CN102662229B

CN102662229B - 具有触摸屏的显微镜

Info

Publication number: CN102662229B
Application number: CN201110362119.XA
Authority: CN
Inventors: R·祖斯特; R·鲁特曼; H·史尼兹勒; R·莱特
Original assignee: Leica Microsystems Schweiz AG
Current assignee: Leica Microsystems Schweiz AG
Priority date: 2010-11-15
Filing date: 2011-11-15
Publication date: 2017-04-12
Anticipated expiration: 2031-11-15
Also published as: CN102662229A; DE102010063392B4; DE102010063392A1; JP2012108511A; US9329375B2; US20120120224A1; JP6050935B2

Abstract

本发明涉及一种显微镜(100)，其包括适于光学地和数字地成像物体以生成物体图像的图像采集系统(110)，并进一步地包括适于在显示区域(151)显示物体图像并在显示区域(151)感应输入的触摸屏(150)，该显微镜(100)适于基于触摸屏(150)的显示区域(151)上感应的输入允许在显微镜(100)上改变机动的和/或电气可控的显微镜元件(110，112，71，114，115，120，121，160)的设置。

Description

具有触摸屏的显微镜

技术领域

本发明涉及具有触摸屏的显微镜，以及相关联的控制装置和相关操作方法。

背景技术

本发明特别地关于视频显微镜来描述，但可以理解本发明的特征也可用于检查物体的其它成像系统。本申请中使用的术语“显微镜”旨在包括，特别地，所谓显宏镜、立体显微镜、立体放大镜等。

在显微镜中，被观察的物体(例如在以生产质量控制或医学分析为目的的样品检查中)，典型地具有超过所使用的显微镜物镜视场的尺寸。因此，使用显微镜的习惯作法是首先以低放大倍率找到要检测的样本区域(“感兴趣的区域”)，并将其定位在视场的中心。然后，增加放大倍率，以获得要检查、测量、记录、或特别地用于特征提取的图形处理的各个区域的细节。为了进一步找到类似的样本区域，需要再次降低放大倍率。

为了以上提及的目的，习有的显微镜具有，例如，手动交叉台和/或旋转台和/或用于放大倍率调节的装置，例如镜头转轮或缩放系统，或其它类似的机动装置。

上述步骤被证明是复杂、非直观的，特别对常规检查，鉴于上述调节过程并不直接地对应于物体的自然观察。

对于常规显微镜，例如在DE20013359U1中所描述的已知的自动化显微镜系统，在外部单元中提供控制和电源工具。

例如在EP15533643A1中描述以输入用于观察装置的操作和控制命令的外部单元。举例来说，这种单元可具有例如触摸屏的屏幕的形式，作为显示值的设定和/或正被观察的物体或步骤顺序的工具。

此外，文献WO96/18924A1和JP07244243A，特别描述了用于控制显微镜的触摸屏。

然而，从现有技术获知的用于显微镜的控制单元和相关联的方法仅适合于用于上述任务的非常有限的范围，且不允许以有效、直观和有成本效益的方式检查样本。

因此，仍然存在着对能够克服现有技术缺点的控制显微镜的操作方法的需求。

发明内容

在这种背景下，本发明提供显微镜和相关联的控制装置、以及相关操作方法，其特征在于独立权利要求的特征。优选实施例是各从属权利要求的主题，以及下文的描述。

本发明的目的在于一种显微镜，其包括适于光学地和数字地成像物体以生成物体图像的图像采集系统。图像采集系统典型地由光学和数字元件组成，并具有用于光学地和/或数字地放大或缩小生成的物体图像的工具(分别地，已知为光学和数字缩放)。此外，有利地，提供用于数字处理捕获的图像的工具，例如，以提高对比度。在实践示例中，现有的显微镜的图像采集系统包括已知的光学元件，例如物镜、变焦系统和/或放大变换器、镜筒、聚焦驱动、显微镜台(交叉台或旋转台)、照明装置和可能的一个或两个目镜。图像采集系统进一步包括数字元件，例如摄像机和可能的图像处理系统。摄像机具有传感器矩阵形式的光敏电子装置。这种装置的典型实施例是CCD或CMOS芯片。通常，图像采集系统具有集成数字图像处理系统。图像采集系统的光学元件生成放大倍率可选的物体图像，而数字元件用于处理图像数据以随后在屏幕上以物体图像的形式显示这些图像数据。

在提到“实时图像”的时候，对显微镜元件，特别是前述的图像采集系统的元件的任何变化都导致所显示的物体图像的变化。相反，对“静态图像”而言，只能通过处理已存储的图像造成所显示的物体图像中的变化。

依照本发明，所讨论类型的显微镜具有触摸屏，其适于在显示区域上显示物体图像并在显示区域上感应用户输入，显微镜适于基于在触摸屏的显示区域内感应的输入，即在显示的物体图像内感应的输入，允许在显微镜上改变机动和/或电气可控的显微镜元件的设置。上文及下文中使用的术语“物体图像”应理解为意为：首先为实时图像，或其次为静态图像。

因此，不像现有技术(其至多允许通过位于显示的物体图像之外的合适的触摸屏区域选择和调整例如缩放和聚焦设置的装置参数)，本发明提出了在显示的物体图像范围内直接执行的被触摸屏感应的输入。为此，被图像采集系统捕获的物体图像，首先以模拟的形式，并随后以数字的形式，以及有利地其已经被合适的处理过地，在触摸屏的显示区域上被显示。依照本发明，用户随后可使用合适的输入工具直接在显示的物体图像上实现输入。在提供合适设计的触摸屏的最简单的情形中，用户可以使用他或她的手指来进行输入，但可选地，也可在输入笔、红外指示器等的帮助下进行输入。给定合适的仪器配置，例如短暂或长期持续的接触、示意动作、线性和/或旋转的移动的这些输入可被转换成用于显微镜元件的设置。

在人体功率学上特别有益的并因而是特别推荐的一个实施例来自于显微镜的实时成像功能：在所显示的物体图像中所作的输入，即对该物体图像的操作，可以被直接地转换成显微镜元件的设置的对应变化，从而新的实时图像对应于所期望的图像结果。前述输入所导致的被调节的显微镜元件特别地包括图像采集系统的数字元件，例如照相机、传感器和图像处理系统，以及图像采集系统的光学元件，例如物镜、显微镜台(交叉台或旋转台)，和可能存在的目镜。因此，在该特别优选的本发明的实施例中，实时图像中的输入导致了新的图像结果，这通过前述的显微镜元件的调节而实现。由此，该新的图像结果不是通过操作已存储的图像而获得的，例如不是通过数字图像变换、图像旋转或数字缩放，而是通过操作光学和/或数字显微镜元件(包括显微镜台)实现的。

提供了若干例子以阐述该特别优选的本发明的实施例。在所描述的直观的、且人体功率学上特别方便的控制显微镜的方法中，显示在触摸屏上的物体图像中接触点的运动使得机动的载物台平移，从而新的实时图像对应于变换的物体图像的期望的图像结果。在最简单的情况中物体图像中细节的旋转使得载物台旋转，从而新的实时图像对应于旋转的物体图像的期望的图像结果。额外地或可选地，实时图像的旋转可以由图像处理系统通过即时坐标变化实现，特别是在没有旋转台的情况下。物体图像中两接触点之间的距离变化可以使得变焦系统和/或放大变换器缩放，从而新的实时图像对应于以更改的放大率显示的期望的物体图像的图像结果。选定输入工具连续接触物体图像而不移动该选定的输入工具使得例如(自)聚焦的调节，而短接触导致实时图像存储(为静态图像)。这种直观的控制选择的其他实施例在下文中被说明。在一些应用中(例如上述物体图像的旋转)，有必要和/或有利的是除了上述光学显微镜元件(包括显微镜台)之外，一并使用上述图像采集系统的数字元件，以最优地再调节所有显微镜元件，从而图像结果对应于期望的实时图像。

这种将输入直接地转换为显微镜中例如物体、图像或图像区域的移动的方式并未在以前描述过。

进一步地，迄今，先前技术仅描述了必须作为独立成分提供的独立的控制单元，因此，增加了显微镜的制造成本。此外，这种独立单元需要更加复杂的系统设置并增加了为此的空间需求。因而，图像采集系统和触摸屏被设计为整体单元是有利的。

例如上文提及的日本专利申请JP07244243A所提出的一种解决方案，由于提供的控制元件的尺寸，减少了在触摸屏上总是可视的图像显示区域。相反，本发明的解决方案中，整个图像显示区域可用作输入单元。当然，本发明并不排除使用其它操作控制元件，例如操纵杆、输入按钮、光标键、键盘、旋转控制器、脚踏开关等。

讨论类型的显微镜有利地，适于至少在显示区域，感应在其表面上或邻近表面的至少一个输入工具的位置、移动和/或加速度。这使得探测在短暂或较长时段下手指或其它输入工具与表面的接触成为可能，或使得探测在接触表面时输入工具的移动成为可能(称为“触摸-和-离开”操作)。

在这种联系中，便利的是，能够控制机动和/或电气可控的显微镜元件的功能的控制信号来源于感应的至少一个输入工具的位置、移动和/或加速度。

上述机动和/或电气可控的显微镜元件包括：上述提及的图像采集系统、特别地，图像传感器或数字摄像机，图像处理系统，其可以是独立单元或与上述传感器或数字摄像机结合，控制和/或处理工具，具有至少一个物镜的镜头转轮，机动的缩放调节装置，在z-向上可移的聚焦驱动以调节显微镜的焦点，x-y可调显微镜台，特别地为交叉台和/或设计为旋转台的显微镜台。特别地，该机动和/或电气可控的显微镜元件对应于前文已经提到的图像采集系统的数字和光学元件。所提及的元件已在本说明书的介绍部分描述过，它们的设计和操作对显微镜领域的技术人员来说是周知的。

对讨论类型的触摸屏有利的是，提供至少在显示区域，在其表面上或邻近表面感应数个输入工具彼此的相对位置、相对移动和/或相对加速度的工具。这使得基于例如被辨识的缩放命令和/或旋转命令探测数个输入工具与触摸屏的接触成为可能，这将在下文中进一步详细的描述。

向显微镜提供全功能多点触摸屏幕被认为是特别有利的，从而可被这种屏幕实施的所有可能的输入方式都可被使用。

为了执行本发明的特征，至少在显示区域，讨论类型的触摸屏具有声音脉冲和/或表面波传感器(特别地用于多功能操作)，电容传感器(例如表面-电容传感器或投影电容传感器，特别地为单层)，弯曲波传感器，电阻传感器(例如5-线和/或4-线电阻传感器)，用于感应输入的光学传感器(例如阴影传感器)和/或红外传感器。这些传感器和具有这些传感器的触摸屏被高质量地制造，因而在低成本上是可用的。

执行本发明的显微镜有利地包括至少一个物体移动装置和/或光学单元和/或数字图像处理系统。前述提及的显微镜设置的改变影响物体移动装置、光学单元和/或数字图像处理系统。通过使用提出的特征，需要检查多个图像区域(“感兴趣的区域”)的显微方法的有效性被提高，使得该方法对用户特别地直观。

再次强调，本发明不意图仅通过改变存储图像的设置来操作物体图像。但是，并不排除的是，这种操作在某些情况下可以有利地被用作一个额外的手段。

显微镜的基本功能可为在触摸屏的显示区域上显示观察物体的全实时图像。在基本输入模式下，沿着触摸屏表面的一个或多个输入工具的横向移动导致获得的物体图像的平移。

在处理过程中，不仅被图像采集系统显示的图像部分移动，物体移动装置也移动。在后一种情形中，触摸-和-离开操作导致物体移动装置(例如机动的交叉台)移至需要的位置。物体移动装置的移动速度直接与输入工具的移动相关。各自移动的方向相反，这将在下文中进一步详细的描述。类似的，例如也可执行旋转或缩放操作，这也将在下文进一步描述。

与这种显微镜相关联的控制装置，作为本发明的另一主题，具有输入端，用于接收至少在其显示区域上被触摸屏感应的输入，和用于改变显微镜设置的至少一个输出。对于各个特征，参考上述阐述。

根据本发明的操作方法包括：在触摸屏的显示区域上感应输入，基于在触摸屏的显示区域内感应的输入改变显微镜的设置，即输入直接在显示的物体图像上实现。

在这种方法中，输入的感应有利地包括辨识在触摸屏的显示区域上的平移命令、旋转命令、缩放命令、居中命令、聚焦命令、选择命令、测量命令、处理命令、集成命令和/或功能改变命令，从而所有这些命令可直接转换成相应的设置。

对显微镜的操作定义不同的功能特别地有利。显微镜一个方便的基础功能是显示被检查的物体的实时图像的操作模式。另一基础功能是显示静态图像。又一功能可用于执行自动聚焦。最终，能够定义更加复杂的功能，例如成像物体的测量，物体图像或其部分的图像处理，最终，向物体图像提供注解。为每一选择的功能定义并分配每一输入模式是有益的。输入模式的特征在于，以特定的方式解释一个或多个输入工具的(相对)位置、(相对)移动和/或(相对)加速度以辨识来自其的命令。

在实时图像功能的情形中，通过触摸屏输入的命令被转换至控制信号用于控制例如图像采集系统，图像传感器或数字摄像机，图像处理系统，控制和/或处理工具，具有至少一个物镜的镜头转轮，机动的缩放调节装置，在z-向上可移的聚焦驱动，x-y可调显微镜台，特别地为交叉台和/或机动旋转台。

在静态图像功能的情形中，通过触摸屏输入的命令被转换至控制例如图像处理系统和/或控制和/或处理工具的控制信号。

此外，在实时图像模式和静态图像模式中，能够通过触摸屏输入命令以从实时图像功能转换至静态功能，和/或反之亦然，模式之间的转换通过采用产生的控制信号的控制和/或处理工具完成。

在更详细地讨论这个之前，举一个简单的例子用于解释：“实时图像”和“静态图像”基础功能采用相同的输入模式是便利的，其中例如触摸屏和输入工具接触然后沿着路径拖动输入工具(“接触和移动”)被辨识作为平移命令(参考下文中平移命令的转换)。相反，更复杂的测量功能采用不同的输入模式，因此，相同的输入以不同的方式被解释，例如解释为测量命令以测量物体空间上输入工具经过的路径的长度。

在显微镜基础功能的操作中，有利的，在至少一个输入工具的位置接触或邻近触摸屏的显示区域的表面和相对表面离开该位置时辨识平移命令。这种移动过程相应于移动真实物体的自然的移动顺序，这允许了对显微镜非常直观和简单的控制。

在一个简单直观和因而特别有利的方式中，可设置成当多个输入工具的位置接触或邻近触摸屏的显示区域的表面，并相对表面联合地旋转离开时辨识旋转命令，例如，绕共同的旋转中心旋转。

有利地，当多个输入工具的位置接触或邻近触摸屏的显示区域的表面且这些输入工具之间的相对距离改变时辨识缩放命令。转换至显微镜设置可表现为改变可变焦光学单元的变焦因子或捕获的数字图像(光学或数字缩放)。相应于实际上的“拉伸运动(pullingapart motion)”的输入工具的这种移动，对用户来说也是直观和易于立即了解的。

特别提及的三个命令(平移、旋转和缩放命令)实现了基于实时图像对样本高效和直观的检查，感兴趣的区域最初在样本上以低放大倍率在实时图像的全视场中找到，找到后，移至视场的中心。可使用平移命令以及旋转命令(如果需要的话)容易并直观地执行这些操作。随后，实时图像的放大倍率增加至允许深入地检查感兴趣区域的细节。这通过上述缩放命令来完成。在检查后，放大倍率被降至转换至全视场。这也通过上述缩放命令来完成。该方法恢复以搜寻实时图像其它的感兴趣区域。在以高放大倍率检查感兴趣区域时，也能选择上述更复杂的功能，例如测量功能或图像处理功能。

通常来说，任何特殊的命令，例如平移命令、缩放命令、居中命令、聚焦命令、选择命令、测量命令、处理命令、集成命令和/或功能改变命令可以在任何时候当定义数量的输入工具触摸或邻近显示区域的表面、和/或以定义的时段，定义的次数和/或定义的位置数目保持触摸或邻近该表面时被辨识。以下述方式辨识输入，包括例如单次、双次或多次触摸(简单的，例如，单次、双次或多次触击电脑鼠标)，较长或较短持续的触摸，更快或更慢的移动，或相应简单或更复杂的输入顺序(长-短、短-长等)。所有这些输入可被转换至相应的显微镜的设置，甚至以用户自定义的方式。例如，短触摸(没有移动)可触发静态图像(“快照”)。另一方面，较长的触摸可触发自聚焦操作。

在本发明的方法中，转换至相应的仪器设置有利地以这样方式发生，从而当平移命令、旋转命令、缩放命令、居中命令和/或聚焦命令在触摸屏的显示区域被辨识时，由图像采集系统的光学元件生成的物体图像和/或被图像采集系统的数字元件成像的物体被平移、旋转、居中和/或聚焦。

此外，特别地，示意动作，即在显示区域的图像采集系统的表面上由输入工具执行的移动模式可被分配特定的其它功能。例如，示意动作可用于显示或隐藏控制元件用于更加复杂的功能，例如测量、图像处理、加注等。这种示意动作也可用于使得功能改变至显微镜的其它操作模式；即例如直接从上述更加复杂的功能中选择一个。另一方面，也可以以常规方式使用为这些目的而特别提供的输入元件以选择这种功能。

正如前文描述的，这种更加复杂功能的选择可改变触摸屏的输入模式。例如，测量功能的选择可以下述方式改变输入模式，其中，输入工具的首次触摸定义参考点(作为测量的起始点)，以及同样由输入工具定义的另一参考点指示在两个接触点之间定义的尺度的端点。换句话说，两个接触点可为使用显微镜进行距离测量定义线条，每一接触点构成测量路径的端点。类似地，例如三个接触点可为角度测量定义线条。类似地，四个接触点可定义圆并在该圆内执行面积测量，其中每一接触点用于圆的近似。也可以代替圆而定义不同的几何结构。在测量功能中，上述“接触和移动”输入操作可用于在测量线条上定义接触点。这些输入模式仅以示例的方式提及，且在不背离本发明范围的情况下可被重新定义。

另一方面，如果选择了图像处理功能，接触点可定义特殊的图像处理模式。例如由落入其中的接触点定义的区域可被选择或定义用于图像处理操作。随后，可执行例如二值化(黑-和-白成像)或在该区域生成假彩成像。

当选择加注功能，使用上述“接触和移动”输入操作可定义或改变加注。这种输入操作改变，例如加注的位置、尺寸和方向。如果需要文本注解，通过在文本区域的特定触摸，可在显示区域显示键盘。

在讨论类型的方法中，当选择命令、测量命令、处理命令和/或集成命令在触摸屏的显示区域上被辨识时，选择、测量、处理和/或集成由图像采集系统生成的物体图像的区域，同样是有利的。当以高放大倍率检查物体时，向用户提供上述命令是有益的。例如，当感兴趣区域内的特定物体区域被围绕时辨识选择命令。选择命令可导致被选择的物体区域被加上边界化和/或彩色高亮化。上文已描述过各种测量和处理命令，连同相应的测量和图像处理功能。可以定义辨识集成命令，例如在选择命令后的特定时间窗内在选择区域上执行单次轻扣或多次轻扣时。集成命令导致在物体空间内选择区域的面积上执行表面集成，即通过采用临界或边缘探测技术的图像处理方法确定选择的连续物体区域的面积。在临界方法中，超过某一亮度值(临界值)的每一像素被认为是区域的一部分并被集成考虑。在边缘探测中，通过在每个方向上定义从接触点处发出的虚构射线来确定用于集成的边界线。沿着该射线绘出像素的亮度轮廓。随后，通过由来自沿各个射线的每个亮度轮廓的点组成的一组点形成用于集成的边界线。在每一射线上，该点可以被定义为例如亮度轮廓的偏移点。

正如所解释的，当功能改变命令被辨识，例如由在触摸屏的显示区域上的示意动作被辨识时，相应地在功能之间转换和改变输入模式(例如，从测量功能转换至图像处理功能)也在本方法的范围内。

相似地，通过另一功能改变命令可退出该功能，就目前来说，例如通过另一输入示意动作返回至实时图像显示的基础功能。

在这种情况下，本发明并不限于实时图像显示，也可用于静态图像显示，在这种模式中通过相对显示区域移动样本图像来改变物体移动装置的移动，这已部分地在上文中描述。正如所解释的，可通过数字工具(数字缩放)调节放大倍率。

总而言之，输入工具移动的直接转换和视场的调节允许了非常直观的控制讨论类型的显微镜。相似地，这也应用于更加复杂的功能，例如测量、图像处理、加注等。相应的，本发明可代替数个习有的输入装置，例如手控器、操纵杆、电脑鼠标、键盘等，并因此显著地减少了这种显微镜系统的复杂性，特别地减少了需要的空间和显微镜系统的成本。

根据本说明书和说明书附图，本发明实施例进一步的优点将明显表现。

应当理解，上述特征和下文所描述的与具体实施例相关的特征，不仅能在特定组合中使用，在不背离本发明范围的情况下，也能在其它组合中使用或单独使用。

通过具体示例的方式在说明书附图中示意性地阐示本发明，并参考附图在下文中详细地描述本发明。

附图说明

图1是根据本发明的特定优选实施例的显微镜的示意图；

图2是示出根据本发明的特定优选实施例的平移模式的示意图；

图3是根据本发明的特定优选实施例的平移装置的示意图；

图4a和4b是示出根据本发明的特定优选实施例的图像区域的平移的示意图

图5是示出根据本发明的特定优选实施例的图像旋转的示意图；

图6a至6d是示出根据本发明的特定优选实施例的图像旋转的示意图；

图7a和7b是示出根据本发明的特定优选实施例的缩放操作的示意图；

图8a和8b是示出本发明的特定优选实施例的显微镜的示意图。

具体实施方式

参考附图1，示意性地示出根据本发明特定优选实施例的显微镜，通常标记为100。

显微镜100具有图像采集系统110，其包括光学元件111，例如物镜112和镜筒113，并优选地具有合适的光学变焦系统。同样具有电子元件，例如，CCD芯片形式的传感器114和数字图像处理系统115。图像处理系统115可全部或部分地整合入图像采集系统110，或安排在下游的控制/处理工具160中，例如为计算机或独立的从属单元115。

被光学元件111捕获的光学图像被转换成数字图像，并有利地已借由传感器114和数字图像处理系统115被合适地处理。

提供物体移动装置120，例如以手动或机动xy交叉台121或旋转台的形式，该旋转台具有允许物体移动装置120在箭头123和124的方向上被平移和/或旋转的合适的平移和旋转装置122。类似地，可通过旋转图像采集系统110或传感器114的光轴来实现旋转。

显微镜110进一步地具有控制装置130以控制调节元件141、142和143，这些元件与显微镜100的单个元件相关联并形成调节单元140的一部分。从而能够例如调节物体移动装置120或改变图像采集系统110的光学元件111和电子元件114、115的设置。基于被触摸屏150感应的输入操作控制装置130。

触摸屏150具有显示区域151，在显示区域上显示被图像采集系统110捕获的物体的实时图像或静态图像，并且在显示区域上特别地使用用户的一只或多只手指作为输入工具(未示出)来实现上述输入。也可提供另外的输入工具152、153，例如开关或键。相似地，也可提供另外的控制和/或处理工具160，例如以计算机160的形式。

参考附图2，以示意的形式示出触摸屏的显示区域上输入工具接触点的移动，例如在图1示出的显微镜100的触摸屏150的显示区域151上。

由合适的图像采集系统，例如上述的图像采集系统110，生成的实时或静态图像显示在显示区域11上(相应于上述显示区域151)。整个显示区域11具有接触敏感表面。在区域11上，输入工具接触点的位置和/或这些点的位置随着时间的改变可同时被探测。为此，这些接触点的位置在接触时以预定的扫描速率被扫描。无接触的感应也是可能的。因此，最后随着时间顺次获得各个接触点位置12a、12b、12c的数据。两个位置之间(例如位置12a和12b之间或位置12b和12c之间)的距离表示了随着时间的移动。相应的控制信息包括以16为原点、X’,16a和Y’,16b为轴的坐标系中的距离、速度和加速度。坐标系的轴平行于显示区域11的边缘。

参考附图3，以示意的形式示出物体移动装置的移动，例如显微镜100的物体移动装置120。

物体移动装置具有正交的机动致动器20、21，其适于沿着移动轴X和Y移动物体移动装置。致动器20、21用于相对视场移动设置在物体移动装置上的物体25，从而随着致动器20、21的移动视场从物体上的位置23a移至23b。在图像倒置的系统中，X和Y的取向与附图2相关描述中的X’和Y’轴相反。

成像系统的总放大倍率M_tot定义为显示区域的尺寸比显示区域中可视视场的尺寸的比率。X、Y和X’、Y’轴的缩放比例与M_tot成正比。当分别在图像显示区域151(图1)或11(图2)中探测到接触点时，考虑M_tot，使用接触点的移动数据(距离、速度、加速度)控制物体移动装置的致动器20、21。

在图3描述的情形中，不探测旋转命令。因此，接触点12a的移动元件14a被直接转换成沿着X轴的移动24a。类似地这也应用于沿着Y’的移动元件15a，其导致了沿着Y轴的移动24b。考虑各个接触点的速度和加速度的情况下执行该移动。

参考附图4a和4b，示出图像区域内图像的移动。物体移动装置120的移动，如已结合图1至3所描述的，导致了显示区域31内显示的视场从位置32a移至32b。图4a描述了在移动之前的情形；图4b描述了在移动之后的情形。在物体移动装置移动之前和之后两个相应点之间的距离分别相应于显示区域151或11上探测的接触点的移动数据。然而，参考附图4a和4b，也阐示了移动显示区域31的其它选择。如果传感器114(参考附图1)捕获的图像大于提供至用户的显示区域31，也可在不移动物体移动装置20(参考附图1)的情况下，以纯数字的方式执行平移或移动命令，只要显示区域31需要的移动仍落入传感器114(参考附图1)捕获的图像内。为此，仅仅通过相应地移动用于显示在触摸屏150(参考附图1)上而被读出的图象部分，以将显示区域31从位置32a移动至32b。

参考附图5，示出从触摸屏的显示区域上的输入工具两接触点的移动辨识出的旋转命令的转换。该移动数据用于从位置41a向位置41b旋转视场，并同时旋转具有原点44，X”和Y”、44a-d轴的关于显示区域41的相关坐标系统。旋转的中心通过交叉点43b定义。交叉点通过移动之前两接触点之间的连接线42a和移动之后两接触点之间的连接线42b定义。旋转的角度通过交叉点43b处的交叉线43a的角度定义。

参考附图6a至6d，以示意的形式示出显示区域内图像的旋转和缩放。附图6a示出在显示区域50上旋转之前的视场51。该显示区域示出具有刻度54的图像，这可从图像系统的总放大倍率M_tot得到。

附图6b示出上述类型的移动之后的视场。旋转并不改变图像的刻度54。旋转的目的在于更好地对准感兴趣的区域和显示区域的坐标系统以允许更好的记录。然而，从附图6b中也可清晰地看出原始视场的某些区域52在显示区域53上不再可视。另一方面，作为旋转的结果在图像区域产生的新区域52并不包含任何图像信息，因为其位于读出的图像部分之外。这仅仅在通过数字图像上执行图像处理来旋转视场时发生。如果通过旋转物体移动装置120来旋转视场，这种没有图像信息的区域不会被产生。

因此，在附图6c中，通过数字处理工具缩放视场51，从而视场的图像53覆盖显示区域50的所有部分。这导致了用于该绘制步骤的放大倍率因子M_DIG。最终显示区域50的图像的刻度54通过因子M_DIG被改变。然而，这并不是需要的，且可通过借由因子1/M_DIG改变光学变焦的放大倍率来抵偿，如附图6d所示。图像区域50内的视场51再次相应于旋转之前的视场(参考附图6a)。

图6a至6d中顺次示出的步骤优选地并行执行。可采用数字处理工具或通过旋转图像系统的光轴执行视场的旋转。在视场旋转以后，采用旋转角度43a(参考附图5)，将显示区域的坐标系统的视场(见图2)的所有横向移动转换至物体移动装置的坐标系统。

参考附图7a和7b，示出视场的放大倍率。放大之前，第一视场61a的图像在附图7a的显示区域60中示出。通过尺寸刻度62a示出图像的比例。两接触点63a的位置定义矩形区域64a，其边缘平行于显示区域60。

附图7b描述了可视场的尺寸被改变之后的情形。两接触点的位置，参考63b，相对于附图7a中的位置63a已经改变，并且相应地第二矩形区域64b的尺寸减少了。通过改变M_tot实现视场的改变。相似地，视场61a、61b的比率M_tot通过两矩形区域64a、64b的两对角线65a、65b的比率来定义。M_tot的改变同样改变了图像的比例，如附图7b中描述的尺寸刻度62b所示出的。两刻度的比率相应于M_tot值的比率。

可采用数字缩放工具改变M_tot。当该方法用于改变静态图像尺寸时，这特别地有利。另一方面，为了显示实时图像，有利的是，采用例如光学变焦的光学工具来改变M_tot。

在所有情况中，优选地是当改变图像尺寸时，观察特定纵横比(aspect ratio)标准。优选的纵横比标准为摄像机像素对图像像素的1:1比率。当光学变焦达到其最高放大极限，可采用数字缩放进一步增加M_tot。为了减小M_tot，优选首先减小数字缩放直到满足纵横比标准。随后采用光学变焦实现进一步的减少。

可提供其它纵横比标准，例如，成像系统的光学分辨率必须与显示区域的像素的尺寸相同。也可包括需要的其它标准。附图7a和7b示出的两矩形区域64a、64b分别具有中心点66a和66b。这些中心点(其同样用于居中的目的)可在放大或尺寸改变时改变。中心点的移动转换至物体移动装置的移动，这已结合附图3描述。

参考附图8a和8b，示出优选实施例的其它显微镜70。为了清晰的目的，图1中描述的全部元件并未都在此特别地示出。特别地，显微镜单元72可包括附图1中的元件112和113，摄像机71可包括元件114、115和160，以及图像显示器73可包括附图1中的元件150。

附图8a中示出的显微镜，包括作为主要元件的显微镜单元72、摄像机70以及图像显示器73。图像显示器73具有触摸屏，即前文描述的触摸敏感图像显示区域74。在附图8a中，显微镜单元72、摄像机71以及图像显示区域73之间的单一连接件75用于通信。此外，该连接件75也可用于向显微镜单元72和摄像机71提供电源。

附图8b示出另一实施例，其中提供两条连接线，包括适于连接摄像机71的连接线76，和适于连接显微镜单元72的连接线77。每一连接线提供通信线和/或电源。可基于已知的、共同或单独使用的通信标准执行该通信，例如USB、火线、CAN、HDMI等，或无线地通过WLAN、蓝牙、红外等。

附图标记列表

11 显示区域

12a,12b,12c 位置

14a,14b 移动元件

15a,15b 移动元件

16 原点

16a X’轴

16b Y’轴

20，21 致动器

23a,23b 位置

24a,24b 移动元件

25 物体

31 显示区域

31a,32b 位置

41 显示区域

41a,41b 位置

42a,42b 接触点

43a 交叉角度

43b 交叉点

44 原点

44a X’轴

44b Y’轴

44c X”轴

44d Y”轴

50 显示区域

51 视场

52 图像区域

53 视场

54 刻度

60 显示区域

61a,61b 视场

62a,62b 尺寸刻度

63a 接触点

64a,64b 区域

65a,65b 对角线

66a,66b 中心点

70 显微镜

71 摄像机

72 显微镜单元

73 图像显示器

74 触摸屏

75 连接件

76,77 连接线

100 显微镜

110 图像采集系统

111 光学元件

112 物镜

113 镜筒

114 传感器

115 图像处理系统

120 物体移动装置

121 交叉台

122 平移和旋转装置

123 平移箭头

124 旋转箭头

130 控制装置

140 调节单元

141,142,143 调节元件

150 触摸屏

151 显示区域

152,153 输入工具

160 控制/处理工具

Claims

1.一种显微镜(100)，包括适于光学地和数字地成像物体以生成物体图像的图像采集系统(110)，并进一步地包括适于在显示区域(151)显示物体图像并在显示区域(151)感应输入的触摸屏(150)，该显微镜(100)适于基于在所显示的物体图像内的触摸屏(150)的显示区域(151)上感应的包括至少一个输入工具的移动的输入允许在显微镜(100)上改变机动和/或电气可控的显微镜元件(110，112，71，114，115，120，121，160)的设置，使得显微镜元件以相应的方式运动，其中感测在所显示的物体图像内的与旋转命令相对应的所述至少一个输入工具的第一运动引起物体图像在显示区域的坐标系内的对准的变化，从而使得显微镜元件以相应的方式运动。

2.如权利要求1所述的显微镜(100)，其中至少在所显示的物体图像内的显示区域(151)上，该触摸屏(150)适于感应在其表面上或邻近其表面的所述至少一个输入工具的位置和/或加速度。

3.如权利要求2所述的显微镜(100)，其中能够控制机动和/或电气可控的显微镜元件(110，112，71，114，115，120，121，160)的功能的控制信号来源于探测的位置、移动和/或加速度。

4.如权利要求1至3之一所述的显微镜(100)，其中该机动和/或电气可控的显微镜元件(110，112，71，114，115，120，121，160)包括图像采集系统(110)的光学和数字元件。

5.如权利要求1至3之一所述的显微镜(100)，其中至少在所显示的物体图像内的显示区域(151)上，该触摸屏(150)适于感应在其表面上或邻近其表面的数个输入工具的彼此相对位置、相对移动和/或相对加速度。

6.如权利要求1至3之一所述的显微镜(100)，其中至少在所显示的物体图像内的显示区域(151)上，该触摸屏(150)设计为多点触摸屏幕。

7.如权利要求1至3之一所述的显微镜(100)，其中至少在所显示的物体图像内的显示区域(151)上，该触摸屏(150)具有声音脉冲和/或表面波传感器、电容传感器、弯曲波传感器、电阻传感器、用于感应输入的光学和/或红外传感器。

8.如权利要求1至3之一所述的显微镜(100)，具有至少一个物体移动装置(120)和/或光学单元(111)和/或数字图像处理系统(115)，其中对显微镜的设置的改变影响该物体移动装置(120)、光学单元(111)和/或数字图像处理系统(115)。

9.如权利要求1至3之一所述的显微镜(100)，具有图像采集系统(110)，适于光学地和数字地对物体进行成像以产生作为物体图像的实时图像，

其中该显微镜适于改变作为显微镜元件的图像采集系统(110)的光学(111)和数字元件中的至少一个的设置。

10.如权利要求4所述的显微镜(100)，其中所述图像采集系统(110)的光学和数字元件包括以下元件中的一个或多个：图像传感器(114)或数字摄像机(71)，图像处理系统(115)，控制和/或处理工具(160)，具有至少一个物镜(112)的镜头转轮，机动的缩放调节装置，在z-向上可移的聚焦驱动，x-y可调显微镜台(121)。

11.如权利要求10所述的显微镜(100)，其中所述x-y可调显微镜台(121)是交叉台和/或旋转台。

12.如权利要求9所述的显微镜(100)，其中所述图像采集系统(110)的光学(111)和数字元件包括以下元件中的一个或多个：物镜(112)、变焦系统和/或放大变换器、镜筒、聚焦驱动、物体移动装置(120)，以及显微镜(100)的照明装置。

13.如权利要求12所述的显微镜(100)，其中所述物体移动装置(120)是具有平移和/或旋转装置(122)的显微镜台(121)。

14.一种控制装置(130，160)，适于控制根据前述任一权利要求的显微镜(100)，该控制装置具有输入端，用于接收被触摸屏(150)感应的至少在其显示区域(151)上的包括至少一个输入工具的移动的输入，以及用于改变显微镜的该设置的至少一个输出，使得显微镜元件以相应的方式运动。

15.一种用于操作根据权利要求1至13之一的显微镜(100)的方法，该方法包括：在触摸屏(150)的显示区域(151)上感应包括至少一个输入工具的移动的输入，以及基于在所显示的物体图像内的触摸屏(150)的显示区域(151)上感应的所述至少一个输入工具的移动改变显微镜的设置，使得所述显微镜元件以相应的方式运动。

16.如权利要求15所述的方法，其中感应输入包括在触摸屏(150)的显示区域(151)上辨识命令，所述命令包括平移命令、旋转命令、缩放命令、居中命令、聚焦命令、选择命令、测量命令、处理命令、集成命令和/或功能改变命令。

17.如权利要求16所述的方法，其中在任何时候，当定义数量的输入工具触摸或邻近显示区域(151)的表面，和/或以定义的时段、定义的次数和/或定义的位置数目保持触摸或邻近该表面时，辨识命令。

18.如权利要求16或17所述的方法，其中当至少一个输入工具的位置接触或邻近触摸屏(150)的显示区域(151)的表面，且相对该表面离开该位置时，辨识平移命令。

19.如权利要求16或17所述的方法，其中当多个输入工具的位置接触或邻近触摸屏(150)的显示区域(151)的表面，且相对该表面联合地旋转离开该位置时，辨识旋转命令。

20.如权利要求16或17所述的方法，其中当多个输入工具的位置接触或邻近触摸屏(150)的显示区域(151)的表面，且始于该位置的、相对于该表面的这些输入工具之间的相对距离改变时，辨识缩放命令。

21.如权利要求16或17所述的方法，其中当平移命令、旋转命令、缩放命令、居中命令和/或聚焦命令在触摸屏(150)的显示区域(151)上分别被辨识时，由该图像采集系统(110)的光学元件生成的物体图像和/或被该图像采集系统(110)的数字元件成像的物体被平移、旋转、居中和/或聚焦。

22.如权利要求21所述的方法，其中至少通过改变作为显微镜元件的图像采集系统(110)的光学(111)和数字元件中的至少一个，平移、旋转、居中和/或聚焦作为实时图像而产生的物体图像。

23.如权利要求16或17所述的方法，其中当选择命令、测量命令、处理命令和/或集成命令在触摸屏(150)的显示区域(151)上分别被辨识时，选择、测量、处理和/或集成由该图像采集系统(110)生成的物体图像的区域。

24.如权利要求16或17所述的方法，其中当功能改变命令被辨识时，将功能改变至显微镜(100)的不同的操作模式。

25.如权利要求24所述的方法，其中功能改变导致基于触摸屏(150)上感应的输入的用于辨识命令的输入模式改变。

26.如权利要求25所述的方法，其中每一输入模式与一定数量的可辨识命令相关联。

27.如权利要求22所述的方法，其中所述图像采集系统(110)的光学(111)和数字元件包括以下元件中的一个或多个：物镜(112)、变焦系统和/或放大变换器、镜筒、聚焦驱动、物体移动装置(120)，以及显微镜(100)的照明装置。

28.如权利要求27所述的方法，其中所述物体移动装置(120)是具有平移和/或旋转装置(122)的显微镜台(121)。