DE102007012710A1

DE102007012710A1 - Verfahren und Anordnung zur Steuerung der Verfahrensgeschwindigkeit beim Fokussieren von Mikroskopen

Info

Publication number: DE102007012710A1
Application number: DE200710012710
Authority: DE
Inventors: Matthias John; Tobias Kaufhold
Original assignee: Carl Zeiss MicroImaging GmbH
Current assignee: Carl Zeiss Microscopy GmbH
Priority date: 2007-03-16
Filing date: 2007-03-16
Publication date: 2008-09-18

Abstract

Um ein Verfahren zur Steuerung der Verfahrgeschwindigkeit beim Fokussieren von Mikroskopen mit motorischer Fokussierung und eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen, indem durch Nutzung eines Bedienelementes die Verfahrgeschwindigkeit für den Grob- und Feintrieb eines Mikroskops der Vergrößerung so angepasst wird, dass die Empfindlichkeit der Fokussierung bei verschiedenen Vergrößerungen möglichst gleich bleibt, wird ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem die Kurven oder Tabellen für die einzelnen Vergrößerungen so aufgebaut sind, dass verschiedenen Vergrößerungsbereichen bestimmte Geschwindigkeitskurven so zugeordnet sind, dass an bestimmten Stellen die Geschwindigkeit jeweils schärfentiefenproportion ist und am Ende die Maximalgeschwindigkeit erreicht wird und dass in Abhängigkeit von der jeweiligen Schärfentiefe des optischen Systems mittels eines Bedienelementes in Form eines Joysticks (5), einer Fußwippe (6) oder eines Rändelrads (3) jeder Geschwindigkeitsstufe und damit jeder Auslenkung des Bedienelementes (3, 5, 6) eine Fokussiergeschwindigkeit des motorischen Fokussiertriebes (19 zugeordnet wird und sich der Feintrieb einfach aus dem Grobtrieb ableiten lässt und auch die Geschwindigkeit im Feintrieb der Schärfentiefe angepasst wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung der Verfahrgeschwindigkeit beim Fokussieren von Mikroskopen, bei dem die Verfahrgeschwindigkeit der Vergrößerung angepasst wird, indem für die einzelnen Vergrößerungen Beziehungen zwischen der Schärfentiefe und der Vergrößerung des optischen Systems in Form von Kurven oder Tabellen zugrunde gelegt werden und eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens, insbesondere für Mikroskope mit motorischer Fokussierung und in der Stereomikroskopie.
Es ist bekannt, für Mikroskope mit elektronischer Fokussierung die Verfahrgeschwindigkeiten der Vergrößerung anzupassen. Dazu werden unterschiedliche Verfahren genutzt. Bei einem Encoder als Geber werden die Impulse mit Faktoren verrechnet und bei Bedienelementen in Form eines Joysticks wird die Auslenkung in Geschwindigkeiten übersetzt, indem für Fein- und Grobtrieb separate Faktoren bzw. Tabellen benutzt werden. So ist aus der DE 36 07 379 C1 ein Mikroskop mit motorisch bewegbarem Fokussiertrieb bekannt, bei dem die Handhabe für die Fokusverstellung ein mit einem Encoder gekoppeltes Handrad oder ein Drehknopf ist und ein Schalter für die Betätigung des Objektivrevolvers in einem neben dem Mikroskop angeordneten Bedienpult angeordnet ist. Die Ausgangssignale einer Steuerschaltung werden dann zur automatischen oder manuellen Fokuseinstellung dem Motor des Fokussiertriebs über eine elektronische Begrenzungsschaltung für den Verstellbereich zugeführt. Aus der US 2006/0164722 A1 ist weiterhin ein Mikroskop mit motorischer Fokussierung bekannt, bei dem die Fokussiergeschwindigkeit an die Schärfentiefe angepasst wird und als rechnerische Ableitung erfolgt und für den Grob- und Feintrieb separate Tabellen benutzt werden.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Steuerung der Verfahrgeschwindigkeit beim Fokussieren von Mikroskopen und eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen, indem durch Nutzung eines Bedienelementes die Verfahrgeschwindigkeit für den Grob- und Feintrieb eines Mikroskops der Vergrößerung so angepasst wird, dass die Empfindlichkeit der Fokussierung bei verschiedenen Vergrößerungen möglichst gleich bleibt.
Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung ein Verfahren zur Steuerung der Verfahrgeschwindigkeit eines motorischen Fokussiertriebes für die einzelnen Vergrößerungen vor, bei dem die Beziehungen zwischen der Schärfentiefe und der Vergrößerung des optischen Systems in Form von Kurven oder Tabellen zugrunde gelegt werden, dass die Tabellen für die einzelnen Vergrößerungen so aufgebaut sind, dass in den Kurven oder Tabellen verschiedenen Vergrößerungsbereichen bestimmte Geschwindigkeitskurven so zugeordnet sind, dass an bestimmten Stellen die Geschwindigkeit jeweils schärfentiefenproportional ist und am Ende die Maximalgeschwindigkeit erreicht wird,
dass in Abhängigkeit von der jeweiligen Schärfentiefe des optischen Systems mittels eines Bedienelementes jeder Geschwindigkeitsstufe und damit jeder Auslenkung eines Bedienelementes eine Fokussiergeschwindigkeit des motorischen Fokussiertriebes zugeordnet wird,
und dass eine Feinfokusgeschwindigkeit aus der Grobfokusgeschwindigkeit abgeleitet wird, indem ein Teilbereich einer Geschwindigkeitskurve auf den gesamten Stellbereich des Bedienelementes aufgespreizt wird und damit die Feinfokusgeschwindigkeit auch proportional der Schärfentiefe ist.
Durch diese Abhängigkeit der Verfahrgeschwindigkeiten des motorischen Fokussiertriebes von der Schärfentiefe und damit von der Vergrößerung lässt sich der Feintrieb einfach aus dem Grobtrieb ableiten und dadurch wird auch die Geschwindigkeit im Feintrieb der Schärfentiefe angepasst. Für einen Mikroskopnutzer entsteht bei unterschiedlicher Vergrößerung eine vergleichbare Fokussierempfindlichkeit, da zum Durchfahren des Schärfentiefebereiches etwa die gleiche Zeit benötigt wird.
Vorteilhaft ist vorgesehen, dass verschiedene definierte Geschwindigkeitskurven bestimmten Vergrößerungsbereichen zugeordnet sind und dass funktionelle Beziehungen zwischen der Schärfentiefe und der Vergrößerung so definiert sind, dass abhängig von der jeweiligen Schärfentiefe des optischen Systems jeder Geschwindigkeitsstufe eine Verfahrgeschwindigkeit des motorischen Fokussiertriebes zugeordnet wird. Die Anpassung der Fokussiergeschwindigkeit an die Schärfentiefe erfolgt in bekannter Weise als rechnerische Ableitung T = f(β), wobei die Fokussiergeschwindigkeit an die Schärfentiefe gekoppelt ist, so dass beispielsweise ein Grobtrieb je nach Auslenkung des Bedienelementes mit Geschwindigkeiten von 2 T/s bis 10 T/s erfolgen kann, wobei sich T aus der aktuellen Zoomvergrößerung ergibt.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass auch weitere Abhängigkeiten der Schärfentiefe in die Berechnung einfließen, wie z. B. die Apertur des Objektives. Wird eine der Einflussgrößen variiert, erfolgt automatisch eine Anpassung der Verfahrgeschwindigkeit des motorischen Fokussiertriebes an die aktuellen Verhältnisse. Durch die automatische Anpassung der Verfahrgeschwindigkeit des motorischen Fokussiertriebes an die aktuelle Schärfentiefe ist die Fokussierung immer optimal an die Erfordernisse angepasst.
Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass auch kleinere oder größere Bereiche der Geschwindigkeitskurve des Grobtriebes aufspreizbar sind und dass für den Feintrieb jeweils der untere Teilbereich der Geschwindigkeitskurve genutzt wird, so dass dadurch die Geschwindigkeitskurve scheinbar flacher wird und bei einem vergrößerungsproportionalen Wert endet.
Die Anordnung zur Durchführung des Verfahrens zur Steuerung der Verfahrgeschwindigkeit beim Fokussieren von Mikroskopen mit motorischer Fokussierung für den Grob- und Feintrieb eines Mikroskops weist ein Bedienelement auf, dessen Auslenkung in Geschwindigkeiten für den Grob- und Feintrieb übersetzt wird, indem einer Stellbewegung des Bedienelementes jeweils eine Geschwindigkeitsstufe zugeordnet wird, die dann in eine Geschwindigkeit des motorischen Fokussiertriebes umgesetzt wird. Die Stellbewegung kann dabei entweder durch die Auslenkung eines Joysticks einer Fokusbedieneinheit, durch die Drehung eines Rändelrades oder durch die Betätigung einer Fußwippe erfolgen. Die Umschaltung von der Grobfokussierung auf die Feinfokussierung erfolgt durch die Betätigung einer Taste an einem mit dem Mikroskop verbundenen Bedienpult.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von schematisch in Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Es zeigen:
1 eine perspektivische Ansicht eines Stereomikroskops mit Bedienelementen für den motorischen Fokussiertrieb;
2 ein Diagramm mit verschiedenen Geschwindigkeitskurven;
3 ein Diagramm für die Schärfentiefe in Abhängigkeit von der Pankratvergrößerung für verschiedene Objektive;
4 eine Darstellung der Aufspreizung eines Bereiches der Geschwindigkeitsstufen der Fokussiergeschwindigkeit des Grobtriebes auf den Gesamtbereich des Feintriebes.
Zur Steuerung des motorischen Fokussiertriebes 1 eines Mikroskops mit motorischer Fokussierung, beispielsweise eines Mikroskops in der Stereomikroskopie, werden entsprechend 1 als Bedienelemente in bekannter Weise entweder ein Control Panel 2 mit einem Rändelrad 3 zur Durchführung von Drehbewegungen oder eine Fokusbedieneinheit 4 mit einem Joystick 5 oder einer Fußwippe 6 zur Durchführung von Kippbewegungen eingesetzt. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren werden die Verfahrgeschwindigkeiten des motorischen Fokussiertriebes 1 für den Grob- und Feintrieb des Mikroskops der Vergrößerung des optischen Systems so angepasst, dass die Empfindlichkeit der Fokussierung möglichst gleich bleibt. Dazu wird einer Drehung des Rändelrades 3 des Control Panels 2 oder einer Kippung des Joysticks 5 der Fokusbedieneinheit 4 oder der Kippung einer Fußwippe 6 jeweils eine Geschwindigkeitsstufe zugeordnet. Entsprechend den in 2 dargestellten verschiedenen Geschwindigkeitskurven wird eine Auslenkung abhängig von der Vergrößerung dann in eine entsprechende Geschwindigkeit des motorischen Fokussiertriebes 1 umgesetzt. Da die Schärfentiefe von der Vergrößerung des optischen Systems abhängt, ist es sinnvoll, die Fokussiergeschwindigkeiten an die Vergrößerung anzupassen.
In einem ersten Ausführungsbeispiel werden entsprechend 2 verschiedene Geschwindigkeitskurven definiert, die bestimmten Vergrößerungsbereichen zugeordnet sind.
In einem zweiten Ausführungsbeispiel werden entsprechend 3 funktionelle Beziehungen zwischen der Schärfentiefe und der Vergrößerung für verschiedene Objektive dargestellt. Abhängig von der jeweiligen Schärfentiefe des optischen Systems wird jeder Drehung des Rändelrades 3 des Control Panels 2 oder jeder Kippung des Joysticks 5 der Fokusbedieneinheit 4 oder der Fußwippe 6 des Mikroskops jeweils eine Geschwindigkeitsstufe der Verfahrgeschwindigkeit des motorischen Fokussiertriebes 1 zuordnet.
Von der beschriebenen Grobfokussierung lässt sich eine Feinfokussierung ableiten. Die Umschaltung auf die Feinfokussierung erfolgt durch die Betätigung einer Taste an einem mit dem Mikroskop verbundenen Bedienpult.
Die Feinfokusgeschwindigkeit wird aus der Grobfokusgeschwindigkeit abgeleitet, indem der untere Bereich der Geschwindigkeitskurve, wie in 4 dargestellt, auf den gesamten Stellbereich des Bedienelementes 3, 5, 6 aufgespreizt wird, wobei im dargestellten Fall der Bereich der Geschwindigkeitsstufen der Verfahrgeschwindigkeit des Grobtriebes von 1 bis 50 auf den Gesamtbereich des Feintriebes aufgespreizt wird. Analog können auch kleinere oder größere Bereiche der Geschwindigkeitskurve des Grobtriebes aufgespreizt werden. Durch die oben beschriebene Abhängigkeit der Verfahrgeschwindigkeiten des motorischen Fokussiertriebes 1 von der Schärfentiefe und damit von der Vergrößerung lässt sich der Feintrieb einfach aus dem Grobtrieb ableiten, so dass auch die Geschwindigkeit im Feintrieb der Schärfentiefe angepasst wird. Für einen Mikroskopbenutzer entsteht dadurch bei unterschiedlicher Vergrößerung eine vergleichbare Fokussierempfindlichkeit, da zum Durchfahren des Schärfentiefebereiches etwa die gleiche Zeit benötigt wird.

1: motorischer Fokussiertrieb
2: Control Panel
3: Rändelrad
4: Fokusbedieneinheit
5: Joystick
6: Fußwippe

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 3607379 C1 [0002]
- US 2006/0164722 A1 [0002]

Claims

Verfahren zur Steuerung der Verfahrgeschwindigkeit beim Fokussieren von Mikroskopen mit motorischer Fokussierung, bei dem die Verfahrgeschwindigkeit der Vergrößerung angepasst wird, indem für die einzelnen Vergrößerungen Beziehungen zwischen der Schärfentiefe und der Vergrößerung des optischen Systems in Form von Kurven oder Tabellen so zugrunde gelegt werden, dass die Empfindlichkeit der Fokussierung möglichst gleich bleibt, dadurch gekennzeichnet, dass die Tabellen für die einzelnen Vergrößerungen so aufgebaut sind, dass in den Kurven oder Tabellen verschiedenen Vergrößerungsbereichen bestimmte Geschwindigkeitskurven so zugeordnet sind, dass an bestimmten Stellen die Geschwindigkeit jeweils schärfentiefenproportional ist und am Ende die Maximalgeschwindigkeit erreicht wird, dass in Abhängigkeit von der jeweiligen Schärfentiefe des optischen Systems mittels eines Bedienelementes jeder Geschwindigkeitsstufe und damit jeder Auslenkung des Bedienelementes eine Fokussiergeschwindigkeit eines motorischen Fokussiertriebes (1) zugeordnet wird, und dass eine Feinfokusgeschwindigkeit aus der Grobfokusgeschwindigkeit abgeleitet wird, indem ein Teilbereich einer Geschwindigkeitskurve auf den gesamten Stellbereich des Bedienelementes aufgespreizt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass funktionelle Beziehungen zwischen der Schärfentiefe und der Vergrößerung so definiert sind, dass abhängig von der jeweiligen Schärfentiefe des Systems jeder Geschwindigkeitsstufe eine Verfahrgeschwindigkeit des motorischen Fokussiertriebes (1) zugeordnet wird.
Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass verschiedene definierte Geschwindigkeitskurven bestimmten Vergrößerungsbereichen zugeordnet sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass weitere Abhängigkeiten der Schärfentiefe, wie die Apertur des Objektivs, berücksichtigt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dass bei Variation einer der Einflussgrößen, eine Anpassung der Verfahrgeschwindigkeit des motorischen Fokussiertriebes (1) an die aktuellen Verhältnisse automatisch erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl kleinere als auch größere Bereiche der Geschwindigkeitskurve des Grobtriebes mittels des Bedienelementes aufgespreizt werden.
Anordnung zur Durchführung des Verfahrens zur Steuerung der Verfahrgeschwindigkeit beim Fokussieren von Mikroskopen mit motorischer Fokussierung, dadurch gekennzeichnet, dass einer Stellbewegung eines Bedienelementes (3, 5, 6) jeweils eine Geschwindigkeitsstufe zugeordnet wird, wobei diese Geschwindigkeitsstufe dann in eine Geschwindigkeit des motorischen Fokussiertriebes (1) umsetzbar ist.
Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Bedienelement als Rändelrad (3) ausgebildet ist.
Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Bedienelement als Joystick (5) ausgebildet ist.
Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Bedienelement als Fußwippe (6) ausgebildet ist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine Umschaltung von der Grobfokussierung auf die Feinfokussierung durch die Betätigung einer Taste an einem mit dem Mikroskop verbundenen Bedienpult vorgesehen ist.