Technisches Gebiet

Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung beziehen sich auf ein optisches Abbildungssystem mit einer scannenden Abbildungsvorrichtung, sowie auf ein Verfahren, ein System und ein Computerprogramm für ein solches optisches Abbildungssystem.

Hintergrund

Die Technologie der Konfokal-Mikroskopie, welche ein Beispiel für die scannende (aus dem Englischen, „rasternde“) Mikroskopie darstellt, beruht in vielen Implementierungen auf einem zweidimensional schwenkbaren Spiegel. Die beiden Bewegungen des Spiegeln werden vorzugsweise genau aufeinander abgestimmt, damit der abgebildete Bereich eines einzelnen Bildpunktes in x und y (d.h. entlang zweier lateraler Dimensionen) gleich groß ist, da sonst die Darstellung starke Verzerrungen enthält. Eine solchermaßen verzerrte Abbildung hat, je nach verwendetem Algorithmus, beispielsweise einen Einfluss auf eine Punktspreizfunktion, die in einer Entfaltungs-Operation zur Verarbeitung der Sensordaten des Konfokal-Mikro- skops zum Einsatz kommt. Eine verzerrte Abbildung nennt man auch eine nicht-isotrope Abbildung. Die Isotropie der Abbildung gewinnt weiter an Wichtigkeit, wenn die konfokale Bildgebung mit anderen Modalitäten registriert werden soll, wie etwa einem Weitfeld-Bild, das von einem Kamera-Sensor des Mikroskops bereitgestellt wird.

Im Allgemeinen wird für die Kalibration von Konfokal-Mikroskopen ein Kalibriemormal verwendet, welches im Scanner verbaut ist. Dieses Kalibriernormal wird verwendet, um die Ansteuerung der Galvanometer-Scanner (kurz „Galvos“) des Konfokal-Mikroskops einzustellen. Durch Verwendung des Kalibriernormals kann der technische Service eine isotrope Darstellung sicherstellen. Hierbei wird zumeist ein Doppelkreuz-Kalibriertarget verwendet, welches keine periodischen Eigenschaften aufweist.

Ein solches Doppelkreuz-Kalibriertarget, wie es zumeist verwendet wird, kann nicht mittels einer Kamera des Konfokal-Mikroskops dargestellt werden, da es außerhalb des Strahlengangs der Kamera angeordnet ist. Dies bedeutet eine Einschränkung in optischen Abbildungssystemen, die neben einer scannenden Abbildungsvorrichtung, wie etwa einem Konfokalmikroskop, auch eine Kamera-basierte Abbildungsvorrichtung aufweisen, etwa zur Bereitstellung einer Weitfeld-Darstellung. In manchen dieser optischen Abbildungssystemen kann es gewünscht sein, nahtlos zwischen der scannenden Abbildungsvorrichtung und der Kamera-basierten Abbildungsvorrichtung wechseln zu können. Dafür wird neben der Isotropie der Abbildungen auch ein identisches Sichtfeld (d.h. ein identischer abgebildeter Bereich, auch engl. Field of View) der beiden Abbildungsvorrichtungen angestrebt, sowie ein Wissen über die Skalierung der Bilddaten der Abbildungsvorrichtung, damit ggf. eine passende optische Überlagerung, die den Bilddaten der Abbildungsvorrichtung überlagert wird, erzeugt werden kann. Ohne ein gemeinsames Kalibriertarget ist es jedoch schwierig, sicherzustellen, dass das Sichtfeld, d.h. der abgebildete Bereich der beiden Modalitäten identisch wird.

Aktuell wird daher, in manchen Systemen, in der Fertigung von Hand eine mühselige Kalibrierungsprozedur durchgeführt, um zu versuchen, das Sichtfeld identisch und gleichzeitig isotrop über die Gal vo- Steuerung (über die Parameter Skalierung in der x-Dimension, Skalierung in der x-Dimension, Versatz in der x-Dimension und Versatz in der y-Dimension) einzustellen. Die Qualitätsbewertung wird dabei lediglich visuell (mittels übereinandergelegter Darstellungen einer technischen Probe) ausgeführt. Eine gleichzeitige Einstellung und Bewertung der vier zuvor genannten Parameter ist dabei notwendig, da die Parameter nicht unabhängig voneinander betrachtet werden können. Die manuelle Kalibrierung dauert lange, ist kompliziert und möglicherweise fehleranfällig. Es ist ein iterativer Prozess, weil sich Versatz und Skalierung visuell nicht unabhängig voneinander bewerten lassen. Die manuelle Kalibrierung prüft dabei die Isotropie des konfokalen Scans nur relativ zu dem Weitfeld-Bild und nicht unabhängig davon (mittels der Überlagerungs-Anzeige).

Mögliche Fehler in der Kalibrierung führen dabei zu schwer zu identifizierenden Darstellungsabweichungen, die - unbemerkt- im schlimmsten Fall zu einer fehlerhaften Interpretation der Bilddaten führen können. Abweichungen können ferner eine spätere Ausrichtung (engl. alignment) und deren Qualität negativ beeinflussen. So kann beispielsweise ein konfokal gescannter Farbstoff im Vergleich mit einem IMC-Bild (engl. Imaging Mass Cytometry, Bildgebende Massenzytometrie) an einer anderen Stelle auftauchen und ggf. eine geänderte Form abdecken, so dass eine existierende Kolokalisation ausgeschlossen werden würde. Es besteht der Bedarf nach einem verbesserten Konzept zur Kalibrierung von scannenden Abbildungsvorrichtungen, insbesondere von scannenden Abbildungsvorrichtungen in optischen Abbildungssystem mit mehreren Abbildungsvorrichtungen, etwa um das Sichtfeld der beiden Abbildungsvorrichtungen in Einklang zu bringen.

Zusammenfassung

Diesem Bedarf wird durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche Rechnung getragen.

Verschiedene Ausführungsbeispiele der vorliegenden Offenbarung basieren auf der Erkenntnis, dass eine geometrische Analyse eines Kalibrierungsmusters geeignet ist, um Isotropie in Bilddaten einer scannenden Abbildungsvorrichtung, wie etwa einem Konfokalmikroskop, durch Ermittlung geeigneter Kalibrierungsparameter für den oder die Scanner spiegel zu erreichen. Darüber hinaus kann diese geometrische Analyse, etwa wenn sie sowohl auf Bilddaten der scannenden Abbildungsvorrichtung als auch auf Bilddaten einer weiteren optischen (Kamera-basierten) Abbildungsvorrichtung angewandt wird, auch dafür genutzt werden, um die Sichtfelder der beiden Abbildungsvorrichtungen in Einklang zu bringen. Hierdurch kann die zeitaufwendige manuelle Kalibrierung des optischen Abbildungssystems vermieden werden, eine höhere Kalibrierungsgenauigkeit sowie eine geringere Anfälligkeit für Fehler erreicht werden. Zudem kann die Kalibrierung im Feld wiederholt werden, ohne dass dafür ein Technikereinsatz notwendig ist, so dass auch nach längerer Einsatzzeit die Isotropie sowie die Übereinstimmung der Sichtfelder gewährleistet werden kann.

Verschiedene Aspekte der vorliegenden Offenbarung beziehen sich auf ein Verfahren für ein optisches Abbildungssystem mit einer scannenden Abbildungsvorrichtung. Das Verfahren umfasst ein Erhalten von Sensordaten eines Detektors der scannenden Abbildungsvorrichtung. Die Sensordaten umfassten eine Darstellung eines Musters, die von dem Detektor aufgenommen wurde. Das Verfahren umfasst ferner ein Bestimmen einer charakteristischen Geometrie der Darstellung des Musters. Das Verfahren umfasst ferner ein Vergleichen der charakteristischen Geometrie mit einer Referenzgeometrie, um ein Vergleichsergebnis zu bestimmen. Das Verfahren umfasst ferner ein Bestimmen von zumindest einem Kalibrierungsparameter zum Kalibrieren zumindest einer Ansteuerungseinheit zum Bewegen eines Strahlleitenden Elements der scannenden Abbildungsvorrichtung basierend auf dem Vergleichsergebnis. Das Verfahren umfasst ferner ein Betreiben der zumindest einen Ansteuerungseinheit basierend auf dem zumindest einen Kalibrierungsparameter. Durch das Bestimmen der charakteristischen Geometrie und den Vergleich mit der Referenzgeometrie kann mathematisch einfach festgestellt werden, inwiefern sich die Darstellung des Musters von einer Referenzdarstellung des Musters unterscheidet (etwa bezüglich Isotropie). Zudem kann, falls gewünscht, festgestellt werden, inwiefern sich das Sichtfeld der scannenden Abbildungsvorrichtung von einem Referenzsichtfeld unterscheidet. Durch diese Feststellungen können ein oder mehrere geeignete Kalibrierungsparameter bestimmt werden, die genutzt werden können, um das Strahl -leitende Element so anzusteuern, dass die scannende Abbildungsvorrichtung zukünftig den Maßgaben der Referenzgeometrie entsprechende Sensordaten erzeugt.

Grundsätzlich gibt es mehrere Möglichkeiten, um die Referenzgeometrie zu erhalten. So kann die Referenzgeometrie beispielsweise durch das optische Abbildungssystem erzeugt werden. Entsprechend kann das Verfahren auch ein Bestimmen der Referenzgeometrie umfassen. Wie zuvor geschrieben ist das vorliegende Konzept beispielsweise geeignet, um die Sichtfelder einer Kamera-basierten Abbildungsvorrichtung und einer scannenden Abbildungsvorrichtung in Einklang zu bringen. Dabei kann beispielsweise die Kamera-basierte optische Abbildungsvorrichtung genutzt werden, um die Referenzgeometrie zu bestimmen. So kann das Verfahren ferner ein Erhalten von weiteren Sensordaten eines weiteren optischen Abbildungssensors des optischen Abbildungssystems umfassen. Dabei umfassen die weiteren Sensordaten eine weitere Darstellung des Musters, die von dem weiteren optischen Abbildungssensor aufgenommen wurde. Das Verfahren kann ein Bestimmen der Referenzgeometrie basierend auf der weiteren Darstellung des Musters umfassen. Entsprechend kann hier der zumindest eine Kalibrierungsparameter so ermittelt werden, dass die Darstellung der scannenden Abbildungsvorrichtung an die Darstellung des weiteren optischen Abbildungssensors angepasst wird.

Durch den Vergleich der charakterlichen Geometrie mit der Referenzgeometrie kann primär ermittelt werden, dass zum Kalibrieren der zumindest einer Ansteuerungseinheit geeignete Skalierungsfaktoren verwendet werden. Wendet man diese Skalierungsfaktoren auf die Darstellung an, so kann eine angepasste Darstellung mit korrekter Skalierung berechnet werden. Entsprechend kann das Verfahren ein Anpassen, etwa ein Skalieren, der Darstellung basierend auf dem Vergleichsergebnis umfassen. Hiernach kann nun auch der x- und y-Versatz (nachfolgend Unterschiedswert genannt) zwischen der angepassten Darstellung und der durch den weiteren optischen Abbildungssensor erzeugten weiteren Darstellung ermittelt werden. Mittels des Unterschiedswerts kann nun auch das Sichtfeld der scannenden Abbildungsvorrichtung verschoben werden, so dass die Sichtfelder in Einklang gebracht werden können. Beispielsweise kann das Verfahren ein Bestimmen eines Unterschiedswerts zwischen der angepassten Darstellung und der weiteren Darstellung, und ein Bestimmen des zumindest einen Kalibrierungsparameters ferner basierend auf dem Unterschiedswert umfassen.

Zusätzlich, oder alternativ, kann dieser Unterschiedswert auch nach Anwendung des zumindest einen Kalibrierungsparamete basierend auf neu gewonnenen Bilddaten der scannenden Abbildungsvorrichtung gewonnen werden. Beispielsweise kann das Verfahren nach Anwenden des zumindest einen Kalibrierungsparameters ein erneutes Erhalten der Sensordaten mit der Darstellung des Musters, ein Bestimmen eines Unterschiedswerts zwischen der neu erhaltenen Darstellung und der weiteren Darstellung, und ein Bestimmen des zumindest einen Kalibrierungsparameters ferner basierend auf dem Unterschiedswert umfassen. Hierdurch kann der Versatz zwischen den Sichtfeldem der beiden Abbildungsvorrichtungen ermittelt und (weiter) reduziert werden.

Alternativ kann die Referenzgeometrie basierend auf Sensordaten der scannenden Abbildungsvorrichtung ermittelt werden, etwa um die Kalibrierung nach einem längeren Gebrauch des Abbildungssystems automatisiert erneut durchführen zu können. Beispielsweise kann das Verfahren ein Bestimmen der Referenzgeometrie basierend auf Sensordaten der scannenden Abbildungsvorrichtung nach einer Werkskalibrierung der scannenden Abbildungsvorrichtung umfassen.

Weiter alternativ kann die Referenzgeometrie werksseitig oder durch eine weitere scannende Abbildungsvorrichtung vorgegeben werden. Beispielsweise kann die Referenzgeometrie eine werksseitig definierte Referenzgeometrie oder eine mittels einer anderen scannenden Abbildungsvorrichtung bestimmte Geometrie sein, die in einem Speicher des optischen Abbildungssystems gespeichert ist. Hierdurch kann geräteübergreifend eine einheitliche Kalibrierung erreicht werden.

Wie zuvor ausgeführt ist ein mögliches Ziel, das Sichtfeld der scannenden Abbildungsvorrichtung in Einklang zu bringen mit dem Sichtfeld einer Kamera-basierten Abbildungsvorrichtung. So kann der zumindest eine Kalibrierungsparameter beispielweise so bestimmt werden, dass, nach Anwenden des zumindest einen Kalibrierungsparameters, ein Sichtfeld der scannenden Abbildungsvorrichtung einem Sichtfeld eines weiteren optischen Abbildungssensors des optischen Abbildungssystems innerhalb eines Toleranzbereichs entspricht. Hierdurch kann bei der Operation des optischen Abbildungssystems nahtlos zwischen Bilddaten der scannenden Abbildungsvorrichtung und Bilddaten des optischen Abbildungssensors gewechselt werden.

Dies kann dadurch erreicht werden, dass die charakteristische Geometrie der scannenden Abbildungsvorrichtung in Einklang gebracht wird mit der Referenzgeometrie. Beispielsweise kann der zumindest eine Kalibrierungsparameter so bestimmt wird, dass, nach Anwenden des zumindest einen Kalibrierungsparameters und erneutem Erhalten der Sensordaten und Bestimmen der charakteristischen Geometrie, die charakteristische Geometrie der Referenzgeometrie innerhalb eines Toleranzbereichs entspricht. Dies kann als Indikator dafür genutzt werden, dass die Kalibrierung erfolgreich durchgeführt wurde.

Die Genauigkeit der Kalibrierung kann gegebenenfalls dadurch erhöht werden, dass das vorgeschlagene Vorgehen iterativ wiederholt wird, so dass der Unterschied zwischen charakteristischer Geometrie und Referenzgeometrie iterativ verkleinert wird. Beispielsweise kann das Vergleichsergebnis wiederholt bestimmt werden und der zumindest eine Kalibrierungsparameter wiederholt angepasst werden.

In manchen Fällen kann es vorkommen, dass das Strahl-leitenden Element durch alterungsbedingte Effekte nicht wie gewünscht angesteuert werden kann, um die Sichtfelder in Einklang zu bringen (oder Isotropie zu erreichen). In diesen Fällen kann eine Warnung ausgegeben werden, um dem Benutzer des optischen Abbildungssystems zu signalisieren, dass eine Reparatur und/oder ein Austausch der jeweiligen Komponente notwendig ist. Beispielsweise kann das Verfahren ferner ein Bereitstellen einer Warnung, falls die charakteristische Geometrie nach wiederholtem Anpassen des zumindest einen Kalibrierungsparameters nicht der Referenzgeometrie innerhalb eines Toleranzbereichs entspricht, umfassen. So kann ein Betrieb des optischen Abbildungssystems mit einer fehlerhaften Komponente verhindert werden.

Im vorliegenden Konzept wird eine charakteristische Geometrie berechnet und mit einer Referenzgeometrie verglichen. Eine Möglichkeit, um diese charakteristische Geometrie zu Bestimmen ist die Bestimmung von Abständen zwischen Elementen des Musters. Dies wird wiederum dadurch erleichtert, dass das Muster ein periodisches Muster ist, d.h., ein Muster, in dem Elemente entsprechend einer vorgegebenen Periodizität wiederholt auftreten. Beispielsweise kann das Muster ein periodisches Muster sein und die charakteristische Geometrie eine Periodizität der Darstellung des periodischen Musters umfassen. Die Periodizität ist ein numerischer Wert, der einerseits einfach mit einer Periodizität der Referenzgeometrie verglichen werden kann, und der andererseits (direkt) verwendet werden kann, um die zuvor genannte Skalierung einzustellen. Die Periodizität lässt sich beispielsweise mit geringem Rechenaufwand und ohne Segmentierung der Sensordaten durch die Berechnung einer Auto- Phasenkorrelation berechnen. Folglich kann die Periodizität durch Berechnen einer Auto- Phasenkorrelation bestimmt werden.

In scannenden Abbildungsvorrichtungen wird ein zu scannendes Objekt meist gemäß eines zweidimensionalen Abtastmusters gescannt. Hierbei wird das Strahl -leitende Element entsprechend in zwei Dimensionen bewegt, die getrennt voneinander kalibriert werden können. Folglich kann das Muster ein zweidimensionales periodisches Muster sein. Die charakteristische Geometrie kann eine Periodizität der Darstellung des zweidimensionalen periodischen Musters in zwei Dimensionen sein.

Entsprechend kann auch das Strahl -leitende Element in zwei Dimensionen durch die Ansteuerungseinheit bewegbar sein. Der zumindest eine Kalibrierungsparameter kann zumindest einen ersten Skalierungsfaktor zum Skalieren der Bewegung des Strahl -leitenden Elements in einer ersten Dimension und einen zweiten Skalierungsfaktor zum Skalieren der Bewegung des Strahl-leitenden Elements in einer zweiten Dimension umfassen. Hierdurch kann die Kalibrierung der scannenden Abbildungsvorrichtung zum Scannen gemäß des zweidimensionalen Abtastmusters durchgeführt werden.

Die Kalibrierung kann zu verschiedenen Zeitpunkten durchgeführt werden. Beispielsweise kann die charakteristische Geometrie und das Vergleichsergebnis bei einem Aufstarten der scannenden Abbildungsvorrichtung durchgeführt werden. So kann beispielsweise eine automatische Kalibrierung bei dem (oder jedem) Start der scannenden Abbildungsvorrichtung durchgeführt werden, so dass die Messgenauigkeit (und Übereinstimmung mit dem Sichtfeld des optischen Abbildungssensors) kontinuierlich gewährleistet wird.

Alternativ oder zusätzlich kann die Kalibrierung sporadisch durchgeführt werden, etwa nach einer Erschütterung des optischen Abbildungssystems. Folglich kann die charakteristische Geometrie und das Vergleichsergebnis nach Detektion einer Erschütterung des optischen Abbildungssystems bestimmt werden. Dies empfiehlt sich, da die Erschütterung etwa eine Veränderung der Charakteristik der Bewegung des Strahl-leitenden Elements und/oder eine Veränderung des Sichtfelds des optischen Abbildungssensors zu erwarten ist.

Zusätzlich, oder alternativ hierzu, kann die charakteristische Geometrie und das Vergleichsergebnis gemäß eines vorgegebenen Zeitplans bestimmt werden. Auch hier kann die Messgenauigkeit (und Übereinstimmung mit dem Sichtfeld des optischen Abbildungssensors) kontinuierlich gewährleistet werden.

Manche Aspekte der vorliegenden Offenbarung beziehen sich auf ein System für ein optisches Abbildungssystem mit einer scannenden Abbildungsvorrichtung. Das System umfasst ein oder mehrere Prozessoren und ein oder mehrere Speichereinrichtungen. Das System ist ausgebildet zum Durchführen des zuvor vorgestellten Verfahrens. Manche Aspekte der vorliegenden Offenbarung beziehen sich ferner auf ein optisches Abbildungssystem, das eine scannende Abbildungsvorrichtung und das zuvor vorgestellte System umfasst.

In der vorliegenden Offenbarung wird der Begriff der scannenden Abbildungsvorrichtung verwendet. Beispiele für scannende Abbildungsvorrichtungen sind Rasterelektronenmikroskope und zwei-Photonen-Mikroskope. Insbesondere kann die die scannende Abbildungsvorrichtung jedoch, wie eingangs erwähnt, eine konfokale Abbildungsvorrichtung sein, etwa ein Konfokalmikroskop (engl. Confocal Laser Scanning Microscope, CLSM, konfokales Laserrastermikroskop).

Es gibt verschiedene Orte, an denen das Muster angeordnet werden kann. Beispielsweise kann das Muster auf einem Proben-Träger abgebildet sein, wobei die Proben-Träger zur Kalibrierung in eine Probenhalterung des optischen Abbildungssystems eingeführt werden kann oder auf einem Probentisch des optischen Abbildungssystems angeordnet werden kann. Alternativ kann der Probentisch des optischen Abbildungssystems das Muster umfassen. Dadurch kann die Kalibrierung durchgeführt werden, ohne dass ein Proben-Träger mit dem Muster durch einen Benutzer eingeführt werden muss.

Alternativ kann das optische Abbildungssystem ein Gehäuse umfassen, wobei das Muster innerhalb des Gehäuses und außerhalb eines Sichtbereichs der scannenden Abbildungsvorrichtung, der für Benutzer des optischen Abbildungssystems zugänglich ist, angeordnet sein. Auch dies ermöglicht eine automatische Kalibrierung ohne Mitwirkung eines Nutzers des optischen Abbildungssystems. In diesem Fall kann das System ausgebildet sein, um die Ansteuerungseinheit so zu steuern, dass das Muster außerhalb des Sichtbereichs, der für Benutzer des optischen Abbildungssystems zugänglich ist, von dem Detektor der scannenden Abbildungsvorrichtung erfasst wird. Hierdurch kann zur Kalibrierung des Musters außerhalb des Sichtbereichs der scannenden Abbildungsvorrichtung, der für Benutzer des optischen Abbildungssystems zugänglich ist, aufgenommen werden, ohne dass es bei normaler Benutzung der scannenden Abbildungsvorrichtung stört.

Manche Aspekte der vorliegenden Offenbarung beziehen sich zudem auf ein Computerprogramm mit einem Programmcode zum Durchführen des zuvor vorgestellten Verfahrens.

Figurenkurzbeschreibung

Einige Beispiele von Vorrichtungen und/oder Verfahren werden nachfolgend bezugnehmend auf die beiliegenden Figuren lediglich beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:

Fign. la und 1b zeigen Flussdiagramme von Beispielen eines Verfahrens für ein optisches Abbildungssystem mit einer scannenden Abbildungsvorrichtung;

Fign. 2a und 2b zeigen schematische Zeichnungen von Beispielen eines optischen Abbildungssystems mit einer scannenden Abbildungsvorrichtung;

Fig. 3 zeigt ein Flussdiagramm eines Beispiels eines Ablaufs des Kalibrierungsverfahrens;

Fig. 4 zeigt eine schematische Darstellung des Effekts einer Kalibrierung; und

Fig. 5 zeigt eine schematische Darstellung eines Systems mit einer optischen Abbildungsvorrichtung und einem Computersystem.

Beschreibung Einige Beispiele werden nun ausführlicher Bezug nehmend auf die beiliegenden Figuren beschrieben. Weitere mögliche Beispiele sind jedoch nicht auf die Merkmale dieser detailliert beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Ferner soll die Terminologie, die hierin zum Beschreiben bestimmter Beispiele verwendet wird, nicht einschränkend für weitere mögliche Beispiele sein.

Wenn zwei Elemente A und B unter Verwendung eines „oder“ kombiniert werden, ist dies so zu verstehen, dass alle möglichen Kombinationen offenbart sind, d. h. nur A, nur B sowie A und B, sofern nicht im Einzelfall ausdrücklich anders definiert. Als alternative Formulierung für die gleichen Kombinationen kann „zumindest eines von A und B“ oder „A und/oder B“ verwendet werden. Das gilt Äquivalent für Kombinationen von mehr als zwei Elementen. Der Begriff "und/oder" umfasst alle Kombinationen von einem oder mehreren der zugehörigen aufgeführten Elemente und kann mit "/" abgekürzt werden.

Wenn eine Singularform, z. B. „ein, eine“ und „der, die, das“ verwendet wird und die Verwendung nur eines einzelnen Elements weder explizit noch implizit als verpflichtend definiert ist, können weitere Beispiele auch mehrere Elemente verwenden, um die gleiche Funktion zu implementieren. Wenn eine Funktion im Folgenden als unter Verwendung mehrerer Elemente implementiert beschrieben ist, können weitere Beispiele die gleiche Funktion unter Verwendung eines einzelnen Elements oder einer einzelnen Verarbeitungsentität implementieren.

Obwohl einige Aspekte im Rahmen einer Vorrichtung beschrieben wurden, ist es klar, dass diese Aspekte auch eine Beschreibung des entsprechenden Verfahrens darstellen, wobei ein Block oder eine Vorrichtung einem Verfahrensschritt oder einer Funktion eines Verfahrensschritts entspricht. Analog dazu stellen Aspekte, die im Rahmen eines Verfahrensschritts beschrieben werden, auch eine Beschreibung eines entsprechenden Blocks oder Elements oder einer Eigenschaft einer entsprechenden Vorrichtung dar.

Fign. la und 1b zeigen Flussdiagramme von Beispielen eines Verfahrens für ein optisches Abbildungssystem 200a; 200b mit einer scannenden Abbildungsvorrichtung 220 (die Bezugszeichen des optischen Abbildungssystems beziehen sich auf die Fign. 2a und 2b). Das Verfahren umfasst ein Erhalten 130 von Sensordaten eines Detektors 222 der scannenden Abbildungsvorrichtung 220. Dabei umfassen die Sensordaten eine Darstellung eines Musters 10; 20; 30 (in den Fign. 2a bzw. 2b gezeigt), die von dem Detektor aufgenommen wurde. Das Verfahren umfasst ferner ein Bestimmen 140 einer charakteristischen Geometrie der Darstellung des Musters. Das Verfahren umfasst ferner ein Vergleichen 150 der charakteristischen Geometrie mit einer Referenzgeometrie, um ein Vergleichsergebnis zu bestimmen. Das Verfahren umfasst ferner ein Bestimmen 180 von zumindest einem Kalibrierungsparameter zum Kalibrieren zumindest einer Ansteuerungseinheit 224 zum Bewegen eines Strahl -leitenden Elements 226 der scannenden Abbildungsvorrichtung basierend auf dem Vergleichsergebnis. Das Verfahren umfasst ferner ein Betreiben 190 der zumindest einen Ansteuerungseinheit basierend auf dem zumindest einen Kalibrierungsparameter.

In Fig. la ist eine grundlegende erste Fassung des Verfahrens gezeigt. Das Verfahren kann ferner optionale weitere Merkmale umfassen, die in Fig. 1b als Blöcke mit gestrichelten Linien gezeigt sind und die im Laufe der weitergehenden Beschreibung der Fign. la bis 2b erläutert werden.

Das Verfahren der Fign. la und 1b bezieht sich auf ein optisches Abbildungssystem. In den Fign. 2a und 2b sind schematische Zeichnungen von Beispielen eines solchen optischen Abbildungssystems 200a; 200b mit einer scannenden Abbildungsvorrichtung gezeigt. Die optischen Abbildungssysteme 200; 200b umfassen jeweils die scannende Abbildungsvorrichtung 220 sowie ein System 210, das ausgebildet ist, um das Verfahren der Fign. la und/oder 1b auszuführen. Dabei kann das System 210 als Computersystem implementiert werden. Beispielsweise umfasst das System 210 ein oder mehrere Prozessoren und ein oder mehrere Speichereinrichtungen 216. Optional kann das System 210 ferner ein oder mehrere Schnittstellen 212 umfassen. Der eine oder die mehreren Prozessoren 214 sind mit der einen oder den mehreren Speichereinrichtungen und mit der einen oder den mehreren Schnittstellen 212 gekoppelt. Dabei sind der eine oder die mehreren Prozessoren 214 ausgebildet, um die Funktionalität des Systems 210 bereitzustellen, im Zusammenspiel mit der einen oder den mehreren Schnittstellen 212 (zum Austausch von Informationen mit anderen Komponenten des optischen Abbildungssystems, wie etwa dem Detektor 220 der scannenden Abbildungsvorrichtung, einem optischen Abbildungssensor 230 (in Fig. 2b gezeigt), oder einem Bildschirm des optischen Abbildungssystems (nicht gezeigt)) und mit der einen oder den mehreren Speichereinrichtungen 216 (zum Speichern und Abrufen von Informationen, wie etwa maschinenlesbaren Instruktionen, die Programmcode für die ein oder mehreren Prozessoren 214 umfassen). Im Allgemeinen kann die Funktionalität des einen oder der mehreren Prozessoren 214 durch den einen oder die mehreren Prozessoren 214 implementiert werden, indem der ein oder die mehreren Prozessoren die maschinenlesbare Befehle ausführen. Dementsprechend kann eine Funktionalität, die dem einen oder den mehreren Prozessoren 214 zugeschrieben wird, durch eine oder mehrere Anweisungen aus einer Vielzahl von maschinenlesbaren Anweisungen definiert werden. Das System 210 kann die maschinenlesbaren Anweisungen enthalten, z. B. in dem einen oder den mehreren Speichereinrichtungen 216.

Im Folgenden werden die Merkmale des Verfahrens der Fign. la und 1b, des Systems, eines entsprechenden Computerprogramms sowie der optischen Abbildungssysteme 200a; 200b der Fign. 2a und 2b vorwiegend mit Bezug auf das Verfahren und das optische Abbildungssystem erläutert. Dabei ist offensichtlich, dass Merkmale, die im Zusammenhang mit dem Verfahren erläutert werden, auch auf das entsprechende System und Computerprogramm übertragen werden können, da das System ausgebildet ist, um das Verfahren auszuführen und das Computerprogramm eine Implementierung des Verfahrens darstellt. Auch wirken sich Merkmale, die mit Bezug auf die optische Abbildungssysteme 200; 200b erläutert werden, ebenso auf das Verfahren, das System und das Computerprogramm aus.

Das vorliegende Konzept bezieht sich auf ein optisches Abbildungssystem mit einer scannenden Abbildungsvorrichtung. Dabei werden diese Begriffe verwendet, da das vorliegende Konzept auf eine Vielzahl von verschiedenen optischen Abbildungssystemen angewandt werden kann. Beispielsweise kann das Abbildungssystem ein Mikroskopsystem oder ein Exoskopsys- tem sein, wobei ein Exoskopsystem ein optisches Abbildungssystem ist, das, im Gegensatz zum Mikroskopsystem, ausschließlich über einen Bildschirm oder ein Head-Mounted Display (Bildschirm, der ähnlich einer Brille getragen wird) genutzt wird. Zudem wird ein Exoskop meist aus größerer Distanz genutzt. Dabei wird der Begriff des optischen Abbildungssystems verwendet, um zu verdeutlichen, dass es sich einerseits um ein System mit optischen Komponenten handelt, und es andererseits, neben den optischen Komponenten, weitere Komponenten umfasst, wie etwa das System 210. Das optische Abbildungssystem kann, zusätzlich zu den optischen Komponenten und dem System 210, weitere Komponenten aufweisen, wie etwa eine Eingabeeinrichtung (wie etwa einen berührungsempfindlichen Bildschirm, eine Tastatur oder Bedienknöpfe), einen Bildschirm, einen Probentisch, ein Gehäuse etc.

Das optische Abbildungssystem umfasst zumindest eine optische Komponente. In dem vorliegenden Fall umfasst das optische Abbildungssystem als optische Komponente zumindest die scannende Abbildungsvorrichtung 220. Ferner kann das optische Abbildungssystem, wie in Fig. 2b gezeigt, auch einen weiteren optischen Abbildungssensor 230 umfassen.

Eine scannende Abbildungsvorrichtung ist eine optische Komponente, die ausgebildet ist, um Bilddaten durch Scannen (engl. für rastern) einer Vielzahl von Positionen einer Probe zu erzeugen. Ein Beispiel für eine scannende Abbildungsvorrichtung ist ein Konfokalmikroskop. In anderen Worten kann die scannende Abbildungsvorrichtung eine konfokale Abbildungsvorrichtung sein, wie etwa ein konfokales Mikroskop. Weitere Beispiele für scannende Abbildungsvorrichtungen sind das zwei-Photonen-Mikroskop und das Rasterelektronenmikroskop. In allen Fällen wird ein Strahl durch ein Strahl-leitendes Element auf die zuvor erwähnte Vielzahl von Positionen der Probe gelenkt. Ein oder mehrere Detektoren werden verwendet, um Wechselwirkungen des Strahls mit der Probe, wie etwa Reflektion, Photoemission (im Fall von Fluoreszenz), emittierte Strahlung oder Elektronen, zu detektieren. Im Falle der Konfokalmikroskopie und der zwei-Photonen-Mikroskopie ist der Strahl ein Laserstrahl, im Falle der Rasterelektrononenmikroskopie ein Elektronenstrahl. Dieser Strahl wird mittels des Strahl -leitenden Elements auf die verschiedenen Positionen der Probe gelenkt (gemäß eines Rasters). Dabei wird, im Falle der Konfokalmikroskopie und der zwei-Photonen-Mikroskopie meist ein Spiegel oder anderes reflektierendes Element genutzt (wie in Fig. 2a gezeigt), im Falle der Rasterelektronenmikroskopie werden Spulen verwendet, um den Elektronenstrahl zu lenken. Die vorliegende Offenbarung befasst sich mit der Kalibrierung der Steuerung dieses Strahl -leitenden Elements mittels der Ansteuerungseinheit. Im Falle der Konfokalmikroskopie und der zwei-Photonen-Mikroskopie kann die Ansteuerungseinheit beispielsweise einen sog. Galvo-Motor oder ein Mikro-Elektro-Mechanisches System (MEMS) umfassen, das die Bewegung des Strahl -leitenden Elements durchführt. Im Falle der Rasterelektronenmikroskopie kann die Ansteuerungseinheit eine Steuerungsschaltung zum Steuern der Spulen umfassen.

In Fig. 2a ist beispielsweise der charakteristische Aufbau eines Konfokalmikroskops gezeigt. Auf der linken Seite ist der Laseremitter 228 gezeigt, der Laserlicht auf den Spiegel 226 emittiert, wobei der Spiegel durch die Ansteuerungseinheit 224 bewegt wird, um das Muster 10 zu rastern. In manchen anderen scannenden Abbildungsvorrichtungen werden anstelle eines Spiegels mehrere Spiegel verwendet, die jeweils von einer Ansteuerungseinheit gesteuert werden. Die Kalibrierung der Ansteuerung des Strahl -leitenden Elements durch die Ansteuerungseinheit basiert auf der Auswertung von Sensordaten des Detektors (der die Wechselwirkungen des Strahls mit der Probe detektiert) der scannenden Abbildungsvorrichtung. Dabei wird eine charakteristische Geometrie einer Darstellung eines Musters ermittelt, mit einer Referenzgeometrie verglichen, und basierend auf dem Vergleich werden Kalibrierungsparameter zum Kalibrieren der Ansteuerungseinheit ermittelt.

Im Folgenden wird als Beispiel ein Konfokalmikroskop als scannende Abbildungsvorrichtung verwendet. Das Prinzip ist entsprechend aber auch auf andere scannende Abbildungsvorrichtungen übertragbar.

Zur Bestimmung der charakteristischen Geometrie der Darstellung des Musters werden die Sensordaten des Detektors ausgewertet. Beispielsweise können aus den Sensordaten Bilddaten generiert werden, die die Darstellung des Musters umfassen. Mittels Bildverarbeitung werden die Bilddaten analysiert, um basierend auf der Darstellung des Musters, die in den Bilddaten enthalten ist, die charakteristische Geometrie zu bestimmen. Dabei kann die charakteristische Geometrie beispielsweise einer absolute oder relativen Ausdehnung eines oder mehrere geometrischer Elemente des Musters in der Darstellung des Musters entsprechen, die mittels Bildverarbeitung ermittelt werden können.

Vorzugsweise entspricht oder umfasst die charakteristische Geometrie jedoch einer Periodizität von Elementen des Musters. Beispielsweise kann das Muster ein periodisches Muster sein, d.h. ein Muster, in dem ein oder mehrere Elemente (wie etwa Punkte, Striche, Dreiecke, Quadrate etc.) in regelmäßigen Abständen entlang zumindest einer lateralen Dimension des Musters wiederholt werden. Wie in Fig. 3 gezeigt ist, kann das Muster (dort das Kalibriernormal 310) beispielsweise ein zweidimensionales periodisches Muster sein, etwa ein zweidimensionales periodisches Muster von Punkten. Somit kann die charakteristische Geometrie eine Periodizität der Darstellung des zweidimensionalen periodischen Musters in zwei Dimensionen sein. Dabei entspricht die Periodizität dem Abstand zwischen zwei benachbarten Elementen der wiederholt dargestellten Elemente des Musters, etwa dem Abstand zwischen den Zentren zweier waagrecht oder senkrecht benachbarter Punkte in dem Muster, das in Fig. 3 gezeigt ist. Eine solche Periodizität kann beispielsweise durch Berechnen einer Auto-Phasenkorrelation berechnet werden. Entsprechend kann das Verfahren, wie in Fig. 1b gezeigt, ein Berechnen 145 einer Auto-Phasenkorrelation umfassen. Bei dem Berechnen der Auto- Phasenkorrelation wird eine 2D-Fouriertransformation auf die Bilddaten angewandt und das Kreuzleistungspektrum zwischen der 2D-Fouriertransformationen Version der Bilddaten und der 2D-Fouriertransformationen Version der Bilddaten (d.h., zwischen der gleichen 2D-Fou- riertransformationen Version der Bilddaten, wodurch es zur Auto-Phasenkorrelation wird) berechnet. Das Ergebnis wird durch eine inverse Fouriertransformation zurücktransformiert. Die Periodizität kann nun durch Ermitteln der Abstände zwischen den Peaks in der zurücktransformierten Fassung ermittelt werden.

Diese charakteristische Geometrie (etwa die ermittelte Periodizität in ein oder zwei lateralen Dimensionen) wird nun mit der Referenzgeometrie verglichen, um das Vergleichsergebnis zu bestimmen. Dabei kann die Referenzgeometrie ebenfalls einer absoluten oder relativen Ausdehnung eines oder mehrere geometrischer Elemente des Musters entsprechen, oder, vorzugsweise, einer Referenzperiodizität in ein oder zwei lateralen Dimensionen.

Die Referenzgeometrie kann dabei aus verschiedenen Quellen stammen. Beispielsweise kann die Referenzgeometrie eine werksseitig definierte Referenzgeometrie oder eine mittels einer anderen scannenden Abbildungsvorrichtung bestimmte Geometrie sein, die in einem Speicher 216 (d.h., in einer Speichereinrichtung 216 der ein oder mehreren Speichereinrichtungen des Systems) des optischen Abbildungssystems gespeichert ist. Diese kann werksseitig für eine Vielzahl von optischen Abbildungssystemen vorgegeben werden oder aber, im Labor des Nutzers des optischen Abbildungssystems, von einem optischen Abbildungssystem für eine Flotte von gleichartigen optischen Abbildungssystem erstellt worden sein.

Alternativ kann die Referenzgeometrie mittels des optischen Abbildungssystems ermittelt werden. Somit kann das Verfahren, wie in Fig. 1b ferner gezeigt ist, ein Bestimmen 120 der Referenzgeometrie umfassen. Beispielsweise kann die scannende Abbildungsvorrichtung manuell kalibriert werden, und, im kalibrierten Zustand, zur Bestimmung der Referenzgeometrie genutzt werden. In anderen Worten kann das Verfahren ein Bestimmen 120 der Referenzgeometrie basierend auf Sensordaten der scannenden Abbildungsvorrichtung nach einer Werkskalibrierung der scannenden Abbildungsvorrichtung umfassen. Dazu kann, wie oben beschrieben, die charakteristische Geometrie bestimmt werden und fortan als Referenzgeometrie verwendet werden. Zu diesem Zweck kann die Referenzgeometrie in einem Speicher 216 des optischen Abbildungssystems gespeichert werden. Wie bereits zuvor erläutert kann das vorliegende Konzept insbesondere auch dazu verwendet werden, um nicht nur die Isotropie der Bilddaten, die aus den Sensordaten der scannenden Abbildungsvorrichtung gewonnen werden können zu gewährleisten, sondern auch um ein Sichtfeld der scannenden Abbildungsvorrichtung an ein Sichtfeld einer weiteren Abbildungsvorrichtung (der weitere optische Abbildungssensor 230 in Fig. 2b) anzupassen.

Fig. 2b zeigt ein optisches Abbildungssystem, das eine erste, scannende Abbildungsvorrichtung (ein Konfokalmikroskop 220) sowie eine zweite optische Abbildungsvorrichtung (durch den weiteren optischen Abbildungssensor 230 gebildet) umfasst. Um eine intuitive Bedienung eines optischen Abbildungssystems mit zwei Abbildungsvorrichtungen zu schaffen kann es wünschenswert sein, dass sich die Sichtfelder der beiden Abbildungsvorrichtungen entsprechen. Dies kann durch das vorgeschlagene Konzept ermöglicht werden, indem die Sensordaten der zweiten optischen Abbildungsvorrichtung genutzt werden, um die Referenzgeometrie zu definieren. Vorliegend werden hierzu die Sensordaten des optischen Abbildungssensors 230 verwendet, da das Sichtfeld des optische Abbildungssensors nicht ohne Verlust von Bildqualität auf das Sichtfeld der scannenden Abbildungsvorrichtung korrigiert werden kann, dies andersherum jedoch möglich ist. Auch ist das Gewährleisten der Isotropie ein geringeres Problem in den Sensordaten/Bilddaten des optischen Abbildungssensors, im Gegensatz zu den Sensordaten der scannenden Abbildungsvorrichtung.

Somit kann das Verfahren, wie in Fig. 1b ferner gezeigt ist, ferner ein Erhalten 110 von weiteren Sensordaten des weiteren optischen Abbildungssensors 230 des optischen Abbildungssystems umfassen. Dabei umfassen die weiteren Sensordaten eine weitere Darstellung des Musters, die von dem weiteren optischen Abbildungssensor aufgenommen wurde. Basierend auf diesen weiteren Sensordaten, die Bilddaten entsprechen können, kann nun ebenfalls eine charakteristische Geometrie (wie zuvor erläutert) der weiteren Darstellung des Musters bestimmt werden und als Referenzgeometrie verwendet und, optional, gespeichert werden. Entsprechend kann das Verfahren ein Bestimmen 120 der Referenzgeometrie basierend auf der weiteren Darstellung des Musters umfassen. Ein detaillierteres Beispiel dafür wird beispielsweise im Zusammenhang mit den Fign. 3 und 4 diskutiert.

Die Bestimmung der charakteristischen Geometrie bzw. der Referenzgeometrie basiert auf der Aufnahme des Musters durch die jeweilige Abbildungsvorrichtung. Dabei kann das Muster an unterschiedlichen Orten des optischen Abbildungssystems angeordnet sein. In Fig. 2b sind beispielhaft zwei Orte gezeigt. Damit das Muster von beiden Abbildungsvorrichtungen „gesehen“ werden kann, kann das Muster 30 beispielsweise auf einem Proben-Träger abgebildet sein. Der Proben-Träger kann wiederum zur Kalibrierung in eine Probenhalterung (nicht gezeigt) des optischen Abbildungssystems eingeführt werden oder auf einem Probentisch 250 des optischen Abbildungssystems angeordnet werden. Alternativ kann der Probentisch 250 das Muster 30 umfassen, d.h., das Muster kann auf den Probentisch gedruckt oder aufgeklebt sein.

Alternativ, etwa im Fall, dass die Referenzinformation nicht mittels des weiteren optischen Abbildungssensors 230 bestimmt werden soll, kann das Muster 20, wie in Fig. 2b ferner gezeigt, auch innerhalb eines Gehäuses 240, aber außerhalb des für einen Benutzer nutzbaren Sichtbereichs angeordnet sein. Dazu kann das Strahl -leitende Element zur Kalibrierung weiter abgekippt werden, um den Sichtbereich der scannenden Abbildungsvorrichtung 220 während der Kalibrierung zu vergrößern. Das Verfahren kann nun umfassen, die Ansteuerungseinheit so zu steuern, dass das Muster außerhalb des Sichtbereichs, der für Benutzer des optischen Abbildungssystems zugänglich ist, von dem Detektor der scannenden Abbildungsvorrichtung erfasst wird.

Sind charakteristische Geometrie, und optional die Referenzgeometrie, ermittelt, so kann der nachfolgende Vergleich 150 der charakteristischen Geometrie mit der Referenzgeometrie durchgeführt werden, um das Vergleichsergebnis zu bestimmen. Dabei kann beispielsweise ein Verhältnis zwischen der charakteristischen Geometrie und der Referenzgeometrie, etwa zwischen den Periodizitäten, gebildet werden. Dieses Verhältnis kann beispielsweise separat für beide laterale Dimensionen ermittelt werden. Folglich kann das Vergleichsergebnis ein Verhältnis zwischen der charakteristischen Geometrie und der Referenzgeometrie (in zwei Dimensionen) umfassen. Dieses Verhältnis kann nun wiederum verwendet werden, um den zumindest einen Kalibrierungsparameter zu bestimmen.

Die Nutzung eines Verhältnisses zwischen den Geometrien ist der Natur der Bewegung des Strahl -leitenden Elements geschuldet. Ein wesentlicher Aspekt der Kalibrierung ist dabei die Skalierung der Bewegung, d.h., wie weit sich der Spiegel für einen gegebenen Eingabewert bewegt. So ist das Strahl -leitende Element beispielsweise in zwei Dimensionen durch die Ansteuerungseinheit bewegbar. Der zumindest eine Kalibrierungsparameter kann nun zumindest einen ersten Skalierungsfaktor zum Skalieren der Bewegung des Strahl -leitenden Elements in einer ersten (lateralen) Dimension und einen zweiten Skalierungsfaktor zum Skalieren der Bewegung des Strahl -leitenden Elements in einer zweiten (zu der ersten Dimension orthogonalen lateralen) Dimension umfassen. Diese Skalierungsfaktoren bestimmen nun, wie weit sich der Spiegel für einen gegebenen Eingabewert bewegt. Da die Referenzgeometrie das Ziel der Kalibrierung darstellt, d.h., entspricht die charakteristische Geometrie der Referenzgeometrie, dann ist keine weitere Kalibrierung notwendig, kann durch das Verhältnis zwischen der charakteristischen Geometrie und der Referenzgeometrie ermittelt werden, inwiefern die Skalierung jeweils anzupassen ist.

Ist das Ziel der Kalibrierung, das Sichtfeld der scannenden Abbildungsvorrichtung mit dem Sichtfeld des weiteren optischen Abbildungssensors in Einklang zu bringen, dann ist, neben dem Skalierungsfaktor, auch ein lateraler Versatz zwischen den Sichtfeldern zu beachten. Dies ist beispielsweise in Fig. 4 zu sehen, wo die Elemente der Darstellungen 410; 420 des Musters nicht nur unterschiedliche Skalierungen haben, sondern auch lateral in zwei Dimensionen versetzt sind. Dieser (zweidimensionale) Versatz kann einerseits dadurch ermittelt werden, dass die Darstellung des Musters entsprechend den ermittelten Skalierungsfaktoren angepasst (d.h. skaliert) wird und der Versatz basierend auf der angepassten Version ermittelt wird. Beispielsweise kann das Verfahren, wie ferner in Fig. 1b gezeigt, ferner ein Anpassen 160 der Darstellung basierend auf dem Vergleichsergebnis und ein Bestimmen 165 eines Unterschiedswerts (etwa eines lateralen Versatzes) zwischen der angepassten Darstellung und der weiteren Darstellung umfassen. Andererseits kann der Versatz dadurch ermittelt werden, dass die Skalierungsparameter angewandt werden, neue Sensordaten der optischen Abbildungsvorrichtung mit einer neuen Darstellung des Musters erhalten werden und die charakteristische Geometrie der neuen Darstellung mit der Referenzgeometrie verglichen wird. In anderen Worten kann das Verfahren nach Anwenden des zumindest einen Kalibrierungsparameters ein erneutes Erhalten 130 der Sensordaten mit der Darstellung des Musters und ein Bestimmen 165 des Unterschiedswerts zwischen der neu erhaltenen Darstellung und der weiteren Darstellung umfassen. Der zumindest eine Kalibrierungsparameters kann nun ferner basierend auf dem Unterschiedswert bestimmt 180 werden.

Der zumindest eine Kalibrierungsparameter, der die Skalierungsfaktoren und den Versatz in zwei lateralen Dimensionen umfassen), wird idealerweise so bestimmt, dass, nach der Kalibrierung, die (neu ermittelte) charakteristische Geometrie der Referenzgeometrie entspricht. In anderen Worten kann der zumindest eine Kalibrierungsparameter so bestimmt werden, dass, nach Anwenden des zumindest einen Kalibrierungsparameters und erneutem Erhalten der Sensordaten und Bestimmen der charakteristischen Geometrie, die charakteristische Geometrie der Referenzgeometrie innerhalb eines geeigneten Toleranzbereichs entspricht. Ist dies der Fall, und wird insbesondere auch der Versatz berücksichtigt, sollte das Sichtfeld der scannenden Abbildungsvorrichtung mit dem Sichtfeld des weiten optischen Abbildungssensors übereinstimmen. In anderen Worten kann der zumindest eine Kalibrierungsparameter so bestimmt wird, dass, nach Anwenden des zumindest einen Kalibrierungsparameters, ein Sichtfeld der scannenden Abbildungsvorrichtung einem Sichtfeld eines weiteren optischen Abbildungssensors des optischen Abbildungssystems innerhalb eines geeigneten Toleranzbereichs entspricht. Die jeweiligen Toleranzbereiche sind abhängig von der Anwendung und der gewählten Bezugsgröße.

In manchen Fällen kann es vorkommen, dass der zumindest eine Kalibrierungsparameter nicht in einem Durchlauf so ermittelt werden, dass das Ergebnis innerhalb des zuvor genannten Toleranzbereichs liegt. Dies kann beispielsweise durch Messungenauigkeiten und nicht- linearitäten in der Steuerung der Bewegung des Strahl-leitenden Elements begründet sein. Daher kann der zumindest eine Kalibrierungsparameter iterativ angepasst werden, bis die gewünschte Präzision erreicht ist. In anderen Worten kann das Vergleichsergebnis wiederholt bestimmt 150 werden (durch erneutes Erhalten der Sensordaten, Bestimmen der charakteristischen Geometrie und Vergleichen mit der Referenzgeometrie) und der zumindest eine Kalibrierungsparameter wiederholt (basierend auf dem angepassten Vergleichsergebnis) angepasst 185 werden. Jedoch kann auch ein solches iteratives Verfahren nicht zwangsläufig erfolgreich sein, etwa falls die Sichtfelder sich zu sehr unterscheiden oder falls Galvo-Motoren aufgrund zunehmenden Alters zu ungenau arbeiten. In diesem Fall kann das Verfahren, wie in Fig. 1b gezeigt, ferner ein Bereitstellen 170 einer Warnung, falls die charakteristische Geometrie nach wiederholtem Anpassen des zumindest einen Kalibrierungsparameters nicht der Referenzgeometrie innerhalb des Toleranzbereichs entspricht, umfassen.

Wird jedoch zumindest ein Kalibrierungsparameter ermittelt, der eine ausreichend genaue Kalibrierung gewährleistet, kann der zumindest eine Kalibrierungsparameter im Betrieb genutzt werden.

Die hier vorgestellten Kalibrierung ist vielseitig einsetzbar. Insbesondere dann, wenn das Muster nicht manuell von einem Benutzer des optischen Abbildungssystems eingelegt werden muss, kann die Kalibrierung automatisch und regelmäßig durchgeführt werden, etwa gemäß eines vorgegebenen Zeitplans oder bei einem (oder jedem) Aufstarten der scannenden Abbildungsvorrichtung. Dazu kann das System die Kalibrierung jeweils auslösen, bei dem Aufstarten oder gemäß des Zeitplans. Ist das Muster auf einem Proben-Träger angebracht, so ist es ggf. notwendig, dass ein Benutzer den Probenträger einlegt oder auf dem Probentisch anordnet. Alternativ oder zusätzlich zu einer regelmäßigen Kalibrierung kann die Kalibrierung auch nach Bedarf durchgeführt werden. Ein solcher Bedarf besteht insbesondere dann, wenn ein neuer optischer Abbildungssensor 230 montiert wird oder dessen Position verändert wird, oder aber wenn das optische Abbildungssystem transportiert wird oder durch einen Stoß erschüttert wird. Dabei kann die Erschütterung etwa durch das System 210 erfasst werden und das System, in Reaktion auf die Erschütterung, die Kalibrierung durchführen.

In dem vorgeschlagenen optischen Abbildungssystem wird, in manchen Abbildungssystemen, ein optischer Abbildungssensor 230 verwendet, der auch als Kamera bezeichnet wird. Dementsprechend kann der optische Abbildungssensor ausgebildet sein um die weiteren Sensordaten, welche Abbildungssensordaten sind, zu erzeugen. Beispielsweise kann der eine optische Abbildungssensor der stereoskopischen Bildgebungsvorrichtung einen APS (Active Pixel Sensor, Aktivpixel sensor) - oder einen CCD (Charge-Coupled-Device, Ladungsgekoppeltes Gerät)-basierten Bildsensor umfassen oder einem solchen entsprechen. Bei APS-basierten Bildsensoren wird beispielsweise das Licht an jedem Pixel mit Hilfe eines Fotodetektors und eines aktiven Verstärkers des Pixels erfasst. APS-basierte Bildsensoren basieren häufig auf der CMOS- (Complementary Metal-Oxide-Semiconductor, Komplementäre Metall-Oxid- Halbleiter) oder S-CMOS-Technologie (Scientific CMOS, Wissenschaftliche Komplementäre Metall-Oxid-Halbleiter). In CCD-basierten Bildsensoren werden eintreffende Photonen an einer Halbleiter-Oxid-Grenzfläche in Elektronenladungen umgewandelt, die anschließend von einer Schaltung der Bildsensoren zwischen kapazitiven Bins (Senken) in den Bildsensoren bewegt werden, um die Bildgebung durchzuführen.

Das System 210 kann ausgebildet sein, um die Sensordaten des Detektors 222 von dem Detektor der scannenden Abbildungsvorrichtung 220 zu erhalten (d.h. zu empfangen oder auszulesen) und/oder um die weiteren Sensordaten des optischen Abbildungssensors 230 von dem optischen Abbildungssensor 230 zu erhalten (d.h. zu empfangen oder auszulesen), etwa über die Schnittstelle 212. Die eine oder mehreren Schnittstellen 212 des Systems 210 können einem oder mehreren Eingängen und/oder Ausgängen zum Empfangen und/oder Übertragen von Informationen entsprechen, die in digitalen (Bit-)Werten gemäß einem bestimmten Code innerhalb eines Moduls, zwischen Modulen oder zwischen Modulen verschiedener Einheiten vorliegen können. Die eine oder mehreren Schnittstellen 212 können beispielsweise Schnittstellenschaltungen umfassen, die für den Empfang und/oder die Übertragung von Informationen ausgebildet sind.

Der eine oder die mehreren Prozessoren 214 des Systems 210 können durch eine oder mehrere Verarbeitungseinheiten, ein oder mehrere Verarbeitungsgeräte, ein beliebiges Mittel zur Verarbeitung, wie einen Prozessor, einen Computer oder eine programmierbare Hardwarekomponente, die mit entsprechend angepasster Software betrieben werden kann, implementiert werden. Mit anderen Worten: Die beschriebene Funktion des einen oder der mehreren Prozessoren 214 kann auch in Software implementiert werden, die dann auf einer oder mehreren programmierbaren Hardwarekomponenten ausgeführt wird. Solche Hardwarekomponenten können einen universal verwendbarer Prozessor (etwa eine Zentralprozessoreinheit), einen Digitalen Signalprozessor (DSP), einen Mikrocontroller usw. umfassen.

Die eine oder mehreren Speichereinrichtungen 216 des Systems 210 können mindestens ein Element aus der Gruppe der computerlesbaren Speichermedien umfassen, wie z. B. ein magnetisches oder optisches Speichermedium, z. B. ein Festplattenlaufwerk, einen Flash-Speicher, eine Diskette, einen Direktzugriffsspeicher (RAM, Random Access Memory), einen programmierbaren Festwertspeicher (PROM, Programmable Read-Only Memory), einen löschbaren programmierbaren Festwertspeicher (EPROM, Erasable Programmable Read- Only Memory), einen elektronisch löschbaren programmierbaren Festwertspeicher (EEPROM, Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory) oder einen Netzwerkspeicher.

Mehr Details und Aspekte des Verfahrens, des Systems, eines entsprechenden Computerprogramms, des optischen Abbildungssystems und der scannenden Abbildungsvorrichtung werden in Verbindung mit dem Konzept oder Beispielen genannt, die vorher oder nachher (etwa im Zusammenhang mit den Fign. 3 bis 5) beschrieben werden. Das Verfahren, das System, das Computerprogramm, das optische Abbildungssystem und die scannende Abbildungsvorrichtung können ein oder mehrere zusätzliche optionale Merkmale umfassen, die ein oder mehreren Aspekten des vorgeschlagenen Konzepts oder der beschriebenen Beispiele entsprechen, wie sie vorher oder nachher beschrieben wurden.

Verschiedene Aspekte der vorliegenden Offenbarung beziehen sich auf eine Vorrichtung zur automatischen Kalibration des Sichtfelds einer optischen Abbildungsvorrichtung oder eines optischen Abbildungssystems, wie etwa eines Mikroskops oder Mikroskopsystems, mittels Bildverarbeitung. Insbesondere befassen sich manche Ausführungsbeispiele mit der automatischen Kalibrierung eines Sichtfelds mehrerer Abbildungsvorrichtungen.

Hierzu wird ein gemeinsam genutztes Kalibrierungstarget (etwa das im Zusammenhang mit den Fign. la bis 2b genutzte Muster) für beide Modalitäten genutzt. Dabei kann das Kalibrierungstarget etwa als Proben-Slide ausgelegt sein. Beispielsweise kann ein Kalibrierungstarget verwendet werden, welches ein periodisches (in x und y-Dimension) Muster darstellt. Diese Periodizität kann dann beispielsweise über eine Auto-Phasenkorrelation bestimmt werden. Die Periodizität kann beispielsweise der charakteristischen Geometrie, die im Zusammenhang mit den Fign. la bis 2b diskutiert wurde, entsprechen oder einen Aspekt der charakteristischen Geometrie darstellen. Vorteil der Nutzung der Auto-Phasenkorrelation ist der geringe technische Aufwand. Dabei kann ggf. auf eine Segmentierung verzichtet werden. Auch ist eine reduzierte Rauschempfindlichkeit gegenüber herkömmlichen Targets und Algorithmen hervorzuheben.

Dasselbe Target kann dabei durch im Weitfeld (durch eine Kamera-basierte Abbildungsvorrichtung, wie etwa den weiteren optischen Abbildungssensor 230 von Fig. 2b) und konfokal aufgenommen werden. Die Abweichung zwischen dem Konfokal-Bildbereich und dem Weitfeld-Bildbereich kann ermittelt werden. Beispielsweise kann das Weitfeld-Bild als Referenz für die zu erreichende Skalierung des konfokalen Scanners (bezüglich der Skalierung in der x-Dimension und der y-Dimension) verwendet werden, da die Kamerasensoren (etwa CCD- Sensoren) keine Modifikation erlauben.

Hierdurch kann das Konfokal-Bild auf den identischen Bildbereich (der Weitfeld-Kamera) eingegrenzt werden. Gleichzeitig kann die Isotropie der Aufnahme gewährleistet werden, oder alternativ zumindest identisch zum Weitfeld-Sensor eingestellt werden. Fig. 3 zeigt ein Flussdiagramm eines Beispiels eines Ablaufs des Kalibrierungsverfahrens. In dem Beispiel von Fig. 3 wird zunächst das Kalibriernormal 310 (etwa das im Zusammenhang mit den Fign. la bis 2b diskutierte Muster, welches ein periodisches Punktgitter sein kann) eingelegt. Dann wird eine Weitfeld-Aufnahme durchgeführt, die als Referenz-Abbildung 320 verwendet wird. Danach wird die Modalität des Mikroskops auf Konfokal gewechselt, das Kalibriernormal 310 bleibt dabei eingelegt. Eine weitere Aufnahme des Südes wird mit dem Konfokal Scanner durchgeführt, um die Konfokal -Abbildung 350 (auch CLSM- Abbildung, engl. Confocal Laser Scanning Microscope, Konfokales Laser- Scannendes Mikroskop) zu erhalten.

Für beide Aufnahmen 320; 350, wird jeweils mittels Autophasenkorrelation 330; 360 und weiteren morphologischen Operationen die Periode (Periodizität) der Probe in x-Dimension und y-Dimension ermittelt. Die Weitfeld-Aufnahme wird im Folgenden als Referenz/Zielwert 340 verwendet, da die Kamera keine Parametrisierung dieser Art anbieten kann und damit unveränderlich ist. Die Abweichung der Perioden im Konfokal-Bild im Vergleich mit dem Weitfeld-Bild erlauben es die relevanten Einstellungen der Gal vo- Steuerung anzupassen 370. Dabei werden beispielsweise sowohl der x-Versatz, der y-Offset, die x-Skalierung und die y- Skalierung berechnet. Die Anpassung dieser Werte führt zu einer modifizierten Spiegelbewegung, so dass das Kalibriernormal, so gut möglich, identisch in konfokal und Weitfeld abbildet. Als Ergebnis sind der Bildbereich und die Skalierung identisch zur Referenzaufnahme eingestellt.

Zur Verifikation wird nach dem Einstellen der Werte erneut ein Konfokal-Bild aufgenommen und mit derselben Methode verarbeitet. Die Abweichung zum Weitfeld-Bild darf dabei nur noch in einem gewissen Toleranzbereich liegen. Dabei kann optional das eine weitere Iteration 380 basierend auf dem Konfokal-Bild durchgeführt werden.

Alternativ kann auch eine ältere Konfokal-Aufnahme verwendet werden, um die Referenz 340 zu bestimmen, etwa, wenn das vorgeschlagene Konzept verwendet wird, um Alterungserscheinungen auszugleichen, oder um den Bildbereich bei dem Wechsel zwischen unterschiedlichen Stativen neu einzustellen.

Fig. 4 zeigt eine schematische Darstellung des Effekts der Kalibrierung. In Fig. 4 ist einerseits die Referenz- Aufnahme 410 des Kalibriernormals und andererseits die Konfokal-Aufnahme 420 gezeigt. In einer ursprünglichen Überlagerung 430, bevor die Kalibrierung durchgeführt wird, ist zu erkennen, dass die Konfokal-Aufnahme in der x-Dimension eine größere Skalierung und in der y-Dimension eine unwesentlich geringere Skalierung aufweist. Zudem ist ein Versatz vorhanden. Nach der Korrektur des Bildbereichs wird eine präzise Überlagerung 440 der Darstellungen des Kalibriernormals erreicht.

Die vorgeschlagene Methode kann im Weiteren verwendet werden, um mittels der Periodizität die Einstellungen des konfokalen Scanners anhand eines aufgenommenen Bildes zu testen, wie etwa die Isotropie, Verzerrung, Aufnahmefehler, die etwa durch unterschiedliche Scangeschwindigkeiten entstehen können (die Isotropie sollte bei unterschiedlichen Scangeschwindigkeiten erhalten bleiben) etc.

Diese Kalibrierung kann automatisch ausgeführt werden oder als Bewertung der aktuellen Einstellungen und als Hilfestellung zum manuellen Nachstellen verwendet werden. Dabei ergibt sich ein Mehrwert durch die unabhängige Auswertung der Skalierungs- und Versatzwerte im Vergleich zur manuellen Kalibrierung. Auch kann ein erheblicher Zeitgewinn in der Produktion des optischen Abbildungssystems, bei gleichzeitiger Erhöhung der Qualität erreicht werden und Senkung der Kosten für die Kalibrierung. Auch wird eine Validierung der Kalibrierung automatisierbar und quantifizierbar, verglichen mit der manuellen, rein visuellen Bewertung.

Vorliegend werden vorliegende Ausführungsbeispiele der Anwendung des Konzepts auf ein Mikroskopsystem beschrieben, das ein Konfokal-Mikroskop sowie ein Weitfeld-Mikroskop umfasst. Das vorliegende Konzept kann jedoch auch auf andere optische Abbildungssysteme und scannende Abbildungsvorrichtungen angewandt werden, etwa andere optische Abbildungssysteme die, eine scannende Abbildungsvorrichtung und eine Kamera-basierte Abbildungsvorrichtung umfassen.

Mehr Details und Aspekte der Vorrichtung zur automatischen Kalibration des Sichtfelds werden in Verbindung mit dem Konzept oder Beispielen genannt, die vorher (z.B. Fign. la bis 2b) beschrieben wurden. Die Vorrichtung zur automatischen Kalibration des Sichtfelds kann ein oder mehrere zusätzliche optionale Merkmale umfassen, die ein oder mehreren Aspekten des vorgeschlagenen Konzepts oder der beschriebenen Beispiele entsprechen, wie sie vorher oder nachher beschrieben wurden. Einige Ausführungsbeispiele beziehen sich auf ein optisches Abbildungssystem oder eine optische Abbildungsvorrichtung, wie etwa ein Mikroskopsystem oder ein Mikroskop, das ein System umfasst, wie in Verbindung mit einer oder mehrerer der Fign. la bis 4 beschrieben. Alternativ kann eine optische Abbildungsvorrichtung, wie etwa ein Mikroskop, Teil eines Systems, wie in Verbindung mit einer oder mehrerer der Fign. la bis 4 beschrieben, sein oder mit demselben verbunden sein. Fig. 5 zeigt eine schematische Darstellung eines Systems 500, das ausgebildet ist zum Ausführen eines hierin beschriebenen Verfahrens. Das System 500 umfasst eine optische Abbildungsvorrichtung 510, wie etwa ein Mikroskop (etwa ein scannendes Mikroskop oder ein nicht-scannendes Mikroskop), und ein Computersystem 520. Die optische Abbildungsvorrichtung 510 ist ausgebildet zum Aufnehmen von Bildern und ist mit dem Computer system 520 verbunden. Das Computer system 520 ist ausgebildet zum Ausführen von zumindest einem Teil eines hierin beschriebenen Verfahrens. Das Computersystem 520 kann ausgebildet sein zum Ausführen eines Maschineniem- Algorithmus. Das Computersystem 520 und die optische Abbildungsvorrichtung 510 können getrennte Einheiten sein, können aber auch zusammen in einem gemeinsamen Gehäuse integriert sein. Das Computersystem 520 könnte Teil eines zentralen Verarbeitungssystems der optischen Abbildungsvorrichtung 510 sein und/oder das Computersystem 520 könnte Teil einer Teilkomponente der optischen Abbildungsvorrichtung 510 sein, wie eines Sensor, eines Aktuator, einer Kamera oder einer Beleuchtungseinheit, usw. der optischen Abbildungsvorrichtung 510.

Das Computersystem 520 kann eine lokale Computervorrichtung (z. B. Personalcomputer, Laptop, Tablet-Computer oder Mobiltelefon) mit einem oder mehreren Prozessoren und einer oder mehreren Speichervorrichtungen oder kann ein verteiltes Computersystem (z. B. ein Cloud-Computing-System mit einem oder mehreren Prozessoren oder einer oder mehreren Speichervorrichtungen, die an verschiedenen Stellen verteilt sind, zum Beispiel an einem lokalen Client und/oder einer oder mehreren Remote-Server-Farms und/oder Datenzentren) sein. Das Computersystem 520 kann irgendeine Schaltung oder Kombination von Schaltungen umfassen. Bei einem Ausführungsbeispiel kann das Computersystem 520 einen oder mehrere Prozessoren umfassen, die von irgendeinem Typ sein können. Nach hiesigem Gebrauch kann Prozessor irgendein Typ von Rechenschaltung bedeuten, wie beispielsweise, aber nicht beschränkt auf, ein Mikroprozessor, ein Mikrocontroller, ein Mikroprozessor mit komplexem Befehlssatz (CISC), ein Mikroprozessor mit reduziertem Befehlssatz (RISC), ein Sehr-langes-Anweisungswort- (Very Long Instruction Word; VLIW) Mikroprozessor, ein Graphikprozessor, ein digitaler Signalprozessor (DSP), ein Multi-Core-Prozessor, ein feldprogrammierbares Gate-Array (FPGA), z.B. eines Mikroskops oder einer Mikroskopkomponente (z. B. Kamera) oder irgendein anderer Typ von Prozessor oder Verarbeitungsschaltung. Andere Typen von Schaltungen, die in dem Computersystem 520 umfasst sein können, können eine speziell angefertigte Schaltung, eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC) oder Ähnliches, wie beispielsweise eine oder mehrere Schaltungen (z. B. eine Kommunikationsschaltung) zur Verwendung bei drahtlosen Vorrichtungen wie z. B. Mobiltelefonen, Tablet-Computern, Laptop-Computern, Funksprechgeräten und ähnlichen elektronischen Systemen sein. Das Computersystem 520 kann eine oder mehrere Speichervorrichtungen umfassen, die ein oder mehrere Speicherelemente umfassen können, die für die jeweilige Anwendung geeignet sind, wie beispielsweise einen Hauptspeicher in der Form eines Direktzugriffsspeichers (RAM, Random Access Memory), eine oder mehrere Festplatten und/oder ein oder mehrere Laufwerke, die entfernbare Medien, wie beispielsweise CDs, Flash-Speicherkarten, DVD und Ähnliches handhaben. Das Computersystem 520 kann auch eine Anzeigevorrichtung, einen oder mehrere Lautsprecher, und eine Tastatur und/oder Steuerung umfassen, die eine Maus, Trackball, Touchscreen, Stimmerkennungsvorrichtung oder irgendeine andere Vorrichtung umfassen kann, die es einem Systemnutzer erlaubt, Information in das Computersy stem 520 einzugeben und Information von demselben zu empfangen.

Einige oder alle Verfahrensschritte können durch (oder unter Verwendung) einer Hardwarevorrichtung ausgeführt werden, wie es zum Beispiel ein Prozessor, ein Mikroprozessor, ein programmierbarer Computer oder eine elektronische Schaltung sein kann. In einigen Ausführungsbeispielen können ein oder mehrere der wichtigsten Verfahrensschritte durch eine solche Vorrichtung ausgeführt werden.

Abhängig von bestimmten Implementierungsanforderungen können Ausführungsbeispiele der Erfindung in Hardware oder Software implementiert werden. Die Implementierung kann mit einem nicht-flüchtigen Speichermedium wie einem digitalen Speichermedium, wie beispielsweise einer Diskette, einer DVD, einem Blu-Ray, einer CD, einem ROM, einem PROM und EPROM, einem EEPROM oder einem FLASH-Speicher, durchgeführt werden, auf dem elektronisch lesbare Steuersignale gespeichert sind, die mit einem programmierbaren Computersystem so Zusammenwirken (oder Zusammenwirken können), dass das jeweilige Verfahren durchgeführt wird. Daher kann das digitale Speichermedium computerlesbar sein. Einige Ausführungsbeispiele gemäß der Erfindung umfassen einen Datenträger mit elektronisch lesbaren Steuersignalen, die mit einem programmierbaren Computersystem Zusammenwirken können, so dass eines der hierin beschriebenen Verfahren durchgeführt wird.

Im Allgemeinen können Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung als Computerprogrammprodukt mit einem Programmcode implementiert werden, wobei der Programmcode für die Ausführung eines der Verfahren wirksam ist, wenn das Computerprogrammprodukt auf einem Computer läuft. Der Programmcode kann beispielsweise auf einem maschinenlesbaren Träger gespeichert werden.

Weitere Ausführungsbeispiele umfassen das Computerprogramm zur Durchführung eines der hierin beschriebenen Verfahren, das auf einem maschinenlesbaren Träger gespeichert ist.

Mit anderen Worten, ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist daher ein Computerprogramm mit einem Programmcode zur Durchführung eines der hierin beschriebenen Verfahren, wenn das Computerprogramm auf einem Computer läuft.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist daher ein Speichermedium (oder ein Datenträger oder ein computerlesbares Medium), das ein darauf gespeichertes Computerprogramm zum Ausführen eines der hierin beschriebenen Verfahren umfasst, wenn es von einem Prozessor ausgeführt wird. Der Datenträger, das digitale Speichermedium oder das aufgezeichnete Medium sind in der Regel greifbar und/oder nicht übergangslos. Eine weiteres Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung, wie hierin beschrieben, die einen Prozessor und das Speichermedium umfasst.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung ist daher ein Datenstrom oder eine Signalfolge, die das Computerprogramm zur Durchführung eines der hierin beschriebenen Verfahren darstellt. Der Datenstrom oder die Signalfolge kann beispielsweise so konfiguriert werden, dass sie über eine Datenkommunikationsverbindung, beispielsweise über das Internet, übertragen werden.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel umfasst ein Verarbeitungsmittel, zum Beispiel einen Computer oder eine programmierbare Logikvorrichtung, das konfiguriert oder angepasst ist, um eines der hierin beschriebenen Verfahren auszuführen. Ein weiteres Ausführungsbeispiel umfasst einen Computer, auf dem das Computerprogramm zum Ausfuhren eines der hierin beschriebenen Verfahren installiert ist. Ein weiteres Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung umfasst eine Vorrichtung oder ein System, das konfiguriert ist, um (zum Beispiel elektronisch oder optisch) ein Computerprogramm zum Ausführen eines der hierin beschriebenen Verfahren an einen Empfänger zu übertragen. Der Empfänger kann beispielsweise ein Computer, eine mobile Vorrichtung, eine Speichervorrichtung oder dergleichen sein. Die Vorrichtung oder das System kann beispiels- weise einen Dateiserver zum Übertragen des Computerprogramms an den Empfänger umfassen.

In einigen Ausführungsbeispielen kann eine programmierbare logische Vorrichtung (z.B. eine feldprogrammierbare Gatteranordnung, FPGA) verwendet werden, um einige oder alle Funk- tionalitäten der hierin beschriebenen Verfahren auszuführen. In einigen Ausführungsbeispielen kann eine feldprogrammierbare Gatteranordnung mit einem Mikroprozessor Zusammenarbeiten, um eines der hierin beschriebenen Verfahren durchzuführen. Im Allgemeinen werden die Verfahren vorzugsweise von jedem Hardwaregerät durchgeführt.

Bezugszeichen

10; 20; 30 Muster

110 Erhalten von weiteren Sensordaten

120 Bestimmen einer Referenzgeometrie

130 Erhalten von Sensordaten

140 Bestimmen einer charakteristischen Geometrie

150 Vergleichen der charakteristischen Geometrie mit der Referenzgeometrie

160 Anpassung einer Darstellung des Musters

165 Bestimmen eines Unterschiedswerts

170 Bereitstellen einer Warnung

180 Bestimmen zumindest eines Kalibrierungsparameters

185 Anpassen des zumindest einen Kalibrierungsparameters

190 Betreiben zumindest einer Ansteuerungseinheit

200a; 200b Optisches Abbildungssystem

210 System

212 Ein oder mehrere Schnittstellen

214 Ein oder mehrere Prozessoren

216 Ein oder mehrere Speichereinrichtungen

220 scannende Abbildungsvorrichtung

222 Detektor

224 Ansteuerungseinheit

226 Licht-leitendes Element, Spiegel

228 Laseremitter

230 weiterer optischer Abbildungssensor

240 Gehäuse

250 Probentisch

310 Kalibriernormal

320 Referenz- Abbildung

330 Auto-Phasenkorrel ati on

340 Referenz

350 Konfokal-Abbildung

360 Auto-Phasenkorrel ati on

370 Anpassung der Gal vo- Steuerung

380 Weitere Iteration 410 Referenz- Aufnahme

420 Konfokal-Aufnahme

430 Ursprüngliche Überlagerung

440 Überlagerung nach Kalibrierung 500 System

510 Optische Abbildungsvorrichtung

520 Computersy stem