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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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Die
DE 36 07 379 C1 , die
US 2004/0113043 A1 und die
US 2007/0122143 A1 offenbaren jeweils ein Mikroskop mit einem Haltefokusmodul.
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Es ist 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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Die Erfindung ist im Anspruch 1 definiert. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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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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Das Steuermodul schaltet bei einer Steueranweisung des Einstellmoduls, wenn das Haltefokusmodul in seinen ersten Zustand geschaltet ist, das Haltefokusmodul in seinen zweiten Zustand und leitet die Steueranweisung des Einstellmoduls an die Bewegungseinheit weiter. Damit ist sichergestellt, daß während der Steueranweisung des Einstellmoduls das Haltefokusmodul keine Abstandsänderung bewirkt.
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Das Mikroskop ist so ausgebildet, 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 auswählbar (beispielsweise über eine andere Farbe) dargestellt sein.
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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.
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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:
- 1 eine schematische Ansicht des erfindungsgemäßen Mikroskops gemäß einer Ausführungsform, und
- 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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Erfindungsgemäß ist das Steuermodul 11 so ausgebildet, 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 wird dann das Haltefokusmodul 7 nach einer vorbestimmten Verweilzeit, während der keine weiteren Ansteuersignale vom Handrad 12 bzw. von der Schnittstelle 13 abgegeben werden, in seinen ersten Zustand geschaltet, wobei dann die vorbestimmte Fokuslage 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 einer Ausgabeeinheit 14 des Mikroskops ein Menüpunkt (z.B. Schalt- bzw. Tastfläche A, B oder C) angezeigt oder aktiviert werden, der bei Auswahl bewirkt, daß wieder die alte Fokuslage als vorbestimmte Fokuslage übernommen wird.
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Bei der Ausgabeeinheit 14 kann es sich um einen berührungsempfindlichen Bildschirm handeln, auf dem z.B. 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. Natürlich können abhängig von den angebotenen Funktionen mehr als drei oder weniger als drei Schaltflächen angezeigt oder aktiviert werden.
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Das Verhalten des Steuermoduls 11 ist insbesondere programmierbar.
