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WO2018185201A2 - Mikroskopanordnung zur aufnahme und darstellung dreidimensionaler bilder einer probe - Google Patents

Mikroskopanordnung zur aufnahme und darstellung dreidimensionaler bilder einer probe Download PDF

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WO2018185201A2
WO2018185201A2 PCT/EP2018/058678 EP2018058678W WO2018185201A2 WO 2018185201 A2 WO2018185201 A2 WO 2018185201A2 EP 2018058678 W EP2018058678 W EP 2018058678W WO 2018185201 A2 WO2018185201 A2 WO 2018185201A2
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
dimensional
sample
images
image
unit
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/EP2018/058678
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English (en)
French (fr)
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WO2018185201A3 (de
Inventor
Ilja KARANIN
Alexander Gaiduk
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Carl Zeiss Microscopy GmbH
Original Assignee
Carl Zeiss Microscopy GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Carl Zeiss Microscopy GmbH filed Critical Carl Zeiss Microscopy GmbH
Priority to CN201880019344.3A priority Critical patent/CN110431465B/zh
Priority to JP2019546808A priority patent/JP6921973B2/ja
Priority to US16/496,609 priority patent/US20200371338A1/en
Publication of WO2018185201A2 publication Critical patent/WO2018185201A2/de
Publication of WO2018185201A3 publication Critical patent/WO2018185201A3/de
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Ceased legal-status Critical Current

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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
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    • A61B90/00—Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges
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    • G02B30/00—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images
    • G02B30/50—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images the image being built up from image elements distributed over a 3D volume, e.g. voxels
    • G02B30/56—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images the image being built up from image elements distributed over a 3D volume, e.g. voxels by projecting aerial or floating images

Definitions

  • the present invention relates to a microscope arrangement for three-dimensional recording of a sample to be microscoped and for displaying three-dimensional images of the
  • microscopes are needed that allow a three-dimensional display of a microscopic object in real time. Typical applications are
  • stereo microscopes are currently used in these applications, which produce pseudo-three-dimensional displays only in conjunction with human vision.
  • Well-known stereomicroscopes are currently used in these applications, which produce pseudo-three-dimensional displays only in conjunction with human vision.
  • Some digital microscopes allow a three-dimensional representation of a microscopic object. The for this purpose
  • EP 2 671 114 Bl describes an imaging system for microscopic images and images.
  • the system includes a device for acquiring depth information, a
  • Device for active real-time monitoring of a position of one or both eyes of a user and means for Configuration of two-dimensional display contents, which are dependent on the detected eye position.
  • LSM laser scanning microscope
  • the focusing can be changed with a frequency of 1 to 10 kHz and more
  • MALS stands for Mirror Array Lens System.
  • Stereomicroscopes are often used to study microscopic environments three-dimensionally and in real-time, for which navigation is required in all three dimensions and in real-time
  • the spatial perception with a stereomicroscope is based on the capabilities of the human
  • Sehsinnes to accommodate and to reconstruct a spatial image in the brain. Also an eyeless examination and
  • Navigation is based on the capabilities of the human
  • WO 2016/078923 Al shows a device for
  • Video images a concave mirror arrangement and a
  • the surgical microscope comprises an adjusting device for
  • a secondary image data set is determined that has an extended image
  • the secondary pictures are generated and displayed with a frequency of at least 25 Hz.
  • DE 10 2005 032 354 AI shows a method for image acquisition with extended depth of focus range in the course of
  • a control system is used to specify a variable focus range for an optical unit. For each focus value of the focus range, one frame is shot so that multiple frames are taken, each of which has the most contrast
  • Real time can be played back on a screen.
  • US 2004/0264765 A1 shows a microscope system in which shadow information within a captured image is determined while the focal length of the lens is changed and the respective focus position is measured.
  • All-in-focus image and a height map of the object are determined in order to determine a three-dimensional image. Focusing the all-in-focus image should be done in real time.
  • DE 10 2016 108 664 A1 teaches a digital stereo operating microscope with at least two image recording units for recording an object from two different angles.
  • the stereo-surgical microscope has a
  • Topographical generator for generating topography data from the recorded by the image recording units
  • the stereo-surgical microscope further has a display generator for generating a
  • Topographical generator and the display generator are capable of displaying a stereoscopic view in less than 50 ms.
  • Microscope may be formed, for example, as a binocular microscope.
  • Device is formed for example by a micromirror array which is driven cyclically with a frequency, this frequency greater than or equal to the
  • Flicker fusion frequency is.
  • Stereomicroscope is to be achieved.
  • the aperture stop is formed by a controllable transmission display which operates at a frequency near the fibrillation frequency.
  • the object of the present invention is to provide a microscope arrangement with which a more realistic three-dimensional reproduction of a microscoped sample is possible.
  • the microscope arrangement according to the invention serves for
  • the microscope arrangement initially comprises an image recording unit for determining images of the sample.
  • the images of the sample comprise at least in their sum information in the X, Y and Z directions.
  • It can also preferably be at least two two-dimensional images which have a different Z component.
  • it is preferably two-dimensional images, which is supplemented by a set of three-dimensional data.
  • they are preferably completely three-dimensional images. Particularly preferably it is by the
  • Image acquisition unit detectable recordings
  • the image recording unit is preferably equipped with at least one objective and with at least one image sensor.
  • the lens is used for
  • the image sensor converts the imaged images into an electrical signal.
  • Image pickup unit is preferably designed for
  • sample-side fields of view are recorded. It is also possible to use pictures of the sample
  • the image acquisition unit is preferably for taking pictures with extended
  • the image pickup unit preferably a microsystem with mechanically movable
  • Micromirrors includes.
  • the microscope assembly further includes a
  • Image processing unit for generating three-dimensional images of the sample from the images of the image acquisition unit.
  • the three-dimensional images are about
  • the three-dimensional images are particularly preferably three-dimensional representations, which can each be viewed from multiple positions and / or from multiple sides. At the three-dimensional
  • Images are also preferably three-dimensional representations that can be viewed from all positions and / or from all viewable or recorded pages.
  • the three-dimensional images that can be generated particularly preferably each comprise a multiplicity of voxels which are distributed in three dimensions.
  • the three-dimensional images are each a spatial one Record in discretized form in Cartesian
  • Coordinates are present, the voxels each representing the discrete value at an XYZ coordinate of the data set. It is not necessary for every XYZ coordinate in the dataset to have a value associated with it so some voxels are undefined. Preferably, only those of the voxels are defined which represent a surface, in particular a surface of the sample. As a result, the three-dimensional images can be produced and displayed with little effort.
  • the three-dimensional images are preferred from the
  • the three-dimensional images comprising the voxels are preferably generated in each case from the two-dimensional images which have different foci. For this purpose, from the different focuses have
  • the image processing unit is preferably such
  • the image processing unit is intended to produce more than one three-dimensional image of the sample per second, preferably 10 to 50 three-dimensional images of the sample per second and more preferably to 300 three-dimensional images of the sample per
  • Image acquisition unit should be correspondingly powerful, so that to generate the three-dimensional images
  • required number of two-dimensional images of the sample is available.
  • required number of two-dimensional images of the sample is available.
  • for each generated three-dimensional image of the sample at least two different images of the sample must be available.
  • the above-mentioned "3D WiseScope microscope” has such a capability
  • Image processing unit generated three-dimensional images of the sample preferably each represent a cube with an edge length of at least 1 mm and more preferably at least 10 mm.
  • the above dimensioning is merely exemplary in nature; Three-dimensional images with other suitable dimensions are possible.
  • a further component of the microscope arrangement is at least one three-dimensional display unit, which for the three-dimensional representation of the means of
  • Image processing unit generates three-dimensional images of the sample. For this purpose, it must be ensured that the image processing unit provides three-dimensional image data in a data format suitable for display on the three-dimensional display unit.
  • the microscope arrangement preferably also includes a two-dimensional display unit. The two display units are preferred to the common
  • Refresh rates of the individual display units may differ depending on the purpose of the content to be displayed and the given requirements.
  • the microscope arrangement for generating and displaying the three-dimensional images is not only as static three-dimensional images, but as moving three-dimensional images formed.
  • the human sense of sight does not take the represented three-dimensional images as temporally unchanging, but as temporally dependent, so that changes of the sample with one for the human
  • the microscope assembly is configured to generate and display the three-dimensional images of the sample at a refresh rate of at least one three-dimensional image per second. Accordingly, the image processing unit for generating the
  • the display unit is for
  • Refresh rate of at least 1 frame per second results in real-time capability of the microscope assembly. Since it is three-dimensional images of three-dimensional areas of the microscope assembly.
  • the refresh rate may also be described as a volume repetition rate
  • According to the invention is at least 1 volume per second.
  • the image refresh rate or the volume repetition frequency is preferably at least 10, more preferably at least 25 images per second or volume per second.
  • Microscope arrangement is to be seen in that this compared to the previously known solutions, a three-dimensional moving focus-extended reproduction / real-time reproduction with extended depth of field of a microscopic sample, allowing for faster generation and display of three-dimensional images of microscopic samples.
  • the user is thus promptly provided with three-dimensional images of the sample for a three-dimensional illusion of the sample, which the user can comfortably use with the help of the used
  • Then can look at three-dimensional display unit.
  • raster scan-based data acquisition is limited to a static three-dimensional rendering.
  • External devices can be connected to the data interface in order to feed the acquired data, for example, to further processing, to enable display on remote display units or possibly to store the data, for example for
  • Control unit may be the image acquisition unit and / or the
  • control unit is preferably in the
  • control unit allows an efficient
  • the user preferably requires only a few user interventions, which can preferably be reduced to the input and output Turn off the corresponding units of the
  • Microscope arrangement triggering the image acquisition and triggering the storage of the generated data.
  • a preferred embodiment uses a control unit, which has a user-operable control unit.
  • Control unit is preferably as an electronic mobile device, preferably as a freely programmable mobile phone
  • operating units such as
  • joysticks can be used to input control commands.
  • the at least one three-dimensional display unit is preferably as a holographic display unit, as a
  • Motion picture display or as a three-dimensional display unit (Head Mounted
  • Display units in particular the three-dimensional display unit which can be worn on the head of a user (Head Mounted
  • the user can select the position and orientation of his gaze, which is the case in the stereoscopic art known from the prior art
  • the display unit is based on the Pepper's ghost principle.
  • the display unit comprises a plurality of circumferentially arranged
  • partially transparent mirrors are preferred semi-transparent mirror formed.
  • the semi-transparent mirrors are preferred semi-transparent mirror formed.
  • Mirrors are partially reflective or semi-reflective.
  • the reflectance or the partial transparency of the partially transparent partially reflecting mirror is preferably controllable, so that it is controllably partially reflecting mirror.
  • Projection unit is designed to project each one of a perspective associated field of the respective three-dimensional image to be displayed on the individual semi-transparent mirror. In the space between the
  • the projection unit is preferable for displaying two-dimensional images by light
  • the projection unit is preferably formed by a screen.
  • the partially transparent mirrors are preferred as the
  • the pyramid preferably has four side surfaces, so that the number of partially transparent mirrors is four.
  • the base of the pyramid preferably has four side surfaces, so that the number of partially transparent mirrors is four.
  • the Pyramid is preferably a rectangle.
  • the projection unit is preferably directed from above onto the pyramid.
  • Projection unit in the preferred form of a screen is preferably parallel to the base of the pyramid
  • the partially transparent mirrors are alternatively preferably arranged in the form of a spheroid, a sphere or an ellipsoid, wherein the spheroid, the sphere or the ellipsoid does not have to be completely reproduced.
  • Projection unit is preferably directed from above on the spheroid, on the ball or on the ellipsoid.
  • the image pickup unit is preferably for picking up images with extended depth of field from different ones
  • the image processing unit is preferably for calculating two-dimensional, each associated with a perspective individual images of
  • Image processing unit preferably for converting the
  • the display unit is preferred
  • the image processing unit is preferably designed to determine a three-dimensional model from the recorded images.
  • the microscope arrangement is in a preferred
  • the three-dimensional image data i. H. navigating and / or interacting with the three-dimensional image data individually for each of the plurality
  • the individual users can individually choose the view on the reproduced sample.
  • Three-dimensional display unit are positioned at a certain point in space relative to the image pickup unit.
  • the microscope arrangement comprises according to an advantageous
  • Embodiment a three-dimensional printer for outputting a three-dimensional model of the microscopic sample.
  • the three-dimensional model can be output at a desired magnification using the three-dimensional printer. It is then available for further investigation or may be compared with the three-dimensional model displayed on the three-dimensional display unit
  • the printed three-dimensional model is in the display field of the three-dimensional
  • Three-dimensional model can be done manually, semi-automatically or automatically using additional macroscopic digitizing means.
  • the additional macroscopic digitizing means can be done manually, semi-automatically or automatically using additional macroscopic digitizing means.
  • Macroscopic digitizing agents can also be used for more efficient navigation on the sample or on a magnified copy of the sample
  • the microscope arrangement is preferably equipped with a sample table for receiving the sample, which can be moved and / or rotated or tilted in the X and / or Y direction. In this way, the sample can be positioned with high accuracy become. In addition, this functionality of the sample stage can be used to record the sample with different sample-side fields of view.
  • the electronic control unit of the invention
  • Microscope arrangement is preferred for carrying out a
  • Depth of field extension is used so that a sample can be reproduced with little effort with an extended depth of field.
  • multiple images are captured with the image acquisition unit, i. H. taken a plurality of two-dimensional images of a sample, wherein the images are recorded with different foci.
  • Focusing a focus interval to a maximum focus focusing focus range There are preferably at least four images with different
  • the images are processed, ie. H. a processing of
  • Image components are preferably detected by a spatial frequency analysis.
  • the blurred image portions are preferably removed by defining the pixels in these image portions as transparent.
  • the display unit is used to display the images, ie to display the images
  • Two-dimensional recordings in a temporal sequence, whereby a depth of field-expanded imaging of the sample is generated.
  • the viewer By presenting the individual images in a rapid time sequence, the viewer has the impression of a single image of the sample, wherein the image also contains sharp image portions for each image area, so that a depth of field extension is given.
  • the rendered images are displayed in a temporal sequence. Since the fuzzy parts of the image have been removed in the edited images, only sharp portions of the image are displayed.
  • the viewer has the impression of a single one
  • Image of the sample where the image does not contain fuzzy image parts, so that a depth of field extension is given.
  • the preferably processed images are displayed with a frame rate, which is preferably at least as large as the Flimmerverschmelzungsfrequenz.
  • the representation of the two-dimensional images preferably takes place on one of the circumferentially arranged partially transparent images
  • a particular advantage of this embodiment is that on the complex calculation of a total or Composite image with extended depth of field can be dispensed with, reducing the generation and appearance of the
  • Three-dimensional images can be done faster.
  • Fig. 1 a schematic representation of a preferred embodiment
  • FIG. 2 shows a display unit of a preferred embodiment of the microscope arrangement according to the invention.
  • FIG. 3 shows a flowchart of a preferred by a
  • Fig. 1 shows a schematic representation of a preferred embodiment of a microscope assembly according to the invention Ol.
  • Microscope arrangement Ol comprises first a
  • Image recording unit 02. With the aid of the image recording unit 02, recordings of a sample (not shown) can be recorded.
  • the image pickup unit 02 is for example configured to provide suitable images for generating three-dimensional images.
  • Imaging unit 02 includes at least one
  • Lighting module (not shown), a lens (not shown), a lens (not shown), a lens (not shown), a lens (not shown).
  • Embodiments allow recordings from different perspectives, i. H. under different viewing angles, for which the image pickup unit 02 is designed accordingly, for example by the image pickup unit 02 comprising a plurality of spatially distributed image pickup devices.
  • An image processing and control unit 03 forms a further part of the microscope arrangement 01. Die zur
  • Image processing used components of the Rickakusund control unit 03 generate from the of the
  • Image pickup unit 02 recorded images three-dimensional images of the sample. According to the invention, at least one
  • Three-dimensional image of the sample per second can be generated.
  • Control unit 03 controls the image pickup unit 02 and preferably also interact with at least some of the components of the microscope arrangement 01 described below.
  • the components of the microscope arrangement 01 described below In alternative embodiments, the
  • the microscope assembly Ol further comprises a
  • three-dimensional display unit 04 for displaying the
  • Display unit 04 may be embodied, for example, as a holographic display unit or as a three-dimensional display unit that can be worn on the head of a user, such as 3D glasses or a head mounted display.
  • a two-dimensional display unit 05 is used to display two-dimensional images of the sample.
  • three-dimensional and two-dimensional images may be displayed simultaneously or separately with the three-dimensional display unit 04
  • a three-dimensional model of the sample is over one
  • the printed three-dimensional model of the sample can be compared to the one on the
  • the comparison unit 08 has corresponding
  • the microscope arrangement 01 further has an operating unit 09, by means of which control commands from users for controlling the individual units of the microscope arrangement 01 can be entered.
  • the operating unit 09 is preferably as an electronic mobile device, preferably as a free
  • the operating unit 09 may also be referred to as a computer mouse, a touchpad, a keyboard or a computer mouse
  • microscope assembly 01 with a
  • the external devices 12 may, for example, a
  • Fig. 2 shows the display unit 04 of a preferred embodiment
  • the display unit 04 is based on the Pepper's ghost principle.
  • the display unit 04 comprises a frame 14 to which three or four circumferentially arranged partially transparent partially reflecting mirrors 15 are attached.
  • the display unit 04 further comprises a
  • Projection unit 16 which is formed by a flat screen and is directed from above onto the partially transparent mirror 15.
  • the partially transparent mirrors 15 are arranged like the side surfaces of a pyramid.
  • Projection unit 16 is for projecting each one of a perspective associated field of a respective
  • the three-dimensional image 17 is produced in the form of a three-dimensional image
  • FIG. 3 shows a flow chart of a preferred embodiment of a method which requires little effort
  • Depth of field extension is used and by the electronic image processing and control unit 03 (shown in Fig. 1) is realized. With this method is a sample

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Mikroskopanordnung (01) zur dreidimensionalen Aufnahme einer zu mikroskopierenden Probe und zur Darstellung dreidimensionaler Bilder der mikroskopierten Probe. Die Mikroskopanordnung (01) umfasst eine Bildaufnahmeeinheit (02) zur Ermittlung von Aufnahmen der Probe und eine Bildverarbeitungseinheit (03) zur Erzeugung dreidimensionaler Bilder der Probe aus den Aufnahmen der Bildaufnahmeeinheit (02). Die Mikroskopanordnung (01) umfasst weiterhin mindestens eine Anzeigeeinheit (04) zum dreidimensionalen Darstellen der erzeugten dreidimensionalen Bilder der Probe. Erfindungsgemäß ist die Mikroskopanordnung (01) zur Erzeugung und zum Darstellen der dreidimensionalen Bilder der Probe mit einer Bildwiederholfrequenz von mindestens 1 Bild pro Sekunde konfiguriert.

Description

Mikroskopanordnung zur Aufnahme und Darstellung
dreidimensionaler Bilder einer Probe
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Mikroskopanordnung zur dreidimensionalen Aufnahme einer zu mikroskopierenden Probe und zur Darstellung dreidimensionaler Bilder der
mikroskopierten Probe. Für bestimmte Anwendungen werden Mikroskope benötigt, die eine dreidimensionale Anzeige eines mikroskopierten Objektes in Echtzeit ermöglichen. Typische Einsatzgebiete sind
beispielsweise Operationsmikroskope, Anwendungen in der
Elektronenmikroskopie und Röntgenmikroskopie sowie Mikroskope für die Bioforschung und für Routinearbeiten. Um einen
dreidimensionalen Eindruck zu vermitteln, kommen bei diesen Anwendungen derzeit Stereomikroskope zum Einsatz, welche pseudodreidimensionale Anzeigen erst im Zusammenspiel mit dem menschlichen Sehen erzeugen. Bekannte Stereomikroskope
erfordern vom Nutzer die Fähigkeit, aus den gewonnenen Bildern ein Stereobild erzeugen zu können. Dreidimensionale
Impressionen sind jedoch nicht verfügbar.
Einige digitale Mikroskope ermöglichen eine dreidimensionale Darstellung eines mikroskopierten Objektes. Die hierfür zur
Verfügung stehenden Lösungen sind nicht echtzeitfähig .
Die EP 2 671 114 Bl beschreibt ein Abbildungssystem für mikroskopische Aufnahmen und Darstellungen. Das System umfasst eine Vorrichtung zur Erfassung von Tiefeninformationen, eine
Vorrichtung zur aktiven Echtzeit-Überwachung einer Position eines oder beider Augen eines Nutzers sowie Mittel zur Konfiguration von zweidimensionalen Anzeigeinhalten, welche von der erfassten Augenposition abhängig sind.
Die US 2015/0032414 AI lehrt ein Verfahren zur
dreidimensionalen Vermessung einer Probe. Dieses Verfahren ermöglicht es mehreren Nutzern gleichzeitig, die Probe zu betrachten und zu untersuchen. Diese Lösung basiert auf einem Laser-Scanning-Mikroskop (LSM) . Die Realzeitfähigkeit des Laser-Scanning-Mikroskops ist durch die auf Rasterabtastung basierende Datenerfassung begrenzt.
Das am Markt erhältliche Produkt „3D WiseScope microscope" des Herstellers SD Optics Inc. ermöglicht eine schnelle Erzeugung von makroskopischen und mikroskopischen Bildern, welche eine erweiterte Schärfentiefe (EDoF) aufweisen. Die Fokussierung kann mit einer Frequenz von 1 bis 10 kHz und mehr verändert werden. Zur Realisierung der EDoF-Funktionalität dient ein als MALS-Modul bezeichnetes Spiegel-Array-Linsensystem. MALS steht für Mirror Array Lens System.
Stereomikroskope werden häufig genutzt, um mikroskopische Umgebungen dreidimensional und in Realzeit zu untersuchen, wofür eine Navigation in allen drei Dimensionen und in
Realzeit erforderlich ist. Die räumliche Wahrnehmung mit einem Stereomikroskop basiert auf den Fähigkeiten des menschlichen
Sehsinnes, zu akkommodieren und ein räumliches Bild im Gehirn zu rekonstruieren. Auch eine okularlose Untersuchung und
Navigation basiert auf den Fähigkeiten des menschlichen
Sehsinnes, aber verwendet eine andere optische Technologie, um das Stereobild auf den optischen Ausgang zu übertragen.
Dennoch ist die digitale Dokumentation von räumlichen
mikroskopischen Informationen problematisch und zumeist langsam, sodass sie nicht mit der natürlichen visuellen Wahrnehmung in Realzeit vergleichbar ist. Dies hat zum einen physische Gründe. So ist nicht jeder Nutzer fähig die mittels Stereomikroskop erfassten Bilder räumlich zu visualisieren . Für viele Nutzer ist die Arbeit mit dem Okular oder dem dreidimensionalen Display von Stereomikroskopen außerdem sehr anstrengend .
Die WO 2016/078923 AI zeigt eine Vorrichtung zur
stereoskopischen Betrachtung, bei welcher ein stereoskopisches Bild aus zwei Videobildern erzeugt wird. Diese Lösung
erfordert zwei Projektoren zur Projektion der beiden
Videobilder, eine Hohlspiegelanordnung und eine
Betrachtungslinse. Die beiden zu projizierenden Bilder
unterscheiden sich örtlich und/oder in ihrer Ausrichtung in Bezug auf das darzustellende Objekt.
Die DE 10 2015 118 154 AI zeigt ein Operationsmikroskop, welches auch als Stereomikroskop ausgebildet sein kann. Das Operationsmikroskop umfasst eine Stelleinrichtung zum
Verändern einer Fokuslage einer Kameraeinheit. Aus einem für mehrere Fokuswerte erzeugten Primär-Bilddatensatz wird ein Sekundär-Bilddatensatz ermittelt, der eine erweiterte
Schärfentiefe aufweist. Die Sekundärbilder werden mit einer Frequenz von mindestens 25 Hz erzeugt und angezeigt.
Die DE 10 2005 032 354 AI zeigt ein Verfahren zur Bildaufnahme mit erweitertem Tiefenschärfebereich im Zuge der
mikroskopischen Abtastung einer Probe. Mit einer Steueranlage wird ein variierbarer Fokusstellbereich für eine Optikeinheit vorgegeben. Zu jedem Fokuswert des Fokusstellbereiches wird ein Einzelbild aufgenommen, sodass mehrere Einzelbilder aufgenommen werden, aus deren jeweils kontrastreichsten
Sektionen ein Gesamtbild in Echtzeit erzeugt wird. Dieser Prozess soll so schnell ablaufen, dass das Gesamtbild in
Echtzeit auf einem Bildschirm wiedergegeben werden kann.
Die US 2004/0264765 AI zeigt ein Mikroskopsystem, bei welchem Schatteninformationen innerhalb eines aufgenommenen Bildes bestimmt werden, während die Brennweite des Objektivs geändert wird und die jeweilige Fokusposition gemessen wird. Ein
All-in-focus-Bild und eine Höhenkarte des Objektes werden bestimmt, um daraus ein dreidimensionales Bild zu ermitteln. Das Fokussieren des All-in-focus-Bildes soll in Echtzeit erfolgen .
Die DE 10 2016 108 664 AI lehrt ein digitales Stereo- Operationsmikroskop mit mindestens zwei Bildaufnahmeeinheiten zur Aufnahme eines Objektes aus zwei verschiedenen Winkeln.
Das Stereo-Operationsmikroskop weist einen
Topographiegenerator zur Erzeugung von Topographiedaten aus den von den Bildaufnahmeeinheiten aufgenommenen
Strahlungsdaten auf. Das Stereo-Operationsmikroskop weist weiterhin einen Darstellungsgenerator zur Erzeugung einer
Stereoansicht und mindestens zwei Bilddarstellungseinheiten zur Bereitstellung von Stereobildern für mehrere Benutzer auf. Es soll eine realistische Darstellung des Operationsfeldes in Echtzeit dadurch erreicht werden, dass der
Topographiegenerator und der Darstellungsgenerator geeignet sind, eine stereoskopische Ansicht in weniger als 50 ms anzuzeigen .
Aus der US 2015/0173715 AI ist ein Verfahren zur
Ultraschalldiagnose von innerem Gewebe bekannt, bei welchem eine dreidimensionale Anzeige, beispielsweise unter Nutzung des Pepper' s Ghost-Prinzips erfolgt. Die DE 698 00 802 T2 zeigt einen Linsensatz für ein Mikroskop mit einem Mittel zur kontinuierlichen Oszillation einer
Brennweite des Linsensatzes. Es soll eine rasche und
sequentielle Darbietung von scharfen Bildern vorgenommen werden, um eine unbegrenzte Schärfentiefe zu erhalten. Das
Mikroskop kann beispielsweise als ein Binokularmikroskop ausgebildet sein.
Die DE 10 2006 025 149 AI beschreibt ein Stereomikroskop mit einer Einrichtung zur Veränderung der Tiefenschärfe. Diese
Einrichtung ist beispielsweise durch ein Mikrospiegel-Array gebildet, welches zyklisch mit einer Frequenz angesteuert wird, wobei diese Frequenz größer oder gleich der
Flimmerverschmelzungsfrequenz ist .
Aus der DE 10 2008 037 074 AI ist ein Verfahren zur Steuerung einer Aperturblende in einem Mikroskop bekannt, durch welches insbesondere eine Schärfentiefenoptimierung bei einem
Stereomikroskop erzielt werden soll. Die Aperturblende ist durch ein steuerbares Transmissionsdisplay gebildet, welches mit einer Frequenz nahe der Flimmerfusionsfrequenz betrieben wird .
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht ausgehend vom Stand der Technik darin, eine Mikroskopanordnung zur Verfügung zu stellen, mit welcher eine realistischere dreidimensionale Wiedergabe einer mikroskopierten Probe möglich ist.
Zur Lösung dieser Aufgabe dient eine Mikroskopanordnung gemäß dem beigefügten Anspruch 1.
Die erfindungsgemäße Mikroskopanordnung dient zur
dreidimensionalen Aufnahme einer zu mikroskopierenden Probe und zur Darstellung dreidimensionaler Bilder der
mikroskopierten Probe. Die Mikroskopanordnung umfasst zunächst eine Bildaufnahmeeinheit zur Ermittlung von Aufnahmen der Probe. Die Aufnahmen der Probe umfassen zumindest in ihrer Summe Informationen in der X-, Y- und Z-Richtung. Die
Information in der Z-Richtung wird bevorzugt aus
zweidimensionalen Aufnahmen gewonnen, insbesondere aus zweidimensionalen Aufnahmen, welche unterschiedliche
Fokussierungen aufweisen. Es kann sich aber auch bevorzugt um mindestens zwei zweidimensionale Bilder handeln, welche eine unterschiedliche Z-Komponente aufweisen. Es handelt sich alternativ bevorzugt um zweidimensionale Bilder, welche durch einen Satz dreidimensionaler Daten ergänzt ist. Es handelt sich alternativ bevorzugt um vollständig dreidimensionale Bilder. Besonders bevorzugt handelt es sich bei den durch die
Bildaufnahmeeinheit ermittelbaren Aufnahmen um
zweidimensionale Aufnahmen, welche unterschiedliche
Fokussierungen aufweisen und daher einen so genannten
Fokusstapel bzw. z-Stack bilden. Die Bildaufnahmeeinheit ist bevorzugt mit mindestens einem Objektiv und mit mindestens einem Bildsensor ausgestattet. Das Objektiv dient zum
optischen Abbilden der Probe. Der Bildsensor wandelt die abgebildeten Bilder in ein elektrisches Signal. Die
Bildaufnahmeeinheit ist bevorzugt dazu ausgelegt, zur
Erzeugung von dreidimensionalen Bildern geeignete
zweidimensionale Bilder, d. h. Aufnahmen der Probe
aufzunehmen. Aus den aufgenommenen zweidimensionalen Bildern muss eine Tiefeninformation gewonnen werden können. Die Probe kann hierzu beispielsweise mit unterschiedlichen
probenseitigen Sichtfeldern aufgenommen werden. Außerdem besteht die Möglichkeit, Bilder der Probe mit
unterschiedlichen Fokuspositionen oder mit unterschiedlichen Beleuchtungsrichtungen oder mit unterschiedlichen Beleuchtungsrichtungen, -bedingungen und unterschiedlichen Fokuspositionen aufzunehmen. Die Bildaufnahmeeinheit ist vorzugsweise zum Aufnehmen von Bildern mit erweiterter
Schärfentiefe ausgebildet, wofür die Bildaufnahmeeinheit bevorzugt ein Mikrosystem mit mechanisch beweglichen
Mikrospiegeln (MALS) umfasst.
Die Mikroskopanordnung beinhaltet weiterhin eine
Bildverarbeitungseinheit zur Erzeugung von dreidimensionalen Bildern der Probe aus den Aufnahmen der Bildaufnahmeeinheit.
Bei den dreidimensionalen Bildern handelt es sich um
Darstellungen, welche durch eine Wiedergabe in allen drei Dimensionen beim Betrachter die Illusion einer
dreidimensionalen Darstellung hervorrufen und/oder um
dreidimensionale Darstellungen, die von allen Seiten
betrachtet werden können. Es handelt sich somit nicht
lediglich um ein stereoskopisches bzw. binokulares Bild, da dieses nicht in allen drei Dimensionen wiedergebbar ist, weil es sich dabei lediglich um zwei zweidimensionale Ansichten aus zwei unterschiedlichen Positionen handelt, die auch nur unter dieser Voraussetzung als zwei zweidimensionale Bilder
wiedergebbar sind. Bei den dreidimensionalen Bildern handelt es sich besonders bevorzugt um dreidimensionale Darstellungen, die jeweils aus mehreren Positionen und/oder von mehreren Seiten betrachtet werden können. Bei den dreidimensionalen
Bildern handelt es sich weiter bevorzugt um dreidimensionale Darstellungen, die jeweils aus allen Positionen und/oder von allen betrachtbaren bzw. aufgenommenen Seiten betrachtet werden können. Die durch die Bildverarbeitungseinheit
erzeugbaren dreidimensionalen Bilder umfassen besonders bevorzugt jeweils eine Vielzahl an Voxeln, welche in drei Dimensionen verteilt sind. Somit handelt es sich bei den dreidimensionalen Bildern jeweils um einen räumlichen Datensatz, der in diskretisierter Form in kartesischen
Koordinaten vorliegt, wobei die Voxel jeweils den diskreten Wert an einer XYZ-Koordinate des Datensatzes darstellen. Es ist nicht erforderlich, dass jeder XYZ-Koordinate im Datensatz ein Wert zugeordnet ist, sodass einige Voxel nicht definiert sind. Bevorzugt sind nur diejenigen der Voxel definiert, welche eine Oberfläche, insbesondere eine Oberfläche der Probe repräsentieren. Hierdurch sind die dreidimensionalen Bilder aufwandsarm erzeugbar und darstellbar.
Die dreidimensionalen Bilder werden bevorzugt aus den
aufgenommenen zweidimensionalen Bildern erzeugt. Die die Voxel umfassenden dreidimensionalen Bilder werden bevorzugt jeweils aus den zweidimensionalen Aufnahmen, welche unterschiedliche Fokussierungen aufweisen, erzeugt. Hierzu werden aus den die unterschiedlichen Fokussierungen aufweisenden
zweidimensionalen Aufnahmen zunächst Tiefeninformationen ermittelt . Die Bildverarbeitungseinheit ist bevorzugt derart
konfiguriert, dass sie mindestens eines der dreidimensionalen Bilder der Probe pro Sekunde erzeugen kann. Vorzugsweise soll die Bildverarbeitungseinheit zur Erzeugung von mehr als einem dreidimensionalen Bild der Probe pro Sekunde, bevorzugt 10 bis 50 dreidimensionale Bilder der Probe pro Sekunde und weiter bevorzugt bis 300 dreidimensionale Bilder der Probe pro
Sekunde, ausgelegt sein. Hierzu muss natürlich die
Bildaufnahmeeinheit entsprechend leistungsfähig sein, damit die zur Generierung der dreidimensionalen Bilder
beispielsweise benötigte Anzahl von zweidimensionalen Bildern der Probe zur Verfügung steht. So müssen beispielsweise für jedes erzeugte dreidimensionale Bild der Probe mindestens zwei unterschiedliche Aufnahmen der Probe zur Verfügung stehen. Das oben genannte „3D WiseScope microscope" besitzt beispielsweise eine derartige Leistungsfähigkeit. Die mittels der
Bildverarbeitungseinheit erzeugten dreidimensionalen Bilder der Probe repräsentieren vorzugsweise jeweils einen Würfel mit einer Kantenlänge von mindestens 1 mm und weiter bevorzugt mindestens 10 mm. Die genannte Dimensionierung trägt jedoch lediglich beispielhaften Charakter; dreidimensionale Bilder mit anderen geeigneten Dimensionen sind durchaus möglich. In der Objektebene kann eine optische Auflösung bis zu der
Beugungsgrenze erreicht werden.
Einen weiteren Bestandteil der Mikroskopanordnung bildet mindestens eine dreidimensionale Anzeigeeinheit, welche zur dreidimensionalen Darstellung der mittels der
Bildverarbeitungseinheit erzeugten dreidimensionalen Bilder der Probe dient. Hierzu muss gewährleistet sein, dass die Bildverarbeitungseinheit dreidimensionale Bilddaten in einem zur Darstellung auf der dreidimensionalen Anzeigeeinheit geeigneten Datenformat bereitstellt. Die Mikroskopanordnung umfasst neben der dreidimensionalen Anzeigeeinheit bevorzugt ergänzend auch eine zweidimensionale Anzeigeeinheit. Die beiden Anzeigeeinheiten sind bevorzugt zur gemeinsamen
Darstellung der Bilder der Probe konfiguriert. Alternativ bevorzugt ist die zweidimensionale Anzeigeeinheit zur
Darstellung von Schnittbildern oder von Funktionselementen zum
Ausmessen der Probe oder von Funktionselementen zur Bedienung der Mikroskopanordnung konfiguriert. Die
Bildwiederholfrequenzen der einzelnen Anzeigeeinheiten können sich in Abhängigkeit vom Zweck des darzustellenden Inhaltes und den gegebenen Anforderungen unterscheiden.
Erfindungsgemäß ist die Mikroskopanordnung zur Erzeugung und zum Darstellen der dreidimensionalen Bilder nicht lediglich als statische dreidimensionale Bilder, sondern als bewegte dreidimensionale Bilder ausgebildet. Der menschliche Sehsinn nimmt die dargestellten dreidimensionalen Bilder nicht als zeitlich unveränderlich, sondern als zeitlich abhängig war, sodass Veränderungen der Probe mit einer für die menschliche
Wahrnehmung vernachlässigbaren Verzögerung synchron
wiedergegeben werden. Daher ist die Mikroskopanordnung zur Erzeugung und zum Darstellen der dreidimensionalen Bilder der Probe mit einer Bildwiederholfrequenz von mindestens einem dreidimensionalen Bild pro Sekunde konfiguriert. Entsprechend ist die Bildverarbeitungseinheit zur Erzeugung der
dreidimensionalen Bilder der Probe mit einer
Bildwiederholfrequenz von mindestens 1 Bild pro Sekunde konfiguriert. Entsprechend ist die Anzeigeeinheit zum
dreidimensionalen Darstellen der erzeugten dreidimensionalen
Bilder der Probe mit einer Bildwiederholfrequenz von
mindestens 1 Bild pro Sekunde konfiguriert. Die
Bildwiederholfrequenz von mindestens 1 Bild pro Sekunde führt zur Echtzeitfähigkeit der Mikroskopanordnung. Da es sich um dreidimensionale Bilder von dreidimensionalen Bereichen der
Probe handelt, die jeweils auch als ein Volumen bezeichnet werden können, kann die Bildwiederholfrequenz auch als eine Volumenwiederholfrequenz beschrieben werden, die
erfindungsgemäß mindestens 1 Volumen pro Sekunde beträgt.
Die Bildwiederholfrequenz bzw. die Volumenwiederholfrequenz beträgt bevorzugt mindestens 10, weiter bevorzugt mindestens 25 Bilder pro Sekunde bzw. Volumen pro Sekunde. Der wesentliche Vorteil der erfindungsgemäßen
Mikroskopanordnung ist darin zu sehen, dass diese im Vergleich zu den bislang bekannten Lösungen eine dreidimensionale bewegte schärfentieferweiterte Wiedergabe / Echtzeitwiedergabe mit erweiterter Schärfentiefe einer mikroskopierten Probe ermöglicht, wofür eine schnellere Erzeugung und Darstellung dreidimensionaler Bilder mikroskopierter Proben erfolgt. Dem Nutzer stehen somit zeitnah dreidimensionale Bilder der Probe für eine dreidimensionale Illusion der Probe zur Verfügung, welche der Nutzer komfortabel mit Hilfe der genutzten
dreidimensionalen Anzeigeeinheit betrachten kann. Die
Geschwindigkeit der erfindungsgemäßen Mikroskopanordnung ist im Gegensatz zum Stand der Technik nicht durch eine
beispielsweise auf Rasterabtastung basierende Datenerfassung auf eine statische dreidimensionale Wiedergabe begrenzt.
Die Mikroskopanordnung ist gemäß einer vorteilhaften
Ausführungsform mit einer Datenschnittstelle zur Übertragung der von der Bildaufnahmeeinheit erfassten Daten und/oder der von der Bildverarbeitungseinheit aufbereiteten Daten
ausgestattet. An die Datenschnittstelle können externe Geräte angeschlossen werden, um die gewonnenen Daten beispielsweise einer weiteren Verarbeitung zuzuführen, eine Anzeige an räumlich entfernten Anzeigeeinheiten zu ermöglichen oder ggf. eine Speicherung der Daten, beispielsweise für
Archivierungs zwecke , vorzunehmen .
Als vorteilhaft hat sich die Ausrüstung der Mikroskopanordnung mit einer elektronischen Steuereinheit erwiesen. Mittels der
Steuereinheit kann die Bildaufnahmeeinheit und/oder die
Bildverarbeitungseinheit und/oder die Anzeigeeinheit gesteuert werden. Die Steuereinheit ist vorzugsweise in die
Bildverarbeitungseinheit integriert und bildet mit dieser eine Baueinheit. Die Steuereinheit ermöglicht einen effizienten
Workflow beim Betreiben der Mikroskopanordnung. Von dem Nutzer sind vorzugsweise nur wenige Nutzereingriffe erforderlich, welche sich bevorzugt reduziert lassen auf das Ein- und Ausschalten der entsprechenden Einheiten der
Mikroskopanordnung, das Auslösen der Bildaufnahme und das Auslösen des Speicherns der generierten Daten. Eine bevorzugte Ausführungsform nutzt eine Steuereinheit, welche eine durch einen Nutzer bedienbare Bedieneinheit aufweist. Die
Bedieneinheit ist vorzugsweise als elektronisches Mobilgerät, bevorzugt als ein frei programmierbares Mobiltelefon
(Smartphone) , ein Tabletcomputer oder ein ähnliches Gerät ausgebildet. Weiterhin können Bedieneinheiten, wie
beispielsweise Computermäuse, Touchpads, Tastaturen, Sensoren für Gesten oder Joysticks zur Eingabe von Steuerbefehlen genutzt werden.
Die mindestens eine dreidimensionale Anzeigeeinheit ist vorzugsweise als eine holographische Anzeigeeinheit, als eine
Vorrichtung zur Erzeugung einer dreidimensionalen
Bewegtbildwiedergabe oder als eine an dem Kopf eines Nutzers tragbare dreidimensionale Anzeigeeinheit (Head Mounted
Display) ausgebildet. Die genannten dreidimensionalen
Anzeigeeinheiten, insbesondere die an dem Kopf eines Nutzers tragbare dreidimensionale Anzeigeeinheit (Head Mounted
Display) , ermöglichen eine dreidimensionale Anzeige
erfindungsgemäß insbesondere dadurch, dass der Nutzer die Position und Ausrichtung seines Blickes wählen kann, was bei der aus dem Stand der Technik bekannten stereoskopischen
Wiedergabe allein noch nicht möglich ist.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform basiert die Anzeigeeinheit auf dem Pepper' s-Ghost-Prinzip . Hierfür umfasst die Anzeigeeinheit mehrere umfänglich angeordnete
teiltransparente Spiegel und eine Projektionseinheit, welche auf die teiltransparenten Spiegel gerichtet ist. Die
teiltransparenten Spiegel sind bevorzugt durch halbtransparente Spiegel gebildet. Die teiltransparenten
Spiegel sind teilreflektierend bzw. halbreflektierend. Der Reflexionsgrad bzw. die Teiltransparenz der teiltransparenten teilreflektierenden Spiegel ist bevorzugt steuerbar, sodass es sich um steuerbar teilreflektierende Spiegel handelt. Die
Projektionseinheit ist zur Projektion von jeweils einem einer Perspektive zugeordneten Teilbild des jeweilig darzustellenden dreidimensionalen Bildes auf die einzelnen teiltransparenten Spiegel ausgebildet. Im Zwischenraum zwischen den
teiltransparenten Spiegeln entsteht eine dreidimensionale
Vision, welche das jeweilige darzustellende dreidimensionale Bild wiedergibt. Die Projektionseinheit ist bevorzugt zur Darstellung von zweidimensionalen Bildern durch Licht
ausgebildet. Die Projektionseinheit ist bevorzugt durch einen Bildschirm gebildet.
Die teiltransparenten Spiegel sind bevorzugt wie die
Seitenflächen einer Pyramide angeordnet. Die Pyramide weist bevorzugt vier Seitenflächen auf, sodass die Anzahl der teiltransparenten Spiegel vier beträgt. Die Grundfläche der
Pyramide ist bevorzugt ein Rechteck. Die Projektionseinheit ist bevorzugt von oben auf die Pyramide gerichtet. Die
Projektionseinheit in der bevorzugten Form eines Bildschirmes ist bevorzugt parallel zur Grundfläche der Pyramide
angeordnet.
Die teiltransparenten Spiegel sind alternativ bevorzugt in Form eines Sphäroids, einer Kugel oder eines Ellipsoides angeordnet, wobei das Sphäroid, die Kugel bzw. das Ellipsoid nicht vollständig nachgebildet sein muss. Die
Projektionseinheit ist bevorzugt von oben auf das Sphäroid, auf die Kugel bzw. auf das Ellipsoid gerichtet. Die Bildaufnahmeeinheit ist vorzugsweise zum Aufnehmen von Bildern mit erweiterter Schärfentiefe aus verschiedenen
Perspektiven ausgebildet. Die Bildverarbeitungseinheit ist vorzugsweise zur Berechnung von zweidimensionalen, jeweils einer Perspektive zugeordneten Einzelbildern der
dreidimensionalen Bilder ausgebildet, wobei die
zweidimensionalen Einzelbilder durch die Projektionseinheit der Anzeigeeinheit auf die jeweiligen teiltransparenten
Spiegel projiziert werden. Hierfür ist die
Bildverarbeitungseinheit bevorzugt zur Umrechnung der
Perspektiven der aufgenommenen Bilder mit erweiterter
Schärfentiefe in die Perspektiven der in der Anzeigeeinheit darzustellenden Einzelbilder mit erweiterter Schärfentiefe ausgebildet. Die Anzeigeeinheit ist bevorzugt dazu
ausgebildet, gleiche Einzelbilder auf die teiltransparenten
Spiegel zu projizieren, solange die Einzelbilder für die verschiedenen Perspektiven nicht verfügbar sind. Für die
Bestimmung der Einzelbilder aus den verschiedenen Perspektiven ist die Bildverarbeitungseinheit bevorzugt dazu ausgebildet, ein dreidimensionales Modell aus den aufgenommenen Bildern zu bestimmen .
Die Mikroskopanordnung ist in einer bevorzugten
Ausführungsform so konfiguriert, dass mehrere Nutzer
gleichzeitig die erzeugten dreidimensionalen Bilddaten
beobachten können, wobei sich die Nutzer an unterschiedlichen Positionen im Raum befinden und auch bewegen können. Außerdem wird vorzugsweise ein Kontrollieren der dreidimensionalen Bilddaten, d. h. ein Navigieren und/oder Interagieren mit den dreidimensionalen Bilddaten individuell für jeden der mehreren
Nutzer ermöglicht. Die einzelnen Nutzer können die Ansicht auf die wiedergegebene Probe individuell wählen. Hierzu sind insbesondere die Steuereinheit und ggf. auch die Anzeigeeinheit für die gleichzeitige Bedienung durch mehrere Nutzer zu konfigurieren. So kann zum einen die
dreidimensionale Anzeigeeinheit an einem bestimmten Punkt im Raum relativ zu der Bildaufnahmeeinheit positioniert werden. Alternativ besteht die Möglichkeit einer simultanen
Beobachtung derselben Szene durch mehrere, mit individuell tragbaren dreidimensionalen Anzeigeeinheiten ausgestattete Nutzer . Die Mikroskopanordnung umfasst nach einer vorteilhaften
Ausführungsform einen dreidimensionalen Drucker zur Ausgabe eines dreidimensionalen Modells der mikroskopierten Probe. Das dreidimensionale Modell kann mit Hilfe des dreidimensionalen Druckers in einer gewünschten Vergrößerung ausgegeben werden. Es steht anschließend für weitere Untersuchungen zur Verfügung oder kann zum Vergleich mit dem auf der dreidimensionalen Anzeigeeinheit dargestellten dreidimensionalen Modell
verwendet werden. Hierzu ist das gedruckte dreidimensionale Modell in dem Anzeigefeld der dreidimensionalen
Anzeigevorrichtung zu platzieren. Der Vergleich des gedruckten dreidimensionalen Modells mit dem angezeigten
dreidimensionalen Modell kann manuell, halbautomatisch oder automatisch unter Verwendung zusätzlicher makroskopischer Digitalisierungsmittel erfolgen. Die zusätzlichen
makroskopischen Digitalisierungsmittel können weiterhin für eine effizientere Navigation auf der Probe bzw. auf einer vergrößerten Kopie der Probe eine dreidimensionale
Überblicksdarstellung ermöglichen . Die Mikroskopanordnung ist vorzugsweise mit einem Probentisch zur Aufnahme der Probe ausgestattet, welcher in X- und/oder Y- Richtung verfahrbar und/oder drehbar oder neigbar ist. Auf diese Weise kann die Probe mit hoher Genauigkeit positioniert werden. Außerdem kann diese Funktionalität des Probentischs für Aufnahmen der Probe mit unterschiedlichen probenseitigen Sichtfeldern genutzt werden. Die elektronische Steuereinheit der erfindungsgemäßen
Mikroskopanordnung ist bevorzugt zur Ausführung eines
Verfahrens konfiguriert, welches zur aufwandsarmen
Schärfentiefenerweiterung dient, sodass eine Probe aufwandsarm mit einer erweiterten Schärfentiefe abbildbar ist. In einem Schritt dieses Verfahrens werden mit der Bildaufnahmeeinheit mehrere Bilder, d. h. mehrere zweidimensionale Aufnahmen einer Probe aufgenommen, wobei die Bilder mit unterschiedlichen Fokussierungen aufgenommen werden. Somit bilden die
aufgenommenen Bilder, d. h. die zweidimensionale Aufnahmen einen Fokus-Stapel. Die Bilder, d. h. die zweidimensionalen
Aufnahmen werden bevorzugt mit vielen unterschiedlichen
Fokussierungen aufgenommen, die von einer minimalen
Fokussierung eines Fokussierungsintervalls bis zu einer maximalen Fokussierung des Fokussierungsintervalls reichen. Es werden bevorzugt mindestens vier Bilder mit unterschiedlichen
Fokussierungen und besonders bevorzugt mindestens zehn Bilder mit unterschiedlichen Fokussierungen aufgenommen.
In einem weiteren bevorzugt durchzuführenden Schritt erfolgt ein Aufbereiten der Bilder, d. h. ein Aufbereiten der
zweidimensionalen Aufnahmen durch ein Entfernen von unscharfen Bildanteilen in den einzelnen Bildern. Die unscharfen
Bildanteile werden bevorzugt durch eine Ortsfrequenzanalyse detektiert. Die unscharfen Bildanteile werden bevorzugt dadurch entfernt, dass die Pixel in diesen Bildanteilen als transparent definiert werden. In einem weiteren Schritt erfolgt mit der Anzeigeeinheit ein Darstellen der Bilder, d. h. ein Darstellen der
zweidimensionalen Aufnahmen, in einer zeitlichen Abfolge, wodurch eine schärfentiefenerweiterte Abbildung der Probe erzeugt wird. Durch das Darstellen der einzelnen Bilder in einer schnellen zeitlichen Abfolge entsteht für den Betrachter der Eindruck einer einzigen Abbildung der Probe, wobei die Abbildung für jeden Bildbereich auch scharfe Bildanteile enthält, sodass eine Schärfentiefenerweiterung gegeben ist. Bevorzugt erfolgt ein Darstellen der aufbereiteten Bilder in einer zeitlichen Abfolge. Da die unscharfen Bildanteile in den aufbereiteten Bildern entfernt wurden, werden nur scharfe Bildanteile dargestellt. Durch das Darstellen der einzelnen aufbereiteten Bilder in einer schnellen zeitlichen Abfolge entsteht für den Betrachter der Eindruck einer einzigen
Abbildung der Probe, wobei die Abbildung keine unscharfen Bildanteile enthält, sodass eine Schärfentiefenerweiterung gegeben ist. Die bevorzugt aufbereiteten Bilder werden mit einer Bildwechselfrequenz dargestellt, welche bevorzugt mindestens so groß wie die Flimmerverschmelzungsfrequenz ist.
Das Darstellen der zweidimensionalen Bilder erfolgt bevorzugt auf einen der umfänglich angeordneten teiltransparenten
Spiegel. Die schärfentiefenerweiterte Abbildung der Probe wird somit auf dem jeweiligen teiltransparenten Spiegel erzeugt. Da diese Ausführungsform der Anzeigeeinheit mehrere der
umfänglich angeordneten teiltransparenten Spiegel umfasst, wird auf jedem der teiltransparenten Spiegel eine der
schärfentiefenerweiterten Abbildungen aus einer Perspektive erzeugt, sodass zwischen den teiltransparenten Spiegel die dreidimensionalen Bilder dreidimensional dargestellt werden.
Ein besonderer Vorteil dieser Ausführungsform besteht darin, dass auf die aufwändige Berechnung eines Gesamt- oder Kompositbildes mit erweiterter Schärfentiefe verzichtet werden kann, wodurch die Erzeugung und Darstellung der
dreidimensionalen Bilder schneller erfolgen kann.
Bevorzugt sind auch die Bildaufnahmeeinheit, die
Bildverarbeitungseinheit und/oder die Anzeigeeinheit zur
Ausführung des beschriebenen Verfahrens ausgebildet.
Weitere Einzelheiten und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform, unter Bezugnahme auf die Zeichnung. Es zeigen :
Fig. 1: eine schematische Darstellung einer bevorzugten
Ausführungsform einer erfindungsgemäßen
Mikroskopanordnung;
Fig. 2: eine Anzeigeeinheit einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Mikroskopanordnung; und
Fig. 3: einen Ablaufplan eines bevorzugt durch eine
Steuereinheit der erfindungsgemäßen
Mikroskopanordnung auszuführenden Verfahrens.
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Mikroskopanordnung Ol.
Die dargestellte Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Mikroskopanordnung Ol umfasst zunächst eine
Bildaufnahmeeinheit 02. Mit Hilfe der Bildaufnahmeeinheit 02 können Aufnahmen einer Probe (nicht gezeigt) aufgenommen werden. Die Bildaufnahmeeinheit 02 ist beispielsweise dazu konfiguriert, zur Erzeugung von dreidimensionalen Bildern geeignete Bilder zur Verfügung zu stellen. Die
Bildaufnahmeeinheit 02 beinhaltet mindestens ein
Beleuchtungsmodul (nicht gezeigt), ein Objektiv (nicht
gezeigt) zum optischen Abbilden der Probe und einen Bildsensor
(nicht gezeigt) zum Wandeln der abgebildeten Bilder in ein elektrisches Signal. Weitere nicht gezeigte bevorzugte
Ausführungsformen ermöglichen Aufnahmen aus verschiedenen Perspektiven, d. h. unter verschiedenen Aufnahmeblickwinkeln, wofür die Bildaufnahmeeinheit 02 entsprechend ausgebildet ist, beispielsweise indem die Bildaufnahmeeinheit 02 mehrere räumlich verteilte Bildaufnahmevorrichtungen umfasst.
Eine Bildverarbeitungs- und Steuereinheit 03 bildet einen weiteren Bestandteil der Mikroskopanordnung 01. Die zur
Bildverarbeitung genutzten Komponenten der Bildverarbeitungsund Steuereinheit 03 erzeugen aus den von der
Bildaufnahmeeinheit 02 aufgenommenen Bildern dreidimensionale Bilder der Probe. Erfindungsgemäß kann mindestens ein
dreidimensionales Bild der Probe pro Sekunde erzeugt werden.
Es wird angestrebt, mehr als ein dreidimensionales Bild der Probe pro Sekunde zu erzeugen. Vorzugsweise sollen 10 bis 60 Bilder der Probe pro Sekunde und weiter bevorzugt bis 300 Bilder der Probe pro Sekunde generiert werden können. Die zur Steuerung dienenden Komponenten der Bildverarbeitungs- und
Steuereinheit 03 steuern die Bildaufnahmeeinheit 02 und stehen vorzugsweise auch in Wechselwirkung zumindest mit einigen der nachfolgend beschriebenen Bestandteile der Mikroskopanordnung 01. Bei alternativen Ausführungsformen kann die
Bildverarbeitungs- und Steuereinheit 03 durch separate
Baugruppen realisiert sein. Die Mikroskopanordnung Ol umfasst weiterhin eine
dreidimensionale Anzeigeeinheit 04 zur Darstellung der
dreidimensionalen Bilder der Probe. Die dreidimensionale
Anzeigeeinheit 04 kann beispielsweise als eine holographische Anzeigeeinheit oder als eine an dem Kopf eines Nutzers tragbare dreidimensionale Anzeigeeinheit, wie beispielsweise als 3D-Brille oder Head Mounted Display, ausgebildet sein. Zur Darstellung von zweidimensionalen Bildern der Probe dient eine zweidimensionale Anzeigeeinheit 05. Zudem ist es möglich, dreidimensionale und zweidimensionale Bilder gleichzeitig oder separat mit der dreidimensionalen Anzeigeeinheit 04
darzustellen .
Ein dreidimensionales Modell der Probe ist über einen
dreidimensionalen Drucker 07 ausdruckbar. Das ausgedruckte dreidimensionale Modell der Probe kann mit dem auf der
dreidimensionalen Anzeigeeinheit 04 angezeigten
dreidimensionalen Modell der Probe verglichen werden. Hierzu ist die Mikroskopanordnung 01 mit einer Vergleichseinheit 08 ausgestattet. Die Vergleichseinheit 08 weist entsprechende
Komponenten zur Digitalisierung des ausgedruckten
dreidimensionalen Modells der Probe auf.
Die Mikroskopanordnung 01 weist weiterhin eine Bedieneinheit 09 auf, mit deren Hilfe Steuerbefehle von Nutzern zum Steuern der einzelnen Einheiten der Mikroskopanordnung 01 eingegeben werden können. Die Bedieneinheit 09 ist vorzugsweise als ein elektronisches Mobilgerät, bevorzugt als ein frei
programmierbares Mobiltelefon oder ein Tabletcomputer, ausgebildet. Alternativ kann die Bedieneinheit 09 auch als eine Computermaus, ein Touchpad, eine Tastatur oder ein
Joystick ausgeführt sein. Zudem ist es möglich,
Funktionselemente der Bedieneinheit 09 gleichzeitig mit den Bildern der Probe mit der dreidimensionalen Anzeigeeinheit 04 bzw. mit der zweidimensionalen Anzeigeeinheit 05 darzustellen.
Des Weiteren ist die Mikroskopanordnung 01 mit einer
Datenschnittstelle 10 ausgerüstet. Über die Datenschnittstelle
10 können die von der Bildaufnahmeeinheit 02 erfassten
und/oder die von der Steuer- und Bildverarbeitungseinheit 03 aufbereiteten Daten an externe Geräte 12 übertragen werden. Die externen Geräte 12 können beispielsweise eine
Visualisierung der Daten für an entfernten Standorten
befindliche Nutzer ermöglichen. Die Daten können darüber hinaus weiterverarbeitet, ausgewertet bzw. einem externen Speichermedium zugeführt werden. Fig. 2 zeigt die Anzeigeeinheit 04 einer bevorzugten
Ausführungsform der erfindungsgemäßen Mikroskopanordnung. Bei dieser Ausführungsform basiert die Anzeigeeinheit 04 auf dem Pepper' s-Ghost-Prinzip . Die Anzeigeeinheit 04 umfasst einen Rahmen 14, an welchem drei oder vier umfänglich angeordnete teiltransparente teilreflektierende Spiegel 15 befestigt sind.
Die Anzeigeeinheit 04 umfasst weiterhin eine
Projektionseinheit 16, welche durch einen Flachbildschirm gebildet ist und von oben auf die teiltransparenten Spiegel 15 gerichtet ist. Die teiltransparenten Spiegel 15 sind wie die Seitenflächen einer Pyramide angeordnet. Die
Projektionseinheit 16 ist zur Projektion von jeweils einem einer Perspektive zugeordneten Teilbild eines jeweilig
darzustellenden dreidimensionalen Bildes 17 auf die einzelnen teiltransparenten Spiegel 15 ausgebildet. Im Zwischenraum zwischen den teiltransparenten Spiegeln 15 entsteht das dreidimensionale Bild 17 in Form einer dreidimensionalen
Vision, welche aus verschiedenen Perspektiven 18 betrachtet werden kann. Fig.3 zeigt einen Ablaufplan einer bevorzugten Ausführungsform eines Verfahrens, welches zur aufwandsarmen
Schärfentiefenerweiterung dient und durch die elektronische Bildverarbeitungs- und Steuereinheit 03 (gezeigt in Fig. 1) realisiert wird. Mit diesem Verfahren ist eine Probe
aufwandsarm mit einer erweiterten Schärfentiefe abbildbar. In einem Schritt dieses Verfahrens wird eine Vielzahl von zweidimensionalen Bildern bzw. Aufnahmen der Probe
aufgenommen, wobei die zweidimensionalen Bilder mit
unterschiedlichen Fokussierungen aufgenommen werden. Somit bilden die aufgenommenen zweidimensionalen Bilder bzw.
Aufnahmen einen Fokusstapel und die Grundlage für ein
dreidimensionales Bild. In einem weiteren Schritt werden unscharfe Bestandteile in den einzelnen zweidimensionalen
Bildern entfernt oder maskiert, sodass die zweidimensionalen Bilder im Wesentlichen nur scharfe Anteile besitzen. In einem weiteren Schritt erfolgt mithilfe der Anzeigeeinheit 04
(gezeigt in Fig. 1) ein Darstellen der nur noch die scharfen Anteile enthaltenden Bilder in einer schnellen zeitlichen
Abfolge, wodurch eine schärfentiefenerweiterte Abbildung der Probe erzeugt wird. Durch das Anzeigen der
schärfentiefenerweiterten Abbildungen aus verschiedenen
Perspektiven mithilfe der Anzeigeeinheit 04 (gezeigt in
Fig. 1) erfolgt eine dreidimensionale Darstellung des aus den zweidimensionalen Aufnahmen gebildeten dreidimensionalen Bildes . Bezugszeichenliste - Mikroskopanordnung
- Bildaufnahmeeinheit
- Bildverarbeitungs- und Steuereinheit - dreidimensionale Anzeigeeinheit - zweidimensionale Anzeigeeinheit - - dreidimensionaler Drucker
- Vergleichseinheit
- Bedieneinheit
- Datenschnittstelle
- - externe Geräte
- - Rahmen
- teiltransparente Spiegel
- Projektionseinheit
- dreidimensionales Bild
- Perspektiven

Claims

Patentansprüche
1. Mikroskopanordnung (Ol) zur dreidimensionalen Aufnahme
einer Probe und zur Darstellung dreidimensionaler Bilder der Probe; umfassend:
- eine Bildaufnahmeeinheit (02) zur Ermittlung von
Aufnahmen der Probe;
- eine Bildverarbeitungseinheit (03) zur Erzeugung
dreidimensionaler Bilder der Probe aus den Aufnahmen der Bildaufnahmeeinheit (02); und
- mindestens eine Anzeigeeinheit (04) zum dreidimensionalen Darstellen der erzeugten dreidimensionalen Bilder (17) der Probe;
dadurch gekennzeichnet, dass sie zur Erzeugung und zum Darstellen der dreidimensionalen Bilder (17) der Probe mit einer Bildwiederholfrequenz von mindestens 1 Bild pro Sekunde konfiguriert ist.
2. Mikroskopanordnung (01) nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, dass die Bildaufnahmeeinheit (02) zur
Ermittlung von zweidimensionalen Aufnahmen der Probe ausgebildet ist, wobei die zweidimensionalen Aufnahmen unterschiedliche Fokussierungen aufweisen.
3. Mikroskopanordnung (01) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, dass die durch die Bildverarbeitungseinheit (03) erzeugbaren dreidimensionalen Bilder jeweils aus mehreren Positionen und/oder von mehreren Seiten
betrachtbar sind.
4. Mikroskopanordnung (Ol) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die durch die
Bildverarbeitungseinheit (03) erzeugbaren dreidimensionalen Bilder jeweils eine Vielzahl an Voxeln umfassen, welche in drei Dimensionen verteilt sind.
5. Mikroskopanordnung (01) nach Anspruch 4, dadurch
gekennzeichnet, dass in den durch die
Bildverarbeitungseinheit (03) erzeugbaren dreidimensionalen Bildern nur diejenigen der Voxel definiert sind, welche eine Oberfläche der Probe repräsentieren.
6. Mikroskopanordnung (01) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die durch die
Bildverarbeitungseinheit (03) erzeugbaren dreidimensionalen Bilder jeweils aus mindestens zwei der zweidimensionalen Aufnahmen gebildet sind, welche eine unterschiedliche
Fokussierung aufweisen.
7. Mikroskopanordnung (01) nach Anspruch einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine elektronische Steuereinheit (03) zum Steuern der Bildaufnahmeeinheit (02) und/oder der Bildverarbeitungseinheit (03) und/oder der Anzeigeeinheit (04) umfasst.
8. Mikroskopanordnung (01) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine
Anzeigeeinheit (04) als eine holographische Anzeigeeinheit oder als eine an dem Kopf eines Nutzers tragbare
dreidimensionale Anzeigeeinheit ausgebildet ist.
9. Mikroskopanordnung (Ol) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzeigeeinheit mehrere umfänglich angeordnete teiltransparente Spiegel (15) und eine Projektionseinheit (16) umfasst, welche auf die teiltransparenten Spiegel (15) gerichtet ist und zur
Projektion von jeweils einem einer Perspektive zugeordneten Teilbild der dreidimensionalen Bilder (17) auf die
einzelnen teiltransparenten Spiegel (15) ausgebildet ist.
10. Mikroskopanordnung (01) nach Anspruch 9, dadurch
gekennzeichnet, dass die teiltransparenten Spiegel (15) wie die Seitenflächen einer Pyramide oder in Form eines
Sphäroids angeordnet sind, und dass die Projektionseinheit (16) von oben auf die Pyramide oder auf das Sphäroid gerichtet ist.
11. Mikroskopanordnung (01) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen dreidimensionalen Drucker (07) zur Ausgabe eines dreidimensionalen Modells der mikroskopierten Probe umfasst.
12. Mikroskopanordnung (01) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildaufnahmeeinheit (02) zum Aufnehmen von Bildern mit erweiterter Schärfentiefe ausgebildet ist, wofür die Bildaufnahmeeinheit (02) ein Mikrosystem mit mechanisch beweglichen Mikrospiegeln umfasst .
13. Mikroskopanordnung (01) nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische
Steuereinheit (03) für die gleichzeitige Bedienung durch mehrere Nutzer konfiguriert ist.
14. Mikroskopanordnung (Ol) nach einem der Ansprüche 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische
Steuereinheit (03) zur Ausführung eines Verfahrens zur Schärfentiefenerweiterung konfiguriert ist, welches
folgende Schritte umfasst:
- Aufnehmen der zweidimensionalen Aufnahmen der Probe, wobei die Aufnahmen mit unterschiedlichen Fokussierungen aufgenommen werden, sodass die Aufnahmen einen Fokus- Stapel bilden; und
- Darstellen der einzelnen Aufnahmen in einer zeitlichen Abfolge, wodurch eine schärfentiefenerweiterte Abbildung der Probe erzeugt wird.
15. Mikroskopanordnung (01) nach Anspruch 14, dadurch
gekennzeichnet, dass die elektronische Steuereinheit (03) weiterhin zur Ausführung eines weiteren nach dem Aufnehmen der Aufnahmen durchzuführenden Schrittes des Verfahrens zur Schärfentiefenerweiterung konfiguriert ist, bei welchem ein Aufbereiten der Aufnahmen durch ein Entfernen von
unscharfen Bildanteilen in den einzelnen Aufnahmen erfolgt, wobei das Darstellen der einzelnen aufbereiteten Aufnahmen in einer zeitlichen Abfolge erfolgt, wodurch eine
schärfentiefenerweiterte Abbildung der Probe erzeugt wird.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112241065A (zh) * 2019-07-17 2021-01-19 卡尔蔡司显微镜有限责任公司 显微镜和用于产生具有扩展的景深的显微图像的方法
KR20210027789A (ko) * 2019-09-03 2021-03-11 삼성전자주식회사 주사 전자 현미경 장치 및 그의 동작 방법

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2021085757A (ja) * 2019-11-27 2021-06-03 国立大学法人神戸大学 顕微鏡による焦点画像群を用いた形状計測方法及び装置
CN113392267B (zh) * 2020-03-12 2024-01-16 平湖莱顿光学仪器制造有限公司 一种用于生成目标对象的二维显微视频信息的方法与设备
CN113395509B (zh) * 2020-03-12 2023-08-25 平湖莱顿光学仪器制造有限公司 提供及呈现目标对象的三维显微视频信息的方法与设备
EP3926385B1 (de) 2020-06-16 2024-05-15 Carl Zeiss Microscopy GmbH Digitales mikroskop und mikroskopischer satz
WO2022097104A1 (en) * 2020-11-07 2022-05-12 Singh Samrat Digitization module for microscopes to enable sample viewing on a smart device
EP4137866A1 (de) 2021-08-18 2023-02-22 Carl Zeiss Microscopy GmbH Digitales mikroskop und verfahren zur aufnahme und darstellung mikroskopischer bilder
CN118882517B (zh) * 2024-07-05 2025-04-15 西安知象光电科技有限公司 一种基于头戴显示装置的三维扫描系统和方法
CN119439681A (zh) * 2024-10-29 2025-02-14 北京航空航天大学 一种基于弹力膜液体透镜的全息图快速获取方法

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE69800802T2 (de) 1997-06-13 2001-09-27 Letcher, Frank Scott Optisches system mit unbeschraenkter schaerfentiefe
US20040264765A1 (en) 2003-06-25 2004-12-30 Kohtaro Ohba Three dimensional microscope system and image display method thereof
DE102005032354A1 (de) 2005-07-08 2007-01-11 Soft Imaging System Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Bildaufnahme mit erweitertem Tiefenschärfebereich
DE102006025149A1 (de) 2006-05-30 2007-12-06 Leica Microsystems (Schweiz) Ag Optisches Gerät mit erhöhter Tiefenschärfe
DE102008037074A1 (de) 2008-08-08 2010-02-11 Carl Zeiss Microimaging Gmbh Verfahren und Einrichtung zur Steuerung von Aperturblenden
US20150032414A1 (en) 2011-12-28 2015-01-29 Femtonics Kft. Method for the 3-Dimensional Measurement of a Sample With a Measuring System Comprising a Laser Scanning Microscope and Such Measuring System
US20150173715A1 (en) 2013-12-20 2015-06-25 Raghu Raghavan Apparatus and method for distributed ultrasound diagnostics
EP2671114B1 (de) 2011-02-01 2016-04-20 National University of Singapore Abbildungssystem und -Verfahren zur Bildgebung and Anzeige von der Arbeitsstation eines Bedieners
WO2016078923A1 (en) 2014-11-17 2016-05-26 Vision Engineering Limited Stereoscopic viewing apparatus
DE102015118154A1 (de) 2015-10-23 2017-04-27 Arnold & Richter Cine Technik Gmbh & Co. Betriebs Kg Elektronisches Mikroskop, insbesondere Operationsmikroskop
DE102016108664A1 (de) 2016-05-11 2017-07-06 Carl Zeiss Meditec Ag Digitales Stereo-Operationsmikroskop für mehrere Benutzer und Verfahren zur Darstellung mindestens zweier Ansichten eines Objektes

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE60130264T2 (de) * 2001-06-13 2008-05-21 Volume Interactions Pte. Ltd. Führungssystem
JP2003057169A (ja) * 2001-08-13 2003-02-26 Shiseido Co Ltd 皮膚の三次元画像生成装置
EP1438697A2 (de) * 2001-10-22 2004-07-21 Leica Microsystems Wetzlar GmbH Verfahren und vorrichtung zur erzeugung lichtmikroskopischer, dreidimensionaler bilder
US6934072B1 (en) * 2004-05-27 2005-08-23 Angstrom Inc. Variable focal length lens comprising micromirrors with two degrees of freedom rotation and one degree of freedom translation
RU2007131531A (ru) * 2005-01-26 2009-03-10 Визу Инвест Апс (Dk) Устройство отображения для получения квазитрехмерных изображений
DE102007021981B4 (de) * 2007-05-10 2009-10-08 Leica Microsystems (Schweiz) Ag Optisches Gerät mit Vibrationskompensation
WO2009091366A1 (en) * 2008-01-17 2009-07-23 Thomson Licensing Display system
US9406166B2 (en) * 2010-11-08 2016-08-02 Seereal Technologies S.A. Display device, in particular a head-mounted display, based on temporal and spatial multiplexing of hologram tiles
FR3034858B1 (fr) * 2015-04-10 2017-05-26 Lltech Man Procede et systeme d'imagerie par microscopie interferentielle plein champ
WO2017004555A1 (en) * 2015-07-01 2017-01-05 The Trustees Of Columbia University In The City Of New York System, method and computer-accessbile medium for multi-plane imaging of neural circuits

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE69800802T2 (de) 1997-06-13 2001-09-27 Letcher, Frank Scott Optisches system mit unbeschraenkter schaerfentiefe
US20040264765A1 (en) 2003-06-25 2004-12-30 Kohtaro Ohba Three dimensional microscope system and image display method thereof
DE102005032354A1 (de) 2005-07-08 2007-01-11 Soft Imaging System Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Bildaufnahme mit erweitertem Tiefenschärfebereich
DE102006025149A1 (de) 2006-05-30 2007-12-06 Leica Microsystems (Schweiz) Ag Optisches Gerät mit erhöhter Tiefenschärfe
DE102008037074A1 (de) 2008-08-08 2010-02-11 Carl Zeiss Microimaging Gmbh Verfahren und Einrichtung zur Steuerung von Aperturblenden
EP2671114B1 (de) 2011-02-01 2016-04-20 National University of Singapore Abbildungssystem und -Verfahren zur Bildgebung and Anzeige von der Arbeitsstation eines Bedieners
US20150032414A1 (en) 2011-12-28 2015-01-29 Femtonics Kft. Method for the 3-Dimensional Measurement of a Sample With a Measuring System Comprising a Laser Scanning Microscope and Such Measuring System
US20150173715A1 (en) 2013-12-20 2015-06-25 Raghu Raghavan Apparatus and method for distributed ultrasound diagnostics
WO2016078923A1 (en) 2014-11-17 2016-05-26 Vision Engineering Limited Stereoscopic viewing apparatus
DE102015118154A1 (de) 2015-10-23 2017-04-27 Arnold & Richter Cine Technik Gmbh & Co. Betriebs Kg Elektronisches Mikroskop, insbesondere Operationsmikroskop
DE102016108664A1 (de) 2016-05-11 2017-07-06 Carl Zeiss Meditec Ag Digitales Stereo-Operationsmikroskop für mehrere Benutzer und Verfahren zur Darstellung mindestens zweier Ansichten eines Objektes

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112241065A (zh) * 2019-07-17 2021-01-19 卡尔蔡司显微镜有限责任公司 显微镜和用于产生具有扩展的景深的显微图像的方法
CN112241065B (zh) * 2019-07-17 2023-05-30 卡尔蔡司显微镜有限责任公司 显微镜和用于产生具有扩展的景深的显微图像的方法
KR20210027789A (ko) * 2019-09-03 2021-03-11 삼성전자주식회사 주사 전자 현미경 장치 및 그의 동작 방법
KR102771899B1 (ko) 2019-09-03 2025-02-25 삼성전자주식회사 주사 전자 현미경 장치 및 그의 동작 방법

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