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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Bedieneinheit für optische Abbildungseinrichtungen,
insbesondere für
Mikroskope, ausgestattet mit Bedienelementen zur Vorgabe von Einstellungen,
welche die Abbildung eines zu beobachtenden Objektes betreffen.
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Die
aus dem Stand der Technik bekannten Bedieneinheiten für optische
Abbildungseinrichtungen lassen sich im wesentlichen zwei Funktionsgruppen
zuordnen.
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Zu
einer ersten Funktionsgruppe gehören beispielsweise
Bedienpulte mit Bedienelementen, von denen aus Steuerbefehle, die
motorische Funktionen aktivieren, an die Abbildungseinrichtung,
etwa an ein Mikroskop, übermittelt
werden. Solche Bedienpulte können
zusätzlich
auch mit Mitteln zur Anzeige der steuerbaren Funktionen und der
jeweils erreichten Stellwerte ausgerüstet sein. Außerdem befinden
sich an den Abbildungseinrichtungen selbst ebenfalls Bedienelemente,
von denen aus zumindest zum Teil dieselben Funktionen aktiviert
werden können,
so daß die
Bedienung unmittelbar an der Abbildungseinrichtung, bei Bedarf aber
auch abgesondert davon möglich
ist.
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Nachteilig
dabei ist, daß die
Gestaltung der Bedienelemente sowie deren Anordnung am Bedienpult
nicht der Gestaltung und Anordnung der Bedienelemente nachempfunden
ist, die unmittelbar an der Abbildungseinrichtung positioniert sind.
So ist beispielsweise zur Fokussierung des Strahlengangs eines Mikroskopobjektivs
auf ein zu beobachtendes Objekt am Bedienpult ein Joystick vorhanden,
während
am Mikroskop ein waagerecht angeordneter Fokussiertrieb mit Drehgebern
vorgesehen ist.
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Eine
zweite Funktionsgruppe umfaßt
abgesetzte Bedieneinheiten, bei denen beispielsweise die Fokussier-
und Tischantriebssteuerung den Drehgebern und feinfühlig zu
bedienenden Einstellelementen an einer Abbildungseinrichtung nachempfunden sind,
wie beispielsweise bei Mikroskopen der Firmen Leica und Nikon. Allerdings
liefern diese Bedieneinheiten keine Rückmeldung darüber, ob
ein von der Bedieneinheit aus vorgegebener Einstellwert am Mikroskop
auch tatsächlich
eingestellt wurde. Nachteiligerweise ist es daher erforderlich,
daß der
Bediener bei der Arbeit mit einem solchen Mikroskop sowohl die Bedieneinheit
(zur Vorgabe der Einstellwerte) als auch das Mikroskop (zur Kontrolle
der Einstellwerte) im Blick haben muß. Außerdem ist der gerätetechnische
Aufwand verhältnismäßig hoch,
da Bedienelemente doppelt vorhanden sind, nämlich an der Abbildungseinrichtung
selbst und an der Bedieneinheit.
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Weiterhin
hat der Benutzer nicht die Möglichkeit,
nach seinem eigenen Ermessen mit denselben Bedienelementen ausgewählte Einstelloptionen
entweder unmittelbar an der Abbildungseinrichtung oder von der Bedieneinheit
aus vornehmen zu können
und diese Auswahl, je nach der zu lösenden Objekt-Beobachtungsaufgabe,
zu ändern
bzw. seinen Wünschen
variabel anzupassen.
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Von
diesem Stand der Technik ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe
zugrunde, eine Bedieneinheit für
optische Abbildungseinrichtungen der eingangs genannten Art zu schaffen,
die dem Benutzer eine flexiblere Verwendung der Abbildungseinrichtung
ermöglicht.
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Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe gelöst mit
einer Bedieneinheit der eingangs beschriebenen Art, die neben den
Bedienelementen zur Vorgabe von Einstellungen weiterhin umfaßt:
- – Anzeigemittel
für vorgegebene
Soll-Einstellwerte und/oder
- – Anzeigemittel
für die
an der Abbildungseinrichtung aktuell erreichten Ist-Einstellwerte,
- – Mittel
zur Übertragung
der den Soll- bzw. Ist-Einstellwerten
entsprechenden Signale zwischen der Bedieneinheit und der Abbildungseinrichtung,
- – mindestens
einen Modulbaustein mit wenigstens einem Bedienelement zur Vorgabe
von Soll-Einstellwerten,
- – einen
zur Aufnahme eines oder mehrerer solcher Modulbausteine ausgebildeten
Grundbaustein, und
- – Vorrichtungen
zur manuellen Kopplung von Modulbausteinen mit dem Grundbaustein
und zur manuellen Trennung von Modulbausteinen vom Grundbaustein.
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Damit
ist es dem Bediener möglich,
die Bedieneinheit modular so zusammenzustellen, daß von dieser
aus genau die Einstellungen vorgenommen werden können, die der Bediener von
der Bedieneinheit vorzunehmen wünscht
und wie es zur Lösung der
jeweils gegebenen Aufgabe optimal ist. Aufbau und Zusammenstellung
der Bedieneinheit können nach
seinem Ermessen und seinen Wünschen
entsprechend vorgenommen werden.
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Im
besonderen Fall kann der Grundbaustein mit Modulbausteinen bestückt werden,
die es ermöglichen,
alle Funktionen der Abbildungseinrichtung von der Bedieneinheit
aus zu steuern, so daß die
Abbildungseinrichtung aus größerer Ent fernung
bedient werden kann. Dies schließt auch die Möglichkeit
der Aufstellung der Abbildungseinrichtung und der Bedieneinheit
in getrennten Räumen
ein, sofern es zur Beobachtung bestimmter Objekte sinnvoll oder
auch vorgeschrieben ist.
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Besonders
vorteilhaft sind an den Modulbausteinen Bedienelemente vorgesehen
zum Einstellen
- – der Stärke des von einer Beleuchtungseinrichtung
ausgehenden, auf das zu beobachtende Objekt gerichteten Beleuchtungslichtes,
oder
- – der
Position des Objektes relativ zur Abbildungsoptik, mindestens in
den Koordinaten X,Y und/oder Z eines Koordinatensystems X,Y,Z.
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Ebenso
ist es vom Vorteil, wenn an den Modulbausteinen oder am Grundbaustein
der erfindungsgemäßen Bedieneinheit
Anzeigemittel zur Anzeige der auf die Funktionen der Abbildungseinrichtung
bezogenen aktuellen Einstellungen vorgesehen sind, wie beispielsweise
zur Anzeige der aktuellen Fokusposition, der aktuellen Beleuchtungsstärke oder
der erreichten Ist-Position bei der Positionierung des Objektes
in den Koordinaten X,Y und/oder Z relativ zur Abbildungsoptik. Üblicherweise
ist dabei die Koordinatenrichtung Z in Richtung der optischen Achse
der Abbildungsoptik ausgerichtet.
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Die
von der Bedieneinheit ausgehenden, den Soll-Einstellwerten entsprechenden Signale
werden an eine Ansteuerschaltung übermittelt, in der diese Signale
in Stellbefehle für
motorische Antriebe umgesetzt werden, so beispielsweise für die Antriebe,
die mit dem Objekttisch in Verbindung stehen, auf dem das abzubildende
Objekt abgelegt ist, für
Fokussierantriebe, die mit Linsen oder Linsengrup pen der Abbildungsoptik
gekoppelt sind, oder für
Antriebe zur Betätigung
von Blenden oder Shuttern im Beleuchtungsstrahlengang zwecks Beeinflussung
der Beleuchtungsstärke.
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In
einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung weist der Grundbaustein
der erfindungsgemäßen Bedieneinheit
Steckplätze
für die
Modulbausteine auf, wobei jeder Modulbaustein auf einen der Steckplätze aufsteckbar
ist.
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Diesbezüglich kann
vorgesehen sein, daß keine
feste Zuordnung der Modulbausteine zu den einzelnen Steckplätzen vorgegeben
ist, das heißt
jeder der Modulbausteine kann auf irgendeinen der augenblicklich
freien Steckplätze
aufgesteckt werden und von dort aus seine Funktion erfüllen.
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Alternativ
dazu können
den einzelnen Modulbausteinen jedoch Steckplätze am Grundbaustein zugeordnet
sein, das heißt
der Steckplatz für
einen bestimmten Modulbausein ist nicht frei wählbar, sondern jeder Steckplatz
steht in Beziehung zu der Funktion eines bestimmten, ihm zugeordneten
Modulbausteins.
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Die
frei wählbare
oder fest vorgegebene Zuordnung der Modulbausteine zu den Steckplätzen kann
mittels mechanischer, formschlüssiger
Steckverbindungen verwirklicht werden, wobei die Form der Steckverbindung
entweder das Aufstecken jedes beliebigen Modulbausteins erlaubt
oder nur das Aufstecken eines bestimmten Modulbausteins mit definierter
Funktion.
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In
alternativen Ausführungen
der Erfindung sind die mechanischen, formschlüssigen Steckverbindungen kombiniert
mit elektrisch leitenden Steckverbindungen zur Signalübertragung
von den Modulbausteinen zum Grundbaustein und umge kehrt, wobei die
von den Modulbausteinen zum Grundbaustein zu übertragenden Signale den Soll-Einstellwerten
bzw. die in umgekehrter Richtung zu übertragenden Signale den aktuellen
Ist-Einstellwerten entsprechen.
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In
diesem Falle besteht außerdem
eine Signalverbindung zwischen dem Grundbaustein und der Abbildungseinrichtung.
Die mit der Betätigung
des Einstellelementes an dem jeweiligen Modulbaustein ausgelösten Signale
erreichen dabei zunächst über die
elektrisch leitenden Steckverbindung den Grundbaustein und werden
von dort zur Abbildungseinrichtung übermittelt. Ebenso werden die
den aktuellen Ist-Einstellwerten entsprechenden Signale von der Abbildungseinrichtung
zunächst
zum Grundbaustein übertragen,
erreichen dann über
die Steckverbindung den betreffenden Modulbaustein und werden dort
angezeigt, sofern der Modulbaustein mit Anzeigemitteln ausgestattet
ist.
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Abweichend
davon ist es denkbar, daß direkte
Signalverbindungen zwischen jedem der Modulbausteine und der Abbildungseinrichtung
bestehen, so daß die über den
Grundbaustein verlaufenden Signalwege entfallen können. In
diesem Fall sind dann lediglich mechanische Verbindungen zwischen
den Modulbausteinen und dem Grundbaustein erforderlich, die beispielsweise
als Schraubverbindungen ausgeführt
sein können.
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Besonders
vorteilhaft ist es, wenn die Modulbausteine so aufgebaut sind, daß sie in
Abhängigkeit von
einer rechts- oder
linkshändigen
Benutzung jeweils so aufgesteckt werden können, daß eine ergonomisch günstige Bedienung
möglich
ist. Ist z.B. der Modulbaustein mit einem Drehgeber ausgestattet,
so kann vorgesehen sein, daß der
Modulbaustein so aufsteckbar ist, daß der Drehgeber für den Linkshänder linksseitig
und für
den Rechtshänder
rechtsseitig vom Grundbaustein greifbar ist.
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Des
weiteren hat es sich bewährt,
wenn die Bedieneinheit mit einem sowohl als Anzeigemittel als auch
als Eingabeelement dienenden Touchscreen ausgestattet ist, bei dem
durch Berühren
einer Anzeigefläche
die Vorgabe von Einstellwerten erfolgen kann.
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Ebenfalls
optional kann am Grundbaustein der Bedieneinheit und/oder auch an
mindestens einem der Modulbausteine eine Einrichtung zur Ausgabe
differenzierter akustischer Signale vorhanden sind, wobei die akustischen
Signale auf die Einstellwerte bezogen sind. So liefern die akustischen
Signale den Bediener beispielsweise Informationen darüber, ob
ein bestimmter Einstellwert unterschritten, überschritten oder exakt erreicht
ist.
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Ganz
besonders vorteilhaft für
die Benutzung von Abbildungseinrichtungen der beschriebenen Art
ist es, wenn nicht nur der Grundbaustein Steckplätze für die Modulbausteine aufweist,
sondern außerdem
auch die Abbildungseinrichtung. Dann ist es möglich, die Modulbausteine wahlweise auf
den Grundbaustein oder auf die Abbildungseinrichtung aufzustecken,
und der Bediener kann zwecks Anpassung an die jeweils zu lösende Aufgabe
entscheiden, welche Einstellungen aus größerer Entfernung, das heißt abgesetzt
von der Abbildungseinrichtung, oder unmittelbar an der Abbildungseinrichtung
vorgenommen werden sollen.
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Die
Bedienelemente an den Modulbausteinen können in Form von Tasten, Drehgebern,
Schiebereglern oder auch in Form von Scroll-Rädern ausgebildet sein.
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Modulbausteine
und Bedienelemente können
in solcher Anzahl und Ausführung
vorhanden sein, daß die
Bedienung und Anzeige für
alle motorischen und codierten Komponenten der Abbildungseinrichtung
möglich
ist.
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Die
Erfindung soll nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden.
In den zugehörigen
Zeichnungen zeigen
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1 die
vereinfachte Darstellung des prinzipiellen Aufbaus der erfindungsgemäßen, von
der Abbildungseinrichtung abgesetzten Bedieneinheit mit Modulbausteinen,
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2 den
prinzipiellen Aufbau nach 1, jedoch
in einer bevorzugten Ausgestaltung, bei der die Modulbausteine wahlweise
am Grundbaustein der Bedieneinheit oder an der Abbildungseinrichtung angeordnet
werden können,
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3 eine
Bedieneinheit, bestehend aus dem Grundbaustein und einem Modulbaustein
zur Steuerung einer Zustellbewegung in Richtung der Koordinate Z,
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4 eine
Bedieneinheit gemäß 3,
jedoch zusätzlich
ausgestattet mit einem Modulbaustein mit einem Touchscreen,
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5 eine
Bedieneinheit gemäß 4,
jedoch zusätzlich
ausgestattet mit einem Modulbaustein zur Einstellung der Fokusposition,
hier zur Bedienung von rechts,
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6 die
Bedieneinheit gemäß 5,
hier jedoch zur Bedienung von links.
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In 1 sind
eine Abbildungseinrichtung in Form eines Mikroskops 1 sowie
eine zugehörige
Bedieneinheit 2 dargestellt. Die Darstellung ist stark
vereinfacht, sie dient lediglich der Erläuterung des Funktionsprinzips.
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Die
Bedieneinheit 2 ist zur Vorgabe von Einstellungen vorgesehen,
welche die Abbildung bzw. Beobachtung eines Objektes 3 betreffen.
Solche Einstellungen sind an dem Mikroskop 1 vorzunehmen, wie
beispielsweise zur Scharfeinstellung der Abbildung, zur Positionsänderung
des Objektes 3 relativ zum Objektiv 4 des Mikroskops 1 oder
auch zur Einstellung des auf das Objekt 3 gerichteten,
von einer (zeichnerisch nicht dargestellten) Beleuchtungseinheit
ausgehenden Beleuchtungslichtes.
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An
der Bedieneinheit 2 sind Bedienelemente vorgesehen, mit
denen diese Einstellungen vorgegeben werden können. So ist z.B. ein Drehgeber 5 vorhanden,
mit dem die Erhöhung
oder Verringerung des Abstandes a zwischen dem Objekt 3 und
dem Objektiv 4 in der Koordinate Z, d.h. in Richtung der optischen
Achse des Objektivs 4, veranlaßt und damit die Fokusposition
relativ zum Objekt 3 beeinflußt werden kann. Mit einem Stellantrieb 6,
der über
zwei koaxial gelagerte, manuell zu betätigende Drehgeber verfügt, kann
die Positionierung des Objektes 3 relativ zum Objektiv 4 in
den Koordinaten X und Y gesteuert werden.
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Weiterhin
sei ein Touchscreen 7 vorgesehen, der dazu geeignet ist,
beispielsweise die einstellbaren und eingestellten Helligkeitswerte
bzw. Beleuchtungsstärken
anzuzeigen und die Veränderung
bzw. Korrektur dieser Werte durch Berührung der Anzeigenoberfläche zu veranlassen.
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Der
Touchscreen 7 kann beispielsweise schwenkbar angeordnet
sein, so daß er
vom Betrachter geneigt und damit in einer ergonomisch günstigen
Position bedient und betrachtet werden kann.
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Eine
Signalverbindung 8 sorgt dafür, daß den jeweils vorgegebenen
Einstellwerten entsprechende Signale von der Bedieneinheit 2 zum
Mikroskop 1 übertragen
werden bzw. die Signale, die den jeweils erzielten Einstellwerten
entsprechen und beispielsweise am Touchscreen 7 angezeigt
werden sollen, vom Mikroskop 1 zur Bedieneinheit 2 übertragen
werden. Diese Signalverbindung ist ebenfalls nur symbolisch angedeutet
und kann sowohl in Form einer drahtlosen Verbindung, einer drahtgebundenen
Verbindung oder auch als Kombination dieser beiden Verbindungsarten
ausgeführt
sein.
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Erfindungsgemäß ist die
Bedieneinheit modular aufgebaut, d.h. sie besteht aus einem Grundbaustein 9,
der mit Steckplätzen 10.1, 10.2 und 10.3 ausgestattet
ist.
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Der
Drehgeber 5, der Stellantrieb 6 und der Touchscreen 7 sind
an Modulbausteinen 11.1, 11.2 und 11.3 angeordnet,
welche auf die Steckplätze 10.1, 10.2 und 10.3 aufsteckbar
sind. Dabei sind der Grundbaustein 9 einerseits und die
Modulbausteine 11.1, 11.2 und 11.3 andererseits
mit formschlüssig miteinander
korrespondierenden Steckverbindungen ausgestattet, die die Haltefunktion
für die
Modulbausteine 11.1, 11.2. und 11.3 auf
dem Grundbaustein 9 übernehmen.
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Weiterhin
sind (zeichnerisch nicht dargestellte) elektrisch leitende Steckverbindungen
vorhanden, welche die Signalübertragung
von den Modulbaustein 11.1, 11.2 und 11.3 zum
Grundbaustein 9 bzw. umgekehrt vom Grundbaustein 9 zu
dem den Modulbausteinen 11.1, 11.2 und 11.3 gewährleisten.
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Damit
wird erreicht, daß die
mittels Drehgeber 5, Stellantrieb 6 oder Touchscreen 7 ausgelösten Einstellbefehle über die
elektrisch leitenden Steckverbindungen zunächst zum Grundbaustein 9 gelangen
und von dort über
die Signalverbindung 8 an das Mikroskop 1 bzw.
die jeweilige, in das Mikroskop 1 integrierte, mit einem
zugeordneten Stellantrieb verbundene Ansteuerschaltung weitergegeben
werden.
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Damit
wird vorteilhaft erreicht, daß der
Benutzer nicht nur die Bedieneinheit 2 getrennt vom Mikroskop 1 verwenden
kann, sondern die Bedieneinheit 2 in Abhängigkeit
von der mit dem Mikroskop 1 zu lösenden Beobachtungsaufgabe
so konfiguriert werden kann, daß eine
optimale Bedienung möglich ist.
So kann der Bediener wahlweise entweder nur den Modulbaustein 11.1 mit
dem Drehgeber 5 zur Beeinflussung des Abstandes a auf den
Grundbaustein 9 aufstecken und diese Konfiguration als
Bedieneinheit benutzen, oder auch eine andere Konfiguration wählen.
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Dabei
ist es denkbar, daß die
Modulbausteine 11.1, 11.2 und 11.3 den
Steckplätzen 10.1, 10.2 und 10.3 fest
zugeordnet sind oder, alternativ dazu, die Steckplätze 10.1, 10.2 und 10.3 für jeden
dieser Modulbausteine 11.1, 11.2 und 11.3 frei
wählbar
sind. Letzteres würde
allerdings erfordern, daß die
elektrisch leitenden und mechanischen Steckverbindungen so ausgebildet
sind, daß diese
universelle Bestückbarkeit
gewährleistet
ist.
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In
einer vorteilhaften Ausgestaltung, die, ebenfalls prinzipiell, in 2 dargestellt
ist, weist das Mikroskop 1 mindestens einen Steckplatz
auf, der zur Aufnahme eines der Modulbausteine 11.1, 11.2 und 11.3 geeignet
ist.
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So
sind in 2 am Mikroskop 1, analog
zu den Steckplätzen 10.1, 10.2 und 10.3 am
Grundbaustein 9 der Bedieneinheit 2, drei Steckplätze 12.1, 12.2 und 12.3 zur
Aufnahme der Modulbausteine 11.1, 11.2 und 11.3 vorgesehen.
Der Bediener des Mikroskops 1 kann sich in diesem Fall
entscheiden, ob er einen oder mehrere der Modulbausteine 11.1, 11.2 und 11.3 auf
den Grundbaustein 9 aufsteckt und von dort aus die Einstellungen
vorgibt oder einen oder mehrere der Modulbausteine 11.1, 11.2 und 11.3 auf
die Steckplätze 12.1, 12.2 und 12.3 am
Mikroskop 1 aufsteckt und die Einstellungen unmittelbar
am Mikroskop 1 vornimmt.
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2 zeigt
hier lediglich beispielhaft, daß die Modulbausteine 11.1 und 11.2 auf
den Grundbaustein 9 aufgesteckt und damit der Bedieneinheit 2 zugeordnet
sind, während
der Modulbaustein 11.3 auf einen dort verfügbaren Steckplatz 12.3 aufgesteckt ist.
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3, 4, 5 und 6 zeigen
jeweils detaillierte Ausführungsvarianten
für die
Bedieneinheit 2.
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So
ist in 3 ein L-förmig
gestalteter Grundkörper 9 zu
erkennen, an dem der Modulbaustein 11.1 mit dem Drehgeber 5 aufgesteckt
ist.
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4 zeigt
wiederum den L-förmigen Grundkörper 9 mit
dem Modulbaustein 11.1 und einem zusätzlich auf den Grundkörper 9 aufgesteckten Modulbaustein 11.2 mit
dem Touchscreen 7.
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In 5 ist
eine Ausführungsvariante
der Bedieneinheit 2 dargestellt, bei der der Grundbaustein 9 mit
dem Modulbaustein 11.1, dem Modulbaustein 11.2 und
zusätzlich
mit dem Modulbaustein 11.3 bestückt ist. Der Modulbaustein 11.3 weist
hier erkennbar den Stellantrieb 6 auf.
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Die
Bedieneinheit nach 5 ist für die Bedienung von rechts
ausgelegt. Im Vergleich dazu zeigt 6 eine Bedieneinheit 2,
die zur Bedienung von links ausgelegt ist. Die Wahlmöglichkeit
zwischen einer Bedienbarkeit günstiger
von rechts oder von links wird erreicht, indem die Steckplätze 10.1, 10.2 und 10.3 am
Grundbaustein 9 der Bedieneinheit 2 oder auch
die Steckplätze 12.1, 12.2 und 12.3 am Mikroskop 1 so
ausgebildet sind, daß die
Modulbausteine 11.1, 11.2 und 11.3 sowohl
für die
rechts- als auch für
die linksseitige Bedienung angeordnet werden können.
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- 1
- Mikroskop
- 2
- Bedieneinheit
- 3
- Objekt
- 4
- Objektiv
- 5
- Drehgeber
- 6
- Stellantrieb
- 7
- Touchscreen
- 8
- Signalverbindung
- 9
- Grundbaustein
- 10.1,
10.2, 10.3
- Steckplätze
- 11.1,
11.2, 11.3
- Modulbausteine
- 12.1,
12.2, 12.3
- Steckplätze
- a
- Abstand