CN110678797B - 用于使显微镜物镜适配于数字显微镜的方法和适配器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于使显微镜物镜(25)适配于数字显微镜(2)的电子接口(16)的方法和适配器，其中该方法包括以下步骤：测量和存储显微镜物镜(25)的光学特性；测量和存储显微镜物镜(25)的机械特性；以及将所存储的光学特性和机械特性作为光学和机械数据提供给电子接口(16)。所述适配器包括具有用于调节标准物镜(25)的光学部件的调节装置的机械接口(26)、数字存储装置(17)、电子接口(16)和用于将数字存储装置(17)的数据提供给电子接口(16)的至少一个电子元件。

Description

用于使显微镜物镜适配于数字显微镜的方法和适配器

技术领域

本发明涉及一种用于使标准的模拟显微镜物镜(以下统称为显微镜物镜)适配于数字显微镜的方法和适配器。

背景技术

大体而言从现有技术中已知用于显微镜物镜和相机透镜的接口和耦接点，包括电子类型的接口和耦接点。

显微镜用户常常有很多物镜，他们希望在新的数字显微镜上继续使用这些物镜。因此，期望能够在数字显微镜上操作传统的、编码的或非编码的显微镜物镜或各种制造商的特殊物镜。

DE 3202461 C1描述了通过显微镜的物镜转轮(转盘)上的卡口对物镜进行机械适配。该物镜可以带有用于加密技术数据的编码，该编码在转轮向内旋转期间可以通过固定在壳体上的读取设备进行检测，并且可以用于控制单元的功能。

DE 10 2006 001 722 A1公开了一种用于光学系统上具有自动曝光模式的相机的连接装置。适配管通过第一端紧固到相机上并通过第二端紧固到光学系统上作为机械/电气连接件。布置在第一端处的连接元件具有多个电触针，这些电触针与相机上的相应电触头相互作用。

DE 10 2004 048 099 A1描述了一种光学单元或光学单元附接部件，其适合于装配在显微镜中，并且在其上设置有电子存储模块和两个接触区域，所述接触区域电连接到存储模块15的端子，一旦装配好该部件，就可以通过所述接触区域与存储模块15电接触并为其供给能量。以这种方式，实现了部件识别。

WO 2011/095609 A1描述了一种用于显微镜物镜的机械电子卡口接口。该机械接口也可以用于传送数据或向所耦接的光学部件供电。

DE 8 701 482 U1描述了一种用于摄影相机的可互换透镜的卡口安装结构。在卡口安装结构上也存在电触头，以将位于透镜中的电路连接至位于相机壳体中的电路，从而允许交换自动对焦模式所需的信息。

可以提及DE 10 2007 006 066 B4作为专利文献中描述的许多物镜适配器的代表。该布置结构涉及一种用于快速更换物镜的装置，包括通过将卡口连接器与卡口接收器联接而螺纹紧固在光学单元上。

US 5 703 714 A描述了一种显微镜系统，该显微镜系统根据观察条件来控制光学要素，例如照明装置或光阑的亮度。设置条件存储在系统存储器内的表格中。

DE 10 2010 001 604 A1公开了一种用于将物镜容易且精确地紧固在显微镜的支架或转轮上的紧固装置，该紧固装置也可以具有用于部件识别和数据存储器的电接口。

发明内容

本发明的目的包括使传统的编码或非编码的显微镜物镜或任何制造商的特殊物镜可在数字显微镜上使用。

根据本发明，该目的通过具有权利要求1的特征的方法和具有权利要求10的特征的适配器来实现。

这并不是物镜与数字显微镜的简单的机械、光学和电子适配的问题，而是涉及旨在通过智能适配器实现这些物镜的完整集成，并借助于通过系统固件和软件在整个数字显微镜系统中的交互来实现接口。

根据本发明的用于使标准物镜适配于数字显微镜的电子接口的方法包括以下步骤：测量和/或读出并存储标准物镜的光学特性；测量并存储标准物镜的机械特性；向接口提供光学和机械数据。

在该方法的一个优选实施例中，光学特性选自下组：成像比例β、失真特性、纵向色差、横向色差、对中(centration)误差(横向图像不稳定性)。本领域技术人员熟悉这些光学规范，其名称在不同制造商之间也可能有所不同。

在该方法的一个优选实施例中，机械性能选自下组：工作距离、连接尺寸、连接类型、安装长度和光学齐焦距(optical parfocal length)。连接尺寸例如是螺纹尺寸或连接直径。连接类型可以例如通过螺纹、卡口等来定义。光学齐焦距可以通过安装长度和前焦距来描述。本领域技术人员熟悉物镜的机械特性并且可以做出相应要求的选择。

在根据本发明的方法的又一优选实施例中，光学特性和/或机械特性用于确定使数字显微镜工作的方式适配于显微镜物镜所需的校正数据。

在这一点，作为校正数据的示例，可以提及以下内容：Δ成像比例、颜色放大率差、横向图像偏移、失真、纵向色差、聚焦校正。本领域技术人员熟悉这些规范和术语，并且利用对系统的了解，可以容易地确定和应用相应所需的校正数据。

在又一优选实施例中，校正数据被提供给电子接口。这些数据可以例如作为更新被引入到显微镜软件中，或者可以在数字显微镜的操作期间从接口连续查询。

在另一有利的实施方式中，显微镜物镜的识别数据传输到电子接口。这样，数字显微镜可以例如执行或禁止针对相应物镜所定义的操作顺序(例如荧光、相衬、照明控制、部件识别)。

有了对显微镜物镜和数字显微镜的光学和机械特性的了解，本领域技术人员可以在光学单元设计的各种辅助下确定所需的光学适配。

根据本发明的用于将显微镜物镜与数字显微镜耦接的适配器包括：机械接口，其带有用于调节标准物镜的光学部件的调节装置；数字存储器和电子接口，以及用于为电子接口提供数字存储器的数据的至少一个电子元件。

在从属权利要求中还指出了本发明的有利的构造变型。

可以看到本发明的优点尤其在于客户可以将其现有的(昂贵的)物镜与最新的数字显微镜一起使用。

数字显微镜的典型系统结构和基本工作原理如图2所示；在本发明的上下文中，这种系统结构被理解为数字显微镜。在本发明的上下文中，显然不能将传统显微镜与数码相机或数字图像传感器的简单耦接理解为数字显微镜。

因此，根据本发明的适配器为常规物镜提供了与数字物镜——即适合用在内部存储了光学和机械方面的实际数据的数字显微镜上的物镜——相同的功能，其因此可以用于数字显微镜中以改善或优化成像和应用。当前实际的光学物镜数据(例如实际的工作距离、前焦距、实际的成像比例、实际的光学校正状态或其它更复杂的特性，例如作为实际Zernike系数的平方和的实际Streh强度比率)的编码和内部存储的相关可能性允许将这些实际数据用于优化成像的可能性。例如，这可以通过系统偏移或对光学工作点(例如与应用相关的光波长)的与应用相关的可变控制、通过传感器支持的光学物镜质量的内部测量或进行中的实时图像计算来进行。

这样，通过考虑配备有适配器的显微镜物镜或数字物镜及其下游编码光学系统(例如镜筒透镜或光学变焦系统)的实际示例性残余光学像差，误差可以在一定限度内被补偿并在改善数字成像的意义上使用。

因此，例如，通过将标准模拟显微镜物镜的失真特性存储在适配器的存储器中，可以在包括下游光学变焦系统的情况下以数字方式(即非光学方式)以较少的支出进行运算失真校正。

残余光学像差补偿的另外的可能性由自适应的动态光学元件(例如可移位透镜)提供，这些元件另外布置在适配器中，并且可用以在规定限度内校正浸入介质的温度和/或折射率的变化或盖玻片的厚度变化。这样，可以通过光学参数的数字再调节来保证始终如一的高图像质量。

根据本发明，该适配器可将传统显微镜物镜的纯光学-机械系统用作具有其本质特征的数字物镜：

-复杂的光机电系统，包括光学、机械、电子子组件以及固件/软件功能，

-机械-电子接口(例如多触点E型卡口接口)，用于物镜在显微镜上的规定光学-机械定位、供给能量和进行数据交换，

-识别数据、实际光学数据或测量数据的存储，电子系统部件-例如定义为CAN-部件，

-其它功能的可选集成，例如照明装置(明/暗场照明、分段照明)、传感器(接近传感器，主动准备/碰撞保护，主动补偿机制，例如自动校正、自动聚焦、自动浸入功能，内部聚焦，主动图像稳定，概览传感器，用于光耦接的附加光学接口)，

-处理操作(处理器和处理器附近的相应电子硬件)的集成，以便即使在更换物镜时也可以将特定的物镜专用数据读取到整个显微镜系统中。

内部显微镜网络中的所有编码的显微镜系统部件——包括利用根据本发明的适配器升级的数字物镜或显微镜物镜——的交互允许以与要在最佳图像生成过程(作为一次性系统校准或一次性系统偏离或者作为数字准实时图像生成中的进行过程)的意义上执行的存储系统算法(在固件或软件中)对应的方式对系统进行优化。数字图像或图像数据在监视器、一体式PC、平板电脑或智能手机上的耦接输出和表示以及在周围网络、云、数据库或互联网中的集成都是通过已知的数字接口(例如USB，以太网，W-LAN或用于相对大数据量的移动技术，例如UMTS、HSPA、LTE)进行的。

这样，显微镜数码相机PC数字网络的优选地独立的解决方案的经典的、相当静态的和面向技术的显微镜系统发展成为越来越会“思考的系统”，成为一种现代的、纯粹与应用相关的智能化数字系统解决方案，具有其全部所提到的优点。

附图说明

下面参照附图更详细地说明本发明和示例性实施方式，在附图中：

图1：示出了数字显微镜的基本图和借助于根据本发明的适配器实现的模拟显微镜物镜的集成；

图2：示出了根据现有技术的数字显微镜的系统结构；

图3：示出了第一实施例中的适配器的基本图；

图4：示出了第二实施例中的适配器的基本图；

图5：示出了第三实施例中的适配器的基本图；

图6：示出了第四实施例中的适配器的基本图；

图7：示出了标准物镜与数字显微镜的光学适配的第一变型的基本图；

图8：示出了标准物镜与数字显微镜的光学适配的第二变型的基本图。

具体实施方式

图1示出了将模拟显微镜物镜1集成到数字显微镜2中的基本图，这里是倒置显微镜的变型。根据本发明，显微镜物镜1借助于适配器3耦接到数字显微镜2，从而其施行数字物镜4的全部功能。稍后将更详细地说明这种耦接的细节。

适配器3具有机械接口功能，优选具有以下可选择的特征(单独地或组合地)：

-将螺纹连接(例如M27x0.75)适配于卡口连接，

-适配不同类型的物镜螺纹和直径，

-补偿不同的物镜传输长度(例如45mm至60mm)，

-光学核心系统的对中的可能性，

-光学核心系统的有利的限定方位角对准和可调节性，

-碰撞和准备保护，

-机械地接纳和集成光学校正元件、光学对比装置、照明装置以及用于耦接来自外部照明装置的光的机械接口5的可能性，

-外部系统的机械-光学适配(特殊物镜，例如远心物镜、长距离物镜，例如来自MITUTOYO、EDMUND OPTICS公司或其它制造商)。

适配器的机械接口功能包括使物镜关于光学物镜系统在数字显微镜2的光学系统(例如变焦系统或镜筒透镜)上或者在有限成像物镜的情况下直接在数字显微镜的集成传感器6上的精确定位(如果必要的话还有可调节性)与机械数字显微镜物镜接口进行机械适配。在另外还需要将显微镜物镜1与数字显微镜2的光学系统进行光学适配的情况下，适配器3使该另外的光学单元在物镜1和数字显微镜2的数字光学系统7之间精确定位和对中。如果合适，还将其它光学元件(例如POL滤光片、DIC棱镜或自适应光学元件)机械地保持在适配器3中并定位在适配器3中。

适配器3还提供了足够的机械安装空间，以便可以以节省尽可能多的空间的方式进行全部所需的电子硬件的集成，例如控制器和处理电路板、电驱动器、LED/OLED照明设备和电子传感器系统。

适配器3还具有光学接口功能，其具有以下特征(单独地或组合地)。

-如有需要：通过光学校正元件对显微镜物镜进行适配，以传达显微镜的物镜和镜筒光学单元与物镜的瞳孔位置之间的接口的不同定义(例如对于尤其如WO 2005/088378A1中描述的蔡司物镜而言)，

-如有需要：集成用于特定校正任务的动态或自适应光学单元或光阑，

-内部聚焦，

-照明适应性(暗视场物镜，例如LED环的集成)，

-光学对比：例如DIC/POL集成，

-附加的光学接口(例如，用于耦接用于荧光对比的光)，

-集成用于光波前操纵的相位板，

-外部或目录物镜(其它制造商的物镜)——即与数字显微镜的光学概念不符的物镜——的特定光学机械适配，

–存储器中的数据存储(理论或实际的特定数据)，例如：

-成像比例尺

-工作距离

-失真校正，

-反射校正，

-存储不同的PSF，

-存储实际的光学Streh强度比或实际的Zernike系数，

-横向像差校正，

-存储照明特性，

-设置光学工作点，

-自适应校正，

-光学-机械校正，例如图像不稳定校正。

适配器3还具有电子接口功能，其具有以下特征：

-为适配器供电以用于照明、处理、算法、数据存储、电机系统和传感器系统，

-存储器、处理器和控制器的集成(以最小化安装空间，使用SMD技术在小型、大型集成电路板上配置，例如使用多层和/或Starrflex技术)，

-定义与数字显微镜2中使用的通信标准匹配的通信标准，例如CAN29，

-通过机械触点(例如来自PRECI-DIP公司的弹簧加载触点)或使用现代媒体技术(例如NFC技术)进行电信号传输，

-传感器系统：距离传感器，接近传感器，温度传感器，概览传感器，

-固件和软件可升级性的电子硬件先决条件，

-用于设置的电子硬件先决条件-与包括维修/远程诊断(例如，通过AXEDA远程服务)或远程控制的数字光学系统配合的物镜1的机械、光学、照明侧校准。

光学和/或系统参数数据的存储功能可以作为适配器的上述电子接口功能的示例提及。这些在表1中以示例方式列出，用于5x物镜与其实际光学参数和将被集成且可控制的LED照明的适配。同时，导出数据的参数文件定义，然后在校准过程中将其存储在物镜接口的存储器(例如EPROM)中。

表1

通过考虑创建物体8的图像直至在图像传感器6上进行数字成像并通过一个或多个数字接口例如在监视器9或数字目镜11上输出的整个光学-数字过程来定义数字显微镜系统概念(也请参见图2)。也就是说，纯光学系统与图像传感器6的理论链接，包括显微镜中的不同图像获取技术，例如宽视场、激光扫描、旋转磁盘、荧光显微镜等，也使用数字图像处理工具和方法(包括硬件和软件)，独立于显微镜的硬件和接口结构。

从系统优化的意义上说，可以推断通过哪种方式产生成像或图像转换功能。也就是说，根据光学特性和费用，对于从改善图像可视化和/或图像信息的意义上的系统优化，可以确定该特性是纯光学方式还是由“数字”软件工具产生。整个光学概念在图像传感器6和数字图像处理部件方面进行了优化，并且保证了最佳的、低损耗的图像数据传输，直至监视器9或其它显示设备上的可视化，并在适当时进行存储和/或分发。

在此系统派生的基础上，新定义了模块或部件接口，也就是说，可以省去并非绝对必要的光学接口，减小了光学“硬件”的比例，并且功能支持的光学机械结构限于所需的量。通过了解光学系统，可以通过现代图像处理来校正许多光学像差或偏差，因此不需要复杂的校正光学器件。以这种方式，连同性能的提高，可以实现光学机械系统的最小成本。在光敏显微镜应用(例如荧光或多光子显微镜)的情况下，由于整个图像传输系统中“光学器件更少”而导致的玻璃传输损耗的减少在灵敏度方面具有明显优势。

在改善图像和性能以及最小化数据丢失和更快、质量更好的成像的过程中，传统的相机接口被在显微镜中直接集成图像传感器6所取代。实现了将原始PC功能(如果使用相机接口)作为“嵌入式PC”转移到周围的显微镜硬件(例如FPGA和用于快速实时成像和图像处理的媒体处理器)中。

强大的固件和/或软件工具可在满足数字应用要求的过程中进一步改善或计算数字图像，并实现数字图像的准实时显示。对于传统的数码相机在相机接口处以及随后在外部PC上进行图像数据处理来说，这是不可能的，或者仅在技术上支出巨大(极其强大且昂贵的PC)。

使用数字目镜11以及在适合的情况下使用附加的全景相机12(其优选实时提供显微镜物体8的概览图像)会带来一系列其它系统优势：

-直立和倒置类型的显微镜结构不再局限于符合人体工学的目镜观察高度，从而在应用相关的功能结构中创造了自由度，并且通过省去了否则必要的光学镜筒和附加光学单元而节省了成本。特别是在倒置显微镜的情况下，可以省去额外的中间成像以及双目、三目或人体工学镜筒的额外支出。

-通过取消用于从目镜耦接输出的光学校正，可以进一步减少光学支出。因为不需要提供场直径为20到25mm的传统光学目镜的视场，所以传感器上的成像可以最佳地适配于它们而无需前面的玻璃路径。还主要通过光学玻璃路径的反向补偿所占的比例而减少了用于从相机或扫描仪耦接输出的适配光学器件的支出。

-通过取消前面的镜筒，简化了支架结构并改善了样品的可及性，特别是在倒置支架的情况下。显微镜“硬件”对于(观察目镜的)用户不必一定是直接可及的，因为用户现在仅与优选数字化的输入介质(例如监视器(触摸屏)或其它已知的位置可变的数字化输入装置(触摸板，数字化旋转编码器，操纵杆，鼠标等))进行交互。通过数字目镜——例如高分辨率微型显示目镜观察(具有HD、2K或4K显示技术)或例如平视显示器或VR护目镜，或作为智能手机/智能app技术的ZEISS VR ONE——进行所需的光学观察，可以观察和控制在位置方面不局限于支架的显微镜功能，因为新的可视化和控制技术通常无线(例如通过Wi-Fi或蓝牙)或有线(例如通过USB)地耦接到独立的显微镜主体。

在图3至6中，根据本发明的各种适配器构型被表示为基本图。

存在多种不同类型的物镜，这些物镜在光学校正概念、接口定义、成像比例、特定的光学对比方法、复杂性和技术应用设备特征方面各不相同。

表2举例示出了可用的显微镜物镜的摘录以及这些显微镜物镜的广泛应用。

表2

在图3中，示出了本发明的第一优选实施例。在这种情况下，显微镜物镜的至少一个光学单元13作为嵌入式系统被装配到适配器3中而没有原始物镜壳体，并通过机械装置在其中对准。在此安装空间的增加是有利的。适配器3还具有用于耦接到数字显微镜的机械接口14。电子接口16用于与适配器3中的另外的电子元件通信和/或向其供应能量，例如存储器17、环形照明器18、对比模块19、概览相机20或控制模块21。用虚线表示控制模块21与各部件的通信连接。适配器3有利地具有光学接口22，用于耦接输入用于反射光照明的光和/或内部反射光模块23。

光学单元13的实际数据存储在存储器17中，该实际数据是通过测量确定的。存储器17还可包括关于装配的模块和选项的更多信息。

在这种情况下，组装、测量、配置和校准在工厂进行，即，该选项优选地由将要适配物镜的数字显微镜的制造商提供。

为了操作机动化功能单元(例如自动对焦)或集成的环形照明设备，不仅必须使用适配器3的电子接口16来提供用于数据传输的电触点，而且为此必须设计用于传输电能以提供所需的电能或者现有触点的电路的另外的触点。当使用非接触技术如NFC无线电技术作为电接口时，在为操作这些能量密集型功能单元而确定电路的尺寸时必须确保足够大的电力传输。

借助于适配器3中的对比模块19来改造光学对比方法的可能性也为本来不是为POL、DIC或荧光对比而设计或配备的数字显微镜提供了一种技术替代方案。结果，可以显著扩大数字显微镜的应用范围。上述对比方法的光学元件的方法和布置是已知的，因此在此不再详细解释。

可以进一步提高系统性能并通过可以另外集成到适配器中的传感器(例如距离传感器24、自动对焦传感器或全景相机20)使工作顺序合理化。

所示的一些附加部件应理解为可选的部件，它们也可以存在于根据图4至6的实施例中。

图4同样示出了作为嵌入式系统的解决方案，其中将完整的显微镜物镜25装配到适配器3中。这里，组装、测量、配置和校准优选地也在工厂进行。

在工厂将物镜根据图3和4集成为嵌入式系统的优势在于，所有必要的适配工作都可以在工厂进行，例如：

-对显微镜物镜25关于其实际光学数据的测量，

-光学单元13或完整的显微镜物镜25的组装、调节和校准，

-在适当的情况下，集成和调节另外的光学校正元件或另外的光学或电动部件和子组件，

-最初的电气/电子操作，

-更新当前的固件和软件版本，

–完整系统的调节、校准和测试。

通过在工厂中适配物镜，对于客户而言，这有利地取消了适配器的附加配置和校准。

在根据图5和6的配置变型中，要从制造商自己的特定供应范围进行适配的显微镜物镜25作为所谓的附加系统在工厂或由客户耦接到相应配置的适配器3。在这种情况下，适配器3具有与待适配的物镜兼容的机械接口26，例如相应的螺纹或卡口。在工厂实施例(图5)的情况下，所有的配置和校准任务再次有利地由制造商进行，并且不需要用户进行进一步的配置和校准任务。在这里，物镜25通常不能再与适配器3分离，即保持这种组合，并且客户不能操作适配器3上的其它物镜。

图6所示的实施例是附加系统，其中客户可以自己进行适配器3的机械附接以及配置和校准。

在此，用于待适配的显微镜物镜25的所有需要的数据都必须作为文件27提供，例如从数据库28或云29下载，通过电子接口16存储在存储器17中。这些是对于所有这种类型的物镜而言都相同的数据，例如用于识别的标识或光学残余像差校正(例如失真校正)，其举例而言仅稍有变化。然后还有单独的物镜数据，其只有在由数字显微镜的软件/固件提供的校准程序中才必须由客户使用校准玻片进行测量并存储。在进一步的开发阶段中，如果数字显微镜具有相应的传感器系统(例如集成的波前传感器)，则可以测量描述显微镜物镜25的质量的物镜图像质量标准(例如点-扩展函数(PSF)或Strehl强度比(根据测得的Nijboer-Zernike系数计算))并使其作为实际的光学系统数据进入数字图像创建工作流程，或者可以通过实现的自适应光学元件或者在机动化校正物镜的情况下通过可调节透镜元件在一定限度内校正测得的光学残余像差。

该实施例的优点在于，一旦执行了上述更新和校准程序，客户就可以使用适配器3库存的不同物镜。毋庸置疑，适配器必须在硬件方面具备为此所需的先决条件，例如存在适配器3中的物镜类型绑定或制造商专有的校正透镜/校正光学单元30或相应的制造商专有的机械接口26。

根据图5和图6的实施例也可以利用外部物镜、即来自其它制造商的供应范围的物镜与具有相应配置的适配器3实现为所谓的附加系统。在这种情况下，适配器3具有与外部物镜兼容的机械接口26，例如相应的螺纹，并且在大多数情况下通过其它光学校正元件进行必要的光学适配。

将其它制造商的物镜集成到数字显微镜的数字成像过程中的决定性因素是对其相关数据的了解和可用性。由于可以集成其它制造商的适当物镜，尤其是特殊物镜，例如远心物镜、LD物镜或变焦物镜，可以大大扩展数字显微镜的应用范围。

物镜与数字显微镜的光学适配将作为上述不同类型的光学接口功能的代表在根据图7的示例性实施例中提出。

具有∞物镜的显微镜包括物镜和镜筒透镜作为组成部件。两者之间的距离60被已知为无限空间。放大倍数被标准化为图像与物体尺寸的比率。在这种情况下，物体位于物镜的前焦点附近，并且图像相应地位于镜筒透镜的后焦点附近。根据几何光学的基本定律，镜筒透镜的焦距将替代图像高度，而物镜的焦距将替代物体尺寸。由于各种原因，使用具有不同焦距和不同校正的各种镜筒透镜。因此，与基本原始配置相比，通常不可能只从光学方面交换物镜而不损害性能。在了解镜筒透镜的校正原理后，可以确定混合设置的差异。对于某些设置，存在通过在无限空间中增设适配元件来校正不兼容配置的解决方案。

图7示出了具有与DE 10 2013 000 999 A1中的描述对应的数字显微镜(未示出)中的变焦镜头200的示例中的光学校正元件100和用于根据WO2005088378A1中描述的镜筒透镜(其图2)的物镜(未示出)的适配器的基本结构。变焦镜头200在图像平面中从传感器300上的∞形成具有可变焦距f‘zoom的图像。在物镜与变焦镜头200之间，形式为远焦(无焦)胶合元件的光学校正元件100布置在变焦镜头200的光瞳平面中。由物体发射或反射并穿过物镜、校正元件100和变焦镜头200(由50表示的光束路径)的光在图像平面中聚焦。校正元件100校正为变焦镜头200设计的物镜与为WO2005088378A1的图2设计的物镜之间的像差的系统差异。在该示例中，这些是纵向和横向色差，并且可以通过具有校正元件100的适配器来校正。焦距和倍率差不予校正。因此，校正元件100被设计为具有望远镜倍率1的远焦。

图8示出了用于使物镜光学适配于数字显微镜的变焦镜筒的布置。

示出了具有与DE 10 2013 000 999 A1中的描述对应的数字显微镜中的变焦镜头201的示例中的校正元件101和用于根据US-8576482 B2中描述的镜筒透镜的物镜的光学适配器的基本结构。变焦镜头201在图像平面中从传感器300上的∞形成具有可变焦距f‘zoom的图像。在物镜与变焦镜头201之间，远焦光学适配器被布置为伽利略望远镜形式的校正元件101，包括在变焦镜头201的光瞳平面中的两个胶合元件102、103。由物体反射或发出并穿过物镜、适配器和变焦镜头201的光在图像平面301中聚焦。具有光学校正元件101的适配器校正为变焦镜头201设计的物镜与为US-8576482 B2设计的物镜之间的像差的系统差异。这些是纵向和横向色差以及倍率差，并且它们可以通过两个消色差透镜或胶合元件102、103进行校正。焦距不予校正。因此，校正元件101被设计为远焦的。通过校正元件101的望远镜倍率消除了倍率差。

在专利US-8576482 B2的示例性实施例中，公开了一个制造商的镜筒透镜。在表19和图25中可以看到详细信息。其中指出的镜筒透镜与变焦镜筒(例如，来自DE 10 2013 000999 A1)的校正之间的差别是焦距、纵向色差校正、横向色差校正和图像场曲率。这些是可以借助于校正元件101在无限空间中校正的误差。基于两个消色差透镜或胶合元件102、103的焦距的关系，校正元件101校正变焦系统201的基准焦距与相对于US-8576482 B2 2013/11/05的镜筒透镜进行校正的物镜之间的焦距差。组合选择两个胶合元件102、103中的冕玻璃和屈光玻璃可以校正所提到的其它误差。

校正元件101的望远镜倍率是Γ＝1.08。横向和纵向色差以及彗差和像散显著降低。校正元件101实际上对失真没有影响。这些有利地是可数字地校正的。

校正元件101包括在聚光透镜中具有前屈光度的有正屈光力的第一消色差元件(胶合元件102)和在聚光透镜中具有端凸度的有负屈光力的第二消色差元件(胶合元件103)。

下表指定了图8中描述的光学校正元件101的一个可能的具体实施例。在这种情况下，r是相应透镜的半径，a是与下一个透镜的距离，n_e是折射率，ν_e是透镜的阿贝数，f′是焦距。

附图标记列表

1 显微镜物镜

2 数字显微镜

3 适配器

4 数字物镜

5 光学接口

6 图像传感器

7 光学单元

8 物体

9 监视器

10 –

11 数字目镜

12 全景相机

13 光学单元部件

14 机械接口

15 –

16 电子接口

17 存储器

18 环形照明

19 对比模块

20 全景相机

21 控制模块

22 光学接口

23 反射光模块

24 距离传感器

25 显微镜物镜

26 机械接口

27 文件

28 数据库

29 云

50 光束路径

60 距离

100 光学校正元件

101 光学校正元件

102 胶合元件

103 胶合元件

200 变焦镜头

201 变焦镜头

300 传感器

301 传感器

Claims (19)

1.一种用于控制数字显微镜(2)的操作的方法，所述方法包括：

提供被配置成与不同类型的显微镜物镜配接的适配器，所述方法使用所述适配器执行包括以下步骤的操作：

测量和存储表示配接在所述适配器上的显微镜物镜(25)的至少一个光学特性的信息；

测量和存储表示配接在所述适配器上的显微镜物镜(25)的至少一个机械特性的信息；以及

将表示所存储的所述至少一个光学特性的信息和表示所存储的所述至少一个机械特性的信息作为光学和机械数据提供给所述数字显微镜的电子接口(16)。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述至少一个光学特性是选自包括以下各者的组中的至少一者：成像比例、失真特性、纵向色差、横向色差、对中误差。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述至少一个机械特性是选自包括以下各者的组中的至少一者：工作距离、连接尺寸、连接类型、安装长度、光学齐焦距。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

由所述至少一个光学特性和/或所述至少一个机械特性确定校正数据；以及

基于所述校正数据来配置所述数字显微镜的软件，

其中，配置所述软件包括将所述数字显微镜的操作控制为与配接在所述适配器上的显微镜物镜兼容。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，还包括将所述校正数据提供给所述电子接口(16)。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括将耦接在所述适配器上的显微镜物镜的识别数据传输到所述电子接口。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，至少所述显微镜物镜(25)的光学单元(13)配接在所述适配器(3)上，其中所述适配器(3)包括至少一个存储器(17)和电子接口(16)。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述显微镜物镜(25)借助于其现有的机械接口(26)通过凸缘安装在适配器壳体上，其中所述适配器壳体包括至少一个存储器(17)和所述接口(16)。

9.如权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，还包括确定对所述数字显微镜的光学适配。

10.一种用于数字显微镜(2)的适配器(3)，包括：

至少一个被配置成与不同类型的显微镜物镜配接的接口，所述至少一个接口包括机械接口(26)，所述机械接口包括被配置成调节配接在所述适配器上的显微镜物镜(25)的一个或多个光学部件的调节装置；

数字存储器(17)；

电子接口(16)；以及

被配置成将所述数字存储器(17)的数据提供给所述电子接口(16)的至少一个电子元件。

11.如权利要求10所述的适配器，其特征在于，所述机械接口(26)具有在物镜侧的螺纹连接和在背离所述物镜侧的显微镜侧的卡口连接。

12.如权利要求10或11所述的适配器，其特征在于，所述适配器还包括用于碰撞保护的装置。

13.如权利要求10或11所述的适配器，其特征在于，所述适配器还包括用于焦距和/或颜色校正的光学校正元件(100，101)。

14.如权利要求10或11所述的适配器，其特征在于，所述适配器还包括照明装置。

15.如权利要求10或11所述的适配器，其特征在于，所述适配器还包括用于耦接输入照明光的耦接元件(5，22)。

16.如权利要求10或11所述的适配器，其特征在于，所述适配器还包括对比模块(19)。

17.如权利要求10或11所述的适配器，其特征在于，所述适配器还包括光学移相器元件。

18.如权利要求10或11所述的适配器，其特征在于，所述适配器还包括被配置成控制至少一个电子元件的控制模块(21)。

19.如权利要求10或11所述的适配器，其特征在于，所述电子接口(16)与预定的通信标准兼容。

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