CN105717789B - 用于显微镜的控制系统和用于控制显微镜的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于显微镜(2)的控制系统(1)和用于控制显微镜的方法。显微镜具有承载物体(4)的样品台(3)、对由样品台承载的物体成像的成像透镜系统(5)和捕获成像的物体的数字捕获单元(7)，其中，控制系统被设计成使得提供第一操作模式和第二操作模式，在第一操作模式下，具有第一用户权限的用户可编辑并限定捕获物体以及评估捕获物的至少一个工作顺序(Z1、Z2、Z3)；在第二操作模式下，具有第二用户权限的用户可选择并执行限定的工作顺序(Z1‑Z3)中的一个，并且其中，控制系统使具有第二用户权限的用户在执行选择的工作顺序时，能够仅在预定义的框架内改变选择的工作顺序和/或改变影响选择的工作顺序的参数，但其他改变被阻止。

Description

用于显微镜的控制系统和用于控制显微镜的方法

技术领域

本发明涉及用于显微镜的控制系统和用于控制显微镜的方法。

背景技术

显微镜的持续改进意味着，取决于所选择的设计，显微镜是为捕获、测量和评估提供多重可能性的非常复杂的测量装置。因此，执行相对简单的捕获、测量和评估任务的用户可以由于所提供的可能性并因此由于显微镜的复杂性而崩溃，其结果是，该用户不能实施利用显微镜毫无疑问能够执行的捕获、测量和评估任务。此外，复杂的捕获、测量和评估任务可以是可用的，并且仍然存在简单的可操作性。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种用于显微镜的控制系统，其使得简单的可操作性成为可能，甚至在非常复杂的显微镜情况下也如此。此外，提供了一种用于控制显微镜的相应方法。

该目的是通过一种用于显微镜的控制系统来实现的，该显微镜具有用于承载物体的样品台、用于对由样品台承载的物体成像的成像透镜系统和用于捕获所成像的物体的数字捕获单元，其中所述控制系统被设计成使得其提供第一操作模式，在所述第一操作模式下，具有第一用户权限的用户能够以下列方式编辑并限定用于捕获所述物体和用于评估捕获物的至少一种工作顺序，即预定义所述工作顺序的哪些改变和/或影响所述工作顺序的参数的哪些改变是可能的，但是具有第二用户权限的用户不能执行所述编辑和限定操作；并且提供第二操作模式，在所述第二操作模式下，具有第二用户权限的用户能够选择并执行所限定的工作顺序中的一个，其中，所述控制系统使所述具有第二用户权限的用户在执行所选择的工作顺序时，能够仅在预定义的框架内改变所选择的工作顺序和/或改变影响所选择的工作顺序的参数，但能够阻止其他改变。

借助于控制系统的两种操作模式，具有第一用户权限的有经验的用户可以配置并因此预定义用于具有第二用户权限的缺乏经验的用户的工作顺序，并且仅允许在对于待执行的捕获、测量和评估任务绝对必需的范围内的改变或变化。因此，有利地实现了向具有第二用户权限的用户提供下述显微镜，该显微镜更易于该用户操作并且因此该用户可以容易地执行所述捕获、测量和评估任务。借助于所限定的工作顺序，甚至还可以将复杂的捕获、测量和评估任务设计为易于操作。

利用根据本发明的控制系统，可以实现可配置的顺序控制。

根据本发明的控制系统可以被设计成使得：在第一操作模式下，能够针对每一个所限定的工作顺序编辑并限定可单独配置的用户界面。特别地，可以限定用户友好型用户界面(例如，用户友好布局)。优选地，可以与相应工作顺序的编辑和限定同步地对用户界面进行编辑和限定。

根据本发明的控制系统可以被设计成使得，在第一操作模式下，提供多个基本段(其还可以被称为工具(tool))，根据所述基本段可以对工作顺序进行编辑。这些基本段可以是一款显微镜软件的基本段。

基本段是指编辑工作顺序所必需的一个或多个步骤。特别地，这可以是用于控制显微镜(例如，设定放大倍率、焦点位置、照明、样品台的位置等)、用于捕获图像、用于处理所捕获的图像、用于评估所处理的图像和/或用于生成输出文档(其包含例如图像、表、图表、报告、表格等)的一个或多个步骤。

此外，该控制系统可以被设计成使得：在第一操作模式下，提供各自均具有多个基本段的至少两个组，并且确保来自所述组中的每一个组的至少一个基本段包含在所限定的工作顺序内。从而，可以实现容易限定的可执行工作顺序。

所述组可以是：与图像捕获相关的捕获组；与所捕获的图像的处理相关的数据处理组；与所处理的图像或其他供给的图像的评估相关的评估组；与对应输出文档的生成相关的报告组；和/或通用组，该通用组的基本段可以设置在工作顺序的各个点。

此外，控制系统可以被设计成使得：在第一操作模式下，确保相互依赖的基本段仅能够被一起选择用于待限定的工作顺序。这还使得工作顺序的编辑更简单。

另外，控制系统可以被设计成使得：具有第一用户权限的用户可以在第一操作模式下预定义用于影响工作顺序的参数的标准值。

影响工作顺序的参数在本文中具体是指，这样的参数的不同值导致不同的结果。例如，这些参数可以是对物体成像的参数、捕获物体的参数、处理所捕获的捕获物的参数和评估捕获物的参数。

另外，根据本发明的控制系统可以被设计成使得：具有第一用户权限的用户在第一操作模式下可以限定具有第二用户权限的用户在执行所限定的工作顺序时是否可以改变参数，并且如果可以改变参数，则所述具有第二用户权限的用户在执行所限定的工作顺序时在何种框架内改变所述参数。因此，例如，可以为参数限定下限值和/或上限值。

根据本发明的控制系统可以被设计成使得：具有第一用户权限的用户可以在第一操作模式下限定在第二操作模式下当正在执行所限定的工作顺序时是否显示(例如经由输出单元，如例如屏幕)影响所述工作顺序的参数。从而，可以将第二操作模式下的用户界面设计得更清晰。特别地，可以不显示不需要的参数或者不能被改变的参数，其结果是，具有第二用户权限的用户不必设法解决这些参数。

根据本发明的控制系统可以被设计成使得：在第二操作模式下，具有第三用户权限的用户可以自由地设定工作顺序，和/或具有第三用户权限的用户可以不受限制地操作显微镜。优选地，具有第三用户权限的用户是这样的用户，该用户在显微镜的操作方面很有经验，并且因此可以使用，如果可能的话，显微镜的所有特性。

优选地，该控制系统被设计为硬件和软件。

另外，提供了一种具有显微镜和根据本发明的控制系统(包括其进一步发展)的显微镜系统，所述显微镜具有用于承载物体的样品台、用于对由样品台承载的物体成像的成像透镜系统和一个或多个用于捕获所成像的物体的数字捕获单元(例如，数码照相机或用于生成数字图像的捕获传感器)。

另外，该目的是通过用于控制显微镜的方法来实现的，所述显微镜具有用于承载物体的样品台、用于对由样品台承载的物体成像的成像透镜系统和用于捕获所成像的物体的数字捕获单元，其中，在第一步骤中，具有第一用户权限的用户能够如下方式编辑并限定用于捕获所述物体和用于评估捕获物的至少一种工作顺序，即预定义好所述工作顺序的哪些改变和/或影响所述工作顺序的参数的哪些改变是可能的，但是具有第二用户权限的用户不能执行所述编辑和限定操作，以及在第二步骤中，所述具有第二用户权限的用户能够选择并执行所限定的工作顺序中的一个，其中，所述具有第二用户权限的用户在执行所选择的工作顺序时，能够仅在预定义的框架内改变所选择的工作顺序和/或改变影响所选择的工作顺序的参数，但其他改变被阻止。

需要理解的是，上面所提到的特征和那些尚待在下面说明的特征不仅适用于所陈述的组合，而且还适用于其他组合或单独使用，而不脱离本发明的范围。

附图说明

参照还公开了对于发明而言必要的特征的附图，通过下面进一步详细描述的示例来说明本发明。在附图中：

图1是根据本发明的控制单元1以及通过所述控制单元控制的显微镜2的示意图；

图2是根据本发明的用于控制显微镜的方法的示意性流程图；

图3是用来说明在控制单元的第一操作模式下编辑工作顺序的示意性表示；

图4是说明工具A2的可设定参数的表示；以及

图5是三种不同限定的工作顺序Z1、Z2和Z3。

具体实施方式

在图1所示的实施例中，一起示出了根据本发明的控制系统1(或根据本发明的控制设备1)和待控制的显微镜2。

显微镜2包括承载样品4的样品台3、成像透镜系统5、移动单元6以及数字捕获单元7。在显微镜2的操作期间，通过成像透镜系统5来生成样品4的(例如一部分的)放大图像，通过数字捕获单元7来捕获所述放大图像。数字捕获单元7可以具有传感器(例如CCD传感器或CMOS传感器)，以便能够捕获数字图像。移动单元6被设计成使得其可以更改成像透镜系统5与样品台3之间沿z方向的距离，并因此更改成像透镜系统5与样品4在z方向上的距离，和/或更改在垂直于z方向的平面内样品台3相对于成像透镜系统5的位置而言的位置。通过更改在z方向上的距离，可以设定不同的聚焦位置或成像位置。在垂直于z方向的平面内的位置的改变可以用于接近样品4的特定横向位置。

在控制系统1的控制下，显微镜2可以贯穿预定的工作顺序运行，该工作顺序包括例如自动捕获样品4的图像、处理所捕获的图像、分析所捕获的图像以及生成报告。下面详细地描述了用于限定这样的工作顺序的可能性。

控制系统1可以具有：输出单元8，如例如屏幕8；以及输入单元9、10，例如键盘9和/或计算机鼠标10。当然，输出单元8还可以被另外或可替代地设计成输入单元。例如，屏幕8可以是触摸感应式的。

控制系统1被设计为使得其可以执行下面结合图2至图5所描述的步骤。控制系统1的重要特性在于，取决于分配给各用户的用户权限，提供了不同的设定可能性。因此，具有第一用户权限的用户可以限定用于捕获物体以及评估捕获物的工作顺序。具有第一用户权限的用户可以预定义所限定的工作顺序的哪些改变和/或影响所限定的工作顺序的参数的哪些改变是可能的。然后，具有第二用户权限的用户可以选择并执行所限定的工作顺序。然而，具有第二用户权限的用户不能限定新的工作顺序。因此，具有第二用户权限的用户仅可以将所限定的工作顺序改变至由具有第一用户权限的用户在定义期间预定义的程度。

在第一步骤S1(图2)中，控制系统1提供第一输入界面，具有第一用户权限的用户可以经由该第一输入界面限定期望的工作顺序。第一输入界面的提供还可以被称为控制系统1的第一操作模式。在第一操作模式下，例如，可以在屏幕8上显示第一图形用户界面。第一图形用户界面可以例如具有用于菜单栏的第一区域12、第二区域13和第三区域14，如在图1中示意性示出的。在第一操作模式下，例如提供了可以根据其来形成期望的工作顺序的不同基本段(并且这些基本段例如示出在第二区域13中或者屏幕8的任何其他点处)。图3中，还可以被称为工具的基本段中的每一个被标记有字母A、B、C、D或E并且添加有数字，以便能够区分这些基本段。

假定工具A1、A2和A3表示用于图像捕获的不同可能性。工具A1表示单独的图像捕获，工具A2表示z堆栈(stack)的捕获(即，具有不同焦点位置的多个图像的捕获)，并且工具A3表示捕获在横向上偏离的各捕获物以便由此生成图像。因此，工具A1-A3涉及图像捕获或者更普遍地说涉及数据收集，并且因此可以被理解成捕获组G1的元素。

工具B1表示第一噪声滤波器，工具B2表示第二噪声滤波器，工具B3表示滤色器，工具B4表示识别具有最佳聚焦的捕获，工具B5表示生成三维图像，以及工具B6表示生成具有增加的景深的图像。因此，工具B1-B6可以被分配至数据处理组G2。

在此处所述的实施例中，数据处理组G2不仅包括工具B1-B6，而且还包括两个所谓的工具包，所述工具包已经是基本段的组合。工具包BS1包括工具B2和B6，并且工具包BS2包括工具B1、B3和B6。

工具C1表示供应给该工具的捕获物的线宽的自动识别，工具C2表示供应给该工具的捕获物中的颗粒的数目的自动识别，以及工具C3表示对所供应的捕获物中的预定义图案定位。工具C1-C3包含在分析组G3中，所述分析组另外包含作为工具C1和C3的组合的工具包CS1。

工具D1表示生成第一报告，并且工具D2表示生成第二报告。这些报告可以被生成为例如Word文档或PDF文档，并且可以包含图像、表、图表、表格等。工具D1和D2是所谓的报告组G4的构成部分。

工具E1为例如缩放工具，并且是所谓的全局组G5的构成部分。

这些工具和工具包在第一操作模式下被提供给具有第一用户权限的用户(同时并在时间上顺序地，例如逐组)，其结果是，具有第一用户权限的用户可以编辑图3中示意性表示的第一工作顺序Z1。在此处描述的实施例中，存在以下约束：必须从组G1、G2、G3和G4中的每一个中选择至少一个工具或一个工具包，以便编辑工作顺序。

就每个工具而言，可设定参数可以是可用的，该可设定参数的值可以由具有第一用户权限的用户预定义。此外，具有第一用户权限的用户可以设定具有第二用户权限的用户是否可以在工作顺序正被执行时改变这些参数。具有第一用户权限的用户甚至还能够设定参数是否可见。此处，可见具体地是指参数显示在屏幕8上(例如，显示在第二区域13或第三区域14中)。如果参数被设定为不可见，则不显示参数。

在图4中示意性地表示了对于工具A2的参数4的设定。对于工具A2，可以设定待捕获的z堆栈的第一聚焦位置与最后聚焦位置之间的最小距离ΔZ_min、待捕获的z堆栈的第一聚焦位置与最后聚焦位置之间的最大距离ΔZ_max、以及待捕获的z堆栈的第一聚焦位置与最后聚焦位置之间的距离ΔZ。此外，可以设定待捕获的z堆栈的待进行z步骤并且因此待进行的捕获的最小数目n_min、待进行的z步骤的最大数目n_max以及待进行的z步骤的数目n。

如图4中的表所示的，对所有这些参数预定义值(z1，z2，z3，n1，n2，n3)。进一步预定义只有参数ΔZ和参数n可以由具有第二用户权限的用户改变。其他参数不能由具有第二用户权限的用户改变。在执行工作顺序Z1时，所有的参数均是可见的并且因此显示(例如在第二区域13中)给用户。当正在进行第一工作顺序Z1时，还可以不显示例如其值被设定为不能被具有第二用户权限的用户改变的参数，以便因此例如简化操作。

特别地，控制系统1可以被设计成使得：在第一操作模式下，不可以编辑可能导致不能被执行的工作顺序的工具。这可以通过例如下述来实现：当编辑工作顺序时，在选择第一工具之后，仅可以选择产生可执行工作顺序的那些工具。特别地，例如，在数据处理组G2和分析组G3的工具的情况下，可以限定捕获组G1的哪些工具是必须的。因此可以在从捕获组G1中选择工具A1、A2或A3之后明确地确定来自数据处理组G2和来自分析组G3的哪些工具产生可执行的工作顺序。然后，仅可以选择组G2和G3的这些工具。还可以针对各个工具存储不同组或同一组的工具的其他依存性，其结果是，所编辑的工作顺序可以被执行。

全局组的工具E1是可以在工作顺序的任何点提供但不是必须被提供的工具。

每个组G1-G5的工具的数目(如图3中所表示的)应当被理解为仅作为示例。当然，所示的组G1-G5中的每一个可以包含更多或更少的工具和/或工具包。组G1-G5的数目也要被理解为仅作为示例。组的数目可以更多或更少。组还可以被设计成用于待限定的工作顺序的不同任务。

以这种方式，具有第一用户权限的用户可以限定图5中示意性表示的工作顺序Z1、Z2和Z3，具有第二用户权限的用户可以从其中进行选择(图2中的步骤S2)，然后执行(图2中的步骤S3)工作顺序Z1、Z2或Z3。为此，控制系统提供了第二输入界面，经由该第二输入界面使这种选择以及所选择工作顺序的后续执行成为可能。第二输入界面的提供还可以被称为控制系统1的第二操作模式。在第二操作模式下，例如可以在屏幕8上显示第二图形用户界面。因此，可以在屏幕8上显示并选择可选择的工作顺序Z1、Z2和Z3(其还可被称为工作顺序模板)。在选择之后，所选择的工作顺序可以显示在例如第二区域13中。在第三区域14中，可以在按照工作顺序进行相应步骤之后显示所获得的数据(例如图像、图表等)。

在第二操作模式下，控制系统1特别是确保了：当执行所选择的工作顺序Z1、Z2或Z3时，具有第二用户权限的用户仅可以在下述框架内改变工作顺序和/或影响工作顺序的参数，所述框架是具有第一用户权限的用户在编辑对应的工作顺序Z1、Z2、Z3期间所允许的。其他的改变被控制系统1阻止，其结果是，确保了具有第二用户权限的用户仅可以在预定框架内执行所选择的工作顺序Z1、Z2、Z3。

因此实现的是，甚至难以操作的非常复杂的显微镜2也可以被设定预定工作顺序，使得甚至经验不足的用户也可以实现期望的结果。

当根据本发明的控制系统1提供第一输入界面时，该控制系统因此处于第一操作模式。当提供第二输入界面时，控制系统1处于第二操作模式。因此，还可以说根据本发明的控制系统1提供至少两种不同的操作模式，其中，在第一操作模式下，具有第一用户权限的用户可以限定工作顺序并且预定义工作顺序的哪些改变和/或影响工作顺序的参数的哪些改变是可能的。具有第二用户权限的用户不能访问第一操作模式，并且因此不能预定义工作顺序。

在第二操作模式下，具有第二用户权限的用户可以选择并执行所限定的工作顺序中的一个。

当然，该控制系统1可以具有多于两种的不同操作模式。因此，可得到第三操作模式，在该第三操作模式下，具有第三用户权限的用户可以为自己限定工作顺序。因此，具有第三用户权限的用户不限于预定义的工作顺序。然而，具有第三用户权限的用户可以使用这些预定义的工作顺序来编辑他自己的工作顺序。然而，该具有第三用户权限的用户不能将这些所编辑的工作顺序生成为用于具有第二用户权限的用户的预定义工作顺序。

特别地，该控制系统1可以通过下述方式来保证用户的区分：每个用户必须向控制系统1或者控制系统1的相应程序或应用登记，其中对于每个可以登记的用户，存储有该用户所具有的用户权限。相应用户的其他类型的授权和识别也是可能的。例如，可以发行与相应的用户许可链接的访问卡(芯片卡、磁卡等)。这些访问卡由控制系统1来评估，然后相应存储的用户权限被分配给用户。

控制系统1连同显微镜2一起形成根据本发明的显微镜系统11。

显微镜2可以是反射光显微镜、透射光显微镜、荧光显微镜、暗视场显微镜、激光扫描显微镜、电子显微镜、X射线显微镜、所提及显微镜的任意组合或其他显微镜。

Claims (8)

1.一种用于显微镜(2)的控制系统(1)，所述显微镜具有用于承载物体(4)的样品台(3)、用于对由所述样品台(3)承载的所述物体(4)成像的成像透镜系统(5)和用于捕获所成像的物体(4)的数字捕获单元(7)，其中，所述控制系统(1)被设计成使得其：

提供第一操作模式，在所述第一操作模式下，具有第一用户权限的用户能够以如下方式编辑并限定用于捕获所述物体(4)和用于评估捕获物的至少一种工作顺序(Z1、Z2、Z3)，即预定义好所述工作顺序(Z1-Z3)的哪些改变和/或影响所述工作顺序(Z1-Z3)的参数的哪些改变是可行的，其中，在所述第一操作模式下，具有第二用户权限的用户不能编辑和限定用于捕获所述物体(4)和用于评估捕获物的工作顺序(Z1、Z2、Z3)，以及

所述控制系统(1)被设计成使得其：

提供第二操作模式，在所述第二操作模式下，具有第二用户权限的用户能够选择并执行所限定的工作顺序(Z1-Z3)中的一种，

并且其中，所述控制系统(1)使所述具有第二用户权限的用户在执行所选择的工作顺序(Z1-Z3)时，能够仅在预定义的框架内改变所选择的工作顺序(Z1-Z3)和改变影响所选择的工作顺序(Z1-Z3)的参数，并且阻止其他改变，

其中，所述控制系统被设计成使得：在所述第一操作模式下，提供多个基本段，根据所述多个基本段能够限定所述工作顺序(Z1-Z3)；并且确保对于待限定的工作顺序仅能够一起选择相互依赖的基本段。

2.根据权利要求1所述的控制系统，所述控制系统被设计成使得：在所述第一操作模式下，能够针对每一种所限定的工作顺序(Z1-Z3)编辑并限定单独配置的用户界面。

3.根据权利要求1所述的控制系统，所述控制系统被设计成使得：在所述第一操作模式下，提供各自均具有多个基本段的至少两个组(G1、G2、G3、G4)，并且确保来自所述组(G1-G4)中的每一个的至少一个基本段包含在所限定的工作顺序(Z1-Z3)中。

4.根据权利要求1所述的控制系统，所述控制系统被设计成使得：具有第一用户权限的用户在所述第一操作模式下能够限定所述具有第二用户权限的用户在执行所限定的工作顺序时是否能够改变参数，并且如果能够改变参数，则在何种框架内能够改变所述参数。

5.根据权利要求1所述的控制系统，所述控制系统被设计成使得：具有第一用户权限的用户在所述第一操作模式下能够限定在所述第二操作模式下当正在执行所限定的工作顺序(Z1-Z3)时是否显示影响所述工作顺序的参数。

6.根据权利要求1所述的控制系统，所述控制系统被设计成使得：在所述第二操作模式下，具有第三用户权限的用户能够自由地设定工作顺序。

7.一种具有显微镜(2)和根据权利要求1-6中的一项所述的控制系统(1)的显微镜系统，所述显微镜具有用于承载物体(4)的样品台(3)、用于对由所述样品台(3)承载的所述物体(4)成像的成像透镜系统(5)和用于捕获所成像的物体(4)的数字捕获单元(7)。

8.一种用于控制显微镜的方法，所述显微镜具有用于承载物体的样品台、用于对由所述样品台承载的所述物体成像的成像透镜系统和用于捕获所成像的物体的数字捕获单元，其中，在第一步骤中，具有第一用户权限的用户能够以如下方式限定用于捕获所述物体和用于评估捕获物的至少一种工作顺序，即预定义好所述工作顺序的哪些改变和/或影响所述工作顺序的参数的哪些改变是可行的，其中，在所述第一步骤下，具有第二用户权限的用户不能编辑和限定用于捕获所述物体和用于评估捕获物的工作顺序，以及

在第二步骤中，具有第二用户权限的用户能够选择并执行所限定的工作顺序中的一种，

其中，所述具有第二用户权限的用户在执行所选择的工作顺序时，能够仅在预定义的框架内改变所选择的工作顺序和改变影响所选择的工作顺序的参数，但是阻止其他改变，

其中，在所述第一步骤中，提供多个基本段，根据所述多个基本段能够限定所述工作顺序，并且确保对于待限定的工作顺序仅能够一起选择相互依赖的基本段。

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