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Feld der Erfindung
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Diese Erfindung betrifft Fokussieren in konfokalen Spinning-Disk-Mikroskopen. Die Erfindung betrifft insbesondere, aber nicht ausschließlich, ein Kompensieren eines Fokus-Drift in Mikroskopen.
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Hintergrund der Erfindung
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Der Ausdruck Fokus-Drift bezieht sich auf eine Unfähigkeit von Mikroskopen, eine ausgewählte Fokusebene über die Zeit beizubehalten, beispielsweise als ein Ergebnis von Änderungen an Temperatur oder mechanischen Stößen oder Vibrationen. Die Bildgebung-Qualität, welche durch ein Mikroskop geliefert wird, kann durch einen Fokus-Drift nachteilig beeinträchtigt werden, insbesondere wenn bei hohen axialen Auflösungen gearbeitet wird.
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Es ist bekannt, einen Fokus-Drift in Mikroskopen durch Bereitstellen eines Fokus-Korrektur-Systems zu kompensieren, welches von dem Bildgebung-System getrennt ist. Üblicherweise wird in den Unendlichkeit-Raum über oder unter dem Objektiv des Mikroskops ein Infrarot (IR) Referenz-Strahl eingeleitet, welcher räumlich von der Bildgebung-Achse des Mikroskops getrennt ist. Das zurückkehrende, auch räumlich getrennte, IR-Signal wird dann detektiert und unter Verwendung eines bestimmten Bildgebung-Pfades abgebildet, welcher von dem primären Bildgebung-Pfad des Mikroskops getrennt ist. Diese Anordnung ermöglicht eine kontinuierliche Regelschleife an einer Referenzfläche, um eine Fokus-Korrektur bereitzustellen, aber auf die Kosten eines Erfordernisses eines dedizierten Bildgebung-Pfads für eine Fokus-Korrektur.
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Derartige Mikroskope mit einem Mikroskop-Objektiv, wenigstens einer Kamera, einem optischen Bildgebung-System, einem optischen Projektion-System und einem Fokus-Einstellsystem sind aus der
US 5,604,344 A , der
US 10 146 041 B1 und der
GB 2 313 508 A bekannt, wobei die jeweiligen optischen Bildgebung-Systeme dazu eingerichtet sind, ein projiziertes Test-Bild von einem Objekt auf die wenigstens eine Kamera durch das Objektiv und entlang wenigstens eines Teils eines optischen Pfads abzubilden, wobei ferner das Fokus-Einstellsystem dazu betreibbar ist, das Test-Bild an der wenigstens einen Kamera zu fokussieren. Der Vollständigkeit halber soll ferner auf die
DE 10 2016 110 988 A1 , die
DE 10 2013 006 994 A1 und die
DE 10 2015 108 912 A1 verwiesen sein.
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Es wäre daher wünschenswert, eine Fokus-Drift-Kompensation in einem Mikroskop bereitzustellen, ohne dass ein dedizierter Bildgebung-Pfad für diesen Zweck erforderlich ist. Noch allgemeiner, wäre es auch wünschenswert, ein relativ kostengünstiges Fokussierung-System für Mikroskope bereitzustellen.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Von einem ersten Aspekt stellt die Erfindung ein Mikroskop mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bereit.
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Vorzugsweise ist das Mikroskop in einem Fokus-Modus betreibbar, in welchem das optische Projektion-System das Test-Bild auf das Objekt projiziert, wobei das optische Bildgebung-System das projizierte Test-Bild von dem Objekt auf die wenigstens eine Kamera abbildet, und wobei das Fokus-Einstellsystem das Test-Bild auf die wenigstens eine Kamera fokussiert. Das Mikroskop ist üblicherweise in einem Bildgebung-Modus betreibbar, in welchem das optische Bildgebung-System das Objekt auf die wenigstens eine Kamera abbildet. Das optische Projektion-System ist vorzugsweise in dem Bildgebung-Modus deaktiviert.
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In bevorzugten Ausführungsformen ist das optische Projektion-System dazu eingerichtet, das Test-Bild auf das Objekt entlang eines Teils des ersten optischen Pfades zu projizieren.
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Erfindungsgemäß ist ein erster Strahlteiler in dem optischen Bildgebung-System in dem ersten optischen Pfad umfasst, und wobei das optische Projektion-System dazu eingerichtet ist, das Test-Bild auf das Objekt mittels des ersten Strahlteilers zu projizieren. Das optische Projektion-System kann einen optischen Projektor umfassen, wobei der erste Strahlteiler dazu eingerichtet ist, Licht von dem optischen Projektor in erste und zweite Teile aufzuteilen und den ersten Teil auf das Objektiv zu richten, um das Test-Bild auf das Objekt durch das Objektiv zu projizieren. Der Strahlteiler kann dazu eingerichtet sein, den ersten Teil auf das Objektiv zu richten, um das Test-Bild auf das Objekt entlang eines Teils des ersten optischen Pfades zu projizieren.
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Üblicherweise umfasst der optische Projektor eine erste Lichtquelle, welche dazu eingerichtet ist, Licht in einem ersten Frequenzband zu erzeugen, wobei der erste Strahlteiler dazu eingerichtet ist, Licht in dem ersten Frequenzband aufzuteilen. Der erste Strahlteiler kann dazu eingerichtet sein, den ersten Teil von Licht zu reflektieren und den zweiten Teil von Licht zu transmittiert. In bevorzugten Ausführungsformen umfasst die erste Lichtquelle eine Infrarot (IR) oder Nah-Infrarot (NIR) Lichtquelle oder eine weiße Lichtquelle.
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Erfindungsgemäß umfasst das Mikroskop ein optisches Bestrahlung-System, welches eine zweite Lichtquelle zum Bestrahlen des Objekts umfasst. Das optische Bestrahlung-System ist dazu eingerichtet, Licht von der zweiten Lichtquelle auf das Objekt durch den ersten Strahlteiler zu richten. Die zweite Lichtquelle kann dazu eingerichtet sein, Licht in einem zweiten Frequenzband zu erzeugen, und wobei der erste Strahlteiler dazu eingerichtet ist, Licht in dem zweiten Frequenzband zu transmittieren. Vorzugsweise ist, in dem Fokus-Modus, die zweite Lichtquelle deaktiviert. Üblicherweise umfasst die zweite Lichtquelle wenigstens eine Laser-Vorrichtung.
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In bevorzugten Ausführungsformen ist der erste Strahlteiler dazu eingerichtet, Licht in einem Frequenzband zu übertragen, welches fluoreszentem Licht entspricht, welches von dem Objekt in einer Verwendung ausgeht.
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In bevorzugten Ausführungsformen umfasst das Mikroskop einen Objekttisch zum Empfangen des Objekts, wobei das Fokus-Einstellsystem dazu betreibbar ist, das Test-Bild an der wenigstens einen Kamera durch Ausüben einer relativen Bewegung zwischen dem Objekttisch und dem Objektiv entlang einer optischen Achse zu fokussieren.
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Üblicherweise ist die wenigstens eine Kamera eine digitale Kamera, welche einen digitalen Bildgebungssensor aufweist, und wobei das Fokus-Einstellsystem dazu betreibbar ist, das Test-Bild auf den Bildgebungssensor zu fokussieren.
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Das Mikroskop kann wenigstens einen Sensor zum Erfassen eines oder mehrerer Umgebungsparameter des Mikroskops umfassen, wobei das Mikroskop dazu eingerichtet ist, den Fokus-Modus in Reaktion auf eine Eingabe von dem wenigstens einen Sensor anzupassen. Der wenigstens eine Sensor kann wenigstens einen Temperatur-Sensor umfassen, wobei das Mikroskop dazu eingerichtet ist, den Fokus-Modus in Reaktion auf den wenigstens einen Temperatur-Sensor anzupassen, welcher eine Änderung in einer Temperatur oder einen Temperatur-Gradienten detektiert, welcher größer ist als eine Schwellenwert-Menge. Der wenigstens eine Sensor kann wenigstens einen Stoß-Sensor und/oder wenigstens einen Vibration-Sensor umfassen, und wobei das Mikroskop dazu eingerichtet ist, den Fokus-Modus in Reaktion auf den wenigstens einen Stoß- oder Vibration-Sensor anzupassen, welcher einen Stoß oder eine Vibration detektiert, welche größer ist als eine Schwellenwert-Menge.
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Das Mikroskop kann wenigstens einen Bewegung-Sensor zum Detektieren einer Bewegung des Objektivs oder des Objekttischs umfassen, wobei das Mikroskop dazu eingerichtet ist, den Fokus-Modus in Reaktion auf den wenigstens einen Bewegung-Sensor anzupassen, welcher eine Bewegung des Objektivs oder des Objekttischs detektiert, welche größer ist als eine Schwellenwert-Menge.
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Das Mikroskop kann dazu eingerichtet sein, den Fokus-Modus periodisch oder in Reaktion auf eine Benutzer-Eingabe anzupassen. Das Fokus-Einstellsystem kann manuell betreibbar sein.
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Üblicherweise umfasst das Fokus-Einstellsystem Mittel zum Ausüben einer relativen Bewegung zwischen dem Objektiv und dem Objekt.
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Üblicherweise umfasst das Fokus-Einstellsystem eine Steuereinheit, welche dazu programmiert ist, eine Kontrast-Detektion-Autofokussierung durchzuführen.
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In bevorzugten Ausführungsformen umfasst die wenigstens eine Kamera eine erste Kamera, wobei das optische Bildgebung-System dazu eingerichtet ist, das Objekt durch das Objektiv auf die erste Kamera entlang des ersten optischen Pfades abzubilden, und wobei das optische Bildgebung-System dazu eingerichtet ist, das projizierte Test-Bild von dem Objekt auf die erste Kamera durch das Objektiv und entlang des ersten optischen Pfades abzubilden, wobei das Fokus-Einstellsystem dazu betreibbar ist, das Test-Bild an der ersten Kamera zu fokussieren. Optional umfasst die wenigstens eine Kamera nur die erste Kamera.
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Alternativ umfasst die wenigstens eine Kamera eine erste Kamera und eine zweite Kamera, wobei das optische Bildgebung-System dazu eingerichtet ist, das Objekt durch das Objektiv auf die erste Kamera entlang des ersten optischen Pfades abzubilden, und wobei das optische Bildgebung-System dazu eingerichtet ist, das projizierte Test-Bild von dem Objekt auf die zweite Kamera durch das Objektiv und entlang eines Teils des ersten optischen Pfades abzubilden, wobei das Fokus-Einstellsystem dazu betreibbar ist, das Test-Bild an der zweiten Kamera zu fokussieren. Ein Strahlteiler kann in dem ersten optischen Pfad zum Reflektieren eines Test-Bild-Strahls in Richtung der zweiten Kamera bereitgestellt sein.
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Aus einem zweiten Aspekt stellt die Erfindung ein Verfahren eines Fokus-Einstellens in einem Mikroskop bereit, welches ein optisches Bildgebung-System zum Abbilden eines Objekts auf wenigstens eine Kamera durch ein Objektiv entlang eines ersten optischen Pfades aufweist, wobei das Verfahren umfasst:
- Projizieren eines Test-Bildes auf das Objekt durch ein Objektiv;
- Abbilden des projizierten Test-Bildes von dem Objekt auf die wenigstens eine Kamera durch das Objektiv; und
- Fokussieren des Test-Bildes an der wenigstens einen Kamera.
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Vorteilhafterweise werden das gleiche Objektiv und vorzugsweise auch die gleiche Kamera sowohl für eine Bildgebung als auch für ein Fokussieren verwendet. Diese Anordnung erlaubt eine Reduktion der Kosten des Mikroskops im Vergleich zu bekannten Mikroskopen, welche separate Fokussierung-Systeme bereitstellen. In bevorzugten Ausführungsformen werden das optische Bildgebung-System und die Kamera verwendet, um eine Fokus-Drift-Korrektur zu implementieren. Diese Anordnung löst das Bedürfnis für ein zusätzliches dediziertes Bildgebung-System für eine Fokus-Drift-Korrektur, was die Kosten und Komplexität des Mikroskops reduziert.
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Figurenliste
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Ausführungsformen der Erfindung werden nun im Zuge eines Beispiels und mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben werden, in welchen gleiche Bezugszeichen verwendet werden, um gleiche Teile zu bezeichnen, und in welchen:
- 1 eine schematische Grafik eines Mikroskops ist, welches einen Aspekt der vorliegenden Erfindung umsetzt;
- 2 eine schematische Grafik eines Teils des Mikroskops aus 1 ist, welche die Lieferung eines Anregung-Strahls für eine Bildgebung darstellt;
- 3 eine schematische Grafik eines Teils des Mikroskops aus 1 ist, welche den Durchgang des Anregung-Strahls entlang eines Teils eines ersten optischen Pfades darstellt;
- 4 eine schematische Grafik eines Teils des Mikroskops aus 1 ist, welche den Durchgang eines Proben-Fluoreszenz-Signals entlang eines Teils des ersten optischen Pfades darstellt;
- 5 ein schematisches Diagramm eines Teils des Mikroskops aus 1 ist, welches den Durchgang des Proben-Fluoreszenz-Signals oder eines reflektierten Test-Strahls entlang eines Teils des ersten optischen Pfades darstellt;
- 6 eine schematische Grafik eines Teils des Mikroskops aus 1 ist, welche die Projektion eines Test-Bildes darstellt;
- 7A eine schematische Grafik der Reflektion des Test-Bildes von einer Probe in dem Fall ist, in welchem das Mikroskop ein Luft-Objektiv aufweist;
- 7B eine schematische Grafik der Reflektion des Test-Bildes von einer Probe in dem Fall ist, in welchem das Mikroskop ein Wasser-gefülltes Objektiv aufweist;
- 7C eine schematische Grafik der Reflektion des Test-Bildes von einer Probe in dem Fall ist, in welchem das Mikroskop ein ÖIgefülltes Objektiv aufweist;
- 8 eine schematische Grafik eines Teils des Mikroskops aus 1 ist, welche den Durchgang des reflektierten Test-Strahls entlang eines Teils des ersten optischen Pfades darstellt; und
- 9 eine schematische Grafik eines alternativen Mikroskops ist, welches die Erfindung umsetzt.
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Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
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Mit Bezug nun auf die Figuren ist darin ein Mikroskop, welches allgemein mit dem Bezugszeichen 100 bezeichnet ist, gezeigt, welches einen Aspekt der Erfindung umsetzt. Das Mikroskop 100 ist ein optisches Mikroskop und in der dargestellten Ausführungsform ist es ein konfokales Spinning-Disk-Mikroskop, obwohl Mikroskope, welche die Erfindung umsetzen, von anderen konventionellen Typen sein können, wie es einem Fachmann offensichtlich ist.
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Das Mikroskop 100 umfasst einen Objekttisch 20 zum Aufnehmen eines Objekts 55, welches abzubilden ist. Das Objekt 55 umfasst üblicherweise einen Objektträger 9, an welchem eine Probe, zum Beispiel eine biologische Probe, angeordnet ist. Die Probe ist üblicherweise in ein Medium 16, zum Beispiel Wasser, eingetaucht. Ein Abdeckung-Objektträger 8 kann über der Probe platziert werden, wenn erforderlich.
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Das Mikroskop 100 umfasst ein optisches Bildgebung-System 30 zum Abbilden des Objekts 55 auf eine Kamera 14 entlang eines optischen Pfades. Insbesondere ist es erwünscht, dass das optische Bildgebung-System 30 ein Bild des Objekts 55 an einer Brennebene der Kamera 14 fokussiert. Das optische Bildgebung-System 30 umfasst einen Zug von optischen Vorrichtungen, welche üblicherweise wenigstens eine Linse und optional wenigstens einen Spiegel umfassen, welche dazu eingerichtet sind, das Objekt 55 auf die Kamera 14 abzubilden, das heißt ein Abbild des Objekts 55 an der Kamera 14 über den optischen Zug zu bilden. Das optische Bildgebung-System 30 umfasst ein Mikroskop-Objektiv 7, vorzugsweise ein Unendlichkeit-korrigiertes Mikroskop-Objektiv. Das bevorzugte optische Bildgebung-System 30 umfasst auch eine Tubus-Linse 10, welche dazu eingerichtet ist, ein Zwischenbild des Objekts 55 an zum Beispiel einer konfokalen Spinning-Pinhole-Disk 11 zu bilden. Optional ist ein Spiegel 19 zwischen dem Objektiv 7 und der Tubus-Linse 10 bereitgestellt und dazu eingerichtet, den Anregung-Strahl zu veranlassen, zu der optischen Achse des Objektivs 7 korrekt ausgerichtet zu werden. In der dargestellten Ausführungsform umfasst das optische Bildgebung-System 30 erste und zweite Bildebenen-Relais-Linsen 13, 13` zwischen der Tubus-Linse 10 und der Kamera 14. Optional ist ein Spiegel 21 zwischen den Relais-Linsen 13, 13` bereitgestellt, wobei der Spiegel 21 dazu eingerichtet ist, einen fluoreszenten Strahl zu veranlassen, zu der optischen Achse der zweiten Relais-Linse 13` optimal ausgerichtet zu werden. In alternativen Ausführungsformen (nicht gezeigt) kann das optische Bildgebung-System eine andere geeignete Anordnung von Linsen und, falls erforderlich, eines Spiegels / von Spiegeln umfassen.
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In bevorzugten Ausführungsformen ist die Kamera 14 eine digitale Kamera, welche einen digitalen Bildgebung-Sensor 22, zum Beispiel einen CCD-Sensor, aufweist. Das optische Bildgebung-System 30 bildet das Objekt 55 auf den Bildgebung-Sensor 22 ab. Insbesondere ist es gewünscht, dass das optische Bildgebung-System 30 ein Bild des Objekts 55 auf den Sensor 22 abbildet (wobei die ein Bild erfassende Fläche des Sensors 22 an der Brennebene des optischen Bildgebung-Systems 30 angeordnet ist).
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Das Mikroskop 100 umfasst ein Fokus-Einstellsystem 35 zum Einstellen des optischen Bildgebung-Systems 30 und/oder den Objekttisch 20, um ein Bild des Objekts 55 an der Kamera 14 zu fokussieren. Das Fokus-Einstellsystem 35 umfasst Mittel zum Ausüben einer relativen Bewegung zwischen den Objekttisch 20 und dem Objektiv 7 in einer axialen Richtung, welche der optischen Achse des Objektivs 7 entspricht. In üblichen Ausführungsformen ist das Objektiv 7 in Bezug auf den Objekttisch 20 und daher das Objekt 55 in der axialen Richtung beweglich. Zu diesem Zweck ist das Objektiv 7 durch eine bewegliche Halterungsstruktur 15, üblicherweise einen Objektiv-Revolver getragen. In der dargestellten Ausführungsform ist der Revolver 15 und daher das Objektiv 7 in der Richtung beweglich, welche durch die Pfeile A-A` angezeigt ist. Der Revolver 15 kann ein Antriebssystem (nicht gezeigt), zum Beispiel ein motorisiertes Antriebssystem oder ein Piezo-elektrisches Antriebssystem, zum Bewegen des Revolvers 15 in der Richtung A-A` umfassen oder damit gekoppelt sein. Ein beliebiges geeignetes konventionelles motorisiertes Antriebssystem kann verwendet werden. Eine Bewegung des Objektivs 7 in Richtung des Objekts 55 in der axialen Richtung und davon weg stellt den Fokus des Bildes an der Kamera 14 ein. Daher stellt die bewegbare Objektiv-Anordnung 7, 15 einen Teil des Fokussierung-Systems 35 bereit. Üblicherweise ist der Objekttisch 20 während einer Fokussierung stationär und das Objektiv 7 bewegt sich relativ dazu. Alternativ kann der Objekttisch 20 axial in Bezug auf das Objektiv 7 bewegt werden, wobei in diesem Fall das Objektiv 7 während einer Fokussierung stationär gehalten werden kann. Ganz allgemein kann entweder eines oder beides aus dem Objektiv 7 und dem Objekttisch 20 axial in Richtung aufeinander zu und voneinander weg bewegbar sein, um den Fokus einzustellen.
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Das Fokus-Einstellsystem 35 umfasst auch eine Steuereinheit 50 zum Steuern einer Bewegung des Objektivs 7 (und/oder des Objekttischs 20, wenn anwendbar), um das Bild an der Kamera 14 zu fokussieren. Die Steuereinheit 50 kann eine übliche Form annehmen, üblicherweise umfassend einen geeignet programmierten Prozessor, zum Beispiel einen Mikroprozessor oder einen Mikrocontroller. Das Fokus-Einstellsystem ist vorzugsweise dazu eingerichtet, ein Autofokussieren des Bildes an der Kamera 14 durchzuführen. Zu diesem Zweck kann die Kamera 14 und/oder das Mikroskop 100 beliebige konventionelle Autofokussierung-Mittel umfassen. Zum Beispiel kann die Steuereinheit 50 dazu programmiert sein, eine Kontrast-Detektion-Autofokussierung unter Verwendung eines konventionellen Kontrast-Detektion-Autofokussierung-Algorithmus durchzuführen. Um eine Kontrast-Detektion-Autofokussierung durchzuführen, kann die Steuereinheit 50 die Intensität von Licht überwachen, welches durch wenigstens manche der Pixel des Sensors 22 detektiert wird, und das Objektiv 7 bewegen, um die detektierte Licht-Intensität im Einklang mit dem Kontrast-Detektion-Autofokussierung-Algorithmus zu steuern, zum Beispiel zu maximieren. Alternativ kann die Kamera 14 und/oder das Mikroskop 100 dazu eingerichtet sein, eine Phasen-Detektion-Autofokussierung durchzuführen.
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Das Mikroskop 100 umfasst ein optisches Bestrahlung-System 45 zum Bestrahlen des Objekts 55 und insbesondere der Probe, welche in dem Objekt 55 umfasst ist. Das optische Bestrahlung-System 45 umfasst eine Lichtquelle 25, welche in bevorzugten Ausführungsformen eine oder mehrere Laser-Vorrichtungen umfasst, aber kann alternativ eine beliebige andere geeignete konventionelle Lichtquelle umfassen, zum Beispiel eine oder mehrere LEDs, oder eine oder mehrere Glühbirnen. Die Lichtquelle 25 kann dazu eingerichtet sein, Licht in einem oder mehreren Frequenzbändern zu erzeugen, wie es zu der Anwendung passt und wie es einem Fachmann offensichtlich sein würde. Zum Beispiel kann die Lichtquelle 25 in Fällen, in welchen das Objekt 55 eine Probe umfasst, welche eine Fluoreszenz ermöglicht (entweder da es eigenständig eine Fluoreszenz, das heißt Auto-Fluoreszenz, ermöglicht, oder da ein oder mehrere fluoreszente Marker (zum Beispiel Proteine oder Farbstoffe) der Probe hinzugefügt worden sind), dazu eingerichtet sein, Licht in einem oder mehreren Frequenzbändern bereitzustellen, welche die Probe/Marker anregen und eine Fluoreszenz hervorrufen. In bevorzugten Ausführungsformen ist das optische Bestrahlung-System 45 dazu eingerichtet, das Objekt 55 durch Richten von Licht (einen Laserstrahl 65 in dem vorliegenden Beispiel, welcher Licht bei einer beliebigen aus einer Mehrzahl von Wellenlängen umfasst, welche den Fluoreszenz-Charakteristiken der Probe/Marker entsprechen) auf das Objekt entlang wenigstens eines Teils des optischen Pfades, welcher durch das optische Bildgebung-System 30 definiert ist, zu bestrahlen. Insbesondere ist das optische Bestrahlung-System 45 dazu eingerichtet, das Objekt 55 durch das Objektiv 7 zu bestrahlen. Um dies zu vereinfachen, ist ein Strahlteiler 12 in dem optischen Bildgebung-System 30 umfasst. Der Strahlteiler 12 ist dazu eingerichtet, für Licht in einem oder mehreren Frequenzbändern durchlässig zu sein, welche dem Licht entsprechen, welches durch die Laser-Vorrichtung 25 erzeugt wird. Die Laser-Vorrichtung 25 ist dazu eingerichtet, den Laserstrahl 65 durch den Strahlteiler 12 und auf den optischen Pfad zu richten, woraufhin er auf das Objekt 55 durch das Objektiv 7 gerichtet wird. Der Strahlteiler 12 ist dazu eingerichtet, für Licht in einem oder mehreren Frequenzbändern reflektiv (oder wenigstens teilweise reflektiv) zu sein, welche Licht entsprechen, welches von dem Objekt 55 reflektiert oder emittiert wird. Der Strahlteiler 12 kann dazu vorgesehen sein, ein oder mehrere Reflexion-Bänder, welche Licht entsprechen, welches von dem Objekt 55 reflektiert oder emittiert wird, und ein Transmission-Band aufzuweisen, welches Licht entspricht, welches durch die Laser-Vorrichtung 25 erzeugt wird. In der dargestellten Ausführungsform ist der Strahlteiler 12 zwischen der Tubus-Linse 10 und der ersten Relais-Linse 13 angeordnet und ist dazu eingerichtet, Licht zu reflektieren, welches durch die Tubus-Linse 10 zu der ersten Relais-Linse 13 hindurchtritt. Üblicherweise umfasst der Strahlteiler 12 einen dichromatischen Spiegel.
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In der dargestellten Ausführungsform ist das Mikroskop 100 dazu eingerichtet, eine konfokale Spinning-Disk-Laser-Mikroskopie durchzuführen, und das optische Bestrahlung-System 45 umfasst eine Spinning-Disk 11, auf welche der Laserstrahl 65 gerichtet ist. Die Spinning-Disk 11 umfasst Stiftlöcher (Pinholes) (nicht gezeigt) und kann ein Teil einer Spinning-Disk-Anordnung sein, welche eine entsprechende Spinning-Kollektor-Disk (nicht gezeigt) mit Mikrolinsen umfasst. Die Spinning-Disk 11 oder eine Spinning-Disk-Anordnung wirkt als ein Scanner und veranlasst das Objekt 55, mit einem Array von Laserstrahlen bestrahlt zu werden, welche von dem Laserstrahl 65 erzeugt werden. Die Spinning-Disk 11 ist an einer Zwischenbildebene in dem optischen Pfad des optischen Abbildung-Systems 30 angeordnet. In der dargestellten Ausführungsform ist die Spinning-Disk 11 zwischen der Tubus-Linse 10 und dem Strahlteiler 12 angeordnet.
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In alternativen Ausführungsformen, in welchen das Mikroskop 100 nicht ein konfokales Disk-Mikroskop ist, kann die Spinning-Disk 11 weggelassen werden. In Ausführungsformen, in welchen das Mikroskop ein Laser-Scannen verwendet, um das Objekt 55 zu bestrahlen, kann ein beliebiges anderes konventionelles Laser-Scan-System bereitgestellt werden. In anderen Ausführungsformen kann das optische Bestrahlung-System 45 dazu eingerichtet sein, das Objekt 55 von hinten, das heißt durch den Objekttisch 20, zu bestrahlen.
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In üblichen Ausführungsformen umfasst das Objekt 55 eine Probe, welche fluoreszent ist (entweder durch Auto-Fluoreszenz oder mittels fluoreszentem Marker (oder Label), welche in der Probe umfasst sind), wenn durch das Licht von dem optischen Bestrahlung-System 45 angeregt. Daher, wenn das Mikroskop 100 in einem Bildgebung-Modus arbeitet, ist es fluoreszentes Licht, welches von der Probe emittiert wird, welches durch das optische Bildgebung-System 30 auf die Kamera 14 abgebildet wird.
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Während eines Betriebs des Mikroskops 100 kann die Fokussierung des Bildes an der Kamera durch das optische Bildgebung-System 30 aus verschiedenen Gründen abdriften, umfassend einen Stoß, Vibrationen, Änderungen in einer Temperatur oder thermischen Gradienten in dem Mikroskop, oder als Ergebnis eines Gleitens in dem Fokussierung-Mechanismus. Das Mikroskop 100 umfasst ein optisches Projektion-System 40, welches zusammen mit dem Fokus-Einstellsystem 35 verwendet werden kann, um einen Fokus-Drift zu korrigieren.
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Das optische Projektion-System 40 ist dazu eingerichtet, ein Test-Bild auf das Objekt 55 durch das Objektiv 7 zu projizieren. Daher wird das Objektiv 7 durch das optische Projektion-System 40 und das optische Bildgebung-System 30 geteilt.
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Das optische Projektion-System 40 umfasst einen optischen Projektor 42 zum Projizieren des Test-Bildes. Der optische Projektor 42 umfasst eine Lichtquelle 1, welche in bevorzugten Ausführungsformen eine Nah-Infrarot (NIR) Lichtquelle ist, zum Beispiel umfassend eine oder mehrere LEDs. Die Lichtquelle 1 kann alternativ andere Formen annehmen, zum Beispiel eine Lampe oder eine beliebige konventionelle nicht-kohärente Lichtquelle. Vorteilhafterweise ist die Lichtquelle 1 dazu eingerichtet, Licht in einem Frequenzband zu erzeugen, welches von dem Frequenzband der Lichtquelle 25 verschieden ist und vorzugsweise damit nicht-überlappend ist. In bevorzugten Ausführungsformen ist das Licht, welches durch die Lichtquelle 1 erzeugt wird, auch ein Frequenzband, welches von dem Frequenzband des Lichts, welches von dem Objekt 55 während einer Bildgebung emittiert wird, das heißt die Fluoreszenz der Probe, verschieden und optional damit nicht-überlappend. Die bevorzugte Anordnung erlaubt dem Strahlteiler 6, in dem Fluoreszenz-Band vollständig transmittierend, aber ein Spiegel nur für NIR zu sein. In alternativen Ausführungsformen kann die Lichtquelle 1 dazu eingerichtet sein, Licht in einem beliebigen passenden Frequenzband (Frequenzbändern) zu erzeugen, umfassend das gleiche Frequenzband (die gleichen Frequenzbänder) wie die Lichtquelle 25 und/oder die Fluoreszenz der Probe. Optional kann die Lichtquelle 1 dazu eingerichtet sein, weißes Licht zu produzieren. Die Lichtquelle 1 kann eine beliebige geeignete konventionelle Lichtquelle umfassen, zum Beispiel eine oder mehrere LEDs oder einen oder mehrere Laser.
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Um das Test-Bild zu erzeugen, umfasst der Projektor 42 eine Öffnung 4, welche in einer Platte 4A oder einer anderen geeigneten Struktur gebildet sein kann, durch welche Licht von der Lichtquelle 1 hindurchtritt. In alternativen Ausführungsformen kann das Test-Bild durch beliebige andere passende Mittel erzeugt werden.
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Der Projektor 42 kann einen Kollimator 2 zum Kollimieren des Lichts von der Lichtquelle 1 umfassen, welcher üblicherweise zwischen der Lichtquelle 1 und der Öffnung 4 angeordnet ist. Der Projektor 42 kann auch einen optischen Streukörper 3 umfassen, welcher zwischen dem Kollimator 2 und der Öffnung 4 angeordnet sein kann. Ein Kollimator 5 kann auch (in Bezug auf die Laufrichtung des Lichts) vor der Öffnung 4 bereitgestellt sein, um das Licht zu kollimieren, welches durch die Öffnung 4 hindurchtritt.
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Der Projektor 42 erzeugt einen Test-Bild-Strahl 59, welcher auf das Objektiv 7 gerichtet ist, um das Test-Bild auf das Objekt 55 zu projizieren. Vorzugsweise ist der Test-Bild-Strahl 59 auf das Objektiv 7 entlang eines Teils des optischen Pfades gerichtet, welcher durch das optische Bildgebung-System 30 definiert ist. Zu diesem Zweck ist ein Strahlteiler 6 in dem optischen Pfad des optischen Bildgebung-Systems 30 umfasst. Das optische Projektion-System 40 ist dazu eingerichtet, das Test-Bild auf das Objekt 8, 9 über den Strahlteiler 6 zu projizieren. Insbesondere ist der Projektor 42 dazu eingerichtet, den Test-Bild-Strahl 59 auf den Strahlteiler 6 zu richten. Der Strahlteiler 6 ist dazu eingerichtet, den Test-Bild-Strahl 59 in einen ersten Teil 62 und einen zweiten Teil 63 zu teilen, um den ersten Teil 62 auf das Objektiv 7 zu richten, um das Test-Bild auf das Objekt 8, 9 zu projizieren. In bevorzugten Ausführungsformen reflektiert der Strahlteiler 6 den ersten Teil 62 von einer reflektierenden Fläche 61 in Richtung des Objektivs 7. Der zweite Teil 63 des Strahls 59 wird durch den Strahlteiler 6 transmittiert und kann auf eine Strahl-Falle 64 gerichtet werden. Demgemäß führt der Strahlteiler 6 den ersten Teil 62 des Test-Bild-Strahls 59 auf den optischen Pfad in Richtung des Objektivs 7 ein. Daher wird der Teil des optischen Pfades zwischen dem Teiler 6 und dem Objekt 8, 9, welcher das Objektiv 7 umfasst, durch das optische Projektor-System 40 und das optische Bildgebung-System 30 geteilt.
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Der Strahlteiler 6 ist dazu eingerichtet, Licht in einem Frequenzband zu teilen, welches dem Licht 59 entspricht, welches durch den Projektor 42 projiziert wird. Das Frequenzband kann als das Reflexion-Band bezeichnet werden. Der Strahlteiler 6 teilt das Licht 59 derart, dass der erste Teil 62 reflektiert wird und der zweite Teil 63 transmittiert wird. Vorzugsweise ist der Strahlteiler 6 dazu eingerichtet, eine 50/50-Teilung zwischen den Teilen 62, 63 hervorzurufen. In der dargestellten Ausführungsform ist der Strahlteiler 6 zwischen der Tubus-Linse 10 und dem Objektiv 7 angeordnet. Üblicherweise umfasst der Strahlteiler 6 einen dichromatischen Spiegel. Noch allgemeiner kann der Strahlteiler 6 jedoch ein beliebiges optisches Element umfassen, welches einen Teil des Lichts 59 auf das Objektiv 7 reflektiert, während wenigstens manchem des Lichts, welches durch das Objekt 55 reflektiert wird oder davon emittiert wird, erlaubt wird, dort hindurch zu treten. Zum Beispiel kann der Strahlteiler 6 ein Fenster mit einer geeigneten antireflektiven Beschichtung umfassen.
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Der Strahlteiler 6 ist dazu eingerichtet, für Licht in einem Frequenzband durchlässig zu sein, welches dem Licht entspricht, welches durch die Laser-Vorrichtung 25 erzeugt wird. In dem vorliegenden Kontext kann durchlässig dahingehend verstanden werden, dass es etwa 90% oder mehr des relevanten Lichts durchlässt, obwohl diese Definition für die Erfindung nicht begrenzend ist. Das Frequenzband kann als das erste Transmission-Band bezeichnet werden. In bevorzugten Ausführungsformen ist der Strahlteiler 6 auch für Licht durchlässig, welches von dem Objekt 55 während einer Bildgebung emittiert wird, das heißt der Fluoreszenz der Probe. Dieses Frequenzband kann als das zweite Transmission-Band bezeichnet werden. Die ersten und zweiten Transmission-Bänder können voneinander getrennt sein oder können vollständig oder teilweise überlappen, abhängig von den Anforderungen der Anwendung. Zum Beispiel können die ersten und zweiten Transmission-Bänder innerhalb eines einzelnen Transmission-Bandes des Strahlteilers 6 sein oder der Strahlteiler 6 kann getrennte Transmission-Bänder unterstützen, entsprechend den ersten und zweiten Transmission-Bändern. Das Reflexion-Band kann mit dem Transmission-Band (den Transmission-Bändern) überlappen oder nicht, wie zu der Anwendung passend.
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Das optische Bestrahlung-System 45 ist dazu eingerichtet, Licht von der Laser-Vorrichtung auf das Objekt 55 durch den Strahlteiler 6 zu richten. Der Strahlteiler 6 ist in dem optischen Pfad derart angeordnet, dass der Laserstrahl 65 auf den Strahlteiler 6 auftrifft und durch den Strahlteiler 6 hindurchtritt, da der Strahlteiler 6 für das Laserlicht durchlässig ist.
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Das Mikroskop 100 ist in einem Bildgebung-Modus betreibbar, in welchem das Objekt 55 auf die Kamera 14 durch das optische Bildgebung-System 30 abgebildet wird. In dem Bildgebung-Modus bestrahlt das optische Bestrahlung-System 45 das Objekt 55 mit dem Laserstrahl 65. In bevorzugten Ausführungsformen und wie am besten aus 2 und 3 gesehen werden kann, wird der Laserstrahl 65 durch den Strahlteiler 12 und die Spinning-Disk 11 (wenn vorhanden) übertragen und wird auch durch den Strahlteiler 6 übertragen, nach welchem es das Objektiv 7 erreicht und auf das Objekt 55 gerichtet wird. In Anwendungen, in welchen das Objekt 55 eine fluoreszente Probe umfasst, wirkt der Laserstrahl 65 als ein Anregung-Strahl, welcher eine Fluoreszenz der Probe anregt. Das resultierende fluoreszente Licht 651 wird durch das Objektiv 7 gesammelt, entlang des optischen Pfades gerichtet und an der Kamera 14 abgebildet. In bevorzugten Ausführungsformen und wie am besten von 4 und 5 gesehen werden kann, wird der fluoreszente Strahl 651 durch den Strahlteiler 6 und die Spinning-Disk 11 (wenn vorhanden) übertragen und wird dann durch den Strahlteiler 12 reflektiert, wobei er auf die Relais-Linsen 13, 13` und nachfolgend auf die Kamera 14 gerichtet wird, um ein Bild des Objekts 55 an der Kamera 14 zu erzeugen. Während einer Bildgebung kann das optische Bildgebung-System 30 das Bild an der Kamera 14 durch beliebige konventionelle Mittel, umfassend das Fokus-Einstellsystem 35, fokussieren.
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Wenn das Mikroskop 100 in dem Bildgebung-Modus ist, ist das optische Projektion-System 42 optional deaktiviert, so dass es nicht das Test-Bild auf das Objekt 55 projiziert. Zum Beispiel kann der Projektor 42 derart abgeschaltet oder anderweitig deaktiviert werden (zum Beispiel abgelenkt oder umgeleitet), dass er den Test-Bild-Strahl 59 nicht auf den Strahlteiler 6 richtet.
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Um beliebige Fokus-Korrekturen zu erlauben, welche erforderlich sein können, ist das bevorzugte Mikroskop 100 in einem Fokus-Korrektur-Modus betreibbar. In dem Fokus-Korrektur-Modus projiziert das optische Projektion-System 40 das Test-Bild auf das Objekt 55 und das optische Bildgebung-System 30 bildet das projizierte Test-Bild von dem Objekt 55 auf die Kamera 14 ab. Das Fokus-Einstellsystem 35 wird dazu betrieben, das Test-Bild an der Kamera 14 zu fokussieren, wodurch der Fokus korrigiert wird, wie erforderl ich.
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In bevorzugten Ausführungsformen und wie am besten von 6 gesehen werden kann, ist der Test-Bild-Strahl 59 durch den Strahlteiler 6 derart aufgeteilt, dass ein Teil 62 davon auf das Objektiv 7 gerichtet wird, wodurch das Test-Bild auf das Objekt 55 projiziert wird. Der Teil 62 des Test-Bild-Strahls 59 wird von dem Objekt 55 zurück zu dem Objektiv 7 reflektiert, um ihm zu erlauben, durch das optische Bildgebung-System 30 abgebildet zu werden. Eine Reflektion kann an einer oder mehreren Schnittstellen des Objekts 55 auftreten, wo eine Brechungsindex-Diskontinuität existiert.
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7A, 7B und 7C stellen dar, wie der Teil 62 des Test-Bild-Strahls 59 von dem Objekt 55 reflektiert werden kann, um ihm zu erlauben, auf die Kamera 14 abgebildet zu werden. In 7A wird es angenommen, dass das Medium zwischen den Objektiv 7 und dem Objekt 55 Luft ist. Der Test-Bild-Strahl-Teil 62 wird an der Schnittstelle zwischen der Luft und der Vorderfläche des Abdeckung-Objektträgers 8 (dargestellt durch reflektiertes Licht 621) und auch an der Schnittstelle zwischen der Rückfläche des Abdeckung-Objektträgers 8 und dem Proben-Medium 16 (dargestellt als reflektiertes Licht 622) reflektiert. In 7B wird es angenommen, dass das Medium 17 zwischen dem Objektiv 7 und dem Objekt 55 Wasser ist. Der Test-Bild-Strahl-Teil 62 wird an der Schnittstelle zwischen dem Wasser 17 und der Vorderfläche des Abdeckung-Objektträgers 8 (dargestellt durch reflektiertes Licht 623) und auch an der Schnittstelle zwischen der Rückfläche des Abdeckung-Objektträgers 8 und dem Proben-Medium 16 (dargestellt durch reflektiertes Licht 622) reflektiert. In 7C wird es angenommen, dass das Medium 17 zwischen dem Objektiv 7 und dem Objekt 55 Öl ist. Der Test-Bild-Strahl-Teil 62 wird an der Schnittstelle zwischen der Rückfläche des Abdeckung-Objektträgers 8 und dem Proben-Medium 16 (dargestellt als reflektiertes Licht 622) reflektiert. Ganz allgemein kann der Test-Bild-Strahl 59, abhängig von dem Typ des Objektivs 7 und der Zusammensetzung des Objekts 55, an einer oder mehreren Schnittstellen des Objekts 55, insbesondere an einer beliebigen Schnittstelle, wo es eine Änderung eines Brechungsindex gibt, reflektiert werden. Üblicherweise tritt für Objekte 55, welche einen Abdeckung-Objektträger 8 aufweisen, die meiste detektierbare Reflexion an der Schnittstelle an der Vorderfläche des Abdeckung-Objektträgers 8 auf (wie dargestellt durch Reflexionen 621 und 623).
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Auf jeden Fall wird das reflektierte Licht 621, 622, 623 (wie anwendbar) durch das Objektiv 7 gesammelt und auf die Kamera 14 entlang des optischen Pfades als ein reflektierter Test-Bild-Strahl abgebildet. In bevorzugten Ausführungsformen und wie es am besten in 8 gesehen werden kann, trifft der reflektierte Test-Bild-Strahl 621, 622, 623 auf den Strahlteiler 6 auf, welcher den reflektierten Test-Bild-Strahl 621, 622, 623 derart aufteilt, dass ein Teil 625 davon durch den Strahlteiler 6 transmittiert wird und entlang des optischen Pfades fortfährt. Ein anderer Teil 624 des reflektierten Test-Bild-Strahls wird durch den Strahlteiler 6 reflektiert und wird von dem optischen Pfad, üblicherweise in Richtung des Projektors 42, umgeleitet. In bevorzugten Ausführungsformen und wie am besten in 5 gesehen werden kann, ist der transmittierte Teil 625 des reflektierten Ziel-Bild-Strahls durch die Spinning-Disk 11 (wenn vorhanden) übertragen und wird durch den Strahlteiler 12 reflektiert, wobei er auf die Relais-Linsen 13, 13` und nachfolgend auf die Kamera 14 gerichtet wird, um ein Bild des Ziel-Bildes an der Kamera 14 zu erzeugen. Das Fokus-Einstellsystem 35 kann betrieben werden, das Test-Bild an der Kamera 14 auf Grundlage einer beliebigen oder einer anderen der reflektierten Licht-Komponenten 621, 622, 623 oder eines beliebigen anderen Lichts, welches durch das Objekt 55 reflektiert wird, wie gewünscht, zu fokussieren.
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Das Mikroskop 100 kann dazu veranlasst werden, den Fokus-Korrektur-Modus (üblicherweise durch die Steuereinheit 50) periodisch und/oder in Reaktion auf ein oder mehrere detektierte Ereignisse anzupassen, umfassend ein beliebiges oder mehrere aus: einer der detektierten Änderung von Temperatur oder eines Temperatur-Gradienten in dem Mikroskop 100 über einer Schwellenwert-Menge; eine Vibration über einem Schwellenwert-Niveau; einen mechanischen Stoß über einem Schwellenwert-Niveau; einen mechanischen Drift in dem Fokussierung-Mechanismus, zum Beispiel eine Bewegung des Revolvers 15. Zu diesem Zweck kann/können einer oder mehrere konventionelle Sensoren 51 (zum Beispiel Temperatursensor(en), Vibration-Sensor(en), Bewegung-Sensor(en) und/oder Stoß-Sensor(en)) in dem Mikroskop 100 umfasst sein. Der Sensor (die Sensoren) 51 können Signale an die Steuereinheit 50 bereitstellen, wobei in Reaktion darauf die Steuereinheit 50 bestimmen kann, ob das Mikroskop 100 zu veranlassen ist oder nicht, den Fokus-Korrektur-Modus anzupassen. Falls eine Bildgebung durchgeführt wird, kann das Mikroskop 100 zu dem Fokus-Korrektur-Modus und dann zurück zu dem Bildgebung-Modus umschalten, sobald die Fokus-Korrektur durchgeführt worden ist. Alternativ oder zusätzlich kann das Mikroskop 100 händisch durch einen Benutzer betreibbar sein, um den Fokus-Korrektur-Modus anzupassen.
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Optional kann das Mikroskop 100 in einem händischen Fokussierung-Modus betreibbar sein, in welchem ein Benutzer händisch den Fokus des Mikroskops 100 unter Verwendung des optischen Projektion-Systems 40 festlegen kann. Zu diesem Zweck kann das Mikroskop 100 dazu eingerichtet sein, dem Benutzer zu erlauben, das Objektiv 7 (und/oder den Objekttisch 20, wenn anwendbar) zu bewegen, um das Test-Bild an der Kamera zu fokussieren. Das Mikroskop 100 kann in einem Benutzer-initiierten Autofokussierung-Modus betreibbar sein, in welchem das Mikroskop 100 in Reaktion auf eine Aktivierung durch den Benutzer das optische Projektion-System 40 betreibt und das Test-Bild an der Kamera fokussiert. Das Mikroskop 100 kann nachfolgend den Bildgebung-Modus, nachdem ein Fokussieren abgeschlossen ist, oder in Reaktion auf eine Benutzereingabe anpassen.
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Wenn das Mikroskop 100 in einem seiner unterstützten Fokussierung-Modi ist (welche in bevorzugten Ausführungsformen ein beliebiges oder mehrere des Fokus-Korrektur-Modus, des händischen Fokussierung-Modus oder des Benutzer-initiierten Autofokussierung-Modus umfassen), wird das optische Bestrahlung-System 45 optional deaktiviert, so dass es nicht das Objekt 55 bestrahlt. Zum Beispiel kann die Laser-Vorrichtung 25 abgeschaltet werden oder anderweitig deaktiviert werden, zum Beispiel abgelenkt oder umgelenkt.
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In bevorzugten Ausführungsformen ist ein Emission-Filter 23A in dem optischen Pfad zwischen dem Strahlteiler 12 und der Kamera 14 bereitgestellt, um einen beliebigen Teil des Lichts 65 von einer Lichtquelle 25, welche durch den Strahlteiler 12 in Richtung der Kamera 14 reflektiert wird, davon abzuhalten, die Kamera 14 zu erreichen. Zum Beispiel kann der Emission-Filter dazu eingerichtet sein, fluoreszentes Licht, welches von dem Objekt 55 emittiert wird, durchzulassen, aber Licht in dem Frequenzband (in den Frequenzbändern), welches durch die Lichtquelle 25 emittiert wird, zu blockieren. Während einer Fokussierung, außer der Emission-Filter umfasst ein Pass-Band, welches der Wellenlänge des Lichts von dem Projektor-System 40 entspricht, wird der Emission-Filter von dem optischen Pfad entfernt. Passenderweise wird der Emission-Filter 23A in einer Filter-Auswahlvorrichtung 23 bereitgestellt, welche dazu betreibbar ist, den Emission-Filter in den und aus dem optischen Pfad zu bewegen, wie erforderlich. Die Filter-Auswahlvorrichtung 23 kann ein rotierbares Rad umfassen. Die Filter-Auswahlvorrichtung 23 kann ein optisch transparentes Fenster 23B oder einen geeigneten Filter oder eine Aussparung umfassen, welche in Ausrichtung mit dem optischen Pfad während dem relevanten Fokussierung-Modus bewegt werden kann.
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In bevorzugten Ausführungsformen arbeitet das Mikroskop 100 in entweder dem Bildgebung-Modus oder in einem beliebigen von seinen unterstützten Fokussierung-Modi, aber es führt keine Bildgebung und Fokussierung gleichzeitig durch. Während einer Fokussierung verwendet das Mikroskop 100 das optische Projektion-System 40, um das Test-Bild an der Kamera 14, entweder automatisch oder mit einer Benutzereingabe, wenn anwendbar, wie oben beschrieben, zu fokussieren. Das Ergebnis der Fokussierung ist es, das Mikroskop 100 zu veranlassen, einen Referenz-Fokus-Zustand anzunehmen. In dem Referenz-Fokus-Zustand gibt es eine axiale Referenz-Distanz zwischen dem Objektiv 7 und dem Objekt 55 oder insbesondere zwischen dem Objektiv 7 und derjenigen Schnittstelle des Objekts 55, welche verwendet worden ist, um die Fokussierung durchzuführen. In manchen Ausführungsformen wird das Objektiv 7 während dem Bildgebung-Modus relativ zu dem Objekttisch 20 in der axialen Richtung oder umgekehrt mit Bezug auf den Referenz-Fokus-Zustand bewegt. Zum Beispiel kann in Ausführungsformen, in welchen das Mikroskop 100 ein Scan-Mikroskop ist, das Scannen, welches während dem Bildgebung-Modus durchgeführt wird, eine relative axiale Bewegung des Objektivs 7 und des Objekttischs 20 in Bezug auf den Referenz-Fokus-Zustand umfassen.
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9 zeigt eine alternative Ausführungsform des Mikroskops 100', in welcher gleiche Bezugszeichen verwendet werden, um gleiche Teile zu bezeichnen, und in welcher die gleiche oder eine ähnliche Beschreibung gilt, wie sie in Bezug auf 1 bis 8 gegeben worden ist, soweit nicht anders angezeigt. Das Mikroskop 100' unterscheidet sich von den Mikroskop 100 darin, dass es eine zweite Kamera 27 umfasst. Die zweite Kamera 27 wird dazu verwendet, das Test-Bild in einem beliebigen der unterstützten Fokussierung-Modi zu fokussieren. Um dies zu vereinfachen, ist ein Strahlteiler 24 in dem optischen Bildgebung-System 30 umfasst. Der Strahlteiler 24 ist dazu eingerichtet, für Licht in einem oder mehreren Frequenzbändern durchlässig zu sein, welches/welche dem Licht entspricht/entsprechen, welches von dem Objekt 55 während des Bildgebung-Modus ausgeht (üblicherweise die Fluoreszenz der Probe), und für Licht in einem oder mehreren Frequenzbändern reflektiv (oder zumindest teilweise reflektiv) zu sein, welches/welche Licht entspricht/entsprechen, welches von dem Objekt 55 während einer Fokussierung reflektiert wird, das heißt dem Licht, welches von der Lichtquelle 1 ausgeht. Der Strahlteiler 24 ist in dem optischen Pfad des optischen Bildgebung-Systems 30 bereitgestellt und dazu eingerichtet, das relevante Licht auf die zweite Kamera 27, von dem optischen Pfad der ersten Kamera weg, zu reflektieren. Der Strahlteiler 24 kann ein dichromatischer Spiegel sein.
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Der Strahlteiler 24 kann zwischen den ersten und zweiten Relais-Linsen 13, 13` angeordnet sein. Eine dritte Relais-Linse 13" kann zwischen dem Strahlteiler 24 und der zweiten Kamera 27 bereitgestellt sein und kann dazu eingerichtet sein, mit der ersten Relais-Linse 13 während einer Fokussierung co-betreibbar zu sein.
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In dem Bildgebung-Modus wird die erste Kamera 14 dazu verwendet, das Objekt 55 abzubilden, wie oben beschrieben. In einem beliebigen der unterstützten Fokussierung-Modi wird das Test-Bild, welches von dem Objekt 55 reflektiert wird, auf die zweite Kamera 25 abgebildet und wird an dieser fokussiert. Dies kann in der gleichen Weise wie oben in Bezug auf die Ausführungsform der 1 bis 8 beschrieben erreicht werden.
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In bevorzugten Ausführungsformen werden das gleiche Objektiv 7 und vorzugsweise auch die gleiche Kamera 14 für sowohl eine Bildgebung als auch ein Fokussieren verwendet. Diese Anordnung erlaubt eine Reduktion der Kosten und der Größe des Mikroskops im Vergleich zu bekannten Mikroskopen, welche separate Fokussierung-Systeme bereitstellen.
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Die Erfindung ist nicht auf die Ausführungsform(en) begrenzt, welche hierin beschrieben worden ist/sind, sondern kann geändert oder modifiziert werden, ohne von dem Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
