DE10250503A1 - Mikroskopsystem und Verfahren zur Detektion und Kompensation von Veränderungen eines aufgenommenen Bildinhalts - Google Patents

Abstract

Es ist ein Mikroskopsystem zur Detektion und Kompensation von Veränderungen innerhalb eines aufgenommenen Bildinhaltes eines mikroskopischen Objekts offenbart. Ein Mittel zur Berechnung von Signaturen eines aufgenommenen mehrdimensionalen Bildes (50) ist vorgesehen. Ferner ist ein Mittel zum Berechnen statistischer Signaturkenngrößen vorgesehen. Mehrere Stellmotore und/oder Aktuatoren am Mikroskop empfangen vom Softwaremodul Steuersignale, die aus den Signaturkenngrößen ermittelbar sind.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Mikroskopsystem zur Detektion und Kompensation von Veränderungen eines aufgenommenen Bildinhalts. Im Besonderen betrifft die Erfindung ein Mikroskopsystem Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Detektion und Kompensation von Veränderungen eines aufgenommenen Bildinhalts.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein Mikroskopsystem zu schaffen, mit dem auf schnelle und zuverlässige Weise Änderungen eines Bildinhalts überwachbar und bestimmbar sind und anhand deren das Mikroskopsystem nachregelt wird.
• Die objektive Aufgabe wird durch ein Mikroskopsystem gelöst, das die Merkmale des Patentanspruchs 1 aufweist.
• Ferner liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde ein Verfahren zu schaffen, mit dem mit dem auf schnelle und zuverlässige Weise Änderungen eines Bildinhalts überwacht und bestimmt werden und anhand deren Bestimmung das Mikroskopsystem nachregelt wird.
• Die obige objektive Aufgabe wird durch ein Verfahren gelöst, das die Merkmale des Patentanspruchs 7 aufweist.
• Die Erfindung hat den Vorteil, dass ein Rechnersystem vorgesehen ist, das die Berechnung von statistischen Signaturen eines aufgenommenen mehrdimensionalen Bildes bestimmt. Diese Signaturen ergeben sich durch die Projektion der Grauwerte anhand der inhärenten Achsen des Bildes (x,y,z,Lambda). Hinzu kommt, dass ein Mittel zum Berechnen statistischer Signaturkenngrößen vorgesehen ist. Es ist von besonderen Vorteil, dass mehrere Stellmotore und/oder Aktuatoren am oder im Mikroskopsystem vorgesehen sind, und dass mindestes ein Softwaremodul realisiert ist, das Steuersignale an die Stellmotore bzw. Aktatoren liefert, die aus den Signaturkenngrößen ermittelbar sind. Dadurch kann gewährleistet werden, dass z.B. ein zu beobachtendes Element eine Objekts immer unabhängig von dessen Bewegung immer in optimalen Bildfenster ist. Hierzu erfolgt dann eine entsprechende Verstellung des XYZ-Tisches, wobei die Stellsignale aus den statistischen Signaturen und den statistischen Kenngrößen abgeleitet sind. Ebenso ist es denkbar, dass sich die Wellenlänge des von einem Element des Objekts ausgehenden Fluoreszenzlicht ändert. Hierzu wäre eine geeignete Verstellung am SP Modul des Mikroskopsystems erforderlich.
• Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung können den Unteransprüchen entnommen werden.
• In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand schematisch dargestellt und wird anhand der Figuren nachfolgend beschrieben. Dabei zeigen:
• 1 eine schematische Darstellung eines Scanmikroskops, wobei den Detektoren ein SP Modul vorgeschaltet ist;
• 2 eine schematische Darstellung zum Abscannen eines Bereichs einer Probe;
• 3 eine graphische Darstellung einer Projektion der Intensitätswerte mit jeweils gleichen Koeffizienten einer Koordinate;
• 4 eine graphische Darstellung von zeitlich unterschiedlichen Projektionen der Intensitätswerte mit jeweils gleichen Koeffizienten einer Koordinate;
• 5 erläutert das Prinzip der Inferenz; und
• 6 eine schematische Darstellung der Verbindungen des Rechnersystems mit Stellelementen des Scanmikroskops.
• In 1 ist das Ausführungsbeispiel eines konfokalen Scanmikroskops 100 schematisch gezeigt. Dies soll jedoch nicht als Beschränkung der Erfindung aufgefasst werden. Der von mindestens einem Beleuchtungssystem 1 kommende Beleuchtungslichtstrahl 3 wird von einem Strahlteiler oder einem geeigneten Umlenkmittel 5 zu einem Scanmodul 7 geleitet. Bevor der Beleuchtungslichtstrahl 3 auf das Umlenkmittel 5 trifft, passiert dieser ein Beleuchtungspinhole 6. Das Scanmodul 7 umfasst einen kardanisch aufgehängten Scanspiegel 9, der den Beleuchtungslichtstrahl 3 durch eine Scanoptik 12 und eine Mikroskopoptik 13 hindurch über bzw. durch ein Objekt 15 führt. Das Beleuchtungssystem 1 kann derart ausgestaltet sein, dass es aus dem Licht eines Lasers 10, Weisslicht erzeugt. Hierzu ist ein mikrostrukturiertes Element 8 oder eine tapered Glasfaser vorgesehen. Bei biologischen Objekten 15 (Präparaten) oder transparenten Objekten kann der Beleuchtungslichtstrahl 3 auch durch das Objekt 15 geführt werden. Zu diesen Zwecken werden nichtleuchtende Präparate ggf. mit einem geeigneten Farbstoff und oftmals auch mit mehreren Farbstoffen präpariert (nicht dargestellt, da etablierter Stand der Technik). Die in dem Objekt 15 vorhandenen Farbstoffe werden durch den Beleuchtungslichtstrahl 3 angeregt und senden Licht in einem ihnen eigenen charakteristischen Bereich des Spektrums aus. Dieses vom Objekt 15 ausgehende Licht definiert einen Detektionslichtstrahl 17. Der Detektionslichtstrahl 17 gelangt zu einem Detektormodul 22. Der Detektionslichtstrahl 17 gelangt durch die Mikroskopoptik 13, die Scanoptik 12 und über das Scanmodul 7 zum Umlenkmittel 5, passiert dieses und gelangt zum Detektormodul 22. Über ein Detektionspinhole 18 trifft dieser auf mindestens einen Detektor 36, 37, der jeweils als Photomultiplier ausgeführt ist. Es ist dem Fachmann klar, dass auch andere Detektionskomponenten, wie z.B. Dioden, Diodenarrays, Photomultiplierarrays, CCD Chips oder CMOS Bildsensoren eingesetzt werden können. Der vom Objekt 15 ausgehende bzw. definierte Detektionslichtstrahl 17 ist in 1 als gestrichelte Linie dargestellt. In den Detektoren 36, 37 werden elektrische, zur Leistung des vom Objekt 15 ausgehenden Lichtes, proportionale Detektionssignale erzeugt. Da, wie bereits oben erwähnt, vom Objekt 15 Licht nicht nur einer Wellenlänge ausgesandt wird, ist es sinnvoll vor dem mindestens einen Detektor 36, 37 ein SP-Modul 20 vorzusehen. Die von dem mindestens einen Detektor 36, 37 erzeugten Daten werden an ein Rechnersystem 23 weitergegeben. Dem Rechnersystem 23 ist mindestens ein Peripheriegerät 27 zugeordnet. Das Peripheriegerät 27 kann z.B. ein Display sein, auf dem der Benutzer Hinweise zur Einstellung des Scanmikroskops 100 erhält oder den aktuellen Setup und auch die Bilddaten in graphischer Form entnehmen kann. Ferner ist mit dem Rechnersystem 23 ein Eingabemittel 28 zugeordnet, das z.B. aus einer Tastatur, einer Einstellvorrichtung für die Komponenten des Mikroskopsystems und/oder einer Maus 30 besteht. Ebenso ist dem Rechnersystem 23 ein Speicher 24 zugeordnet in dem die Signaturen als Datensätze abgelegt werden. Ferner ist im Rechnersystem 23 eine Software 25 implementiert, mit der die geeigneten Berechnungen für das erfinderische Verfahren durchgeführt werden. Hinzu kommt, dass zusätzlich auf dem Display 27 auch Einstellelemente 40, 41 für die Bildaufnahme dargestellt werden. In der hier gezeigten Ausführungsform sind die Einstellelemente 40, 41 als Schieber dargestellt. Ebenso können die Einstellelemente 40, 41 als Checkboxen ausgebildet sein, über die ein Ja/Nein Aktivierung für bestimmte Parameter möglich ist. Jede andere Ausgestaltung liegt im handwerklichen Können eines Fachmanns.
• Der Detektionslichtstrahl 17 wird mit einem Prisma 31 räumlich spektral aufgespalten. Eine weitere Möglichkeit der spektralen Aufspaltung ist die Verwendung eines Reflexions-, oder Transmissionsgitters. Der spektral aufgespaltene Lichtfächer 32 wird mit der Fokussieroptik 33 fokussiert und trifft anschließend auf eine Spiegelblendenanordnung 34, 35. Die Spiegelblendenanordnung 34, 35, die Mittel zur spektralen, räumlichen Aufspaltung, die Fokussieroptik 33 und die Detektoren 36 und 37 werden zusammen als SP-Modul 20 (oder Mutibanddetektor) bezeichnet.
• Mit dem in 1 beschriebenen Mikroskopsystem können Bilder 50 von Objekten 15 aufgenommen werden. Die Bilder 50 sind in der Regel aus einer 2-dimensionalen Matrix von an einander gereihten Bildpunkten 54 aufgebaut. Auch höherdimensionale Bilder können durch eine vom Kontrollrechner entsprechend koordinierten Aktion erfasst werden. 2 zeigt eine schematische Darstellung der Bildaufnahme. Die Bildaufnahme bei dem Mikroskopsystem ist in der Regel so, dass eine Ebene in Objekt 15 mit einem Laserstrahl 51 punkt- bzw. pixelweise beleuchtet wird. Ebenso punkt- bzw. pixelweise erfolgt die Detektion des vom Objekt 15 ausgehenden Detektionslichts 52. Der Bereich des Objekts 15, der als Bild aufgenommen werden soll, bzw. dessen Daten registriert werden sollen, kann von dem Benutzer in geeigneter Weise verändert werden. So kann der Benutzer z.B. die Größe auf bestimmte interessierende Bereiche des Objekts 15 beschränken. Die Probe bzw. das Objekt wird durch den Laserstrahl 51 in der Regel meanderförmig abgescannt. Der Laserstrahl 51wird dabei entlang der in 2 angedeuteten Pfeile 53 abgescannt. Der in 2 eingezeichnete und grau gefüllte Kreis stellt den flächigen Bildpunkt 54 dar, mit dem die gesamte Probe abgescannt wird. In dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel ist eine Non-Descan Anordnung dargestellt, so dass das vom Objekt transmittierte und vom Objekt ausgehende Licht detektiert wird. Dabei kann je nach der Einstellung des Mikroskopsystems oder nach Benutzervorgaben die Wellenlänge, Intensität usw. für jeden abgescannten Bildpunkt bestimmt werden. Somit ergibt sich je nach der Anzahl der bestimmten Werte die Dimensionalität des von der Probe aufgezeichneten Bildes. Für eine bestimmte vom Benutzer wählbare Auswertung werden die aufgenommenen Daten an das Rechnersystem 23 übertragen.
• Wie bereits vorstehend erwähnt, kann das aufgenommene Bild je nach dem eingestellten Messverfahren 2-dimensional, 3-dimensional, 4-dinemsional usw. sein. Ein 3-dimensionales Bild besteht z.B. aus der X-Koordiante x_M, der Y-Koordinate y_N und einer Intensität I_MN für die bei dem jeweiligen Pixel gemessenen Intensität. Es ist selbstverständlich, dass sich das Bild des Objekts 15 aus mehreren Freiheitsgeraden des Systems zusammengesetzt werden kann (z.B. x, y, z, Wellenlänge, Intensität,...). Die Freiheitsgrade werden als Achsen des Bildes bezeichnet. In 3 ist ein 3-dimensionales Bild dargestellt, das die X-Achse x, Y-Achse y und die Intensität 1 am jedem Pixel x_M, y_N wiedergibt. Für die schematische Darstellung des Bildes aus 3 lässt sich eine Projektion berechnen, d.h. z.B. für alle diskreten Koordinaten der x-Achse werden alle Pixel des Bildes zusammengezählt, die den gleichen Koeffizienten für dieses Koordinate haben. Es wird somit die Summe aller Intensitäten gebildet. Heraus kommt eine Verteilungsfunktion 60, die etwas über die Kompaktheit der Bildszene aussagt. Diesen Berechnungsschritt kann man zum Beispiel mittels FPGAs oder DSPs effizient realisieren. Diese Verteilungsfunktion 60 lässt sich relativ einfach durch beschreibende statistische Kennwerte beschreiben, wie z.B. Mittelwert, Varianz, höheren statistischen Momenten, Minimum und Maximum, Median, oder statistische Quartiele. Alle Parameter zur Beschreibung statistischer Verteilungen und Verteilungsdichtefunktionen kann in diesem Sinne zur Quantifizierung von Veränderungen nutzen kann. Verändert sich auf der X-Achse x die Varianz zwischen Bildern so bedeutet dies bei kleiner werdender Varianz eine Konzentration von Pixeln, was ein Anzeichen dafür ist das Bildformat zu verkleinern, wächst sie ist dies ein Anzeichen das Bildformat zu vergrößern. Verändert sich der Mittelwert oder eines der Randquartile, so ist dies ein Anzeichen dafür, dass ein bewegliches Objekt vorliegt. Bei gleich bleibender Varianz (in gewissen Grenzen) liegt oft ein bewegliches Objekt vor. Das selbe Verfahren bzw. Klassifikation kann ebenfalls für die Y-Achse und die Z-Achse angewendet werden. Dabei ist zu bemerken, dass man aus unterschiedlichen statistischen Kennwerten sehr viele unterschiedliche Argumentationen und Steuervorschriften aufstellen kann. Diesen Punkt werden wir weiter unten unter dem Punkt Inferenz wieder aufnehmen.
• Im spektralen Fall ist die Interpretation eine etwas andere, da sich spektrale Veränderungen auf der Basis chemischer und physikalischer Parameter ergibt, die sich etwas schwieriger mental erfassen lassen. Im Prinzip ist die Erhöhung und Reduktion des Bildformats (spektrale Abtastpunkte) aber identisch.
• 4 zeigt eine graphische Darstellung von zeitlich unterschiedlichen Projektionen der Intensitätswerte mit jeweils gleichen Koeffizienten einer Koordinate. Zu einer Zeit T, wird das Bild 50, Objekts 15 aufgenommen und die Verteilungsfunktion 60, bezüglich der x-Achse x und eine Verteilungsfunktion 61, bezüglich der y-Achse ermittelt. Im Objekt 15 ist z. B. ein erstes und ein zweites Element 58, 59 vorhanden. in der Verteilungsfunktion 60, bezüglich der x-Achse werden die Lagen 74, 75 des ersten und des zweiten Elements 58, 59 ermittelt. In der Verteilungsfunktion 61, bezüglich der y-Achse werden ebenfalls die Lagen 77, 78 des ersten und des zweiten Elements 58, 59 ermittelt. Zu einer Zeit T₂ wird das Bild 50₂ Objekts 15 aufgenommen und die Verteilungsfunktion 60₂ bezüglich der x- Achse x und eine Verteilungsfunktion 61₂ bezüglich der y-Achse ermittelt. Für das im Objekt 15 vorhandene erste und zweite Element 58, 59 werden aus der Verteilungsfunktion 60₂ werden die Lagen 74, 75 des ersten und des zweiten Elements 58, 59 bezüglich der x-Achse ermittelt. Ebenso werden das erste und zweite Element 58, 59 werden aus der Verteilungsfunktion 61₂ werden die Lagen 78, 79 des ersten und des zweiten Elements 58, 59 bezüglich der y-Achse ermittelt. Aus dem Vergleich der Lagen 74, 75, 78 und 79 können Rückschlüsse auf die Veränderungen des ersten und zweiten Elements 58, 59 bestimmt werden. In dem in 4 dargestellten Beispiel handelt es sich bei dem ersten Element 58 um eine Größenzunahme bei unverändertem Ort. Bei dem zweiten Element 59 wird eine Ortsveränderung bestimmt. Das Scanmikroskop 100 kann nun für das zweite Element 59 entsprechend verstellt werden, damit das Element 59 immer in zentrum eines Bildfensters (nicht dargestellt) ist.
• In 5 ist das Prinzip der Inferenz illustriert. Die Inferenz ist ein Mechanismus um systematisch aus einem Satz Regeln Schlussfolgerungen abzuleiten. Das Prinzip der Inferenz über Faktenwissen ist seit langem Standard in der KI (Künstlichen Intelligenz), in der eine Folge von Fakten und Regeln der Form

  
• Verarbeitet werden. In diesen Regeln sind Variablen und Fakten (hier A,B,C,D, F) logische Aussagen die sich überprüfen lassen. Alle Regeln sind in einer Datenbank im Speicher des Rechners angeordnet und werden über Backtracking Algorithmen bearbeitet. Die Fakten werden in einer Liste geführt (z.B. A ist wahr) und alle Regeln durchgeprüft, neue Fakten über die Regelmenge generiert, bis bei einem neueren Durchlauf keine weiteren Fakten mehr erzeugt werden. Als Beispiel: Die Regel (Wenn XX DANN YY) ist wahr wenn die Prämisse XX eintritt und wird somit zu einem neuen Fakt. Dieses Konzept lässt sich direkt anwenden, wenn die geeignete Menge an Merkmalen geeignet kodiert vorliegt. Zu diesem Zweck werden die erfassten Signaturkenngrößen in eine Fakten und Regelbasis eingebettet, was ungefähr so aussehen kann:

  
• Durch eine Handvoll regeln lassen sich den Daten so schon eine relativ einfache Interpretation wie „Bewegung", „Kontraktion" oder „Expansion" geben. Die Regelbasis muss hierfür natürlich für den Mehrdimensionalen Fall aufgebaut werden, was den Rahmen dieser Präsentation sprengen würde. Die Inferenzmaschine kann dann durch iterative Konstruktion einer Erklärung immer detailiertere Auswertungen vornehmen, wobei die Art der Auswertung explizit durch das hinterlegte Regelwerk hinterlegt werden, das bei hinreichend feinen Aussagen schon großes Ausmaß annehmen kann. Die Leistungsfähigkeit des Systems hängt nur von der Anzahl an Regeln, der Qualität der Regeln, den bereitgestellten initialen Fakten und der Messgenauigkeit dieser Fakten ab und lässt so sehr viele Freiheitsgerade zur Implementierung. Es bleibt zu bemerken, dass dies ein höchst mächtiger Rechenapparat ist, der in der Theorie der Informatik alles Berechenbare berechnen kann. Die Einfachheit dieser Beispiele dient nur den eigentlichen Vorgang transparent zu machen. Bei einer geeigneten Realisierung, werden sich weit größere Inferenzketten ergeben, die aber den Rahmen der Darstellung hier sprengen würden. Aus der durch die Inferenz herbeigeführte Situationsklassifikation lassen sich dann unter Hinzunahme weiterer Fakten wie

  
• Der Regelkreis effektiv schließen.
• Es bleibt zu bemerken, dass auch neuere Abwandlungen des Inferenz Kerngedankens wie Fuzzy Regeln, Neuro-Fuzzy Regeln, Bayes Netzwerke nichts am Prinzip ändern, sondern nur anstatt den harten Entscheidungsgrenzen die durch boolsche Logik vorgegeben ist, weiche und stetige Aussagen über die Regelbasis generieren. In diesen Ansätzen werden die althergebrachten Logikelemente UND,ODER,NICHT, WENN, DANN ... durch weichere Äquivalente explizit oder implizit ersetzt. Im Falle wahrscheinlichkeitstheoretischer Ansätze wird für die Regeln nach dem Bayes Ansatz eine Wahrscheinlichkeit durch das Regelwerk zugewiesen, wobei die Regeln mit maximaler Wahrscheinlichkeit ausgewählt werden. Dies ist dem Fachmann hinreichend bekannt und kann im Falle einer Implementierung vorteilhaft sein ohne der Lehre dieser Erfindung zu widersprechen. Es bleibt auch die Möglichkeit die Inferenzmaschine direkt als Computerprogramm in Code zu verfassen. Im System werden aus der Menge aller Regeln und Fakten 80, werden iterativ einzelne Regeln 81 herausgegriffen und Ihre Prämissen geprüft. Durch die Iterative Ausführung wird so zur Laufzeit dieses Verfahrens der Baum von Regeln mit erfüllter Prämisse 82 erzeugt, den man als Argumentation oder Beweis interpretieren kann. Der Prozess geht weiter bis keine weiteren Regeln mehr bewiesen werden kann und ableitbare Steuersignale vorliegen.
• 6 zeigt eine schematische Darstellung eines Teilbereichs des Mikroskopsystems, der die Verbindung des Rechnersystems 23 mit den verschiedenen Stellelementen des Scanmikroskops 100. In einer Ausführungsform, kann z.B. ein FPGA 63 vorgesehen sein, der die Berechnung der spektralen Signaturen für jede Achse ausführt. Das FPGA 63 kann in Mikroskop selbst angeordnet sein, oder in einer separat dafür vorgesehenen Elektronikbox 64 untergebracht werden oder als Einschub im Rechner selbst ausgebildet sein. Im dem in 4 dargestellten Ausführungsbeispiel ist das FPGA 63 in einer Elektronikbox 64 untergebracht. Ebenso ist es denkbar, dass eine in Software realisierte Berechnung spektraler Signaturen für jede Achse durchgeführt wird. Dabei können sowohl die Software 25 und/oder das FPGA 63 in entsprechender Weise zusammenarbeiten. Eine in Software 25/FPGA 63 realisierte Berechnung statistischer Signaturkenngrößen ist realisiert. Ferner ist ein Softwaremodul 25a vorgesehen, das zum Tracking der Veränderungen der Signaturen dient. Ein weiteres Softwaremodul 25b dient zur Interpretation der Veränderung und Umsetzung in entsprechende Aktuatorsignale. So ist z.B. das Scanmikroskop 100 mit einem XYZ-Tisch 65 versehen, der in allen drei Raumrichtungen verstellbar ausgestaltet ist. Für jede Achse ist ein Stellmotor 66 vorgesehen, über den eine geeignete Verstellung des XYZ-Tisches 65 durchgeführt wird. Die Signale für die Verstellung werden von dem weiteren Softwaremodul 25b erzeugt. Ebenso erzeugt das weitere Softwaremodul 25b Signale zum Verstellen eines Objektivrevolvers 67 des Scanmikroskops 100. Der Objektivrevolver 67 umfasst einen ersten Stellmotor 68 zum Drehen des Objektivrevolvers 67, so dass eines der mehreren Objektive 70 in die Arbeitsposition verbracht wird. Ferner kann ein zweiter Stellmotor oder Aktuator 69 (Piezo) vorgesehen sein, der den eine Relativbewegung zwischen dem Objektivrevolver 67 und dem XYZ-Tische 65 erzeugt. Das auswählen eines anderen Objektivs 70 wird z.B. dann angeregt, wenn das Ergebnis der Berechnungen durch die Softwaremodule 25a und 25b die Auswahl eines neuen Bildfensters erforderlich machen. Ebenso werden an die Galvos 71 des Scanmoduls 7 entsprechende Steuersignale geliefert. Ein Detektormodul 22 ist ebenfalls über mindestens ein geeignetes Stellelement 73 entsprechend der Vorgaben durch den Benutzer und/oder mindestes eines der Softwaremodule 25a oder 25b einstellbar. Eine weitere Möglichkeit der Verstellung ist durch eine geeignete Einstellung des Beleuchtungslichts gegeben. Hierzu ist ein Stellmittel 72 vorgesehen, das ein Auswahlmittel 76 betätigt, um einen bestimmten spektralen Bereich einer spektralen Beleuchtung auszuwählen. Die Anzahl der Stellmöglichkeiten hängen im wesentlichen von der Ausstattung des Mikroskopsystems ab. Eine Standard Konfiguration eines Scanmikroskops hat zum Beispiel neben einer Galvanometersteuerung in XYZ für die Steuerung des Abtastpunkts häufig noch einen XY Tisch und einen groben z-Aktor womit sich für XYZ jeweils 2 Sätze Aktoren ergeben die zur Steuerung genutzt werden können. Die genaue Ausgestaltung wann welcher Aktor gesteuert wird bleibt dem Können des Fachmanns überlassen, der die Regelbasis so wählt, dass große Verfahrwege mit dem groben Aktor kompensiert werden und kleine Verfahrwege mit dem feinen Aktor. Es bleibt zu bemerken dass eine Kompensation spektraler Veränderungen nur auf einem System Sinn macht, dass mit einem einstellbaren Spektraldetektor ausgestattet ist. Generell lassen sich so alle Freiheitsgerade in XYZ-Lambda kompensieren so lange die Mikroskopkonfiguration für diese Freiheitsgerade Aktorik aufweist.
• Die Erfindung wurde in Bezug auf eine besondere Ausführungsform beschrieben. Es ist jedoch selbstverständlich, dass Änderungen und Abwandlungen durchgeführt werden können, ohne dabei den Schutzbereich der nachstehenden Ansprüche zu verlassen.

1

Beleuchtungssystem

3

Beleuchtungslichtstrahl

5

Umlenkmittel

6

Beleuchtungspinhole

7

Scanmodul

8

mikrostrukturiertes Element

9

Scanspiegel

10

Laser

12

Scanoptik

13

Mikroskopoptik

15

Objekt

17

Detektionslichtstrahl

18

Detektionspinhole

20

SP-Modul

22

Detektormodul

23

Rechnersystem

24

Speicher

25

Software

25a

Softwaremodul

25b

Softwaremodul

27

Peripheriegerät

29

Einstellvorrichtung

30

Maus

31

Prisma

32

aufgespaltener Lichtfächer

33

Fokussieroptik

34

Spiegelblendenanordnung

35

Spiegelblendenanordnung

36

Detektor

37

Detektor

38

Detektor

40

Einstellelement

41

Einstellelement

50

Bild vom Objekt

50₁

Bild des Objekts zu T₁

50₂

Bild des Objekts zu T₂

51

Laserstrahl

52

Detektionslicht

53

Pfeile

54

Bildpunkt

58

erstes Element

59

zweites Element

60

Verteilungsfunktion

60₁

Verteilungsfunktion bezüglich der x-Achse zu T₁

60₂

Verteilungsfunktion bezüglich der x-Achse zu T₂

61₁

Verteilungsfunktion bezüglich der y-Achse T₁

61₂

Verteilungsfunktion bezüglich der y-Achse T₂

63

FPGA

64

Elektronikbox

65

XYZ-Tisch

66

Stellmotor

67

Objektivrevolver

68

erster Stellmotor

69

Stellmotor oder Aktuator

70

Objektive

71

Galvos

72

Stellmittel

73

Stellelement

74

Lage

75

Lage

76

Auswahlmittel

78

Lage

79

Lage

80

Fakten

81

Regeln

82

Prämisse

100

Scanmikroskop

Claims (10)

1. Mikroskopsystem zur Detektion und Kompensation von Veränderungen innerhalb eines aufgenommenen Bildinhaltes eines mikroskopischen Objekts (15), mit einen Mikroskop, das einen Beleuchtungslichtstrahl (3) und einen Detektionslichtsrahl (17) definiert, mindestens ein Objektiv, einen XYZ-Tisch, ein Scanmodul (7), ein Detektormodul (22) mit mindestens einem Detektor (36, 37), und ein Rechnersystem (23), umfasst dadurch gekennzeichnet, dass ein Mittel zur Berechnung von Signaturen eines aufgenommenen mehrdimensionalen Bildes (50) vorgesehen ist, dass ein Mittel zum Berechnen statistischer Signaturkenngrößen vorgesehen ist, dass mehrere Stellmotore und Aktuatoren am Mikroskop vorgesehen sind, und dass mindestes ein Softwaremodul realisiert ist, das Steuersignale an die Stellmotore bzw. Aktatoren liefert, die aus den Signaturkenngrößen ermittelbar sind.
2. Mikroskopsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Softwaremodul (25a) vorgesehen ist, das Veränderungen der Signaturen registriert, beobacht, Signaturkenngrößen ableitet und Steuersignale auf der Basis eines Inferenzverfahrens aus den Signaturkenngrößen ermittelt.
3. Mikroskopsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass aus den ermittelten Signaturkenngrößen Veränderungen von Scan-Parametern bestimmbar sind, und dass die Scan-Parameter, Bildformat, Position des XYZ-Tisches, elektronischer Zoom, Objektivwechsel, Galvo-Positionen und spektrale Abtastbänder umfassen.
4. Mikroskopsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Mikroskop ein Scanmikroskop (100) ist.
5. Mikroskopsystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Scanmikroskop (100) ein konfokales Scanmikroskop ist.
6. Mikroskopsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die das die Signaturkenngrößen mindestens eine statistische Kenngröße von der Signatur, interpretiert als Verteilungsfunktion, umfasst wobei Beispiele Mittelwert, Varianz, Momente, Quartile, Schiefe, Median, Maximum und Minimum sind.
7. Verfahren zur Detektion und Kompensation von Veränderungen innerhalb eines aufgenommenen Bildinhaltes eines mikroskopischen Objekts (15), mit einem Mikroskop, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte: a) Abscannen eines Objekts (15) mit einem Beleuchtungslichtstrahl und dabei Aufnehmen von mehreren Bildpunkten (54) zur Erzeugung eines mehrdimensionalen Bildes (50); b) Berechnen von Signaturen des aufgenommenen mehrdimensionalen Bildes; c) Berechnen statistischer Signaturkenngrößen aus den aufgenommenen Signaturen; d) Beobachten und Ermitteln der Veränderungen der statistischen Signaturkenngrößen; und e) Interpretieren der Veränderungen der Signaturen und Umsetzen in Signale für Stellmotore oder Aktuatoren, die im Mikroskopsystem vorgesehen sind.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Interpretieren der Veränderungen der Signaturen und das Umsetzen in Signale für Stellmotore oder Aktuatoren mittels eines Softwaremoduls erfolgt das Veränderungen der Signaturen registriert, beobacht, Signaturkenngrößen ableitet und Steuersignale auf der Basis eines Inferenzverfahrens aus den Signaturkenngrößen ermittelt.
9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass aus den ermittelten Signaturkenngrößen Veränderungen von Scan-Parametern bestimmbar sind, und dass die Scan-Parameter, Bildformat, Position des XYZ-Tisches, elektronischer Zoom, Objektivwechsel, Galvo-Positionen und spektrale Abtastbänder umfassen.
10. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die das die Signaturkenngrößen mindestens eine statistische Kenngröße von der Signatur, interpretiert als Verteilungsfunktion, umfasst wobei Beispiele Mittelwert, Varianz, Momente, Quartile, Schiefe, Median, Maximum und Minimum sind.