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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Mikroskop mit einer Abbildungsoptik,
einem Probentisch zum Tragen einer zu untersuchenden Probe, einer Bewegungseinheit,
mit der der Abstand zwischen dem Probentisch und der Abbildungsoptik
verändert werden kann, einem Haltefokusmodul, das in einen ersten
Zustand, in dem es zur Beibehaltung einer vorbestimmten Fokuslage
mittels der Bewegungseinheit den Abstand zwischen Probentisch und
Abbildungsoptik ändert, und in einen zweiten Zustand, in dem
es keine Abstandsänderung bewirkt, schaltbar ist, und einem
Einstellmodul, das mittels der Bewegungseinheit den Abstand zwischen
Probentisch und Abbildungsoptik ändert.
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Ein
Mikroskop mit einem Haltefokusmodul ist notwendig, da häufig
Beobachtung von zeitlich über mehrere Stunden oder sogar
mehrere Tage ablaufenden Vorgängen gewünscht ist,
bei der das Mikroskop ein einmal eingestelltes Bild in seiner ortsabhängigen
Schärfe (Abbildungslage) konstant hält.
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Mit
einem solchen Haltfokusmodul kann über längere
Zeiträume (und nicht nur einmalig) die Stabilisierung des
fokussierten Bildes in z-Richtung gegenüber einem irgendwie
gearteten Drift (Positionsänderung in z-Richtung) erreicht
werden. Dabei wird die eingestellte Objektlage optisch zum Mikroskopobjektiv
konstant gehalten. Man kann sagen, daß im weitesten Sinne
die optische Weglänge konstant gehalten wird, damit das
Bild des Objekts in der eingestellten Schärfenebene über
lange Zeiträume unverändert bleibt. Anders als
bei einem Autofokus, bei dem einmalig das schärfste Bild
eingestellt wird, kann mit dem Haltefokusmodul eine einmal eingestellte optische
Fokuslage, die auch von der optimalen Fokuslage abweichen kann,
dauerhaft beibehalten werden.
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Ein
Mikroskop weist jedoch üblicherweise noch andere Einstellmodule
zur Änderung des Abstandes zwischen Probe und Abbildungsoptik
auf. Insbesondere weist es häufig ein Handrad auf, wobei durch
Drehen des Handrades eine Abstandsänderung durchgeführt
werden kann.
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Wenn
nun bei dem Mikroskop das Haltefokusmodul in seinen ersten Zustand
geschaltet ist, kann es zu Konflikten hinsichtlich des einzustellenden
Abstandes kommen, wenn der Benutzer über das Einstellmodul
eine Abstandsänderung durchführen will.
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Ausgehend
hiervon ist es Aufgabe der Erfindung, ein Mikroskop der eingangs
genannten Art so weiterzubilden, daß eine Abstandsänderung
mittels dem Einstellmodul auch dann möglich ist, wenn das Haltefokusmodul
in seinen ersten Zustand geschaltet ist.
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Erfindungsgemäß wird
die Aufgabe bei einem Mikroskop der eingangs genannten Art dadurch gelöst,
daß sowohl das Haltefokusmodul als auch das Einstellmodul
die Bewegungseinheit nur über ein Steuermodul ansteuern,
das bei einer Steueranweisung des Einstellmoduls, wenn das Haltefokusmodul in
seinen ersten Zustand geschaltet ist, sicherstellt, daß das
Bewegungsmodul nicht gleichzeitig vom Haltefokusmodul und vom Einstellmodul
angesteuert wird.
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Das
Steuermodul weist somit eine Logik auf, die ein gleichzeitiges Anlegen
von Steuersignalen des Haltefokusmoduls und des Einstellmoduls verhindert.
Damit können Konflikte hinsichtlich der gleichzeitig gewünschten
Abstandsänderung vermieden werden.
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Insbesondere
kann das Steuermodul bei einer Steueranweisung des Einstellmoduls,
wenn das Haltefokusmodul in seinen ersten Zustand geschaltet ist,
das Haltefokusmodul in seinen zweiten Zustand schalten und die Steueranweisung
des Einstellmoduls an die Bewegungseinheit weiterleiten. Damit ist sichergestellt,
daß während der Steueranweisung des Einstellmoduls
das Haltefokusmodul keine Abstandsänderung bewirkt.
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Insbesondere
kann das Mikroskop so ausgebildet sein, daß nach Durchführung
der Steueranweisung des Einstellmoduls, wenn für eine vorbestimmte Zeitdauer
keine weitere Steueranweisung vom Einstellmodul kommt, die nach
Durchführung der Steueranweisung vorliegende Fokuslage
als die vorbestimmte Fokuslage festgelegt wird und das Haltefokusmodul
wieder in seinen ersten Zustand geschaltet wird.
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Damit
wird vorteilhaft erreicht, daß ein Bediener die Fokus-
bzw. Abbildungslage, wie von ihm gewünscht, ändert,
und die geänderte Fokus- bzw. Abbildungslage automatisch über
das Haltefokusmodul beibehalten wird. Eine solche Bedienstruktur
hat sich als besonders vorteilhaft und praktikabel erwiesen.
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Die
vorbestimmte Zeitdauer kann einstellbar sein. Insbesondere ist es
möglich, daß der Bediener die für ihn
angenehmste Zeitdauer einstellt.
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Ferner
kann für den Bediener, nachdem das Haltefokusmodul wieder
in den ersten Zustand geschaltet ist, auswählbar sein,
die vor der Durchführung der Steueranweisung des Einstellmoduls
vorliegende Fokuslage erneut als die vorbestimmte Fokuslage festzulegen.
Somit ist es für die Bediener leicht möglich,
falls er die neu eingestellte Fokuslage als ungünstig ansieht,
zur vorherigen Fokuslage mit Haltefokus-Regelung zurückzukehren.
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Diese
Möglichkeit kann beispielsweise dadurch realisiert werden,
daß auf einer Ausgabeeinheit des Mikroskops (beispielsweise
ein berührungsempfindlicher Bildschirm) ein Menüpunkt
bzw. eine Taste dargestellt wird, nach deren Betätigung
die vorherige Fokuslage als vorbestimmte Fokuslage festgelegt wird.
Es ist auch möglich, daß dieser Menüpunkt
bzw. diese Taste bereits dargestellt ist. Wenn es keine alte Fokuslage
(beispielsweise direkt nach Einschalten des Gerätes) gibt,
kann diese Taste als nicht auswahlbar (beispielsweise über
eine andere Farbe) dargestellt sein.
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Bei
dem Mikroskop kann nach Durchführung der Steueranweisung
des Einstellmoduls für einen Bediener auswählbar
sein, ob die vorbestimmte Fokuslage die vor oder nach der Durchführung
der Steueranweisung vorliegende Fokuslage ist, wobei nach Auswahl
durch den Bediener das Haltefokusmodul wieder in seinen ersten Zustand
geschaltet wird. Dieses Schalten in den ersten Zustand kann beispielsweise
durch das Steuermodul bewirkt werden.
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Somit
ist für einen Bediener frei wählbar, ob er die
durchgeführte Fokuslagenänderung rückgängig
machen oder beibehalten will.
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Ferner
kann nach Durchführung der Steueranweisung des Einstellmoduls
für den Bediener noch zusätzlich auswahlbar sein,
das Haltefokusmodul in seinen zweiten Zustand zu schalten. Damit
ist es auch möglich, die Haltefokus-Steuerung abzuschalten.
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Insbesondere
kann eine der Auswahlmöglichkeiten als ausgewählt
gewertet werden, wenn der Bediener eine vorbestimmte Zeitdauer keine
der bereitgestellten Auswahlmöglichkeiten auswählt.
Damit wird vorteilhaft vermieden, daß ein Bediener unnötig oft
eine Auswahl zu treffen hat. Wenn er keine Auswahl trifft, wird
eben die vorbestimmte Auswahlmöglichkeit als ausgewählt
angesehen.
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Das
Mikroskop kann eine Ausgabeeinheit aufweisen, auf der das Steuermodul
nach dem Empfang der Steueranweisung des Einstellmoduls, wenn das
Haltefokusmodul in seinen ersten Zustand geschaltet ist, mindestens
zwei auswählbare Menüpunkte (z. B. als auswählbare
Knöpfe oder Tasten, als ausgeklappte oder ausgerollte Menüpunkte,
...) anzeigt, über die das Verhalten des Steuermoduls und/oder
des Haltefokusmoduls eingestellt werden kann. Die Menüpunkte
können direkt nach Empfang der Steueranweisung des Einstellmoduls
oder nach Durchführung der Steueranweisung des Einstellmoduls
angezeigt werden. Wenn die Menüpunkte direkt nach Empfang
der Steueranweisung angezeigt werden, ist es beispielsweise möglich,
dem Bediener die Möglichkeit zur Verfügung zu
stellen, die Steueranweisung des Einstellmoduls zu ignorieren und
das Haltefokusmodul in seinen ersten Zustand zu schalten.
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Insbesondere
kann bei dem Mikroskop nach einer vorbestimmten Zeitdauer nach Anzeige
der Menüpunkte, wenn keine Auswahl getroffen wurde, eine
der Menüpunkte als ausgewählt gewertet werden.
Dies vereinfacht die Bedienung des Mikroskops.
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Bei
dem Mikroskop kann das Einstellmodul als Handrad ausgebildet sein,
das mechanisch von der Bewegungseinheit entkoppelt ist.
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Auch
kann das Mikroskop mehrere unabhängige Einstellmodule aufweisen.
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Das
Mikroskop kann als Auflicht- oder Durchlichtmikroskop ausgebildet
sein und/oder als konfokales Mikroskop. Insbesondere kann das Mikroskop als
Laser-Scanning-Mikroskop und/oder Fluoreszenzmikroskop verwirklicht
werden. Das Mikroskop kann noch eine Beleuchtungsquelle enthalten.
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Das
Haltefokusmodul des erfindungsgemäßen Mikroskops
(insbesondere die optische Umsetzung) kann in gleicher oder ähnlicher
Weise wie in der
WO
2007/144197 A1 verwirklicht werden. Der Inhalt der
WO 2007/144197 A1 wird
hiermit in die vorliegenden Anmeldung aufgenommen.
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Es
versteht sich, daß die vorstehend genannten und die nachstehend
noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in den angegebenen
Kombinationen, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung
einsetzbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Nachfolgend
wird die Erfindung beispielsweise anhand der beigefügten
Zeichnungen, die auch erfindungswesentliche Merkmale offenbaren,
noch näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine
schematische Ansicht des erfindungsgemäßen Mikroskops
gemäß einer Ausführungsform, und
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2 eine
vergrößerte Darstellung der Ausgabeeinheit 14 von 1.
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Bei
der in 1 gezeigten Ausführungsform umfaßt
das erfindungsgemäße Mikroskop 1, das
hier als inverses Mikroskop ausgebildet ist, einen Probentisch 2,
der eine Probe 3 trägt, eine Abbildungsoptik 4,
die die Probe auf einen Detektor 5 abbildet, sowie eine
Bewegungseinheit 6, mit der der Abstand zwischen dem Probentisch 2 und
der Abbildungsoptik 4 veränderbar ist. Bevorzugt
ist die Bewegungseinheit 6 so ausgebildet, daß sie
nur den Probentisch 2 oder die Abbildungsoptik 4 entlang
der Beobachtungsrichtung bewegen kann.
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Das
Mikroskop 1 enthält ferner ein Haltefokusmodul 7,
das einen teiltransparenten Auskoppelspiegel 8, einen Fokusmeßdetektor 9 sowie
eine Haltefokussteuereinheit 10 umfaßt. Der Auskoppelspiegel 8 dient
dazu, die Strahlung zur Abbildung der Probe 3 auf den Detektor 5 nahezu
unverändert durchzulassen und Fokusmeßstrahlung
(beispielsweise Infrarotstrahlung) auf den Fokusmeßdetektor 9 zu
lenken. Die Fokusmeßstrahlung wird z. B. mit einer im Bereich
des Fokusmeßdetektors 9 angeordneten Strahlungsquelle
(nicht gezeigt) erzeugt, über den Spiegel 8 und
die Abbildungsoptik 4 auf die Probe 3 abgebildet,
von der Probe 3 reflektiert und über die Abbildungsoptik 4 und
den Spiegel 8, wie bereits erwähnt, auf den Fokusmeßdetektor 9 gelenkt.
Die nicht gezeigte Strahlungsquelle ist ebenfalls Bestandteil des
Haltefokusmoduls 7.
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Das
Haltefokusmodul 7 kann in einen ersten Zustand geschaltet
werden, in dem es zur Beibehaltung einer vorbestimmten Fokuslage
die Bewegungseinheit 6 über ein Steuermodul 11 des
Mikroskops 1 so ansteuert, daß der Abstand zwischen
Abbildungsoptik 4 und Probentisch 2 geändert
wird, um eine vorbestimmte Fokuslage beizubehalten.
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Dazu
wertet die Haltefokussteuereinheit 10 ein Meßsignal
des Fokusmeßdetektors 9 aus, wobei das Meßsignal
die aktuelle Fokuslage repräsentiert. Die aktuelle Fokuslage
wird mit einer vorbestimmten Fokuslage verglichen und, falls die
Abweichung zwischen beiden zu groß ist, wird eine Abstandsänderung über
das Steuermodul 11 und die Bewegungseinheit 6,
die die Abweichung der tatsächlichen und der vorbestimmten
Fokuslage verringert, bewirkt.
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Das
Mikroskop 1 umfaßt ferner ein Handrad 12 (erstes
Einstellmodul), mit dem über das Steuermodul 11 und
die Bewegungseinheit 6 der Abstand zwischen Probentisch 2 und
Abbildungsoptik 4 verändert werden kann. Es liegt
keine direkte mechanische Kopplung von Handrad 12 und Bewegungseinheit 6 vor.
Vielmehr wird eine Drehung des Handrades 12 elektronisch
kodiert bzw. umgesetzt und über das Steuermodul 11 als
Ansteuersignal an die Bewegungseinheit 6 angelegt.
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Das
Steuermodul 11 ist mit dem Detektor 5 verbunden
und kann das Mikroskop 1 zur Durchführung von
Untersuchungen (z. B. Probenaufnahmen) steuern. Diese Mikroskopsteuerung
kann alternativ natürlich auch mit einer separaten Steuereinheit (nicht gezeigt)
verwirklicht werden. Auch kann der Detektor 5 nicht mit
dem Steuermodul 11, sondern mit einer (nicht gezeigten)
separaten Steuereinheit verbunden sein.
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Das
Mikroskop 1 weist weiterhin eine Schnittstelle 13 (zweites
Einstellmodul) auf, über die Steuersignale für
die Bewegungseinheit 6 angelegt werden können.
Die Schnittstelle 13 dient insbesondere dazu, um mittels
einer Steuersoftware vorbestimmte Messungen (bzw. Fokusstaffeln)
automatisch mit dem Mikroskop 1 durchführen zu
können.
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Das
Haltefokusmodul 7, das Handrad 12 und die Schnittstelle 13 sind
drei verschiedene Führungsgeber, die jeweils eine Führungsgröße
(Abstand zwischen Probentisch 2 und Abbildungsoptik 4)
vorgeben, die die Bewegungseinheit 6 dann in den gewünschten
Abstand umsetzt. Um einen Konflikt bei sich widersprechenden Abstandsvorgaben
der drei Führungsgeber 7, 12 und 13 zu
vermeiden, weist das Steuermodul 11 die Eigenschaft auf,
von den von den verschiedenen Führungsgeber vorgegebenen
Führungsgrößen nur eine an die Bewegungseinheit 6 anzulegen.
In 1 ist das durch die schematische Schalterdarstellung
im Steuermodul 11 dadurch angedeutet, daß der
Schalter eine Verbindung der Haltefokussteuereinheit 10 mit
der Bewegungseinheit 6 herstellt.
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Für
die nachfolgende Beschreibung wird angenommen, daß das
Haltefokusmodul in seinem ersten Zustand ist, in dem es die vorbestimmte
Fokuslage beibehält.
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Wenn
nun z. B. von dem Handrad eine Führungsgröße
bzw. ein Ansteuersignal an das Steuermodul 11 angelegt
wird, setzt das Steuermodul 11 das Haltefokusmodul 7 in
seinen zweiten Zustand und legt das Ansteuersignal 12 an
die Bewegungseinheit 6 an.
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Nachdem
die Bewegungseinheit 6 den Abstand entsprechend dem Ansteuersignal
des Handrades 12 eingestellt hat, werden auf einer Ausgabeeinheit 14 des
Mikroskops 1 drei Menüpunkte angezeigt, von denen
einer auszuwählen ist. Bei der Ausgabeeinheit 14 kann
es sich um einen berührungsempfindlichen Bildschirm handeln,
auf dem drei Schaltflächen bzw. Tastflächen A,
B und C angezeigt werden. Auf und/oder neben den Schaltflächen
A–C, die auch als Menüpunkte bezeichnet werden
können, können erläuternde Texte (nicht
gezeigt) dargestellt werden. Die Schaltfläche A kann beispielsweise
bewirken, daß das Haltefokusmodul 7 wieder in
seinen ersten Zustand geschaltet wird, wobei die vorbestimmte Fokuslage
die Fokuslage ist, die vor der mittels des Handrads 12 bewirkten
Abstandsänderung vorlag.
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Die
Schaltfläche B kann z. B. bewirken, daß das Haltefokusmodul 7 wieder
in seinen ersten Zustand geschaltet wird, wobei die gerade vorliegende Fokuslage
als vorbestimmte Fokuslage gesetzt wird.
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Die
Schaltfläche C kann bewirken, daß das Haltefokusmodul
in seinem zweiten Zustand bleibt.
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Natürlich
können abhängig von den angebotenen Funktionen
mehr als drei oder weniger als drei Schaltflächen angezeigt
oder aktiviert werden.
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Das
Steuermodul 11 kann auch so ausgebildet sein, daß ein
erneutes Ansteuersignal vom Handrad 12 (durch Drehen des
Handrades 12) als Drücken der Tastfläche
C ausgelegt wird. Dann muß der Benutzer nicht zwangsweise
eine der Schaltflächen A, B, C drücken.
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Das
Steuermodul kann auch so ausgelegt sein, daß nach Ablauf
einer vorbestimmten Zeitdauer nach Anzeige der Schaltflächen
A–C, wenn dazwischen keine weiteren Ansteuersignale vom
Handrad 12 über das Steuermodul 11 an
die Bewegungseinheit 6 angelegt werden, die Schaltfläche
A als gedrückt angesehen wird.
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Das
gleiche Verfahren bzw. die gleichen Schritte können von
dem Steuermodul 11 ausgeführt werden, wenn das
Ansteuersignal nicht von dem Handrad 12 kommt, sondern über
die Schnittstelle 13 angelegt wird.
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In
einer weiteren Ausführungsform kann das Steuermodul 11 so
ausgelegt sein, daß es, wenn das Haltefokusmodul 7 in
seinem ersten Zustand ist, kein Steuersignal des Handrades oder
der Schnittstelle 13 an die Bewegungseinheit 6 weiterleitet.
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Alternativ
kann das Steuermodul 11 so ausgebildet sein, daß es
bei einem Ansteuersignal des Handrades 12 oder der Schnittstelle 13 das
Haltefokusmodul 7 in seinen zweiten Zustand schaltet. Nach Einstellung
des gewünschten geänderten Abstandes über
die Bewegungseinheit 6 kann dann das Haltefokusmodul 7 entweder
in seinem zweiten Zustand verbleiben oder nach einer vorbestimmten
Verweilzeit, während der keine weiteren Ansteuersignale
vom Handrad 12 bzw. von der Schnittstelle 13 abgegeben werden,
in seinen ersten Zustand geschaltet werden. Wenn es in seinen ersten
Zustand geschaltet wird, kann vorgegeben sein, daß die
vorbestimmte Fokuslage der alten Fokuslage (vor Durchführung
der gewünschten Änderungen, die über
das Handrad 12 oder die Schnittstelle 13 eingegeben
wurden) oder der neuen Fokuslage nach der durchgeführten Änderung
entspricht.
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Wenn
die neue Fokuslage als vorbestimmte Fokuslage übernommen
wurde, kann z. B. auf der Ausgabeeinheit ein Menüpunkt
angezeigt oder aktiviert werden, der bei Auswahl bewirkt, daß wieder
die alte Fokuslage als vorbestimmte Fokuslage übernommen
wird.
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Alternativ
kann die Auswahl, welche Fokuslage als vorbestimmte Fokuslage übernommen
wird, auch wiederum über eine Menüabfrage erfolgen,
wie dies in Verbindung mit 2 beschrieben
wurde.
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In
einer weiteren Ausgestaltung kann das Steuermodul 11 so
ausgebildet sein, daß bei einem Ansteuersignal vom Handrad 12 oder
von der Schnittstelle 13 auf der Ausgabeeinheit 14 zwei Menüpunkte
(beispielsweise A und B) angezeigt werden. Der Menüpunkt
A kann beispielsweise, wenn er ausgewählt wird, die Fortführung
der Haltefokus-Regelung mit der vorhandenen Position bewirken. Der Menüpunkt
B kann, wenn er ausgewählt wird, beispielsweise bewirken,
daß die Haltefokus-Regelung ausgeschaltet wird (das Haltefokusmodul
wird in seinen zweiten Zustand geschaltet). Danach kann dann die
Steuerung des Abstandes über das Handrad 12 oder
die Schnittstelle 13 erfolgen.
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Alternativ
kann nach Anzeige des Menüs bei nochmaliger Betätigung
des Handrads 12 bzw. Übergabe des Ansteuersignals über
die Schnittstelle 13 einer der beiden Menüpunkte
A oder B als ausgewählt gewertet werden. Auch ist es möglich,
wenn nach Anzeige der Menüpunkte A und B während
einer vorbestimmten Zeitdauer kein weiteres Ansteuersignal vom Handrad 12 oder über
die Schnittstelle 13 eingeht, daß wiederum einer
der Menüpunkte A oder B als ausgewählt gilt.
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Das
Verhalten des Steuermoduls 11 ist insbesondere programmierbar.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- - WO 2007/144197
A1 [0024, 0024]