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DE102014107934A1 - A method of microscopically imaging samples on soils of fluid-filled pots of a microtiter plate - Google Patents

A method of microscopically imaging samples on soils of fluid-filled pots of a microtiter plate Download PDF

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DE102014107934A1
DE102014107934A1 DE102014107934.5A DE102014107934A DE102014107934A1 DE 102014107934 A1 DE102014107934 A1 DE 102014107934A1 DE 102014107934 A DE102014107934 A DE 102014107934A DE 102014107934 A1 DE102014107934 A1 DE 102014107934A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
potty
image
sample
brightness
illumination
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE102014107934.5A
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German (de)
Inventor
Peter Schön
Thorsten Kues
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Carl Zeiss Microscopy GmbH
Original Assignee
Carl Zeiss Microscopy GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Carl Zeiss Microscopy GmbH filed Critical Carl Zeiss Microscopy GmbH
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Priority to PCT/EP2015/060672 priority patent/WO2015185341A1/en
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Abstract

Es wird beschrieben ein Verfahren zur mikroskopischen Abbildung von Proben (14), die in einer Mikrotiterplatte (11), welche eine Vielzahl von mit Fluid (4) befüllten Töpfchen (1) aufweist, an Böden (3) der Töpfchen (1) anhaften, wobei die Töpfchen (1) nacheinander von einer den Böden (3) gegenüberliegenden Oberseite her aus einer Durchlichtbeleuchtungsquelle (16) längs einer optischen Achse (OA) mit Beleuchtungsstrahlung (2) beleuchtet und die derart von der Oberseite beleuchteten Böden (3) der Töpfchen (1) von der Unterseite (15) her einzeln vergrößernd abgebildet werden, wobei zur Verbesserung einer Randausleuchtung des Bodens (3) bei jedem beleuchteten Töpfchen (1) zwischen dem Töpfchen (1) und der Durchlichtbeleuchtungsquelle (16) ein Homogenisierungselement (7) angeordnet wird, das von der Durchlichtbeleuchtungsquelle (16) beleuchtet wird, für die Beleuchtungsstrahlung (2) transparent ist, und einen in das Töpfchen (1) und dort in das Fluid (4) eintauchenden Teil (7a) aufweist, welcher eine im Fluid (4) liegende Stirnfläche (8) hat.A method is described for the microscopic imaging of samples (14) which adhere to trays (3) of the pots (1) in a microtiter plate (11) which has a multiplicity of pots (1) filled with fluid (4), wherein the pots (1) successively from a bottom opposite the bottoms (3) from a transmitted light source (16) along an optical axis (OA) illuminated with illumination radiation (2) and the thus top of the illuminated bottoms (3) of the pots ( 1) from the underside (15) forth individually magnifying image, wherein for improving an edge illumination of the bottom (3) at each illuminated potty (1) between the potty (1) and the transmitted light source (16) a homogenizing element (7) is arranged Illuminated by the transmitted-light illumination source (16) for which illumination radiation (2) is transparent, and a part immersed in the potty (1) and there in the fluid (4) ( 7a) which has an end face (8) lying in the fluid (4).

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur mikroskopischen Abbildung von Proben, die in einer Mikrotiterplatte, welche eine Vielzahl von mit Fluid befüllten Töpfchen aufweist, an Böden der Töpfchen anhaften, wobei die Töpfchen nacheinander von einer den Böden gegenüberliegenden Oberseite her aus einer Durchlichtbeleuchtungsquelle längs einer optischen Achse beleuchtet und die derart von der Oberseite beleuchteten Böden der Töpfchen von der Unterseite her einzeln vergrößernd abgebildet werden. The invention relates to a method for the microscopic imaging of samples which adhere to the bottom of the pots in a microtiter plate having a plurality of pots filled with fluid, the pots being successively separated from a bottom opposite the bottom from a transmitted light source along a Illuminated optical axis and the thus illuminated from the top soils of the pots from the bottom forth individually magnifying.

In den Biowissenschaften spielt die Mikroskopie lebender Zellen eine wichtige Rolle. Diese werden häufig in Mikrotiterplatten kultiviert. Die Zellen befinden sich am Gefäßboden und sind von einem Nährmedium umgeben. Mikroskopiert werden sie in der Regel mit einem inversen Mikroskop; bei diesem befindet sich das Objektiv unterhalt des Probengefäßbodens. Die Beleuchtung der Probe kann über Auflicht oder Durchlicht erfolgen. Für Durchlichtbilder wird eine Leuchte oberhalb des Probengefäßes angebracht. Da aber biologische Zellen nur wenig absorbierende Bestandteile enthalten, sind Hellfeld-Durchlichtbilder typischerweise nur sehr schwach kontrastiert. Mit Hilfe diverser Durchlichtkontrastverfahren wie z. B. Phasenkontrast, DIC u. a. lässt sich der geringe Brechzahlunterschied der einzelnen Zellbestandteile zueinander und zum umgebenden Medium in einen Intensitätsunterschied umwandeln, der dann ein kontrastiertes Durchlichtbild liefert. In the life sciences microscopy of living cells plays an important role. These are often cultivated in microtiter plates. The cells are located at the bottom of the vessel and are surrounded by a nutrient medium. They are usually microscoped with an inverted microscope; In this case, the lens is the bottom of the sample vessel bottom. The illumination of the sample can be done by reflected light or transmitted light. For transmitted light images, a light is placed above the sample vessel. However, since biological cells contain only low-absorbing components, bright-field transmitted light images are typically only very slightly contrasted. With the help of various Durchlichtkontrastverfahren such. B. Phase contrast, DIC u. a. The small refractive index difference of the individual cell components relative to one another and to the surrounding medium can be converted into an intensity difference, which then provides a contrasted transmitted light image.

Die Erfindung befasst sich also mit der Durchlicht-Mikroskopie von Proben, die am Boden einer Mikrotiterplatte anhaften. Die Böden werden im Durchlicht beleuchtet und hochauflösend in einem Mikroskop abgebildet. Diese Art der Mikroskopie unterscheidet sich von der im Stand der Technik in anderen Anwendungen gebräuchlichen Abbildung einer gesamten Mikrotiterplatte, wie es beispielsweise in der DE 10200541 A1 erfolgt. Werden die Böden einzeln oder in kleinen Gruppen vergrößernd im Durchlicht abgebildet, sind die Anforderungen an die Qualität der Durchlichtbeleuchtung um ein Vielfaches höher. Dies gilt insbesondere hinsichtlich der genannten Durchlichtkontrastverfahren. Thus, the invention is concerned with transmitted light microscopy of samples adhering to the bottom of a microtiter plate. The floors are illuminated in transmitted light and imaged in high resolution in a microscope. This type of microscopy differs from the conventional image of an entire microtiter plate used in other applications in the prior art, as described, for example, in US Pat DE 10200541 A1 he follows. If the floors are magnified individually or in small groups in transmitted light, the quality requirements of transmitted light illumination are many times higher. This applies in particular with regard to the aforementioned transmitted-light contrast method.

Das Gebiet der Erfindung ist auch abzugrenzen gegen sogenannte Fluoreszenzreader, die überprüfen ob bzw. wie stark die Flüssigkeit in einem Töpfchen einer Mikrotiterplatte fluoresziert. Auch hier erfolgt in der Regel eine Erfassung aller Töpfchen einer Mikrotiterplatte gleichzeitig. Zudem ist die Qualität der Beleuchtung der Böden bei diesen Anwendungen irrelevant. Die US 6074614 befasst sich mit einem solchen Einsatz von Mikrotiterplatten und sieht eine Abdeckplatte vor, welche passend zur Mikrotiterplatte eine Vielzahl von zylindrischen Vorsprüngen hat, die in die potentiell fluoreszierende Flüssigkeit der Mikrotiterplatte eintauchen. Das Ziel ist es, bei der Fluoreszenzanregung und -auslesung eine möglichst gleichmäßige Weglänge der Strahlung durch die Töpfchen der Mikrotiterplatte zu gewährleisten. Die Frage der Beleuchtung des Bodens einer Mikrotiterplatte spielt keine Rolle. The field of the invention is also delineated against so-called fluorescence readers, which check whether or how much the liquid fluoresces in a well of a microtiter plate. Again, a collection of all pots of a microtiter plate is usually done simultaneously. In addition, the quality of the floor lighting is irrelevant in these applications. The US 6074614 is concerned with such a use of microtiter plates and provides a cover plate which, matching the microtiter plate, has a plurality of cylindrical protrusions which dip into the potentially fluorescent liquid of the microtiter plate. The goal is to ensure the most uniform path length of the radiation through the pots of the microtiter plate in the fluorescence excitation and readout. The question of lighting the bottom of a microtiter plate does not matter.

Eine Voraussetzung für qualitativ gute Durchlichtbilder, unabhängig davon welches Kontrastverfahren verwendet wird, ist eine möglichst homogene Beleuchtung über das ganze vom Objektiv erfasste Objektfeld, d. h. des ganzen Bodens. Üblicherweise wird diese über eine Köhlersche Beleuchtung realisiert, die garantiert, dass alle Punkte des Objektfeldes nicht nur in etwa mit derselben Intensität beleuchtet werden, sondern auch mit einem annähernd gleichen Winkelspektrum, welches durch die numerische Apertur (NA) der Beleuchtung beschrieben wird. Der klassischen Lehre zufolge sollte diese NA etwas kleiner sein als die NA des Objektives bzw. der Detektion. Diese Bedingungen lassen sich für Proben, die sich zwischen einem Objektträger und einem Deckglas befinden, sowie für Proben in Petrischalen meist problemlos erfüllen. A prerequisite for qualitatively good transmitted light images, irrespective of which contrast method is used, is as homogeneous illumination as possible over the entire object field captured by the objective, d. H. of the whole soil. Usually, this is realized via a Köhler illumination, which guarantees that all points of the object field are illuminated not only approximately with the same intensity, but also with an approximately equal angular spectrum, which is described by the numerical aperture (NA) of the illumination. According to classical teachings, this NA should be slightly smaller than the NA of the objective or the detection. These conditions can be easily met for samples that are located between a slide and a coverslip, as well as for samples in petri dishes.

Kleine Probengefäße, wie z. B. Mikrotiterplatten stellen in dieser Hinsicht jedoch ein Problem dar. Im Folgenden werden als Beispiel für kleine Probengefäße Mikrotiterplatten herangezogen. Diese weisen z. B. 96 einzelne Töpfchen auf. Die Töpfchen sind typischerweise ca. 11 mm hoch und haben einen Durchmesser von etwa 7 mm. Damit beschneidet der obere Rand des Töpfchens den Lichtkegel der Durchlichtbeleuchtung, der einen bestimmten Punkt des Töpfchenbodens erreicht und nach dessen Passieren vom Objektiv aufgefangen wird. Je nachdem, ob dieser Bodenpunkt im Töpfchenzentrum oder eher am Rand liegt, ist auch der nutzbare Lichtkegel ein anderer, d. h. jeder Punkt des Töpfchenbodens "sieht" einen anderen Beleuchtungs-NA-Bereich. Sofern die Objektiv-NA groß genug ist, alle unterschiedlichen Beleuchtungskegel aufzunehmen und die Beleuchtung in jedem dieser Kegel eine annähernd gleiche Intensität zur Verfügung stellt, bleibt die Ausleuchtung des Töpfchenbodens homogen, obwohl der Töpfchenrand das Beleuchtungslicht beschneidet. Small sample containers, such. However, microtiter plates are a problem in this respect. In the following, microtiter plates are used as an example for small sample containers. These have z. B. 96 individual pots on. The pots are typically about 11 mm high and have a diameter of about 7 mm. Thus, the upper edge of the potty truncates the cone of light of the transmitted light illumination, which reaches a certain point of the bottom of the potty and is caught by the lens after passing through it. Depending on whether this bottom point is in the potty center or rather on the edge, the usable light cone is another, d. H. every point of the potty bottom "sees" another illumination NA area. If the lens NA is large enough to accommodate all the different illumination cones and the illumination in each of these cones provides approximately equal intensity, the illumination of the potty bottom remains homogeneous although the potty edge prunes the illumination light.

Ein Ansatz, den Effekt des Flüssigkeitsmeniskus‘ zu kompensieren, ist in US 6238911 beschrieben. Dort wird oberhalb der Mikrotiterplatte ein Linsenarray eingebracht, welches dafür sorgt, dass sich das Bild der Beleuchtungspupille nicht lateral zum Bild der Detektionspupille verschiebt. Unter dieser Voraussetzung lässt sich auch in Mikrotiterplatten ein klassischer Phasenkontrast realisieren. Dieses Linsenarray lässt sich auch so einbringen, dass die Linsenwölbung in Richtung Probe zeigt bzw. die Linse selbst teilweise innerhalb des Töpfchens liegt. Diese Ausführung verbessert die Randausleuchtung jedoch nur unter sehr speziellen Umständen. Ein Abweichen von diesen Bedingungen führt sogar zu einer schlechteren Ausleuchtung, als ohne einen solchen Linsenarray. One approach to compensate for the effect of the fluid meniscus is in US 6238911 described. There, a lens array is introduced above the microtiter plate, which ensures that the image of the illumination pupil does not shift laterally to the image of the detection pupil. Under this condition, a classical phase contrast can also be realized in microtiter plates. This lens array can also be introduced so that the lens curvature points in the direction of the sample or the lens itself lies partially within the potty. However, this design enhances edge illumination only in very specific circumstances. Deviation from these conditions even results in poorer illumination than without such a lens array.

Bei Dunkelfeld-Streulichtuntersuchungen ist der Meniskus störend. Dieses Problem wird in US 2007171417 dadurch gelöst, dass auf die Flüssigkeit, die die Probe enthält, eine weitere Flüssigkeit, wie z. B. ein Öl gegeben wird, die den Meniskus in seiner Stärke reduziert. Zusätzlich kann auch eine Platte aufgelegt werden, die vorzugsweise das Beleuchtungslicht absorbiert, um Reflexe zu vermindern. Solche Platten sind für das hier vorgestellte Gebiet nicht zu gebrauchen, da sie die Durchlichtausleuchtung stören würden, weshalb keine absorbierenden Schichten in den Strahlengang gebracht werden können. In dark field scattered light examinations, the meniscus is disturbing. This problem is in US 2007171417 solved in that the liquid containing the sample, another liquid such. As an oil is given, which reduces the meniscus in its strength. In addition, a plate may also be placed which preferably absorbs the illumination light to reduce reflections. Such plates are not useful for the area presented here because they would interfere with the transmitted light illumination, which is why no absorbing layers can be brought into the beam path.

In WO 02087763 ist ein Deckel für Mikrotiterplatten offenbart, der flach oder mit Auswölbungen ausgebildet sein kann und dazu dient, in verschiedenen Töpfchen einer Mikrotiterplatte gleiche Bedingungen zu schaffen, so dass Messungen, wie z. B. das Messen eines Fluoreszenzspektrums einer fluoreszierenden Lösung, in unterschiedlichen Töpfchen miteinander vergleichbar sind. Diese Anmeldung hat keinen Bezug zur Mikroskopie, Ausleuchtungen und deren Optimierung spielen keine Rolle. In WO 02087763 discloses a lid for microtiter plates, which may be flat or formed with bulges and serves to create the same conditions in different pots of a microtiter plate, so that measurements such. As measuring a fluorescence spectrum of a fluorescent solution, are comparable to each other in different pots. This application has no relation to microscopy, illumination and optimization do not matter.

In US 2010197004 dient ein Deckel für Mikrotiterplatten mit Auswölbungen dazu, bei einer Flüssigkeit mit homogen darin verteilten Zellen dafür zu sorgen, dass nach einer Sedimentierung dieser Zellen am Ende alle Teile des Töpfchenbodens dieselbe Zelldichte aufweisen. Der Deckel verhindert, dass sich nahe des Randes mehr Zellen ansammeln als im Zentrum. Dieser Deckel dient also der Probenpräparierung, nicht der Beobachtung. In US 2010197004 In the case of a liquid with cells distributed homogeneously therein, a lid for microtiter plates with bulges serves to ensure that after sedimentation of these cells all parts of the bottom of the cell have the same cell density. The lid prevents more cells from accumulating near the edge than in the center. So this lid is used for sample preparation, not observation.

Keine der Veröffentlichungen im Stand der Technik, die Deckel für Mikrotiterplatten mit zylindrischem Auswölbungen beschreibt, befasst sich mit der Frage der Durchlichtbeleuchtung, d. h. mit einem Verfahren zum vergrößerten Abbilden von Proben am Boden eines durchlichtbeleuchteten Töpfchens einer Mikrotiterplatte. Da die zitierten Druckschriften und insbesondere auch die US 6074614 andere Mikroskopierverfahren betreffen, sind die dort zu behebenden Probleme andere, als bei der vorliegenden Erfindung. None of the prior art publications describing lids for cylindrical well microtiter plates addresses the issue of transmitted light illumination, that is, a method for enlarged imaging of samples on the bottom of a transmitted light well of a microtiter plate. Since the cited documents and especially the US 6074614 As for other microscopy methods, the problems to be solved there are different from those of the present invention.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur mikroskopischen Abbildung von Proben, die in einer Mikrotiterplatte, welche eine Vielzahl von mit Fluid befüllten Töpfchen aufweist, an Böden der Töpfchen anhaften, wobei die Töpfchen nacheinander von einer den Böden gegenüberliegenden Oberseite her aus einer Durchlichtbeleuchtungsquelle längs einer optischen Achse beleuchtet und die derart von der Oberseite beleuchteten Böden der Töpfchen von der Unterseite her einzeln vergrößernd abgebildet werden, anzugeben, bei dem die Beleuchtung des Bodens auch ohne Verwendung von Abbildungsoptiken mit hoher numerischer Apertur gleichmäßig ist. The invention is therefore based on the object, a method for the microscopic imaging of samples which adhere to a bottom of the wells in a microtiter plate having a plurality of fluid-filled pots, the pots successively from a top surface opposite the bottoms of a Illuminated transmitted-light source along an optical axis and the so-lit from the top bottoms of the pots from the bottom to zoom individually, to indicate where the lighting of the floor is even without the use of imaging optics with high numerical aperture uniform.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst mit einem Verfahren zur mikroskopischen Abbildung von Proben, die in einer Mikrotiterplatte, welche eine Vielzahl von mit Fluid befüllten Töpfchen aufweist, an Böden der Töpfchen anhaften, wobei die Töpfchen nacheinander von einer den Böden gegenüberliegenden Oberseite her aus einer Durchlichtbeleuchtungsquelle längs einer optischen Achse beleuchtet und die derart von der Oberseite beleuchteten Böden der Töpfchen von der Unterseite her einzeln vergrößernd abgebildet werden, bei dem zur Verbesserung einer Randausleuchtung des Bodens bei jedem beleuchteten Töpfchen zwischen dem Töpfchen und der Durchlichtbeleuchtungsquelle ein Homogenisierungselement angeordnet wird, das von der Durchlichtbeleuchtungsquelle beleuchtet wird und einen in das Töpfchen und dort in das Fluid eintauchenden Teil aufweist, welcher eine im Fluid liegende Stirnfläche hat. This object is achieved according to the invention with a method for the microscopic imaging of samples which adhere to the bottom of the pots in a microtiter plate having a multiplicity of pots filled with fluid, the pots being passed successively from a top side opposite the bottoms from a transmitted-light illumination source illuminated on an optical axis and the thus illuminated from the top bottoms of the pots are individually magnifying from the bottom, in which is arranged to improve a peripheral illumination of the bottom of each illuminated potty between the potty and the transmitted light source, a homogenizing element, from the transmitted light source is illuminated and has a in the potty and there immersed in the fluid part, which has an end face located in the fluid.

Erfindungsgemäß wird die Randausleuchtung am Boden verbessert, indem ein Eingriff innerhalb des Töpfchens erfolgt, der den Meniskus im optisch relevanten Bereich zerstört, indem das Homogenisierungselement zwischen der Durchlichtbeleuchtungsquelle und dem Töpfchen angeordnet wird, das einen in das Fluid eintauchenden Teil aufweist, welcher eine im Fluid liegende Stirnfläche hat. According to the invention, the edge illumination at the bottom is improved by engaging within the potty which destroys the meniscus in the optically relevant region by placing the homogenizing element between the transmitted light source and the potty having a part immersed in the fluid, one in the fluid lying end face.

Als zweckmäßig erweisen sich dazu z. B. transparente Zylinder, die in die Töpfchen eintauchen. Diese können z. B. aus Glas oder aus Kunststoff gefertigt sein. Verfügen sie sowohl am oberen als auch am unteren Ende über eine ebene, zur optischen Achse senkrechte Fläche, wird der Meniskuseffekt unterbunden und ein paralleles Beleuchtungsstrahlenbündel bleibt parallel, nachdem es das Töpfchen passiert hat. As appropriate prove to z. B. transparent cylinders that dip into the pots. These can be z. B. made of glass or plastic. If they have a plane surface perpendicular to the optical axis at both the top and bottom ends, the meniscus effect is suppressed and a parallel illumination beam remains parallel after passing the potty.

Um möglichst viele Töpfchen auf diese Art ausleuchten zu können, kann die Erfindung als einfacher Deckel für eine Mikrotiterplatte ausgeführt sein, bei dem an der Position jedes Töpfchens ein Zylinder ausgebildet ist, der in das Töpfchen hineinragt. In order to illuminate as many pots as possible in this way, the invention may be embodied as a simple lid for a microtiter plate, wherein at the position of each potty a cylinder is formed, which protrudes into the potty.

Dieser Deckel kann auf den Töpfchenrändern der Mikrotiterplatte aufliegen oder beabstandet sein. Dazu können z. B. an den Ecken des Deckels Stützelemente angebracht sein, die den Deckel relativ zur oberen Fläche der Mikrotiterplatte halten oder relativ zu ihrer Aufstellfläche. Mikrotiterplatten gibt es mit unterschiedlichen Töpfchenzahlen, z. B. 24, 96 oder 384 Töpfchen. Bei Platten mit 96 Töpfchen existieren ebenso zwei Varianten, die Standardvariante mit einem Töpfchendurchmesser von etwa 7 mm, sowie eine mit halbem Volumen bei einem Töpfchendurchmesser von etwa 5 mm. Für alle diese Varianten lässt sich ein Deckel nach obiger Beschreibung mit in die Flüssigkeit ragenden Zylindern konstruieren. Dabei muss es sich nicht um Kreiszylinder handeln. Insbesondere die Töpfchen in Mikrotiterplatten mit 384 Vertiefungen sind meist nicht rund, sondern quadratisch mit abgerundeten Ecken ausgeführt. Eine entsprechende Form können auch die eintauchenden Elemente des Deckels haben. Auch muss der Deckel nicht die gesamte Platte abdecken. Auch Deckel, die nur Teile der Mikrotiterplatte bedecken, beispielsweise dessen Zentralbereich oder nur jedes n-te Töpfchen, sind im Sinne dieser Erfindung möglich. Statt Zylindern können auch andere geometrische Formen ausgebildet sein, z. B. Kegel oder Kegelstümpfe und dergleichen. Der Einfachheit halber wird jedoch im Weiteren zum Teil nur von Zylindern gesprochen, ohne dass dies einschränkend zu verstehen ist. This lid may rest or be spaced on the well edges of the microtiter plate. These can z. B. be attached to the corners of the lid supporting elements that hold the lid relative to the upper surface of the microtiter plate or relative to their footprint. Microtiter plates are available with different potty numbers, z. B. 24, 96 or 384 pots. For plates with 96 pots, there are also two variants, the standard variant with a potty diameter of about 7 mm, and one with half volume with a potty diameter of about 5 mm. For all these variants, a lid can be constructed as described above with protruding into the liquid cylinders. It does not have to be a circular cylinder. In particular, the pots in microtiter plates with 384 wells are usually not round, but executed square with rounded corners. A corresponding shape may also have the immersing elements of the lid. Also, the lid does not have to cover the entire plate. Also, covers that cover only parts of the microtiter plate, for example, the central area or only every n-th potty are possible in the context of this invention. Instead of cylinders, other geometric shapes may be formed, for. As cones or truncated cones and the like. For the sake of simplicity, however, the following will be discussed in part only by cylinders, without this being limiting.

Da die Flüssigkeiten in Mikrotiterplatten häufig Nährlösungen sind, in denen sich das Probenmaterial befindet, ist es vorteilhaft, wenn das Homogenisierungselement sich gut reinigen lässt. Durch die hervorstehenden Zylinder können viele schwer zugängliche Bereiche entstehen. Zur Erleichterung der Reinigung können Ecken und Kanten abgerundet ausgeführt werden. Üblicherweise geschieht eine Reinigung bzw. Sterilisierung von Probengefäßen mittels Autoklavieren. Deshalb ist es vorteilhaft, wenn auch der erfindungsgemäße Deckel aus Materialien besteht, die autoklavierbar sind, also z. B. Glas oder autoklavierbarer Kunststoff. Mikrotiterplatten sind i. d. R. als Einweggefäße konzipiert. Analog dazu ist auch die Ausführung des beschriebenen Deckels als Einweg- bzw. Verbrauchsmaterial denkbar. Since the fluids in microtiter plates are often nutrient solutions in which the sample material is located, it is advantageous if the homogenization element can be cleaned well. The protruding cylinders can create many hard to reach areas. To facilitate cleaning, corners and edges can be rounded. Usually, a cleaning or sterilization of sample vessels by autoclaving happens. Therefore, it is advantageous if the lid according to the invention consists of materials that are autoclavable, ie z. As glass or autoclavable plastic. Microtiter plates are i. d. R. designed as disposable vessels. Similarly, the execution of the cover described as a disposable or consumable material is conceivable.

Wenn der Zylinder in das Töpfchen einer Mikrotiterplatte eingesetzt wird, kann es passieren, dass unterhalb des Zylinders eine Luftblase verbleibt. Diese stört die Homogenität der Ausleuchtung empfindlich. Sofern nur ein einziger Zylinder benutzt wird, kann dieses Problem durch wiederholtes Einsetzen behoben werden. Falls jedoch ein Deckel mit vielen Zylindern zum Einsatz kommt, führt eine Wiederholung nicht zum Ziel, da sich jeweils unter einigen Zylindern Luftblasen finden werden. Um dieses Problem zu beseitigen, stehen mehrere Möglichkeiten zur Verfügung. If the cylinder is inserted into the potty of a microtiter plate, it may happen that an air bubble remains below the cylinder. This disturbs the homogeneity of the illumination sensitive. If only a single cylinder is used, this problem can be solved by repeated insertion. If, however, a lid with many cylinders is used, a repetition does not lead to the goal, since in each case under some cylinders air bubbles will find. To eliminate this problem, several options are available.

Zum einen kann die Unterseite der Zylinder leicht gewölbt oder abgeschrägt ausgeführt werden, so dass Luftblasen zur Seite geleitet werden und dann zwischen Zylinder und Töpfchenwand entweichen können. Hierbei ist jedoch darauf zu achten, dass die Wölbung bzw. Schräge nicht zu stark ist und erneut ein Meniskus bzw. eine Brechkante an der Grenzfläche Zylinder-Flüssigkeit erzeugt wird, der sich negativ auf die Ausleuchtung auswirkt, sofern das Zylindermaterial nicht einen der Flüssigkeit ähnlichen Brechungsindex besitzt. On the one hand, the underside of the cylinders can be slightly curved or chamfered so that air bubbles can be directed to the side and then escape between the cylinder and the wall of the potty. However, care should be taken to ensure that the curvature or slope is not too strong and again a meniscus or a breaking edge at the interface cylinder-liquid is generated, which has a negative effect on the illumination, unless the cylinder material is similar to the liquid Has refractive index.

Zum anderen kann der Zylinder einen kleineren Durchmesser als das Töpfchen aufweisen, so dass zwischen Zylinder und Töpfchenrand ausreichend Platz zur Verfügung steht, damit Luftblasen entweichen können. Allerdings sollte der Zylinderdurchmesser auch nicht zu klein gewählt sein, da sonst nur im Töpfchenzentrum der Meniskus zerstört wird, während er sich rund um den Zylinder erneut ausbildet. Bei einem Töpfchendurchmesser von 7 mm eignen sich Zylinder mit einem Durchmesser von 5 mm. Beim Einsetzen entstehen fast nie Luftblasen und die Ausleuchtung ist bis zum Töpfchenrand sehr gut. Bei Zylindern mit 6 mm Durchmesser entstehen fast immer Luftblasen, die nicht entweichen können und bei Zylindern mit einem Durchmesser von 4 mm oder kleiner verschlechtert sich die Ausleuchtung substanziell aufgrund des Meniskus‘ im Bereich zwischen Zylinder und Töpfchenwand. On the other hand, the cylinder may have a smaller diameter than the potty, so that there is sufficient space between the cylinder and the potty edge, so that air bubbles can escape. However, the cylinder diameter should not be too small, because otherwise the meniscus is only destroyed in the potty center, while it forms again around the cylinder. With a potty diameter of 7 mm, cylinders with a diameter of 5 mm are suitable. When inserting almost never create air bubbles and the illumination is very good up to the potty edge. For cylinders with a diameter of 6 mm, almost always air bubbles are created which can not escape, and for cylinders with a diameter of 4 mm or smaller, the illumination deteriorates substantially due to the meniscus between the cylinder and the potty wall.

Da diese Zylinder, wie bereits beschrieben, einen kleineren Durchmesser haben sollten als die Töpfchen selbst, bildet sich zwischen Zylinder und Töpfchenrand ein kleiner Meniskus heraus. Durch geschickte Wahl der Zylinderdurchmessers kann dessen Effekt auf die Ausleuchtung zwar minimiert werden, er äußert sich aber dennoch in einer Ringstruktur im Bild. Die Intensitätsmodulation dieser Ringe ist jedoch deutlich geringer als der Intensitätsrandabfall ohne Verwendung des Deckels. Steht der Zylinder mittig zum Töpfchen sind diese Ringe konzentrisch zum Töpfchen. Steht der Zylinder leicht außermittig, sind die Ringe ebenfalls außermittig. Wenn die Zylinder nach jedem Einsetzen gleich zu den Töpfchen stehen, ist auch die Ringstruktur relativ zu den Töpfchen immer gleich. Um zu verhindern, dass sich die Zylinder relativ zu den Töpfchen verschieben, kann der Deckel z. B. passgenau zu den Außenmaßen der Mikrotiterplatte gefertigt werden. Alternativ können auch Arretier- oder Positioniermöglichkeiten seitlich am Deckelrand vorgesehen werden, mit deren Hilfe der Deckel in eine definierte Position zur Mikrotiterplatte gebracht wird. Das ermöglicht dann das Herausrechnen dieser Ringe mittels einer geeigneten Software. Die Ringstruktur ist in der Regel recht unscharf, da sie aus Ebenen herrührt, die relativ weit von der Beobachtungsebene entfernt liegen. Das ermöglicht es in vielen Fällen, die Ringstruktur mittels einer Fourieranalyse aus dem Bild herauszurechnen. Dazu wird auf das Bild ein Hochpass angewendet, der niedrige Bildfrequenzen herausfiltert. Insbesondere wenn die Probenstrukturen sehr kleinteilig sind, also hochfrequente Anteile aufweisen, ist dieser Weg vorteilhaft. Since these cylinders, as already described, should have a smaller diameter than the pots themselves, a small meniscus forms between the cylinder and the potty edge. By clever choice of the cylinder diameter, its effect on the illumination can indeed be minimized, but it still manifests itself in a ring structure in the picture. However, the intensity modulation of these rings is significantly less than the intensity drop in edge without using the lid. If the cylinder is centered on the potty, these rings are concentric with the potty. If the cylinder is slightly eccentric, the rings are also off-center. If the cylinders are equal to the pots after each insertion, the ring structure is always the same relative to the pots. To prevent the cylinder move relative to the pots, the lid z. B. made to fit the outer dimensions of the microtiter plate. Alternatively, locking or positioning options can be provided laterally on the edge of the lid, by means of which the lid is brought into a defined position to the microtiter plate. This then makes it possible to calculate these rings out by means of suitable software. The ring structure is usually quite blurred because it comes from planes that are relatively far away from the observation plane. This makes it possible in many cases to calculate the ring structure out of the image by means of a Fourier analysis. For this purpose, a high-pass filter is applied to the image, which filters out low frame rates. In particular, if the sample structures are very small-sized, ie have high-frequency components, this approach is advantageous.

Wie bereits erwähnt, ist es bevorzugt, dass der in das Fluid eintauchende Teil die Form eines allgemeinen geraden Zylinders hat. As already mentioned, it is preferable that the part immersed in the fluid has the shape of a general straight cylinder.

Luftblasen, die an der Stirnfläche des in das Fluid eintauchenden Teils anhaften, stören die Beleuchtung erheblich. Es ist deshalb bevorzugt, dass die Stirnfläche zur optischen Achse einen Neigungswinkel oder Tangentenwinkel hat, der zwischen 80 und 90 Grad liegt und zu verhindern, dass Luftblasen die Randausleuchtung des Bodens wieder verschlechtern. Bei einer gekrümmten Stirnfläche ist es zu bevorzugen, diese so auszugestalten, dass sie einen Tangentenwinkel hat, der zwischen 80° und 90° liegt, d. h. dass kein kleinerer Tangentenwinkel im optisch relevanten Bereich auftritt. Eine Anfasung oder Abrundung am Rand schließt das jedoch nicht aus. Air bubbles that adhere to the end face of the fluid submerged part significantly disturb the lighting. It is therefore preferred that the end face to the optical axis has an angle of inclination or tangent angle which is between 80 and 90 degrees and to prevent air bubbles from degrading the edge illumination of the bottom again. For a curved face, it is preferable to design it to have a tangent angle that is between 80 ° and 90 °, i. H. that no smaller tangent angle occurs in the optically relevant area. A chamfer or rounding at the edge does not exclude this.

Die Randausleuchtung ist besonders gut, wenn die Form der Stirnfläche in Draufsicht längs der optischen Achse der Form des Querschnitts des Töpfchens gleicht. The edge illumination is particularly good when the shape of the end face in plan view along the optical axis is similar to the shape of the cross section of the potty.

Ein Spalt von mindestens 1 mm und maximal 3 mm zwischen Rand jeder Stirnfläche und der Innenwand des zugeordneten Töpfchens erlaubt es, dass Luftblasen entweichen. Zugleich wird die Randausleuchtung davon nicht störend beeinträchtigt. A gap of at least 1 mm and a maximum of 3 mm between the edge of each end face and the inner wall of the associated potty allows air bubbles to escape. At the same time the edge illumination is not disturbed.

Eine Weiterbildung sieht beim Verfahren zur mikroskopischen Abbildung einer Probe, die in einem Töpfchen am Boden des Töpfchens anhaftet, die folgenden Schritte vor:

  • (a) das Töpfchen wird mit Beleuchtungsstrahlung beleuchtet und
  • (b) der beleuchtete Boden des Töpfchens wird von der Unterseite der Mikrotiterplatte vergrößernd abgebildet und ein Bild des beleuchteten Bodens aufgenommen, wobei eine töpfchenverursachte Ungleichmäßigkeit der Beleuchtung des Bodens ausgeglichen wird, indem
  • (c) ein probenloses Test-Töpfchen bereitgestellt wird, das bis auf die fehlende Probe dem zu mikroskopierenden Töpfchen entspricht,
  • (d) an dem Test-Töpfchen wird eine Referenzmessung mittels der Schritte (a) und (b) durchgeführt, wobei ein Referenzbild aufgenommen wird, das den gesamten beleuchteten Boden zeigt,
  • (e) anhand des Referenzbildes wird eine Helligkeitskorrekturangabe ermittelt, wobei die Helligkeitskorrekturangabe eine Helligkeitsschwankung als Funktion des Ortes auf dem Boden des Test-Töpfchens angibt,
  • (f) das Bild des Bodens des probenenthaltenden Töpfchens wird mittels der Helligkeitskorrekturangabe korrigiert, wobei die Lage des Bildes am Boden ermittelt und der zu dieser Lage gehörende Wert der Helligkeitskorrekturangabe verwendet wird.
A further development provides for the following steps in the method for microscopically imaging a sample which adheres in a potty to the bottom of the potty:
  • (a) the potty is illuminated with illuminating radiation and
  • (b) the illuminated bottom of the potty is magnified from the underside of the microtiter plate and an image of the illuminated bottom is taken, compensating for potty-induced unevenness in the illumination of the soil by:
  • (c) providing a sampleless test potty which, except for the missing sample, corresponds to the potty to be microscoped,
  • (d) a reference measurement is made on the test potty by means of steps (a) and (b) taking a reference image showing the entire illuminated floor,
  • (e) a brightness correction indication is determined from the reference image, the brightness correction indication indicating a brightness variation as a function of the location on the bottom of the test potty,
  • (f) the image of the bottom of the sample-containing potty is corrected by means of the brightness correction specification, whereby the position of the image on the ground is determined and the value of the brightness correction indication belonging to this position is used.

Die Weiterbildung geht von folgender Erkenntnis aus: Ein probengefäßbezogenes Shading, welches fest mit dem Bezugssystem des Probengefäßes verbunden ist, wird von den beschriebenen Verfahren nicht erkannt und kann folglich nicht korrigiert werden. The further development is based on the following finding: A sample vessel-related shading, which is firmly connected to the reference system of the sample vessel, is not recognized by the described methods and consequently can not be corrected.

Ein probengefäßbezogenes Shading liegt dann vor, wenn die Struktur des Probengefäßes selbst zu einem Shading führt. Das tritt z. B. bei kleinen Gefäßen auf (Mikrotiterplatten), wie weiter unten beschrieben wird. Wird die Probe bewegt, wandert dieses Shading mit. Es ist also immer an derselben Stelle eines probengefäßbezogenen Bezugssystems, kann aber keiner festen Position eines strahlengangbezogenen Bezugssystems zugeordnet werden. Helligkeitsgradienten treten insbesondere bei der Durchlichtbeleuchtung von Mikrotiterplatten auf. Mikrotiterplatten sind Probengefäße, die insbesondere in der Lebendzellbeobachtung eingesetzt werden. Dabei handelt es sich um Platten, die mit einer definierten Anzahl von Töpfchen, z. B. 24, 96 oder 384, in regelmäßigen Abständen ausgestattet sind. In jedes dieser Töpfchen kann eine Probe eingebracht werden, z. B. Zellen oder Embryonen. Für die mikroskopische Beobachtung sind die Töpfchen mit einem transparenten Boden aus z. B. Polystyrol oder Glas versehen. Die optischen Eigenschaften der Töpfchen stören die Ausleuchtung im Durchlicht erheblich. Im Folgenden wird dieser Effekt anhand einer Mikrotiterplatte erläutert, deren 96 Töpfchen eine Höhe von 11 mm und einen Durchmesser von 7 mm besitzen. A sample container-related shading is present when the structure of the sample vessel itself leads to shading. This occurs z. B. in small vessels (microtiter plates), as described below. If the sample is moved, this shading wanders with it. It is thus always in the same place of a sample container-related reference system, but can not be assigned to a fixed position of a beam path-related reference system. Brightness gradients occur especially in transmitted light illumination of microtiter plates. Microtiter plates are sample vessels which are used in particular in live cell observation. These are plates that are filled with a defined number of pots, z. B. 24, 96 or 384, are equipped at regular intervals. In each of these pots, a sample can be introduced, for. As cells or embryos. For microscopic observation, the pots with a transparent bottom of z. As polystyrene or glass provided. The optical properties of the pots disturb the illumination in transmitted light considerably. In the following, this effect is explained by means of a microtiter plate whose 96 pots have a height of 11 mm and a diameter of 7 mm.

Der obere Rand des Töpfchens beschneidet den Lichtkegel der Durchlichtbeleuchtung, der einen bestimmten Punkt des Töpfchenbodens erreicht und der nach Passieren des Bodens vom Objektiv aufgefangen wird. Je nachdem, ob dieser Bodenpunkt im Töpfchenzentrum oder eher am Rand liegt, ist auch der nutzbare Lichtkegel ein anderer, d. h. jeder Punkt des Töpfchenbodens wird mit einer unterschiedlichen numerischen Apertur beleuchtet. Das kann bereits zu einem probengefäßabhängigen Shading führen, dessen Effekt umso größer ist, je stärker der Beleuchtungslichtkegel vom Töpfchen beschnitten wird und je ungleichmäßiger die Beleuchtungsintensität auf die verschiedenen Beleuchtungswinkel verteilt ist. Sofern hingegen die numerische Apertur des Objektivs groß genug ist, alle unterschiedlichen Beleuchtungskegel aufzunehmen und die Beleuchtung in jedem dieser Kegel eine annähernd gleiche Intensität zur Verfügung stellt, bleibt die Ausleuchtung des Töpfchenbodens homogen, obwohl der Töpfchenrand das Beleuchtungslicht beschneidet. The top edge of the potty trims the light cone of the transmitted light illumination, which reaches a certain point of the bottom of the potty and which is caught by the lens after passing the bottom. Depending on whether this bottom point is in the potty center or rather on the edge, the usable light cone is another, d. H. each point of the bottom of the potty is illuminated with a different numerical aperture. This can already lead to a sample vessel-dependent shading, the effect is the greater, the more the illumination light cone is trimmed by the potty and the unevenly the illumination intensity is distributed to the different illumination angles. On the other hand, if the numerical aperture of the lens is large enough to accommodate all the different illumination cones and the illumination in each of these cones provides approximately equal intensity, the illumination of the potty bottom remains homogeneous although the pottent edge trims the illumination light.

Das wässrige Medium, in dem sich die Probe befindet, bildet aber an seiner Oberfläche einen Meniskus aus. Die Grenzfläche zwischen Luft und Medium ist also gewölbt. Der Radius des Meniskus‘ hängt von der Art der Flüssigkeit, von Wandmaterial und Beschichtung der Töpfchen, sowie vom Befüllungsverfahren ab, also ob trockene oder bereits feuchte Töpfchen befüllt wurden, ob sie umgerührt wurden etc. In den meisten Fällen zieht sich die Flüssigkeit entlang der Töpfchenwand etwas nach oben, während der Flüssigkeitsspiegel in der Töpfchenmitte tiefer liegt. However, the aqueous medium in which the sample is present forms a meniscus on its surface. The interface between air and medium is therefore curved. The radius of the meniscus depends on the type of fluid, wall material and Coating of the pots, as well as the filling process, so whether dry or already wet pots were filled, whether they were stirred, etc. In most cases, the liquid runs along the potty wall slightly upwards, while the liquid level is lower in the potty center.

Das führt dazu, dass ein paralleles einfallendes Strahlenbündel nach Passieren des Meniskus‘ divergiert. Diese Divergenz ist umso ausgeprägter, je kleiner der Radius des Meniskus‘ ausgebildet ist. Bei Objektiven mit einer hohen NA stellt das kein Problem dar, weil auch die divergierenden Strahlen aufgefangen werden können. Zahlreiche Applikationen erfordern jedoch schwach vergrößernde Objektive, die ein großes Feld abbilden und somit eine Übersichtsaufnahme der Probe ermöglichen. So kann zum Beispiel mit nur einem Bild eines 2,5x-vergrößernden Objektivs fast ein komplettes Töpfchen einer Mikrotiterplatte mit 96 Töpfchen abgebildet werden. This results in a parallel incident beam diverging after passing the meniscus. This divergence is the more pronounced the smaller the radius of the meniscus is formed. For lenses with a high NA this is not a problem because the diverging beams can also be picked up. Numerous applications, however, require weakly magnifying lenses, which image a large field and thus enable an overview of the sample. For example, with only one image of a 2.5x magnifying lens, almost a complete potty of a 96-well microtiter plate can be imaged.

Typischerweise verfügen jedoch schwach vergrößernde Objektive nur über eine geringe NA, z. B. 0,08 oder 0,12. Die NA (NA = n·sin(α)) beschreibt den maximalen Winkel α, den ein Strahl mit der optischen Achse bilden kann, um noch vom Objektiv zur Abbildung gebracht zu werden. Hierbei ist n der Brechungsindex des Mediums zwischen Objektiv und Probe. Bei schwach vergrößernden Objektiven ist dies in der Regel Luft, also n = 1. Alle Beleuchtungsstrahlen, die durch den Meniskus zu größeren Winkeln hin gebrochen werden als dem durch die Objektiv-NA festgelegten Grenzwinkel, gelangen somit nicht in das Objektiv. Selbst wenn also Beleuchtungslicht jeden Teil des Töpfchenbodens erreicht, erzeugt der Meniskus-Effekt ein inhomogen ausgeleuchtetes Bild, da das Licht aus der Probe in Abhängigkeit vom Eintrittswinkel nicht zu gleichen Anteilen ins Objektiv gelangt. Das aufgenommene Bild weist somit ein helles Töpfchenzentrum und dunkle Randbereiche auf. Es entsteht also ein probengefäßbasiertes Shading, welches von den bekannten Verfahren zur Shading-Korrektur nicht behoben werden kann. Typically, however, low-magnification lenses have only a low NA, z. B. 0.08 or 0.12. The NA (NA = n · sin (α)) describes the maximum angle α that a beam can make with the optical axis in order to be brought from the lens to the image. Here, n is the refractive index of the medium between the objective and the sample. In the case of weakly magnifying lenses, this is usually air, ie n = 1. Thus, all illumination beams that are refracted by the meniscus to larger angles than the limit angle defined by the objective NA do not enter the objective. Even if illumination light reaches every part of the potty bottom, the meniscus effect produces an inhomogeneously illuminated image, since the light from the sample does not get into the lens in equal proportions depending on the angle of incidence. The captured image thus has a bright potty center and dark border areas. Thus, a sample vessel-based shading arises, which can not be remedied by the known methods for shading correction.

Die Erfindung verwendet eine Helligkeitskorrekturangabe, die eine Funktion des Ortes auf dem Boden des Töpfchens bezogen ist. Der Begriff „Töpfchen“ wird dabei zur Bezeichnung eines Probengefäßes verwendet. Es kann sich sowohl um ein einzelnes Gefäß handeln, als auch um ein Töpfchen einer Mikrotiterplatte. Soweit in der nachfolgenden Beschreibung auf den Singular („Töpfchen“) bezuggenommen wird, ist damit sowohl die Verwendung eines einzelnen Gefäßes als auch der Bezug auf einzelnes Töpfchen einer Mikrotiterplatte gemeint. The invention uses a brightness correction indication that is a function of the location on the bottom of the potty. The term "potty" is used to designate a sample vessel. It can be both a single vessel and a potty of a microtiter plate. As far as the singular ("potty") is referred to in the following description, it refers to both the use of a single vessel and the reference to a single well of a microtiter plate.

Das Test-Töpfchen entspricht dem Gefäß, welches die Probe enthält, bis auf den Unterschied, dass im Test-Töpfchen keine Probe vorhanden ist. Ist die am Boden des Töpfchens anhaftende Probe in einer Nährlösung, d.h. befindet sich im Töpfchen zusätzlich eine Flüssigkeit, ist es bevorzugt, diese Flüssigkeit auch im Test-Töpfchen vorzusehen. Letztlich ist es Aufgabe des Test-Töpfchens genau diejenigen optischen Bedingungen, d.h. diejenige Beeinflussung der Beleuchtungsstrahlung herzustellen, die auch im Töpfchen herrscht – jedoch ohne Probe. Dadurch kann die Helligkeitskorrekturangabe, die anhand des Test-Töpfchens ermittelt wurde, eine Funktion des Ortes am Boden des Töpfchens ist, anhand des Test-Töpfchens bestimmt werden und dann zur Korrektur einer ungleichmäßigen Helligkeitsverteilung bei der Abbildung der Probe im Töpfchen verwendet werden. The test potty corresponds to the vessel containing the sample except for the difference that no sample is present in the test potty. If the sample adhering to the bottom of the potty is in a nutrient solution, i. If there is additionally a liquid in the potty, it is preferable to provide this liquid also in the test potty. Ultimately, the task of the test potty is precisely those optical conditions, i. to make the influence of the illumination radiation, which also prevails in the potty - but without a sample. Thereby, the brightness correction indication, which was determined from the test potty, is a function of the location at the bottom of the potty, can be determined from the test potty and then used to correct an uneven brightness distribution when imaging the sample in the potty.

Die Helligkeitskorrekturangabe kann dabei auf verschiedene Weise bereitgestellt werden:
In einer ersten Ausführungsform wird der Boden des Test-Töpfchens durch mehrere Einzelbilder abgebildet und ein Referenzbild gewonnen. Die Helligkeitskorrekturangabe ist dann im wesentlichen die Helligkeitsverteilung über den gesamten Boden des Test-Töpfchens, d. h. über das Referenzbild. Die Abbildung eines Töpfchens mit Probe liefert ein Probenbild. Zur Korrektur des Probenbildes des Töpfchens, das aufgrund der vergrößerten Abbildung nur einen Ausschnitt des Bodens des Töpfchens zeigt, wird die Lage des Probenbildes am Boden ermittelt. Ein entsprechend gelegter Ausschnitt im Referenzbild liefert dann die erforderlichen Helligkeitskorrekturdaten für das Probenbild.
The brightness correction specification can be provided in various ways:
In a first embodiment, the bottom of the test potty is imaged by multiple frames and a reference image is obtained. The brightness correction indication is then essentially the brightness distribution over the entire bottom of the test potty, ie over the reference image. The image of a potty with sample provides a sample image. To correct the sample image of the potty, which shows only a section of the bottom of the potty due to the enlarged image, the position of the sample image is determined on the ground. A corresponding cutout in the reference image then provides the required brightness correction data for the sample image.

In einer zweiten Ausführungsform erfolgt eine funktionale Beschreibung der Helligkeitsverteilung im Referenzbild. Es wird für jeden Ort am Boden des Referenzbildes des Test-Töpfchens (beispielsweise für jedes Pixel) ein Korrekturfaktor ermittelt, der eine additive oder multiplikative Abweichung von einer gleichmäßigen Helligkeitsverteilung wiedergibt. Die Korrektur des Probenbildes erfolgt dann durch Ermittlung der Lage dessen Ausschnitt am Boden, Auslesen der entsprechenden Korrekturfaktoren für diese Lage aus der Helligkeitskorrekturangabe und Anwenden der Korrekturfaktoren (entweder additiv oder multiplikativ, je nach Ausgestaltung der Faktoren). In a second embodiment, a functional description of the brightness distribution takes place in the reference image. For each location at the bottom of the reference image of the test potty (eg, for each pixel) a correction factor is determined that reflects an additive or multiplicative deviation from a uniform brightness distribution. The correction of the sample image is then carried out by determining the position of the cutout on the ground, reading out the corresponding correction factors for this position from the brightness correction specification and applying the correction factors (either additive or multiplicative, depending on the design of the factors).

In einer dritten Ausführungsform, die besonders bei Töpfchen zur Anwendung kommen kann, die einen kreisförmigen Querschnitt haben, umfasst die Helligkeitskorrekturangabe einen Korrekturfaktor (wieder entweder additiv oder multiplikativ), der ausschließlich vom Abstand vom Zentrum des Bodens des Test-Töpfchens abhängt. Es genügt für diese Ausführungsform also, in der Referenzmessung des Schrittes (d) lediglich Bilder zu gewinnen, die lediglich einen Bereich links einer radialen Koordinate vom Zentrum des Bodens des Test-Töpfchens bis zu dessen Rand abdecken. Die Helligkeitskorrektur des Probenbildes erfolgt in Schritt (f) in dieser Ausführungsform dadurch, dass die radiale Koordinate der Bildpunkte des Bildes, d.h. der Abstand vom Zentrum des Bodens des Töpfchens ermittelt wird. Durch Auslesen der entsprechenden Korrekturwerte aus der Helligkeitskorrekturangabe durch Anwendung dieser Korrekturwerte ist dann die Helligkeitskorrektur erreicht. In a third embodiment particularly applicable to pots having a circular cross-section, the brightness correction indication includes a correction factor (again, either additive or multiplicative) which depends solely on the distance from the center of the bottom of the test potty. It is therefore sufficient for this embodiment to obtain in the reference measurement of step (d) only images covering only an area to the left of a radial coordinate from the center of the bottom of the test potty to its edge. The brightness correction of the sample image takes place in step (f) in this embodiment in that the radial coordinate of the Pixels of the image, ie the distance from the center of the bottom of the potty is determined. By reading out the corresponding correction values from the brightness correction specification by applying these correction values, the brightness correction is then achieved.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in den angegebenen Kombinationen, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung einsetzbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen. It is understood that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the specified combinations but also in other combinations or alone, without departing from the scope of the present invention.

Nachfolgend wird die Erfindung beispielsweise anhand der beigefügten Zeichnungen, die auch erfindungswesentliche Merkmale offenbaren, noch näher erläutert. Es zeigen: The invention will be explained in more detail for example with reference to the accompanying drawings, which also disclose characteristics essential to the invention. Show it:

1 zwei Schemadarstellungen zur Verdeutlichung der Bedeutung der numerischen Apertur eines Objektivs bei der Durchlichtmikroskopie von Proben, die am Boden einer Mikrotiterplatte angeordnet sind, 1 two schematics illustrating the importance of the numerical aperture of a lens in transmitted light microscopy of samples arranged at the bottom of a microtiter plate,

2 fünf Schemadarstellungen ähnlich der 1 zur Verdeutlichung der Bedeutung des Zusammenwirkens zwischen numerischer Apertur der Beleuchtung und der Abbildung, 2 five schematics similar to the 1 to clarify the importance of the interaction between the numerical aperture of the illumination and the image,

3 eine Schemadarstellung ähnlich der 1 zur Veranschaulichung einer ersten Ausführungsform der Erfindung, 3 a schema representation similar to the 1 to illustrate a first embodiment of the invention,

4 eine Schnittdarstellung durch eine Mikrotiterplatte und eine Abdeckplatte zur Veranschaulichung einer zweiten Ausführungsform der Erfindung, 4 a sectional view through a microtiter plate and a cover plate for illustrating a second embodiment of the invention,

5 eine Schemadarstellung eines Mikroskops zum Abbilden von Proben, die sich an Böden von Töpfchen einer Mikrotiterplatte befinden, 5 a schematic representation of a microscope for imaging samples that are located on trays of pots of a microtiter plate,

6 eine Funktion zur Verdeutlichung der Intensitätsverteilung am Boden eines Töpfchens, welche durch Einflüsse des Töpfchens auf die Beleuchtung verursacht wird, 6 a function for clarifying the intensity distribution at the bottom of a potty, which is caused by influences of the potty on the lighting,

7 ein Flussdiagramm zur Erläuterung des allgemeinen Prinzips der Korrektur einer ungleichmäßigen Ausleuchtung des Bodens eines Töpfchens, 7 a flow chart for explaining the general principle of the correction of uneven illumination of the bottom of a potty,

8 eine Schemadarstellung zur Erläuterung der Korrektur gemäß 7, 8th a schematic representation for explaining the correction according to 7 .

9 ein Flussdiagramm zur Erläuterung einer weiteren Ausführungsform der Korrektur und 9 a flowchart for explaining a further embodiment of the correction and

10 eine schematische Darstellung zur Erläuterung einer weiteren Ausführungsform der Korrektur. 10 a schematic representation for explaining a further embodiment of the correction.

1 zeigt schematisch eine Schnittdarstellung durch ein Töpfchen 1 einer Mikrotiterplatte, das von einem Beleuchtungsstrahlenbündel 2 längs einer optischen Achse OA beleuchtet wird. An einem Boden 3 des Töpfchens befindet sich eine nicht weiter dargestellte Probe, beispielsweise eine Zellkultur. Im Töpfchen ist ein Fluid 4, beispielsweise ein Nährmedium für die Zellkultur, das an seiner Oberfläche einen Meniskus 5 ausbildet. 1 schematically shows a sectional view through a potty 1 a microtiter plate, that of a light beam 2 is illuminated along an optical axis OA. On a floor 3 the potty is a sample not shown, for example, a cell culture. In the potty is a fluid 4 , For example, a culture medium for cell culture, on its surface a meniscus 5 formed.

Das Beleuchtungsstrahlenbündel 2 fällt in der Darstellung der 1 von oben ein. Der derart beleuchtete Boden 3 wird in Durchlicht mit einem Objektiv aufgenommen, das einen Auffangkegel 6 aufweist. The lighting beam 2 falls in the presentation of 1 from above. The thus illuminated floor 3 is recorded in transmitted light with a lens that has a collecting cone 6 having.

Die Probe in dem Töpfchen 1 befindet sich in der Regel in einer wässrigen Umgebung, z. B. einem einfachen Puffer oder einem Nährmedium, um eine Lebendzellbeobachtung zu ermöglichen. Diese Flüssigkeit 4 bildet an ihrer Oberfläche den Meniskus 5 aus, die Grenzfläche zwischen Luft und Medium ist also gewölbt. Der Radius des Meniskus’ 5 hängt von der Art der Flüssigkeit 4, von Wandmaterial und Beschichtung des Töpfchens 1, sowie von der Vorgeschichte der Befüllung ab, also ob trockene oder bereits feuchte Töpfchen 1 befüllt wurden, ob sie umgerührt wurden etc. In den meisten Fällen zieht sich die Flüssigkeit 4 entlang der Töpfchenwand etwas nach oben, während der Flüssigkeitsspiegel in der Töpfchenmitte tiefer liegt. The sample in the potty 1 is usually in an aqueous environment, eg. A simple buffer or nutrient medium to allow live cell observation. This liquid 4 forms on its surface the meniscus 5 so the interface between air and medium is curved. The radius of the meniscus 5 depends on the type of liquid 4 , of wall material and coating of the potty 1 , as well as from the history of the filling, so whether dry or already wet potty 1 were filled, whether they were stirred, etc. In most cases, the liquid runs 4 along the potty wall slightly upwards, while the liquid level is lower in the middle of the potty.

Das führt dazu, dass ein paralleles einfallendes Beleuchtungsstrahlenbündel 2 nach Passieren des Meniskus’ 5 divergiert. Diese Divergenz ist umso ausgeprägter, je kleiner der Radius des Meniskus’ 5 ausgebildet ist. Bei Objektiven mit einer hohen NA, also einem großen Auffangkegel 6, stellt das kein Problem dar, weil auch die divergierenden Strahlen aufgefangen werden können. Zahlreiche Applikationen erfordern jedoch schwach vergrößernde Objektive, die ein großes Feld abbilden und somit einen Übersichtseindruck eines Bodens ermöglichen sollen. So kann zum Beispiel mit nur einem Bild eines 2,5x-vergrößernden Objektivs fast ein kompletter Boden 3 des Töpfchens 1 einer Mikrotiterplatte mit 96 Töpfchen 1 abgebildet werden. This leads to a parallel incident illumination beam 2 after passing the meniscus' 5 diverges. This divergence is more pronounced the smaller the radius of the meniscus 5 is trained. For lenses with a high NA, so a large collecting cone 6 , that does not pose a problem, because the diverging rays can be absorbed. Numerous applications, however, require weakly magnifying lenses, which are intended to image a large field and thus provide an overview impression of a floor. For example, with just one image of a 2.5x magnifying lens, almost a complete floor can be created 3 the potty 1 a microtiter plate with 96 pots 1 be imaged.

Typischerweise verfügen jedoch schwach vergrößernde Objektive nur über eine geringe NA, z. B. 0,08 oder 0,12. Die NA beschreibt den maximalen Winkel α des Auffangkegel 6, den ein Strahl mit der optischen Achse OA bilden kann, um noch vom Objektiv zur Abbildung gebracht zu werden, NA = n·sin(α). Hierbei ist n der Brechungsindex des Mediums zwischen Objektiv und Probe. Bei schwach vergrößernden Objektiven ist dies in der Regel Luft, also n = 1. Alle Beleuchtungsstrahlen, die durch den Meniskus 5 zu größeren Winkeln hin gebrochen werden als dem durch die Objektiv-NA festgelegten Grenzwinkel, gelangen somit nicht in das Objektiv. Selbst wenn also Beleuchtungslicht jeden Teil des Bodens 3 erreicht (wie im linken Teil der 1), erzeugt der Meniskus-Effekt ein inhomogenes Bild, da die Durchlichtbeleuchtung in Abhängigkeit vom Eintrittswinkel nicht zu gleichen Anteilen ins Objektiv gelangt. Typically, however, low-magnification lenses have only a low NA, z. B. 0.08 or 0.12. The NA describes the maximum angle α of the collecting cone 6 which a beam can form with the optical axis OA so as to be still imaged by the lens, NA = n · sin (α). Here, n is the refractive index of the medium between the objective and the sample. When weak magnifying lenses, this is usually air, so n = 1. All the illumination rays passing through the meniscus 5 Broken to larger angles than the specified by the lens NA limit angle, thus not get into the lens. So even if lighting light every part of the floor 3 achieved (as in the left part of the 1 ), the meniscus effect produces an inhomogeneous image, since the transmitted light illumination does not reach the lens in equal proportions depending on the angle of incidence.

1 geht von der idealisierten Situation eines parallel einfallenden Beleuchtungsstrahlenbündels 2 aus. 1 starts from the idealized situation of a parallel incident light beam 2 out.

Eine typische Durchlichtbeleuchtung bietet allerdings ein deutlich breiteres Winkelspektrum an, und zwar bis zu dem Winkel, der durch die numerische Apertur (NA) der Beleuchtung beschrieben wird. Strahlenbündel anderer Einfallswinkel weisen für das oben erwähnte Objektiv mit NA = 0,12 die in 2 dargestellten Ausleuchtungsmuster auf. In den fünf Darstellungen der 2 ist die numerische Apertur der Beleuchtung 0,05; 0,1; 0,15; 0,2 und 0,25. However, typical transmitted light illumination provides a much wider angle spectrum, up to the angle described by the numerical aperture (NA) of the illumination. Beams of other angles of incidence have for the above-mentioned lens with NA = 0.12 in 2 illustrated illumination pattern on. In the five representations of 2 the numerical aperture of the illumination is 0.05; 0.1; 0.15; 0.2 and 0.25.

Für jeden Einfallswinkel auf den Boden 3 ist das Ausleuchtungsmuster unterschiedlich. Bei allen Geometrien gilt jedoch, dass die Randbereiche nie oder weniger von für das Objektiv nutzbaren Strahlen erreicht werden. Das aufgenommene Bild entsteht aus der Summierung aller dieser einzelnen Strahlbündel. Es wird somit effektiv ein helles Töpfchenzentrum und dunkle Ränder aufweisen. Diese Überlegung gilt unabhängig von der Art der Durchlichtbeleuchtung, also gleich ob es sich um Köhlersche, kritische oder eine anders geartete Beleuchtung handelt. Egal was oberhalb des Töpfchens 1 unternommen wird, der beschriebene Effekt bleibt bestehen. For every angle of incidence on the ground 3 the illumination pattern is different. However, with all geometries, the fringes are never or less than those of the lens. The taken picture arises from the summation of all these individual ray bundles. It will thus effectively have a bright potty center and dark edges. This consideration applies regardless of the type of transmitted light illumination, so whether it is Köhlersche, critical or a different kind of lighting. No matter what is above the potty 1 is undertaken, the effect described remains.

In einer ersten Ausführungsform, die in 3 gezeigt ist, wird deshalb ein Homogenisierungselement 7 verwendet, das zumindest mit einem Teil 7a in die Flüssigkeit 4 eintaucht. Das Homogenisierungselement 7 ist aus einem Material, welches für das Beleuchtungsstrahlenbündel 2 transparent ist. Da das Homogenisierungselement mit dem Teil 7a unter das Niveau der Flüssigkeit 4 einsteht, befindet sich eine Stirnseite 8 des Teils 7a und des Homogenisierungselementes 7 in der Flüssigkeit 4. Die Stirnseite 8 ist in einer ersten Variante der ersten Ausführungsform eben und steht senkrecht zur optischen Achse OA. Der Brechungseffekt durch den Meniskus 5 ist damit ausgeschaltet, und das Beleuchtungsstrahlenbündel wird auf den Boden 3 so eingestrahlt, dass eine gleichmäßig Ausleuchtung erfolgt und insbesondere Randbereiche möglichst gleichmäßig ausgeleuchtet werden. In a first embodiment, the in 3 is therefore a homogenizing element 7 used that at least with a part 7a into the liquid 4 dips. The homogenizing element 7 is made of a material which is suitable for the illumination beam 2 is transparent. Since the homogenizing element with the part 7a below the level of the liquid 4 standing, there is an end face 8th of the part 7a and the homogenizing element 7 in the liquid 4 , The front side 8th is planar in a first variant of the first embodiment and is perpendicular to the optical axis OA. The refraction effect through the meniscus 5 is turned off, and the illumination beam is on the ground 3 irradiated so that a uniform illumination takes place and in particular edge areas are illuminated as evenly as possible.

Damit das Beleuchtungsstrahlenbündel 2 an der Stirnseite 8 so austritt, dass eine gleichmäßige Ausleuchtung des Bodens 3 erreicht ist, wiest das Homogenisierungselement an seinem Teil 7b, der sich außerhalb der Flüssigkeit 4 befindet, eine Oberseite auf, die ebenfalls senkrecht zur optischen Achse OA liegt. Das Homogenisierungselement ist in der dargestellten ersten Ausführungsform als allgemeiner gerader Zylinder ausgebildet. So that the illumination beam 2 at the front 8th so exits, that a uniform illumination of the soil 3 is reached, the homogenizing element is at its part 7b that is outside the liquid 4 is located, an upper side, which is also perpendicular to the optical axis OA. The homogenizing element is formed in the illustrated first embodiment as a generally straight cylinder.

Zwischen einer Außenwand 9 des Homogenisierungselementes, die in dieser Bauweise zusammenfällt mit der Stirnfläche 8, wenn diese in einer Draufsicht längs der optischen Achse OA betrachtet wird, und einer Innenwand 10 des Töpfchens 1 ist ein Spalt zwischen und 1 und 3 mm gelassen, um zu verhindern, dass Luft an der Stirnseite 8 eingeschlossen wird, wenn das Homogenisierungselement 7 mit seinem Teil 7a in die Flüssigkeit eingetaucht wird. Solche Luftblasen würden die gleichmäßige Ausleuchtung des Bodens 3 stark beeinträchtigen. Between an outer wall 9 the homogenizing element, which coincides in this construction with the end face 8th when viewed in a plan view along the optical axis OA, and an inner wall 10 the potty 1 There is a gap between 1 and 3 mm left to prevent air from reaching the front 8th is included when the homogenizing element 7 with his part 7a is immersed in the liquid. Such bubbles would uniformly illuminate the soil 3 severely impair.

4 zeigt eine zweite Ausführungsform, bei der nicht ein einzelnes Homogenisierungselement 7 verwendet wird, sondern mehrere Homogenisierungselemente 7 zusammengefasst werden. Die Töpfchen 1 sind in einer Mikrotiterplatte 11 ausgebildet, und die Homogenisierungselemente 7 sind in Form einer Abdeckplatte 12 zusammengefasst, die eine ebene Oberseite 13 aufweist. Die Oberseite 13 ist der Beleuchtungsstrahlenquelle 16 zugeordnet, welche das Beleuchtungsstrahlenbündel 2 auf das Töpfchen 1 abgibt, dessen Probe 14 aktuell mikroskopiert wird. Das in 4 nicht weiter dargestellte Mikroskop ist so ausgebildet, dass jedes Töpfchen 1 individuell mikroskopiert wird. Es verfügt dazu über einen Antrieb, welcher die Mikrotiterplatte 11 mit daraufliegender Abdeckplatte 12 geeignet verschiebt und zur optischen Achse OA der Beleuchtung und der Abbildung ausrichtet. 4 shows a second embodiment in which not a single homogenizing element 7 is used, but several homogenization elements 7 be summarized. The potty 1 are in a microtiter plate 11 formed, and the homogenizing elements 7 are in the form of a cover plate 12 summarized, which is a flat top 13 having. The top 13 is the illumination beam source 16 associated with which the illumination beam 2 on the potty 1 gives up, its sample 14 currently being microscoped. This in 4 not shown microscope is designed so that each potty 1 individually microscoped. It has a drive, which the microtiter plate 11 with cover plate on top 12 appropriately shifts and aligns to the optical axis OA of lighting and imaging.

An der der Oberseite 13 gegenüberliegenden Unterseite der Abdeckplatte 12 weist diese zylindrische Vorsprünge auf, die in Ausbildung und Funktion dem Homogenisierungselement 7 der 3 entsprechen – allerdings mit dem Unterschied, dass die Homogenisierungselemente 7 der Platte 12 eine gemeinsame Oberseite 13 haben. At the top 13 opposite underside of the cover plate 12 has these cylindrical projections, which are in training and function of the homogenization element 7 of the 3 correspond - but with the difference that the homogenizing elements 7 the plate 12 a common top 13 to have.

Die im allgemeinen Teil der Beschreibung erläuterten Ausgestaltungsmöglichkeiten für die Abdeckplatte, die dort auch als „Deckel“ bezeichnet ist, kommen für die zweite Ausführungsform gemäß 4 in Frage. The design options for the cover plate explained in the general part of the description, which is also referred to as "cover" there, are suitable for the second embodiment 4 in question.

Die Ausführungsformen können durch folgende Merkmale ergänzt oder abgewandelt werden, die einzeln oder in Kombination angewendet werden können, soweit nichts gegenteiliges dazu gesagt ist:
Die Homogenisierungselemente 7 der können die Form eines allgemeinen Zylinders haben, d. h. es muss sich nicht notwendigerweise um einen Kreiszylinder handeln. Rechteckige Querschnitte sind für das Homogenisierungselement 7 als Verwirklichung eines allgemeinen Zylinders gleichermaßen möglich.
The embodiments may be supplemented or modified by the following features, which may be used individually or in combination, unless otherwise stated:
The homogenizing elements 7 it may take the form of a general cylinder, that is, it does not necessarily have to be one Act circular cylinder. Rectangular cross sections are for the homogenization element 7 equally possible as the realization of a general cylinder.

Die Stirnseite 8 kann in einer Ausführungsform eben ausgestaltet sein und in einem Winkel zwischen 80 und 90 Grad zur optischen Achse OA und damit entsprechend in einem Winkel von 0 bis 10 Grad zum ebenen Boden 3 liegen. Dies erleichtert das Abführen von Luftblasen. The front side 8th may be configured in an embodiment just and at an angle between 80 and 90 degrees to the optical axis OA and thus at an angle of 0 to 10 degrees to the flat bottom 3 lie. This facilitates the removal of air bubbles.

In einer anderen Ausführungsform kann die Stirnseite 8 konvex gekrümmt ausgebildet werden. In diesem Fall ist der Tangentenwinkel der gekrümmten Stirnseite 8 zwischen 80 und 90 Grad zur optischen Achse OA bzw. zwischen 0 und 10 Grad zur Ebene des Bodens 3. Auch dies erleichtert das Abführen von Luftblasen zur Seite. In another embodiment, the front side 8th convexly curved. In this case, the tangent angle is the curved end face 8th between 80 and 90 degrees to the optical axis OA and between 0 and 10 degrees to the plane of the ground 3 , This also facilitates the removal of air bubbles to the side.

Das Homogenisierungselement 7 ist in einer Ausführungsform nicht als Vollkörper, sondern als Hohlkörper oder topfförmig ausgebildet. Für die Vergleichmäßigung der Randausleuchtung des Bodens 3 ist es lediglich erforderlich, dass die Stirnfläche 8 im Fluid 4 liegt. Das Homogenisierungselement 7 kann damit entweder als Hohlkörper oder auch topfförmig gestaltet sein. Das Homogenisierungselement 7 bzw. die Abdeckplatte 12 ist in einer Ausführungsform aus einem autoklavierbaren Material, z. B. Glas oder einem autoklavierbaren Kunststoff. In einer anderen Ausführungsform ist die Abdeckplatte 12 als Einwegmaterial ausgelegt. The homogenizing element 7 is not formed in one embodiment as a solid body, but as a hollow body or pot-shaped. For the equalization of the edge illumination of the soil 3 it is only necessary that the end face 8th in the fluid 4 lies. The homogenizing element 7 can thus be designed either as a hollow body or cup-shaped. The homogenizing element 7 or the cover plate 12 is in one embodiment of an autoclavable material, for. As glass or an autoclavable plastic. In another embodiment, the cover plate 12 designed as disposable material.

5 zeigt schematisch ein Mikroskop zum hochauflösenden Abbilden von Proben an 14 Böden 3 von Töpfchen einer Mikrotiterplatten 11. Das Homogenisierungselement ist zur Vereinfachung nicht eingezeichnet. Bereits beschriebene Elemente und Bauteile sind in 5 mit den selben Bezugszeichen versehen, um eine Wiederholung der Beschreibung zu vermeiden. 5 schematically shows a microscope for high-resolution imaging of samples 14 floors 3 from pots of a microtiter plate 11 , The homogenizing element is not shown for the sake of simplicity. Already described elements and components are in 5 provided with the same reference numerals to avoid repetition of the description.

Das Mikroskop weist eine Beleuchtungsstrahlenquelle 16 auf, welche das Beleuchtungsstrahlenbündel 2 längs der optischen Achse OA auf die Mikrotiterplatte 11 abgibt. Diese ist so zur optischen Achse OA ausgerichtet, dass ein Töpfchen, das eine zu mikroskopierende Probe 14 enthält, passend im Beleuchtungsstrahlengang, d. h. im Beleuchtungsstrahlenbündel 2 liegt. Von einer Unterseite 15 der Mikrotiterplatte 11 her wird die derart im Durchlicht beleuchtete Probe 14 abgebildet. Dazu befindet sich unter der Mikrotiterplatte 11 ein entsprechender Abbildungsstrahlengang des Mikroskops, von dem exemplarisch ein Objektiv 17 sowie ein Empfänger 18 eingezeichnet sind. Der Abbildungsstrahlengang liegt auf der optischen Achse OA, d.h. ein Beleuchtungsstrahlengang, der mittels der Beleuchtungsstrahlenquelle 16 das Beleuchtungsstrahlenbündel 2 abgibt, liegt auf derselben optischen Achse OA wie der Abbildungsstrahlengang. The microscope has an illumination beam source 16 on which the illumination beam 2 along the optical axis OA on the microtiter plate 11 emits. This is aligned to the optical axis OA, that a potty, which is a sample to be microscoped 14 contains, suitably in the illumination beam path, ie in the illumination beam 2 lies. From a bottom 15 the microtiter plate 11 the sample thus illuminated in transmitted light is produced 14 displayed. This is located under the microtiter plate 11 a corresponding imaging beam path of the microscope, of the example, a lens 17 as well as a receiver 18 are drawn. The imaging beam path lies on the optical axis OA, ie an illumination beam path, which is generated by means of the illumination beam source 16 the illumination beam 2 outputs, lies on the same optical axis OA as the imaging beam path.

Ein Steuergerät 19 liest die Daten vom Empfänger 18 aus. Um die Töpfchen der Mikrotiterplatte 11 einzeln abbilden zu können, liegt diese mit ihrer Unterseite 15 auf einem Probentisch 20 auf, der über einen vom Steuergerät 19 angesteuerten Antrieb 21 so verstellbar ist, dass die einzelnen Töpfchen der Mikrotiterplatte 11 zur optischen Achse OA ausgerichtet werden können. A control unit 19 reads the data from the receiver 18 out. To the pots of the microtiter plate 11 individually to be able to map, this lies with its underside 15 on a sample table 20 on, via one from the control unit 19 controlled drive 21 so adjustable is that the individual pots of the microtiter plate 11 can be aligned to the optical axis OA.

Um zusätzlich zur Verbesserung der Beleuchtung, die durch das Homogenisierungselement erreicht wird, das probengefäßbasierte Shading noch weitergehender zu unterdrücken, wird ein Referenzbild erzeugt. Dies geschieht an einem Test-Töpfchen. Eines der Töpfchen der Mikrotiterplatte 11 ist als das Test-Töpfchen 22 ausgebildet. Es entspricht den übrigen Töpfchen der Mikrotiterplatte 11 mit dem einzigen Unterschied, dass sich am Boden 3 des Test-Töpfchens 22 keine Probe 14 befindet. Dies führt dazu, dass die Ausleuchtung des Bodens 3 des Test-Töpfchens 22 genau denselben Bedingungen unterliegt, wie die Ausleuchtung der Böden 3 der Töpfchen, welche Proben 14 enthalten. In addition to further improving the illumination achieved by the homogenizing element, to further suppress the sample vessel based shading, a reference image is generated. This is done on a test potty. One of the pots of the microtiter plate 11 is considered the test potty 22 educated. It corresponds to the other pots of the microtiter plate 11 with the only difference being on the ground 3 the test potty 22 no sample 14 located. This causes the illumination of the soil 3 the test potty 22 subject to exactly the same conditions as the illumination of the soil 3 the potty, which samples 14 contain.

Wie bereits erläutert, hat ein Töpfchen 1 Auswirkung darauf, wie der Boden 3 des Töpfchens ausgeleuchtet wird. 6 zeigt dies exemplarisch in einem Diagramm, in dem Intensität I der Beleuchtung, d.h. die Helligkeit auf dem Boden 3 als Funktion des Abstands vom Zentrum des Töpfchens 1 abnimmt. Das Zentrum des Töpfchens kann beispielsweise der Lage der optischen Achse OA entsprechen. Dort liegt eine maximale Helligkeit, d.h. eine Intensität I1 vor. Der Rand des für 6 exemplarisch als Kreiszylinder angenommenen Töpfchens befindet sich auf einem Radius r1 Aufgrund der idealisiert angenommenen Kreiszylinderform des Töpfchens ist ausschließlich die radiale Koordinate r von Bedeutung. Am Rand des Töpfchens, d.h. bei r1 ist die Beleuchtungsintensität minimal, z. B. Null. Die Intensität I bleibt mit zunehmendem Abstand r von der optischen Achse OA über einen längeren Zeitpunkt nahezu konstant und fällt zum Rand des Töpfchens ab, d.h. bei der radialen Koordinate r1. Dieser Intensitätsverlauf der Beleuchtung, die im exemplarisch dargestelltem Beispiel der 5 eine Durchlichtbeleuchtung ist, wirkt sich natürlich auf die Erfassung einer Probe 14 aus. Ein ähnlicher Intensitätsverlauf stellt sich im übrigen auch bei einer Auflichtbeleuchtung ein, wenn die Beobachtungsebene nicht direkt am Töpfchenboden liegt, sondern etwas weiter in die Probe hineingeschaut wird, so dass die hier gegebene Beschreibung durchgängig auch für Mikroskope mit Auflichtbeleuchtung Gültigkeit hat. As already explained, has a potty 1 Effect on how the ground 3 the potty is lit up. 6 shows this by way of example in a diagram in which intensity I of the illumination, ie the brightness on the ground 3 as a function of the distance from the center of the potty 1 decreases. The center of the potty can correspond, for example, to the position of the optical axis OA. There is a maximum brightness, ie an intensity I 1 before. The edge of the for 6 By way of example, the potty assumed to be a circular cylinder is located on a radius r 1. Due to the idealized circular cylindrical shape of the potty, only the radial coordinate r is of importance. At the edge of the potty, ie at r 1 , the illumination intensity is minimal, z. B. zero. The intensity I remains almost constant with increasing distance r from the optical axis OA over a longer time point and drops off to the edge of the potty, ie at the radial coordinate r 1 . This intensity profile of the illumination, which in the exemplified example of the 5 is a transmitted light, of course, affects the detection of a sample 14 out. Incidentally, a similar intensity course also occurs in the case of epi-illumination when the observation plane is not located directly on the bottom of the potty, but rather into the sample, so that the description given here is also valid for microscopes with epi-illumination.

Der Intensitätsabfall zum Rand wird in der Fachliteratur als „Shading“ bezeichnet. Er ist nicht durch den Strahlengang des Mikroskops, sondern durch das Probengefäß erzeugt. Für die Korrektur eines strahlengangbezogenen Shadings kommen alle in der Literatur bekannten Verfahren in Frage, die deshalb hier nicht erneut beschrieben werden. Erzeugt jedoch das Probengefäß ein probengefäßbasiertes Shading, kann dieses auf die im folgenden beschriebenen Arten und Weisen aus dem Probenbild entfernt werden. Bei all diesen Verfahren wird (ohne dass dies nachfolgend beschrieben ist) bevorzugt und optional zunächst das strahlengangbezogene Shading entfernt, so dass nur noch das probengefäßbasierte verbleibt. The intensity drop to the edge is referred to in the literature as "shading". He is not through the beam path of the microscope, but generated by the sample vessel. For the correction of a ray-related shading all known in the literature methods in question, which will therefore not be described again here. However, if the sample vessel creates a sample vessel based shading, it can be removed from the sample image in the ways described below. In all these methods, the beam path-related shading is preferably removed (without this being described below) and optionally initially, so that only the sample vessel-based remains.

Das probengefäßbasierte Shading wird mit einem Verfahren entfernt, das als Ablaufdiagramm schematisch in 7 gezeigt ist. 8 zeigt die einzelnen Bilder. In einem Schritt S1 wird das Test-Töpfchen 22 in den Strahlengang des Mikroskops gestellt. Es erfolgt eine Referenzaufnahme des Bodens 3 des Test-Töpfchens 22, d.h. ohne Probe 14. Die Auflösung durch das Objektiv 17 ist derart, dass das Objektfeld des Objektivs 17 nicht den gesamten Boden 3 erfassen kann. Die Abbildung erfolgt deshalb in Einzelbildern 23a, indem der Boden z. B. in Form einer Kachelaufnahme gescannt wird. Für diese Aufnahmen wird das Test-Töpfchen 22 senkrecht zur optischen Achse OA und parallel zum Boden 3 verschoben. Durch diese Aufnahmetechnik ändert sich bei jeder Stellung der Einfluss des Test-Töpfchens 22 auf die Ausleuchtung des Bodens 3. Dies verdeutlicht, dass es sich bei dem zu korrigierenden Shading um ein probengefäßbasiertes Shading handelt und nicht um ein Shading, das durch den Beleuchtungsstrahlengang selbst herbeigeführt ist. Ein solches wäre völlig unabhängig von der Positionierung des Töpfchens 22. The sample vessel based shading is removed with a procedure shown schematically as a flowchart in FIG 7 is shown. 8th shows the individual pictures. In a step S1, the test potty becomes 22 placed in the beam path of the microscope. There is a reference recording of the soil 3 the test potty 22 ie without sample 14 , The resolution through the lens 17 is such that the object field of the lens 17 not the entire floor 3 can capture. The image therefore takes place in single images 23a by the soil z. B. is scanned in the form of a tile holder. For these shots, the test potty 22 perpendicular to the optical axis OA and parallel to the ground 3 postponed. This recording technique changes the influence of the test potty at each position 22 on the illumination of the soil 3 , This makes it clear that the shading to be corrected is a sample vessel-based shading and not a shading caused by the illumination beam path itself. Such would be completely independent of the positioning of the potty 22 ,

Die Einzelbilder 23a beim Abscannen des Bodens 3 enthalten damit Variationen der Beleuchtung des Bodens 3, die für die Lage des Einzelbildes 23a am Boden 3 charakteristisch ist. Am Ende des Schrittes S1 steht eine Referenzaufnahme 24 des Bodens 3 durch die mehreren Einzelbilder 23a, beispielsweise in Form einer Kachelaufnahme. The single pictures 23a when scanning the soil 3 thus contain variations of the lighting of the soil 3 responsible for the location of the single image 23a on the ground 3 is characteristic. At the end of step S1 is a reference shot 24 of the soil 3 through the multiple frames 23a , for example in the form of a tile holder.

In einem nachfolgenden Schritt S2 wird die Helligkeitsverteilung im Referenzbild 24 ermittelt. Dies liefert eine Helligkeitskorrekturangabe, da die Abweichung von einer idealen homogenen Ausleuchtung einfach ermittelt werden kann. Die Abweichungen hängen vom Ort am Boden 3 des Töpfchens 22 ab. In a subsequent step S2, the brightness distribution in the reference image 24 determined. This provides a brightness correction indication because the deviation from ideal homogeneous illumination can be easily determined. The deviations depend on the location on the ground 3 the potty 22 from.

Die Schritte S1 und S2 dienen dazu, eine Helligkeitskorrekturangabe zu ermitteln. Sie sind in der Ausführungsform der 7 weiteren Schritten S3 und S4 vorgeordnet, von denen S3 zum Mikroskopieren der Probe (n) dient und Schritt S4 eine Helligkeitskorrektur ist. Die Schritte S1 und S2 müssen jedoch nicht zwangsläufig vor dem Schritt S3 ausgeführt werden. Es ist durchaus möglich, die Erzeugung der Helligkeitskorrekturangabe durch die Schritte S1 und S2 und die Helligkeitskorrektur in Schritt S4 auch zu einem späteren Zeitpunkt und gegebenenfalls sogar erst dann auszuführen, wenn sich herausgestellt hat, dass die Abbildung der Proben 14 ohne eine solche Korrektur nicht ausreichend möglich ist. Steps S1 and S2 serve to determine a brightness correction indication. They are in the embodiment of 7 preceded by further steps S3 and S4, of which S3 is for microscopy of the sample (s) and step S4 is a brightness correction. However, steps S1 and S2 do not necessarily have to be performed before step S3. It is quite possible to execute the generation of the brightness correction specification by the steps S1 and S2 and the brightness correction in step S4 also at a later time and possibly even only when it has been found that the image of the samples 14 without such a correction is not sufficiently possible.

Im Schritt S3 wird ein Töpfchen 1 abgebildet, auf dessen Boden 3 sich Probe 14 befindet. In step S3, a potty 1 pictured on its bottom 3 yourself sample 14 located.

In einem Schritt S4 erfolgt eine Korrektur unter Verwendung der Helligkeitskorrekturangabe; Schritt S4 setzt also voraus, dass die Schritte S1 und S2 ausgeführt wurden. Die Korrektur geschieht dadurch, dass ermittelt wird, wo am Boden 3 das Probenbild 23b im Schritt S3 lag. Nach Ermitteln dieser Ortsinformation wird die Helligkeitskorrekturangabe, die für diesen Ort des Bodens 3 gilt, ermittelt, und das im Schritt S3 erzeugte Probenbild 23b wird zu einem korrigierten Probenbild 23c verbessert. Das verbesserte Probenbild 23c enthält eine homogenisierte Ausleuchtung des Bodens 3, die um Einflüsse des probengefäßbasierten Shadings bereinigt ist. In a step S4, a correction is made using the brightness correction indication; Step S4 thus assumes that steps S1 and S2 have been carried out. The correction is done by determining where on the ground 3 the sample image 23b in step S3. After determining this location information, the brightness correction indication corresponding to that location of the ground 3 is determined, and the sample image generated in step S3 23b becomes a corrected sample image 23c improved. The improved sample image 23c contains a homogenized illumination of the soil 3 , which is adjusted for influences of sample vessel based shading.

In der Ausführungsform wird das komplette Probengefäß – bei Mikrotiterplatten z. B. ein Töpfchen 1 – gescannt, z. B. in Form einer Kachelaufnahme mit Einzelbildern 23a. Idealerweise wird dabei ein Test-Töpfchen 22 ohne Probe 14 verwendet. Sofern es sich bei dem Probengefäß um ein Gefäß handelt, in dem sich die Probe in einem flüssigen Medium befindet, liegt bevorzugt das Medium auch im Test-Töpfchen 22 vor. Das zusammengesetzte Referenzbild 24 enthält folglich das probengefäßbasierte Shading. In the embodiment, the complete sample vessel - for microtiter plates z. B. a potty 1 - scanned, z. B. in the form of a tile recording with individual images 23a , Ideally, this will be a test potty 22 without a sample 14 used. If the sample vessel is a vessel in which the sample is in a liquid medium, the medium is preferably also in the test potty 22 in front. The composite reference image 24 thus contains the sample vessel based shading.

Um das Shading aus einem Probebild 23b mit Probe 14 herauszurechnen, muss bekannt sein, an welcher Stelle des Bodens 3 das Probenbild 23b aufgenommen wurde. Dazu können Elemente des probengefäßbasierten Shadings im Probenbild 23b erkannt werden. Ist im Probenbild 23b z. B. ein Teil des Randes des Töpfchens 1 sichtbar, kann das aktuelle Objekt einem entsprechenden Ausschnitt 25 des Referenzbildes 24 zugeordnet und das Shading aus dem Probenbild 23b heraus gerechnet werden. To the shading from a sample picture 23b with sample 14 It must be known at which point in the soil 3 the sample image 23b has been recorded. For this purpose, elements of the sample vessel based shading in the sample image 23b be recognized. Is in the sample image 23b z. B. a part of the edge of the potty 1 visible, the current object can be a corresponding section 25 of the reference picture 24 assigned and the shading from the sample image 23b to be counted out.

Die einfachste Methode besteht darin, die Intensitätswerte der Pixel des Probenbildes 23b durch die Intensitätswerte der Pixel des passenden Ausschnittes 25 des Referenzbildes 24 zu dividieren und anschließend das Ergebnis zu renormieren. Diese Rechnung kommt auch bei vielen Verfahren zur strahlengangbasierten Shading-Korrektur zum Einsatz. Der fundamentale Unterschied besteht hier darin, dass das passende Referenzbild 24 erst aus einem größeren Übersichtsbild in Abhängigkeit von der Beobachtungsposition ermittelt wird. The simplest method is to get the intensity values of the pixels of the sample image 23b through the intensity values of the pixels of the matching section 25 of the reference picture 24 to divide and then renormalize the result. This calculation is also used in many methods for beam path based shading correction. The fundamental difference here is that the right reference image 24 is only determined from a larger overview image as a function of the observation position.

Auf diese Weise wird ein korrigiertes Probenbild 23c erhalten, das gegenüber dem Probenbild 23b um Einflüsse des probegefäßbasierten Shadings korrigiert ist. In this way, a corrected sample image 23c obtained, the opposite of the sample image 23b corrected for influences of the sample vessel based shading.

In dieser Ausführungsform kann der Fall auftreten, dass eine eindeutige Lokalisierung der Lage des Probenbildes 23b am Boden 3 und damit die Wahl des Ausschnittes 25 nicht eindeutig möglich ist. Erkennt man z.B. keinen eindeutigen Probengefäßrand im Probenbild 23b, weil das Probenfeld den Rand gerade nicht mehr erfasst, kann das probengefäßbasierte Shading nach wie vor stark ausgeprägt sein, ohne dass offensichtlich ist, welcher der passende Ausschnitt des Referenzbildes 24 ist, der für die Shading-Korrektur verwendet werden sollte. In this embodiment, the case may occur that a unique location of the location of the sample image 23b on the ground 3 and thus the choice of the cut-out 25 is not clearly possible. If, for example, no clear sample vessel edge is detected in the sample image 23b Because the sample field just does not capture the edge anymore, the sample vessel based shading can still be strong without it being apparent which of the matching section of the reference image is 24 is, which should be used for the shading correction.

Doch auch in diesem Fall ist eine Korrektur möglich, sofern der Antrieb 21 des Probentisches 20 eine Lagenrückmeldung der Probenpositionierung hat. Dies erlaubt es, die xy-Koordinaten jedes Punktes zu speichern, an dem ein Einzelbild 23a für das Referenzbild 24 aufgenommen wurde, d.h. die xy-Positionen eines jeden Punktes im Referenzbild 24 sind bekannt. Wird jetzt das Test-Töpfchen 22 durch das Töpfchen 1 mit Probe 14 ersetzt, ändern sich die xy-Positionen mit Bezug auf das Töpfchen 1 nicht. Egal an welcher Stelle nun das Bild 23b aufgenommen wird, kann der passende Ausschnitt 25 aus dem Referenzbild 24 ermittelt und die Korrektur wie oben beschrieben durchgeführt werden. But even in this case, a correction is possible, provided the drive 21 of the sample table 20 has a layer feedback of the sample positioning. This allows to store the xy coordinates of each point where a frame is 23a for the reference picture 24 was recorded, ie the xy positions of each point in the reference image 24 are known. Will now be the test potty 22 through the potty 1 with sample 14 replaced, the xy positions with respect to the potty change 1 Not. No matter at which point now the picture 23b can be recorded, the matching section 25 from the reference picture 24 determined and the correction can be carried out as described above.

Bei Probengefäßen mit mehreren gleichartigen Untereinheiten wie z. B. einer Mikrotiterplatte 11 mit vielen gleichen Töpfchen 1, genügt eine einzelne Untereinheit – also z. B. ein Töpfchen – als Referenzgefäß. Die einzelnen Untereinheiten sind in einem festen Raster angeordnet, das entweder aus den Herstellerangaben bekannt ist oder leicht selbst ausgemessen werden kann. Somit kann an jedem xy-Tischkoordinatenpaar, an dem ein Probenbild 23b aufgenommen wird, direkt auf die Position des Probenfeldes innerhalb des jeweiligen Töpfchens 1 geschlossen werden und der dazu passende Ausschnitt 25 im Referenzbild 24 ausgewählt werden. Ein möglicher Ablauf dazu ist in 9 am Beispiel einer Mikrotiterplatte 11 dargestellt. For sample containers with several similar subunits such. B. a microtiter plate 11 with many same pots 1 , a single subunit - so z. B. a potty - as a reference vessel. The individual subunits are arranged in a fixed grid, which is either known from the manufacturer's instructions or can be easily measured by yourself. Thus, at each xy table coordinate pair on which a sample image 23b is recorded, directly on the position of the sample field within the respective potty 1 be closed and the matching section 25 in the reference picture 24 to be selected. One possible procedure is in 9 the example of a microtiter plate 11 shown.

In 9 sind Schritte, die dem Ablaufdiagramm der 7 entsprechen, mit demselben Bezugszeichen gekennzeichnet, wobei Unterschritte durch Anhängen eines Suffix gekennzeichnet sind. In einem Schritt S1.1 wird für das Test-Töpfchen 22 der Mittelpunkt (x0, y0) gesucht. Anschließend wird das Referenzbild 24 des Bodens 3 des Test-Töpfchens 22, z. B. durch eine Kachelaufnahme gewonnen. In 9 are steps that follow the flowchart of 7 , denoted by the same reference numeral, wherein sub-steps are marked by appending a suffix. In a step S1.1 is for the test potty 22 the center point (x 0 , y 0 ) was searched. Subsequently, the reference image 24 of the soil 3 the test potty 22 , z. B. won by a tile recording.

Im Schritt S3 wird die Helligkeitsverteilung des Referenzbildes 24 in eine Helligkeitskorrekturangabe, beispielsweise die Abweichung von einem mittleren Helligkeitswert in Form eines additiven oder multiplikativen Korrekturfaktors umgerechnet. Diese Helligkeitskorrekturangabe ist abhängig von der Koordinate (x, y) im Referenzbild 24. In step S3, the brightness distribution of the reference image 24 converted into a brightness correction specification, for example the deviation from a mean brightness value in the form of an additive or multiplicative correction factor. This brightness correction specification depends on the coordinate (x, y) in the reference image 24 ,

Der Schritt S2 sieht die Aufnahme des Probenbildes 23b an bestimmten Koordinaten (x, y) vor. Step S2 sees the recording of the sample image 23b at certain coordinates (x, y).

In einem Schritt S4 wir der Abstandsvektor r vom Zentrum des Probenbildes 23b zum Mittelpunkt des entsprechenden Töpfchen einberechnet. In a step S4 we get the distance vector r from the center of the sample image 23b calculated to the center of the corresponding potty.

In einem Schritt S4.2 wird für diesen Abstandsvektor r eine entsprechende Korrekturangabe für den ermittelten Ausschnitt 25 in der Helligkeitskorrekturangabe ermittelt. In a step S4.2, a corresponding correction specification for the determined section is made for this distance vector r 25 determined in the brightness correction specification.

Schritt S4.3 liefert schließlich die Korrektur des probengefäßbasierten Shadings, indem die Helligkeitskorrekturangabe für den Bereich, der durch den Abstandsvektor r hinsichtlich seines Zentrums definiert wurde, angewendet wird. Finally, step S4.3 provides the correction of the sample vessel based shading by applying the brightness correction indication for the region defined by the distance vector r with respect to its center.

Die Helligkeitskorrekturangabe kann entweder die Form des Referenzbildes 24 oder die Form eines daraus errechneten Korrekturwertbildes, das bei Verknüpfung mit dem Referenzbild (entweder additiv oder multiplikativ) eine einheitliche Helligkeit hat, haben. Sieht man die Helligkeitskorrekturangabe als Referenzbild 24 vor, muss die Ermittlung der Korrekturfaktoren aus der Helligkeitsverteilung des entsprechenden Ausschnittes 25, der aus dem Referenzbild 24 extrahiert wurde, im Korrekturschritt S4 folgen. Enthält die Helligkeitskorrekturangabe hingegen bereits die Korrekturfaktoren, wurde also die Ermittlung der Korrekturfaktoren bereits am Referenzbild 24 ausgeführt, muss im Schritt S4 das nicht erneut erfolgen. Hinsichtlich der Bedeutung für die Korrektur des probengefäßbasierten Shadings sind somit die Begriffe Referenzbild 24 und Helligkeitskorrekturangabe entweder identisch (erste Option), oder das Referenzbild 24 stellt eine Vorstufe der Helligkeitskorrekturangabe (zweite Option) dar, wobei die Umrechnung eine einfache mathematische Operation (z. b. Ermittlung der multiplikativen oder additiven Abweichung von einem Mittelwert etc.) ist. The brightness correction indication can be either the shape of the reference image 24 or the shape of a correction value image calculated therefrom which has a uniform brightness when linked to the reference image (either additive or multiplicative). If one sees the brightness correction indication as reference picture 24 before, the determination of the correction factors must be made from the brightness distribution of the corresponding section 25 that from the reference picture 24 has been extracted, follow in the correction step S4. By contrast, if the brightness correction specification already contains the correction factors, then the correction factors have already been determined on the reference image 24 executed, this does not have to be done again in step S4. With regard to the meaning for the correction of the sample vessel based shading thus the terms reference image 24 and brightness correction indication either identical (first option), or the reference image 24 represents a precursor of the brightness correction specification (second option), wherein the conversion is a simple mathematical operation (eg determination of the multiplicative or additive deviation from a mean value, etc.).

10 zeigt das Vorgehen bei der Ausführungsform der 9. Dargestellt ist das Referenzbild 24 als Helligkeitskorrekturangabe. 10 zeigt. den Ablauf der 9 noch einmal anhand des Referenzbildes 24. Im Referenzbild 24 ist das Zentrum 26 bekannt. Für ein Probenbild 23b ist der Abstandsvektor r bekannt. Er bezeichnet das Zentrum des Probenbildes 23b. Für diesen Abstandsvektor r wird nun im Referenzbild 24 der Ausschnitt 25 gesucht, der denselben Abstandsvektor r zum Zentrum und dieselben Ausdehnungen hat, wie das Probenbild 23b. Der Ausschnitt 25 ist dann der Ausschnitt aus dem Referenzbild (oder der Helligkeitskorrekturangabe), der für die Korrektur heranzuziehen ist. 10 shows the procedure in the embodiment of 9 , Shown is the reference picture 24 as brightness correction specification. 10 shows. the course of the 9 once again based on the reference image 24 , In the reference picture 24 is the center 26 known. For a sample picture 23b the distance vector r is known. It denotes the center of the sample image 23b , For this distance vector r is now in the reference image 24 the cutout 25 which has the same distance vector r to the center and the same dimensions as the sample image 23b , The cutout 25 is then the excerpt from the Reference image (or the brightness correction specification) to be used for the correction.

Sind die Töpfchen kreisförmig, kann es in einer vereinfachten Ausführungsform genügen, für den Abstandsvektor r nur dessen Betrag zu ermitteln. Für eine Verbesserung dieser Ausführungsform wird der Betrag des Abstandsvektors nicht nur für das Zentrum, sondern für jedes Pixel ermittelt. If the pots are circular, it may be sufficient in a simplified embodiment to determine only the amount of the distance vector r. For an improvement of this embodiment, the magnitude of the distance vector is determined not only for the center but for each pixel.

Eine weitere mögliche Ausführungsform besteht darin, das Referenzbild 24 (bzw. die Helligkeitskorrekturangabe) in absoluten Pixelkoordinaten des Referenzbildes 24 anzugeben, wobei diese Pixelkoordinaten z. B. durch Auswertung der Positionsrückmeldung des Antriebs 21 des Probentisches 20 gewonnen werden. Für ein Probenbild 23b, das zu korrigieren ist, werden dann lediglich die Ortskoordinaten der Pixel im Probenbild 23b ermittelt, wobei diese Ortsangaben auf das Referenzbild 24 (bzw. die Helligkeitskorrekturangabe) bezogen sind. Die Ortsangaben erlauben es dann, aus dem Referenzbild 24 (bzw. der Helligkeitskorrekturangabe) die entsprechenden Korrekturfaktoren für jedes Pixel auszulesen und anzuwenden. Another possible embodiment is the reference image 24 (or the brightness correction specification) in absolute pixel coordinates of the reference image 24 indicate, with these pixel coordinates z. B. by evaluating the position feedback of the drive 21 of the sample table 20 be won. For a sample picture 23b to be corrected then become only the location coordinates of the pixels in the sample image 23b determined, these locations on the reference image 24 (or the brightness correction specification) are related. The location information then allow it, from the reference image 24 (or the brightness correction indication) to read out and apply the corresponding correction factors for each pixel.

Es kommen folgende Abwandlungen und Weiterbildungen für die zusätzliche Korrektur mittels Referenzbild in Frage:
Selbstverständlich muss das Referenzbild 24 nicht als zusammengesetztes Bild vorliegen. Es genügt auch, die entsprechenden Einzelbilder 23a abzuspeichern und aus ihnen je nach Bedarf das passende Korrekturbild für das Probenbild 23b zu errechnen.
The following modifications and developments for the additional correction by reference image in question:
Of course, the reference picture must 24 not present as a composite image. It is sufficient, the corresponding frames 23a to save and from them as needed, the appropriate correction image for the sample image 23b to calculate.

Der dargestellte Ablauf muss nicht notwendigerweise in dieser Reihenfolge abgearbeitet werden. Beispielsweise kann das Referenzbild 24 erst nachträglich aufgenommen werden, um zu einem späteren Zeitpunkt die Shading-Korrektur der Probenbilder 23b vorzunehmen. The process shown does not necessarily have to be processed in this order. For example, the reference image 24 be added later to the shading correction of the sample images at a later date 23b make.

Bisher wurde der Fall beschrieben, bei dem auf den Detektor 18 jeweils nur ein Teil des Töpfchens abgebildet wird und deshalb zur vollständigen Generierung des Referenzbildes 24 mehrere Einzelbilder 23a nötig sind. Bei hinreichend schwach vergrößernden Objektiven und hinreichend kleinen Probengefäßen, bzw. Töpfchen 1 kann jedoch auch mit einer einzelnen Aufnahme der komplette Boden 3 abgebildet werden; eine Kachelaufnahme ist nicht mehr nötig. Ansonsten bleibt der oben beschriebene Ablauf weiterhin gültig. So far, the case has been described in which the detector 18 only one part of the potty is imaged and therefore for complete generation of the reference image 24 several frames 23a are necessary. With sufficiently weak magnifying lenses and sufficiently small sample containers, or pots 1 However, even with a single shot, it can be the complete floor 3 be imaged; a tile recording is no longer necessary. Otherwise, the procedure described above remains valid.

Handelt es sich bei dem Probengefäß um ein rundes Gefäß, ist es nicht nötig, das komplette Gefäß als Referenzbild 24 aufzunehmen, wenn der Effekt des Shadings, hervorgerufen durch den Gefäßrand, korrigiert werden soll. In diesem Fall ist anzunehmen, dass auch das Shading radialsymmetrisch ist, bezogen auf den Mittelpunkt des Gefäßes. Das ist z. B. bei Petrischalen oder kreisrunden Töpfchen 1 einer Mikrotiterplatte 11 der Fall. Es genügt dann, zur Referenz eine Linie vom Mittelpunkt des Gefäßes bis zum Rand aufzunehmen, I0(r). Um daraus für ein Probenbild das passende Korrekturbild erzeugen zu können, wird noch der Abstand jedes Bildpixels rp = (x, y) vom Töpfchenmittelpunkt r0 benötigt, d.h. r = |rp – r0|. Ob aus diesen Abständen r für jedes Pixel direkt der Korrekturwert I0(r) auf das Probenbild 23b angewendet wird, oder zunächst ein komplettes Referenzbild 24 erzeugt wird, mit dem das Probenbild dann verrechnet wird, spielt keine Rolle. In beiden Varianten lässt sich das probengefäßbasierte Shading aus dem Probenbild entfernen. If the sample vessel is a round vessel, it is not necessary to use the complete vessel as a reference image 24 when the effect of shading caused by the edge of the vessel is to be corrected. In this case it can be assumed that the shading is also radially symmetric with respect to the center of the vessel. This is z. B. in Petri dishes or circular potty 1 a microtiter plate 11 the case. It then suffices to record a line from the center of the vessel to the rim for reference, I 0 (r). In order to be able to generate the appropriate correction image for a sample image, the distance of each image pixel r p = (x, y) from the potty center r 0 is still needed, ie r = | r p -r 0 |. Whether from these distances r for each pixel directly the correction value I 0 (r) on the sample image 23b applied, or first a complete reference image 24 is generated, with which the sample image is then charged, does not matter. In both variants, the sample vessel-based shading can be removed from the sample image.

Abhängig von der verwendeten Objektivvergrößerung und der Größe des Probengefäßes kann das Referenzbild 24 aus sehr vielen Einzelbildern 23a bestehen, deren Aufnahme viel Zeit und deren Speicherung bzw. Verarbeitung viel Speicherplatz benötigt. Im allgemeinen werden aber unterschiedliche Objektive ein unterschiedlich ausgeprägtes probenabhängiges Shading zeigen. Das lässt sich anhand eines Töpfchens 1 einer Mikrotiterplatte 11 gut veranschaulichen. Wie bereits weiter oben erläutert, sorgt der Flüssigkeitsmeniskus 5 im Töpfchen 1 dafür, dass einfallende Strahlen hin zu höheren Winkeln gebrochen werden, insbesondere diejenigen, die in der Nähe des Töpfchenrandes den Boden 3 passieren. Ein Objektiv 17 mit einer schwachen NA kann dieses Licht häufig nicht mehr verwerten, der Töpfchenrand erscheint deutlich dunkler als das Zentrum. Hingegen sammelt ein Objektiv 17 mit einer höheren NA weit mehr dieses Lichts ein, weshalb die Randabschattung geringer ausfällt, das probengefäßbasierte Shading ist ein anderes. Der Unterschied besteht aber nur in der Stärke des Shadings, nicht in seiner Art. Mit beiden Objektiven misst man diese Shading-Stärke im gleichen Objektfeld, im Prinzip genügt dazu ein Bild in der Mitte des Gefäßes und eines am Rand, um daraus den Faktor zu errechnen, die beiden Shadings voneinander unterscheidet. Anschließend genügt es, mit dem schwächer vergrößernden Objektiv das Referenzbild 24 aufzunehmen und dieses auch für das stärker vergrößernde Objektiv unter Berücksichtigung des entsprechenden Shadingstärkefaktors zu verwenden. Auf diese Weise kann das Referenzbild 24 aus deutlich weniger Einzelbildern 23 a zusammengesetzt werden, was Zeit und Speicherplatz sowie Rechenleistung spart. Außerdem muss bei einem Objektivwechsel kein neues Referenzbild zur Korrektur des probengefäßbasierten Shadings aufgenommen werden. Depending on the lens magnification used and the size of the sample container, the reference image 24 from many single frames 23a exist whose recording takes a lot of time and their storage or processing much storage space. In general, however, different lenses will show different degrees of sample-dependent shading. That's possible with a potty 1 a microtiter plate 11 well illustrate. As already explained above, the fluid meniscus provides 5 in the potty 1 that incident rays are refracted to higher angles, especially those near the bottom of the potty 3 happen. A lens 17 with a weak NA, this light can often no longer use, the potty edge appears much darker than the center. On the other hand, a lens collects 17 with a higher NA far more of this light, which is why the Randabschattung is lower, the sample vessel based shading is another. But the difference is only in the strength of the shading, not in its kind. With both lenses you measure this shading strength in the same object field, in principle one picture in the middle of the vessel and one on the edge suffices to use the factor calculate that the two shadings are different from each other. Then it is sufficient, with the weaker magnifying lens, the reference image 24 and to use this also for the more magnifying lens, taking into account the corresponding shading strength factor. In this way, the reference picture 24 from significantly fewer frames 23 a, which saves time and space as well as computational power. In addition, a new reference image for correcting the sample vessel based shading does not have to be taken when changing the objective.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

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  • US 2010197004 [0010] US 2010197004 [0010]

Claims (15)

Verfahren zur mikroskopischen Abbildung von Proben (14), die in einer Mikrotiterplatte (11), welche eine Vielzahl von mit Fluid (4) befüllten Töpfchen (1) aufweist, an Böden (3) der Töpfchen (1) anhaften, wobei die Töpfchen (1) nacheinander von einer den Böden (3) gegenüberliegenden Oberseite her aus einer Durchlichtbeleuchtungsquelle (16) längs einer optischen Achse (OA) mit Beleuchtungsstrahlung (2) beleuchtet und die derart von der Oberseite beleuchteten Böden (3) der Töpfchen (1) von der Unterseite (15) her einzeln vergrößernd abgebildet werden, dadurch gekennzeichnet, dass zur Verbesserung einer Randausleuchtung des Bodens (3) bei jedem beleuchteten Töpfchen (1) zwischen dem Töpfchen (1) und der Durchlichtbeleuchtungsquelle (16) ein Homogenisierungselement (7) angeordnet wird, das von der Durchlichtbeleuchtungsquelle (16) beleuchtet wird, für die Beleuchtungsstrahlung (2) transparent ist, und einen in das Töpfchen (1) und dort in das Fluid (4) eintauchenden Teil (7a) aufweist, welcher eine im Fluid (4) liegende Stirnfläche (8) hat. Method for the microscopic imaging of samples ( 14 ) contained in a microtiter plate ( 11 ) containing a variety of fluid ( 4 ) filled pots ( 1 ), on soils ( 3 ) the potty ( 1 ), the pots ( 1 ) successively from one of the soils ( 3 ) opposite the top from a transmitted light illumination source ( 16 ) along an optical axis (OA) with illumination radiation ( 2 ) and the so-lit from the top ( 3 ) the potty ( 1 ) from the bottom ( 15 ) are shown individually enlarging, characterized in that to improve an edge illumination of the soil ( 3 ) with every illuminated potty ( 1 ) between the potty ( 1 ) and the transmitted light illumination source ( 16 ) a homogenizing element ( 7 ) arranged by the transmitted light source ( 16 ), for the illumination radiation ( 2 ) is transparent, and one in the potty ( 1 ) and there into the fluid ( 4 ) immersing part ( 7a ), which one in the fluid ( 4 ) lying end face ( 8th ) Has. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der in das Fluid (4) eintauchende Teil (7a) die Form eines allgemeinen, geraden Zylinders hat. Process according to claim 1, characterized in that the fluid ( 4 ) immersing part ( 7a ) has the shape of a general, straight cylinder. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnfläche (8) zur optischen Achse (OA) einen Neigungswinkel oder Tangentenwinkel hat, der zwischen 80 und 90 Grad liegt. A method according to claim 1 or 2, characterized in that the end face ( 8th ) has an inclination angle or tangent angle to the optical axis (OA) which is between 80 and 90 degrees. Verfahren nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Form der Stirnfläche (8) in Draufsicht längs der optischen Achse der Form des Querschnitts der Töpfchen (1) gleicht. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the shape of the end face ( 8th ) in plan view along the optical axis of the shape of the cross section of the pots ( 1 ) is similar. Verfahren nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Rand (9) jeder Stirnfläche (8) und einer Innenwand (10) des zugeordneten Töpfchens (1) ein Spalt von mindestens 1 mm und höchstens 3 mm gelassen wird, um Luftblasen beim Eintauchen des Teils (7a) nicht unter der Stirnseite (8) einzusperren, sondern entweichen zu lassen. Method according to one of the preceding claims, characterized in that between the edge ( 9 ) of each end face ( 8th ) and an inner wall ( 10 ) of the associated potty ( 1 ) a gap of at least 1 mm and at most 3 mm is left to allow air bubbles when immersing the part ( 7a ) not under the front ( 8th ) but to let escape. Verfahren nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Homogenisierungselemente (7) in Form einer Abdeckplatte (12) zusammengefasst werden, an deren Unterseite die in das Fluid eintauchenden Teile (7a) ausgebildet sind und die zum Auflegen auf die Mikrotiterplatte (11) aufgebildet ist. Method according to one of the above claims, characterized in that a plurality of homogenizing elements ( 7 ) in the form of a cover plate ( 12 ), on whose underside the parts immersed in the fluid ( 7a ) are designed and for laying on the microtiter plate ( 11 ) is formed. Verfahren nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der vergrößernden Abbildung von mindestens einem Boden (3) ein Testbild aufgenommen wird und in einem Korrekturschritt anhand dieses Testbildes ein Wert eines Parameter einer Unterdrückung einer Ringstruktur einer Helligkeitsverteilung im Testbild optimiert wird und dass bei nachfolgenden Abbildungen weiterer Böden (3) die Ringstruktur der Helligkeitsverteilung mittels des Korrekturschritts unter Verwendung des optimierten Wertes des Parameters unterdrückt wird. Method according to one of the preceding claims, characterized in that in the enlarging image of at least one floor ( 3 ) a test image is taken and in a correction step on the basis of this test image, a value of a parameter of a suppression of a ring structure of a brightness distribution in the test image is optimized and that in subsequent images of other soils ( 3 ) the ring structure of the brightness distribution is suppressed by means of the correction step using the optimized value of the parameter. Verfahren nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der vergrößernden Abbildung der Böden (3) zur Unterdrückung einer Ringstruktur einer Helligkeitsverteilung in Bildern der Böden (3), die Bilder einer Tiefpassfilterung unterzogen werden. Method according to one of the preceding claims, characterized in that in the enlarging image of the soil ( 3 ) for suppressing a ring structure of a brightness distribution in images of the soils ( 3 ), which images are subjected to low-pass filtering. Verfahren nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein an dem Test-Töpfchen (22) eine Referenzmessung durchgeführt wird, wobei ein Referenzbild (24) aufgenommen wird, das den gesamten Boden (3) zeigt, im Referenzbild (24) wird eine Helligkeitskorrekturangabe ermittelt, wobei die Helligkeitskorrekturangabe eine Helligkeitsschwankung als Funktion des Ortes auf dem Boden (3) des Test-Töpfchens (22) angibt, das Bild (23b) des Bodens (3) des probenenthaltenden Töpfchens (1) wird mittels der Helligkeitskorrekturangabe korrigiert, wobei die Lage des Bildes (23b) am Boden (3) ermittelt und der zu dieser Lage gehörende Wert der Helligkeitskorrekturangabe verwendet wird. Method according to one of the preceding claims, characterized in that one on the test potty ( 22 ) a reference measurement is carried out, wherein a reference image ( 24 ), which covers the entire floor ( 3 ), in the reference image ( 24 ), a brightness correction indication is determined, the brightness correction indication being a brightness fluctuation as a function of the location on the ground ( 3 ) of the test potty ( 22 ) indicates the image ( 23b ) of the soil ( 3 ) of the sample-containing potty ( 1 ) is corrected by means of the brightness correction specification, the position of the image ( 23b ) on the ground ( 3 ) and the value of the brightness correction indication associated with this position is determined. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Einzelbilder (23a) den gesamten Boden (3) des Töpfchens (1) abdecken und zu dem Referenzbild zusammengefügt werden und die Helligkeitskorrekturangabe die Helligkeitsschwankung im Referenzbild (24) als Funktion des Ortes angibt, und für das Bild des Bodens (3) ein im zugeordneter Ausschnitt (25) im Referenzbild (24) und daraus die für diesen Ausschnitt (25) geltende Helligkeitskorrekturangabe ermittelt wird. Method according to claim 9, characterized in that a plurality of individual images ( 23a ) the entire floor ( 3 ) of the potty ( 1 ) and are combined to the reference image and the brightness correction indication the brightness fluctuation in the reference image ( 24 ) as a function of the place, and for the picture of the ground ( 3 ) in the assigned section ( 25 ) in the reference picture ( 24 ) and from this for this excerpt ( 25 ) valid brightness correction information is determined. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Helligkeitskorrekturangabe die Helligkeitsschwankung als Funktion einer Lage zum Zentrum des Bodens (3) angibt. A method according to claim 9 or 10, characterized in that the brightness correction indication the brightness variation as a function of a position to the center of the soil ( 3 ) indicates. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Töpfchen einen runden Querschnitt hat und dass die Funktion ausschließlich eine radiale Koordinate ist, die den Abstand vom Zentrum des Bodens (3) bezeichnet. A method according to claim 11, characterized in that the potty has a round cross-section and that the function is solely a radial coordinate defining the distance from the center of the bottom ( 3 ) designated. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Töpfchen (1) bei Abbildung mittels eines Probenverstellmechanismus’ (20, 21) relativ zu einer optischen Achse (OA) bewegt wird und dass die Helligkeitskorrekturangabe die Helligkeitsschwankung als Funktion der Einstellung des Probenverstellmechanismus’ (20, 21) angibt, insbesondere als Funktion einer Koordinate (x, y). Method according to one of claims 9 to 12, characterized in that the potty ( 1 ) when imaging by means of a sample adjustment mechanism (US Pat. 20 . 21 ) is moved relative to an optical axis (OA) and that the brightness correction indication the brightness variation as a function of the adjustment of the Probenverstellmechanismus' 20 . 21 ) indicating, in particular as a function of a coordinate (x, y). Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Helligkeitskorrekturangabe die Helligkeitsschwankung als Funktion eines zur Abbildung verwendeten Objektivs (17) angibt. Method according to one of claims 9 to 13, characterized in that the brightness correction indication the brightness variation as a function of a lens used for imaging ( 17 ) indicates. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass für die Abbildung in Schritt (b) mehrere Objektive (17) mit unterschiedlicher numerischer Apertur zur Verfügung stehen, die Referenzmessung in Schritt (d) mit einem der Objektive (17), bevorzugt dem mit der kleinsten numerischen Apertur, durchgeführt werden und dass die Helligkeitskorrekturangabe die Helligkeitsschwankung als Funktion eines Shadingstärkefaktors angibt, der von der numerischen Apertur des für die Abbildung der probenenthaltenden Töpfchen (1) verwendeten Objektivs (17) abhängt. A method according to claim 14, characterized in that for the imaging in step (b) a plurality of objectives ( 17 ) with different numerical aperture, the reference measurement in step (d) with one of the objectives ( 17 ), preferably the one with the smallest numerical aperture, and that the brightness correction indication indicates the brightness fluctuation as a function of a shading strength factor, which depends on the numerical aperture of the image for the sample-containing pots (FIG. 1 ) used lens ( 17 ) depends.
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