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Die vorliegende Erfindung betrifft ein tragbares Mikroskop nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Tragbare bzw. mobile Mikroskope werden in der Praxis zunehmend genutzt. Beispielsweise gibt es zu untersuchende Proben, die nicht transportiert werden können, so dass ein Transport des Mikroskops zur Probe zweckmäßig ist. Derartige Mikroskope sind auch dort einsetzbar, wo eine Qualitätssicherung an verschiedenen Standorten durchgeführt werden muss.
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Mikroskope sind mit einer Anzahl von Mikroskopfunktionen ausgebildet. 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.
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Aus dem Stand der Technik sind für Standmikroskope verschiedene Auslösemechanismen bekannt, welche beispielsweise als Knopf oder Schalter in das Mikroskop integriert sind. Sämtliche dieser Ausführungsformen sind auf Druckbetätigung ausgelegt, d. h. ein Benutzer muss zur Betätigung des Auslösemechanismus zur Aufnahme eines Bildes eine Druckkraft ausüben. Bei Standmikroskopen ist durch die Betätigung von derartigen Knöpfen oder Schaltern keine Beeinträchtigung der Bildqualität zu befürchten, da derartige Mikroskope stabil z. B. auf einem Labortisch angeordnet oder befestigt sind.
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Bei tragbaren Mikroskopen 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.
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Diese Ausführungsformen haben den Nachteil, dass durch Drücken des Auslöseknopfes oder Schalters das in der Hand gehaltene Mikroskop bewegt wird, wodurch Erschütterungen oder Verwacklungen erzeugt werden, welche die Bildqualität negativ beeinflussen.
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Gemäß weiteren bekannten Ausführungsformen wird daher der Auslösemechanismus extern installiert, z. B. in Form eines Pedals oder im Rahmen eines angeschlossenen Computers. Derartige extern installierte Auslösemechanismen 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. Diese Anordnung ist jedoch für den mobilen Einsatz insofern nachteilig, als die Bewegungsfreiheit des Nutzers stark eingeschränkt ist, da eine einhändige Bedienung des Instruments nicht möglich ist. Auch drahtlos mit einem Mikroskop verbundene Bedieneinheiten können hier keine Abhilfe schaffen, da beide Hände eines Benutzers zur Bedienung des Mikroskops bzw. der Bedieneinheit benötigt werden, und z. B. keine gleichzeitige Manipulation des zu beobachtenden Objektes möglich ist.
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Aufgabe der Erfindung ist somit die Schaffung eines Mikroskops, welches durch Überwindung der genannten Nachteile leichter und ergonomischer bedienbar ist. Diese Aufgabe stellt sich insbesondere im Zusammenhang mit mobilen Mikroskopen, welche möglichst unabhängig von einer externen Steuereinheit sein sollen, wobei insbesondere auch Bildaufnahmen in ergonomischer Weise ohne die Betätigung einer externen Einheit verwacklungsfrei durchgeführt werden sollen.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch ein tragbares Mikroskop mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie ein Verfahren zum Bedienen eines tragbaren Mikroskops mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10.
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Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Verwendung eines Berührungssensors im Rahmen eines tragbaren Mikroskops lässt sich eine signifikant vereinfachte Konfiguration des Mikroskops realisieren, da auf separate Bedieneinheiten zur Auswahl und/oder Einstellung von elektrisch ansteuerbaren Mikroskopfunktionen vollständig verzichtet werden kann.
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Das Mikroskop ist zweckmäßigerweise mit einer Steuereinheit verbunden, welche z. B. als Computer ausgebildet ist. Diese Steuereinheit kann auch, wenigstens teilweise, im Mikroskop integriert sein.
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Durch die Verwendung eines Berührungssensors kann auf bewegliche Teile, beispielsweise Schalter oder Bedienknöpfe, vollständig verzichtet werden. Hierdurch ist ein erfindungsgemäßes Mikroskop weniger wartungsanfällig als herkömmliche Mikroskope. 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.
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Es ist ebenfalls möglich, ein derartiges Mikroskop insgesamt in eine Schutzhülle zu verpacken, und es somit in einer sterilen Umgebung zu bedienen.
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Der Einsatz eines Berührungssensors ist insbesondere auch bei der Bildaufnahme von Vorteil, da Erschütterungen und Verwacklungen im Gegensatz zu herkömmlichen, druckempfindlichen Sensorelementen, vermieden werden können.
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Ein erfindungsgemäß ausgebildetes tragbares Mikroskop kann in einer Hand gehalten und (mit der gleichen Hand) gesteuert werden. Sämtliche Funktionen eines Mikroskops, wie beispielsweise Halten, Ausrichten, Zoomen, Fokussieren, Auslösen einer Aufnahme können ohne Umgreifen der Hand aktiviert werden.
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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 (analog zu 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.
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Die Bilderfassung erfolgt bei dem erfindungsgemäßen Mikroskop zweckmäßigerweise digital. Das heißt, von einem zu beobachtenden Objekt ausgehende Beobachtungsstrahlen werden durch eine Mikroskopoptik auf einen Bildsensor abgebildet. Eine Bildverarbeitung kann im Mikroskop oder in der Steuereinheit des Mikroskops vorgenommen werden. Zweckmäßigerweise können Echtzeit-Bilder auf einem der Steuereinheit zugeordneten Monitor dargestellt werden.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Mikroskops sind Gegenstand der Unteransprüche.
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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. Durch die Verwendung eines Berührungssensors können derartige Aufnahmen besonders verwackelungsfrei gemacht werden. Ein entsprechender Bildsensor ist zweckmäßigerweise in dem tragbaren Mikroskop integriert. Mittels des Bildsensors werden Echtzeit-Videobilder und Standbilder des beobachteten Objektes erfasst. Es ist auch möglich, unterschiedliche Bildsensoren für Echtzeit-Videobilder und Standbilder zu verwenden.
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Vorteilhafterweise ist ein derartiger Berührungssensor durch eine Wischbewegung eines Fingers über die Sensoroberfläche hinweg bedienbar. Durch diese Bewegung wird die Position der Hand nicht verändert, und das Mikroskop wird keinerlei Erschütterungen ausgesetzt. Hiermit sind in besonders vorteilhafter Weise bildauslösende Funktionen und/oder stufenlos einzustellende Mikroskopfunktionen, wie etwa eine Zoom-Funktion, bedienbar.
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In besonders vorteilhafter Weise ist der berührungslose Sensor bezüglich eines Griffbereiches des Mikroskops symmetrisch angeordnet. Hierdurch ist der berührungslose 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.
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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.
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Es erweist sich als vorteilhaft, den Sensor in Abschnitte zu unterteilen, denen jeweils wenigstens eine Funktion des Mikroskops zuweisbar ist. Derartige Abschnitte sind in z. B. ihrer Größe einstellbar und/oder frei mit Funktionen belegbar, so dass die Funktionalität des Sensors beispielsweise 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 und beispielsweise vollständig auf externe Geräte zur Mikroskopsteuerung verzichten.
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Zweckmäßigerweise sind die Abschnitte des Sensors mittels entsprechender Markierungen getrennt. Derartige Markierungen können mechanisch oder elektronisch, z. B. optisch oder akustisch, ausgebildet sein. Beispielhaft seien mechanische Kanten, Leuchtstreifen oder akustische Warnsignale genannt. Hiermit ist eine einfachere Bedienbarkeit zur Verfügung gestellt.
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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. Daneben ist es auch zweckmäßig, dass schaltbare Funktionen mit einer Wischbewegung aktiviert bzw. deaktiviert werden, z. B. Bildaufnahmen.
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Insgesamt erweist es sich als ergonomisch sehr günstig, Eingabebefehle bei einem tragbaren 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.
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Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung werden nun anhand der beigefügten Zeichnungen weiter beschrieben. In dieser zeigt
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1 eine schematisch vereinfachte Darstellung einer ersten bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen tragbaren Mikroskops im Falle einer Handhaltung, bei der ein Berührungssensor einer Bedieneinheit nicht betätigt wird,
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2 eine der 1 entsprechende Darstellung im Falle einer Handhaltung, bei der der Berührungssensor der Bedieneinheit betätigt wird.
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3 eine der 1 entsprechende Darstellung im Falle einer weiteren Handhaltung, bei der der Berührungssensor der Bedieneinheit betätigt wird bzw. betätigbar ist.
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4 eine schematisch vereinfachte Draufsicht auf einen erfindungsgemäß einsetzbaren Berührungssensor, der in unterschiedliche Abschnitte unterteilt ist, und
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5 eine seitliche Schnittansicht einer besonders bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäß einsetzbaren Berührungssensors als kapazitiver Sensor.
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Eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen tragbaren Mikroskops ist, schematisch vereinfacht, in 1 dargestellt und insgesamt mit 10 bezeichnet. Das Mikroskop 10 ist mit nur einer Hand 11 eines Benutzers tragbar und bedienbar, wie im Folgenden weiter ausgeführt werden wird.
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Das tragbare Mikroskop 10 weist ein vorderes, zu einem zu beobachtenden Objekt hin gerichtetes Ende 10a, und ein hinteres Ende 10b auf. In dem Mikroskop ist eine abbildende Optik integriert. An dem hinteren Ende 10b ist hier in Form eines CCD Sensors bzw. einer Digitalkamera 14 ein Element zur Bildaufnahme vorgesehen. Das tragbare Mikroskop 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 Steuereinheit kann auch, wenigstens teilweise, in das tragbare Mikroskop integriert sein.
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Das Mikroskop 10 weist ein symmetrisches, in diesem Fall zylinderförmig ausgebildetes Mikroskopgehäuse 10c auf, in welchem die optischen Komponenten des Mikroskops, wie etwa Hauptobjektiv, Zoom-System oder weitere Linsen vorgesehen sind. In dem zylinderförmigen Mikroskopkörper 10c ist zweckmäßigerweise auch eine Beleuchtungseinrichtung vorgesehen, wobei eine Beleuchtungseinrichtung alternativ und/oder zusätzlich auch auf der äußeren Oberfläche des zylinderförmigen Mikroskopkörpers 10c vorgesehen sein kann. Diese Komponenten sind in den Figuren nicht im Einzelnen dargestellt.
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Auf dem zylinderförmigen Mikroskopgehäuse 10c ist eine Bedieneinheit mit einem Sensor 20 ausgebildet, welcher als Berührungssensor 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 2 dargestellt. Hierbei kann der Sensor 20 auch durch Wischbewegungen des Fingers 11a über die Sensoroberfläche hinweg betätigt bzw. manipuliert werden.
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Eine weitere Möglichkeit zum Halten und Betätigen des Sensors 20 ist in 3 dargestellt. Insgesamt erkennt man, dass aufgrund der im Wesentlichen drucklosen Betätigbarkeit des Sensors 20 verschiedene Handhabungs- bzw. Haltemöglichkeiten, von denen zwei lediglich beispielhaft dargestellt sind, möglich sind.
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4 zeigt eine Draufsicht auf den Bereich (Griffbereich) des zylindrischen Mikroskopgehäuses 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.
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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.
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Die einzelnen Sensorabschnitte 20a bis 20e sind über Kanäle 22a bis 22e mit jeweils zugeordneten Komponenten verbunden. Beispielsweise können ein für eine Handgröße des Benutzers günstiger Sensorabschnitt oder beispielsweise auch mehrere Sensorabschnitte mit der Digitalkamera 14 verbunden sein. Bei entsprechender (druckloser) Betätigung dieses zugeordneten Sensorabschnitts oder dieser zugeordneten Sensorabschnitte wird die Digitalkamera 14 betätigt. 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.
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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.
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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.
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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.
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Eine bevorzugte Ausführungsform eines Berührungssensors bzw. drucklos betätigbaren Sensors ist in 5 dargestellt.
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Ein als kapazitiver Sensor 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.
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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 ist bekannt und muss daher nicht weiter vertieft werden. Es sind auch andere oder modifizierte Ausgestaltungen denkbar, wie sie z. B. in der Beschreibungseinleitung erwähnt wurden.
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Es sei der Vollständigkeit halber angemerkt, dass die erfindungsgemäße drucklose Betätigung von Sensoren auch mit anderen Arten von Sensoren realisierbar ist, beispielsweise mit optischen oder induktiven Berührungssensoren.
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Durch die ergonomische Anordnung des Sensors 20 am tragbaren Mikroskop 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 des Mikroskops sollte darauf geachtet werden, dass die aktiv haltenden Finger nicht den Sensor bzw. die Sensorabschnitte betätigen.
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Ein Benutzer kann beispielsweise im Falle der Beobachtung eines Objektes mit schwieriger oder komplizierter Geometrie der Rückseite auf eine aufwendige Halterung des Objekts bzw. des Präparats oder gar einen teuren Drehtisch durch Halterung oder Bewegung des Objekts in der zweiten, freien Hand vollständig verzichten. Ferner kann ein Benutzer mit der freien Hand eine externe Lichtquelle (beispielsweise eine Schwanenhalsbeleuchtung) bezüglich Richtung und/oder Intensität ohne Weiteres verändern.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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 Quer-wischbewegung 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.
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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.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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