(57)【要約】      （修正有）【課題】画像の被写界深度領域を最適に設定するのに使用することができる顕微鏡システムを提供する。【解決手段】物体Ｏを撮像する顕微鏡法であって、物体を画像検出器への光学画像に撮像するステップと、画像検出器を使用して光学画像から電子画像データを生成し、電子画像データから電子画像を生成するステップと、電子画像において関心領域ＩＢを画定するステップとを含み、関心領域及び／又は関心領域に対応する物体Ｏの領域における深度分布ＴＶを特定するステップ、深度分布における所望深度領域ＧＢを特定するステップ、被写界深度領域ＴＢのサイズを変更することができる少なくとも１つの撮像パラメータを選択するステップ、及び被写界深度領域ＴＢが所望深度領域ＧＢ又はその特定の部分をカバーするように少なくとも１つの選択された撮像パラメータを変更することにより、電子画像の被写界深度領域を設定するステップも実行される。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
−物体（Ｏ）を画像検出器（６Ｌ、６Ｒ、１０６Ｌ、１０６Ｒ）への光学画像（５Ｌ、５Ｒ、１０５Ｌ、１０５Ｒ）に撮像するステップと、
−前記画像検出器（６Ｌ、６Ｒ、１０６Ｌ、１０６Ｒ）を使用して前記光学画像（５Ｌ、５Ｒ、１０５Ｌ、１０５Ｒ）から電子画像データ（７Ｌ、７Ｒ、１０７Ｌ、１０７Ｒ）を生成し、前記電子画像データ（７Ｌ、７Ｒ、１０７Ｌ、１０７Ｒ）から電子画像（１１Ｌ、１１Ｒ、１１１Ｌ、１１１Ｒ）を生成するステップと、
−前記電子画像（１１Ｌ、１１Ｒ、１１１Ｌ、１１１Ｒ）の関心領域（ＩＢ）を画定するステップと
を含む、物体（Ｏ）を撮像する顕微鏡法において、
−前記関心領域（ＩＢ）及び／又は前記関心領域（ＩＢ）に対応する前記物体（Ｏ）の領域における深度分布（ＴＶ）を特定するステップと、
−前記深度分布（ＴＶ）における所望深度領域（ＧＢ）を特定するステップと、
−被写界深度領域（ＴＢ）のサイズを変更することができる少なくとも１つの撮像パラメータを選択するステップと、
−前記被写界深度領域（ＴＢ）が前記所望深度領域（ＧＢ）又はその特定の部分をカバーするように前記少なくとも１つの選択された撮像パラメータを変更することにより、前記電子画像（１１Ｌ、１１Ｒ、１１１Ｌ、１１１Ｒ）の前記被写界深度領域（ＧＢ）を設定するステップと
を特徴とする、方法。
【請求項２】
前記所望深度領域（ＧＢ）は、前記関心領域（ＩＢ）に基づいて特定されることを特徴とする請求項１に記載の顕微鏡法。
【請求項３】
前記物体（Ｏ）は、撮像スケールが調整可能な状態で前記画像検出器（６Ｌ、６Ｒ、１０６Ｌ、１０６Ｒ）に撮像され、前記選択された撮像パラメータは、前記光学撮像スケールであり、前記光学撮像スケールは、前記被写界深度領域（ＴＢ）を設定するために低減され、前記電子画像（１１Ｌ、１１Ｒ、１１１Ｌ、１１１Ｒ）は、補償目的でデジタル的に事後拡大されることを特徴とする請求項１又は２に記載の顕微鏡法。
【請求項４】
前記物体（Ｏ）は、調整可能なアパーチャサイズを有するストップにより前記画像検出器（６Ｌ、６Ｒ、１０６Ｌ、１０６Ｒ）に撮像され、前記選択された撮像パラメータは前記アパーチャサイズであり、前記アパーチャサイズは、前記被写界深度領域（ＴＢ）を設定するために変更されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の顕微鏡法。
【請求項５】
前記アパーチャサイズの前記変更を補償するために、光量は、前記光学画像及び／又は前記電子画像データ（７Ｌ、７Ｒ、１０７Ｌ、１０７Ｒ）の生成中、変更される、ことを特徴とする請求項４に記載の顕微鏡法。
【請求項６】
前記画像の焦点距離は調整可能であり、前記被写界深度領域（ＴＢ）は、前記焦点距離を変更することにより前記所望深度領域（ＧＢ）にセンタリングされる、ことを特徴とする請求項３〜５のいずれか一項に記載の顕微鏡法。
【請求項７】
前記物体（Ｏ）における前記深度分布（ＴＶ）は、深度分布センサ（１０００）を使用して特定される、ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の顕微鏡法。
【請求項８】
前記物体（Ｏ）の前記電子立体画像が生成され、前記電子立体画像は、２つの部分画像（１１Ｌ、１１Ｒ、１１１Ｌ、１１１Ｒ）を含む、ことを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の顕微鏡法。
【請求項９】
前記方法は、前記部分画像（１１Ｌ、１１Ｒ、１１１Ｌ、１１１Ｒ）の１つのみに使用される、ことを特徴とする請求項８に記載の顕微鏡法。
【請求項１０】
前記深度分布（ＴＶ）は、前記部分画像（１１Ｌ、１１Ｒ、１１１Ｌ、１１１Ｒ）の１つから計算される、ことを特徴とする請求項８又は９に記載の顕微鏡法。
【請求項１１】
前記電子画像は、表示デバイス（１０Ｌ、１０Ｒ、１１０Ｌ、１１０Ｒ）に表示され、制御デバイス（１２）は補足デバイス（１２．２）を備え、前記捕捉デバイス（１２．２）は、指定された時間間隔中、観察者が注視する前記表示デバイス（１０Ｌ、１０Ｒ、１１０Ｌ、１１０Ｒ）上のロケーションを捕捉するように実施され、前記制御デバイス（１２）は、前記捕捉されたロケーションに基づいて前記関心領域（ＩＢ）を画定するように実施される、ことを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載の顕微鏡法。
【請求項１２】
−撮像光学ユニット（６０）、画像検出器（６Ｌ、６Ｒ、１０６Ｌ、１０６Ｒ）、及び入力デバイス（１２．１）を有する制御デバイス（１２）
を備え、
−前記撮像光学ユニット（６０）は、物体（Ｏ）を前記画像検出器（６Ｌ、６Ｒ、１０６Ｌ、１０６Ｒ）への光学画像（５Ｌ、５Ｒ、１０５Ｌ、１０５Ｒ）に撮像し、
−前記画像検出器（６Ｌ、６Ｒ、１０６Ｌ、１０６Ｒ）は、前記光学画像（５Ｌ、５Ｒ、１０５Ｌ、１０５Ｒ）から電子画像データ（７Ｌ、７Ｒ、１０７Ｌ、１０７Ｒ）を生成し、前記制御デバイス（１２）は、前記電子画像データ（７Ｌ、７Ｒ、１０７Ｌ、１０７Ｒ）から前記物体（Ｏ）の電子画像（１１Ｌ、１１Ｒ、１１１Ｌ、１１１Ｒ）を生成し、
−前記制御デバイス（１２）は、前記入力デバイス（１２．１）を使用して、前記電子画像（１１Ｌ、１１Ｒ、１１１Ｌ、１１１Ｒ）における関心領域（ＩＢ）を選択することが可能なように実施される、物体（Ｏ）の電子画像（１１Ｌ、１１Ｒ、１１１Ｌ、１１１Ｒ）を生成する顕微鏡において、
−前記制御デバイス（１２）は、前記関心領域（ＩＢ）及び／又は前記関心領域（ＩＢ）に対応する前記物体（Ｏ）の領域における深度分布（ＴＶ）を特定するように実施され、
−前記所望深度領域（ＧＢ）は、前記入力デバイスを使用して前記深度分布（ＴＶ）において特定され、少なくとも１つの撮像パラメータは選択可能であり、それにより、被写界深度領域（ＴＢ）のサイズを変更可能であり、
−前記制御デバイス（１２）は、前記被写界深度領域（ＴＢ）が前記所望深度領域（ＧＢ）と一致するように、前記少なくとも１つの選択される撮像パラメータを変更することにより、前記被写界深度領域（ＴＢ）を設定する、顕微鏡。
【請求項１３】
前記制御デバイス（１２）は、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の方法を実行するように実施されることを特徴とする請求項１２に記載の顕微鏡。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物体を撮像する顕微鏡法であって、物体を画像検出器への光学画像に撮像するステップと、画像検出器を使用して光学画像から電子画像データを生成し、電子画像データから電子画像を生成するステップと、電子画像において関心領域を画定するステップとを含む、顕微鏡法に関する。
【０００２】
本発明は、撮像光学ユニット、画像検出器、及び入力デバイスを有する制御デバイスを備える、物体の電子画像を生成する顕微鏡であって、撮像光学ユニットは、物体を画像検出器への光学画像に撮像し、画像検出器は、光学画像から電子画像データを生成し、制御デバイスは、電子画像データから物体の電子画像を生成し、制御デバイスは、入力デバイスを使用して、電子画像における関心領域が選択可能であるように構成される、顕微鏡にも更に関する。
【背景技術】
【０００３】
物体の画像を生成するために、高コントラスト及び高分解能の鮮鋭画像を生成するように顕微鏡における複数の撮像パラメータを構成しなければならない。一パラメータは、画像の被写界深度領域である。顕微鏡の倍率が大きいほど、被写界深度領域、すなわち、物体が鮮鋭に撮像される顕微鏡の焦点面前後の領域は小さくなる。ストップが撮像ビーム路に存在する場合、被写界深度領域は、レンズを絞ることにより増大させることができるが、画像の輝度を犠牲にする。
【０００４】
（特許文献１）は、２つの異なるサブチャネルにおける立体顕微鏡のストップ直径を異なるように選択することを提案している。これは、異なる被写界深度領域を有する立体画像の部分画像を生成し、これは、観測者に、被写界深度領域が２つの部分画像のうちの大きな被写界深度領域によって決まるという印象を与える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第２０１０／０１７９４３Ａ１号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、画像の被写界深度領域を最適に設定するのに使用することができる顕微鏡システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、独立クレームにおいて規定される。従属クレームは、本発明の好ましい例示的な実施形態に関する。
【０００８】
顕微鏡法では、物体は画像検出器に撮像され、物体の電子画像がそうして生成される。画像において、関心領域が選択され画定される。この関心領域又は上記関心領域に対応する物体の領域の深度分布が突き止められる。関心領域深度が、深度分布内で画定される。次に、被写界深度領域のサイズに影響する少なくとも１つの撮像パラメータが選択される。選択された撮像パラメータは、被写界深度領域が、そのサイズ（及び任意選択的にその軸方向位置）に対して、所望被写界深度と一致するか、又は少なくとも所望被写界深度を含むよう設定されるように変更される。
【０００９】
顕微鏡法は、顕微鏡、特に立体顕微鏡を使用して実行することができる。顕微鏡は、好ましくは、外科用顕微鏡であり、外科用顕微鏡は、好ましくは立体視的に物体を拡大し提示する。このために、顕微鏡は表示デバイス、例えば２つの画面又は観測者が表示デバイスを使用して物体を立体的に知覚することができるように互いから離れて配置されるディスプレイを有する。顕微鏡は、好ましくは、純粋にデジタルの顕微鏡であり、すなわち、物体は、接眼レンズではなく表示デバイスを使用してのみ観測可能である。しかしながら、顕微鏡により、接眼レンズを使用して物体を観測することができ、又は接眼レンズと表示デバイスとの組合せが存在することも可能である。
【００１０】
物体は、具体的には、立体顕微鏡を使用して観測される試料又は体であり、例えば、ヒト又はヒト若しくは動物の体の一部である。
【００１１】
画像検出器は、光学画像から物体の電子画像の画像データを生成する。このために、画像検出器は、例えば、入射放射を電気信号に変換する複数のピクセルを有する。入射放射は、例えば、可視範囲の光並びに／或いは紫外線波長範囲及び／又は赤外線波長範囲の放射であることができる。画像検出器は、例えば、ＣＭＯＳセンサ又はＣＣＤセンサを含むことができる。制御デバイスは、例えば、マイクロプロセッサ、対応して構成されたコンピュータプログラムを有するコンピュータ、又は別の電子回路を含むことができる。制御デバイスは、画像データから電子画像を生成する。
【００１２】
顕微鏡は、制御デバイスの操作に使用することができる入力デバイスを有する。特に、入力デバイスは、倍率尺度、最小分解能、及び／又は画像輝度の指定に使用することができる。入力デバイスは、関心領域及び深度領域の選択に更に使用される。入力デバイスは、キーパッド又は別の動作要素であることもでき、制御デバイスに接続される。
【００１３】
撮像の被写界深度の変更に使用することができる可変撮像パラメータは、例えば、倍率尺度、焦点距離、撮像ビーム路に提供されるストップのアパーチャサイズ、又は顕微鏡と物体との間の作業距離であることができる。撮像パラメータは、撮像の被写界深度に影響する。被写界深度領域は、鮮鋭に提示される焦点面前後の軸方向領域である。選択は、規定の規則又は仕様に従って制御デバイスにより自動的に及び／又は入力デバイスを介して行うことができる。
【００１４】
画像において、例えば、関心のある物体のセクションに一致する関心領域が選択される。画像は、この関心領域内で鮮鋭であるべきである。関心領域は、画像のセクションであることができるが、画像全体に対応することもできる。このステップのために、実施形態では、選択が一時的に設定された撮像パラメータを使用して行われる物体の一時的画像を生成することが可能である。
【００１５】
関心領域に存在する物体の深度分布が特定される。深度分布は、特に、焦点面に直交して測定される軸方向の広がりを特徴付ける。関心領域は、画像における二次元セクションであり、一方、所望深度領域は関心領域に直交する。例えば、軸方向に延びるチャネルを見ることにより、チャネルの最後から最初まで又はその間に広がる深度分布が得られる。この場合、関心領域は、チャネルの最後又は最初に設定することができる。
【００１６】
実施形態では、深度分布は、顕微鏡を使用する測定ステップにより測定され、又は一時的画像から計算される。代替的には、深度分布は、物体において別個のセンサを使用して（例えば、飛行時間センサを使用して）測定することができ、その場合、深度分布が特定されるセクションは関心領域に対応する。
【００１７】
実施形態における深度分布は、物体の事前に既知の深度マップ又は関心領域内の物体の特定の高さの相対周波数を示す統計である。所望深度領域は、深度分布において手動で又は制御デバイスによって自動的に選択され、制御デバイスは、例えば、深度領域が割り当てられた関心領域から導出し、可能な限り完全に又は設定可能な割合まで、関心領域に割り当てられた深度領域をカバーするように、所望深度領域を選択する。したがって、所望深度領域は、物体の深度分布の一部であり、又は物体の深度分布を完全にカバーする。
【００１８】
所望深度領域は、手動又は自動で画定することができる。実施形態では、顕微鏡のユーザは、所望深度領域を入力デバイスに入力する。代替的には、制御デバイスは、画像における特定の物体又は構造を自動的に認識し、それに適合するように関心領域及び／又は所望深度領域を画定するように実施することができる。顕微鏡は、任意選択的に、捕捉デバイスを備えることができ、捕捉デバイスは、画像の観測者の閲覧方向を捕捉し、したがって、観測者が主に注視を向けている画像の領域を認識することができる。次に、そこから関心領域が突き止められる。
【００１９】
変更が被写界深度領域のサイズに影響を及ぼす少なくとも１つの撮像パラメータが次に、好ましくは自動的に選択され、被写界深度領域が所望深度領域を（少なくとも部分的に）カバーし、又は所望深度領域に一致するように変更される。これは繰り返し行うことができる。本方法は、撮像パラメータの変更により必要とされる重複度に達成することが可能ではない場合、終了することができる。これは、例えば、所望深度領域が、顕微鏡の設定最小倍率尺度が可能ではない場合のようなサイズである場合であり得る。
【００２０】
深度分布の特定により、被写界深度領域の適合をより容易にし、その理由は、その値の範囲内に被写界深度領域があるべき深度分布又は所望深度領域から分かるためである。深度分布及び関心領域から導出される所望深度領域を特定することにより、本顕微鏡法は好ましくは完全に自動化される。
【００２１】
好ましい実施形態では、一対の撮像パラメータが使用され、そのうちの第１のパラメータは、被写界深度領域のサイズ及び更なる画像特性を変更し、第２のパラメータは、更なる画像特性のこの変更を補償するが、被写界深度領域の変更は補償しない。そのようなパラメータ対の様々な例が存在する。第１の例は、絞りを閉じる又は開けることにより被写界深度領域に影響するストップ及び補償する第２のパラメータとしての、光学画像又は電子画像の生成に使用される光強度の設定である。第２の例は、被写界深度領域を設定する光学撮像の場合での倍率尺度及び倍率尺度の変更に関連する画像視野サイズ変更を補償する顕微鏡の作業距離である。第３の例は、被写界深度領域を設定する光学撮像尺度の変更及び電子画像におけるデジタル事後拡大である。撮像パラメータ対による対抗する影響は、任意選択的に、立体顕微鏡において、２つのサブチャネルのうちの一方のみで行うこともでき、すなわち、左画像又は右画像において行うことができるが、他方の画像では行うことができない。したがって、パラメータ対の対抗する設定に起因した画質の任意の低下は、この１つのサブチャネルでのみ生じ、両方のサブチャネルで使用される場合よりも立体画像への妨害度が低い。
【００２２】
実施形態では、物体は、倍率尺度が調整可能なズーム光学ユニットを使用して、物体は画像検出器に撮像され、選択される撮像パラメータは倍率尺度である。倍率尺度は、好ましくは、ズーム比によって低減され、画像は低い倍率尺度で生成され、次に、ズーム比を用いてデジタルで事後拡大される。ズーム光学ユニットは、例えば、対物レンズ又はレンズ系を含む。ズーム光学ユニットは、倍率尺度を連続して又は増分的に調整するように実施することができる。例えば、ズーム光学ユニットの倍率尺度は、例えば、ズーム可能な対物レンズ等のレンズを互いに向けて移動させることにより、又はレンズを撮像ビーム路に挿入又は撮像ビーム路から除外することにより、調整することができる。このために、レンズを調整する駆動回路を提供することができ、駆動回路は、制御デバイスにより制御可能であり、データリンクにより制御デバイスに接続される。倍率尺度の低減により、画像の被写界深度領域は増大する。続く補償するデジタル事後拡大は、被写界深度領域を再び低減しない。倍率尺度の低減及び補償するデジタル事後拡大は、画像に提示される物体のセクションにおいて変更を生じさせないため、観測者は、増大した被写界深度領域で物体を見る。このようにして、画像の被写界深度領域は、物体の提示されるセクションに変更を生じさせずに、所望深度領域に適合させることができる。しかしながら、画像の分解能は、倍率尺度の低減に起因して低減し、その理由は、デジタル事後拡大が画像の分解能を更に改善しないためである。この理由により、倍率尺度の低減は、好ましくは、画像における最小分解能が引き続き提供される程度までのみ、実行される。この最小分解能は、観測者により顕微鏡において設定することができる。ここでの意図は、特に、被写界深度領域の設定により、物体における構造をもはや分解することができず、その結果、画像の望ましくない劣化が生じるように画像の分解能が低減する状況の回避である。
【００２３】
実施形態では、物体は、可変アパーチャサイズを有するストップを介して撮像され、ここで、選択される撮像パラメータはアパーチャサイズであり、アパーチャサイズは、被写界深度領域を設定するために低減される。ストップは、例えば、ズーム光学ユニットの一部であることができる。ストップは、駆動回路を用いて提供され、駆動回路は、アパーチャサイズを増分的又は連続して変更させるのに使用することができる。駆動回路は、制御デバイスがアパーチャサイズを調整可能なように制御デバイスに接続される。被写界深度領域は、絞りを絞ることに起因して、すなわち、アパーチャサイズを低減することによって増大し、一方、同時に、画像輝度は低減する。深度分布に関してアパーチャサイズを変更することにより、画像の被写界深度領域が最適に設定されることが保証される。光学画像及び／又は電子画像の生成中、絞りを絞って同時に光量を増大させることが好ましく、例えば、照明強度を上げることができる。制御デバイスが、露出時間を増大させるように画像検出器を作動させることも可能である。これは、特に、２つの画像記録サイクル間の時間間隔を増大させることによって達成することができる。露出時間は更に、シャッタ及び／又は画像検出器が、読み取られる前に入射放射に露出される積分の時間間隔によって変更することができる。更なる可能性はピクセルビニングである。画像輝度は、アパーチャサイズの低減に起因して低減し、その結果、信号対雑音比は、アパーチャサイズの低減のせいで低減する。この欠点は、光量の増大によって相殺することができる。特に、アパーチャサイズの低減に起因して信号対雑音比が限度値未満に下がる場合、照明強度及び／又は露出時間は増大される。この限度値は、画像の閲覧者によって手動で入力することができ、又は顕微鏡、特に制御デバイスに記憶される。例えば、信号対雑音比の限度値は、倍率尺度及びアパーチャサイズを所与として、画像が許容可能な信号対雑音比を可能にすることが予期される値であることができる。
【００２４】
代替又は追加として、アパーチャサイズの低減と同時の信号対雑音比の改善は、上述したように、デジタル事後拡大と同時の光学倍率尺度の低減によって達成することもできる。倍率尺度の低減に起因して、物体の特定のセクションから来る放射が画像検出器に入射する領域は小さくなり、したがって、単位面積当たりの放射強度は増大する。特に、照明される１ピクセル当たりの強度は増大し、これは、検出デバイスにおいて光強度が増大し、その結果、信号対雑音比が改善することを意味する。デジタル事後拡大は、信号対雑音比を変更せず、これは、信号対雑音比及び被写界深度領域の両方が最適化されることを意味する。
【００２５】
実施形態では、撮像の焦点距離は調整可能であり、被写界深度領域は、焦点距離を変更することによって所望深度領域にセンタリングされる。ズーム光学ユニットの焦点距離は、顕微鏡と物体との間の作業距離を画定する。焦点距離は、被写界深度領域のサイズを変更しないが、被写界深度領域を移動させる。特に、所望深度領域への軸方向センタリングが実行される。この手段を用いて、被写界深度領域のサイズを変更せずに、被写界深度領域を深度分布に適合させることも可能である。深度分布は特定されるため、この適合は自動的に行うことができる。焦点距離の変更は、繰り返して又は指定のルーチンにより実行することができる。
【００２６】
物体における深度分布は、別個のセンサ、例えば、飛行時間センサを使用して測定されることが好ましい。センサは制御デバイスに接続される。飛行時間センサは、飛行時間差に基づいて物体の高さレベルを特定し、このようにして、深度分布を捕捉する。飛行時間センサは、例えば、顕微鏡における画像検出器に隣接することができ、これは例えば、飛行時間センサ及び画像検出器が同じズーム光学ユニットを使用することを意味する。代替的には、物体の深度分布が事前に既知であり、この既に既知の情報を深度分布の特定に使用することが可能である。
【００２７】
２つの部分画像からなる物体の立体画像が生成されることが好ましい。特に、本顕微鏡法が使用される本顕微鏡は、２つの部分画像を生成する立体顕微鏡である。特に、画像検出器は２つのカメラを備え、２つのカメラは、主光軸に対して撮像面において横に離間され、異なる視角からの物体の同じセクションを有する部分画像を生成する。
【００２８】
上記方法は、立体画像の１つのみの部分画像に適用されることが好ましい。例えば、ズーム光学ユニットは、２つのカメラのそれぞれにカメラ対物レンズを備える。その場合、倍率尺度の変更は任意選択的に、２つのカメラ対物レンズのうちの一方でのみ行われ、その結果、２つのカメラ対物レンズは異なる倍率尺度を有する。倍率尺度の割合は、より小さな倍率尺度で生成された部分画像がデジタル的に事後拡大されるズーム比を定義する。このようにして、電子部分画像は同じ倍率の物体を有する。これらの２つの部分画像が観測者に立体視的に提示される場合、上記観測者は、光学倍率尺度を下げて画像の被写界深度領域を改善した状態及び光学倍率尺度を上げて画像の分解能が改善した状態で、物体の立体画像を見る。このようにして、分解能又は信号対雑音比を変更しない被写界深度領域の改善が同時に達成される。しかしながら、本方法が立体顕微鏡の両方の立体チャネルに使用されることも可能である。その場合、深度分布が、例えば、立体画像の２つの部分画像間に視差によって生じる変位を特定することにより、立体画像の部分画像から計算されることが好ましい。２つの部分画像における構造の変位のずれを使用して、物体の深度分布を特定することができる。立体画像から深度分布を特定する方法は、従来技術で既知であり、使用することができる。
【００２９】
実施形態では、本顕微鏡は捕捉デバイスを備える。捕捉デバイスは、観測者が注視を向ける顕微鏡の表示デバイス上のロケーションを捕捉する。制御デバイスは、上記ロケーションに基づいて画像における関心領域を突き止める。
【００３０】
顕微鏡法に関連して行われた検討に関して、好ましい実施形態及び利点は顕微鏡にも同様に該当する。
【００３１】
上記特徴及び以下に説明される特徴は、指定された組合せでのみ使用されるものではなく、本発明の範囲から逸脱せずに、他の組合せ又はそれら自体で使用することも可能なことは言うまでもない。本発明は、例えば、添付図面に基づいてより詳細に後述され、添付図面も本発明に重要な特徴を開示する。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】第１の実施形態による顕微鏡の基本構造の図を示す。
【図２】第２の実施形態による顕微鏡の基本構造の図を示す。
【図３】顕微鏡の第３の実施形態の概略図を示す。
【図４】図１〜図３の顕微鏡の対物レンズの細部の概略図を示す。
【図５】被写界深度領域の設定を示す物体の概略図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
図１は顕微鏡Ｍを概略的に示す。顕微鏡Ｍは、望遠鏡型であり、物体Ｏの電子立体画像及び／又は立体動画を生成するように実施され、以下、第１の観測者及び第２の観測者と呼ぶ２人の観測者は、顕微鏡Ｍを同時に使用することができる。
【００３４】
第２の観測者に割り当てられた顕微鏡Ｍの要素又は特徴は、第１の観測者の対応する要素の参照符号よりも１００大きい参照符号を有する。顕微鏡Ｍの立体性に起因して、要素及び特徴は、参照符号における添え字「Ｌ」又は「Ｒ」により及び対応する形容詞「左」又は「右」によって右及び左の点で更に区別される。上述したように、これは観測者の視点ではない。
【００３５】
顕微鏡Ｍは、チャネルを通して物体Ｏを撮像し、これはそれぞれ、最初に光学撮像、そして次に電子画像取得を含む。撮像方向において、詳細が図３を参照して以下に説明される対物レンズ１の後、平行ビーム路を有するセクションが続く。第１及び第２の、各場合で左及び右のチューブレンズ２Ｌ、２Ｒ、１０２Ｌ、１０２Ｒは、第１及び第２の、各場合で左及び右の画像平面４Ｌ、４Ｒ、１０４Ｌ、１０４Ｒにおいて第１及び第２の、各場合で左及び右の光学画像５Ｌ、５Ｒ、１０５Ｌ、１０５Ｒを生成する。画像平面４Ｌ、４Ｒ、１０４Ｌ、１０４Ｒには、第１及び第２の、各場合で左及び右の画像検出器６Ｌ、６Ｒ、１０６Ｌ、１０６Ｒが配置され、画像検出器６Ｌ、６Ｒ、１０６Ｌ、１０６Ｒは、各場合で、光学画像５Ｌ、５Ｒ、１０５Ｌ、１０５Ｒを第１及び第２の、各場合で光及び右の電子画像データ７Ｌ、７Ｒ、１０７Ｌ、１０７Ｒに変換する。画像検出器６Ｌ、６Ｒ、１０６Ｌ、１０６Ｒは、例えば、ＣＣＤ（電荷結合素子）センサ及び／又はＣＭＯＳ（相補型金属酸化膜半導体）センサを含む。制御デバイス１２は、第１及び第２の、各場合で左及び右の電子画像１１Ｌ、１１Ｒ、１１１Ｌ、１１１Ｒを生成し、これらは、各画像データ７Ｌ、７Ｒ、１０７Ｌ、１０７Ｒから各場合で第１及び第２の立体表示デバイス１０、１１０に表示される。制御デバイス１２は、例えば、マクロプロセッサ、対応してコンピュータプログラムが構成されたコンピュータ、又は別の電子回路であることができる。実施形態における上記制御デバイスは、入力デバイス１２．１を有し、更なる実施形態では、追加又は代替として、捕捉デバイス１２．２を有する。立体表示デバイス１０、１１０は、電子画像１１Ｌ、１１Ｒ、１１１Ｌ、１１１Ｒを画像提示する左及び右の表示デバイス９Ｌ、９Ｒ、１０９Ｌ、１０９Ｒを各場合で備える。表示デバイス９Ｌ、９Ｒ、１０９Ｌ、１０９Ｒは、画面及び／又はディスプレイを備えることができる。
【００３６】
対物レンズ１及びチューブレンズ２Ｌ、２Ｒ、１０２Ｌ、１０２Ｒは、第１及び第２の、各場合で左及び右の撮像ビーム路８Ｌ、８Ｒ、１０８Ｒ、１０８Ｌを形成し、撮像ビーム路は、物体Ｏを画像平面４Ｌ、４Ｒ、１０４Ｌ、１０４Ｒに撮像する。各場合における画像検出器６Ｌ、６Ｒ、１０６Ｌ、１０６Ｒ、制御デバイス１２、及び表示デバイス９Ｌ、９Ｒ、１０９Ｌ、１０９Ｒは、顕微鏡Ｍの第１及び第２の、各場合で左及び右のデータ技術部１３Ｌ、１３Ｒ、１１３Ｌ、１１３Ｒを形成する。
【００３７】
第１の撮像ビーム路８Ｌ、８Ｒは、データ技術部１３Ｌ、１３Ｒと一緒に第１のチャネルを形成し、第１のチャネルは以下、第１の左サブチャネル１７Ｌ又は第１の右サブチャネル１７Ｒと呼ばれる。同様に、第２の左サブチャネル１１７Ｌ及び第２の右サブチャネル１１７Ｒを含む第２のチャネルは、第２の撮像ビーム路１０８Ｌ、１０８Ｒ及びデータ技術部１１３Ｌ、１１３Ｒで構成される。
【００３８】
したがって、顕微鏡Ｍは、第１の左サブチャネル１７Ｌ、第１の右サブチャネル１７Ｒ、第２の左サブチャネル１１７Ｌ、及び第２の右サブチャネル１１７Ｒを含む。第１の左サブチャネル１７Ｌは、物体Ｏの第１の左電子画像１１Ｌを生成し、第１の右サブチャネル１７Ｒは、物体Ｏの第１の右電子画像１１Ｒを生成するように機能する。第１の左電子画像１１Ｌ及び第１の右電子画像１１Ｒは一緒に、物体Ｏの第１の電子立体画像を形成する。第２の左サブチャネル１０７Ｌは、物体Ｏの第２の左電子画像１１１Ｌを生成するように機能し、第２の右サブチャネル１０７Ｒは、物体Ｏの第２の右電子画像１１１Ｒを生成する。第２の左電子画像１１１Ｌ及び第２の右電子画像１１１Ｒは一緒に、物体Ｏの第２の電子立体画像を形成する。第１の電子立体画像は、表示デバイス１０上で第１の観測者に向けて表示され、第２の電子立体画像は、表示デバイス１１０上で第２の観測者に向けて表示される。
【００３９】
第１の左撮像ビーム路８Ｌは、対物レンズ１及び第１の左チューブレンズ２Ｌを通して第１の左光学画像５Ｌに物体Ｏを撮像し、第１の右撮像ビーム路８Ｒは同様に、物体Ｏを第１の右光学画像５Ｒに撮像する。第１の左撮像ビーム路８Ｌ及び第１の右撮像ビーム路８Ｒは、物体Ｏを光学的に立体撮像する第１の立体撮像ビーム路を形成する。
【００４０】
ビームスプリッタデバイス１１５が、第１の左撮像ビーム路８Ｌ及び第１の右撮像ビーム路８Ｒに提供される。第２の左撮像ビーム路１０８Ｌは同様に、ビームスプリッタデバイス１１５（特に左ビームスプリッタ１１６Ｌ）及び第２の左チューブレンズ１０２Ｌを通して第２の左光学画像１０５Ｌに物体Ｏを撮像する。第２の右撮像ビーム路１０８Ｒは、ビームスプリッタデバイス１１５（特に第２のビームスプリッタ１１６Ｒ）及び第２の右チューブレンズ１０２Ｒを通して第２の右光学画像１０５Ｒに物体Ｏを撮像する。
【００４１】
ビームスプリッタデバイス１１５は、例えば、図３に示されるように、１つのビームスプリッタ面を備えることができ、又は図１及び図２に示されるように、２つの別個のビームスプリッタ１１６Ｌ及び１１６Ｒを備えることができる。ビームスプリッタデバイス１１５は、物体Ｏから来た放射を第２の左サブチャネル１１７Ｌ及び第２の右サブチャネル１１７Ｒに偏向させる。第１の左サブチャネル１７Ｌでの放射及び第２の右サブチャネル１７Ｒでの放射は、ビームスプリッタデバイス１１５によって伝送される。
【００４２】
ビームスプリッタデバイス１１５の下流で、放射は、１枚又は複数枚のレンズを含むことができるチューブレンズ２Ｌ、２Ｒ、１０２Ｌ、１０２Ｒによって対応する画像平面４Ｌ、４Ｒ、１０４Ｌ、１０４Ｒに集束する。チューブレンズ２Ｌ、２Ｒ、１０２Ｌ、１０２Ｒの撮像特性は、任意選択的に調整可能であり、このために、例えば、互いに対して移動可能なレンズ要素を有する。対物レンズ１並びに第１のチューブレンズ２Ｌ及び２Ｒ又は第２のチューブレンズ１０２Ｌ及び１０２Ｒは一緒に、各場合で、撮像光学ユニットを形成する。撮像光学ユニットは、設定可能な撮像尺度で物体Ｏを各画像平面４Ｌ、４Ｒ、１０４Ｌ、１０４Ｒに撮像する。各場合で、チューブレンズ２Ｌ、２Ｒ、１０２Ｌ、１０２Ｒ及び／又は対物レンズ１のそれぞれに、任意選択的に、ズーム光学ユニットを提供することができ、チューブレンズ２Ｌ、２Ｒ、１０２Ｌ、１０２Ｒ、及び／又は対物レンズ１に、例えば、互いに対して移動可能であるように構成される２枚のレンズが提供され、かつ／又は追加のレンズを撮像ビーム路８Ｌ、８Ｒ、１０８Ｌ、１０８Ｒの一部にすることが可能であり、その場合、放射は平行して移動する。
【００４３】
チューブレンズ２Ｌ、２Ｒ、１０２Ｌ、１０２Ｒは、第１及び第２の、各場合で左及び右の光軸ＯＡ１Ｌ、ＯＡ１Ｒ、ＯＡ２Ｌ、ＯＡ２Ｒを定義する。第１の左光軸ＯＡ１Ｌ及び第１の右光軸ＯＡ１Ｒは、ビームスプリッタデバイス１１５と対物レンズ１との間のセクションでの第１の電子立体画像の第１の立体ベースを決定し、一方、第２の左光軸ＯＡ２Ｌ及び第２の右光軸ＯＡ２Ｒは同様に、ビームスプリッタデバイス１１５と対物レンズ１との間の第２の電子立体画像の第２の立体ベースを定義する。左光軸ＯＡ１Ｌ、ＯＡ２Ｌ及び右光軸ＯＡ１Ｒ、ＯＡ２Ｒは、ビームスプリッタデバイス１１５と対物レンズ１との間に互いと平行して延び、各場合で光軸面を定義する。立体ベースは、各場合で、ビームスプリッタデバイス１１５と対物レンズ１との間の領域での左光軸ＯＡ１Ｌ、ＯＡ２Ｌと右光軸ＯＡ１Ｒ、ＯＡ２Ｒとの間の距離ベクトルＡの絶対値及び方向によって定義される。距離ベクトルＡは、各場合で、光軸ＯＡ１Ｌ、ＯＡ１Ｒ及びＯＡ２Ｌ、ＯＡ２Ｒによって定義される光軸面に配置される。距離ベクトルＡの長さ又は絶対値は、光軸面での左光軸ＯＡ１Ｌ、ＯＡ２Ｌと右光軸ＯＡ１Ｒ、ＯＡ２Ｒとの間の距離を決定する。距離ベクトルＡの方向は、光軸面の向き、したがって、立体ベースの向きを決定し、立体ベースが回転する、光軸面が回転する。
【００４４】
第１の左チューブレンズ２Ｌ、第１の左画像検出器６Ｌ、第１の右チューブレンズ２Ｒ、及び第１の右画像検出器６Ｒは任意選択的に、互いに対して固定され、特に、一体を形成する。しかしながら、それらはビームスプリッタデバイス１１５に対して回転可能であり、その結果、第１の立体ベースの向きは変更することができる。第２の左チューブレンズ１０２Ｌ、第２の左画像検出器１０６Ｌ、第２の右チューブレンズ１０２Ｒ、第２の右画像検出器１０６Ｒ、及びビームスプリッタデバイス１１５は同様に、任意選択的に、互いに対して固定され、一体を形成する。それらは好ましくは、対物レンズ１に対して固定されるように構成され、これは、第２の立体ベースが変更可能ではないことを意味する。図１及び図２における各ユニットは、破線で輪郭が示されている。
【００４５】
第１の立体ベース及び対物レンズ１は、第１の左サブチャネル１７Ｌの第１の左視軸１４Ｌ及び第１の右サブチャネル１７Ｒの第１の右視軸１４Ｒを決定し、一方、第２の立体ベース及び対物レンズ１は、第２の左サブチャネル１１７Ｌの第２の左視軸１１４Ｌ及び第２の右サブチャネル１１７Ｒの第２の右視軸１１４Ｒを決定する。
【００４６】
第１の左データ技術部１３Ｌは、第１の左画像検出器６Ｌ、制御デバイス１２、及び任意選択的に、第１の左電子画像１１Ｌの画像提示のための第１の左表示デバイス９Ｌを含む。第１の右データ技術部１３Ｒは、第１の右画像検出器６Ｒ、制御デバイス１２、及び任意選択的に、第１の右電子画像１１Ｒの画像提示のための第１の右表示デバイス９Ｒを含む。第２の左データ技術部１０３Ｌは、第２の左画像検出器１０６Ｌ、制御デバイス１２、及び第２の左電子画像１１１Ｌの画像提示のための第２の左表示デバイス１０９Ｌを含み、一方、第２の右データ技術部１１３Ｒは、第２の右画像検出器１０６Ｒ、制御デバイス１２、及び第２の右電子画像１１１Ｒの画像提示のための第２の右表示デバイス１０９Ｒを含む。第１の画像検出器６Ｌは第１の左画像平面４Ｌに配置され、第１の右画像検出器６Ｒは第１の右画像平面４Ｒに配置され、第２の左画像検出器１０６Ｌは第２の左画像平面１０４Ｌに配置され、第２の右画像検出器１０６Ｒは第２の右画像平面１０４Ｒに配置される。画像検出器６Ｌ、６Ｒ、１０６Ｌ、１０６Ｒは、各場合で、光学画像５Ｌ、５Ｒ、１０５Ｌ、１０５Ｒの放射を電子画像データ７Ｌ、７Ｒ、１０７Ｌ、１０７Ｒに変換し、特に、第１の左画像検出器６Ｌは第１の左電子画像データ７Ｌを生成し、第１の右画像検出器６Ｒは第１の右電子画像データ７Ｒを生成し、第２の左画像検出器１０６Ｌは第２の左電子画像データ１０７Ｌを生成し、第２の右画像検出器１０６Ｒは第２の右電子画像データ１０７Ｒを生成する。
【００４７】
電子画像データ７Ｌ、７Ｒ、１０７Ｌ、１０７Ｒは、線により制御デバイス１２に送信される。制御デバイス１２は、電子画像データ７Ｌ、７Ｒ、１０７Ｌ、１０７Ｒから電子画像１１Ｌ、１１Ｒ、１１１Ｌ、１１１Ｒを生成する。電子画像１１Ｌ、１１Ｒ、１１１Ｌ、１１１Ｒは、各場合で、線により任意選択的な表示デバイス９Ｌ、９Ｒ、１０９Ｌ、及び１０９Ｒに送信される。表示デバイス９Ｌ、９Ｒ、１０９Ｌ、１０９Ｒは、観測者に電子画像１１Ｌ、１１Ｒ、１１１Ｌ、１１１Ｒを表す。
【００４８】
第１のチューブレンズ２Ｌ、２Ｒ及び第１の画像検出器６Ｌ、６Ｒは、図１に破線の輪郭で示されるように、ビームスプリッタデバイス１１５に対して回転可能なように保持することができる。したがって、特に言及した要素を回転させることにより、第１の立体ベースを回転させることが可能である。このようにして、距離ベクトルＡは、第１の光軸ＯＡ１Ｌ、ＯＡ１Ｒに直交する平面で回転する。第１のチューブレンズ２Ｌ、２Ｒ及び第１の画像検出器６Ｌ、６Ｒが回転すると、第１の光軸ＯＡ１Ｌ、ＯＡ１Ｒの対は好ましくは、その中心の回りを回転する。特に、第１のチューブレンズ２Ｌ、２Ｒ及び第１の画像検出器６Ｌ、６Ｒは、互いに対して固定された構成を有する。更に、第１のチューブレンズ２Ｌ、２Ｒ及び第１の画像検出器６Ｌ、６Ｒを互いに対して移動可能なように構成することが可能であり、その結果、例えば、距離ベクトルの長さを変更することができる。第２のチューブレンズ１０２Ｌ、１０２Ｒ及び第２の画像検出器１０６Ｌ、１０６Ｒは、破線の輪郭により図１に示されるように、ビームスプリッタデバイス１１５に対して固定して構成される。
【００４９】
第１の左サブチャネル１７Ｌ及び第１の右サブチャネル１７Ｒに関して、図２による顕微鏡Ｍは、図１の実施形態による顕微鏡Ｍに対応する。第２のチャネル１１７Ｌは、図１に示される実施形態による顕微鏡Ｍの第２の左サブチャネル１１７Ｌにも対応する。しかしながら、第２のサブチャネル１１７Ｒは完全に欠落している。したがって、顕微鏡Ｍは、物体Ｏの第１の電子立体画像及び第２の平面視電子画像の表示に適する。残りの第２のチャネル１１７Ｌはしたがって、物体Ｏの平面視電子画像を取得し表示デバイス１１０を使用して提示することができる平面視チャネルである。
【００５０】
図３による顕微鏡Ｍは、望遠鏡型の立体顕微鏡の形態で実施され、図３は、第１の左撮像ビーム路８Ｌ、第１の右撮像ビーム路８Ｒ、第２の左撮像ビーム路１０８Ｌ、第２の右撮像ビーム路１０８Ｒ、及び画像検出器６Ｌ、６Ｒ、１０６Ｌ、１０６Ｒの詳細を示す。表示デバイス及び制御デバイス１２は図２及び図３に示されていないが、図１と同様に各場合で実施することができる。顕微鏡Ｍは、物体Ｏの電子立体画像及び／又は立体動画を生成することができるデジタル外科用立体顕微鏡である。このために、物体Ｏは手術野２２に配置され、照明デバイス２４を使用して照明される。照明デバイス２４は、照明放射２６として白色光、すなわち、可視範囲の波長を有する放射及び任意選択的に物体Ｏにおいて蛍光を励起させる放射を送信する。
【００５１】
制御デバイス１２は、無線又はデータ技術線（図示せず）を介して照明デバイス２４に接続され、特に放射光の強度、照明パルスの持続時間、及び物体Ｏの照明される表面である照明面のサイズを変更することができる。これは、例えば、照明対物レンズ２８を使用して達成され、これは、照明デバイス２４に割り当てられ、制御可能である。照明の強度、照明パルスの持続時間、及び照明面のサイズは、用途に応じて設定される。
【００５２】
制御デバイス１２は、照明デバイス２４が第１の左画像検出器６Ｌ、第１の右画像検出器６Ｒ、第２の左画像検出器１０６Ｌ、及び／又は第２の右画像検出器１０６Ｒの露出時間と同期された光パルスを放射するように、照明デバイス２４を制御することもできる。制御デバイス１２は任意選択的に、スペクトル特性が異なる光パルスを放射するように照明デバイス２４を制御することができる。第１のパルスは、白色光を含むことができ、第１の画像検出器６Ｌ、６Ｒの露出と同期することができ、一方、第２の露出パルスは、蛍光染料を励起させる光を放射し、ここで、第２の光パルスは、第２の画像検出器１０６Ｌ、１０６Ｒの露出と同期される。このようにして、照明は、画像検出器６Ｌ、６Ｒ、１０６Ｌ、１０６Ｒに向けて最適化することができる。
【００５３】
更に、制御デバイス１２は、恐らくは露出持続時間を低減させずにフレームレートが２倍のビデオ信号を生成することができるような時間オフセットで、第１の左画像検出器６Ｌ、第１の右画像検出器６Ｒ、第２の左画像検出器１０６Ｌ、及び第２の右画像検出器１０６Ｒを露出させることができる。更に、任意選択的に、露出持続時間を増大させる、例えば、２倍にすること及び同じフレームレートの動画信号を生成することが可能であり、このようにして、信号対雑音比は、同じフレームレートで増大させることができる。
【００５４】
対応する波長を有する照明放射によって励起した蛍光染料は、例えば、主に６００ｎｍ〜９００ｎｍの吸収スペクトルを有し、７５０ｎｍ〜９５０ｎｍの波長を有する放射を発するインドシアニングリーン（ＩＣＧ）であることができる。更に、４００ｎｍ〜５００ｎｍの吸収スペクトル及び６００ｎｍ〜６７０ｎｍの放射スペクトルを有する蛍光染料として、プロトポルフィリンＩＸ（ＰｐＩＸ）を使用することもできる。
【００５５】
撮像ビーム路８Ｌ、８Ｒ、１０８Ｌ、及び１０８Ｒは、任意選択的なフィルタ３３を含む。光線が対物レンズ１又はバリオスコープを通って移動した後、物体Ｏの一点から来た光線は、互いに平行する。フィルタ３３は任意選択的に、例えば、制御デバイス１２によって制御される電子モータを使用してビーム路に持ち込むことが可能である。例えば、フィルタ３３は、望ましくない波長を有する放射を遮断する。
【００５６】
続けて、共通ビーム路の、物体Ｏから来た放射は、ビームスプリッタデバイス１１５に導かれ、ビームスプリッタデバイス１１５は、この実施形態では、ダイクロイックビームスプリッタを含む。ビームスプリッタデバイス１１５は、放射を第１の左撮像ビーム路８Ｌ、第１の右撮像ビーム路８Ｒ、第２の左撮像ビーム路１０８Ｌ、及び第２の右撮像ビーム路１０８Ｒに分割する。例えば、第１の波長範囲の一例である可視波長範囲の放射の５０％は反射され、５０％は透過する。好ましくは、第２の波長範囲の一例である、８００ｎｍよりも大きな波長を有する放射の１００％は反射され、０％が透過される。蛍光染料ＩＣＧが物体Ｏにおいて励起する場合、蛍光放射は、ビームスプリッタデバイス１１５において略完全に反射される。反射された放射は第２の画像検出器１０６Ｌ及び１０６Ｒに導かれ、送られた放射は第１の画像検出器６Ｌ及び６Ｒに導かれる。ビームスプリッタデバイス１１５の下流で、第１の左撮像ビーム路８Ｌ及び第１の右撮像ビーム路８Ｒはしたがって、可視波長範囲の光のみを導き、一方、第２の左撮像ビーム路１０８Ｌ及び第２の右撮像ビーム路１０８Ｒは、可視は長範囲及び赤外線波長範囲の放射を含む。
【００５７】
第１の立体カメラ３４は、２つの穴が設けられた第１の瞳ストップ３６、第１の左チューブレンズ２Ｌ、第１の右チューブレンズ２Ｒ、２つの第１の偏向プリズム３８Ｌ、３８Ｒ、第１の左撮像検出器６Ｌ、及び第２の左画像検出器６Ｒを含む。第１の左画像検出器６Ｌは、ここでは、１つの第１の左画像センサ４２Ｌとして実施され、第１の右画像検出器６Ｒは、１つの第１の右画像センサ４２Ｒとして実施される。第１の左チューブレンズ２Ｌは第１の左光軸ＯＡ１Ｌを定義し、第１の右チューブレンズ２Ｒは第１の右光軸ＯＡ１Ｒを定義する。したがって、第１の立体ベースの回転は、第１の光軸ＯＡ１Ｌ、ＯＡ１Ｒに直交する平面において距離ベクトルＡを回転させ、ひいては、一対の第１の光軸ＯＡ１Ｌ、ＯＡ１Ｒを回転させる。図３に示される実施形態では、第１の立体カメラ３４の全ての要素は、特にビームスプリッタデバイス１１５に対して一緒に回転することができる。
【００５８】
ビームスプリッタデバイス１１５によって伝達される放射は、第１の瞳ストップ３６における２つの開口部を通して導かれ、第１の立体カメラ３４の第１のチューブレンズ２Ｌ及び２Ｒを通して第１の画像センサ４２Ｌ、４２Ｒに撮像される。第１の画像センサ４２Ｌ、４２Ｒは、例えば、可視光を検出するカラーセンサの形態で実施することができる。カラーセンサは、特に、ベイヤーパターンを有するチップ又はカラースプリッタプリズムを用いて特定の波長範囲の光を検出する３つのモノクロセンサを含む。第１の瞳ストップ３６は、第１の左撮像ビーム路８Ｌ及び第１の右撮像ビーム路８Ｒにおける放射の広がりを区切る。第１の駆動回路４６Ｌ、４６Ｒは撮像尺度を調整する。
【００５９】
更に、第１の撮像ビーム路８Ｌ及び８Ｒの放射の第１の瞳ストップ３６のサイズは、独立して調整可能であり、第１の撮像ビーム路８Ｌ及び８Ｒはしたがって、各場合で、異なるサイズのストップを含むことができる。第１の瞳ストップ３６は、好ましくは、第１の撮像ビーム路８Ｌ、８Ｒのそれぞれで連続して又は増分的に調整可能である。第１の瞳ストップ３６が第１の左撮像ビーム路８Ｌ又は第１の右撮像ビーム路８Ｒでのみ調整可能であることも可能である。
【００６０】
任意選択的に、第１の左偏向プリズム３８Ｌ及び第１の右偏向プリズム３８Ｒが提供され、これらは、第１のチューブレンズ２Ｌ及び２Ｒから来た放射を第１の画像センサ４２Ｌ、４２Ｒに偏向する。第１の画像センサ４２Ｌ、４２Ｒは、各場合で、複数のピクセルを有する検出器面を備え、ピクセルは、入射放射を第１の電子画像データ７Ｌ及び７Ｒに変換することができる。生成された第１の電子画像データ７Ｌ及び７Ｒは、制御デバイス１２に渡される。第１の左画像センサ４２Ｌは、第１の左画像平面４Ｌを定義し、第１の左光学画像５Ｌは第１の左画像センサ４２Ｌに撮像される。同様に、第１の右画像センサ４２Ｒは第１の右画像平面４Ｒを定義し、第１の右光学画像５Ｒは第１の右画像センサ４２Ｒに撮像される。
【００６１】
第１の立体カメラ３４は、第１の回転モータ３１及び第１の角度検出器３１ａを更に備える。第１の立体カメラ３４の立体ベースは、第１の回転モータ３１により対物レンズ１の主軸の回りを回転可能である。このようにして、第１の左光軸ＯＡ１Ｌ及び第１の光軸ＯＡ１Ｒは、対物レンズ１の主軸の回りを回転し、第１の立体カメラ３４の立体ベースは、物体Ｏに対して変更することができる。回転モータ３１に第１の角度検出器３１ａが提供され、第１の角度検出器３１ａは最終的に、第１の立体ベースの位置を測定する。第１の角度検出器３１ａ及び第１の回転モータ３１は、線（図示せず）又は無線により制御デバイス１２にデータ技術的に接続される。制御デバイス１２は第１の回転モータ３１を制御し、回転モータ３１は、特に、第１の立体カメラ３４を対物レンズ１の主軸の回りで回転させる。
【００６２】
第２の立体カメラ１３４は、２つの穴が設けられた第２の瞳ストップ１３６、第２の左チューブレンズ１０２Ｌ、第２の右チューブレンズ１０２Ｒ、第２の左カメラビームスプリッタ１５０Ｌ、第２の右カメラビームスプリッタ１５０Ｒ、第２の左画像検出器１０６Ｌ、及び第２の右画像検出器１０６Ｒを備える。第２の瞳ストップ１３６並びに第２のチューブレンズ１０２Ｌ及び１０２Ｒによってそれぞれ定義される第２の左光軸ＯＡ２Ｌ及び第２の右光軸ＯＡ２Ｒは、対物レンズ１とビームスプリッタデバイス１１５との間のセクションにおいて対物レンズ１の主軸に平行して延びる。第２の立体ベースの回転は、第２の光軸ＯＡ２Ｌ、ＯＡ２Ｒに直交する平面において距離ベクトルＡを回転させ、ひいては、一対の第２の光軸ＯＡ２Ｌ、ＯＡ２Ｒを回転させる。図３に示される実施形態では、第２の立体カメラ１３４の全ての要素は、特にビームスプリッタデバイス１１５に対して一緒に回転することができる。
【００６３】
ビームスプリッタデバイス１１５によって反射された放射は、第２の瞳ストップ１３６の開口部を通して導かれ、第２の立体カメラ１３４の第２のチューブレンズ１０２Ｌ及び１０２Ｒを通して第２の画像センサ１０６Ｌ、１０６Ｒに撮像される。第２の瞳ストップ１３６は、第２の左撮像ビーム路１０８Ｌ及び第２の右撮像ビーム路１０８Ｒの放射の広がりを区切る。第２のチューブレンズ１０２Ｌ及び１０２Ｒは、対物レンズ１と一緒に、第２の駆動回路１４６Ｌ、１４６Ｒを介して、第２の画像検出器１０６Ｌ、１０６Ｒへの物体Ｏの撮像の撮像尺度を変更することができる。
【００６４】
更に、第２の撮像ビーム路１０８Ｌ及び１０８Ｒのそれぞれの第２の瞳ストップ１３６のサイズは、独立して調整可能であり、したがって、第２の撮像ビーム路１０８Ｌ及び１０８Ｒはそれぞれ、異なるサイズのストップを備えることができる。第２の瞳ストップ１３６は、好ましくは、第２の撮像ビーム路１０８Ｌ及び１０８Ｒのそれぞれで連続して又は増分的に調整可能である。第２の瞳ストップ１３６が第２の左撮像ビーム路１０８Ｌ又は第２の右撮像ビーム路１０８Ｒのみで調整可能であることも可能である。
【００６５】
第２の画像検出器１０６Ｌ及び１０６Ｒは、入射放射を第２の電子画像データ１０７Ｌ及び１０７Ｒに変換する４つの第２の画像センサ１４２Ｌ、１４２Ｌａ、１４２Ｒ、１４２Ｒａを備える。第２の左画像検出器１０６Ｌは、第２の左主画像センサ１４２Ｌ及び第２の左補助画像センサ１４２Ｌａを備え、第２の右画像検出器１０６Ｒは、第２の右主画像センサ１４２Ｒ及び第２の右補助画像センサ１４２Ｒａを備える。第２の主画像センサ１４２Ｌ、１４２Ｒは、例えば、可視光を検出し、上述したカラーセンサの形態で実施することができる。第２の補助画像センサ１４２Ｌａ、１４２Ｒａは、例えば、赤外線放射を検出するのに提供され、指定された波長範囲の光を検出するモノクロセンサの形態で実施される。第２のカメラビームスプリッタ１５０Ｌ、１５０Ｒは、赤外線波長範囲の放射を第２の補助画像センサ１４２Ｌａ、１４２Ｒａに向け、その間、可視範囲の放射を第２の主画像センサ１４２Ｌ、１４２Ｒに透過する透過／反射スペクトルを有する。第２の画像センサ１４２Ｌ、１４２Ｌａ、１４２Ｒ、１４２Ｒａは、制御デバイス１２に接続される。第２の左画像センサ１４２Ｌ、１４２Ｌａは各場合で、第２の左画像平面１０４Ｌを定義し、第２の左光学画像１０５Ｌは第２の左画像センサ１４２Ｌ、１４２Ｌａに撮像される。同様に、第２の右画像センサ１４２Ｒ、１４２Ｒａは各場合で、第２の右画像平面１０４Ｒを定義し、第２の右光学画像１０５Ｒは第２の右画像センサ１４２Ｒ、１４２Ｒａに撮像される。画像センサ４２Ｌ、４２Ｒ、１４２Ｌ、１４２Ｒａはそれぞれ、ＣＣＤ（電荷結合素子）センサ及び／又はＣＭＯＳ（相補型金属酸化膜半導体）センサとして実施することができる。
【００６６】
第２の立体カメラ１３４は任意選択的に、第２の回転モータ１３１及び第２の角度検出器１３１ａを備える。第２の光軸ＯＡ２Ｌ、ＯＡ２Ｒは、第２の回転モータ１３１を使用して、対物レンズ１とビームスプリッタデバイス１１５との間のセクションにおいて対物レンズ１の主軸の回りを回転可能であり、したがって、角度位置、すなわち、物体Ｏに対する第２の立体カメラ１３４の第２の立体ベースを変更することが可能である。最終的に第２の立体ベースを測定する第２の角度検出器１３１ａは、第２の回転モータ１３１に割り当てられる。第２の回転モータ１３１及び第２の角度検出器１３１ａは、線（図示せず）又は無線により制御デバイス１２にデータ技術的に接続される。制御デバイス１２は第２の回転モータ１３１を制御することができ、第２の回転モータ１３１は第２の立体カメラ１３４を回転させる。
【００６７】
制御デバイス１２は、好ましくは、第１の立体カメラ３４及び第２の立体カメラ１３４の露出時間及び分解能を調整することができる。
【００６８】
瞳ストップ３６、１３６のサイズは、各撮像ビーム路で個々に設定可能であり、各撮像ビーム路８Ｌ、８Ｒ、１０８Ｌ、１０８Ｒはしたがって、異なるサイズのストップを有することができる。第１の瞳ストップ３６は、好ましくは連続して調整可能であるが、少なくとも増分的に調整可能である。第１の瞳ストップ３６のみが調整可能であることも可能である。
【００６９】
図４に示されるように、対物レンズ１は、複数の部分において実施され、実施形態では、例えば、ここでは可動レンズ要素３０．１及び固定レンズ要素３０．２によって実現されるバリオスコープ３０を含む。可動レンズ要素３０．１は、駆動回路３０．３により制御デバイス１２による作動を用いて調整可能である。対物レンズ１は、可動要素１．１及び固定要素１．２を更に備える。可動要素１．１は、ここでも制御デバイスによる作動を用いて、駆動回路１．３により調整可能である。このようにして、ズーム光学ユニットが実現され、ズーム光学ユニットを用いて、物体Ｏの撮像中、撮像尺度及び焦点面を設定することができる。このようにして、物体Ｏは、立体顕微鏡Ｍにおける調整可能な倍率又は撮像尺度を用いて撮像することができ、同時に、焦点面の位置を設定することができ、すなわち、異なる深度層に集束することができる。物体Ｏは、後述するように、顕微鏡Ｍの使用において深度構造を含むため、この特性は特に重要である。図４は、純粋に例として、撮像尺度の連続調整可能性を示す。同様に、実施形態では、旋回可能要素による増分的な調整を実現することも可能である。
【００７０】
顕微鏡Ｍの機能及び制御デバイス１２により行われる動作は以下のとおりである。
【００７１】
物体Ｏから来た放射は、ビームスプリッタデバイス１１５によって分割される。ここで、例えば、可視範囲の光の５０％は透過され、その結果、合計で可視波長範囲の放射の強度の５０％は第１の左画像検出器６Ｌ及び第１の右画像検出器６Ｒに導かれて、第１の左電子画像データ７Ｌ及び第１の右電子画像データ７Ｒを生成する。ビームスプリッタデバイス１１５は赤外線波長範囲の放射を反射するため、第１の左サブチャネル１７Ｌ及び第１の右サブチャネル１７Ｒによって生成された第１の電子画像１１Ｌ及び１１Ｒは実質的に、可視範囲の放射を捕捉する。赤外線波長範囲の情報は、顕微鏡Ｍの示された実施形態では、第１の左サブチャネル１７Ｌ及び第１の右サブチャネル１７Ｒによって捕捉されない。
【００７２】
可視波長範囲の物体Ｏから来た放射の強度の概ね５０％は、第２の左画像検出器１０６Ｌ及び第２の右画像検出器１０６Ｒに導かれて、第２の左電子画像１１１Ｌ及び第２の右電子画像１１１Ｒを生成し、一方、赤外線波長範囲の放射の概ね１００％は、第２の画像検出器１０６Ｌ及び１０６Ｒに向けられる。したがって、第２の立体カメラ１３４は、可視範囲及び赤外線の物体Ｏの第２の電子画像データ１０７Ｌ及び１０７Ｒ、例えば、蛍光染料ＩＣＧ又は別の染料が物体Ｏに存在する場合、例えば、物体Ｏの蛍光画像を生成する。赤外線放射の概ね全体を第２の立体カメラ１３４に導くことができることに起因して、蛍光放射の強度が通常、低いにも関わらず、良好な信号対雑音比の蛍光画像を生成することが可能である。第１の立体カメラ３４によって生成される第１の電子画像データ７Ｌ及び７Ｒ並びに第２の立体カメラ１３４によって生成される第２の電子画像データ１０７Ｌ及び１０７Ｒは、制御デバイス１２に渡され、制御デバイス１２はまず、可視波長範囲及び赤外線波長範囲の第２の電子画像１１１Ｌ及び１１１Ｒを生成し、次に、それらを重ねる。この第２の総合立体画像は、立体表示デバイス１１０により第２の観測者に提示することができる。
【００７３】
顕微鏡Ｍを使用して実験を実行するとき、制御デバイス１２は、被写界深度領域ＴＢを設定する方法を実行する。この方法は、第１又は第２の撮像ビーム路の左又は第２のチャネルのそれぞれで個々に実行することができ、代替的には、両チャネル及び／又は両観測者に対して実行することができる。
【００７４】
物体Ｏは深度の広がりを有する。図５は、撮像の光軸に沿って延びるチャネルＫと共に物体Ｏを例として示す。図には、被写界深度領域ＴＢが更に示され、被写界深度領域ＴＢは、顕微鏡Ｍの所与の設定で、特に所与のアパーチャ及び撮像の所与の焦点距離で生成される。被写界深度領域ＴＢは、撮像の焦点面に対して対称に配置される。物体Ｏは、関心領域ＩＢにおいて捕捉され、顕微鏡を使用して検査されるべきである。上記関心領域ＩＢは、図５に例示的に示され、チャネルＫの下部領域を捕捉する。しかしながら、関心領域ＩＢは、チャネルＫの開口部全体を覆うか、又はチャネルＫ外部の側方領域さえも覆うようなものであることができる。物体Ｏは、関心領域ＩＢにおける深度分布ＴＶを有する。図５に示される顕微鏡の設定では、被写界深度領域ＴＢは、関心領域ＩＢにおける深度分布ＴＶと小さな程度、重複する。更に、被写界深度領域ＴＢの軸方向広がりは、関心領域ＩＢにおける深度分布ＴＶの軸方向広がりよりも小さい。したがって、焦点面の純粋な変位及び被写界深度領域ＴＢの関連する変位は、関心領域ＩＢにおける深度分布ＴＶを捕捉しない。したがって、制御デバイス１２は、物体Ｏを関心領域において連続して鮮鋭に撮像できるようにする方法を実行する。このために、関心領域ＩＢはまず画定される。これは、例えば、物体Ｏの自動評価によって行うことができる。他の実施形態では、関心領域ＩＢを示す物体Ｏに関連する情報は既に前から分かっている。これは、例えば、機械的ずれについて一連の製品をチェックする場合であることができる。同様に、手術中、関心領域ＩＢを導出することができるように、どの解剖学的構造が顕微鏡下で調べられるかは前から既知であり得る。したがって、そのような実施形態では、物体Ｏの関心領域ＩＢは制御デバイス１２により前から既知であり、例えば、記憶モジュールに提供されるか、又はそれにより突き止められる。他の実施形態では、観測者が感心領域ＩＢを示す。これらの実施形態では、制御デバイス１２は、関心領域ＩＢを画定するための入力デバイス１２．１を備える。
【００７５】
次に、制御デバイス１２は、関心領域ＩＢにおける深度分布ＴＶを突き止める。これは、画像評価によって実施することができる。一実施形態では、制御デバイス１２は、顕微鏡Ｍで深度スキャンを実行して、関心領域ＩＢにおける物体Ｏの深度分布を突き止める。別の実施形態では、顕微鏡Ｍは、例えば図１及び図２に示されるように、深度センサ１０００を備える。これは、例えば、独国Ｄｕｉｓｂｕｒｇに所在のＴｒｉＤｉＣａｍ  ＧｍｂＨから入手可能なような飛行時間センサであることができる。
【００７６】
深度分布ＴＶが、広がり及び軸方向位置に関して突き止められると、制御デバイス１２は、深度分布ＴＶの中央に配置されるように焦点面を調整する。制御デバイス１２は、被写界深度領域ＴＢも深度分布ＴＶと同じ広がりを有するように撮像パラメータを更に調整する。このために、制御デバイス１２は、実行すべき、顕微鏡法の一環として調整することができるパラメータを自動的に突き止め、被写界深度領域ＴＢの広がりに影響する。様々なパラメータについて本説明の一般部分において説明されている。既知のパラメータは、撮像ビーム路の瞳面におけるストップの使用である。実施形態では、制御デバイス１２は、撮像に利用可能な光強度の対抗する調整により、ストップの調整により確立される（絞りを絞る場合、画像記録に利用可能な光強度は下がり、絞りを広げる場合、画像記録に利用可能な光強度は上がる）、変更された光強度を補償する。これは、照明源、例えば、図３の光源２４の操作、電子検出器における積分時間の変更、ピクセルビニング等を含むことができる。様々な可能性が本説明の一般部分に既に提示されている。
【００７７】
更に改善された実施形態では、制御デバイス１２は、突き止められた深度分布内で、深度分布に関して制限される所望深度領域ＧＢを画定し、制御デバイス１２は、被写界深度領域ＴＢが所望深度領域ＧＢに対応するように少なくとも１つの撮像パラメータを調整する。所望深度領域ＧＢの画定は、所定のアルゴリズムによって決定することができ、例えば、深度分布の特定の割合への制限、最大限度への深度分布の制限、深度分布の下縁又は上縁、例えば、チャネルＫの上縁における軸方向基準ロケーション等をコントローラ１５に記憶することができる。手法の変更は、コントローラ１５におけるモード選択切り替えによって行うことができ、これは、用途に応じて自動であるか、又はユーザ操作によって開始される。ユーザが制御デバイス１２の入力デバイスにより所望深度領域ＧＢを示すことも可能である。
【００７８】
制御デバイス１２が被写界深度領域ＴＢを所望深度領域ＧＢ又は深度分布ＴＶに設定することについて上記で説明した。実施形態では、１００％の一致は求められず、むしろ、実施形態では、一致が得られるべき許容差範囲を定義することができる。許容可能なずれは、例えば、５％、１０％、又は２０％であることができる。
【００７９】
実施形態では、制御デバイス１２はまず、例えば、図５による設定によって生成された一時的な画像を観測者に提供する。この画像において、観測者は次に、関心領域ＩＢを示すことができ、関心領域ＩＢは最終的に、被写界深度領域ＴＢによって捕捉される。
【００８０】
単純な実施形態では、所望深度領域ＧＢは深度分布ＴＶに対応する。一展開では、制御デバイス１２は捕捉デバイス１２．２を備える。これは図１のセットアップに例として示されているが、他の実施形態でも可能である。捕捉デバイスは、観測者が注視を向ける表示デバイス１０、１１０のロケーションを突き止める。次に、制御デバイス１２は、上記ロケーション表示から関心領域ＩＢを突き止める。捕捉デバイス１２．２は、例えば、表示デバイス１０及び／又は１１０に取り付けられたカメラを含むことができ、制御デバイス１２は、そのデータを用いて、ロケーションを捕捉する。したがって、捕捉デバイスは部分的に、制御デバイス１２で動作するソフトウェアモジュールとして実施することもできる。
【符号の説明】
【００８１】
１  対物レンズ
１．１  可動要素
１．２  固定要素
２Ｌ、２Ｒ、１０２Ｌ、１０２Ｒ  チューブレンズ
４Ｌ、４Ｒ、１０４Ｌ、１０４Ｒ  画像平面
５Ｌ、５Ｒ、１０５Ｌ、１０５Ｒ  光学画像
６Ｌ、６Ｒ、１０６Ｌ、１０６Ｒ  画像検出器
７Ｌ、７Ｒ、１０７Ｌ、１０７Ｒ  電子画像データ
８Ｌ、８Ｒ、１０８Ｌ、１０８Ｒ  撮像ビーム路
９Ｌ、９Ｒ、１０９Ｌ、１０９Ｒ  表示デバイス
１０、１１０  立体表示デバイス
１１Ｌ、１１Ｒ、１１１Ｌ、１１１Ｒ  電子画像
１２  制御デバイス
１２．１  入力デバイス
１３Ｌ、１３Ｒ、１１３Ｌ、１１３Ｒ  データ技術部
１４Ｌ、１４Ｒ、１１４Ｌ、１１４Ｒ  視軸
１５  コントローラ
１７Ｌ、１７Ｒ、１１７Ｌ、１１７Ｒ  サブチャネル
２４  照明デバイス
２６  照明放射
２８  照明対物レンズ
３０  バリオスコープ
３０．１  可動レンズ要素
３０．２  固定レンズ要素
３１、１３１  回転モータ
３１ａ、１３１ａ  角度検出器
３３  フィルタ
３４、１３４  立体カメラ
３６、１３６  瞳ストップ
３８Ｌ、３８Ｒ  第１の偏向プリズム
４２Ｌ、４２Ｒ  第１の画像センサ
４６Ｌ、４６Ｒ、１４６Ｌ、１４６Ｒ、１．３、３０．３  駆動回路
６０  撮像光学ユニット
１１２Ｌ、１１２Ｒ  第２のチューブレンズ
１１５  ビームスプリッタデバイス
１１６Ｌ、１１６Ｒ  ビームスプリッタ
１４２Ｌ、１４２Ｌａ、１４２Ｒ、１４２Ｒａ  第２の画像センサ
１５０Ｌ、１５０Ｒ  第２のカメラビームスプリッタ
Ａ  距離ベクトル
ＧＢ  所望深度領域
ＩＢ  関心領域
Ｋ  チャネル
Ｍ  顕微鏡
Ｏ  物体
ＯＡ１Ｌ、ＯＡ１Ｒ、ＯＡ２Ｌ、ＯＡ２Ｒ  光軸
ＴＢ  被写界深度領域
ＴＶ  深度分布
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【外国語明細書】
2019194680000001.pdf