DE102010030637A1

DE102010030637A1 - Mikroskop und Verfahren zu seiner Ansteuerung

Info

Publication number: DE102010030637A1
Application number: DE201010030637
Authority: DE
Inventors: Dr. Möller Gerhard; Axel Laschke; Thomas Serfling; Steffen Leidenbach; Detlef Hein
Original assignee: Carl Zeiss MicroImaging GmbH
Current assignee: Carl Zeiss Microscopy GmbH
Priority date: 2010-06-29
Filing date: 2010-06-29
Publication date: 2011-12-29

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ansteuerung eines Mikroskops mit einer Zoomoptik zur kontinuierlichen Verstellung der Vergrößerung und mit einem Objektivrevolver (2) mit mindestens zwei Objektiven (3, 4) verschiedener Vergrößerungen. Die Zoomoptik umfaßt mindestens ein erstes optisches Element und mindestens ein zweites optisches Element, wobei das mindestens eine erste optische Element relativ zu dem mindestens einen zweiten optischen Element entlang der optischen Achse motorisch verschiebbar ist. Bei einem solchen Verfahren wird beim Umschalten auf ein Objektiv (3, 4) mit stärkerer bzw. geringerer Vergrößerung das mindestens eine erste optische Element um eine anhand der Objektivdaten und der Daten der Zoomoptik ermittelte Weglänge verschoben, bis für einen Beobachter die gleiche Vergrößerung wie vor dem Umschalten eingestellt ist. Die Erfindung betrifft auch ein Mikroskop oder ein Makroskop, mit dem dieses Verfahren durchgeführt werden kann.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ansteuerung eines Mikroskops mit einer Zoomoptik zur kontinuierlichen Verstellung der Vergrößerung durch die motorische Verschiebung von mindestens einem ersten optischen Element der Zoomoptik entlang einer optischen Achse relativ zu mindestens einem zweiten optischen Element der Zoomoptik, und mit einem Objektivrevolver mit mindestens zwei Objektiven verschiedener Vergrößerungen. Die Erfindung betrifft auch ein Mikroskop mit einer solchen Zoomoptik, in dem diese Ansteuerung realisiert ist.
Moderne Stereomikroskope, wie beispielsweise das „Discovery.V12” oder das „Discovery.V20” der Carl Zeiss Microlmaging GmbH verfügen über einen motorisch verstellbaren Pankraten, d. h. einen Mikroskopkörper mit einer Zoomoptik, an den unten ein Objektiv und oben ein binokularer Tubus angesetzt wird. Die Verstellung der Vergrößerung bzw. das sogenannte Zoomen erfolgt mittels entlang der optischen Achse verstellbar angeordneter Linsen der Zoomoptik, der ersten optischen Elemente, während ein anderer Teil der Linsen, die zweiten optischen Elemente, in ihrer Position in der Zoomoptik und damit im Mikroskopkörper fixiert ist. Die Verstellung der ersten optischen Elemente relativ zu den zweiten optischen Elementen erfolgt für höchste Präzision mit Hilfe von Schrittmotoren. Dadurch wird die Vergrößerung stufenlos variiert.
Die Fokussierung bei variierender Vergrößerung erfolgt bei den hochwertigen Stereomikroskopen motorisch, indem der der Mikroskopkörper mit daran angebrachtem Objektiv und Binokulartubus entlang der z-Richtung senkrecht zu der Tischebene, in der sich das Objekt befindet, verstellt wird. Der Zoomfaktor, also der Faktor des afokalen Systems, mit dem die Gesamtvergrößerung aus Objektiv, Tubus und Okular multipliziert werden muß, liegt für die beiden o. g. Mikroskope bei 12 bzw. 20.
Zur Realisierung der Verstellung bei der Fokussierung ist der Mikroskopkörper motorisch in z-Richtung verstellbar an einer Säule – auch als Stativ bezeichnet – angebracht. Diese Säule verfügt u. a. über eine Profilführung, die im Zusammenspiel mit dem Motor und entsprechenden in die Profile der Führung eingreifenden Abtriebselementen eine Höhenverstellung bis ca. 30 cm bei minimalen Schrittweiten von wenigen hundert Nanometern erlaubt. Zur Begrenzung der Verstellung in z-Richtung verfügen diese Profilführungen über Anschläge oben und unten.
Auch die Zoomoptik verfügt über Anschläge zur Begrenzung der Verstellung der ersten optischen Elemente; bei mehreren solcher ersten optischen Elemente werden oberer und unterer Anschlag einheitlich für alle ersten optischen Elemente festgelegt, d. h. dasjenige erste optische Element, welches als erstes einen Anschlag erreicht, definiert den Anschlag für alle anderen Elemente auch, diese werden dann nicht weiter in die jeweilige Richtung bewegt. Ist man beim kontinuierlichen Zoomen mit dem mindestens einen ersten optischen Element am unteren oder oberen Anschlag, so kann man durch Objektivwechsel zu niedrigeren oder höheren Vergrößerungen umschalten, sofern das Mikroskop mit einem Objektivrevolver ausgestattet ist, auf den mehrere Objektive mit verschiedenen Vergrößerungen angeordnet sind. Üblich sind bei hochwertigen Stereoskopen in der Regel Zwei- oder Dreifachobjektivwechsler.
Entsprechende Zoomeinrichtungen lassen sich nicht nur bei Stereomikroskopen, sondern selbstverständlich auch bei normalen Mikroskopen und in Makroskopen einsetzen.
Obwohl insbesondere auch die Stereomikroskope sehr benutzerfreundlich ausgestaltet sind und viele Einstellungsmöglichkeiten bieten, so ist die Kombination von Zoomoptiken mit Wechselobjektiven doch mit – wenn auch geringfügigen – Nachteilen behaftet, die den Bedienungskomfort einschränken.
Die Objektive für den Objektivrevolver werden in der Regel so gewählt, daß sich unter Berücksichtigung der Zoom-Faktoren ihre Vergrößerungen überlappen. Wird nun am unteren oder oberen Anschlag der Zoomoptiken oder auch in der Mitte zu einer niedrigeren oder höheren Vergrößerung durch Umschalten auf eine anderes Objektiv am Objektivrevolver gewechselt, so ergibt sich für einen Beobachter, der durch das Okular schaut, oder ein entsprechend von einer Kamera aufgefangenes Bild auf einen Monitor betrachtet, ein Vergrößerungssprung, d. h. ein plötzlicher Wechsel der eingestellten Vergrößerung; der Beobachter sieht zwar den gleichen Bildausschnitt im Zentrum, jedoch in einer anderen Vergrößerung, was sich störend bemerkbar macht, wenn man beispielsweise auch an den bei der kleineren Vergrößerung sichtbaren Randbereichen interessiert ist, da das endgültige Untersuchungsgebiet in der Probe noch nicht festgelegt ist, diese Randbereiche aber beim Wechsel auf eine höhere Vergrößerung nicht mehr im Bildfeld liegen. Die Ursache liegt darin, daß bei gleicher Zoom-Einstellung, d. h. gleicher Anordnung der Linsen im Mikroskopkörper für Objektive mit verschiedener Brennweite/Vergrößerung entsprechend verschieden große Bildausschnitte sichtbar sind.
Wird die Vergrößerung verringert, also kontinuierlich auf das Objekt heruntergezoomt, so kann es bei Stereomikroskopen aufgrund ihres optischen Aufbaus, der in der Regel nach dem Fernrohr-Prinzip erfolgt und außeraxiale Strahlenpaare zur Erzeugung des Stereowinkels benutzt, zu Vignettierungen im Okular oder auf dem Monitor kommen. Falls ein Beobachter dann zum nächst geringer vergrößernden Objektiv umschaltet, um anschließend auf die gleiche Gesamtvergrößerung hoch zu zoomen um die Vignettierung zu vermeiden, so gibt es beim Umschalten jedoch zunächst wieder einen Vergrößerungssprung.
Schließlich läßt sich auch aufgrund der überlappenden Vergrößerungsbereiche für verschiedene Kombinationen von Objektiven mit Einstellungen des Zoom-Systems die gleiche Gesamtvergrößerung einstellen. Jedoch gibt es immer eine Kombination, die auf maximale Apertur bzw. auf maximale Schärfentiefe optimiert ist, d. h. bei denen diese Systemparameter für die gegebenen Auswahlmöglichkeiten optimal sind. Der Beobachter kennt diese optimale Kombination jedoch in der Regel nicht, so daß er – je nach erforderlicher Genauigkeit und Beobachtungsszenario – möglicherweise nicht die optimale Einstellung für die Beobachtung seiner Probe gewählt hat.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Mikroskop der eingangs beschriebenen Art und ein Verfahren zur Ansteuerung eines solchen Mikroskops dahingehend weiterzuentwickeln, daß die vorangehend beschriebenen Vergrößerungssprünge sich für den Betrachter nicht mehr negativ bemerkbar machen oder sogar vermieden werden können und somit der Bedienungskomfort erhöht wird.
Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs beschriebenen Art gelöst, indem beim Umschalten auf ein Objektiv mit stärkerer bzw. geringerer Vergrößerung das mindestens eine erste optische Element um eine anhand der Daten der Zoomoptik und der Objektivdaten ermittelte Weglänge verschoben wird, bis für einen Beobachter die gleiche Vergrößerung wie vor dem Umschalten eingestellt ist. Auf diese Weise kann der Vergrößerungssprung beim Objektivwechsel vermieden werden bzw. wird automatisch in kürzerster Zeit ausgeglichen, ohne daß ein Eingreifen seitens des Bedieners notwendig wäre. Ein kontinuierliches Zoomen ist auf diese Weise auch bei einem Objektivwechsel möglich.
In die Berechnung der zu verstellenden Weglänge gehen sowohl die Daten des Objektivs – insbesondere seine Vergrößerung-, die gegenwärtige Fokuseinstellung, als auch die Daten der Zoomoptik – Eigenschaften der Linsen und ihre Einstellung entlang der optischen Achse – ein. Letztere sind bei den eingangs genannten Mikroskopen von Carl Zeiss beispielsweise intern bereits vorhanden, da die Mikroskopkörper individuell gefertigt werden und die Ansteuerung an die konkreten Eigenschaften der im jeweiligen Mikroskopkörper für die Zoomoptik verwendeten Linsen angepaßt wird.
Diese erneute Einstellung der gleichen Vergrößerung wie vor dem Umschalten kann grundsätzlich bei jeder Vergrößerung und Fokussierung erfolgen, insbesondere auch an einem oberen und einem unteren Anschlag, sofern sich die Vergrößerungsbereiche der beteiligten Objektive überlappen. Ansonsten kann die nächstpassende Vergrößerung eingestellt werden.
In einer bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens erfolgt bei einem kontinuierlichen Vergrößern oder Verkleinern eine automatische Umschaltung auf ein Objektiv mit höherer oder niedrigerer Vergrößerung, wenn das mindestens eine erste optische Element an einem unteren bzw. oberen Anschlag der Zoomoptik zur Begrenzung der Verschiebung anschlägt. Voraussetzung dafür ist, daß der Objektivrevolver in diesem Fall motorisiert ist. Während des motorisierten Objektivwechsels kann zur erneuten Einstellung der Fokusebene, falls diese sich durch den Wechsel zunächst ändert, der Mikroskopkörper gleichzeitig motorisiert nach oben oder nach unten entlang der z-Richtung am Stativ verstellt werden, um die Wartezeit so gering wie möglich zu halten. Ebenfalls gleichzeitig kann das mindestens eine erste optische Element verschoben werden.
Zusätzlich kann auch einem Beobachter durch ein akustisches Signal oder ein optisches Signal, bevorzugt ein ins Okular eingespiegeltes oder auf den Monitor abgebildetes Signal ein Objektivwechsel vorgeschlagen werden. Dies kann beispielsweise dann erfolgen, wenn sich das mindestens eine erste optische Element beim Zoomen einem der Anschläge nähert, sofern der Objektivrevolver nicht motorisiert ist. Das Signal kann aber auch andeuten, daß im Falle eines motorisierten Objektivrevolvers in Kürze ein Objektivwechsel vorgenommen wird, wenn beispielsweise das mindestens eine erste optische Element an einen Anschlag gerät. Das optische Signal kann dabei auch in verschiedenen Frequenzen blinken, wobei die Frequenz erhöht werden kann, je näher der Objektivwechsel bevorsteht. Das Signal kann auch detailliertere Information enthalten und zum Beispiel das Objektiv, zu dem gewechselt wird, ebenfalls auf einer Bedieneinheit oder im Okular anzeigen.
Besonders zweckmäßig ist die Ausgabe eines akustischen oder optischen Signals, wenn sich im Falle eines als Stereomikroskop oder Makroskop ausgestalteten Mikroskops beim Zoomen eine Vignettierung des Bildfeldes vergrößert. Im Falle eines motorisierten Objektivrevolvers kann bei steigender Vignettierung des Bildfeldes auch automatisch ein Objektivwechsel vorgenommen werden um eine minimale Vignettierung zu erreichen, das Signal dient dann nur dazu, den Beobachter darauf aufmerksam zu machen.
In einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens kann zusätzlich für eine vorgegebene Vergrößerung, beispielsweise für die gerade eingestellte Vergrößerung, anhand der Objektivdaten, der Daten der Zoomoptik und gegebenenfalls der Okulardaten bestimmt werden, für welches der Objektive, die sich an dem Objektivrevolver befinden, bei dieser Vergrößerung eine maximale Apertur und/oder eine maximale Schärfentiefe erzielt werden kann. Dies wird einem Beobachter signalisiert, beispielsweise durch Ausgabe auf einen Bildschirm, auf dem Display einer Bedieneinheit oder auch im Okular selbst durch Einspiegelung. Dem Beobachter wird ein Objektivwechsel vorgeschlagen. Bei Auswahl des vorgeschlagenen Objektivs wird die vorgegebene Vergrößerung, in der Regel also die vor dem Objektivwechsel eingestellte Vergrößerung, wieder eingestellt. Der Unterschied liegt dann darin, daß für die neu eingestellte Kombination aus Vergrößerung und Objektiv dann entweder die Apertur oder die Schärfentiefe maximiert ist, je nachdem, was der Beobachter ausgewählt hat. Auch hier besteht die Möglichkeit, bei einem motorisierten Objektivrevolver diesen Wechsel automatisch vorzunehmen, wenn dies vorher beispielsweise durch den Bediener und Beobachter entsprechend eingestellt und ausgewählt wurde.
In einer bevorzugten Ausführung des Verfahrens wird, wenn ein Objektivrevolver mit mindestens drei verschiedenen Objektiven verwendet wird, bei Beginn des Objektivwechsels, d. h. beim Drehen des Objektivrevolvers, in Abhängigkeit von den Daten des einschwenkenden Objektivs auch die Verschiebung des mindestens einen ersten optischen Elements eingeleitet. Auf diese Weise kann Zeit gespart werden, denn alle einzustellenden Positionen sind bereits bekannt. Das einzuschwenkende Objektiv bzw. insbesondere seine Vergrößerung wird bevorzugt anhand der Drehrichtung des Objektivrevolvers erfolgt. Beispielsweise kann das Mikroskop zur Erkennung des einschwenkenden Objektivs einen Richtungssensor zur Erkennung der Drehrichtung umfassen. Bei einem motorisch betriebenen Objektivwechsler sind die Daten zu den Objektiven entsprechend in einem Speicher abgelegt und werden zur Erkennung des einschwenkenden Objektivs ausgelesen, so daß auf einen Richtungssensor verzichtet werden kann.
Die Erfindung betrifft auch ein Mikroskop, welches eine Zoomoptik zur kontinuierlichen Verstellung der Vergrößerung umfaßt, wobei die Zoomoptik ihrerseits mindestens ein erste optisches Element und mindestens ein zweites optisches Element umfaßt, wobei das mindestens eine erste optische Element relativ zu dem mindestens einen zweiten optischen Element entlang der optischen Achse motorisch verschiebbar ist. Das Mikroskop umfaßt außerdem einen Objektivrevolver mit mindestens zwei Objektiven verschiedener Vergrößerungen. Für ein solches Mikroskop – insbesondere auch ein Stereomikroskop oder ein Makroskop – wird die oben genannte Aufgabe durch die Integration einer Ansteuerung bzw. Ansteuerschaltung gelöst, die beim Umschalten auf ein Objektiv mit stärkerer bzw. geringerer Vergrößerung das mindestens eine erste optische Element um eine anhand der Objektivdaten und der Daten der Zoomoptik ermittelte Weglänge verstellt, bis für einen Beobachter die gleiche Vergrößerung wie vor dem Umschalten eingestellt ist, d. h. die gleiche Gesamtvergrößerung. Insbesondere kann auch das vorangehend beschriebene Verfahren zur Ansteuerung des Mikroskops verwendet und in die Ansteuerschaltung implementiert werden. Mit einem solchen Mikroskop läßt sich ein kontinuierliches Zoomen auch über Objektivwechsel hinweg erreichen, ein Vergrößerungssprung wie im Stand der Technik üblich wird so vermieden. Gleichermaßen kann die Ansteuerung auch in einem Makroskop eingesetzt werden.
In dem Fall, daß der Objektivrevolver motorisiert angetrieben ist und durch Steuerbefehle ein Objektivwechsel vorgenommen werden kann, ist es vorteilhaft, wenn die Ansteuerung einen automatischen Objektivwechsel vornimmt, sobald das mindestens eine erste optische Element einen oberen Anschlag oder einen unteren Anschlag zur Begrenzung der Verschiebung des mindestens einen ersten optischen Elements erreicht. So kann unter Ausnutzung aller vorhandenen Objektive der gesamte Vergrößerungsbereich, den das Mikroskop zusammen mit den eingesetzten Objektiven bietet, kontinuierlich und motorisiert abgefahren werden.
Vorteilhaft umfaßt das Mikroskop auch Mittel zur Erzeugung und Ausgabe eines akustischen Signals oder eines optischen Signals, im Falle eines optischen Signals bevorzugt auch Mittel zur Einspiegelung dieses Signals in das Okular zur Signalisierung eines von der Ansteuerung in Abhängigkeit von einem oder mehreren Systemparametern empfohlenen oder – im Falle eines motorisierten Objektivrevolvers – in kürze vorzunehmenden Objektivwechsels. Dieser Systemparameter kann beispielsweise eine Zoomeinstellung für das gerade ausgewählte Objektiv sein, bei der in den Randbereichen des Bildfeldes eine Vignettierung stärker zu werden beginnt. Das System überwacht eigenständig, ob bei weiterer Verstellung des Zooms in kürze eine stärkere Vignettierung zu erwarten ist oder nicht. Entsprechend wird dann dem Beobachter ein Objektivwechsel vorgeschlagen, er kann aber beim motorisierten Objektivrevolver auch automatisch vorgenommen werden. Der Systemparameter wäre in diesem Fall also die minimale Vignettierung, d. h. die Auswahl des Objektivs, bei dem die Vignettierung bei der eingestellten Vergrößerung minimal ist. Andere Systemparameter sind die maximale Apertur oder die maximale Schärfentiefe. Für die eingestellte Vergrößerung kann durch die Ansteuerung bestimmt werden, welche Objektive im Objektivrevolver für diese Einstellungen in Frage kommen. Dies kann dem Benutzer auch auf einem zusätzlichen Bildschirm, wie er beispielsweise bei einer Bedienungseinheit vorhanden sein kann, signalisiert werden. Im Falle eines motorisierten Objektivrevolvers kann der Wechsel dann auch automatisch oder durch Bedienung einer entsprechenden Taste vorgenommen werden.
Es versteht sich, das 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.
Nachfolgend wird die Erfindung beispielsweise anhand von beigefügten Zeichnungen, die auch erfindungswesentliche Merkmale offenbaren, noch näher erläutert. Es zeigen
1 die Seitenansicht eines Mikroskops, bei welchem ein Objektivwechsel ohne Vergrößerungssprung möglich ist,
2 den prinzipiellen Aufbau einer Zoomoptik,
3 Zoomverhältnisse und Vergrößerungsbereiche für verschiedene Objektive,
4 den Bildschirm, den ein Betrachter an einem Bedienpult sieht, bevor er das Verfahren zur Vermeidung eines Vergrößerungssprungs startet und
5 den Ausschnitt aus dem Unterprogramm zur Vergrößerungssprungvermeidung für die Bedienung, wie er auf dem Bedienpult dargestellt wird.
In 1 ist zunächst ein Mikroskop dargestellt, welches eine Zoomoptik zur kontinuierlichen Verstellung der Vergrößerung umfaßt. Die Zoomoptik ist in einem Mikroskopkörper 1 angeordnet. An dessen Unterseite ist ein Objektivrevolver 2 mit mindestens zwei Objektiven 3, 4 verschiedener Vergrößerungen angeordnet. Das Mikroskop ist hier im Querschnitt dargestellt. Die motorische Verstellung des Mikroskopkörpers und damit der Zoomoptik als Ganzes zur Fokussierung beim Zoomen erfolgt mittels eines motorischen Triebs 5 entlang einer Säule 6, die mit einer Profilführung 7 versehen ist, mit welcher der motorische Trieb 5 derart zusammenspielt, daß minimale Verstellungen im Submikrometerbereich möglich sind.
Die Profilführung 7 wird nach unten und nach oben begrenzt. Am unteren Ende der Säule 6 befindet sich ein Tisch 10, der hier mit einer Öffnung zur Durchlichtbeleuchtung versehen ist, und auf dem das Objekt, welches mikroskopiert werden soll, fixiert wird. Im Mikroskopkörper 1 befinden sich die wesentlichen Teile der Zoomoptik, insbesondere auch die Motoren und die Linsen, d. h. die ersten optischen Elemente die für die kontinuierliche Verstellung der Vergrößerung notwendig sind. Auch die Daten der Zoomoptik sind in einem entsprechenden Speicherelement im Mikroskopkörper 1 abgelegt. Oben auf den Mikroskopkörper 1 aufgesetzt ist ein Okulartubus 11, im Falle eines Stereomikroskops ein Binokulartubus.
Mit dem Mikroskopkörper 1 ist außerdem eine Ansteuerung verknüpft, die beim Umschalten auf ein Objektiv 3, 4 mit stärkerer bzw. geringerer Vergrößerung das mindestens eine erste optische Element um eine anhand der Objektivdaten und der Daten der Zoomoptik bestimmte Weglänge verstellt, bis für einen Beobachter die gleiche Vergrößerung wie vor dem Umschalten eingestellt ist. Auf diese Weise lassen sich Vergrößerungssprünge vermeiden bzw. werden automatisch korrigiert, wenn ein Beobachter ein Objektiv wechselt.
Für den Fall, daß der Objektivrevolver 2 motorisiert angetrieben ist, kann durch die Ansteuerung ein automatischer Objektivwechsel vorgenommen werden, wenn beim kontinuierlichen Vergrößern oder Verkleinern das mindestens eine erste optische Element einen oberen Anschlag oder einen unteren Anschlag erreicht. Es erfolgt dann eine automatische Umschaltung auf ein Objektiv 3, 4 mit höherer niedrigerer Vergrößerung, je nachdem, in welche Richtung – größer oder kleiner – sich der Zoom bewegt.
In 2 ist der Aufbau einer Zoomoptik beispielhaft und vereinfacht für ein Stereomikroskop skizziert. In gleicher Weise läßt sich der Aufbau aber auch auf einfache Mikroskope mit einer Zoomoptik übertragen, oder auf Makroskope. Die Zoomoptik umfaßt für jeden der beiden Strahlengänge – die dann beispielsweise in einem gemeinsamen Hauptobjektiv zusammengeführt werden, zwei erste optische Elemente 10 und 11, die relativ zu zwei zweiten optischen Elementen 12 und 13 verschiebbar sind. Die Verschiebung erfolgt mit Hilfe von Schrittmotoren 14 und 15, die die in Halterungen 16 und 17 angeordneten Linsen entlang von Stangen bzw. Trieben 18 und 19 verschieben. Die Steuerung der Motoren erfolgt mit Hilfe einer Ansteuerung 20, diese übernimmt auch das Verschieben des Mikroskopkörpers.
In 3 ist die automatische oder auch manuelle Umschaltung verdeutlicht. Dort sind für drei verschiedene Objektive die Vergrößerungsbereiche dargestellt, die sich mit der Verwendung der in den Mikroskopkörper 1 integrierten Zoomoptik erreichen lassen. Wird beispielsweise von dem Objektiv mit der größten Brennweite und somit der kleinsten Vergrößerung, dem mit „S 0,63x” bezeichneten Objektiv ausgegangen und über eine Bedieneinheit angesteuert vergrößert, so gerät das mindestens eine erste optische Element 10, 11 während des Zoomens bei kontinuierlicher Fokussierung an einen oberen Anschlag, entsprechend dem rechten Ende des schwarzen Balkens. Es wird dann automatisch oder manuell auf das Objektiv „S1.0x” gewechselt, dasjenige mit der nächsthöheren Vergrößerung. Am oberen Anschlag befindet sich die Vergrößerung jedoch ebenfalls am rechten Ende des Balkens des zugehörigen Objektivs, die Vergrößerung ist höher und der Bildausschnitt kleiner, was ohne die Ansteuerung zu einem Vergrößerungssprung führen würde.
Mittels der Ansteuerung wird jedoch das mindestens eine erste optische Element vom oberen Anschlag nach unten bewegt, angedeutet durch den geschwungenen Pfeil von rechts nach links, bis für einen Beobachter die ursprüngliche Vergrößerung mit dem ursprünglichen Objektiv wieder eingestellt ist. Erst dann wird kontinuierlich weiter gezoomt, sofern vom Betrachter erwünscht. Beim Wechsel auf das nächste, mit „s1.5X” bezeichnete Objektiv wird dieser Vorgang wiederholt.
Entsprechend kann beim Abwärtszoomen, also beim Verkleinern, ebenfalls das mindestens eine erste optische Element am unteren Anschlag ein Stück nach oben verschoben werden, wenn von einem Objektiv mit höherer Vergrößerung auf eines mit geringerer Vergrößerung gewechselt wird. Die Verstellwege sind in diesem Bereich geringer.
Das Mikroskop umfaßt bevorzugt auch Mittel zur Erzeugung und Ausgabe eines akustischen oder optischen Signals, bevorzugt mit Mitteln zu Einspielung des optischen Signals in ein Okular wie das Binokular im Okulartubus 11, zur Signalisierung eines von der Ansteuerung in Abhängigkeit von einem oder mehreren Systemparametern empfohlenen oder in kürze vorzunehmenden Objektivwechsel. Einem Beobachter wird also durch ein akustisches oder optisches, bevorzugt durch ein ins Okular eingespiegeltes oder auf einem Monitor dargestelltes, Signal ein Objektivwechsel vorgeschlagen oder angekündigt, falls dieser automatisiert vorgenommen werden soll. Dies kann in Abhängigkeit von verschiedenen Systemparametern erfolgen.
Ein möglicher Systemparameter ist beispielsweise die minimale Vignettierung des Bildfeldes, wenn das Mikroskop als Stereomikroskop ausgestaltet ist. Aufgrund der Strahlführung kommt es dort bei bestimmten Stellungen zu Abschattungen des Bildfeldes. Wann die Abschattungen wie stark auftreten, hängt von dem jeweilig verwendeten Objektiv ab, ist aber anhand der Objektivdaten und der Daten der Zoomoptik bestimmbar, so daß das entsprechende Signal entsprechend der Stellungen der Zoomoptik in Abhängigkeit von der Zoomrichtung (Vergrößerung oder Verkleinerung) ausgegeben wird. Bei einem manuell betriebenen Objektivrevolver 2 sollte der Beobachter dann das Objektiv 3, 4 wechseln, um die Vignettierung zu vermeiden. Zu welchem Objektiv 3, 4 gewechselt werden soll, kann dem Bediener dabei in einer entsprechenden Bedienungseinheit oder auf einem Monitor angezeigt werden. Der Objektivwechsel wird ihm in diesem Fall nur empfohlen. Er kann aber, wenn der Objektivrevolver 2 motorisiert ist, auch automatisch vorgenommen werden. Das Signal dient dann nur dazu, den Beobachter davon in Kenntnis zu setzen. Auch im Falle eines motorisierten Objektivrevolvers 2 kann sich die Ansteuerung aber optional darauf beschränken, den Objektivwechsel nur zu empfehlen und nicht ohne eine Bestätigung seitens des Betrachters vorzunehmen.
Andere mögliche Systemparameter sind die maximale Apertur und die maximale Schärfentiefe, wobei hier von der Ansteuerung bestimmt wird, für welches der im Objektivrevolver eingesetzten Objektive bei der gerade eingestellten oder einer sonstwie vorgegebenen Vergrößerung die Apertur bzw. Schärfentiefe maximal ist. Diese Kombination aus Objektiv und Vergrößerung kann dann beispielsweise als optisches Signal, wozu auch die Darstellung eines Textes gehören soll, auf dem Bildschirm einer Bedienungseinheit dargestellt werden. Der Benutzer kann dann durch Tastendruck entscheiden, ob er die vorgeschlagene Kombination wählt und für die gerade eingestellte Vergrößerung auf die Kombination mit maximaler Schärfentiefe oder maximaler Apertur wechselt oder ob er davon keinen Gebrauch macht.
In 4 ist ein Menü gezeigt, wie es beispielsweise auf einer Bedienungseinheit für ein Stereomikroskop dargestellt wird. Im in 4 gezeigten Hauptmenü findet sich u. a. ein Punkt „Zoommanager”. Unter diesem Menüeintrag findet sich die oben beschriebene Ansteuerung, die dazu dient, Vergrößerungssprünge zu vermeiden. Ruft man diesen Menüpunkt auf, so wird das in 5 dargestellte Menü gezeigt. Zunächst läßt sich die Ansteuerung aktivieren („AN”) oder deaktivieren („AUS”). Bei aktivierter Ansteuerung kann das Menü wieder verlassen werden und in anderen Untermenüs, wie sie in 4 gezeigt sind, weitergearbeitet werden. Die Ansteuerung ist dann permanent an und sorgt bei einem Objektivwechsel dafür, daß durch eine Verstellung des mindestens einen ersten optischen Elements die entsprechend vorher gewählte Vergrößerung wieder eingestellt wird, so daß ein Vergrößerungssprung vermieden wird. In den anderen drei Modi („minimale Vignettierung”, „maximale Apertur” und „maximale Schärfentiefe”) werden dann entsprechende Signale ausgegeben bzw. Berechnungen durchgeführt und die Ergebnisse dargestellt. Im Falle eines motorisierten Objektivrevolvers 2 kann bei der eingestellten Vergrößerung durch Auswahl des Menüpunktes „maximale Apertur” aber auch sofort auf das optimale Objektiv 3, 4 umgeschwenkt werden, ohne daß der Beobachter zusätzlich etwas bestätigen müßte. Vorteilhaft erfolgt dabei jedoch eine Anzeige, auf welches Objektiv 3, 4 gewechselt wird. Ähnlich kann im Falle des Modus „maximale Schärfentiefe” verfahren werden.
Insgesamt ermöglicht die Ansteuerung des Mikroskops auf die vorangehend beschriebene Weise, daß lästige Sprünge in der Vergrößerung beim Objektivwechsel, insbesondere in einem Stereomikroskop oder in einem Makroskop vermieden werden können, auch eine manuelle Anpassung der Vergrößerung ist nicht notwendig.
Bezugszeichenliste

1: Mikroskopkörper
2: Objektivrevolver
3, 4: Objektiv
5: Trieb
6: Säule
7: Profilführung
8: Tisch
9: Okulartubus
10, 11: erstes optisches Element
12, 13: zweites optisches Element
14, 15: Schrittmotor
16, 17: Halterung
18, 19: Trieb
20: Ansteuerung

Claims

Verfahren zur Ansteuerung eines Mikroskops mit einer Zoomoptik zur kontinuierlichen Verstellung der Vergrößerung durch die motorische Verschiebung von mindestens einem ersten optischen Element der Zoomoptik entlang einer optischen Achse relativ zu mindestens einem zweiten optischen Element der Zoomoptik, und mit einem Objektivrevolver (2) mit mindestens zwei Objektiven (3, 4) verschiedener Vergrößerungen, dadurch gekennzeichnet, daß beim Umschalten auf ein Objektiv (3, 4) mit stärkerer bzw. geringerer Vergrößerung das mindestens eine erste optische Element um eine anhand der Objektivdaten und der Daten der Zoomoptik ermittelte Weglänge verschoben wird, bis für einen Beobachter die gleiche Vergrößerung wie vor dem Umschalten eingestellt ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem kontinuierlichen Vergrößern oder Verkleinern eine automatische Umschaltung auf ein Objektiv (3, 4) mit höherer oder niedrigerer Vergrößerung erfolgt, wenn das mindestens eine erste optische Element an einem unteren Anschlag bzw. oberen Anschlag der Zoomoptik zur Begrenzung der Verschiebung anschlägt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß einem Beobachter vor dem Umschalten auf ein Objektiv (3, 4) mit stärkerer bzw. geringerer Vergrößerung durch ein akustisches Signal oder ein optisches, bevorzugt ins Okular eingespiegeltes oder auf einem Monitor dargestelltes, Signal ein Objektivwechsel vorgeschlagen oder angekündigt wird.
Verfahren nach Anspruch 3, bei dem das Signal im Falle eines als Stereomikroskop ausgestalteten Mikroskops eine Vignettierung des Bildfeldes signalisiert.
Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, bei dem für eine vorgegebene Vergrößerung anhand der Objektivdaten bestimmt wird, für welches der Objektive (3, 4) bei dieser Vergrößerung eine maximale Apertur und/oder eine maximale Schärfentiefe und/oder eine minimale Vignettierung erzielt wird, dies einem Beobachter signalisiert und ein Objektivwechsel vorgeschlagen wird, und bei Auswahl des vorgeschlagenen Objektivs (3, 4) die vorgegebene Vergrößerung eingestellt wird.
Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, bei dem im Falle eines Objektivrevolvers (2) mit mehr als zwei Objektiven (3, 4) bei Beginn des Objektivwechsels durch Drehen des Objektivrevolvers (2) in Abhängigkeit von den Daten des einschwenkenden Objektivs auch die Verschiebung des mindestens einen ersten optischen Elements eingeleitet wird.
Verfahren nach Anspruch 6, bei dem das einschwenkende Objektiv anhand der Drehrichtung des Objektivrevolvers (2) bestimmt werden.
Mikroskop, umfassend eine Zoomoptik zur kontinuierlichen Verstellung der Vergrößerung, welche mindestens ein erstes optisches Element und mindestens ein zweites optisches Element umfaßt, wobei das mindestens eine erste optische Element relativ zu dem mindestens einen zweiten optischen Element entlang der optischen Achse motorisch verschiebbar ist, und einen Objektivrevolver (2) mit mindestens zwei Objektiven (3, 4) verschiedener Vergrößerungen, dadurch gekennzeichnet, daß es eine Ansteuerung aufweist, die beim Umschalten auf ein Objektiv (3, 4) mit stärkerer bzw. geringerer Vergrößerung das mindestens eine erste optische Element um eine anhand der Objektivdaten und der Daten der Zoomoptik ermittelte Weglänge verschiebt, bis für einen Beobachter die gleiche Vergrößerung wie vor dem Umschalten eingestellt ist.
Mikroskop nach Anspruch 8, bei dem die Zoomoptik mit einem unteren Anschlag (8) und einem oberen Anschlag (9) zur Begrenzung der Verschiebung des mindestens einen ersten optischen Elements, bei dem der Objektivrevolver (2) motorisiert angetrieben ist und die Ansteuerung einen automatischen Objektivwechsel vornimmt, wenn das mindestens eine erste optische Element einen der Anschläge (8, 9) erreicht.
Mikroskop nach einem der Ansprüche 8 oder 9, umfassend Mittel zur Erzeugung und Ausgabe eines akustischen Signals oder eines optischen Signals, bevorzugt Mittel zur Einspiegelung des optischen Signals in ein Okular zur Signalisierung eines von der Ansteuerung in Abhängigkeit von einem oder mehreren Systemparametern empfohlenen oder in kürze vorzunehmenden Objektivwechsel.
Mikroskop nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Systemparameter die maximale Apertur, die maximale Schärfentiefe, oder im Falle eines als Stereomikroskops ausgestalteten Mikroskops eine minimale Vignettierung in Abhängigkeit von der eingestellten Vergrößerung ist.
Mikroskop nach einem der vorgenannten Ansprüche 8 bis 11, umfassend außerdem einen Objektivrevolver mit mehr als zwei Objektiven (3, 4) und Mitteln zur Erkennung des bei einem Objektivwechsel einschwenkenden Objektivs, wobei die Ansteuerung derart ausgestaltet ist, daß anhand der Daten des einschwenkenden Objektivs bereits bei Beginn des Objektivwechsels eine Verschiebung des optischen Elements eingeleitet wird.
Mikroskop nach Anspruch 12, bei dem die Mittel zur Erkennung des einschwenkenden Objektivs einen Richtungssensor zur Erkennung der Drehrichtung umfassen.