DE69225303T2

DE69225303T2 - Abbildungsvorrichtung

Info

Publication number: DE69225303T2
Application number: DE69225303T
Authority: DE
Inventors: Masahiko Hirano; Kiyoshi Kamiya; Yoshinori Mizuguchi; Hideshi Ohishi; Norikazu Sugiyama; Shigeru Uchiyama
Original assignee: Hamamatsu Photonics KK
Current assignee: Hamamatsu Photonics KK
Priority date: 1991-12-18
Filing date: 1992-12-18
Publication date: 1998-08-20
Anticipated expiration: 2012-12-19
Also published as: EP0550995A3; US5337081A; DE69225303D1; EP0550995A2; JPH05164687A; EP0550995B1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine bilderzeugende Vorrichtung mit Dreifachansicht, welche sich zur Verwendung mit Lichtmikroskopen eignet, präziser gesagt, auf eine bilderzeugende Vorrichtung mit Dreifachansicht, um eine zweidimensionale Verteilung verschiedener Komponenten in einer Probe oder Eigenschaften derselben zu messen.
Es wurden bereits konventionelle Vorrichtungen zur bildlichen Darstellung mit Dreifachansicht vorgeschlagen, wie in den Fig. 1 und 2 dargestellt.
Die in Fig. 1 dargestellte, konventionelle bilderzeugende Vorrichtung mit Dreifachansicht weist ein optisches System 2 auf, welchem eine Probe 1, eine Videokamera 3, welche zum Empfang von, von der Probe 1 emittiertem bzw. reflektiertem und durch das optische System hindurchgeleitetem Licht angebracht wurde, sowie ein mit einem eingebauten Rechner (in der Zeichnung nicht dargestellt) ausgestattetem Bildverarbeitungssystem 4 gegenüberliegt.
Das optische System 2 weist einen ersten Bandfilter 2a und einen zweiten Bandfilter 2b auf. Das optische System 2 dient zum Umschalten von Positionen des ersten und zweiten Bandfilters 2a und 2b, so daß das Licht von der Probe 1 durch den Bandfilter 2a oder 2b hindurchgeleitet wird. Der erste Bandfilter 2a überträgt auf einem bestimmten Wellenband (im nachfolgenden als "erstes Wellenband" bezeichnet) selektiv Licht, während der zweite Bandfilter 2b auf einem anderen Wellenband (im nachfolgenden als "zweites Wellenband" bezeichnet), welches sich von dem ersten Wellenband unterscheidet, selektiv Licht überträgt. Das optische System 2 verändert somit das Wellenband des optischen Bildes der der Videokamera 3 zugeführten Probe 1 durch Umschalten der Positionen der Bandfilter 2a und 2b. (Das auf dem ersten Wellenband über den ersten Bandfilter 2a erhaltene, optische Bild der Probe 1 wird als "optisches Bild a" das auf dem zweiten Wellenband durch den zweiten Bandfilter 2b erhaltene, optische Bild der Probe 1 als "optisches Bild b" bezeichnet.)
Die Videokamera 3 empfängt die optischen Bilder der Probe und gibt die Bildsignale, welche die optischen Bilder darstellen, aus. Präziser ausgedrückt, sobald die Videokamera 3 das optische Bild a von dem Bandfilter 2a erhält, gibt diese ein erstes Bildsignal aus, welches das optische Bild a darstellt. Sobald die Videokamera das optische Bild b von dem Bandfilter 2b erhält, gibt diese ein zweites Bildsignal aus, welches das optische Bild b darstellt. Das auf diese Weise von der Videokamera 3 ausgegebene erste und zweite Bildsignal werden dem Bildverarbeitungssystem 4 sukzessiv zugeführt. Das Bildverarbeitungssystem 4 wandelt die optischen Bilder a und b in zwei Bilddatensätze (im nachfolgenden als erste bzw. zweite Bilddaten bezeichnet) um. Der Rechner in dem Bildverarbeitungssystem 4 errechnet aufgrund dieser beiden Bilddatensätze die zweidimensionale, quantitative Verteilung der Komponenten in der Probe 1.
Hierbei hat sich jedoch insofern ein Problem gezeigt, als diese konventionelle, bilderzeugende Vorrichtung mit Dreifachansicht lediglich ein einziges, von dem ersten bzw. zweiten Bandfilter 2a bzw. 2b übertragenes, optisches Bild auf einmal aufnehmen kann. Präziser gesagt, die Videokamera 3 nimmt das optische Bild a der durch den ersten Bandfilter 2a übertragenen Probe zuerst auf. Das Bildverarbeitungssystem 4 speichert die ersten Bilddaten in einem Bildspeicher vorübergehend. Anschließend schaltet däs optische System 2 auf den zweiten Bandfilter 2b um. Die Videokamera 3 nimmt das optische Bild b der durch den zweiten Bandfilter 2b übertragenen Probe auf, und das Bildverarbeitungssystem 4 erhält folglich die zweiten Buddaten. Sodann ruft der Rechner diese beiden Bilddatensätze ab und errechnet anhand derselben die quantitative Verteilung der Komponenten in der Probe 1. Bei der den oben beschriebenen Aufbau aufweisenden, konventionellen, bilderzeugenden Vorrichtung mit Dreifachansicht tritt zwischen der Übertragung des optischen Bildes a durch den ersten Bandfilter 2a und der Übertragung des optischen Bildes b durch den zweiten Bandfilter 2b eine zeitliche Verzögerung ein. Bewegungen oder Umformungen der Probe 1, welche möglicherweise aus dieser zeitlichen Verzögerung resultieren, könnten zu einer Beeinträchtigung der Meßgenauigkeit führen. Des weiteren verhindert diese zeitliche Verzögerung jeglichen Versuch zur Messung solcher zeitweiligen Bewegungen oder Umformungen mit Hilfe dieser konventionellen, bilderzeugenden Vorrichtung mit Dreifachansicht.
Zur Lösung dieses Problems wurde eine weitere bilderzeugende Vorrichtung mit Dreifachansicht von Kazuhiko Tamura et al in ihrem Artikel SIMULTANEOUS MEASUREMENT OF CYTOSOLIC FREE CALCIUM CONCENTRATION AND CELL CIRCUMFERENCE DURING CONTRACTION, BOTH IN A SINGLE RAT CARDIOMUSCULAR CELL, BY DIGITAL IMAGING MICROSCOPY WITH INDO-1", veröffentlicht in Biochemical and Biophysical Research Communications, Bd. 162, Nr.3 (1989): 926 - 932, vorgeschlagen. Diese bilderzeugende Vorrichtung mit Dreifachansicht ist in Fig. 2 schematisch dargestellt und erlaubt die gleichzeitige Authahme der optischen Bilder a und b von der gleichen Probe 1 bei zwei unterschiedlichen Wellenbändern. Diese bilderzeugende Vorrichtung mit Dreifachansicht weist einen dichroitischen Spiegel 5 auf, welcher der Probe 1, einem ersten Bandfilter 2a, einem zweiten Bandfilter 2b, einer ersten Videokamera 3a, einer zweiten Videokamera 3b und einem mit einem eingebauten Rechner (in der Zeichnung nicht dargestellt) ausgestatteten Bildverarbeitungssystem 4 gegenüberliegt. Wie bei der vorhergehenden, konventionellen, bilderzeugenden Vorrichtung mit Dreifachansicht überträgt der erste Bandfilter 2a mit Hilfe eines ersten Wellenbandes Licht, während der zweite Bandfilter 2b mit Hilfe eines zweiten Wellenbandes, welches sich von dem ersten Wellenband unterscheidet, Licht überträgt. Die erste Videokamera 3a wird angebracht, um Licht (optisches Bild a) zu empfangen, welches von der Probe 1 emittiert bzw. reflektiert und durch den ersten Bandfilter 2a übertragen wurde, während die zweite Videokamera 3b vorgesehen wird, um Licht (optisches Bild k) zu empfangen, welches von der Probe 1 emittiert bzw. reflektiert und durch den zweiten Bandfilter 2b übertragen wurde. Die erste Videokamera 3a und die zweite Videokamera 3b erzeugen die optischen Bilder a bzw. b darstellenden Bildsignale Sa und Sb, welche sodann dem Bildverarbeitungssystem 4 zugeführt und von diesem verarbeitet werden. Der Rechner in dem Bildverarbeitungssystem 4 führt aufgrund der verarbeiteten Bildsignale Sa und Sb Berechnungen durch, um die zweidimensionale Verteilung der Komponenten in der Probe 1 quantitativ zu bestimmen.
Bei dieser konventionellen, bilderzeugenden Vorrichtung tritt jedoch ein weiteres Problem, nämlich dieses der zusätzlichen Kosten auf, welche für die beiden Videokameras und, darüber hinaus, die beiden Systeme mit Bildspeicher und Signalautbereitungsstromkreis zur gleichzeitigen Bearbeitung der Bildsignale Sa und Sb aus diesen beiden Videokameras erforderlich sind. Ein anderes Problem ist darin zu sehen, daß die Bildverzerrung zwischen den beiden Videokameras die Genauigkeit herabsetzt. Es sind aufwendige Einstellungen vorzunehmen, um diese Bildverzerrung zu korrigieren.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die oben beschriebenen Nachteile zu beheben und eine bilderzeugende Vorrichtung mit Dreifachansicht vorzusehen, welche eine höhere Genauigkeit gewährleistet und einen einfachen Aufbau aufweist.
Diese und weitere Ziele der vorliegenden Erfindung werden erreicht, indem eine bilderzeugende Vorrichtung mit Dreifachansicht vorgesehen wird, um die quantitative Verteilung des Material bzw. Eigenschaft in einer Probe zu messen, welche aufweist:
ein optisches System, um ein optisches Originalbild der Probe zu erhalten und das optische Originalbild in mehrere optische Sekundärbilder zu teilen;
eine Bildaufnahmevorrichtung zur Erzeugung von Bildsignalen, welche mehrere optische Sekundärbilder des zusammengesetzten Bildes darstellen; sowie
ein Bildverarbeitungssystem, um die Bildsignale zu empfangen und diese zu verarbeiten, um eine Relation zwischen den Bildsignalen für jedes der mehreren optischen Sekundärbilder quantitativ zu errechnen, um auf diese Weise die quantitative Verteilung des Materials bzw. Eigenschaft in der Probe zu bestimmen, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildaufnahmevorrichtung vorgesehen ist, um ein zusammengesetztes Bild der mehreren optischen Sekundärbilder zu erhalten.
Vorzugsweise empfängt das optische System einen Original-Lichtstrahl mit dem optischen Originalbild der Probe und trennt den Original-Lichtstrahl in mehrere Sekundärlichtstrahlen, jeweils mit mehreren optischen Sekundärbildem, wobei die mehreren Sekundärlichtstrahlen voneinander abweichende, optische Eigenschaften aufweisen, wobei das auf jedem der mehreren Sekundärlichtstrahlen vorgesehene, optische Sekundärbild eine Relation zu der Verteilung des Materials bzw. Eigenschaft in der Probe aufweist, welche in Abhängigkeit der optischen Eigenschaften jedes Sekundärlichtstrahls bestimmt wird. Die Bildverarbeitungsvorrichtung errechnet einen Wert, welcher für die Relation zwischen den Bildsignalen für jedes der mehreren optischen Sekundärbilder charakteristisch ist, um auf diese Weise die quantitative Verteilung des Materials bzw. Eigenschaft in der Probe zu bestimmen.
Die Bildaufnahmevorrichtung erzeugt vorzugsweise das Bildsignal, welches für die Lichtintensität jedes Punktes auf jedem der mehreren optischen Sekundärbilder des zusammengesetzten Bildes kennzeichnend ist. Das Bildverarbeitungssystem errechnet einen Wert, welcher für die Relation zwischen den Bildsignalen für jedes der mehreren optischen Sekundärbilder in jedem Punkt kennzeichnend ist und erzeugt ein optisches Tertiärbild, bei welchem die errechneten Werte auf Positionen jedem der mehreren Punkte in dem jedem der mehreren optischen Sekundärbilder entsprechend verteilt werden, wobei das optische Tertiärbild die Verteilung des Materials bzw. Eigenschaft in der Probe quantitativ bestimmt. Die bilderzeugende Vorrichtung mit Dreifachansicht kann ferner eine Bilddisplayvorrichtung aufweisen, um das optische Tertiärbild anzuzeigen. Die Bilddisplayvorrichtung kann das optische Tertiärbild zusammen mit den mehreren optischen Sekundärbildern anzeigen.
Das optische System teilt vorzugsweise den Originallichtstrahl in mehrere Sekundärlichtstrahlen, welche sich voneinander unterscheidende Wellenbänder aufweisen, um dadurch das optische Originalbild in mehrere optische Sekundärbilder zu teilen. Das optische System kann zumindest einen dichroitischen Spiegel bzw. ein dichroitisches Prisma aufweisen, um einen Farbkomponenten-Lichtstrahl des Originallichtstrahls mit einem ersten Wellenband selektiv zu reflektieren und einen weiteren Farbkomponentenstrahl des Originallichtstrahls mit einem sich von dem ersten Wellenband unterscheidenden, zweiten Wellenband hindurchzulassen.
Das optische System kann den Originallichtstrabl in mehrere Sekundärlichtstrahlen mit unterschiedlichen Polarisationsrichtungen teilen, um dadurch das optische Originalbild in mehrere optische Sekundärbilder zu teilen. Das optische System kann zumindest einen Polarisationsstrahlteiler aufweisen, um einen Lichtstrahlkomponenten des Originallichtstrahls, welcher eine erste Polarisationsrichtung aufweist, selektiv zu reflektieren und einen weiteren Lichtstrahlkomponenten des Originallichtstrahls, welcher eine sich senkrecht zu der ersten Polarisationsrichtung erstreckende, zweite Polarisationsrichtung aufweist, hindurchzulassen.
Das optische System weist vorzugsweise eine Vorrichtung zur Aufnahme des Lichtstrahlenbündels auf, um ein von dem in einer aufzunehmenden Probe verteiltem Material bzw. Eigenschaft beeinflußtes Lichtstrahlenbündel aufnehmen zu können, wobei das Originallichtstrahlenbündel mehrere Lichtstrahlen vorsieht, welche unterschiedliche Zustände in einer ersten optischen Eigenschaft aufweisen und eine zweite optische Eigenschaft von jedem der mehreren Lichtstrahlen in Abhängigkeit der Verteilung des Materials bzw. Eigenschaft in der Probe in einer von dem Zustand der ersten optischen Eigenschaft von jedem der mehreren Lichtstrahlen abhängigen Weise bestimmt wird, so daß jeder der mehreren Lichtstrahlen eine Verteilung in seiner zweiten optischen Eigenschaft aufweisen kann, welche die Verteilung des Materials bzw. Eigenschaft in der Probe im Hinblick auf den entsprechenden Zustand der ersten optischen Eigenschaft darstellt, und sieht eine Vorrichtung zur Trennung des Lichtstrahlenbündels vor, um das Lichtstrahlenbündel aufzunehmen und dieses gemäß der ersten optischen Eigenschaft zu trennen, um das Lichtstrahlenbündel auf diese Weise in mehrere Lichtstrahlen zu teilen, wobei die Lichtaufnahmevorrichtung eine Verteilungserfassungsvorrichtung aufweist, um die große Anzahl der durch die Voffichtung zur Trennung des Lichtstrahlenbündel getrennten Lichtstrahlen gleichzeitig aufzunehmen, die Verteilung in der zweiten optischen Eigenschaft von jedem der mehreren Lichtstrahlen festzustellen und Signale zu erzeugen, welche auf die Verteilungen in der zweiten optischen Eigenschaft der jeweiligen Lichtstrahlen hinweisen, und wobei das Verarbeitungssystem eine Rechenvorrichtung auvweist, um die Signale aufzunehmen und einen Wert zu errechnen, welcher für eine Relation zwischen den Verteilungen in der zweiten optischen Eigenschaft von jedem der mehreren Lichtstrahlen kennzeichnend ist, wobei der Wert die Verteilung des Materials bzw. der Eigenschaft in der Probe quantitativ darstellt.
Vorzugsweise wird die zweite optische Eigenschaft durch die Lichtintensität der jeweiligen Lichtstrahlen dargestellt, wobei jeder der Lichtstrahlen ein optisches Bild trägt, bei welchem die Lichtintensität entsprechend der Verteilung des Materials bzw. der Eigenschaft in der Probe in Abhängigkeit des jeweiligen Zustandes der ersten optischen Eigenschaft verteilt ist. Die Verteilungseffassungsvorrichtung nimmt die optischen Bilder der Lichtstrahlenmenge zur gleichen Zeit auf und erzeugt Bildsignale, welche auf die Lichtintensitätsverteilungen der optischen Bilder der jeweiligen Lichtstrahlen hinweisen. Die Rechenvorrichtung empfängt die Bildsignale und errechnet einen Wert, welcher für die Relation zwischen den Lichtintensitätsverteilungen der optischen Bilder der jeweiligen Lichtstrahlen charakteristisch ist, wobei der Wert die Verteilung des Materials bzw. der Eigenschaft in der Probe quantitativ darstellt.
Die Verteilungserfassungsvorrichtung erzeugt vorzugsweise das Bildsignal, welches für die Lichtintensität der jeweiligen Punkte auf den jeweiligen optischen Bildern kennzeichnend ist. Die Rechenvorrichtung errechnet einen Wert, welcher für die Relation zwischen den Bildsignalen für die jeweiligen optischen Bilder für jeden Punkt charakteristisch ist und erzeugt ein optisches Endbild, in welchem die errechneten Werte auf Positionen entsprechend den jeweiligen Punkten in den jeweiligen optischen Bildern verteilt sind, wobei das optische Endbild die Verteilung des Materials bzw. Eigenschaft in der Probe quantitativ definiert.
Vorzugsweise wird die erste optische Eigenschaft durch das Wellenband des Lichtstrahls bzw. die Polarisationsrichtung des Lichtstrahls dargestellt.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 - eine schematische Ansicht einer konventionellen, bilderzeugenden Vorrichtung mit Dreifachansicht;
Fig. 2 - eine schematische Änsicht einer weiteren konventionellen, bilderzeugenden Vorrichtung mit Dreifachansicht;
Fig. 3 - ein Blockdiagramm, welches die Komponenten in einer erfindungsgemaßen, bilderzeugenden Vorrichtung mit Dreifachansicht darstellt;
Fig. 4 - eine schematische Darstellung, welche die Komponenten in einem optischen System der in Fig. 3 gezeigten, bilderzeugenden Vorrichtung mit Dreifachansicht darstellt;
Fig. 5 - eine schematische Darstellung, welche die Wirkungsweise einer Ausftrhrungsform des aus einem dichroitischen Spiegel gebildeten, optischen Separators 11 zeigt;
Fig. 6 - eine grafische Darstellung, welche die spezifische Lichtdurchlässigkeit des dichroitischen Spiegels in Abhängigkeit der Lichtwellenlänge zeigt;
Fig. 7 - ein Blockdiagramm, welches die Komponenten und den Aufbau eines Bildbearbeitungssystemes in der in Fig. 3 dargestellten, bilderzeugenden Vorrichtung mit Dreifachansicht zeigt; sowie
Fig. 8 - eine Darstellung, welche die Bilddaten eines einzelnen Bildes gemäß der in Fig. 3 dargestellten, bilderzeugenden Vorrichtung mit Dreifachansicht zeigt.
Unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben, in welchem gleiche Teile und Komponenten mit den gleichen Bezugsziffem versehen sind, um eine doppelte Beschreibung zu vermeiden.
Fig. 3 zeigt ein Blockdiagramm, welches die Komponenten einer erfindungsgemäßen, bilderzeugenden Vorrichtung mit Dreifachansicht zeigt. Die bilderzeugende Vorrichtung mit Dreifachansicht weist ein optisches System 7 auf, welchem eine Probe 6, eine einzelne Erfassungsvorrichtung, wie zum Beispiel eine einzelne Videokamera 8, sowie eine Rechenvorrichtung, wie zum Beispiel ein Bildverarbeitungssystem 9, gegenüberliegt
In der bilderzeugenden Vorrichtung mit Dreifachansicht wird ein Lichtstrahl (im nachfolgenden als "Originallichtstrahl" bezeichnet), welcher durch den Komponenten bzw. die Eigenschaft in der Probe 6 beeinflußt (d.h. emittiert oder reflektiert) wurde, zur quantitativen Messung der zweidimensionalen Verteilung des Komponenten bzw. der Eigenschaft in der Probe verwendet. Der Originallichtstrahl weist mehrere (z.B. zwei) Lichtkomponenten auf, welche sich in ihren optischen Eigenschaften, wie zum Beispiel Wellenbänder, Polarisationsrichtungen usw. (im nachfolgenden als "erste optische Eigenschaft" bezeichnet), voneinander unterscheiden. Jeder der Lichtkomponenten weist eine weitere optische Eigenschaft auf, wie zum Beispiel Lichtintensität (im nachfolgenden als "zweite optische Eigenschaft" bezeichnet), welche bei Einwirken der Probe 6 auf den Originallichtstrahl durch den Komponenten bzw. die Eigenschaft in der Probe 6 beeinflußt wurde. Es wird angemerkt, daß der Komponent bzw. die Eigenschaft in der Probe 6 die zweite optische Eigenschaft jeden der Lichtkomponenten in einer Weise, wie in Abhängigkeit der entsprechenden ersten optischen Eigenschaft jedes Lichtkomponenten bestimmt, beeinflußt. Folglich wird in jedem Lichtkomponenten die zweite optische Eigenschaft in einem solchen Zustand zweidimensional verteilt, wie dieser der zweidimensionalen Verteilung des Komponenten bzw. der Eigenschaft in der Probe und der ersten optischen Eigenschaft jedes Lichtkomponenten entspricht. Präziser gesagt, da die zweiten optischen Eigenschaften in den jeweiligen Lichtkomponenten durch den Komponenten bzw. die Eigenschaft in der Probe auf unterschiedliche Weisen beieinflußt wurden, weisen die jeweiligen Lichtkomponenten zweidimensionale Verteilungen der zweiten optischen Eigenschaften auf, welche zwar unterschiedlich sind, jedoch die gleiche zweidimensionale Verteilung bzw. Komponenten oder Eigenschaft in der Probe darstellen.
Da für die bilderzeugende Vorrichtung mit Dreifachansicht der oben beschriebene Lichtstrahl verwendet wird, ist die Vorrichtung mit dem optischen System 7 versehen, um den Originallichtstrahl aufzunehmen und diesen in mehrere Lichtkomponenten zu teilen. Die Erfassungsvorrichtung 8 erfaßt die zweidimensionale Verteilung der zweiten optischen Eigenschaft jedes Lichtkomponenten. Die Rechenvorrichtung 9 errechnet Werte, welche die Relationen zwischen den zweidimensionalen Verteilungen der zweiten optischen Eigenschaften der jeweiligen Lichtkomponenten darstellen. Die die Relation darstellenden Werte definieren daher eine quantitative, zweidimensionale Verteilung des Komponenten bzw. Eigenschaft in der Probe.
Im nachfolgenden wird die bilderzeugende Vorrichtung mit Dreifachansicht eines bevorzugten Ausflihrungsbeispieles der vorliegenden Erfindung beschrieben, welche dann zum Einsatz kommt, wenn es sich bei der ersten optischen Eigenschaft um das Wellenband oder die Polarisationsrichtung und bei der zweiten optischen Eigenschaft um die Lichtintensität handelt.
Bei der bilderzeugenden Vorrichtung mit Dreifachansicht gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel nimmt das optische System 7 den durch den Komponenten bzw. die Eigenschaft in der Probe beeinflussten Originallichtstrahl auf. Mit anderen Worten, der Originallichtstrahl trägt ein optisches Originalbild der Probe 6. Mit anderen Worten, das optische System 7 nimmt ein optisches Originalbild der Probe 6 auf. Das optische System 7 trennt den Originallichtstrahl in mehrere (z.B. zwei) Lichtkomponenten A' und B' entsprechend dem Wellenband (bzw. der Polarisationsrichtung) des Originallichtstrahls. Das heißt, die Lichtkomponenten A' und B' weisen unterschiedliche Wellenbänder (bzw. Polarisationsrichtungen) auf Das optische System 7 teilt somit das optische Originalbild der Probe 6 in zwei optische Bilder (im nachfolgenden als "optische Sekundärbilder A und B bezeichnet). Das optische Sekundärbild A weist eine zweidimensionale Lichtintensitätsverteilung, d.h. ein optisches Bild, auf, welches der zweidimensionalen Verteilung des Komponenten bzw. der Eigenschaft in der Probe sowie auch dem Wellenband (bzw. der Polarisationsrichtung) des Lichtkomponenten A entspricht. Gleichermaßen weist das optische Sekundärbild B ein optisches Bild auf, welches der zweidimensionalen Verteilung des Komponenten bzw. der Eigenschaft in der Probe sowie auch dem Wellenband (bzw. der Polarisationsrichtung) des Lichtkomponenten B entspricht. Die Relation zwischen den beiden optischen Sekundärbildern A und B kann daher die zweidimensionale Verteilung des Komponenten bzw. der Eigenschaft in der Probe quantitativ darstellen. Die Videokamera 8 nimmt die beiden optischen Bilder A und B von dem optischen System 7 zur gleichen Zeit auf Mit anderen Worten, die Videokamera 8 empfängt die beiden optischen Bilder als ein einziges, zusammengesetztes Bild. Die Videokamera 8 führt sodann dem Bildverarbeitungssystem 9 ein Bildsignal für das zusammengesetzte Bild der beiden optischen Bilder A und B zu. Das Bildverarbeitungssystem verarbeitet das Bildsignal, um die Relation zwischen den optischen Sekundärbildern A und B, welche die quantitative, zweidimensionale Verteilung der Komponenten bzw. der Eigenschaft in der Probe definiert, zu errechnen.
Im nachfolgenden wird das optische System 7 unter Bezugnahme auf Fig. 4 näher erläutert. Fig. 4 zeigt eine schematische Darstellung der Komponenten des optischen Systemes 7. Das optische System 7 weist eine Objektivlinse 10, um von der Probe 6 den Originallichtstrahl aufzunehmen, welcher das Originalbild der Probe 6 trägt, einen optischen Separator 11, um den Originallichtstrahl in die beiden Lichtkomponenten A' und B' entsprechend dem Wellenband (bzw. der Polarisationsrichtung) zu trennen und auf diese Weise das Originalbild in die Sekundärbilder A und B zu teilen, einen optischen Achskonverter 12, um die optischen Achsen der Lichtkomponenten A' und B' und dadurch die Achsen der Sekundärbilder A und B auszurichten, sowie eine Abbildungslinse 13 auf, um die beiden Bilder A und B auf eine einzelne, fest angeordnete Ebene zu fokussieren und dadurch ein einzelnes, aus den beiden Bildern A und B gebildetes, zusammengesetztes Bild auf die einzelne, fest angeordnete Ebene innerhalb einer vorgegebenen Fläche zu fokussieren.
Typische Beispiele des optischen Separators 11 weisen einen dichroitischen Spiegel 14 und ein dichroitisches Prisma auf, um das optische Originalbild in die beiden optischen Sekundärbilder gemäß dem Wellenband des Originallichtstrahls zu teilen. Der dichroitische Spiegel 14 und das dichroitische Prisma können zur Messung der Verteilung eines Komponenten bzw. einer Eigenschaft, welcher bzw. welche die zweite optische Eigenschaft, wie zum Beispiel. die Lichtintensität eines Lichtkomponenten, in einer Weise, wie in Abhängigkeit des Wellenbandes des Lichtkomponenten ermittelt, beeinflussen kann, verwendet werden. Fig. 5 zeigt eine schematische Darstellung der Wirkungsweise des Ausführungsbeispieles des aus dem dichroitischen Spiegel 14 gebildeten, optischen Separators 11, während Fig. 6 eine grafische Darstellung der spezifischen Lichtdurchlässigkeit des dichroitischen Spiegels 14 in Abhängigkeit der Lichtwellenlänge zeigt. Wie aus der grafischen Darstellung zu ersehen, überträgt der dichroitische Spiegel 14, welcher so konzipiert ist, daß er eine Grenze bei Wellenlänge λ&sub1; aufweist, nahezu 100% Licht auf einer Wellenlänge, welche größer als die Wellenlänge X&sub1; ist, reflektiert jedoch nahezu 100% Licht auf einer Wellenlänge, welche kleiner als die Wellenlänge λ&sub1; ist, wodurch die beiden, die zwei Sekundärbilder A und B tragenden Lichtstrahlen A' und B' gebildet werden. Wie in der grafischen Darstellung gezeigt, trägt das Licht mit der größeren Wellenlänge als λ&sub1; das optische Bild A, während das Licht mit der kleineren Wellenlänge als λ&sub1; das optische Bild B trägt.
Weitere typische Beispiele des optischen Separators 11 können einen Strahlenteilungspolarisator auiweisen, um das optische Originalbild gemäß der Polarisationsrichtung des Originallichtstrahls in die beiden optischen Bilder A und B zu teilen. Der Strahlenteilungspolarisator kann eingesetzt werden, um die Verteilung eines Komponenten bzw. einer Eigenschaft zu messen, welcher bzw. welche die zweite optische Eigenschaft, wie zum Beispiel die Lichtintensität eines Lichtkomponenten, in einer, wie in Abhängigkeit der Polarisationsrichtung des Lichtkomponenten bestimmten Weise, beeinflussen kann. Der Strahlenteilungspolarisator teilt den Originallichtstrahl in den Lichtkomponenten A', welcher eine erste Polarisationsrichtung aufweist, und den Lichtkomponenten B', welcher eine sich senkrecht zu der ersten Polarisationsrichtung erstreckende, zweite Polarisationsrichtung aufweist.
Typische Beispiele des optischen Achskonverters 12 weisen einen Reflexionsspiegel auf, um die beiden sekundären Lichkomponenten A' und B' in zur Ausrichtung der optischen Achsen geeigneten Winkeln zu reflektieren, und sehen einen Keil bzw. ein Prisma vor, um die sekundären Lichtkomponenten A' und B' in zur Ausrichtung der optischen Achsen geeigneten Winkeln zu brechen. Der optische Achskonverter 12 richtet die optischen Achsen der Lichtkomponenten A' und B' aus, so daß beide Lichtkomponenten A' und B' in die Abbildungslinse eintreten und von dieser auf eine einzelne, fest angeordnete Ebene fokussiert werden können. Mit anderen Worten, der optische Achskonverter 12 dient zur Ausrichtung der optischen Bilder A und B.
Die Abbildungslinse 13 fokussiert die beiden durch den optischen Achskonverter 12 ausgerichteten, optischen Bilder A und B auf eine einzelne Ebene, das heißt, eine Bildaufnahmefläche der einzelnen Videokamera 8, wie zum Beispiel eine Festkörper-Abbildungsvorrichtung. Die beiden optischen Bilder werden auf der Bildaufnahniefläche so empfangen, daß diese voneinander getrennt sind und an keiner Stelle überlappen. Die beiden optischen Bilder A und B werden sodann von der Videokamera 8 als Einzelbild zur gleichen Zeit aufgenommen. Mit anderen Worten, die Videokamera 8 nimmt ein zusammengesetztes, optisches Bild auf, welches aus den optischen Sekundärbildem A und B gebildet wird. Die Videokamera 8 erzeugt sodann ein zusammengesetztes Bidsignal, welches das zusammengesetzte Bild der optischen Sekundärbilder A und B darstellt. Das zusammengesetzte Bildsignal weist daher Bildsignale beider Bilder A und B auf Die Videokamera 8 führt dem Bildverarbeitungssystem 9 das zusammengesetzte Bildsignal zu.
Fig. 7 zeigt ein Blockdiagramm, aus welchem die Komponenten und der Aufbau des Bildverarbeitungssystemes 9 zu ersehen sind. Das Bildverarbeitungssystem 9 weist einen Entzerrungskreis 16, einen Bildspeicher 17, eine Bildanzeige 19 sowie ein Zentralsteuerelement 18 zur Steuerung der Operationen der Elemente 16, 17 und 19 auf Der Entzerrungskreis 16 beseitigt Dunkeirauschen (Geräusch aus Dunkelfeldbeleuchtung) und Verzerrungen in den Bildsignalen - wie auch dazwischen auftretende Positionsdiskrepanzen - für die beiden optischen Bilder A und B des von der Videkamera 8 erzeugten, zusammengesetzten Bildsignals. Der Entzerrungskreis 16 führt das korrigierte, zusammengesetzte Bildsignal als Bilddaten für die Bilder A und B dem Bildspeicher 17 zu, welcher die Bilddaten für die Bilder A und B als Einzelbild speichert.
Das Zentralsteuerelement 18 führt mit Hilfe eines eingebauten Mikroprozessors bzw. Rechenelementes Berechnungen durch. Das Zentralsteuerelement liest die Bilddaten für die Bilder A und B aus dem Bildspeicher 17 und ermittelt entsprechende Bildelementpaare zwischen den Bildern A und B. Das heißt, da die optischen Sekundärbilder A und B aus dem einzelnen, optischen Originalbild stammen, weisen die optischen Sekundärbilder A und B im allgemeinen die gleiche Größe und Form auf Jedes Bildelementpaar setzt sich aus einem Bildelement aus dem optischen Bild A und einem Bildelement aus der entsprechenden Position des optischen Bildes B zusammen. Das Zentralsteuerelement 18 führt Berechnungen zwischen diesen Bildelementpaaren durch und ermittelt die auf diesen errechneten Ergebnissen basierende, quantitative, zweidimensionale Verteilung.
Fig. 8 zeigt eine Darstellung der Bilddaten für die Bilder A und B des Einzelbildes. Die Bilddaten sind unterteilt in Bilddaten für Bildelemente des optischen Bildes A auf der linken Seite und in solche für Bildelemente des optischen Bildes B auf der rechten Seite. Die in Klammern gesetzten, durch Komma getrennten Zahlen (n, m) stellen Bildelement-Koordinaten in dem optischen Bild A oder B dar. Für jedes Bildelement in dem optischen Bild A (d.h. A (i, k): i = 1, ... , n; k = 1, ... , m), existiert ein entsprechendes Bildelement in dem optischen Bild B (d.h. B (i, k): i = 1, ..., n; k = 1, ... , m). Die Großbuchstaben (A oder B) stellen die Lichtintensität des Bildelementes bei einer Koordinate (i, k) dar.
Es wird angemerkt, daß die durch den optischen Achskonverter 12 und die Abbildungslinse 13 eingestellten Fokusse für die Lichtkomponenten A' und B' die Mittelpunkte der Bilder A und B bestimmen. Die Mittelpunkte der beiden optischen Bilder A und B sind somit stets festgelegt. Diese Mittelpunkte bilden somit geeignete Bezugspunkte, um Positionen von Bildelementen an den entsprechenden Mittelpunkten der Bilder A und B zu bestimmen und Zonen der Bilder A und B zu ermitteln, in welchen die Bilddaten übereinstimmen, so daß die entsprechenden Bildelemente zwischen den optischen Bildern A und B eine komplette Übereinstimmung zeigen. Unter diesen Voraussetzungen führt das Zentralsteuerelement 18 Berechnungen bezüglich der entsprechenden Bildelemente der optischen Bilder A und B durch und ermittelt die quantitative, zweidimensionale Verteilung. Das Zentralsteuerelement 18 speichert die die zweidimensionale Verteilung darstellenden, errechneten Ergebnisse in dem Bildspeicher 17.
Das Zentralsteuerelement 18 kann beispielsweise ein Verhältnis R (i, k) ( = A (i, k) / B (i, k) zwischen dem Lichtintensitätswert A für jedes Bildelement, dargestellt durch (i, k) des optischen Bildes A, und dem Lichtintensitätswert B für das ebenfalls durch (i, k) dargestellte, entsprechende Bildelement errechnen. Mit anderen Worten, das Zentralsteuerelement 18 kann die Werte R (1, 1) (= A (1, 1) / B (1, 1)), R (1, 2) (= A (1, 2) / B (1, 2)), ... , und R (n, m) ( = A (n, m) / B (n, m) ) errechnen. Der Wert des Verhältnisses R (i, k) stellt den Komponenten bzw. die Eigenschaft in der Probe an einer dem Bildelement (i, k) entsprechenden Stelle in der Probe quantitativ dar. Folglich stellen mehrere Werte des Verhältnisses R (i, k) die quantitative, zweidimensionale Verteilung des Komponenten bzw. der Eigenschaft in der Probe dar. Die die zweidimensionale Verteilung somit darstellenden, mehrfachen Daten des Verhältnisses (i, k) werden sodann in dem Bildspeicher 17 gespeichert.
Die Bildanzeige 19 ruft die in dem Bildspeicher 17 gespeicherten, errechneten Ergebnisse ab und zeigt auf dem eingebauten Display und dergleichen die Ergebnisse als die quantitative, zweidimensionale Verteilung des Komponenten bzw. der Eigenschaft in der Probe definierendes Tertiärbild zusammen mit den beiden, vor den Berechnungen erhaltenen Sekundärbildern A' und B' an. Bei der oben beschriebenen Darstellung der Berechnung des Verhältnisses R (i, k) (= A (i, k) / B (i, k) ) ruft die Bildanzeige 19 die Daten R (i, k) ab, wobei i = 1, ..., n und k = 1, ..., m und zeigt diese an, so daß die Werte R (i, k) auf den entsprechenden Positionen (i, k) vorgesehen sind, um das die quantitative, zweidimensionale Verteilung darstellende Tertiärbild zu bilden.
Wie oben beschrieben, teilt die bilderzeugende Vorrichtung mit Dreifachansicht, welche die oben beschriebene Struktur aufweist, das optische Originalbild der Probe 6 gemäß der vorliegenden Erfindung durch eine geeignete optische Eigenschaft, wie zum Beispiel Wellenband, Polarisationsrichtung usw., in mehrere optische Sekundärbilder. Das optische System 7 bildet gleichzeitig die beiden optischen Sekundärbilder in einem einzelnen Betrachtungswinkel der Videokamera 8. Da die beiden Sekundärbilder somit zur gleichen Zeit gebildet werden, werden die beiden optischen Sekundärbilder von der Videokamera in einem Einzelbild aufgenommen. Da zur Umwandlung des Bildsignals eines Einzelbildes in Bilddaten lediglich ein einziges Signalaufbereitungssystem erforderlich ist, wird das Bildverarbeitungssystem vereinfacht. Auch erhöht sich die Meßgenauigkeit, da das optische System 7 fest angeordnet ist.
Nachfolgend ein konkretes Beispiel eines Versuchs, welcher unter Verwendung der bilderzeugenden Vorrichtung mit Dreifachansicht gemäß des vorliegenden Ausführungsbeispieles durchgeführt werden kann. Auf dem Gebiet der Cytologie, d.h. der Zellforschung, wurden Untersuchungen zum Zwecke des quantitativen Verstehens der Zelltunktionen durchgeführt, indem die zweidimensionale Verteilung einer freien Calciumkonzentration in Zellen untersucht wurde. So ist zum Beispiel ein Fluoreszenzindikator Indo-1AM bekannt, welcher sich bei Einfügen in eine Zelle in Indo-1 umwandelt. Indo-1 weist insofern ein einzigartiges Merkmal auf, als sich seine Emissionsspektren verschieben, wenn er sich mit Calcium verbindet. Das heißt, wenn die Zelle mit Licht von 360 nm Wellenlänge beleuchtet wird, emittiert nicht mit Calcium verbundener Indo-1 Fluoreszenzlicht von 480 nm Wellenlänge, während mit Calcium verbundener Indo-1 Fluoreszenzlicht von 405 nm emittiert. Ist somit die freie Calciumkonzentration einer mit Indo-1AM behandelten Zelle hoch, ist die Lichtintensität bei einer Wellenlänge von 405 nm hoch, während die Lichtintensität bei einer Wellenlänge von 480 nm gering ist. Ist dagegen die freie Calciumkonzentration gering, ist die Lichtintensität bei einer Wellenlänge von 405 nm gering und die Lichtintensität bei einer Wellenlänge von 480 nm hoch.
Die bilderzeugende Vorrichtung mit Dreifachansicht gemäß des vorliegenden Ausführungsbeispieles, hinter der Objektivlinse eines optischen Mikroskopes angeordnet oder in ein Mikroskop integriert, kann somit eine freie Calciumkonzentration in einer einzelnen, mit Indo-1AM behandelten Zelle durch Bestimmung des Fluoreszenz-Intensitätsverhältnisses dieser beiden Wellenbänder messen.
In diesem Falle wird der optische Separator 11 durch einen dichroitischen Spiegel dargestellt, welcher den von der Zelle emittierten Fluoreszenzstrahl (Originallichtstrahl) aufnimmt und diesen in einen Lichtstrahl von 405 nm Wellenlänge und einen Lichtstrahl von 480 nm Wellenlänge teilt. Der Lichtstrahl von 405 nm Wellenlänge trägt das optische Sekundärbild A, während der Lichtstrahl von 480 nm Wellenlänge das optische Sekundärbild B trägt. Die Videokamera 8 erzeugt infolgedessen ein Bildsignal, welches die Lichtintensität jedes Bildelementes der optischen Sekundärbilder A und B darstellt. Der Entzerrungskreis 16 und der Bildspeicher 17 wandeln das Bildsignal in die Bilddaten um, welche für die Lichtintensität jedes Bildelementes der optischen Sekundärbilder A und B kennzeichnend sind. Das Zentralsteuerelement 18 vergleicht die Bilddaten der optischen Sekundärbilder A und B mit den jeweiligen Bildelementen. Genauer gesagt, das Zentralsteuerelement 18 errechnet ein Verhältnis zwischen den Daten für jedes Bildelement des Bildes A und den Daten für ein entsprechendes Bildelement des Bildes B. Das auf diese Weise für jedes Bildelement errechnete Verhältnis bestimmt quantitativ die zweidimensionale Verteilung der Calciumkonzentration in der Zelle und ermittelt somit die speziellen Eigenschaften der Zelle.
Unter Anwendung dieses Verfahrens können mit Hilfe einer einzigen Aufnahme durch die Videokamnera 8 sogar temporale Veränderungen in Herzzellen, welche schnell kontrahieren, gemessen werden. Auf diese Weise werden Zeitdiskrepanzen, wie diese bei konventionellen, bilderzeugenden Vorrichtungen mit Dreifachansicht beobachtet wurden, eliminiert. Auch kann die in diesem Ausführungsbeispiel beschriebene, bilderzeugende Vorrichtung mit Dreifachansicht nicht nur feststehende, sondern auch sich bewegende Proben messen, wodurch der Bereich der mit Hilfe dieser Vorrichtung messbaren Proben erheblich erweitert und darüber hinaus die Messgenauigkeit wesentlich erhöht wird. Ebenso wird durch den einfachen Aufbau eine kompaktere Meßvorrichtung vorgesehen.
Auch können unter Verwendung einer Videokamera 8 mit NTSC (National Television System Committee) - System, eines Bildspeichers 17, welcher Mehrfachbilddaten speichern kann, und eines Bildverarbeitungssystemes 9, welches die obige Berechnung bei den gleichen Bildzyklen wie den NTSC-Bildzyklen durchführt, Messungen der Probe bei Intervallen von 1/30 Sekunde vorgenommen werden. Die vorliegende Erfindung ist daher besonders zur Messung von Formen von Zellen und Komponenten in Zellen, wie zum Beispiel Herzmuskelzellen, welche mit der Zeit ihre Form verändern, geeignet.
Während die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf ein spezifisches Ausführungsbeispiel im einzelnen beschrieben wurde, ist es für den Fachmann naheliegend, verschiedene Änderungen und Modifikationen vorzunehmen, ohne dabei von dem Erfindungsgedanken abzuweichen.
So werden zum Beispiel bei dem bevorzugten Ausührungsbeispiel und dem gemäß der vorliegenden Erfindung beschriebenen, konkreten Beispiel Berechnungen der beiden getrennten, optischen Bilder anhand eines Bildes dieser beiden optischen Bilder vorgenommen. Diese Berechnungen könnten jedoch ebenfalls anhand eines Datenfeldes dieser beiden optischen Bilder durchgeführt werden.
Auch wird in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung das optische Bild der Probe in zwei Wellenbänder bzw. zwei Polarisationsrichtungen geteilt, und die Berechnungen basieren auf diesen beiden Bändern bzw. beiden Richtungen. Das optische Bild der Probe kann jedoch in mehr als zwei Wellenbänder bzw. mehr als zwei Polarisationsrichtungen geteilt werden. Ein Vergleich der Verhältnisse usw. der für diese Bänder bzw. diese Richtungen ermittelten Ergebnisse kann zur quantitativen Bestimmung der Verteilung spezifischer Materialien verwendet werden.
Bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel wird die erfindungsgemäße, bilderzeugende Vorrichtung mit Dreifachansicht zur Feststellung der Verteilung von Ca-Ionen in einer Probe eingesetzt. Die bilderzeugende Vorrichtung mit Dreifachansicht kann jedoch ebenfalls zur Ermittlung der Verteilung verschiedener Materialien bzw. Eigenschaften in einer Probe verwendet werden. So kann die bilderzeugende Vorrichtung mit Dreifachansicht zum Beispiel zur Feststellung der pH-Verteilung in einer Probe benutzt werden. Zur Ermittlung der pH-Verteilung wird die Probe mit SNARF-AM versetzt und bestrahlt bzw. mit einem Lichtstrahl von 534 nm Wellenlänge angeregt. Die mit SNARF-AM versetzte Probe emittiert folglich einen Lichtstrahl, welcher einen Lichtkomponenten A' mit einer Wellenlänge von 585 nm und einen Lichtkomponenten B' mit einer Wellenlänge von 635 nm aufweist. Die Lichtkomponenten A' und B' wurden durch das in der Probe verteilte pH auf unterschiedliche Weise beeinflußt. Folglich tragen die Lichtkomponenten A' und B' jeweils optische Bilder A und B, welche verschiedenartig sind, jedoch der gleichen pH-Verteilung in der Probe entsprechen. Zur Feststellung der pH-Verteilung kann der optische Separator 11 in der bilderzeugenden Vorrichtung mit Dreifachansicht folglich so konzipiert werden, daß dieser einen Lichtstrahl von 585 nm Wellenlänge und einen Lichtstrahl von 635 nm Wellenlänge voneinander trennt. Die Videokamera nimmt die beiden optischen Bilder A und B als ein einzelnes, zusammengesetztes Bild auf. Das Bildverarbeitungssystem 9 errechnet ein Verhältnis zwischen der Lichtintensität jedes Bildelementes des optischen Bildes A und der Lichtintensität eines entsprechenden Bildelementes des optischen Bildes B, durch welches die pH Verteilung in der Probe bestimmt wird.

Claims

1. Bilderzeugende Vorrichtung mit Dreifachansicht, um die quantitative Verteilung des Material bzw. Eigenschafi in einer Probe (6) zu messen, welche aufweist:

ein optisches System (7, 11, 12, 13), um ein optisches Originalbild der Probe (6) zu erhalten und das optische Originalbild in mehrere optische Sekundarbilder (A', B') zu teilen;

eine Bildaufnahmevorrichtung (8) zur Erzeugung von Bildsignalen, welche mehrere optische Sekundarbilder (A', B') des zusammengesetzten Bildes (A, B) darstellen; sowie

ein Bildverarbeitungssystem (9), um die Bildsignale zu empfangen und diese zu verarbeiten, um eine Relation zwischen den Bildsignalen fiir jedes der mehreren optischen Sekundärbilder (A', B') quantitativ zu errechnen, um auf diese Weise die quantitative Verteilung des Materials bzw. Eigenschaft in der Probe zu bestimmen, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildaufnahmevorrichtung (8) vorgesehen ist, um ein zusammengesetztes Bild (A, B) der mehreren optischen Sekundärbilder (A', B') zu erhalten.

2. Bilderzeugende Vorrichtung mit Dreifachansicht nach Anspruch 1, bei welcher das optische System (7, 11, 12, 13) einen Originallichtstrahl mit dem optischen Originalbild der Probe aufnimmt und diesen in mehrere Sekundärlichtstrahlen, jeweils mit mehreren optischen Sekundärbildem (A',B'), trennt, wobei die mehreren Sekundärlichtstrahlen voneinander abweichende, optische Eigenschaften aufweisen, wobei das auf jedem der mehreren Sekundärlichtstrahien vorgesehene, optische Sekundarbild (A', B') eine Relation zu der Verteilung des Materials bzw. Eigenschaft in der Probe (6) aufweist, welche in Abhängigkeit der optischen Eigenschaften jedes Sekundärlichtstrahls bestimmt wird, und bei welcher das Bildverarbeitungssystem (9) einen Wert errechnet, welcher für die Relation zwischen den Bildsignalen für jedes der mehreren optischen Sekundärbilder (A', B') charakteristisch ist, um auf diese Weise die quantitative Verteilung des Materials bzw. Eigenschaft in der Probe (6) zu bestimmen.

3. Bilderzeugende Vorrichtung mit Dreifachansicht nach Anspruch 2, bei welcher die Bildaufnahmevorrichtung (8) das Bildsignal erzeugt, welches für die Lichtintensität jedes Punktes auf jedem der mehreren optischen Sekundärbilder des zusammengesetzten Bildes (A, B) kennzeichnend ist, bei welcher das Bildverarbeitungssystem (9) einen Wert errechnet, welcher für die Relation zwischen den Bildsignalen für jedes der mehreren optischen Sekundärbilder (A', B') in jedem Punkt kennzeichnend ist und ein optisches Tertiärbild erzeugt, bei welchem die errechneten Werte auf Positionen jedem der mehreren Punkte in dem jedem der mehreren optischen Sekundärbilder (A', B') entsprechend verteilt werden, wobei das optische Tertiärbild die Verteilung des Materials bzw. Eigenschaft in der Probe (6) quantitativ bestimmt, und welche ferner eine Bilddisplayvorrichtung (19) aufweist, um das optische Tertiärbild anzuzeigen.

4. Bilderzeugende Vorrichtung mit Dreifachansicht nach Anspruch 3, bei welcher die Bilddisplayvorrichtung (19) das optische Tertiärbild zusammen mit den mehreren optischen Sekundärbildem (A', B') anzeigt.

5. Bilderzeugende Vorrichtung mit Dreifachansicht nach Anspruch 2, bei welcher das optische System (7, 11, 12, 13) den Originallichtstrahl in mehrere Sekundärlichtstrahlen teilt, welche sich voneinander unterscheidende Wellenbänder aufweisen, um dadurch das optische Originalbild in mehrere optische Sekundärbilder (A', B') zu teilen.

6. Bilderzeugende Vorrichtung mit Dreifachansicht nach Anspruch 5, bei welcher das optische System (7, 11, 12, 13) zumindest einen dichroiti schen Spiegel (14) aufweist, um einen Farbkomponenten-Lichtstrahl des Originallichtstrahls mit einem ersten Wellenband selektiv zu reflektieren und einen weiteren Farbkomponentenstrahl des Originallichtstrahls mit einem sich von dem ersten Wellenband unterscheidenden, zweiten Wellenband hindurchzulassen.

7. Bilderzeugende Vorrichtung mit Dreifachansicht nach Anspruch 5, bei welcher das optische System (7, 11, 12, 13) zumindest ein dichroitisches Prisma (11) aufweist, um einen Farbkomponenten-Lichtstrahl des Originallichtstrahls mit einem ersten Wellenband selektiv zu reflektieren und einen weiteren Farbkomponentenstrahl des Originallichtstrahls mit einem sich von dem ersten Wellenband unterscheidenden, zweiten Wellenband hindurchzulassen.

8. Bilderzeugende Vorrichtung mit Dreifachansicht nach Anspruch 2, bei welcher das optische System den Originallichtstrahl in mehrere Sekundärlichtstrahlen mit unterschiedlichen Polarisationsrichtungen teilt, um dadurch das optische Originalbild in mehrere optische Sekundarbilder (A', B') zu teilen.

9. Bilderzeugende Vorrichtung mit Dreifachansicht nach Anspruch 8, bei welcher das optische System (7, 11, 12, 13) zumindest einen Polarisationsstrahlteiler aufweist, um einen Lichtstrahlkomponenten des Originallichtstrahls, welcher eine erste Polarisationsrichtung aufweist, selektiv zu reflektieren und einen weiteren Lichtstrahlkomponenten des Originallichtstrahls, welcher eine sich senkrecht zu der ersten Polarisationsrichtung erstreckende, zweite Polarisationsrichtung aufweist, hindurchzulassen.

10. Bilderzeugende Vorrichtung mit Dreifachansicht nach Anspruch 1, bei welcher das optische System (7) aufweist:

eine Vorrichtung zur Aufnahme des Lichtstrahlenbündels, um ein von dem in einer aufzunehmenden Probe (6) verteiltem Material bzw. Eigenschaft beeinflußtes Lichtstrahlenbündel aufnehmen zu können, wobei das Originallichtstrahlenbündel mehrere Lichtstrahlen vorsieht, welche unterschiedliche Zustände in einer ersten optischen Eigenschaft aufweisen und eine zweite optische Eigenschaft von jedem der mehreren Lichtstrahlen in Abhängigkeit der Verteilung des Materials bzw. Eigenschaft in der Probe in einer von dem Zustand der ersten optischen Eigenschaft von jedem der mehreren Lichtstrahlen abhängigen Weise bestimmt wird, so daß jeder der mehreren Lichtstrahlen eine Verteilung in seiner zweiten optischen Eigenschaft aufweisen kann, welche die Verteilung des Materials bzw. Eigenschaft in der Probe im Hinblick auf den entsprechenden Zustand der ersten optischen Eigenschaft darstellt, sowie

eine Vorrichtung zur Trennung des Lichtstrahlenbündels, um das Lichtstrahlenbündel aufzunehmen und dieses gemäß der ersten optischen Eigenschaft zu trennen, um das Lichtstrahlenbündel auf diese Weise in mehrere Lichtstrahlen zu teilen, wobei die Lichtaufnahmevorrichtung eine Verteilungserfassungsvorrichtung aufweist, um die große Anzahl der durch die Vorrichtung zur Trennung des Lichtstrahlenbündel getrennten Lichtstrahlen gleichzeitig aufzunehmen, die Verteilung in der zweiten optischen Eigenschaft von jedem der mehreren Lichtstrahlen festzustellen und Signale zu erzeugen, welche auf die Verteilungen in der zweiten optischen Eigenschaft der jeweiligen Lichtstrahlen hinweisen, und wobei das Verarbeitungssystem eine Rechenvorrichtung aufweist, um die Signale aufzunehmen und einen Wert zu errechnen, welcher für eine Relation zwischen den Verteilungen in der zweiten optischen Eigenschaft von jedem der mehreren Lichtstrahlen kennzeichnend ist, wobei der Wert die Verteilung des Materials bzw. der Eigenschaft in der Probe quantitativ darstellt.

11. Bilderzeugende Vorrichtung mit Dreifachansicht nach Anspruch 10, bei welcher die zweite optische Eigenschaft durch die Lichtintensität der jeweiligen Lichtstrahlen dargestellt wird, wobei jeder der Lichtstrahlen ein optisches Bild trägt, bei welchem die Lichtintensität entsprechend der Verteilung des Materials bzw. der Eigenschaft in der Probe in Abhängigkeit des jeweiligen Zustandes der ersten optischen Eigenschaft verteilt ist,

bei welcher die Verteilungseffassungsvorrichtung die optischen Bilder der Lichtstrahlenmenge zur gleichen Zeit aufnimmt und Bildsignale erzeugt, welche auf die Lichtintensitätsverteilungen der optischen Bilder der jeweiligen Lichtstrahlen hinweisen, und

bei welcher die Rechenvorrichtung die Bildsignale empfängt und einen Wert errechnet, welcher für die Relation zwischen den Lichtintensitätsverteilungen der optischen Bilder der jeweiligen Lichtstrahlen charakteristisch ist, wobei der Wert die Verteilung des Materials bzw. der Eigenschaft in der Probe quantitativ darstellt.

12. Bilderzeugende Vorrichtung mit Dreifachansicht nach Anspruch 11, bei welcher die Verteilungserfassungsvorrichtung das Bildsignal erzeugt, welches für die Lichtintensität der jeweiligen Punkte auf den jeweiligen optischen Bildern kennzeichnend ist, bei welcher die Rechenvorrichtung einen Wert errechnet, welcher für die Relation zwischen den Bildsignalen für die jeweiligen optischen Bilder für jeden Punkt charakteristisch ist und ein optisches Endbild erzeugt, in welchem die errechneten Werte auf Positionen entsprechend den jeweiligen Punkten in den jeweiligen optischen Bildern verteilt sind, wobei das optische Endbild die Verteilung des Materials bzw. Eigenschaft in der Probe quantitativ definiert, und welche weiterhin eine Bilddisplayvorrichtung (19) zur Anzeige des optischen Tertiärbildes aufweist.

13. Bilderzeugende Vorrichtung mit Dreifachansicht nach Anspruch 12, bei welcher die Bilddisplayvorrichtung (19) die mehreren optischen Bilder zusammen mit dem optischen Tertiärbild anzeigt.

14. Bilderzeugende Vorrichtung mit Dreifachansicht nach Anspruch 10, bei welcher die erste optische Eigenschaft durch ein Wellenband des Lichtstrahls dargestellt wird, und bei welcher die Vorrichtung zur Trennung des Lichtstrahlenbündels dieses in mehrere Lichtstrahlen mit unterschiedlichen Wellenbändern teilt.

15. Bilderzeugende Vorrichtung mit Dreifachansicht nach Anspruch 10, bei welcher die erste optische Eigenschaft durch die Polarisationsrichtung des Lichtstrahls dargestellt wird, und bei welcher die Vorrichtung zur Trennung des Lichtstrahlenbündels dieses in mehrere Lichtstrahlen mit unterschiedlichen Polarisationsrichtungen teilt.

16. Bilderzeugende Vorrichtung mit Dreifachansicht nach Anspruch 1, bei welcher das optische System so vorgesehen ist, daß es mindestens zwei optische Sekundärbilder (A', B') in einen einzelnen Betrachtungswinkel projiziert, und welche ferner eine Bildanzeigevorrichtung (19) aufweist, um die errechneten Endbildsignale aufzunehmen und ein auf den errechneten Endbildsignalen basierendes, optisches Tertiärbild anzuzeigen, welches die quantitative Verteilung des Materials bzw. der Eigenschaft in der Probe definiert.

17. Bilderzeugende Vorrichtung mit Dreifachansicht nach Anspruch 16, bei welcher das optische System (7) das optische Originalbild in mindestens zwei optische Sekundärbilder (A', B') mit unterschiedlichen Wellenbändern teilt.

18. Bilderzeugende Vorrichtung mit Dreifachansicht nach Anspruch 16, bei welcher das optische System (7) das optische Originalbild in mindestens zwei optische Sekundärbilder (A', B) mit unterschiedlichen Polarisationsrichtungen teilt.

19. Bilderzeugende Vorrichtung mit Dreifachansicht nach Anspruch 16, bei welcher die Bilddisplayvorrichtung (19) mindestens zwei optische Sekundärbilder (A', B') zusammen mit dem optischen Tertiärbild anzeigt.

20. Bilderzeugende Vorrichtung mit Dreifachansicht nach Anspruch 16, bei welcher mindestens zwei optische Sekundärbilder die Verteilung des Materials bzw. der Eigenschaft in der Probe (6) auf unterschiedliche Weise darstellen, und bei welcher das Bildverarbeitungssystem (9) Werte der Endbildsignale errechnet, welche eine Relation zwischen den mindestens zwei optischen Sekundärbildern darstellen, wodurch die quantitative Verteilung des Materials bzw. der Eigenschaft in der Probe (6) angezeigt wird.