DE19921374A1

DE19921374A1 - Arrangement for three-dimensional optical investigation of object with illumination via hole plate has illumination raster, divider mirrors, etc. in compact unit displaced by control elements

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Publication number: DE19921374A1
Application number: DE1999121374
Authority: DE
Inventors: Rudolf Groskopf
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1999-05-10
Filing date: 1999-05-10
Publication date: 2000-11-30
Anticipated expiration: 2019-05-11
Also published as: JP2001012926A; DE19921374C2

Abstract

The arrangement has an illumination raster in an illumination plane with a number of light points (121), one or more optical elements forming images of the raster in a focus plane at the measurement object position and of the light from the object in an observation plane and a receiver array. The illumination raster, divider mirrors, receiver array and any beam shaping element form a compact unit that can be displaced by control elements by distances at least equal to the light point interval.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur dreidimensionalen Untersuchung eines Objektes nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.The present invention relates to a device for three-dimensional Examination of an object according to the preamble of claim 1.

In der confocalen Mikroskopie wird das Objekt in an sich bekannter Weise durch eine Lochblende beleuchtet und der beleuchtete Punkt wird mit einem Strahlungsempfänger beobachtet, dessen lichtempfindliche Fläche ebenso klein ist wie der beleuchtete Punkt (Minsky, M., US Patent 3 013 467 und Minsky, M., Memoir an inventing the confocal scanning microscope, Scanning 10, p. 128-138). Confocale Mikroskopie hat gegenüber konventioneller den Vorteil, daß sie Tiefenauflösung (Messung in z-Koordinate) liefert und daß wenig Streulicht bei der Bildaufnahme entsteht. Nur die im Focus befindliche Ebene des Objektes wird hell beleuchtet. Objektebenen oberhalb und unterhalb der Focusebene erhalten deutlich weniger Licht. Das Bild wird durch einen Scannvorgang aufgebaut. Es können einer oder mehrere Punkte gleichzeitig beleuchtet und beobachtet werden.In confocal microscopy, the object is examined in a manner known per se a pinhole is illuminated and the illuminated point is marked with a Radiation receiver observed, its light-sensitive area just as small is like the illuminated spot (Minsky, M., U.S. Patent 3,013,467 and Minsky, M., Memoir an inventing the confocal scanning microscope, Scanning 10, p. 128-138). Confocal microscopy has the advantage over conventional ones that it Depth resolution (measurement in z coordinate) provides and that little stray light the picture is taken. Only the level of the object in focus is brightly illuminated. Preserve object levels above and below the focus level significantly less light. The image is built up by a scanning process. It one or more points can be illuminated and observed at the same time become.

Drei Methoden für den Scannvorgang sind bekannt: Spiegelscannen, Nipkowscheibe und electronisches Scannen mit Matrixempfänger. Weitere Einzelheiten zum Stand der Technik beim Scannen mit Spiegel und mit Nipkowscheibe finden sich im Handbook of Biological Confocal Microscopy, Plenum Press, New York, London (Hrsg. James B. Pawley).Three methods for scanning are known: mirror scanning, Nipkow disc and electronic scanning with matrix receiver. Further Details of the prior art when scanning with and with mirrors Nipkow disc can be found in the Handbook of Biological Confocal Microscopy, Plenum Press, New York, London (Ed. James B. Pawley).

Ein confocales Bildaufnahmesystem mit confocaler Beleuchtung durch eine Lochplatte und electronischem Scannen durch Matrixempfänger wurde erstmals in DE 40 35 799 vorgeschlagen. Dabei kommt ein Matrixempfänger zum Einsatz, dessen Pixel nur auf einem Teil (z. B. 30%) der dem Pixel zugeordneten Fläche lichtempfindlich sind und auf der Beleuchtungsseite wird typischerweise eine Lochplatte eingesetzt, die ebenso viele Löcher hat wie der Bildsensor lichtempfindliche Pixel. Die Tiefeninformation ergibt sich durch Aufnahme mehrerer Bilder aus verschiedenen Focusebenen und Auswertung des Helligkeitsmaximums individuell für die verschiedenen Pixel im Computer. A confocal imaging system with confocal lighting by a Perforated plate and electronic scanning by matrix receivers was first introduced in DE 40 35 799 proposed. A matrix receiver is used whose pixels only on a part (e.g. 30%) of the area assigned to the pixel are sensitive to light and on the lighting side there is typically one Perforated plate used, which has as many holes as the image sensor photosensitive pixels. The depth information results from recording several images from different focus levels and evaluation of the Brightness maximums individually for the different pixels in the computer.

In der Druckschrift DE 196 48 316 wird eine Anordnung geschildert, bei der typischerweise zugeordnet zu je vier Empfängerpixeln ein Beleuchtungsloch auf der Lochplatte und unmittelbar vor dem Matrixempfänger ein Prismenarray vorgesehen ist. Das Prismenarray wirkt als strahlformendes Element, mit dem das Licht eines jeden Beleuchtungspunktes so aufgespalten wird, daß sich außerhalb des Focus zwei halbmondförmige Bilder ergeben. In der Druckschrift DE 196 51 667 A1 ist eine Anordnung beschrieben, bei der ebenfalls typischerweise je vier Empfängerpixeln ein Beleuchtungsloch auf der Lochplatte zugeordnet ist und die unmittelbar vor dem Empfängerarray ein Array anamorphotischer Linsen enthält. Jedem Beleuchtungsloch ist eine Linse zugeordnet. Die anamorphotischen Linsen wirken hier ebenfalls als strahlformende Elemente, so daß sich im Focus ein kreisförmiges und außerhalb ein ovales Bild des Beleuchtungspunktes ergibt. Bei den beiden letztgenannten Anordnungen wird die Tiefeninformation durch Auswertung der Differenz der Lichtsignale benachbarter Pixel gewonnen. In 199 18 689.8 ist eine Anordnung zur confocalen Farbbildaufnahme geschildert, bei der in der Focusebene vor dem Matrixempfänger eine weitere Lochplatte angeordnet ist. Sie wirkt hier als strahlformendes Element.In the publication DE 196 48 316 an arrangement is described in which typically assigned an illumination hole to four receiver pixels each a perforated plate and a prism array directly in front of the matrix receiver is provided. The prism array acts as a beam-shaping element with which the Light from each lighting point is split so that it is outside the focus results in two crescent-shaped images. In the publication DE 196 51 667 A1 describes an arrangement in which also typically four An illumination hole on the perforated plate is assigned to the receiver pixels and the contains an array of anamorphic lenses immediately in front of the receiver array. A lens is assigned to each lighting hole. The anamorphic lenses also act here as beam-shaping elements, so that the focus is on circular and outside an oval image of the lighting point. At In the latter two arrangements, depth information is obtained Evaluation of the difference in light signals from neighboring pixels obtained. In 199 18 689.8 describes an arrangement for confocal color image recording, with another perforated plate in the focus plane in front of the matrix receiver is arranged. Here it acts as a beam-shaping element.

Die Anordnungen nach DE 40 35 799, DE 196 48 316, DE 196 51 667 A1 und 199 18 689.8 haben unter anderem den Vorteil, daß sehr viele Tiefenmeßpunkte gleichzeitig aufgenommen werden können und sie haben den Nachteil, daß zwischen den Beleuchtungspunkten kleine Teilflächen der Probe nicht ohne weiteres erfaßt werden können. In DE 40 35 799 ist deshalb vorgeschlagen worden, mit optischen Mitteln das Beleuchtungspunktraster auf der Probe um kleine Wege zu verschieben oder die Probe um kleine Wege zu verschieben. Beide Vorgehensweisen haben den Nachteil, daß sie aufwendig und justierempfindlich sind. Es ist deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Anordnung zu schaffen, um computergesteuert das Meßpunktraster auf der Probe so zu verschieben, daß auch die Lücken zwischen den Beleuchtungspixeln erfaßt werden können. Erfindungsgemäß geschieht das, indem Lochplatte, Strahlungsteiler, Empfängerarray und - soweit vorhanden - auch das strahlformende Element in einer kompakten Baugruppe zusammengefaßt werden, die durch feinmechanische Stellelemente verschoben wird. Das hat auch den Vorteil, daß unabhängig von dem gewählten Vergrößerungsmaßstab der Abbildungsoptik immer die gleichen Scannwege zur Abtastung der Lücken zurückzulegen sind.The arrangements according to DE 40 35 799, DE 196 48 316, DE 196 51 667 A1 and 199 18 689.8 have the advantage, among other things, that a large number of depth measuring points can be recorded at the same time and they have the disadvantage that small areas of the sample between the illumination points are not without further can be detected. DE 40 35 799 is therefore proposed been using optical means to move the illumination point grid around the sample to move small paths or to move the sample around small paths. Both approaches have the disadvantage that they are complex and are sensitive to adjustment. It is therefore an object of the present invention to Arrangement to create computer-controlled measuring grid on the sample to shift so that the gaps between the lighting pixels are also detected can be. According to the invention, this is done by perforated plate, Radiation splitter, receiver array and - if available - that too beam-shaping element can be combined in a compact assembly, which is shifted by precision mechanical control elements. That has that too Advantage that regardless of the magnification selected Imaging optics always use the same scanning paths to scan the gaps are to be covered.

Die Figuren zeigen als Beispiel mögliche praktische Ausführungen nach der Erfindung.The figures show possible practical designs according to the example Invention.

Fig. 1 zeigt eine Gesamtanordnung einer Bildaufnahmeeinrichtung nach der Erfindung. Fig. 1 shows an overall arrangement of an image pickup device according to the invention.

Fig. 2a und 2b zeigen eine kompakte Baugruppe mit Lochplatte, Strahlteilerwürfel, strahlformendem Element und Matrix-Strahlungsempfänger. FIGS. 2a and 2b show a compact assembly with a perforated plate, beam splitter cube, strahlformendem element and matrix radiation receiver.

Fig. 3a und Fig. 3b zeigen das Beleuchtungspunktraster und verschiedene Möglichkeiten des Scanweges, der von der kompakten Baugruppe ausgeführt wird. Fig. 3a and Fig. 3b show the illumination grid point and different ways of scanning path, which is executed by the compact assembly.

Fig. 4a zeigt den zeitlichen Ablauf der Microscannbewegung für rasches Abscannen der Lücken ohne örtliche Auflösung. FIG. 4a shows the timing of the MicroScan movement for rapid scanning of the gaps without local resolution.

Fig. 4b zeigt den zeitlichen Ablauf der Microscannbewegung für Abscannen der Lücken mit örtlicher Auflösung. FIG. 4b shows the timing of the MicroScan movement for scanning the gaps with local resolution.

In Fig. 1 ist mit (11) eine Lichtquelle, z. B. eine Halogenlampe, bezeichnet, die mit Hilfe des Kondensors (11k), evtl. über ein Filter (11f) (zur Aussonderung eines ausreichend schmalen Spektralbereiches), ein Beleuchtungsraster beleuchtet, das sich in der Beleuchtungsebene (11b) befindet. Es besteht aus einer lichtundurchlässigen Schicht mit kleinen Löchern. Eine derartige Schicht kann in bekannter Weise z. B. aus Chrom auf einer hergestellt werden. Die Löcher sind in der Schicht ebenso rasterförmig angeordnet wie die lichtempfindlichen Bereiche des Empfängerarrays (17). Die Löcher sind erheblich kleiner als ihr Abstand. Der Abstand der Löcher bzw. Bereiche von Mitte zu Mitte wird als Rastermaß bezeichnet.In Fig. 1 with ( 11 ) is a light source, for. B. a halogen lamp, which, with the aid of the condenser ( 11 k), possibly via a filter ( 11 f) (for separating out a sufficiently narrow spectral range), illuminates an illumination grid located in the illumination plane ( 11 b). It consists of an opaque layer with small holes. Such a layer can in a known manner, for. B. made of chrome on one. The holes in the layer are arranged in a grid pattern just like the light-sensitive areas of the receiver array ( 17 ). The holes are considerably smaller than their distance. The distance between the holes or areas from center to center is called the grid dimension.

Das Beleuchtungsraster wird durch die Linsen (13o, 13u) in die Focusebene (13f) abgebildet, so daß das Objekt (14) mit rasterförmig angeordneten Lichtpunkten beleuchtet wird. Bei nicht transparenten Objekten kann nur die Oberfläche (140) beleuchtet werden, während bei transparenten Objekten auch Schichten (14s) im Inneren mit den Lichtpunkten beleuchtet werden können. Die vom Objekt in der Focusebene (13f) reflektierten Lichtstrahlen werden von den Linsen (13u, 13o) über einen Strahlteiler (16) zum Beispiel in der Empfängerebene (17b) focussiert. Zwischen den Linsen (12o, 13u) ist üblicherweise eine sog. Telezentrie-Blende (13t) angeordnet, welche dafür sorgt, daß der Mittenstrahl (13m) parallel zur optischen Achse (10) auf das Objekt (14) trifft, so daß die Lage der Lichtpunkte auf dem Objekt sich nicht ändert, wenn das Objekt (14) in Richtung der optischen Achse (10) bewegt wird.The illumination grid is imaged into the focus plane ( 13 f) by the lenses ( 13 o, 13 u), so that the object ( 14 ) is illuminated with light points arranged in a grid. In the case of non-transparent objects, only the surface ( 140 ) can be illuminated, while in the case of transparent objects, layers ( 14 s) inside can also be illuminated with the light points. The light beams reflected by the object in the focus plane ( 13 f) are focused by the lenses ( 13 u, 13 o) via a beam splitter ( 16 ), for example in the receiver plane ( 17 b). A so-called telecentric diaphragm ( 13 t) is usually arranged between the lenses ( 12 o, 13 u), which ensures that the center beam ( 13 m) strikes the object ( 14 ) parallel to the optical axis ( 10 ), so that the position of the light spots on the object does not change when the object ( 14 ) is moved in the direction of the optical axis ( 10 ).

Erfindungsgemäß ist die weiter unten ausführlicher erläuterte kompakte Baugruppe über ein Stellglied (24a) mit dem Tragarm (21) verbunden. Eine Steuerleitung (18w) ermöglicht die Ansteuerung der Microscannbewegung durch den Computer (18).According to the invention, the compact assembly, which is explained in more detail below, is connected to the support arm ( 21 ) via an actuator ( 24 a). A control line ( 18 w) enables the microscanning movement to be controlled by the computer ( 18 ).

Der vorerwähnte Strahlteiler (16) ist für Auflichtanwendungen als halbdurchlässiger Spiegel ausgeführt. Für Fluoreszenzanwendungen wird vorzugsweise in an sich bekannter Weise ein dichroitischer Spiegel eingesetzt.The aforementioned beam splitter ( 16 ) is designed as a semi-transparent mirror for reflected light applications. For fluorescence applications, a dichroic mirror is preferably used in a manner known per se.

Das Objekt (14) kann durch eine Verstellvorrichtung (15) in allen 3 Raumrichtungen bewegt werden, so daß verschiedene Schichten (14s) und verschiedene Bereiche des Objektas (14) abgescannt werden können.The object ( 14 ) can be moved in all 3 spatial directions by an adjusting device ( 15 ), so that different layers ( 14 s) and different areas of the object ( 14 ) can be scanned.

Die Signale des Empfängerarrays (17) werden über die Verbindungsleitung (17v) in einen Computer (18) übertragen, der in bekannter Weise die Auswertung übernimmt und auf einem Bildschirm (18b) die Ergebnisse der Auswertung z. B. in Form von graphischen Darstellungen oder Bildern wiedergibt. Der Computer (18) kann auch über die Verbindungsleitung (18v) die Verschiebung der Focusebene (13f) im Objekt und das Scannen in x- und y- Richtung steuern. Diese Steuerung kann im Computer als festes Programm vorliegen oder abhängig von den Ergebnissen der Auswertung erfolgen.The signals of the receiver array ( 17 ) are transmitted via the connecting line ( 17 v) to a computer ( 18 ), which takes over the evaluation in a known manner and displays the results of the evaluation on a screen ( 18 b), for. B. in the form of graphic representations or images. The computer ( 18 ) can also control the shift of the focus plane ( 13 f) in the object and the scanning in the x and y directions via the connecting line ( 18 v). This control can be present in the computer as a fixed program or can take place depending on the results of the evaluation.

In Fig. 2a und 2b ist die kompakte Baugruppe aus Beleuchtungsraster (12l, 12s), strahlformendem Element(70), Teilerspiegel (16) und Empfängerarray (17) in einem größeren Maßstab und in zwei verschiedenen Ansichten dargestellt. Der Strahlteilerwürfel (20) ist auf einer Seite mit dem Beleuchtungsraster (12l, 12s) versehen. Auf der anderen trägt er in diesem Beispiel strahlformende Elemente (70) und den Strahlungsempfänger (17). Als strahlformende Elemente können, wie in DE 196 48 316 vorgesehen, Prismenpaare oder, wie in DE 196 51 667 A1 vorgesehen, anamorphotische Linsen oder wie in 199 18 689.8 vorgesehen, die Löcher einer weiteren Lochplatte Verwendung finden.In Fig. 2a and 2b, the compact assembly of the illumination grid (12 l, s 12), strahlformendem element (70), beam splitter (16) and receiver array shown (17) in a larger scale and in two different views. The beam splitter cube ( 20 ) is provided on one side with the lighting grid ( 12 l, 12 s). On the other, in this example, he carries beam-shaping elements ( 70 ) and the radiation receiver ( 17 ). As beam-forming elements, as provided in DE 196 48 316, pairs of prisms or, as provided in DE 196 51 667 A1, anamorphic lenses or as provided in 199 18 689.8, the holes of another perforated plate can be used.

Mit (16) ist die Strahlteilerschicht bezeichnet. Erfindungsgemäß ist die kompakte Baugruppe über ein Stellglied (24a), den Tragarm (21) und das Stellglied (24b) mit dem Widerlager (= feststehende Fläche) (25) verbunden. Wie bei Erläuterung von Fig. 1 schon erwähnt, werden die Stellglieder vom Rechner angesteuert, um erfindungsgemäß die Microscannbewegung auszuführen.The beam splitter layer is designated by ( 16 ). According to the invention, the compact assembly is connected to the abutment (= fixed surface) ( 25 ) via an actuator ( 24 a), the support arm ( 21 ) and the actuator ( 24 b). As already mentioned in the explanation of FIG. 1, the actuators are controlled by the computer in order to carry out the microscanning movement according to the invention.

Das strahlformende Element muß nicht in jedem Falle vorhanden sein. Zum Beispiel ist in DE 40 35 799 ist eine Anordnung geschildert, die keiner strahlformenden Elemente bedarf. Dort wird die Tiefenauflösung durch Einsatz eines Matrixempfängers erreicht, dessen Pixel nur auf einem Teil ihrer Fläche lichtempfindlich sind.The beam-shaping element need not always be present. To the An example is described in DE 40 35 799, an arrangement that none beam-shaping elements required. There the depth resolution is through use of a matrix receiver, whose pixels are only on part of their surface are sensitive to light.

Fig. 3a zeigt die Beleuchtungspunkte (121) in der Probenebene und als Beispiel einen mäanderförmigen Weg (23a), den sie in der Probenebene in einer x-y- Scannbewegung zurücklegen. Erfindungsgemäß werden auf diese Weise die Lücken, die sich zwischen den Beleuchtungspunkten befinden, ebenfalls in Bildinformation umgesetzt, die vom Computer (18) ausgewertet werden kann. Fig. 3a shows the illumination points (121) in the sample plane, and as an example of a meandering path (23 a), which they cover in the sample plane in an XY scanning movement. According to the invention, the gaps that are located between the illumination points are also converted into image information that can be evaluated by the computer ( 18 ).

Fig. 3b gibt eine spiralförmige Bewegung wieder. Mit (23b) ist eine Bewegung gekennzeichnet, die kontinuierlich erfolgt. Der gleiche Scanweg kann, wie in (23c) wiedergegeben, als Aufeinanderfolge von Bewegungsschritten zurückgelegt werden, so daß die Beleuchtungspunkte nacheinander schrittweise die Positionen 0, 1, 2, . . ., 23, 24, 0 und so fort annehmen. FIG. 3b is a spiral motion again. A movement which is continuous is identified by ( 23 b). The same scan path can be covered as a sequence of movement steps, as shown in ( 23 c), so that the illumination points successively move to positions 0, 1, 2,. . ., 23, 24, 0 and so on.

Fig. 4a zeigt den zeitlichen Ablauf von Bildaufnahme, Bewegung der kompakten Baugruppe und Auslesen des Bildes aus dem Matrixsensor für den Fall, daß zur integralen Aufnahme der den Beleuchtungspunkten zugeordneten Probenteilflächen die Microscanbewegung während der Aufnahme eines Bildes (TV-Frame) erfolgt. Mit 1 sind die Zeitphasen der Bildaufnahme gekennzeichnet, in denen auf dem Strahlungsempfänger eingestrahltes Licht in Ladungsträger umgesetzt wird. In den Pausen zwischen den Bildaufnahmen findet das Auslesen 2 der Ladungen der einzelnen Pixel aus dem Strahlungsempfängerarray statt. Erfindungsgemäß wird während der Bildaufnahme in diesem Falle die kompakte Baugruppe in einer Mäander- oder in einer Spiralbewegung so geführt, daß die im Raster bestehenden Lücken auf der Probenoberfläche abgetastet werden. Dies ist in 3 wiedergegeben. So wird ein integrales Signal über die entsprechenden Teilflächen der Probe gewonnen. Sofort nach Aufnahme eines Bildes kann der nächste Schritt in z-Richtung mit dem Antrieb 15 (Fig. 1) durchgeführt werden. FIG. 4a shows the timing of image pickup, movement of the compact assembly, and reading out the image from the array sensor in the event that takes place to the integral recording of the illumination points associated sample faces the MicroScan movement during an image (TV-frame) recording. 1 denotes the time phases of the image recording in which light irradiated on the radiation receiver is converted into charge carriers. In the pauses between the image recordings, the 2 charges of the individual pixels are read out from the radiation receiver array. According to the invention, the compact assembly is guided in a meandering or in a spiral movement during the image acquisition in such a way that the gaps existing in the grid are scanned on the sample surface. This is shown in FIG. 3 . In this way, an integral signal is obtained over the corresponding partial areas of the sample. Immediately after taking an image, the next step in the z direction can be carried out with the drive 15 ( FIG. 1).

Fig. 4b zeigt den zeitlichen Ablauf von Bildaufnahme, Bewegung der kompakten Baugruppe und Auslesen des Bildes aus dem Matrixsensor für den Fall, daß zur ortsaufgelösten Aufnahme den Beleuchtungspunkten zugeordneten Probenteilflächen die Microscanbewegung zwischen zwei aufeinanderfolgenden TV-Frames nur einen Schritt vollführt. Mit 1 sind die Zeitphasen der Bildaufnahme gekennzeichnet, in denen auf den Strahlungsempfänger eingestrahltes Licht in Ladungsträger umgesetzt wird. In den Pausen zwischen den Bildaufnahmen findet das Auslesen 2 der Ladungen der einzelnen Pixel aus dem Strahlungsempfängerarray statt. Während der Bildaufnahme steht in diesem Falle die kompakte Baugruppe still, so daß in diesem Falle je ausgelesenem Bild nur ein kleiner Teil der Probenoberfläche aufgenommen wird. Nach der Aufnahme eines Bildes wird die kompakte Baugruppe um einen Schritt bewegt, z. B. von 0 nach 1. Nach der Aufnahme des nächsten Bildes dann von 1 nach 2 und so fort, bis - wenn erwünscht - alle Positionen von 0 bis 24 (siehe 23c in Fig. 3b) eingenommen worden sind. Dies ist in 3 wiedergegeben. Erst nach 25 Bildern wird bei diesem Beispiel hochauflösender 3D-Bilderfassung der nächste Schritt in z-Richtung mit dem Antrieb 15 erfolgen. 1 Zeitphasen Bildaufnahme
2 Zeitphasen Bildauslesen
3 Zeitphasen Bewegen der kompakten Baugruppe
10 optische Achse
11 Lichtquelle
11b Beleuchtungsebene
11f Filter
11k Kondensor
12l Löcher
12s Schicht
13f Focusebene
13m Mittenstrahl
13t Telezentrieblende
30o, 13u Linsen
14 Objekt
14o Oberfläche
14s Schicht
15 Verstellvorrichtung
16 Strahlteiler
17 Empfängerarray
17b Empfängerebene
17v Verbindungsleitung
18 Computer
18b Bildschirm
18v Verbindungsleitung
18w Steuerleitung für Microscannbewegung
20 Glaswürfel
21 Trägerarm
23a Mäanderscannbewegung
23b Spiralscannbewegung
23c Schrittscanbewegung
24a Piezoelement
24b Piezoelement
25 Widerlager
70 strahlformendes Element
70b Ebene der strahformenden Elemente
FIG. 4b shows the timing of image pickup, movement of the compact assembly, and reading out the image from the array sensor in the case that the illumination points associated sample faces the MicroScan movement between two successive TV frames performs only one step for the spatially resolved recording. 1 denotes the time phases of the image acquisition in which light irradiated onto the radiation receiver is converted into charge carriers. In the pauses between the image recordings, the 2 charges of the individual pixels are read out from the radiation receiver array. In this case, the compact assembly stands still during image recording, so that in this case only a small part of the sample surface is recorded for each image read out. After taking an image, the compact assembly is moved one step, e.g. B. from 0 to 1. After taking the next picture then from 1 to 2 and so on until - if desired - all positions from 0 to 24 (see 23 c in Fig. 3b) have been taken. This is shown in FIG. 3 . In this example of high-resolution 3D image acquisition, the next step in the z direction with the drive 15 will only take place after 25 images. 1 time phases image acquisition
2 time phases image reading
3 time phases moving the compact assembly
10 optical axis
11 light source
11 b Illumination level
11 f filter
11 k condenser
12 l holes
12 s shift
13 f focus level
13 m center beam
13 t telecentric aperture
30 o, 13 u lenses
14 object
14 o surface
14 s shift
15 adjusting device
16 beam splitters
17 receiver array
17 b Receiver level
17 v connecting line
18 computers
18 b screen
18 v connecting line
18 w control line for microscanning movement
20 glass cubes
21 support arm
23 a meander scanning movement
23 b Spiral scan movement
23 c Step scan motion
24 a piezo element
24 b piezo element
25 abutments
70 beam-shaping element
70 b level of the beam-shaping elements

Claims

1. Device for three-dimensional examination of an object,

- with a, in an illumination plane (11b) attached to the lighting grid (121, 125) that generates a plurality luminous dots
with one or more optical elements ( 13 o, 13 u), which map the illumination grid into a focus plane at the location of the object to be measured ( 14 ) and the light emitted from there into an observation plane,
and with a receiver array ( 17 ) with light-sensitive areas, which registers the light transmitted by the optical elements ( 13 o, 13 u) and reflected in or on the object or emitted by fluorescence,

characterized in that lighting grids ( 12 l, 12 s), divider mirror ( 16 ), receiver array ( 17 ) and, if present, beam-shaping element ( 70 ) are designed as a compact assembly, and in that actuators ( 24 a, 24 b) are provided which are suitable to move the assembly by paths that are at least as large as the distance between the illuminated dots.

2. Arrangement according to claim 1, characterized in that piezo elements are used as actuators ( 24 a, 24 b).

3. Arrangement according to claim 1, characterized in that for integral Recording of the partial sample areas assigned to the illumination points Microscan movement takes place while taking a picture (TV frame) and the gaps between the confocal measuring points largely or to be fully grasped.

4. Arrangement according to claim 1, characterized in that for spatially resolved Recording of the partial sample areas assigned to the illumination points Microscan movement between two successive images (TV frames) just one step.