DE102010043917A1

DE102010043917A1 - Bedieneinheit für ein Mikroskop

Info

Publication number: DE102010043917A1
Application number: DE102010043917A
Authority: DE
Inventors: Robert Lettow; Dipl.-Ing. Reto (FH) Zuest; Harald Schnitzler
Original assignee: Leica Microsystems Schweiz AG
Current assignee: Leica Microsystems Schweiz AG
Priority date: 2010-11-15
Filing date: 2010-11-15
Publication date: 2012-05-16
Also published as: CN202583592U; JP3173282U; US20120120222A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Bedieneinheit für ein Mikroskop zur Auswahl und/oder Einstellung wenigstens einer elektrisch ansteuerbaren Funktion des Mikroskops, wobei die Bedieneinheit wenigstens einen Sensor (20) zur Erfassung von Eingabebefehlen eines Benutzers aufweist, mit denen die wenigstens eine elektrisch ansteuerbare Funktion aktivierbar, deaktivierbar und/oder einstellbar ist, wobei der wenigstens eine Sensor (10) als Berührungssensor ausgebildet ist, und dass die Bedieneinheit einhändig tragbar ausgebildet ist und der wenigstens eine Sensor (20) derart angeordnet ist, dass die Bedieneinheit von einem Benutzer mit einer einzigen Hand gehalten und zugleich bedient werden kann.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Bedieneinheit für ein Mikroskop nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Mikroskope müssen mit einer Anzahl von Mikroskopfunktionen ausgebildet sein. Hier seien, rein beispielhaft, Fokussierfunktionen Abstandsbestimmungsfunktionen, Beleuchtungsfunktionen, Profilmessungsfunktionen oder Dokumentationsfunktionen genannt. Für zahlreiche Anwendungen sind auch digitale Bilder von untersuchten Proben bzw. Objekten aufzunehmen. Diese digitale Aufnahme von Bildern erfordert einen Auslösemechanismus.
Aus dem Stand der Technik sind in diesem Zusammenhang verschiedene Auslösemechanismen bekannt, welche beispielsweise als Knopf oder Schalter oder Touch-Screen in das Mikroskop integriert sind. Sämtliche dieser Ausführungsformen sind auf Druckempfindlichkeit ausgelegt, d. h. ein Benutzer muss zur Betätigung des Auslösemechanismus zur Aufnahme eines Bildes eine Druckkraft ausüben. In diesem Zusammenhang sei beispielsweise auf die DE 10 2006 010 104 hingewiesen, wo ein Touch-Display zur Mikroskopsteuerung beschrieben ist.
In der Regel sind derartige Auslöser meist direkt am Gerät angebracht, insbesondere als Schalter oder Knopf, wie beispielsweise in der WO 2006/124800 beschrieben. Gemäß der dortigen Lehre löst ein mobiler Scankopf über einen Druckknopf eine Bildaufnahme aus.
Diese Ausführungsformen haben den Nachteil, dass durch Drücken des Auslöseknopfes oder Schalters Erschütterungen oder Verwacklungen erzeugt werden, welche die Bildqualität negativ beeinflussen.
Gemäß weiteren bekannten Ausführungsformen wird daher die Bedieneinheit, welche z. B. einen Auslösemechanismus umfasst, extern installiert, z. B. in Form eines Pedals oder im Rahmen eines angeschlossenen Computers. Derartige extern installierte Bedieneinheiten sind über eine Verbindungsleitung mit dem Mikroskop verbunden. Durch diese Maßnahmen werden Erschütterungen und Verwacklungen, die durch Drücken eines am Mikroskop befindlichen Auslösemechanismus entstehen, vermieden, wodurch eine höhere Bildqualität erzielbar ist. Derartige, z. B. an einem Computer fest installierte Bedieneinheiten sind nicht leicht zu bedienen, da der Benutzer ständig seinen Blick zwischen Mikroskop und Bedieneinheit hin- und herwandern lassen muss.
Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Bedieneinheit für ein Mikroskop, welches unter Überwindung der genannten Nachteile leichter und ergonomischer bedienbar ist.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Bedieneinheit mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 13.
Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Verwendung eines Berührungssensors im Rahmen einer tragbaren Bedieneinheit für ein Mikroskop lässt sich eine signifikant vereinfachte Bedienung des Mikroskops realisieren.
Die erfindungsgemäße Bedieneinheit ist zweckmäßigerweise mit einer Steuereinheit verbunden, welche z. B. als Computer ausgebildet ist. Diese Steuereinheit kann auch, wenigstens teilweise, im Mikroskop und/oder der Steuereinheit integriert sein.
Durch die Verwendung eines Berührungssensors kann auf bewegliche Teile, beispielsweise Schalter oder Bedienknöpfe, vollständig verzichtet werden. Hierdurch ist eine erfindungsgemäße Bedieneinheit bzw. ein mit einer derartigen Bedieneinheit bedienbares Mikroskop weniger wartungsanfällig als herkömmliche Systeme. Außerdem lässt sich ein derartiger Sensor leicht säubern. Ein derartiger Sensor kann auch mit einer Schutzfolie versehen werden, welche beispielsweise für eine hygienische Betätigung in einfacher Weise entfernt bzw. ausgewechselt werden kann.
Es ist ebenfalls möglich, eine erfindungsgemäße Bedieneinheit insgesamt in eine Schutzhülle zu verpacken, und sie somit in einer sterilen Umgebung zu bedienen.
Ein erfindungsgemäß ausgebildetes Bedienelement kann in einer Hand gehalten und (mit der gleichen Hand) bedient bzw. gesteuert werden. Sämtliche Funktionen eines Mikroskops, wie beispielsweise Halten, Ausrichten, Zoomen, Fokussieren können ohne Umgreifen der Hand aktiviert werden. Dadurch wird eine ergonomisch günstige Handhaltung erreicht und es besteht kein Bedarf für zusätzlichen Platz neben dem Mikroskop.
Der in dieser Anmeldung verwendete Begriff ”Berührungssensor” soll sämtliche Sensoren bzw. Betätigungseinrichtungen umfassen, welche ein mechanisches Niederdrücken eines Bedienelements, wie beispielsweise einer Taste oder eines Knopfes, vermeiden. Der Begriff umfasst somit insbesondere Sensoren, bei denen eine Betätigung durch Positionieren beispielsweise eines Fingers unmittelbar oberhalb der Oberfläche oder auf der Oberfläche ohne die Notwendigkeit einer Druckbeaufschlagung bzw. mit beliebig kleiner Druckbeaufschlagung realisiert ist. Letztere Möglichkeit kann auch als ”drucklose Betätigung” bezeichnet werden. Ein Berührungssensor im Sinne der Erfindung umfasst somit beispielsweise Touchscreens bzw. Touchscreen-Sensoren, bei denen lediglich durch Berührung Funktionen des Mikroskops aufgerufen und/oder gesteuert werden können. Derartige Berührungssensoren sind beispielsweise durch kurzes Tippen (ähnlich einem Mausklick) und/oder durch Zieh- bzw. Wischbewegungen eines Fingers (analog einer Drag-and-Drop-Operation oder einer stufenlosen Verstellung eines Parameters) bedienbar. Vom Begriff „Berührungssensor” sollen auch z. B. mit einer Schutzschicht oder -folie ausgebildete Sensoren umfasst sein, bei denen nicht der eigentliche Sensor, sondern die auf diesem vorgesehene Schutzschicht vom Benutzer berührt wird. Auch soll der Begriff Sensoren umfassen, welche bei Annäherung z. B. eines Fingers auf sehr kleine Abstände, z. B. kleiner als 1 mm, betätigbar sind.
Insgesamt fungiert die erfindungsgemäße Bedieneinheit als Satellit und ist nicht im Mikroskopkorpus integriert. Sie ist mit einer Hand bedienbar, wobei die Sensorflächen mit verschiedenen anwendungsspezifischen Funktionen, wie z. B. Bildaufnahme, Einstellung des Zooms, Beleuchtung, Fokusebene oder akustische Signale belegt werden können, wie weiter unten noch im Einzelnen beschrieben wird. Die erfindungsgemäße Bedieneinheit erlaubt ein ergonomisches Arbeiten am Mikroskop und ein Verstellen verschiedener Funktionen, ohne den Blick vom Präparat nehmen zu müssen. Durch den Einsatz einer kabellosen Datenübertragung sowie von aufladbaren Batterien kann das Bedienelement unabhängig von einer Grundplatte (Basisstation) bewegt werden und ermöglicht dem Benutzer erhöhten Bedienkomfort und Bewegungsfreiheit. Eine derartige Basisstation, in welcher die Bedieneinheit bei Nichtbenutzung aufgenommen werden kann, beispielsweise zur Aufladung von Batterien bzw. Akkus, kann in vorteilhafter Ausgestaltung am bzw. im Mikroskop vorgesehen sein.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Bedieneinheit sind Gegenstand der Unteransprüche.
Es erweist sich als besonders vorteilhaft, dass mittels Betätigung des wenigstens einen Sensors eine digitale Aufnahme eines beobachteten Bildes auslösbar ist. Unter digitaler Aufnahme werden sowohl Videobilder als auch Standbilder verstanden. Ein entsprechender Bildsensor ist zweckmäßigerweise in dem zu bedienenden Mikroskop integriert. Mittels eines Bildsensors werden Echtzeit-Videobilder und Standbilder des beobachteten Objektes erfasst. Es ist auch möglich, unterschiedliche Bildsensoren für Echtzeit-Videobilder und Standbilder zu verwenden.
Eine Bildverarbeitung kann in dem Mikroskop und/oder in der Steuereinheit des Mikroskops vorgenommen werden. Zweckmäßigerweise können Echtzeit-Bilder auf einem der Steuereinheit zugeordneten Monitor dargestellt werden.
Vorteilhafterweise ist ein erfindungsgemäß eingesetzter Berührungssensor durch eine Wischbewegung eines Fingers über die Sensoroberfläche hinweg bedienbar. Durch diese Bewegung wird die Position der Hand nicht verändert, und die Einheit ist insgesamt leicht zu bedienen. Es ist beispielsweise auch möglich, durch Wischbewegungen in verschiedene Richtungen unterschiedliche Funktionen aufzurufen bzw. auszuführen. Hiermit sind in besonders vorteilhafter Weise bildauslösende Funktionen und/oder stufenlos einzustellende Mikroskopfunktionen, wie etwa eine Zoom-Funktion, bedienbar.
In besonders vorteilhafter Weise ist der Sensor bezüglich eines Griffbereiches der Bedieneinheit symmetrisch angeordnet. Hierdurch ist der Sensor in gleicher Weise von Rechtshändern und Linkshändern betätigbar. Der Griffbereich kann beispielsweise zylinderförmig ausgebildet sein. Der Griffbereich kann alternativ oder zusätzlich in ergonomischer Weise an die Form einer greifenden Hand angepasst sein.
Es ist ferner vorteilhaft, die erfindungsgemäße Bedieneinheit insgesamt mit einer an eine Hand angepassten ergonomischen Form auszubilden. Hierdurch sind die besonders bevorzugten Wischbewegungen zur Betätigung der Sensoren in besonders leichter Weise ausführbar.
Die Verwendung von kapazitiven Sensoren erweist sich als vorteilhaft hinsichtlich Robustheit, Zuverlässigkeit und preiswerter Verfügbarkeit. Kapazitive Touchscreen-Sensoren bzw. Touchscreens können z. B. als mit durchsichtigem Metalloxid beschichtete Glassubstrate ausgebildet sein. Eine z. B. in den Eckbereichen angelegte Spannung erzeugt ein gleichmäßiges elektrisches Feld, wodurch ein minimaler Ladungstransport verursacht wird, der in Form eines Stroms messbar ist. Die entstehenden Ströme stehen in Relation zu einer Berührungs- bzw. Touchposition. Eine weitere Konstruktionsart kapazitiver Berührungssensoren oder Touchscreens verwendet zwei Ebenen aus leitfähigen Streifen, welche senkrecht und elektrisch isoliert zueinander ausgebildet sind. Eine Ebene dient als Sensor, die andere wirkt als Treiber. Im Falle eines Fingers am Kreuzungspunkt zweier Streifen ändert sich die Kapazität des so gebildeten Kondensators, wodurch z. B. ein stärkeres Signal am Empfängerstreifen bzw. Sensorstreifen ankommt. Es ist gleichfalls denkbar, resistive oder induktive Berührungssensoren zu verwenden.
Es erweist sich als vorteilhaft, den Sensor in Abschnitte zu unterteilen, denen jeweils wenigstens eine Funktion des Mikroskops zuordenbar ist. Derartige Abschnitte sind frei belegbar, so dass die Funktionalität des Sensors beispielsweise auf eine Handgröße eines Benutzers abgestellt werden kann. Diese Einteilung des Sensors in verschiedene Abschnitte kann beispielsweise auch mittels der erwähnten Wischbewegung mit einem Finger realisiert bzw. verändert werden.
Zweckmäßigerweise sind die Abschnitte des Sensors mittels elektronischer und/oder mechanische Markierungen voneinander getrennt. Entsprechende Markierungen können z. B. optisch oder akustisch ausgebildet sein. Beispielhaft seien mechanische bzw. physische Kanten, Leuchtstreifen oder akustische Warnsignale genannt. Hiermit ist eine einfachere Bedienbarkeit zur Verfügung gestellt.
Besonders bevorzugt ist es, dass in die erfindungsgemäße Bedieneinheit eingegebene Befehle drahtlos an das Mikroskop übertragen werden. Hiermit wird eine besonders einfache und flexible Bedienbarkeit zur Verfügung gestellt. Eine derartige Bedieneinheit wird zweckmäßigerweise nach der Benutzung zum Aufladen auf eine Basisstation gestellt. Es ist selbstverständlich ebenfalls möglich, die Bedieneinheit mit Batterien zu betreiben. Die Basiseinheit kann in das zu bedienende Mikroskop integriert sein.
Es erweist sich als vorteilhaft, den Sensor in Abschnitte zu unterteilen, denen jeweils wenigstens eine Funktion des Mikroskops zuordenbar ist. Derartige Abschnitte sind in z. B. ihrer Größe einstellbar und/oder frei mit Funktionen belegbar, so dass die Funktionalität des Sensors beispielsweise für die Einhandbedienung auf eine Handgröße eines Benutzers eingestellt werden kann. Diese Unterteilung des Sensors in verschiedene Abschnitte kann an der Steuereinheit oder beispielsweise auch mittels Betätigung des Sensors, z. B. mit einer Wischbewegung mit einem Finger realisiert bzw. verändert werden. Auch die Belegung von Abschnitten mit Funktionen kann in analoger Weise eingestellt oder verändert werden. Durch eine derartige Unterteilung eines Sensors, z. B. eines Touchscreens, in unterschiedliche Abschnitte kann man eine Vielzahl von Mikroskopfunktionen berücksichtigen. So kann beispielsweise vollständig auf externe Geräte zur Mikroskopsteuerung verzichtet werden.
Es ist ferner bevorzugt, dass die wenigstens eine elektrisch ansteuerbare Funktion wenigstens eine kontinuierlich oder stufenlos einstellbare Funktion umfasst, welche insbesondere durch eine Wischbetätigung des Sensors einstellbar ist. Hier seien beispielhaft Zoom-Funktionen oder Beleuchtungsveränderungsfunktionen genannt, welche in besonders einfacher Weise beispielsweise mit einer Wischbewegung eines Fingers steuerbar sind.
Die Bedienung wird besonders vereinfacht, wenn wenigstens zwei Sensoren an unterschiedlichen Positionen, insbesondere entgegengesetzten Oberflächen der Bedieneinheit, vorgesehen sind. Dadurch kann bspw. eine Bedienung mit Daumen und Zeigefinger erfolgen, was besonders einfach durchzuführen ist.
Insgesamt erweist es sich als ergonomisch sehr günstig, Eingabebefehle bei einem zu bedienenden Mikroskop durch Betätigung eines Berührungssensors in das Mikroskop einzugeben. Als besonders praktikabel erweisen sich hier im Wesentlichen drucklose Tippbewegungen und/oder (gleichfalls im Wesentlichen drucklose) Wischbewegungen.
Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung werden nun anhand der beigefügten Zeichnung weiter beschrieben. In dieser zeigt
1 eine schematisch vereinfachte Darstellung einer ersten bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Bedieneinheit,
2 eine schematisch vereinfachte Darstellung der Bedieneinheit gemäß 1 auf einer Basisstation,
3 eine perspektivische Ansicht einer weiteren bevorzugten Ausführungsform einer Erfindungsgemäßen Bedieneinheit,
4 eine schematisch vereinfachte Draufsicht auf einen erfindungsgemäß einsetzbaren berührungslosen Sensor, der in unterschiedliche Abschnitte unterteilt ist, und
5 eine seitliche Schnittansicht einer besonders bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäß einsetzbaren berührungslosen Sensors als kapazitiver Sensor.
Eine bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Bedieneinheit ist, schematisch vereinfacht, in 1 dargestellt und insgesamt mit 10 bezeichnet. Die Bedieneinheit 10 ist mit nur einer Hand 11 eines Benutzers tragbar und bedienbar, wie im Folgenden weiter ausgeführt werden wird.
Die Bedieneinheit ist, entweder drahtlos oder mittels einer Drahtverbindung 16, mit einer Steuereinheit bzw. Rechen- und Auswerteeinheit verbunden. Diese Rechen- und Auswerteeinheit ist nicht im Einzelnen dargestellt, kann jedoch zweckmäßigerweise als Computer mit Monitor ausgebildet sein.
Die Bedieneinheit weißt in der in 1 dargestellten Ausführungsform ein zylinderförmiges Gehäuse 10c auf.
Auf dem zylinderförmigen Gehäuse 10c ist ein erster Sensor 20 ausgebildet, welcher berührungslos bzw. drucklos zur Erfassung von Eingabebefehlen des Benutzers betätigt werden kann. Zur Betätigung des Sensors 20 muss keinerlei Druck, beispielsweise durch den Zeigefinger 11a der Hand 11, aufgebracht werden. Der Sensor 20 ist betätigbar, indem der Finger 11a unmittelbar über die Oberfläche des Sensors 20 gebracht wird, wie in 1 dargestellt. Hierbei wird der Sensor 20 zweckmäßigerweise durch (drucklose) Wischbewegungen des Fingers 11a über die Sensoroberfläche hinweg betätigt bzw. manipuliert.
Ein weiterer Sensor ist ebenfalls vorgesehen, und mit 22 bezeichnet. Der Sensor 22 ist bezüglich des Sensors 20 um z. B. 45°–90° auf der Zylinderhülse 20c verschoben angeordnet, und z. B. mittels eines Daumens 11b betätigbar. Der Sensor 22 ist vorteilhafterweise ebenfalls als berührungsloser Sensor ausgebildet, und ist mittels einer Wischbewegung des Daumens 11b betätigbar.
In 2 ist die Bedieneinheit 10 von einer Basisstation 30 aufgenommen. Über diese Basisstation kann ein in die Bedieneinheit integrierter Akku aufgeladen werden. Alternativ oder zusätzlich kann die Basisstation 30 mit einer Steuereinheit verbunden sein, Beispielsweise einen Computer. Die Basisstation kann auch, wenigstens teilweise, an dem zu steuernden Mikroskop angebracht sein.
Eine zweite bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Bedieneinheit ist in 3 dargestellt. Man erkennt zunächst die ergonomische, d. h. an die bedienende Hand 11 angepasste Form der Bedieneinheit 10. Hier sind auf entgegengesetzten Oberflächenseiten der Bedieneinheit 10 zwei unterschiedliche Sensoren 20 und 22 vorgesehen. Die Sensoren 20, 22 sind gemäß dieser Ausführungsform somit um 180° bezüglich der axialen Erstreckung der Einheit versetzt. Wie aus der 3 zu erkennen, ist der Sensor 20 ohne weiteres mittels des Daumens 11b des Benutzers zu bedienen. Der weitere Sensor 22 ist mittels des Zeigefingers 11a bedienbar. Zweckmäßigerweise sind beide Sensoren 20, 22 wiederum als berührungslose Sensoren ausgebildet und mittels Wischbewegungen des Daumens bzw. des Zeigefingers bedienbar. In der dargestellten Ausführungsform wäre es jedoch auch denkbar, nur den Sensor 20 als berührungslosen Sensor auszubilden, und den Sensor 22 z. B. als Drucksensor, oder umgekehrt. Man erkennt in 3 ferner bezüglich des Sensors 20, das dieser in unterschiedliche Sensorabschnitte 20a, 20b, 20c ... unterteilt ist. Diese Sensorabschnitte können mit unterschiedlichen Funktionalitäten belegt werden wie im Folgenden noch beschrieben wird. Auch ist es möglich, durch Wischbewegungen in unterschiedlichen Richtungen x, y, z unterschiedlichen Funktionen aufzurufen. Bei der zweiten bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Bedieneinheit gemäß 3 wird der erste Sensor 20 beispielsweise durch eine Wischbewegung in y-Richtung bedient, der Sensor 22 durch eine Wischbewegung in z-Richtung. Durch die symmetrische Position beider Sensoren kann die Bedieneinheit gleichermaßen von Links- wie von Rechtshändern bedient werden.
4 zeigt eine Draufsicht auf den Bereich (Griffbereich) des zylindrischen Gehäuses 10c, in welchem der Sensor 20 ausgebildet ist. Man erkennt, dass der Sensor 20 (beispielhaft) fünf Sensorabschnitte 20a bis 20e aufweist, welche entlang der Zylinderachse bzw. der Zylinderlängserstreckung angeordnet sind (x- bzw. –x-Richtung in 4). Durch diese symmetrische Anordnung der Sensorabschnitte entlang der Längsachse des Zylinders ist gewährleistet, dass der Sensor bzw. die einzelnen Sensorabschnitte in gleicher Weise von einem Rechtshänder wie auch von einem Linkshänder bedient werden können. Um die Bedienung weiter zu erleichtern, sind die einzelnen Abschnitte 20a bis 20e des Sensors 20 mittels Lichtbalken 21 voneinander getrennt. Es ist ebenfalls möglich, mittels akustischen Signalen den Übergang von einem Sensorabschnitt zu einem benachbarten Sensorabschnitt erkennbar zu machen.
Der Sensor 20 kann insbesondere als Touchscreen-Sensor ausgebildet sein, wobei die einzelnen Sensorabschnitte 20a bis 20e in ihrer Größe oder ihrer Funktionsbewegung variabel sein können.
Es ist als weitere Möglichkeit der Belegung der Sensorabschnitte auch denkbar, die erste Hälfte des Sensors (d. h. die Hälfte der Sensorabschnitte) mit einer Autofokusfunktion zu belegen und die übrigen Abschnitte einer Bildaufnahme zuzuordnen. In einer weiteren möglichen Zuordnung ist auch die Aufnahme einer Bildsequenz oder eines Videos denkbar, in dem die Funktionsbelegung des Sensors entsprechend angepasst wird (beispielsweise Start der Aufnahme in durch Wischbewegung über einen ersten Abschnitt des Sensors, Stoppfunktion durch Wischbewegung über einen weiteren Abschnitt des Sensors).
4 zeigt eine Draufsicht auf den Bereich (Griffbereich) des zylindrischen Gehäuses 10c gemäß der ersten Ausführungsform, in welchem der erste Sensor 20 ausgebildet ist. Man erkennt, dass der Sensor 20 in (beispielhaft) fünf Sensorabschnitte 20a bis 20e unterteilt ist, welche entlang der Zylinderachse bzw. der Zylinderlängserstreckung angeordnet sind. Durch diese symmetrische Anordnung der Sensorabschnitte entlang der Längsachse des Zylinders ist gewährleistet, dass der Sensor bzw. die einzelnen Sensorabschnitte in gleicher Weise von einem Rechtshänder wie auch von einem Linkshänder bedient werden können. Um die Bedienung weiter zu erleichtern, sind die einzelnen Abschnitte 20a bis 20e des Sensors 20 mittels Lichtbalken 21 voneinander getrennt. Es ist ebenfalls möglich, mittels akustischen Signalen den Übergang von einem Sensorabschnitt zu einem benachbarten Sensorabschnitt erkennbar zu machen.
Die einzelnen Sensorabschnitte 20a bis 20e sind über Kanäle 23a bis 23e mit jeweils zugeordneten Funktionen belegt bzw. Komponenten verbunden. Beispielsweise können ein oder beispielsweise auch mehrere für eine Handgröße des Benutzers günstige Sensorabschnitte mit einer ersten Mikroskopfunktion belegt sein. Bei entsprechender (druckloser) Betätigung dieses zugeordneten Sensorabschnitts oder dieser zugeordneten Sensorabschnitte kann beispielsweise eine Digitalkamera des Mikroskops betätigt werden. Hierbei können weitere Sensorabschnitte mit weiteren Funktionalitäten des Mikroskops belegt sein, beispielsweise kann wenigstens ein Sensorabschnitt der Steuerung des Zoom-Systems zugeordnet sein, ein weiterer Sensorabschnitt kann einer Beleuchtungssteuerung zugeordnet sein usw. Diese Funktionalitäten sind selbstverständlich lediglich beispielhaft genannt.
In einer besonders einfachen Grundversion der Belegung der Sensorabschnitte 20a bis 20e mit Funktionen sind z. B. sämtliche Sensorabschnitte 20a bis 20e der erwähnten digitalen Kamera des Mikroskops derart zugeordnet, dass mittels einer wischenden Bewegung des Fingers 11a über einen beliebigen Sensorabschnitt ein digitales Bild (Live-Bild) erzeugt wird. Es ist beispielsweise möglich, ein Auslösen der Digitalkamera mit einer oder jeder Wischbewegung in eine bestimmte bzw. erste Richtung zu veranlassen. Soll jedoch hierbei zum Beispiel eine Vergrößerung des Mikroskops durch Betätigen des Zoom-Systems verändert werden, kann diese Auslösefunktion durch eine Wischbewegung in eine entgegengesetzte bzw. zweite Richtung aufgehoben werden, wobei dann z. B. die Zoomfunktion einem oder mehreren Abschnitten des Sensors zugewiesen sein kann. Soll die Auslösefunktion wieder aktiviert werden, kann dies z. B. durch eine weitere oder mehrere, z. B. zwei, Wischbewegungen in die erste Richtung bewerkstelligt werden. In einer besonders einfachen Grundversion der Belegung der Sensorabschnitte 20a bis 20e mit Funktionen sind sämtliche Sensorabschnitte 20a bis 20e der digitalen Kamera 14 derart zugeordnet, dass mittels einer wischenden Bewegung des Fingers 11a über einen beliebigen Sensorabschnitt ein digitales Bild (Live-Bild) erzeugt wird. Es ist beispielsweise möglich, ein Auslösen der Digitalkamera 14 mit einer oder jeder Wischbewegung in eine bestimmte bzw. erste Richtung (z. B. x-Richtung in 4) zu veranlassen. Soll jedoch hierbei zum Beispiel eine Vergrößerung des Mikroskops durch Betätigen des Zoom-Systems verändert werden, kann diese Auslösefunktion durch eine Wischbewegung in eine entgegengesetzte bzw. zweite Richtung aufgehoben werden (z. B. die –x- oder die y- oder –y-Richtung in 4), wobei dann z. B. die Zoomfunktion einem oder mehreren Abschnitten des Sensors zugewiesen sein kann. Soll die Auslösefunktion wieder aktiviert werden, kann dies z. B. durch eine weitere oder mehrere, z. B. zwei, Wischbewegungen in die erste Richtung bewerkstelligt werden. Insbesondere erweist es sich als vorteilhaft, wenigstens einen Sensorabschnitt vorzusehen, in welchem durch Wischbewegungen kontinuierliche Mikroskopfunktionen bzw. Mikroskopeinstellungen verändert werden können, wobei hier beispielsweise die oben diskutierte Zoom-Funktion, die Beleuchtungsstärke oder auch die Fokussierung des Mikroskops zu nennen sind.
Die Zuordnung von Funktionen zu den jeweiligen Sensorabschnitten kann mittels der übergeordneten Steuereinheit (Computer) bewerkstelligt werden, wobei diese beispielsweise auf einem Monitor eine Funktionsbibliothek darstellen bzw. einblenden kann, aus welcher der Benutzer die benötigten oder gewünschten Funktionen auf die Sensorabschnitte verteilen kann.
Der Benutzer kann gleichfalls verschiedene Sollwerte den einzelnen Sensorabschnitten 20a bis 20e zuweisen, und so beispielsweise einen Regelbereich bestimmen, beispielsweise für die Vergrößerung oder die Beleuchtungsstärke. Mit einer individuellen Funktionsbelegung des Sensors bzw. der Sensorabschnitte durch einen Benutzer können Fehlbedienungen minimiert bzw. weitgehend ausgeschlossen werden. Es ist beispielsweise auch denkbar, jeweils zwei Sensorabschnitten zwei jeweilige Grenzwerte eines Einstellungsbereiches (beispielsweise eines Zoombereiches) zuzuordnen, wobei durch beispielsweise eine Wischbewegung in die x-Richtung in 4 der Zoom-Faktor vergrößert, und durch eine Wischbewegung in –x-Richtung der Zoom-Faktor verkleinert werden kann, dies jedoch nur zwischen den beiden definierten Grenzwerten.
Die Zuordnung von Funktionen zu den jeweiligen Sensorabschnitten kann mittels der übergeordneten Steuereinheit (Computer) bewerkstelligt werden, wobei diese beispielsweise auf einem Monitor eine Funktionsbibliothek darstellen bzw. einblenden kann, aus welcher der Benutzer die benötigten oder gewünschten Funktionen auf die Sensorabschnitte verteilen kann.
Der Benutzer kann gleichfalls verschiedene Sollwerte den einzelnen Sensorabschnitten 20a bis 20e zuweisen, und so beispielsweise einen Regelbereich bestimmen, beispielsweise für die Vergrößerung oder die Beleuchtungsstärke des Mikroskops. Mit einer individuellen Funktionsbelegung des Sensors bzw. der Sensorabschnitte durch einen Benutzer können Fehlbedienungen minimiert bzw. weitgehend ausgeschlossen werden.
Eine bevorzugte Ausführungsform eines berührungslos bzw. drucklos betätigbaren Sensors ist in 5 dargestellt.
Ein als kapazitiver Näherungssensor bzw. -schalter ausgebildeter Sensor 20 ist in 5 im Seitenprofil darstellt. Man erkennt auch hier (beispielhaft) zwei Sensorabschnitte 20a, 20b, welche mittels eines Lichtbalkens 21 voneinander getrennt sind. Mögliche weitere Sensorabschnitte sind der Einfachheit halber nicht dargestellt. Die einzelnen Sensorabschnitte weisen (von ihrer Oberfläche ausgehend) die folgenden Schichten bzw. Bereiche auf: Eine Deckschicht 30, eine Substratschicht 32, Sensorbereiche 34, Erdpotentialbereiche 35 und eine Isolationsschicht 36 auf.
Durch Annäherung bzw. Wischbewegung des Fingers 11a wird die Kapazität zwischen Sensorbereichen 34 und Erdpotentialbereichen 35 verändert, wodurch z. B. die Schwingungsamplitude eines (nicht dargestellten) RC-Oszillators beeinflusst wird. Es wird hierdurch eine Triggerstufe, welche dem RC-Oszillator nachgeschaltet ist, gekippt, wodurch sich das Ausgangssignal eines Schaltverstärkers ändert. Die Wirkungsweise eines derartigen kapazitiven Sensors bzw. Näherungsschalters ist bekannt und muss daher nicht weiter vertieft werden.
Es sei der Vollständigkeit halber angemerkt, dass die erfindungsgemäße berührungslose bzw. drucklose Betätigung von Sensoren auch mit anderen Arten von Sensoren realisierbar ist, beispielsweise mit optischen berührungslosen Sensoren oder induktiven Berührungssensoren.
Durch die ergonomische Anordnung der Sensoren 20 oder 22 an der Bedieneinheit muss der Benutzer während der Bedienung des Geräts nicht umgreifen, und es ist kein Hinschauen auf die Bedienelemente, d. h. die einzelnen Sensorabschnitte, notwendig. Für eine optimale Handhabung der Bedieneinheit sollte darauf geachtet werden, dass die aktiv haltenden Finger nicht den Sensor bzw. die Sensorabschnitte betätigen.
Es erweist sich als besonders günstig, den Sensor bzw. die Sensorabschnitte mittels des Zeigefingers 11a und/oder des Daumens 11b zu betätigen. Hiermit ist eine optimale Stabilität gewährleistet.
Akustische oder optische Signale, welche von der Bedieneinheit erzeugt werden können, können dem Benutzer signalisieren, wann das Mikroskop zur Aufnahme bereit ist. Hierfür können beispielsweise LEDs eingesetzt werden.
In einer weiteren Ausführungsform ist auch die Aufnahme einer Bildsequenz oder eines Videos denkbar, indem die Funktionsbelegung der Sensorabschnitte entsprechend angepasst wird. Beispielsweise könnte der Start einer Videoaufnahme mittels Betätigung eines ersten Sensorabschnitts, und ein Beenden der Aufnahme mittels Betätigung eines zweiten Sensorabschnitts ausgeführt werden.
Als weiteres Beispiel für die Belegung von Sensorabschnitten können beispielsweise zusätzliche Funktionen wie etwa Fokussierhilfe, Beleuchtung, Zoomeinstellung in der ersten zwei Dritteln oder drei Fünfteln des Sensors, beispielsweise den Abschnitten 20a bis 20c untergebracht sein, während in den übrigen Abschnitten, beispielsweise 20d, 20e, eine Bildaufnahme aktivierbar ist.
Insgesamt vereinfacht sich die Gerätekonfiguration bei Verwendung der erfindungsgemäßen Bedieneinheit erheblich, da Knöpfe, Räder, Schalter etc. am Hauptinstrument bzw. Mikroskop vollständig wegfallen können. Durch den Wegfall dieser mechanisch beweglichen Teile reduziert auch die Wartungsanfälligkeit des Mikroskops. Die erfindungsgemäße Bedieneinheit (Bediensatellit) beinhaltet ebenfalls keine mechanisch beweglichen Teile, und ist somit ebenfalls vollständig wartungsfrei.
Besonders bevorzugt ist der Einsatz der vorliegenden Erfindung bei einem stehenden Mikroskop. Ein erfindungsgemäßes Bedienelement ist jedoch nicht nur bei stehenden Mikroskopen, sondern beispielweise auch bei tragbaren Mikroskopen einsetzbar. Es ist auch denkbar, ein Mikroskop über mehr als eine externe Bedieneinheit zu betätigen.
Durch die ergonomische Anordnung des Sensors 20 am Bedienelement ist eine einhändige Bedienung möglich. Damit muss der Benutzer während der Bedienung des Bedienelements nicht umgreifen, und es ist kein Hinschauen auf die einzelnen Sensorabschnitte notwendig. Für eine optimale Handhabung des Bedienelements sollte darauf geachtet werden, dass die aktiv haltenden Finger nicht den Sensor bzw. die Sensorabschnitte betätigen.
Es erweist sich als besonders günstig, den Sensor bzw. die Sensorabschnitte mittels des Zeigefingers 11a zu betätigen, hiermit ist eine optimale Stabilität bzw. Zitterfreiheit des Mikroskops gewährleistet. Zweckmäßigerweise kann das Mikroskop einen Sensor aufweisen, der eine Zitterbewegung der Hand (welche ihren Ursprung nicht in der Bedienung des Sensors bzw. der Sensorabschnitte hat) erfasst. Eine derartige Zitterbewegung kann durch einen integrierten Bildstabilisator (nicht dargestellt) ausgeglichen werden. Alternativ könnte mittels einer externen Logik dafür gesorgt werden, dass das Mikroskop bzw. eine Bildaufnahme erst dann aktiviert wird, wenn das Ausmaß der Zitterbewegung unter einem vorbestimmten Schwellwert fällt.
Akustische oder optische Signale können dem Benutzer signalisieren, wann das Gerät zur Aufnahme bereit ist. Hierfür können beispielsweise LEDs, z. B. grüne LEDs, eingesetzt werden, welche eine mögliche Bildaufnahme anzeigen, wohingegen z. B. rote LEDs eingesetzt werden, um dem Benutzer anzuzeigen, dass die Zitterbewegung zu groß ist. Mit der erfindungsgemäßen Verwendung eines Berührungssensors wird jedoch eine Wippbewegung des Mikroskops bei Auslösen einer Kamera minimiert bzw. vollständig vermieden.
In einer weiteren Ausführungsform ist auch die Aufnahme einer Bildsequenz oder eines Videos denkbar, indem die Funktionsbelegung der Sensorabschnitte entsprechend angepasst wird. Beispielsweise könnte der Start einer Videoaufnahme mittels Betätigung eines ersten Sensorabschnitts, und ein Beenden der Aufnahme mittels Betätigung eines zweiten Sensorabschnitts ausgeführt werden.
Im Folgenden sollen bereits erwähnte und weitere beispielhafte Funktionsbelegungen eines Sensors eines erfindungsgemäßen tragbaren Mikroskops zusammenfassend dargestellt werden:
Die Funktionen können z. B. mit Hilfe der erwähnten Funktionsbibliothek den einzelnen Sensorabschnitten zugeordnet werden.

– Bildaufnahme, d. h. Einzelbild und/oder Bildsequenz und/oder Video
– Bildsequenz für verschiedene Fokuslagen, dieser sog. Z-Bildstapel wird beispielsweise für die 3D Rekonstruktion des Objektes
– Bildsequenz für verschiedene Zoomstellungen (z. B.: erstes Bild bei Zoomstellung 0, zweites Bild bei Zoomstellung 10×, drittes Bild bei Zoomstellung 20× usw.)
– Zoom Einstellung: hier kann über die Wischrichtung definiert werden, ob der Benutzer einen höheren oder niedrigeren Zoomfaktor auswählt
– Einstellung der Beleuchtung: Wischrichtung definiert, ob die Beleuchtungsintensität größer oder kleiner wird
– Sowohl bei einem Zoom als auch bei einer Beleuchtung kann die Wischbewegung eine kontinuierliche Veränderung der Parameter bewirken, ein Tippen kann für stufenweise (diskrete) Veränderung der Parameter verwendet werden
– Einstellung verschiedener Beleuchtungsquellen: das weiße Licht einer LED kommt z. B. durch additive Farbmischung zustande. Durch Abschalten einzelner Farbkomponenten kann man die Probe mit farbigem Licht bestrahlen, alternativ könnte ein kleines Filterrad vor der Lichtquelle spektrale Bereiche für die Beleuchtung definieren. Mit Hilfe des Sensors kann der Benutzer die verschiedenen Farben auswählen
– Initialisierung einer Fokussierhilfe, z. B. zwei kreuzende Laserstrahlen: nur in der Fokusposition ist ein einziger Punkt sichtbar, außerhalb zwei
– Aktivierung einer Autofokusfunktion bei der das mobile Mikroskop die Fokuslage automatisch anpasst, beispielsweise durch das Verfahren der Autokorrelation Zittersensor aktivieren: Durch Detektion der Zitterbewegung des Benutzers, können akustische oder optische Signale anzeigen, wann eine Bildaufnahme vorteilhaft ist
– Bildstabilisator aktivieren: analog zu Stabilisatoren in digitalen Kameras, kann ein solcher Stabilisationsmechanismus die Bildaufnahme weiter vereinfachen
– Kontrastoptimierung starten: Verschiedene Oberflächen und Geometrien erfordern spezielle Beleuchtungstechniken bzw. Richtungen um Details aufzulösen. Beispielhaft wird für steile Kanten (z. B. Bohrlöcher) eine senkrechte Beleuchtung bevorzugt. Eine Kontrastoptimierung führt anhand des Bildes eines Objektes eine Kantendetektion bzw. Bilderkennung durch und versucht diese durch Variation der Beleuchtung zu optimieren.
– Audioaufnahme aktivieren: Für Dokumentationen kann es vorteilhaft sein, dass der Benutzer für ein Bild/Bildsequenz/Video einen Kommentar hinzufügt, der zusammen mit dem Bild bzw. der Bildsequenz bzw. dem Video gespeichert wird. Dadurch kann der Benutzer eine umfangreiche Dokumentation durchführen ohne das Mikroskop aus der Hand legen zu müssen.

Vorteilhaft ist, wie bereits beschrieben, die Steuerung von Mikroskopfunktionen mit Hilfe eines Sensors mit mindestens zwei Sensorsegmenten bzw. abschnitten durch eine Wischbewegung in Längsrichtung und/oder Querrichtung des Sensors. Die Aktivierung bzw. Deaktivierung erfolgt durch die zeitliche Abfolge der Betätigung der Sensorabschnitte bei der Wischbewegung.
Für den mindestens einen Sensor gibt es bestimmte Bedienmodi, wobei diese auch miteinander kombiniert werden können. Die Einstellung erfolgt bevorzugt über eine externe Steuer- bzw. Kontrolleinheit. Die verschiedenen Bedienmodi sind vorteilhafterweise in einer Funktionsbibliothek der Steuereinheit integriert.
Ein erster Modus dient z. B. zum Ein- und Ausschalten bestimmter Funktionen (z. B. Bildaufnahme). In diesem Modus kann man Aktivierungspunkte definieren. Diese können, je nach Anforderung des Benutzers (z. B. Handgröße), z. B. am Anfangs- und Endpunkt des Sensors liegen, oder auch in jedem anderen Bereich bzw. Abschnitt. Durch eine Längswischbewegung vom Anfangspunkt zum Endpunkt wird die jeweilige Funktion aufgerufen und/oder gesteuert. Die Anfangs und Endpunkte können auch über eine Querwischbewegung aktiviert werden. Alternativ kann eine Bewegungsrichtung einer Aktivierung bzw. Deaktivierung zugeordnet werden. Denkbar ist auch, dass mehrere Funktionen gesteuert werden, z. B. aktiviert ein erster Sensorabschnitt die Bildaufnahme, ein zweiter die Tonaufnahme, ein dritter beendet die Tonaufnahme und ein vierter beendet die Bildaufnahme.
Ein zweiter Modus kann z. B. für eine kontinuierliche Einstellung bestimmter Parameter (z. B. Zoomstellung oder Beleuchtung) verwendet werden. Z. b. wird dem Anfangs- bzw. Endpunkt des Sensors ein Parameterwert zugeordnet und festgelegt, wie sich der Parameter zwischen diesen Punkten verändern soll, beispielsweise linear oder exponentiell. Für eine Grobeinstellung wählt man den maximalen und minimalen Parameterwert als Anfangs- bzw. Endpunkt aus (z. B. minimale Zoomstellung am Anfangspunkt, maximale Zoomstellung beim Endpunkt). Für eine Feineinstellung kann der Sensor für einen kleineren Parameterbereich programmiert werden, wie z. B. Anfangspunkt entspricht Zoomstellung 10×, Endpunkt Zoomstellung 15×. Durch die Zuweisung von Parameterwerten reagiert der Sensor richtungsabhängig, d. h. wenn sich der Finger von der Mitte des Sensors in Richtung Endpunkt bewegt, verändert sich der jeweilige Parameter in Richtung Endpunktwert.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102006010104 [0003]
WO 2006/124800 [0004]

Claims

Bedieneinheit für ein Mikroskop zur Auswahl und/oder Einstellung wenigstens einer elektrisch ansteuerbaren Funktion des Mikroskops, wobei die Bedieneinheit wenigstens einen Sensor (20) zur Erfassung von Eingabebefehlen eines Benutzers aufweist, mit denen die wenigstens eine elektrisch ansteuerbare Funktion aktivierbar, deaktivierbar und/oder einstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Sensor (10) als Berührungssensor ausgebildet ist, und dass die Bedieneinheit einhändig tragbar ausgebildet ist und der wenigstens eine Sensor (20) derart angeordnet ist, dass die Bedieneinheit von einem Benutzer mit einer einzigen Hand gehalten und zugleich bedient werden kann.
Bedieneinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mittels des wenigstens einen Sensors (20) eine digitale Bildaufnahme auslösbar ist.
Bedieneinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Sensor mittels einer drucklosen Tippbewegung und/oder einer Wischbewegung eines Fingers des Benutzers über die Oberfläche des Sensors hinweg bedienbar ist.
Bedieneinheit nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine symmetrische Anordnung des wenigstens einen Sensors bezüglich eines Griffbereichs der Bedieneinheit.
Bedieneinheit nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine an eine Hand angepasste ergonomische Form aufweist.
Bedieneinheit nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor als kapazitiver Sensor ausgebildet ist.
Bedieneinheit nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Sensor in Abschnitte unterteilt ist, denen jeweils wenigstens eine Funktion des Mikroskops zuordenbar ist.
Bedieneinheit nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die unterschiedlichen Abschnitte des Sensors mittels elektronischer oder mechanischer Markierungen voneinander getrennt sind.
Bedieneinheit nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Eingangsbefehle drahtlos an das Mikroskop übertragen werden.
Bedieneinheit nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei Sensoren an unterschiedlichen Positionen, insbesondere entgegengesetzten Oberflächen der Bedieneinheit, vorgesehen sind.
Bedieneinheit nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine verstellbare Funktion wenigstens eine kontinuierlich oder stufenlos einstellbare Funktion umfasst, welche insbesondere durch eine Wischbetätigung des Sensors einstellbar ist.
Bedieneinheit nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem wenigstens einen Sensor oder Abschnitten des Sensors durch Betätigung einer Steuereinheit und/oder des Sensors unterschiedliche Mikroskopfunktionen zuordenbar sind und/oder Zuordnungen von Mikroskopfunktionen veränderbar sind.
Verfahren zum Bedienen eines Mikroskops, welches wenigstens eine elektrisch ansteuerbare Funktion aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass Eingabebefehle durch Betätigen eines auf einer externen Bedieneinheit des Mikroskops, insbesondere einer Bedieneinheit nach einem der vorstehenden Ansprüche, ausgebildeten Berührungssensors (20) in das Mikroskop eingegeben werden, wobei mit den Eingabebefehlen die wenigstens eine elektrisch ansteuerbare Funktion aktivierbar, deaktivierbar und/oder einstellbar ist.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingabebefehle mittels im Wesentlichen druckloser Tippbewegungen und/oder Wischbewegungen eingegeben werden.