkorrigierten Abbildungen gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Das Mikroskop 120 verfügt über eine koaxiale Beleuchtung (1 Kanal pro Beobachtungskanal). Hierzu weist das Mikroskop eine Koaxialbeleuchtungsquelle 121 mit einer Koaxialbeleuchtungspupille 122 auf. In 12 ist der Übersichtlichkeit halber nur eine von üblicherweise zwei koaxialen Beleuchtungen in der Seitenansicht dargestellt. Verfügt das Mikroskop zusätzlich über ein koaxiales Assistentensystem, sind weitere zwei Beleuchtungen vorhanden.
Das gezeigte Mikroskop 120 verwendet außerdem eine Umfeldbeleuchtung. Hierzu weist das Mikroskop 120 eine Umfeldbeleuchtungsquelle 123 mit einer Umfeldbeleuchtungspupille 124 auf. Die Umfeldbeleuchtung ist hier und in den im Folgenden beschriebenen Ausführungsformen als Köhler'sche Beleuchtung ausgelegt, was jedoch nicht zwingend ist. Wesentlich ist, dass die Beleuchtungspupille für die Subapertur-Modulation durch Zerlegung der Beleuchtungspupille zugänglich ist. Die Umfeldbeleuchtungseinrichtung insgesamt umfasst die Umfeldbeleuchtungsquelle 123, ein optisches System 125, eine Leuchtfeldblende 126 und ein weiteres optisches System 127. Der Umfeldbeleuchtungsstrahlengang wird durch die beleuchtete Leuchtfeldblende 126 über einen Umlenkspiegel 128 durch das Hauptobjektiv 129 des Operationsmikroskops 120 in die Objektebene 130 abgebildet. Die Objektebene 130 bzw. das Objektfeld entspricht dem durch das Mikroskop beobachteten Anteil (der Oberfläche) eines Objekts, d.h. je nach Objekt des gesamten Objekts oder eines Abschnitts des Objekts.
Das Hauptobjektiv 129 kann beispielsweise als achromatisches oder apochromatisches Objektiv ausgebildet sein kann. Das Objektfeld bzw. die Objektebene 130 wird beispielsweise in der Brennebene des Hauptobjektivs 129 angeordnet, so dass es von diesem nach Unendlich abgebildet wird, so dass der Beobachtungsstrahlengang eines von der Objektebene 130 ausgehenden divergenten Strahlenbündels bei seinem Durchgang durch das Hauptobjektiv 129 zu dem eines parallelen Strahlenbündels umgewandelt wird.
Die gezeigte (ebenso wie die nicht gezeigte) koaxiale Beleuchtungseinrichtung umfasst die Koaxialbeleuchtungsquelle 121 mit der Koaxialbeleuchtungspupille 122 sowie ein optisches System 131. Ihr zugehöriger Koaxialbeleuchtungsstrahlengang wird in der gezeigten beispielhaften Ausführungsform durch den Reflexionspfad eines optischen Teilers 132 eingekoppelt und in die Objektebene 130 gelenkt. Durch das Hauptobjektiv 129, den Transmissionspfad des optischen Teilers 132 und durch (ein optionales/optionale) Vergrößerungssystem/e 133 verläuft der Beobachtungsstrahlengang (gestrichelte Linien), mit dem die Bildaufnahme des Objektes erfolgt.
Der Koaxialbeleuchtungsstrahlengang wird über den Reflexpfad des Strahlteilers bzw. optischen Teilers 132 parallel zur optischen Achse des Beobachtungsstrahlengangs in das Mikroskop eingekoppelt, so dass die Beleuchtung zwischen optischem Teiler 132 und Hauptobjektiv 129 koaxial zum Beobachtungsstrahlengang verläuft. Handelt es sich bei dem Mikroskop um ein binokulares Operationsmikroskop, ist in der Regel ein weiterer Beleuchtungsstrahlengang und Beobachtungsstrahlengang vorhanden. Für den weiteren Beobachtungsstrahlengang kann dann beispielsweise ein weiteres Vergrößerungssystem bzw. der zweite Kanal in einem Stereosystem vorgesehen sein. Der weitere Beobachtungsstrahlengang kann bei geeigneter Dimensionierung des Vergrößerungssystems 133 aber auch zusätzlich durch dieses verlaufen.
Es sei darauf hingewiesen, dass die in 12 dargestellten Beleuchtungsstrahlengänge stark schematisiert sind und nicht notwendigerweise den tatsächlichen Verlauf der Beleuchtungsstrahlengänge wiedergeben.
Für die Bildaufnahme des Objekts ist in 12 ein Aufnahmeeinrichtung mit digitalen Beobachtungsport(s) 134 vorgesehen, ein Beobachtungsport pro Beobachtungskanal. Für zwei Beobachtungskanäle für einen Hauptbeobachter sind zwei Beobachtungsports vorzusehen. Umfasst das Mikroskop 120 zusätzlich Koaxialbeleuchtung und optische Systeme für einen Assistenten, sind zwei weitere Beobachtungsports vorzusehen.
Ein digitaler Beobachtungsport 134 umfasst eine Bildaufnahme-Sensoreinrichtung zum Aufnehmen der Abbildungen und eine Bildverarbeitungseinrichtung, um mindestens eine reflexkorrigierte Abbildung aus den aufgenommenen Abbildungen zu synthetisieren, und kann eine Bildanzeigeeinrichtung umfassen, um das reflexkorrigierte Bild anzuzeigen. Anstatt dass der digitale Beobachtungsport 134 die Bildverarbeitungseinrichtung umfasst, kann dieser beispielsweise auch eine digitale Schnittstelle aufweisen, um eine separate Bildverarbeitungseinrichtung mit diesem zu verbinden, über die aufgenommene Abbildungen an die Bildverarbeitungseinrichtung übertragen werden, damit diese das reflexkorrigierte Bild berechnet.
In der gezeigten Ausführungsform verfügt das Mikroskop 120 über eine Subapertur-Modulationseinrichtung 135 in oder nahe der Ebene der Beleuchtungspupillen. Die Subapertur-Modulationseinrichtung zerlegt die Koaxialbeleuchtungspupille 122 und die Umfeldbeleuchtungspupille 124 in oder in unmittelbarer Nähe zu der Ebene der Beleuchtungspupillen, also am oder nahe dem Ort der Beleuchtungsquellen, in jeweils erste lichtdurchlässige und zweite abschattende Subapertur-Bereiche. Die Beleuchtungspupillenzerlegung erfolgt hierdurch zeitlich variable Abschattung der jeweils zweiten Subapertur-Bereiche in der Ebene der Beleuchtungspupillen. Hierzu umfasst die Subapertur-Modulationseinrichtung 135 bewegbare mechanische Blenden. In einer weiteren Ausführungsform werden statt bewegbarer mechanischer Blenden beispielsweise eine oder mehrere ansteuerbare LCD-Aperturblenden zur gezielten disjunkten Beleuchtungspupillenabschattung eingesetzt, um die verschiedenen Beleuchtungssituationen zu erzeugen.
Die Reflexkorrektur kann sequentiell für alle Beleuchtungskanäle erfolgen. Sie ist echtzeitfähig. Bei ausreichend hoher Bildaufnahmerate durch die Beobachtungsports und ausreichend schneller Bildverrechnung können somit reflexbefreite bzw. stark reflexreduzierte Echtzeitbilder für die verschiedenen Beleuchtungen im Mikroskop vom betrachteten Objekt berechnet werden und beispielsweise über die entsprechende Anzeigeeinrichtung bzw. das entsprechende Wiedergabemedium (Monitore, digitale Okulare) vom Anwender betrachtet werden.
Im Folgenden werden weitere Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Mikroskops mit einer Vorrichtung zum Erzeugen von reflexkorrigierten Abbildungen gezeigt, bei denen sich bestimmte Merkmale unterscheiden von denen der in 12 gezeigten Ausführungsform, während andere übereinstimmen. Um Wiederholungen zu vermeiden, ist die Beschreibung der folgenden Ausführungsformen auf die sich von den in 12 gezeigten unterscheidenden Merkmalen beschränkt, wobei gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche Komponenten verweisen.
13 zeigt eine schematische Darstellung eines zweiten Beispiels eines Mikroskops mit einer Vorrichtung zum Erzeugen von reflexkorrigierten Abbildungen gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung. Die gezeigte Ausführungsform eines Mikroskops 136 entspricht in wesentlichen Teilen dem in 12 gezeigten Mikroskop 120. Allerdings verfügt das Mikroskop 130 zusätzlich über ein optisches System 137 im Koaxialbeleuchtungsstrahlengang und ein zusätzliches optisches System 138 im Umfeldbeleuchtungsstrahlengang, durch die in der zu den Beleuchtungsquellen 121, 123 konjugierten Ebene der Beleuchtungspupillen weitere Beleuchtungspupillen 139, 140 als Zwischenabbildungen der ursprünglichen Beleuchtungspupillen entstehen. In der gezeigten Ausführungsform ist eine Subapertur-Modulationseinrichtung 141 vorgesehen, um die Subapertur-Modulation an oder in unmittelbarer Nähe zu diesen Beleuchtungspupillen 139, 140 durchzuführen. Wie bei der in 12 beschriebenen Ausführungsform kann dies durch zeitlich variable Abschattung der jeweils zweiten Subapertur-Bereiche der jeweiligen Beleuchtungspupillen beispielsweise durch bewegte mechanische Blenden oder durch eine oder mehrere ansteuerbare LCD-Aperturblenden zur gezielten disjunkten Pupillenabschattung für die einzelnen Beleuchtungen erfolgen.
14 zeigt eine schematische Darstellung eines dritten Beispiels eines Mikroskops mit einer Vorrichtung zum Erzeugen von reflexkorrigierten Abbildungen gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung. Die gezeigte Ausführungsform eines Mikroskops 142 entspricht in wesentlichen Teilen dem in 13 gezeigten Mikroskop 136. Auch das Mikroskop 142 verfügt über ein zusätzliches optisches System 137 im Koaxialbeleuchtungsstrahlengang und ein zusätzliches optisches System 138 im Umfeldbeleuchtungsstrahlengang, durch die zu den Beleuchtungsquellen 121, 123 weitere Beleuchtungspupillen 143, 144 als Zwischenabbildungen der ursprünglichen Beleuchtungspupillen in zu diesen konjugierten Ebenen entstehen. In der gezeigten Ausführungsform ist dort eine Subapertur-Modulationseinrichtung 145 vorgesehen, um die Subapertur-Modulation an diesen Beleuchtungspupillen 143, 144 durchzuführen. Die Subapertur-Modulationseinrichtung 145 umfasst hier ein elektronisch ansteuerbares DMD-Mikrosystem (DMD - Digital Micromirror Device). Statt durch Abschatten von ausgewählten Subapertur-Bereichen erfolgt hier das Verändern des jeweiligen Beleuchtungsstrahlengangs, d.h. die Zerlegung der Beleuchtungspupillenfläche, durch zeitweise bzw. zeitlich variable Einkopplung der jeweils ersten Subaperturbereiche, also von den Bereichen der Beleuchtungspupillen, die zur Subaperturbeleuchtung in der jeweiligen Beleuchtungssituation vorgesehen sind. Wie gezeigt, kann hierzu ein gemeinsam genutztes DMD bzw. DMD-Mikrosystem 145 zur disjunkten, zeitlich variablen Subapertur-Bereichseinkopplung für die einzelnen Beleuchtungsstrahlengänge vorgesehen sein. In einer weiteren Ausführungsform wird für einzelne oder jeden Beleuchtungsstrahlengang ein eigenes DMD vorgesehen.
15 zeigt eine schematische Darstellung eines vierten Beispiels eines Mikroskops mit einer Vorrichtung zum Erzeugen von reflexkorrigierten Abbildungen gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung. Die dargestellte Ausführungsform eines Mikroskops 150 zeigt, dass die in 13 und 14 gezeigten Möglichkeiten der Subapertur-Modulation miteinander kombinierbar sind und so beispielsweise eine für die jeweilige Beleuchtung optimierte Anpassung des Aufbaus vorgesehen werden kann. Während für die Subapertur-Modulation des Umfeldbeleuchtungsstrahlengangs von der Umfeldbeleuchtungsquelle 123 die Subapertur-Modulationseinrichtung 151 als DMD-Mikrosystem vorgesehen ist, um eine zeitlich variable Einkopplung von Subapertur-Bereichen der Umfeldbeleuchtungspupille zu ermöglichen, wird im Koaxialbeleuchtungsstrahlengang von der Koaxialbeleuchtungsquelle 121 zunächst mit dem optischen System 131 eine Beleuchtungspupille 152 in einer konjugierten Ebene zur Koaxialbeleuchtungsquelle 121 erzeugt, die dann mit einer Subapertur-Modulationseinrichtung 153 moduliert wird, beispielsweise durch bewegte mechanische Blenden oder eine oder mehrere ansteuerbare LCD-Aperturblenden zur gezielten disjunkten Beleuchtungspupillen-Subaperturbereichsabschattung. Der so veränderte Koaxialbeleuchtungsstrahlengang wird dann über ein weiteres optisches System 154, den optischen Teiler 132 und das Hauptobjektiv 129 auf die Objektebene 130 gelenkt.
16 zeigt eine schematische Darstellung eines fünften Beispiels eines Mikroskops mit einer Vorrichtung zum Erzeugen von reflexkorrigierten Abbildungen gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung. Die gezeigte Ausführungsform eines Mikroskops 160 entspricht in wesentlichen Teilen dem in 15 gezeigten Mikroskop 150. Während die Subapertur-Modulation für die Koaxiabeleuchtungsquelle 121 der in 15 gezeigten entspricht und die Subapertur-Modulation durch eine Subapertur-Modulationseinrichtung 161 in einer Ebene an einer Beleuchtungspupille 162 des Koaxialbeleuchtungsstrahlengangs durchgeführt wird, ist es bei dem Mikroskop 160 in 16 vorgesehen, das für die Subapertur-Modulationseinrichtung 151 verwendete DMD aus 15 zu ersetzen durch einen Umlenkspiegel 163 und durch die Umfeldbeleuchtungspupillen-Subapertur-Modulationseinrichtung 164 an oder in unmittelbarer Nähe zu einer weiteren Beleuchtungspupille 165 des Umfeldbeleuchtungsstrahlengangs durchzuführen. In beiden Subapertur-Modulationseinrichtungen 161, 164 können beispielsweise voneinander unabhängige bewegte mechanische Blenden oder ansteuerbare LCD-Aperturblenden zur gezielten disjunkten Beleuchtungspupillenbereichsabschattung für die einzelnen Beleuchtungsstrahlengänge eingesetzt werden.
17 zeigt eine schematische Darstellung eines sechsten Beispiels eines Mikroskops mit einer Vorrichtung zum Erzeugen von reflexkorrigierten Abbildungen gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung. Die gezeigte Ausführungsform eines Mikroskops 170 entspricht in wesentlichen Teilen dem in 14 gezeigten Mikroskop 142, wobei das für mehrere Beleuchtungsstrahlengänge verwendete DMD-Mikrosystem 145 aus 14 ersetzt wurde durch ein erstes DMD-Mikrosystem 171, mit dem ausschließlich die Subapertur-Modulation durch zeitlich variables Einblenden von disjunkten Subapertur-Bereichen der Beleuchtungspupille der Umfeldbeleuchtung 123 realisiert wird, und durch ein zweites DMD-Mikrosystem 172, mit dem die Subapertur-Modulation durch zeitlich variables Einblenden von disjunkten Subapertur-Bereichen der Beleuchtungspupille der Koaxialbeleuchtung 121 realisiert wird. Die Abbildung der Beleuchtungsquellen 121, 123 von Umfeld- und koaxialen Beleuchtungen auf die beiden DMDs erfolgt über die zusätzlichen optischen Systeme 137 und 138.
18 zeigt eine schematische Darstellung eines siebten Beispiels eines Mikroskops mit einer Vorrichtung zum Erzeugen von reflexkorrigierten Abbildungen gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung. Die gezeigte Ausführungsform eines Mikroskops 180 entspricht in wesentlichen Teilen dem in 13 gezeigten Mikroskop 136, wobei die für mehrere Beleuchtungsstrahlengänge verwendete Subapertur-Modulationseinrichtung 141 aus 13 ersetzt wurde durch eine erste Subapertur-Modulationseinrichtung 181, mit der die Subapertur-Modulation durch zeitlich variable Abschattung an der Umfeldbeleuchtungspupille 182 in der zur Umfeldbeleuchtungsquelle 123 konjugierten Ebene oder in deren unmittelbarer Nähe realisiert wird, und durch eine zweite Subapertur-Modulationseinrichtung 183, mit der die Subapertur-Modulation durch zeitlich variable Abschattung an der Koaxialbeleuchtungspupille 184 in der zur Koaxialbeleuchtungsquelle 121 konjugierten Ebene oder in deren unmittelbaren Nähe realisiert wird. An diesen Orten können z.B. bewegte mechanische Blenden oder ansteuerbare LCD-Aperturblenden zur gezielten disjunkten Beleuchtungspupillenabschattung für die einzelnen Beleuchtungsstrahlengänge eingesetzt werden.
19 zeigt eine schematische Darstellung eines achten Beispiels eines Mikroskops mit einer Vorrichtung zum Erzeugen von reflexkorrigierten Abbildungen gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung. Die gezeigte Ausführungsform eines Mikroskops 190 entspricht in wesentlichen Teilen dem in 12 gezeigten Mikroskop 120. Allerdings ist hier keine von den Beleuchtungsquellen 121, 123 getrennte Subapertur-Modulationseinrichtung 135 wie in 12 vorgesehen. Stattdessen ist die Subapertur-Modulationseinrichtung mit der jeweiligen Koaxialbeleuchtungsquelle 191 bzw. Umfeldbeleuchtungsquelle 193 identisch. In der gezeigten Ausführungsform dient hierfür als Koaxialbeleuchtungsquelle 191 und als Umfeldbeleuchtungsquelle 193 jeweils ein Leuchtfeld-Array eines LED-Chips. Die Fläche des illuminierbaren Leuchtfeld-Arrays gibt die jeweilige Beleuchtungspupille vor, und erste und zweite Subapertur-Bereiche zum Abstrahlen bzw. Ausblenden eines Teils der Beleuchtung werden definiert durch das Aktivieren bzw. Deaktivieren von Teilbereichen des Leuchtfeld-Arrays, d.h. durch zeitlich variables Ansteuern und Ein- und Ausschalten von Leuchtflächenbereichen auf dem jeweiligen LED-Chip.
20 zeigt hierzu eine schematische Darstellung von Beispielen für Subapertur-Illuminationsmöglichkeiten eines Leuchtfeld-Arrays eines LED-Chips durch zeitlich variables Ein- und Ausschalten von separierten Leuchtflächenbereichen auf dem LED-Chip. Schwarz dargestellte Leuchtflächenbereiche repräsentieren dabei ausgeschaltete Bereiche, die kein Licht abstrahlen, weiß dargestellte Leuchtflächenbereiche bezeichnen eingeschaltete Leuchtflächenbereiche, die Licht abstrahlen. In den gezeigten Beispielvarianten V1 bis V6 weist das Leuchtfeld-Array 2×2=4 separat ansteuerbare Leuchtflächenbereiche auf, wobei das Leuchtfeld-Array in der ersten Beispielvariante V1 zu den vier Zeitpunkten t1, t2, t3 und t4 umgeschaltet wird. In der zweiten bis sechsten Beispielvariante V2 bis V6 wird das Leuchtfeld-Array jeweils zu den zwei Zeitpunkten t1 und t2 umgeschaltet. In der Beispielvariante V2 wird zudem die Möglichkeit einer disjunkten Zerlegung, die sich gegenseitig durchdringt, illustriert.
21 zeigt eine schematische Darstellung eines neunten Beispiels eines Mikroskops mit einer Vorrichtung zum Erzeugen von reflexkorrigierten Abbildungen gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung. Bei der gezeigten Ausführungsform eines Mikroskops 210 sind die gezeigte Koaxialbeleuchtungseinrichtung und die Umfeldbeleuchtungseinrichtung jeweils so ausgelegt, dass die Beleuchtungsstrahlengänge der Koaxialbeleuchtungsquelle 121 und der Umfeldbeleuchtungsquelle 123 mit einem optischen System 211 bzw. optischen System 212 kollimiert werden (z.B. Köhlersche Beleuchtung). Dann wird jeweils im kollimierten Beleuchtungsstrahlengang durch steuerbare kippbare Spiegel oder DMDs das Abbild des jeweiligen Beleuchtungsreflexes (beispielsweise des Hornhautreflexes bei ophthalmischen Operationsmikroskopen) an verschiedene Positionen bewegt. In 21 geschieht dies für den Koaxialbeleuchtungsstrahlengang durch den um einen Winkel rotierbaren Spiegel 213 und für den Umfeldbeleuchtungsstrahlengang durch den rotierbaren Spiegel 214. Der Koaxialbeleuchtungsstrahlengang gelangt dann über eine Leuchtfeldblende (LFB) und das optische System OS4 215, den Reflexionspfad eines optischen Teilers 132 und das Hauptobjektiv 129 auf die Objektebene 130. Der Umfeldbeleuchtungsstrahlengang gelangt über eine Leuchtfeldblende (LFB) und das optische System OS2 216, den Umlenkspiegel 128 und das Hauptobjektiv 129 auf die Objektebene 130. Der Beobachtungsstrahlengang (gestrichelt dargestellt) verläuft von der Objektebene 130 durch das Hauptobjektiv 129 und den Transversalpfad des optischen Teilers 132 in das Vergrößerungssystem 133 und die Aufnahmeeinrichtung 132 mit den digitalen Beobachtungsport(s).
Direkt nach der Koaxialbeleuchtungsquelle 121 und der Umfeldbeleuchtungsquelle 123 sind die Subaperturblenden 217 und 218 an den Orten der jeweiligen Beleuchtungspupillen 219, 220 in den Koaxialbeleuchtungsstrahlengang und den Umfeldbeleuchtungsstrahlengang eingebracht. 22 zeigt hierzu eine schematische Darstellung eines Beispiels für eine Subaperturblende geeignet zum Einsatz in einem Mikroskop gemäß 21. Schwarze Bereiche wirken hierbei abschattend, während weiß dargestellte Bereiche lichtdurchlässig sind. Hiermit kann ein Subapertur-Bereich der Beleuchtungspupille der jeweiligen Beleuchtungsquelle abgeschattet werden, während durch den anderen Licht in das jeweilige optische System gelangt. Die Subaperturblenden 217, 218 können ortsfeste Blenden sein. Die Modulation des jeweiligen Beleuchtungsstrahlengangs entsteht bei der in 21 gezeigten Ausführungsform durch Kippen bzw. Rotieren der Spiegel 213, 214 bzw. eines ortsfesten DMD-Mikrosystems. Auf diese Weise ist es für die Subapertur-Modulation nicht erforderlich, dass die Bewegung am Ort der Beleuchtungspupillen 219, 220 ausgeführt wird. Stattdessen wird das Licht der jeweiligen Beleuchtungsquelle zunächst kollimiert und kann dann durch die steuerbaren Kippspiegel oder DMDs gezielt abgelenkt werden, um das Reflexabbild der ausgeleuchteten Blende(n) gezielt so zu bewegen, dass die Reflexe rechnerisch korrigiert bzw. eliminiert werden können.
23 zeigt eine schematische Darstellung eines Beispiels für die Anordnung eines Beleuchtungsmoduls 231 für ein Mikroskop 230. Wie oben gezeigt, kann die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Erzeugen von reflexkorrigierten Abbildungen eines Objektes als ein Mikroskop oder ein Teil davon ausgebildet sein. In einer Ausführungsform ist es für mindestens eine Beleuchtungseinrichtung insbesondere vorgesehen, dass die Beleuchtungseinrichtung zusammen mit einer zugehörigen Subapertur-Modulationseinrichtung in ein Beleuchtungsmodul 231 integriert ist, das Subapertur-moduliertes Licht abstrahlen kann, das dann, beispielsweise über den Reflexpfad eines optischen Teilers 232, der in den Beobachtungsstrahlengang eines Mikroskops 230 unterhalb des Hauptobjektivs 233 des Mikroskops 230, also zwischen Hauptobjektiv 233 und Objektebene 234, eingebracht ist. So verändert bzw. moduliert die Subapertur-Modulationseinrichtung den Beleuchtungsstrahlengang erst in einem Bereich zwischen dem Hauptobjektiv 233 des Mikroskops 230 und dem Objekt bzw. der Objektebene 234, beispielsweise durch zeitlich variables teilweises Abschatten.
Dies bietet insbesondere den Vorteil, hierfür ein Modul vorsehen zu können, das bei Bedarf auch nachträglich an dem Mikroskop angeordnet, beispielsweise befestigt, werden kann. Handelt es sich bei dem Mikroskop 230 beispielsweise um ein Operationsmikroskop, das bereits über Bildaufnahmesensoren und ein oder mehrere Bildausgabe- bzw. - wiedergabeeinrichtungen verfügt, beispielsweise digitale Okulare, Okulare mit Dateneinspiegelung, Monitore oder Displays, und das über einen Prozessor zur Bildverarbeitung verfügt, der programmiert werden kann, aus der Sequenz von Subapertur-modulierten Abbildungen eine anzuzeigende reflexkorrigierte Abbildung zu berechnen, ist es bei dieser Ausführungsform beispielsweise möglich, ein vorhandenes Operationsmikroskop durch Bereitstellen des Beleuchtungsmoduls 231 und eines optischen Teilers 232 für die Reflexkorrektur nachzurüsten. Es kann ebenfalls vorgesehen sein, dass das Beleuchtungsmodul 231 auch den optischen Teiler 232 bereits umfasst. Die Komponenten des Mikroskops 230 außer dem Hauptobjektiv 233 sind der Übersichtlichkeit halber in 23 schematisch zusammengefasst dargestellt als ein gemeinsamer Block 235.
24 zeigt eine schematische Darstellung eines ersten Beispiels für eine Beleuchtungseinrichtung mit Subapertur-Modulationseinrichtung. Eine derartige Kombination aus Beleuchtungseinrichtung und Subapertur-Modulationseinrichtung kann beispielsweise als Beleuchtungsmodul 231 gemäß 23 eingesetzt werden, wobei die Anordnung unterhalb eines Hauptobjektivs eines Mikroskops nur ein Beispiel darstellt.
Die gezeigte Beleuchtungseinrichtung 240 umfasst eine (primäre oder sekundäre) Beleuchtungsquelle 241, ggf. inklusive zusätzlicher optischer Einrichtungen, und ein optisches System 242 als Beleuchtungsoptik. Auch hier ist es vorgesehen, die Apertur, d.h. die Fläche der Beleuchtungspupille der Beleuchtungsquelle 241 in zeitlicher Folge in disjunkte leuchtende und nicht leuchtende Subapertur-Bereiche zu zerlegen. Bei der in 24 gezeigten Beleuchtungseinrichtung 240 ist die Subapertur-Modulationseinrichtung 243 in die Beleuchtungseinrichtung, beispielsweise für ein Operationsmikroskop, integriert. So kann die Subapertur-Modulationseinrichtung in das Mikroskop integriert werden, ohne an den weiteren optischen Systemen des Mikroskops bauliche Veränderungen vornehmen zu müssen. Zudem kann so der Ort der Subapertur-Modulation an einen Ort am Mikroskop verlegt werden, wo beispielsweise die Übertragung von Schwingungen auf das optische Gerät gering ist, die ansonsten Einfluss auf das Beobachtungsergebnis haben könnten.
In einer Ausführungsform umfasst die Subapertur-Modulationseinrichtung 243 eine Subaperturmaske bzw. Subaperturblende aus lichtdurchlässigen und lichtundurchlässigen Bereichen, die für die Winkelstellungen alpha und alpha + 360°/n (alpha beliebig) zwei disjunkte durchlässige Zerlegungen des Maskenbereiches generiert und so für jede Winkelstellung jeweils einen ersten und einen zweiten Subaperturbereich generiert. 25 zeigt hierzu eine schematische Darstellung eines Beispiels für eine geeignete Subaperturblende bzw. Subaperturmaske 250, bei der als Beispiel eine Subaperturmaskengeometrie für Winkelschritte von 360°/16 mit jeweils 6 alternierend durchlässigen und undurchlässigen Bereichen entlang der radialen Richtung gezeigt ist.
Die geometrische Gestaltung der Bereiche auf der Subaperturmaske kann hinsichtlich Anzahl, Lage, Form und Größe der lichtdurchlässigen und Lichtundurchlässigen Bereiche auch anders ausgelegt werden. Beispielsweise sind auch gekrümmte Speichen statt der in 25 gezeigten geraden Speichen möglich, beispielsweise durch radial zunehmende Scherung des Musters.
Die Subaperturmaske 250 kann z.B. als Chrom-Maske auf einem optisch durchlässigen Substrat realisiert werden.
In einer beispielhaften Ausführungsform ist die Subaperturmaske 250 auf ein Substrat aufgebracht werden, dessen lichtdurchlässige Bereiche auf Vorder- und/oder Rückseite eine optisch streuende Wirkung haben, um die Winkelverteilung der Beleuchtung zu manipulieren. In einer weiteren beispielhaften Ausführungsform ist die Subaperturmaske 250 auf ein Substrat aufgebracht, dessen Flächen in den lichtdurchlässigen Bereichen eine optisch brechende Wirkung haben, um die Abbildung der Beleuchtungspupille bzw. - apertur und die Winkelverteilung der Beleuchtung zu manipulieren.
Die Subapertur-Modulationseinrichtung 243 sieht eine drehbare Lagerung der Subaperturmaske 250 um deren Drehachse vor. 26 zeigt eine schematische Darstellung eines Beispiels für eine drehbar gelagerte Aufnahme 261 einer Subaperturblende bzw. Subaperturmaske 250 sowie einen Antrieb 262 für die Aufnahme 261. Bei dem Antrieb kann es sich beispielsweise um einen Antrieb mit einen Reibrad, einem Getriebe oder einem Riemen handeln. Die Subaperturmaske 250 ist in eine Bohrung der Aufnahme 261 eingebracht und rotiert mit dieser, wenn diese um die Rotationsachse angetrieben wird. Die rotierende Aufnahme 261 selbst wird dabei von einer festen Halterung oder Umfassung 263 gehalten. In einer Ausführungsform ist ein Positionsnehmer (nicht gezeigt) der Winkelposition der rotierbare Subaperturmaske 250 vorgesehen.
27 zeigt eine schematische Darstellung eines Beispiels für eine in einen Hohlwellenmotor 270 integrierte Subaperturblende bzw. Subaperturmaske 250 in der Draufsicht und der Seitenansicht. Der Hohlwellenmotor 270 dient als Antrieb, um die Subaperturmaske 250 zu rotieren. Bei der gezeigten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Subaperturmaske 250 zentriert zur Rotationsachse in den Rotor 271 eines Hohlwellenmotors 270 aufgenommen ist, der rotierbar in dem Stator 272 des Hohlwellenmotors gelagert ist. Der Hohlwellenmotor sieht vor, dass Licht entlang der Rotationsachse des Rotors auf die mit ihm rotierbare Subaperturmaske 250 eingestrahlt und Subapertur-moduliertes Licht abgestrahlt werden kann, um verschiedene Beleuchtungssituationen zu erzeugen.
Bei anderen Ausführungsformen erfolgt die Bewegung der mechanisch bewegbaren Subaperturmasken auf andere Weise. Beispielsweise kann es bei einer Subapertur-Modulationseinrichtung mit einer schachbrettartigen Subaperturmaske oder einer linienartigen Maske vorgesehen sein, eine lineare Hin- und Her-Bewegung der Maske zu realisieren.
Alternativ zum Ansatz, eine mechanisch bewegte Subaperturmaske zur Subapertur-Modulation zu verwenden, ist in anderen Ausführungsformen vorgesehen, eine Subapertur-Modulationseinrichtung, die beispielsweise der in 24 gezeigten Subapertur-Modulationseinrichtung 243 entsprechen kann, mit einer ortsfesten ansteuerbare Blende vorzusehen, um zeitlich variable lichtführende und nichtlichtführende Subapertur-Blendenbereiche zu realisieren.
28 zeigt hierzu eine schematische Darstellung eines Beispiels für eine Subapertur-Modulationseinrichtung 280 mit einer elektronisch ansteuerbaren Blende 281 (hier in Transmission), beispielsweise auf LCD-Basis, d.h. als LCD-Subapertur-Blende. Die Blende ist als programmierbare Blende, ggf. kombiniert mit optischen Polarisationselementen, ausgeführt.
29 zeigt eine schematische Darstellung eines weiteren Beispiels für eine Subapertur-Modulationseinrichtung. Die Subapertur-Modulationseinrichtung 290 sieht die Verwendung einer ortsfesten ansteuerbaren Blende auf Basis eines mikroelektromechanischen Systems (MEMS) 291 vor. Beispielsweise kann das MEMS ein Digital Micromirror Device (DMD) mit matrixförmig angeordneten Mikrospiegelaktoren sein, deren Ansteuerung dazu eingerichtet ist, von von einem Eingang 292 der Subapertur-Modulationseinrichtung 290 eingespeistem Licht nur einen Subapertur-Anteil auf einen Ausgang 293 der Subapertur-Modulationseinrichtung 290 zu lenken, um so zeitlich variable lichtführende und nichtlichtführende Blendenbereiche zu realisieren. Dabei dienen das erste optische System 294 und das zweite optische System 295 dazu, Eingang 292, MEMS 291 und Ausgang 293 konjugiert aufeinander abzubilden.
30 zeigt eine schematische Darstellung noch eines weiteren Beispiels für eine Subapertur-Modulationseinrichtung. Die Subapertur-Modulationseinrichtung 300 sieht die Verwendung einer ortsfesten ansteuerbaren Blende auf Basis von zwei mikroelektromechanischen Systemen (MEMS) 301, 302 vor. Bei den MEMS 301, 302 kann es sich um Digital Micromirror Devices (DMD) mit matrixförmig angeordneten Mikrospiegelaktoren handeln, deren Ansteuerung dazu eingerichtet ist, von von einem Eingang 303 der Subapertur-Modulationseinrichtung 300 eingespeistem Licht nur einen Subapertur-Anteil auf einen Ausgang 304 der Subapertur-Modulationseinrichtung 300 zu lenken, um so zeitlich variable lichtführende und nichtlichtführende Blendenbereiche zu realisieren. Dabei dienen das erste optischen System 305, das zweite optische System 306 und das dritte optische System 307 dazu, Eingang 303, die MEMS 301, 302 und Ausgang 304 konjugiert aufeinander abzubilden.
Während bei dem in 24 gezeigten ersten Beispiel einer Beleuchtungseinrichtung mit Subapertur-Modulationseinrichtung beide Komponenten direkt verbunden sind, zeigt 31 eine schematische Darstellung eines zweiten Beispiels für eine Beleuchtungseinrichtung 310 mit Subapertur-Modulationseinrichtung, bei der die Beleuchtungsquelle 311 eine primäre Beleuchtungsquelle sein kann, die eine Einkoppeloptik umfasst, mit der das abgestrahlte Licht in ein Lichtleiterbündel 312 eingekoppelt wird, dessen anderes Ende als Beleuchtungspupille einer sekundären Beleuchtungsquelle dann unmittelbar vor der Subaperturmaske der Subapertur-Modulationseinrichtung 313 positioniert wird, die die Subapertur-Modulation durchführt und das modulierte Licht in ein optisches System 314 als Beleuchtungsoptik einspeist. Auf diese Weise kann die Primärbeleuchtungsquelle unabhängig von baulichen Einschränkungen beispielsweise in einem Mikroskop ausgewählt werden und extern angeordnet werden. Für die Positionierung der Sekundärquelle ist es dann nur maßgeblich, ob die Position mit dem Glasfaserbündel bzw. Lichtleiterbündel 312 erreichbar ist. Die Subapertur-Modulationseinrichtung kann so beispielsweise in ein Operationsmikroskop integriert sein, während die Primärbeleuchtungsquelle extern angeordnet ist. Das Lichtleiterbündel ermöglicht große Flexibilität bei der konstruktiven Umsetzung.
32 zeigt eine schematische Darstellung eines dritten Beispiels für eine Beleuchtungseinrichtung 320 mit Subapertur-Modulationseinrichtung. Auch hier kann die Beleuchtungsquelle 321 eine primäre Beleuchtungsquelle sein, die eine Einkoppeloptik umfasst, mit der das abgestrahlte Licht in ein Lichtleiterbündel 322 eingekoppelt wird, dessen anderes Ende als Beleuchtungspupille einer sekundären Beleuchtungsquelle dann unmittelbar vor der Subaperturmaske der Subapertur-Modulationseinrichtung 323 positioniert wird, die die Subapertur-Modulation durchführt und das modulierte Licht in ein optisches System 324 als Beleuchtungsoptik einspeist. Auf diese Weise kann die Primärbeleuchtungsquelle unabhängig von baulichen Einschränkungen beispielsweise in einem Mikroskop ausgewählt werden und extern angeordnet werden. Anders als im in 31 gezeigten zweiten Beispiel kann hier auch die Subapertur-Modulationseinrichtung 323 als externe Komponente vorgesehen sein, denn das Subapertur-modulierte Licht wird nicht direkt in das optische System 324 eingespeist, sondern über ein zweites Lichtleiterbündel 325 mit dem optischen System 324 verbunden, bei dem es sich um die Beleuchtungsoptik am Operationsmikroskop handeln kann. Durch die Anordnung der Subapertur-Modulationseinrichtung außerhalb des Mikroskops wird die Übertragung von möglicherweise das Beobachtungsergebnis beeinträchtigenden Schwingungen, die eine Subapertur-Modulationseinrichtung mit mechanisch bewegten Komponenten möglicherweise erzeugen könnte, vermieden oder zumindest stark reduziert.
In einer Ausführungsform ist das zweite Lichtleiterbündel 325 als geordnetes Faserbündel ausgelegt, so dass die Subaperturzerlegungen durch das zweite Lichtleiterbündel 325 möglichst ähnlich an den Ort der Eintrittspupille des optischen Systems 324, also beispielsweise der Beleuchtungsoptik im Operationsmikroskop, übertragen werden kann.
In einer anderen Ausführungsform wird ein ungeordnetes Faserbündel als zweites Lichtleiterbündel 325 verwendet, so dass die Subapertur-Zerlegung örtlich umverteilt wird.
33 zeigt eine schematische Darstellung eines vierten Beispiels für eine Beleuchtungseinrichtung 330 mit Subapertur-Modulationseinrichtung. Die Beleuchtungsquelle 331 kann eine externe primäre Beleuchtungsquelle sein, in die eine Subapertur-Modulationseinrichtung 332 integriert ist, die über ein Lichtleiterbündel 333 mit dem optischen System 334 beispielsweise der Beleuchtungsoptik am optischen Gerät (z.B. Operationsmikroskop) verbunden ist.
In einer Ausführungsform ist das Lichtleiterbündel 333 als geordnetes Faserbündel ausgelegt, so dass die Subaperturzerlegungen durch das Lichtleiterbündel 333 möglichst ähnlich an den Ort der Eintrittspupille der Beleuchtungsoptik im Operationsmikroskop übertragen werden kann.
In einer anderen Ausführungsform wird ein ungeordnetes Faserbündel als Lichtleiterbündel 333 verwendet, wodurch die Subapertur-Zerlegung örtlich weiter umverteilt wird.
Im Folgenden werden weitere Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Mikroskops mit einer Vorrichtung zum Erzeugen von reflexkorrigierten Abbildungen gezeigt, bei denen der grundsätzliche Aufbau dem der in 12 gezeigten Ausführungsform entspricht, wobei sich aber die Beleuchtungseinrichtungen und Subapertur-Modulationseinrichtungen unterscheiden. Um Wiederholungen zu vermeiden, ist die Beschreibung der folgenden Ausführungsformen auf die sich von den in 12 gezeigten unterscheidenden Merkmale beschränkt, wobei gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche Komponenten verweisen.
34 zeigt eine schematische Darstellung eines zehnten Beispiels eines Mikroskops, insbesondere eines ophthalmischen Operationsmikroskops, mit einer Vorrichtung zum Erzeugen von reflexkorrigierten Abbildungen gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung. In der gezeigten Ausführungsform eines Mikroskops 340 umfasst die Umfeldbeleuchtungseinrichtung ein optisches System 125, eine Leuchtfeldblende 126 und ein weiteres optisches System 127. Der Umfeldbeleuchtungsstrahlengang wird durch die beleuchtete Leuchtfeldblende 126 über einen Umlenkspiegel 128 durch das Hauptobjektiv 129 des Operationsmikroskops 120 in die Objektebene 130 abgebildet.
Die Umfeldbeleuchtungseinrichtung umfasst außerdem eine primäre Umfeldbeleuchtungsquelle 341, deren Licht in einen erstes Lichtleiterbündel 342 eingekoppelt wird, dessen zugehöriger Ausgang als sekundäre Umfeldbeleuchtungsquelle 343 mit einer Beleuchtungspupille wirkt, die am Ort der sekundären Beleuchtungsquelle 343 von einer ersten Subapertur-Modulationseinrichtung 344 zeitlich variabel in jeweils erste lichtdurchlässige und zweite, abschattende Subapertur-Bereiche zerlegt wird. Die so modulierte Umfeldbeleuchtung wird dann in das erste optische System 125 eingespeist.
Die gezeigte koaxiale Beleuchtungseinrichtung umfasst die Koaxialbeleuchtungsquelle 121 mit der Koaxialbeleuchtungspupille 122 sowie einem optischen System 131. Ihr zugehöriger Koaxialbeleuchtungsstrahlengang wird in der gezeigten beispielhaften Ausführungsform durch den Reflexionspfad eines optischen Teilers 132 eingekoppelt und in die Objektebene 130 gelenkt.
Durch das Hauptobjektiv 129, den Transmissionspfad des optischen Teilers 132 und durch (ein optionales/optionale) koaxiale(s) Vergrößerungssystem/e 133 verläuft der Beobachtungsstrahlengang (gestrichelte Linien), mit dem die Bildaufnahme des Objektes erfolgt. Hierzu ist in 12 ein Aufnahmeeinrichtung 134 mit digitalen Beobachtungsport(s) vorgesehen, ein Beobachtungsport pro Beobachtungskanal.
Die koaxiale Beleuchtungseinrichtung umfasst außerdem eine primäre Koaxialbeleuchtungsquelle 345, deren Licht in einen zweites Lichtleiterbündel 346 eingekoppelt wird, dessen zugehöriger Ausgang als sekundäre Koaxialbeleuchtungsquelle 347 mit einer Beleuchtungspupille wirkt, die am Ort der sekundären Koaxialbeleuchtungsquelle 347 von einer zweiten Subapertur-Modulationseinrichtung 348 zeitlich variabel in jeweils erste lichtdurchlässige und zweite, abschattende Subapertur-Bereiche zerlegt wird. Die so modulierte Koaxialbeleuchtung wird dann in das optische System 131 eingespeist.
In der gezeigten Ausführungsform können die Subapertur-Modulationseinrichtungen 344, 348 direkt an die Beleuchtungsoptik des Mikroskops gekoppelt sein, beispielsweise baulich in das Mikroskop integriert sein, während die primären Beleuchtungsquellen 341, 345 extern angeordnet sein können.
35 zeigt eine schematische Darstellung eines elften Beispiels eines Mikroskops mit einer Vorrichtung zum Erzeugen von reflexkorrigierten Abbildungen gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung. Auch bei dem hier gezeigten Mikroskop 350 entspricht der grundsätzliche Aufbau dem der in 12 gezeigten Ausführungsform eines Mikroskops.
Anders als in 34 gezeigt, umfasst die Umfeldbeleuchtungseinrichtung hier außerdem eine primäre Umfeldbeleuchtungsquelle 351, deren Licht in ein primäres erstes Lichtleiterbündel 352 eingekoppelt wird, dessen zugehöriger Ausgang als sekundäre Umfeldbeleuchtungsquelle 353 mit einer Beleuchtungspupille wirkt, die am Ort der sekundären Umfeldbeleuchtungsquelle 353 von einer ersten Subapertur-Modulationseinrichtung 354 zeitlich variabel in jeweils erste lichtdurchlässige und zweite abschattende Subapertur-Bereiche zerlegt wird. Die so modulierte Umfeldbeleuchtung wird dann in ein sekundäres erstes Lichtleiterbündel 355 eingekoppelt und an dessen Ausgang in das erste optische System 125 eingespeist.
Ebenfalls anders als in 34 gezeigt, umfasst die koaxiale Beleuchtungseinrichtung hier außerdem eine primäre Koaxialbeleuchtungsquelle 356, deren Licht in ein primäres zweites Lichtleiterbündel 357 eingekoppelt wird, dessen zugehöriger Ausgang als sekundäre Koaxialbeleuchtungsquelle 358 mit einer Beleuchtungspupille wirkt, die am Ort der sekundären Koaxialbeleuchtungsquelle 358 von einer zweiten Subapertur-Modulationseinrichtung 359 zeitlich variabel in jeweils erste lichtdurchlässige und zweite abschattende Subapertur-Bereiche zerlegt wird. Die so modulierte Koaxialbeleuchtung wird dann in ein sekundäres zweites Lichtleiterbündel 360 eingekoppelt und an dessen Ausgang in das optische System 131 eingespeist.
In der gezeigten Ausführungsform können die Subapertur-Modulationseinrichtungen 354, 359 wie die primären Beleuchtungsquellen 341, 345 extern angeordnet sein und mit der Beleuchtungsoptik des Mikroskops über Lichtwellenleiter und ggf. entsprechende optische Kopplungsschnittstellen verbindbar sein.
36 zeigt eine schematische Darstellung eines zwölften Beispiels eines Mikroskops mit einer Vorrichtung zum Erzeugen von reflexkorrigierten Abbildungen gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung. Auch bei dem hier gezeigten Mikroskop 361 entspricht der grundsätzliche Aufbau dem der in 12 gezeigten Ausführungsform eines Mikroskops.
Anders als in 34 gezeigt, sind hier die Umfeldbeleuchtungseinrichtung und die koaxiale Beleuchtungseinrichtung mit derselben primären Beleuchtungsquelle 362 realisiert, deren Licht in ein aus einem ersten Teil-Lichtleiterbündel 363 und einem zweiten Teil-Lichtleiterbündel 364 bestehendes geteiltes Lichtleiterbündel eingekoppelt wird. Der zum ersten Teil-Lichtleiterbündel 363 zugehörige Ausgang wirkt als sekundäre Umfeldbeleuchtungsquelle 365 mit einer Beleuchtungspupille, die am Ort der sekundären Umfeldbeleuchtungsquelle 365 von einer ersten Subapertur-Modulationseinrichtung 366 zeitlich variabel in jeweils erste lichtdurchlässige und zweite abschattende Subapertur-Bereiche zerlegt wird. Die so modulierte Umfeldbeleuchtung wird dann in das erste optische System 125 eingespeist.
Der zum zweiten Teil-Lichtleiterbündel 364 zugehörige Ausgang wirkt als sekundäre Koaxialbeleuchtungsquelle 367 mit einer Beleuchtungspupille, die am Ort der sekundären Koaxialbeleuchtungsquelle 367 von einer zweiten Subapertur-Modulationseinrichtung 368 zeitlich variabel in jeweils erste lichtdurchlässige und zweite abschattende Subapertur-Bereiche zerlegt wird. Die so modulierte Koaxialbeleuchtung wird dann in das optische System 131 eingespeist.
In der gezeigten Ausführungsform können die Subapertur-Modulationseinrichtungen 366, 368 direkt an die Beleuchtungsoptik des Mikroskops gekoppelt sein, beispielsweise baulich in das Mikroskop integriert sein, während aufgrund der Verwendung eines geteilten Lichtleiterbündels eine einzige primären Beleuchtungsquelle erforderlich ist, die extern angeordnet sein kann.
37 zeigt eine schematische Darstellung eines dreizehnten Beispiels eines Mikroskops mit einer Vorrichtung zum Erzeugen von reflexkorrigierten Abbildungen gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung. Auch bei dem hier gezeigten Mikroskop 370 entspricht der grundsätzliche Aufbau dem der in 12 gezeigten Ausführungsform eines Mikroskops.
Wie in 36 gezeigt, sind auch hier die Umfeldbeleuchtungseinrichtung und die koaxiale Beleuchtungseinrichtung mit einer gemeinsamen primären Beleuchtungsquelle 371 realisiert, deren Licht hier in ein aus einem primären ersten Teil-Lichtleiterbündel 372 und einem primären zweiten Teil-Lichtleiterbündel 373 bestehendes geteiltes Lichtleiterbündel eingekoppelt wird. Der zum primären ersten Teil-Lichtleiterbündel 372 zugehörige Ausgang wirkt als sekundäre Umfeldbeleuchtungsquelle 374 mit einer Beleuchtungspupille, die am Ort der sekundären Umfeldbeleuchtungsquelle 374 von einer ersten Subapertur-Modulationseinrichtung 375 zeitlich variabel in jeweils erste lichtdurchlässige und zweite abschattende Subapertur-Bereiche zerlegt wird. Die so modulierte Umfeldbeleuchtung wird dann in ein sekundäres erstes Lichtleiterbündel 378 eingekoppelt und an dessen Ausgang in das erste optische System 125 eingespeist.
Der zum primären zweiten Teil-Lichtleiterbündel 373 zugehörige Ausgang wirkt als sekundäre Koaxialbeleuchtungsquelle 376 mit einer Beleuchtungspupille, die am Ort der sekundären Koaxialbeleuchtungsquelle 376 von einer zweiten Subapertur-Modulationseinrichtung 377 zeitlich variabel in jeweils erste lichtdurchlässige und zweite abschattende Subapertur-Bereiche zerlegt wird. Die so modulierte Koaxialbeleuchtung wird dann in ein sekundäres zweites Lichtleiterbündel 379 eingekoppelt und an dessen Ausgang in das optische System 125 eingespeist.
In der gezeigten Ausführungsform können die Subapertur-Modulationseinrichtungen 375, 377 sowie die gemeinsame primäre Beleuchtungsquelle 371 extern angeordnet sein und mit der Beleuchtungsoptik des Mikroskops über Lichtwellenleiter und ggf. entsprechende optische Kopplungsschnittstelle verbindbar sein.
38 zeigt eine schematische Darstellung eines vierzehnten Beispiels eines Mikroskops mit einer Vorrichtung zum Erzeugen von reflexkorrigierten Abbildungen gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung. Auch bei dem hier gezeigten Mikroskop 380 entspricht der grundsätzliche Aufbau dem der in 12 gezeigten Ausführungsform eines Mikroskops.
Wie in 36 gezeigt, sind auch hier die Umfeldbeleuchtungseinrichtung und die koaxiale Beleuchtungseinrichtung mit einer gemeinsamen Beleuchtungsquelle 381 mit einer Beleuchtungspupille realisiert, die direkt von einer einzigen gemeinsamen Subapertur-Modulationseinrichtung 382 zeitlich variabel in jeweils erste lichtdurchlässige und zweite, abschattende Subapertur-Bereiche zerlegt wird. Die so modulierte Beleuchtung wird dann in ein aus einem ersten Teil-Lichtleiterbündel 383 und einem zweiten Teil-Lichtleiterbündel bestehendes geteiltes Lichtleiterbündel eingekoppelt und am Ausgang des ersten Teil-Lichtleiterbündels 383 in das erste optische System 125 und am Ausgang des zweiten Teil-Lichtleiterbündels 384 in das optische System 131 eingespeist.
In der gezeigten Ausführungsform kann eine gemeinsame Subapertur-Modulationseinrichtung 382 in eine gemeinsame Beleuchtungsquelle 381 integriert, extern angeordnet und mit der Beleuchtungsoptik des Mikroskops über ein geteiltes Lichtleiterbündel und ggf. entsprechende optische Kopplungsschnittstelle verbindbar sein.
39 zeigt eine schematische Darstellung eines Beispiels für ein Reflexkorrekturverfahren zum Korrigieren von digitalen mikroskopischen Abbildungen gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung. Zunächst erfolgt in einem Bereitstellungsschritt (nicht dargestellt) das Bereitstellen eines Objekts und einer Vorrichtung zu Erzeugen von reflexkorrigierten Abbildungen. Das Reflexkorrekturverfahren 390 zum Korrigieren von digitalen mikroskopischen Abbildungen umfasst dann zumindest ein Beleuchten 391 eines Objektes durch eine Beleuchtungspupille einer Beleuchtungseinrichtung, ein Aufnehmen 392 einer Sequenz von jeweils zu voneinander verschiedenen Beleuchtungssituationen zugehörigen Abbildungen von dem Objekt mit einer Bildaufnahme-Sensoreinrichtung, sowie ein Erzeugen 393 einer reflexkorrigierten Abbildung aus der Sequenz mit einer Bildverarbeitungseinrichtung. Das erfindungsgemäße Reflexkorrekturverfahren umfasst insbesondere auch ein Erzeugen 394 der voneinander verschiedenen Beleuchtungssituationen mit einer Beleuchtungsmodulationseinrichtung derart, dass zu jedem Bildbereich in einer Abbildung aus der Sequenz, der ein reflektiertes Beleuchtungsabbild zumindest eines Teils der Beleuchtungspupille enthält, insbesondere ein Beleuchtungsabbild, dessen Bildlage sich bei oder nahe zu derjenigen des Objekts befindet, ein korrespondierender Bildbereich ohne dieses reflektierte Beleuchtungsabbild in zumindest einer der übrigen Abbildungen aus der Sequenz vorliegt, wobei das Erzeugen der voneinander verschiedenen Beleuchtungssituationen umfasst, die voneinander verschiedenen Beleuchtungssituationen durch sequentielles Verändern eines Beleuchtungsstrahlengangs von der Beleuchtungspupille zum Objekt zu erzeugen, wobei jeweils Licht von einem jeweils zugehörigen ersten Subapertur-Bereich der Beleuchtungspupille auf das Objekt trifft, während von einem jeweils zweiten Subapertur-Bereich der Beleuchtungspupille kein Licht auf das Objekt trifft.
Sofern nicht anders angegeben, wurden Begriffe wie „erstes“ und „zweites“ o.ä. verwendet (beispielsweise erstes und zweites optisches System, erste und zweite Subapertur-Modulationseinrichtung, etc.), um zwischen den jeweiligen Elementen zu unterscheiden. Die Verwendung der Begriffe impliziert daher nicht zwingend eine funktionale oder anderweitige Priorisierung des einen oder anderen Elements.
Die vorliegende Erfindung wurde anhand von Ausführungsbeispielen zu Erläuterungszwecken im Detail beschrieben. Der Fachmann erkennt, dass mit Bezug auf eine Ausführungsform beschriebene Details auch in anderen Ausführungsformen zum Einsatz kommen können. Die Erfindung soll daher nicht auf einzelne Ausführungsformen beschränkt sein, sondern lediglich durch die beigefügten Ansprüche.
Bezugszeichenliste

10: Vorrichtung zum Erzeugen von reflexkorrigierten Abbildungen
11: Objekt
12: Beleuchtungseinrichtung
13: Beleuchtungsquelle
14: Beleuchtungspupille
15: Bildaufnahme-Sensoreinrichtung
16: Bildverarbeitungseinrichtung
17: Subapertur-Modulationseinrichtung
18: Beleuchtungsstrahlengang
19: Bildanzeigeeinrichtung
21: Erster Subapertur-Bereich
22: Zweiter Subapertur-Bereich
101: Beleuchtungspupille
102: Erste Subapertur-Bereiche
103: Zweite Subapertur-Bereiche
111: Beleuchtungspupille
112: Erste Subapertur-Bereiche
113: Zweite Subapertur-Bereiche
120: Mikroskop
121: Koaxialbeleuchtungsquelle
122: Koaxialbeleuchtungspupille
123: Umfeldbeleuchtungsquelle
124: Umfeldbeleuchtungspupille
125: Optisches System
126: Leuchtfeldblende
127: Weiteres optisches System
128: Umlenkspiegel
129: Hauptobjektiv
130: Objektebene
131: Optisches System
132: Optischer Teiler
133: Vergrößerungssystem
134: Digitaler Beobachtungsport
135: Subapertur-Modulationseinrichtung
136: Mikroskop
137: Optisches System
138: Optisches System
139: Beleuchtungspupille
140: Beleuchtungspupille
141: Subapertur-Modulationseinrichtung
142: Mikroskop
143: Beleuchtungspupille
144: Beleuchtungspupille
145: Subapertur- Modulationseinrichtung
150: Mikroskop
151: Subapertur-Modulationseinrichtung
152: Beleuchtungspupille
153: Subapertur-Modulationseinrichtung
154: Optisches System
160: Mikroskop
161: Subapertur-Modulationseinrichtung
162: Beleuchtungspupille
163: Umlenkspiegel
164: Subapertur-Modulationseinrichtung
165: Beleuchtungspupille
170: Mikroskop
171: Erstes DMD-Mikrosystem
172: Zweites DMD-Mikrosystem
180: Mikroskop
181: Erste Subapertur-Modulationseinrichtung
182: Umfeldbeleuchtungspupille
183: Zweite Subapertur-Modulationseinrichtung
184: Koaxialbeleuchtungspupille
190: Mikroskop
191: Koaxialbeleuchtungsquelle
193: Umfeldbeleuchtungsquelle
210: Mikroskop
211: Optisches System
212: Optisches System
213: Rotierbarer Spiegel
214: Rotierbarer Spiegel
215: Optisches System
216: Optisches System
217: Subaperturblende
218: Subaperturblende
219: Beleuchtungspupille
220: Beleuchtungspupille
230: Mikroskop
231: Beleuchtungsmodul
232: Optischer Teiler
233: Hauptobjektiv
234: Objektebene
235: Block
240: Beleuchtungseinrichtung
241: Beleuchtungsquelle
242: Optisches System
243: Subapertur-Modulationseinrichtung
250: Subaperturmaske
261: Aufnahme
262: Antrieb
263: Umfassung
270: Hohlwellenmotor
271: Rotor
272: Stator
280: Subapertur-Modulationseinrichtung
281: Elektronisch ansteuerbare Blende
290: Subapertur-Modulationseinrichtung
291: Mikroelektromechanisches System
292: Eingang
293: Ausgang
294: Erstes optisches System
295: Zweites optisches System
300: Subapertur-Modulationseinrichtung
301: Mikroelektromechanisches System
302: Mikroelektromechanisches System
303: Eingang
304: Ausgang
305: Erstes optisches System
306: Zweites optisches System
307: Drittes optisches System
310: Beleuchtungseinrichtung
311: Beleuchtungsquelle
312: Lichtleiterbündel
313: Subapertur-Modulationseinrichtung
314: Optisches System
320: Beleuchtungseinrichtung
321: Beleuchtungsquelle
322: Lichtleiterbündel
323: Subapertur-Modulationseinrichtung
324: Optisches System
325: Zweites Lichtleiterbündel
330: Beleuchtungseinrichtung
331: Beleuchtungsquelle
332: Subapertur-Modulationseinrichtung
333: Lichtleiterbündel
334: Optisches System
340: Mikroskop
341: primäre Umfeldbeleuchtungsquelle
342: Erstes Lichtleiterbündel
343: Sekundäre Umfeldbeleuchtungsquelle
344: Erste Subapertur-Modulationseinrichtung
345: Primäre Koaxialbeleuchtungsquelle
346: Zweites Lichtleiterbündel
347: Sekundären Koaxialbeleuchtungsquelle
348: Zweite Subapertur-Modulationseinrichtung
350: Mikroskop
351: Primäre Umfeldbeleuchtungsquelle
352: Primäres erstes Lichtleiterbündel
353: sekundäre Umfeldbeleuchtungsquelle
354: Erste Subapertur-Modulationseinrichtung
355: Sekundäres erstes Lichtleiterbündel
356: Primäre Koaxialbeleuchtungsquelle
357: Primäres zweites Lichtleiterbündel
358: Sekundäre Koaxialbeleuchtungsquelle
359: Zweite Subapertur-Modulationseinrichtung
360: Sekundäres zweites Lichtleiterbündel
361: Mikroskop
362: Primäre Beleuchtungsquelle
363: Erstes Teil-Lichtleiterbündel
364: Zweites Teil-Lichtleiterbündel
365: Sekundäre Umfeldbeleuchtungsquelle
366: Erste Subapertur-Modulationseinrichtung
367: Sekundäre Koaxialbeleuchtungsquelle
368: Zweite Subapertur- Modulationseinrichtung
370: Mikroskop
371: Primäre Beleuchtungsquelle
372: Primäres erstes Teil-Lichtleiterbündel
373: Primäres zweites Teil-Lichtleiterbündel
374: Sekundäre Umfeldbeleuchtungsquelle
375: Erste Subapertur-Modulationseinrichtung
376: Sekundäre Koaxialbeleuchtungsquelle
377: Zweite Subapertur-Modulationseinrichtung
378: Sekundäres erstes Lichtleiterbündel
379: Sekundäres zweites Lichtleiterbündel
380: Mikroskop
381: Beleuchtungsquelle
382: Subapertur-Modulationseinrichtung
383: Erstes Teil-Lichtleiterbündel
384: Zweites Teil-Lichtleiterbündel
390: Reflexkorrekturverfahren
391: Beleuchten eines Objektes
392: Aufnehmen einer Sequenz
393: Erzeugen einer reflexkorrigierten Abbildung
394: Erzeugen der voneinander verschiedenen Beleuchtungssituationen

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 19638263 [0003]
US 7570408 [0004]
DE 102015208080 A1 [0006]

Claims

Vorrichtung (10) zum Erzeugen von reflexkorrigierten Abbildungen, vorzugsweise reflexkorrigierten mikroskopischen Abbildungen, eines Objektes (11), umfassend - eine Beleuchtungseinrichtung (12) mit einer Beleuchtungsquelle (13) und einer Beleuchtungspupille (14) zum Beleuchten eines Objektes (11); - eine Bildaufnahme-Sensoreinrichtung (15), eingerichtet zum Aufnehmen einer Sequenz von jeweils zu voneinander verschiedenen Beleuchtungssituationen zugehörigen Abbildungen von dem Objekt (11); - eine Bildverarbeitungseinrichtung (16), eingerichtet zum Erzeugen einer reflexkorrigierten Abbildung aus der Sequenz; und gekennzeichnet durch - eine Subapertur-Modulationseinrichtung (17), dazu eingerichtet, die voneinander verschiedenen Beleuchtungssituationen derart zu erzeugen, dass zu jedem Bildbereich in einer Abbildung aus der Sequenz, der ein reflektiertes Beleuchtungsabbild zumindest eines Teils der Beleuchtungspupille (14) enthält, ein korrespondierender Bildbereich ohne dieses reflektierte Beleuchtungsabbild in zumindest einer der übrigen Abbildungen aus der Sequenz vorliegt; wobei die Subapertur-Modulationseinrichtung (17) Mittel umfasst, um die voneinander verschiedenen Beleuchtungssituationen durch sequentielles Verändern eines Beleuchtungsstrahlengangs (18) von der Beleuchtungspupille (14) zum Objekt (11) zu erzeugen, wobei jeweils Licht von einem jeweils zugehörigen ersten Subapertur-Bereich (21) der Beleuchtungspupille (14) auf das Objekt (11) trifft, während von einem jeweils zweiten Subapertur-Bereich (22) der Beleuchtungspupille (14) kein Licht auf das Objekt (11) trifft.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Mittel, um die voneinander verschiedenen Beleuchtungssituationen zu erzeugen, Mittel umfassen, um den Beleuchtungsstrahlengang (18) jeweils derart zu verändern, dass über die voneinander verschiedenen Beleuchtungssituationen zusammen betrachtet die jeweils zugehörigen ersten Subapertur-Bereiche (21) zueinander disjunkt sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei die Mittel, um die voneinander verschiedenen Beleuchtungssituationen zu erzeugen, Mittel umfassen, um den Beleuchtungsstrahlengang (18) jeweils derart zu verändern, dass über die verschiedenen Beleuchtungssituationen zusammen betrachtet eine Zusammensetzung der jeweils zweiten Subapertur-Bereiche (22) die gesamte Beleuchtungspupille (14) überdeckt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Beleuchtungspupille (14) eine erste Beleuchtungspupille an der Beleuchtungsquelle (13) ist und die Subapertur-Modulationseinrichtung (17) dazu eingerichtet ist, den Beleuchtungsstrahlengang (18) von der ersten Beleuchtungspupille zu verändern.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Beleuchtungspupille eine zweite Beleuchtungspupille in einer zur Beleuchtungsquelle konjugierten Ebene ist und die Subapertur-Modulationseinrichtung dazu eingerichtet ist, den Beleuchtungsstrahlengang von der zweiten Beleuchtungspupille zu verändern.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Mittel, um die voneinander verschiedenen Beleuchtungssituationen zu erzeugen, Mittel umfassen, um den jeweils zweiten Subapertur-Bereich (22) zeitweise abzuschatten.
Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei die Mittel, um den jeweils zweiten Subapertur-Bereich (22) zeitweise abzuschatten, eine bewegbare mechanische Subaperturmaske (250) umfassen.
Vorrichtung nach Anspruch 6 oder Anspruch 7, wobei die Mittel, um den jeweils zweiten Subapertur-Bereich (22) zeitweise abzuschatten, eine elektronisch ansteuerbare Aperturblende (281) umfassen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Mittel, um die voneinander verschiedenen Beleuchtungssituationen zu erzeugen, Mittel umfassen, um den jeweils ersten Subapertur-Bereich (21) zeitweise in den Beleuchtungsstrahlengang einzukoppeln, ohne gleichzeitig den jeweils zweiten Subapertur-Bereich (22) einzukoppeln.
Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei die Mittel, um den jeweils ersten Subapertur-Bereich zeitweise in den Beleuchtungsstrahlengang einzukoppeln, dazu eingerichtet sind, durch zeitlich variable Winkelablenkung eine Position des reflektierten Beleuchtungsabbildes des jeweils ersten Subapertur-Bereiches gezielt zu verschieben.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Mittel, um die verschiedenen Beleuchtungssituationen zu erzeugen, Mittel umfassen, um separat ansteuerbare Subapertur-Bereiche der Beleuchtungsquelle zeitweise zu aktivieren.
Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei die Beleuchtungseinrichtung als Beleuchtungsquelle eine Sekundärbeleuchtungsquelle (343, 347) umfasst, in die von der Subapertur-Modulationseinrichtung moduliertes Licht eingespeist wird, das von einer Primärbeleuchtungsquelle (341, 345) ausgestrahlt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 12, wobei die Beleuchtungseinrichtung zumindest ein Lichtwellenleiterbündel umfasst und die Sekundärbeleuchtungsquelle ein Ausgang des Lichtwellenleiterbündels ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Vorrichtung eine weitere Beleuchtungseinrichtung mit einer weiteren Beleuchtungspupille zum Beleuchten des Objektes umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 14, wobei die Subapertur-Modulationseinrichtung ferner dazu eingerichtet ist, die voneinander verschiedenen Beleuchtungssituationen derart zu erzeugen, dass auch zu jedem weiteren Bildbereich in der Abbildung aus der Sequenz, der ein weiteres reflektiertes Beleuchtungsabbild zumindest eines Teils der weiteren Beleuchtungspupille enthält, ein weiterer korrespondierender Bildbereich ohne dieses weitere reflektierte Beleuchtungsabbild in zumindest einer der übrigen Abbildungen aus der Sequenz vorliegt; und wobei die Subapertur-Modulationseinrichtung Mittel umfasst, um die voneinander verschiedenen Beleuchtungssituationen durch sequentielles Verändern auch eines weiteren Beleuchtungsstrahlengangs von der weiteren Beleuchtungspupille zum Objekt zu erzeugen, wobei jeweils auch Licht von einem jeweils zugehörigen ersten Subapertur-Bereich der weiteren Beleuchtungspupille auf das Objekt trifft, während von einem jeweils zweiten Subapertur-Bereich der weiteren Beleuchtungspupille kein Licht auf das Objekt trifft.
Mikroskop (120), vorzugsweise ein Operationsmikroskop, umfassend eine Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Mikroskop nach Anspruch 16, wobei der Beleuchtungsstrahlengang von der Beleuchtungsquelle (121) einen Strahlengang einer Koaxialbeleuchtung umfasst.
Mikroskop nach Anspruch 16 oder Anspruch 17, wobei die Vorrichtung Mittel umfasst, den veränderten Beleuchtungsstrahlengang erst in einem Bereich zwischen einem Objektiv (129) des Mikroskops und dem Objekt (130) auf das Objekt zu lenken.
Mikroskop nach einem der Ansprüche 16 bis 18, das eine Anzeigeeinrichtung aufweist, die zumindest ein digitales Okular, ein Okular mit Dateneinspiegelung, einen Monitor oder eine Datenbrille umfasst.
Reflexkorrekturverfahren zum Korrigieren (390) von digitalen mikroskopischen Abbildungen, umfassend die folgenden Schritte: - Beleuchten (391) eines Objektes durch eine Beleuchtungspupille einer Beleuchtungseinrichtung; - Aufnehmen (392) einer Sequenz von jeweils zu voneinander verschiedenen Beleuchtungssituationen zugehörigen Abbildungen von dem Objekt mit einer Bildaufnahme-Sensoreinrichtung; - Erzeugen (393) einer reflexkorrigierten Abbildung aus der Sequenz mit einer Bildverarbeitungseinrichtung; und gekennzeichnet durch - Erzeugen (394) der voneinander verschiedenen Beleuchtungssituationen mit einer Beleuchtungsmodulationseinrichtung derart, dass zu jedem Bildbereich in einer Abbildung aus der Sequenz, der ein reflektiertes Beleuchtungsabbild zumindest eines Teils der Beleuchtungspupille enthält, ein korrespondierender Bildbereich ohne dieses reflektierte Beleuchtungsabbild in zumindest einer der übrigen Abbildungen aus der Sequenz vorliegt; wobei das Erzeugen (394) der voneinander verschiedenen Beleuchtungssituationen umfasst, die voneinander verschiedenen Beleuchtungssituationen durch sequentielles Verändern eines Beleuchtungsstrahlengangs von der Beleuchtungspupille zum Objekt zu erzeugen, wobei jeweils Licht von einem jeweils zugehörigen ersten Subapertur-Bereich der Beleuchtungspupille auf das Objekt trifft, während von einem jeweils zweiten Subapertur-Bereich der Beleuchtungspupille kein Licht auf das Objekt trifft.
Reflexkorrekturverfahren nach Anspruch 20, wobei das Erzeugen der reflexkorrigierten Abbildung aus der Sequenz umfasst, in einem Segmentierungsschritt eine Deep-Learning-basierte Reflexsegmentierung für jede Abbildung aus der Sequenz durchzuführen und als reflexbehaftet detektierte Bildbereiche aus der jeweiligen Abbildung zu eliminieren und in einem Verrechnungsschritt eine auf HDR-Verfahren basierte Verrechnung der aus dem Segmentierungsschritt resultierenden Abbildungen der Sequenz zur reflexkorrigierten Abbildung durchzuführen.