DE102010063392B4

DE102010063392B4 - Mikroskop mit Sensorbildschirm, zugehörige Steuereinrichtung und Betriebsverfahren

Info

Publication number: DE102010063392B4
Application number: DE102010063392.5A
Authority: DE
Inventors: Reto Züst; Ruedi Rottermann; Dr. Schnitzler Harald; Robert Lettow
Original assignee: Leica Microsystems Schweiz AG
Current assignee: Leica Microsystems Schweiz AG
Priority date: 2010-11-15
Filing date: 2010-12-17
Publication date: 2016-12-15
Anticipated expiration: 2030-12-18
Also published as: DE102010063392A1; CN102662229A; JP6050935B2; US20120120224A1; CN102662229B; JP2012108511A; US9329375B2

Abstract

Mikroskop (100) mit einer zur optischen und digitalen Erfassung eines Objekts unter Erzeugung eines Objektbildes eingerichteten Bilderfassungseinrichtung (110), wobei die Bilderfassungseinrichtung (110) optische Komponenten (111) und digitale Komponenten (114, 115) und hierdurch Möglichkeiten zur optischen und/oder digitalen Vergrößerung oder Verkleinerung des erzeugten Objektbildes aufweist, und mit einem zur Anzeige des Objektbildes in einem Anzeigebereich (151) und zur Erfassung von Eingaben in dem Anzeigebereich (151) ausgebildeten Sensorbildschirm (150), wobei das Mikroskop (100) zur Veränderung von Einstellungen von motorisierten und/oder elektrisch steuerbaren Mikroskop-Komponenten (110, 112, 71, 114, 115, 120, 121, 160) am Mikroskop (100) auf Grundlage der in dem Anzeigebereich (151) des Sensorbildschirms (150) innerhalb des angezeigten Objektbilds erfassten Eingaben derart eingerichtet ist, dass bei Erkennung eines Zoombefehls über eine Eingabe in dem Anzeigebereich (151) des Sensorbildschirms (150) innerhalb des angezeigten Objektbilds eine Änderung der optischen und/oder digitalen Vergrößerung des erzeugten Objektbildes über die optischen (111) und/oder digitalen (114, 115) Komponenten der Bilderfassungseinrichtung vorgenommen wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Mikroskop mit Sensorbildschirm sowie eine zugehörige Steuereinrichtung und ein entsprechendes Betriebsverfahren.
Stand der Technik
Wenngleich die vorliegende Erfindung nachfolgend vornehmlich unter Bezugnahme auf die Videomikroskopie beschrieben wird, sei zu verstehen gegeben, dass die erfindungsgemäßen Maßnahmen auch in anderen Bildgebungseinrichtungen zur Untersuchung von Objekten zum Einsatz kommen können. Ist im Rahmen der vorliegenden Anmeldung dabei von einem ”Mikroskop” die Rede, sollen durch diesen Begriff insbesondere auch sogenannte Makroskope, Stereomikroskope, Stereolupen und dergleichen umfasst sein.
In der Mikroskopie, beispielsweise bei der Untersuchung von mikroskopischen Proben im Rahmen der Fertigungskontrolle oder medizinischer Untersuchungsverfahren, werden typischerweise Objekte betrachtet, deren Größe jene des Gesichtsfelds des verwendeten Mikroskopobjektivs überschreitet. In der Mikroskopie ist es daher üblich, den zu untersuchenden Probenbereich (”region of interest”) zunächst bei geringer Vergrößerung aufzufinden und in die Mitte des Gesichtsfels zu bringen. Anschließend wird die Vergrößerung erhöht, um Details in dem jeweiligen Bereich zu untersuchen, zu vermessen, zu dokumentieren oder, insbesondere zur Merkmalsextraktion, mittels Bildverarbeitung zu verarbeiten. Um weitere entsprechende Probenbereiche aufzufinden, muss die Vergrößerung schließlich erneut verringert werden.
Für die genannten Zwecke weisen herkömmliche Mikroskope beispielsweise manuelle Kreuz- und/oder Drehtische und/oder Einrichtungen zur Vergrößerungsverstellung, wie Objektivrevolver oder Zoomeinrichtungen, oder entsprechende motorisierte Einrichtungen dieser Art auf.
Insbesondere in der Routineuntersuchung erweisen sich die genannten Schritte als aufwändig und wenig intuitiv, da die genannten Verstellvorgänge dem natürlichen Betrachten von Objekten nicht direkt entsprechen.
Für die Routinemikroskopie sind, wie beispielsweise in der DE 200 13 359 U1 offenbart, automatisierte Mikroskopsysteme bekannt, in denen in einer externen Einheit Steuer- und Versorgungseinrichtungen vorgesehen sind.
Die DE 10 2008 028 482 A1 beschreibt ein (Operations-)Mikroskop mit einer Überlagerungsvorrichtung zum Überlagern des optischen Bildes mit einem Einblendbild. Das Mikroskop weist ein Konfigurationsmodul auf, das mindestens ein Menüsteuerungselement erzeugt, wobei eine Verarbeitungseinheit ein Einblendbild unter Einschluss des Menüsteuerungselements erzeugt. Das auf dem Bedienmonitor überlagerte Bild zeigt eine Überlagerung des Objektbildes mit dem erwähnten Einblendbild. Die Menüsteuerungselemente sind klar abgegrenzt vom Objektbild.
Die JP H09-197287 A beschreibt ein Mikroskop mit einem Mikroskoptisch und einer Anzeigevorrichtung. Mittels einer Positions-Eingabe-Vorrichtung kann eine Position auf einem Bildschirm der Anzeigevorrichtung eingegeben werden. Eine Kontrollvorrichtung verändert eine Bewegung des Mikroskoptischs in Abhängigkeit von der Position, die auf dem Bildschirm der Anzeigevorrichtung mittels der Positions-Eingabe-Vorrichtung eingegeben wird.
Externe Einheiten zur Eingabe von Bedienungs- und Steuerbefehlen für Beobachtungsgeräte sind beispielsweise auch in der EP 1 533 643 A1 offenbart. Derartige Einheiten können beispielsweise als Mittel zur Anzeige von Einstellwerten und/oder eines beobachteten Objekts oder Verfahrensablaufs in Form eines Bildschirms, beispielsweise eines Touchscreens, ausgebildet sein.
Touchscreens sind, beispielsweise auch zur Ansteuerung von Mikroskopen, unter anderem in der WO 96/18924 A1 und der JP H07-244243 A offenbart.
Die aus dem Stand der Technik bekannten Steuereinheiten für Mikroskope und die zugehörigen Verfahren sind jedoch für die zuvor genannten Aufgaben nur sehr eingeschränkt geeignet und ermöglichen keine effektive, intuitive sowie kostengünstig implementierbare Probenuntersuchung.
Es besteht daher auch weiterhin der Bedarf nach Möglichkeiten zur Bedienung von Mikroskopen, welche die Nachteile des Standes der Technik überwinden.
Offenbarung der Erfindung
Vor diesem Hintergrund stellt die vorliegende Erfindung ein Mikroskop sowie eine zugehörige Steuereinrichtung und ein entsprechendes Betriebsverfahren mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche bereit. Bevorzugte Ausgestaltungen sind Gegenstand der jeweiligen Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.
Vorteile der Erfindung
Die vorliegende Erfindung geht von einem Mikroskop mit einer zur optischen und digitalen Erfassung eines Objekts unter Erzeugung eines Objektbildes eingerichteten Bilderfassungseinrichtung aus. Die Bilderfassungseinrichtung setzt sich dabei typischerweise aus optischen und digitalen Komponenten zusammen und umfasst Möglichkeiten zur optischen und/oder digitalen Vergrößerung oder Verkleinerung des erzeugten Objektbildes (sogenannter optischer bzw. digitaler Zoom). Vorteilhafterweise sind auch entsprechende Mittel zur digitalen Aufbereitung des erfassten Bildes, beispielsweise zur Kontrastverbesserung, umfasst. In einem praktischen Beispiel umfasst die Bilderfassungseinrichtung des Mikroskops aus dem Stand der Technik hinlänglich bekannte optische Komponenten, wie Objektiv, Zoomsystem und/oder Vergrößerungswechsler, Tubus, Beleuchtungsvorrichtungen sowie gegebenenfalls ein Okular oder zwei Okulare. Ferner umfasst sie digitale Komponenten, wie Kamera und gegebenenfalls eine Bildverarbeitungseinrichtung. Die Kamera verfügt über ein lichtempfindliches, elektronisches Bauelement, das als Sensor-Matrix aufgebaut ist. Eine typische Ausführungsform ist der als CCD- oder CMOS-Chip ausgebildete Sensor. Häufig verfügt die Bilderfassungseinrichtung über eine integrierte digitale Bildverarbeitungseinrichtung. Während die optischen Komponenten der Bilderfassungseinrichtung ein Objektbild mit wählbarer Vergrößerung erzeugen, dienen die digitalen Komponenten zur Aufbereitung der Bilddaten, um diese anschließend auf einem Bildschirm in Form eines Objektbildes darzustellen.
Erfindungsgemäß weist ein entsprechendes Mikroskop einen zur Anzeige des Objektbildes in einem Anzeigebereich und zur Erfassung von Eingaben eines Benutzers in dem Anzeigebereich ausgebildeten Sensorbildschirm auf, wobei das Mikroskop zur Veränderung von Einstellungen von motorisierten und/oder elektrisch steuerbaren Mikroskop-Komponenten am Mikroskop auf Grundlage der in dem Anzeigebereich des Sensorbildschirms, also innerhalb des angezeigten Objektbilds, erfassten Eingaben derart eingerichtet ist, dass bei Erkennung eines Zoombefehls über eine Eingabe in dem Anzeigebereich des Sensorbildschirms innerhalb des angezeigten Objektbilds eine Änderung der optischen und/oder digitalen Vergrößerung des erzeugten Objektbildes über die optischen und/oder digitalen Komponenten der Bilderfassungseinrichtung vorgenommen wird. Unter ”Objektbild” wird hier und im Folgenden insbesondere ein Live-Bild oder ein Standbild verstanden.
Im Gegensatz zum Stand der Technik, der allenfalls beinhaltet, über geeignete Felder außerhalb des angezeigten Objektbildes auf einem Touchscreen Geräteparameter, wie Zoom oder Fokussierung, auszuwählen und einzustellen, schlägt die vorliegende Erfindung also eine direkte Umsetzung von über den Sensorbildschirm erfassten Eingaben innerhalb des angezeigten Objektbildes vor. Hierbei wird das von einer Bilderfassungseinrichtung zunächst analog und danach digital erfasste und vorteilhafterweise bereits geeignet aufbereitete Objektbild auf dem Sensorbildschirm in einem Anzeigebereich angezeigt. Ein Benutzer kann nun im Rahmen der Erfindung mit entsprechenden Eingabemitteln, also im einfachsten Fall und bei entsprechender Ausgestaltung des Sensorbildschirms seinen Fingern, aber auch unter Zuhilfenahme von Eingabestiften, Infrarotzeigern oder dergleichen, direkt auf dem angezeigten Objektbild Eingaben vornehmen. Durch eine geeignete Instrumentenkonfiguration werden diese Eingaben, wie beispielsweise kurze oder längere Berührungen, Gesten, Verschiebe- und/oder Verdrehbewegungen, in Einstellungen für Mikroskopkomponenten umgesetzt.
Eine derartige direkte Umsetzung entsprechender Eingaben beispielsweise in die Verschiebung eines Objektes, Bildes oder Bildbereichs in einem Mikroskop ist bisher nicht bekannt.
Aus dem Stand der Technik sind zudem bisher nur getrennte Steuereinheiten bekannt, welche als separate Komponenten bereitgehalten werden müssen, und daher zusätzliche Kosten bei der Herstellung eines Mikroskops generieren. Darüber hinaus erfordern derartige getrennte Einheiten ein aufwändigeres System-Setup und erhöhen die Raumerfordernisse einer entsprechenden Lösung. Es ist daher vorteilhaft, die Bilderfassungseinrichtung und den Sensorbildschirm als integrale Einheit auszubilden.
Eine Lösung, wie sie beispielsweise in der bereits erwähnten JP H07-244243 A vorgeschlagen ist, reduziert den Bildanzeigebereich aufgrund der Größe der vorgesehenen Steuerelemente, welche stets auf dem Touchscreen sichtbar sind. Demgegenüber steht bei der im Rahmen dieser Erfindung vorgeschlagenen Lösung der gesamte Bildanzeigebereich als Eingabeeinheit zur Verfügung. Selbstverständlich schließt die vorliegende Erfindung zusätzliche Bedieneinheiten wie Joysticks, Eingabeknöpfe, Cursortasten, Tastenfelder, Drehsteller, Fußschalter und dergleichen nicht aus.
Ein entsprechender Sensorbildschirm ist vorteilhafterweise zumindest in dem Anzeigebereich zur Erfassung einer Position, einer Bewegung und/oder einer Beschleunigung wenigstens eines Eingabemittels an oder in der Nähe seiner Oberfläche eingerichtet. Hierdurch lässt sich beispielsweise eine kurze oder längere Berührung der Oberfläche mit einem Finger oder sonstigen Eingabemittel oder die Verschiebung des Eingabemittels in Kontakt mit der Oberfläche (also eine sogenannte ”touch and move”-Bewegung) erfassen.
In diesem Zusammenhang ist es zweckmäßig, wenn aus der erfassten Position, Bewegung und/oder Beschleunigung des wenigstens einen Eingabemittels Steuerungssignale abgeleitet werden, mit denen die Funktionen der motorischen und/oder elektrisch steuerbaren Mikroskop-Komponenten steuerbar sind.
Die genannten motorischen und/oder elektrisch steuerbaren Mikroskop-Komponenten umfassen hierbei: die genannte Bilderfassungseinrichtung, insbesondere den Sensor zur Bilderfassung oder eine digitale Kamera, eine Bildverarbeitungseinrichtung, die als separate Einrichtung oder integriert mit dem genannten Sensor oder der digitalen Kamera ausgebildet sein kann, weiterhin Steuer- und/oder Verarbeitungsmittel, einen Objektivrevolver mit mindestens einem Objektiv, eine motorisierte Zoomverstellung, einen in Z-Richtung verfahrbaren Fokussiertrieb zum Einstellen des Mikroskopfokus, einen x-y-verstellbaren Mikroskoptisch, insbesondere einen Kreuztisch, und/oder einen Drehtisch als Mikroskoptisch. Die genannten Komponenten wurden bereits in der Beschreibungseinleitung erläutert und sind an sich dem Fachmann der Mikroskopie in Aufbau und Funktion bekannt.
Weiterhin ist vorteilhaft, einen entsprechenden Sensorbildschirm zumindest in dem Anzeigebereich mit Mitteln zur Erfassung einer Relativposition, einer Relativbewegung und/oder einer Relativbeschleunigung mehrerer Eingabemittel zueinander an oder in der Nähe seiner Oberfläche auszustatten. Hierdurch kann beispielsweise eine Berührung des Bildschirms mit mehreren Eingabemitteln erfasst werden, auf Grundlage derer, wie unten näher erläutert, beispielsweise ein Zoom- und/oder Rotationsbefehl erkannt werden kann.
Als besonders vorteilhaft wird dabei angesehen, das Mikroskop mit einem vollwertigen Multi-Touch-Sensorbildschirm auszustatten, so dass sämtliche mit derartigen Bildschirmen realisierbare Eingabemethoden ausgenutzt werden können.
Zur Realisierung der erfindungsgemäßen Maßnahmen ist ein entsprechender Sensorbildschirm zumindest in dem Anzeigebereich mit akustischen Impuls- und/oder Oberflächenwellensensoren (insbesondere für Multi-Touch-Bedienung), kapazitiven Sensoren (z. B. oberflächenkapazitiven oder projektionskapazitiven Sensoren, insbesondere in Einzelschichtausführung), Biegewellensensoren, Widerstandssensoren (z. B. resistiven Fünfdraht- und/oder Vierdrahtsensoren), optische Sensoren (z. B. durch Abschattung) und/oder Infrarotsensoren zur Erfassung der Eingaben ausgestattet. Entsprechende Sensoren bzw. Sensorbildschirme mit derartigen Sensoren sind aufgrund hoher produzierter Stückzahlen kostengünstig bereitstellbar.
Ein Mikroskop, in dem die vorliegende Erfindung realisiert wird, weist vorteilhafterweise zumindest eine Objektführungseinrichtung und/oder eine optische Einheit und/oder eine digitale Bildverarbeitungseinrichtung auf, wobei eine Veränderung der genannten Einstellungen am Mikroskop auf die Objektführungseinrichtung, die optische Einheit und/oder die digitale Bildverarbeitungseinrichtung einwirkt. Mittels der vorgeschlagenen Maßnahmen wird dabei die Effektivität eines mikroskopischen Verfahrens, das die Inspektion mehrerer Bildbereiche (”regions of interest”) erfordert, verbessert und für den Benutzer besonders intuitiv.
Es wird dabei als Grundfunktion des Mikroskops beispielsweise ein vollständiges Live-Bild des beobachteten Objekts auf dem Anzeigebereich des Sensorbildschirms dargestellt. In einem Grundeingabemodus bewirken seitliche Bewegungen eines oder mehrerer Eingabemittel entlang der Oberfläche des Sensorbildschirms eine translatorische Bewegung des erhaltenen Objektbildes.
Hierbei kann entweder ein durch die Bilderfassungseinrichtung dargestellter Bildausschnitt verschoben oder eine Verstellung einer Objektführungseinrichtung bewirkt werden. Durch eine Berühr- und Verschiebebewegung wird im letzteren Fall eine Verstellung der Objektführungseinrichtung, beispielsweise eines motorisierten Kreuztischs, in die gewünschte Position bewirkt. Die Geschwindigkeit der Bewegung der Objektführungseinrichtung korreliert dabei direkt mit der vorgegebenen Bewegung des Eingabemittels. Die jeweiligen Bewegungsrichtungen, wie unten noch näher erläutert, sind zueinander gegenläufig. In gleicher Weise lassen sich auch beispielsweise Dreh- oder Zoomvorgänge realisieren, wie weiter unten erläutert wird.
Eine einem derartigen Mikroskop zugeordnete Steuereinrichtung, die ebenfalls Gegenstand der Erfindung ist, weist einen Eingang zum Empfang von durch den Sensorbildschirm zumindest in seinem Anzeigebereich erfassten Eingaben und wenigstens einem Ausgang zur Veränderung der Einstellungen am Mikroskop auf. Zu den jeweiligen Merkmalen sei auf die obigen Ausführungen verwiesen.
Ein erfindungsgemäßes Betriebsverfahren beinhaltet das Erfassen von Eingaben in dem Anzeigebereich des Sensorbildschirms und das Verändern von Einstellungen am Mikroskop auf Grundlage der in dem Anzeigebereich des Sensorbildschirms erfassten Eingaben, also von Eingaben direkt auf dem angezeigten Objektbild.
In einem derartigen Verfahren beinhaltet das Erfassen der Eingaben vorteilhafterweise das Erkennen von Translations-, Rotations-, Zoom-, Zentrier-, Fokussier-, Auswahl-, Mess-, Verarbeitungs-, Integrations- und/oder Funktionswechselbefehlen in dem Anzeigebereich des Sensorbildschirms, so dass alle diese Befehle direkt in entsprechende Einstellungen umgesetzt werden können.
Es ist insbesondere vorteilhaft, verschiedene Funktionen zur Arbeitsweise des Mikroskops zu definieren. Als Grundfunktion ist eine Arbeitsweise des Mikroskops zweckmäßig, bei der ein Live-Bild des untersuchten Objekts dargestellt wird. In einer anderen Grundfunktion wird ein Standbild dargestellt. Eine weitere Funktion kann eine Autofokussierung bewirken. Schließlich lassen sich komplexere Funktionen definieren, wie beispielsweise die Vermessung eines dargestellten Objekts, die Bildverarbeitung des Objektbildes oder von Teilen des Objektbildes oder schließlich auch die Beschriftung des Objektbildes. Es ist sinnvoll, je nach gewählter Funktion, einen zugehörigen Eingabemodus zu definieren. Ein Eingabemodus zeichnet sich dadurch aus, dass (Relativ-)Position, (Relativ-)Bewegung und/oder (Relativ-)Beschleunigung eines oder mehrerer Eingabemittel in bestimmter Weise interpretiert werden, um hieraus einen Befehl zu erkennen.
Im Fall der Live-Bild-Funktion werden aus den über den Sensor-Bildschirm eingegebenen Befehlen Steuerungssignale erzeugt, die beispielsweise die Bilderfassungseinrichtung, einen Sensor zur Bilderfassung oder eine digitale Kamera, eine Bildverarbeitungseinrichtung, Steuer- und/oder Verarbeitungsmittel, einen motorisierten Objektivrevolver mit mindestens einem Objektiv, eine motorisierte Zoomverstellung, einen in Z-Richtung verfahrbaren Fokussiertrieb, einen motorisierten, xy-verstellbaren Mikroskoptisch, insbesondere einen Kreuztisch, und/oder einen motorisierten Drehtisch ansteuern.
Im Fall der Stand-Bild-Funktion werden aus den über den Sensor-Bildschirm eingegebenen Befehlen solche Steuerungssignale erzeugt, welche beispielsweise die Bildverarbeitungseinrichtung und/oder die Steuer- und/oder Verarbeitungsmittel ansteuern.
Weiterhin kann sowohl im Live-Bild-Modus als auch im Stand-Bild-Modus vorgesehen sein, dass über den Sensorbildschirm Befehle eingegeben werden, welche mittels der erzeugten Steuerungssignale über die Steuer- und/oder Verarbeitungsmittel eine Umschaltung von der Live-Bild-Funktion in die Stand-Bild-Funktion und/oder umgekehrt bewirken.
Bevor hierauf näher eingegangen wird, soll ein einfaches Beispiel dies erläutern: In den Grundfunktionen Live- oder Stand-Bild ist es zweckmäßig, denselben Eingabemodus beizubehalten, in dem beispielsweise eine Berührung des Sensorbildschirms mit dem Eingabemittel und das anschließende Ziehen des Eingabemittels entlang einer Strecke (”touch and move”) als Translationsbefehl erkannt wird (zur Umsetzung des Translationsbefehls siehe unten). In der komplexeren Messfunktion hingegen wird aufgrund eines anderen Eingabemodus die gleiche Eingabe in anderer Weise interpretiert, beispielsweise als Messbefehl zur Messung der Länge der mit dem Eingabemittel zurückgelegten Strecke im Objektraum.
In der Grundfunktion des Mikroskops wird ein Translationsbefehl vorteilhafterweise dann erkannt, wenn wenigstens ein Eingabemittel in Kontakt mit der Oberfläche des Anzeigebereichs des Sensorbildschirms oder in die Nähe seiner Oberfläche poitioniert und hiervon ausgehend relativ zur Oberfläche verschoben wird. Ein derartiger Bewegungsvorgang entspricht dem natürlichen Bewegungsablauf beim Verschieben eines realen Objekts, so dass hierdurch eine sehr intuitive und einfache Bedienung eines Mikroskops ermöglicht wird.
In ähnlicher Weise intuitiv, und damit besonders vorteilhaft ist es, wenn ein Rotationsbefehl dann erkannt wird, wenn mehrere Eingabemittel in Kontakt mit der Oberfläche des Anzeigebereichs des Sensorbildschirms oder in die Nähe seiner Oberfläche poitioniert und hiervon ausgehend relativ zur Oberfläche miteinander verdreht werden, also beispielsweise gemeinsam um einen gemeinsamen Drehpunkt bewegt werden.
Ein Zoombefehl wird vorteilhafterweise dann erkannt, wenn mehrere Eingabemittel in Kontakt mit der Oberfläche des Anzeigebereichs des Sensorbildschirms oder in die Nähe seiner Oberfläche positioniert werden und der Abstand der Eingabemittel relativ zueinander verändert wird. Eine Umsetzung in Mikroskopeinstellungen kann beispielsweise in einer Veränderung des Zoomfaktors einer zoomfähigen optischen Einheit oder eines erfassten Digitalbilds (optischer oder digitaler Zoom) bestehen. Auch diese Bewegung der Eingabemittel (entsprechend einem ”Auseinanderziehen” in der Realität) ist intuitiv und dem Benutzer unmittelbar begreiflich.
Insbesondere mit den genannten drei Befehlen, Translations-, Rotations- und Zoombefehl, lässt sich eine äußerst effektive und intuitive Probenuntersuchung anhand des Live-Bildes verwirklichen, bei der zunächst bei niedriger Vergrößerung der interessierende Bereich (”region of interest”) auf der Probe in einer Übersichtsansicht des Live-Bildes gesucht und der aufgefundene Bereich in das Zentrum des Gesichtsfelds bewegt wird. Diese Vorgänge lassen sich durch Translations- und gegebenenfalls Rotationsbefehle leicht und intuitiv ausführen. Anschließend wird die Vergrößerung des Live-Bildes erhöht, um Details aus dem interessierenden Bereich im Detail untersuchen zu können. Hierzu wird der geschilderte Zoombefehl eingesetzt. Nach der Untersuchung wird die Vergrößerung wieder verringert, um auf die Übersichtsansicht zu gelangen. Auch hierzu dient der geschilderte Zoombefehl. Das Verfahren kehrt zurück zum Aufsuchen eines weiteren interessierenden Bereichs des Live-Bildes. Während der Untersuchung des interessierenden Bereichs bei hoher Vergrößerung können die bereits oben erwähnten komplexeren Funktionen ausgewählt werden, wie etwa die Messfunktion oder die Bildverarbeitungsfunktion.
Allgemein kann jeweils ein Befehl, wie Translations-, Rotations-, Zoom-, Zentrier-, Fokussier-, Auswahl-, Mess-, Verarbeitungs-, Integrations- und/oder Funktionswechselbefehl, erkannt werden, wenn jeweils eine definierte Anzahl von Eingabemitteln für eine definierte Zeit, in definierter Häufigkeit und/oder in einer definierten Anzahl von Positionen mit der Oberfläche des Anzeigebereichs in Kontakt oder in die Nähe seiner Oberfläche gebracht und/oder gehalten wird. Auf diese Weise erkannte Eingaben umfassen beispielsweise Einfach-, Doppel- oder Mehrfachberührungen (entsprechend z. B. Einfach-, Doppel- oder Mehrfachklicks mit einer Computermaus), längere oder kürzere Berührungen, schnellere oder langsamere Bewegungen oder entsprechende einfache oder komplexere Abfolgen von Eingaben (lang-kurz, kurz-lang usw.). Jede dieser Eingaben kann, auch durch einen Benutzer definierbar, in entsprechende Einstellungen am Mikroskop umgesetzt werden. Beispielsweise kann eine kurze Berührung (jedoch ohne Bewegung) eine Standbildaufnahme (”Schnappschuss”) einleiten. Durch eine längere Berührung kann hingegen ein Autofokusprozess eingeleitet werden.
Die Umsetzung in die entsprechenden Instrumenteneinstellungen erfolgt in dem erfindungsgemäßen Verfahren vorteilhafterweise dahingehend, dass ein durch optische Komponenten der Bilderfassungseinrichtung erzeugtes Objektbild und/oder ein durch digitale Komponenten der Bilderfassungseinrichtung erfasstes Objekt translatiert, rotiert, zentriert und/oder fokussiert wird, wenn in dem Anzeigebereich des Sensorbildschirms ein Translations-, Rotations-, Zoom-, Zentrier- bzw. Fokussierbefehl erkannt wird.
Insbesondere können auch Gesten, also durch die Eingabemittel auf der Oberfläche der Bilderfassungseinrichtung im Anzeigebereich ausgeführte Bewegungsmuster, bestimmten weiteren Funktionen zugeordnet werden. Beispielsweise können durch Gesten Steuerelemente für komplexere Funktionen wie Messung, Bildverarbeitung, Beschriftung und dergleichen eingeblendet oder verborgen werden. Beispielsweise kann durch eine solche Geste auch ein Funktionswechsel in eine andere Arbeitsweise des Mikroskops vollzogen werden, also beispielsweise eine der genannten komplexeren Funktionen unmittelbar ausgewählt werden. Andererseits ist es auch möglich, solche Funktionen wie bisher über eigens vorgesehene Eingabeelemente auszuwählen.
Durch die Auswahl einer solchen komplexeren Funktion kann – wie bereits geschildert – der Eingabemodus des Sensorbildschirms verändert werden. So kann die Auswahl einer Messfunktion den Eingabemodus dahingehend verändern, dass nun eine erste Berührung mit einem Eingabemittel einen Markierungspunkt (als Ausgangspunkt einer Messung) festlegt und ein anderer Markierungspunkt, ebenfalls durch ein Eingabemittel festgelegt, den Endpunkt einer zwischen beiden Berührungspunkten definierten Skala angibt. Mit anderen Worten können zwei Berührungspunkte dazu verwendet werden, eine Linie für eine Distanzmessung mittels des Mikroskops festzulegen, wobei jeder Berührungspunkt den Endpunkt einer Messtrecke darstellt. In ähnlicher Weise können beispielsweise drei Berührungspunkte dazu verwendet werden, eine Messlinie für eine Winkelmessung festzulegen. Entsprechend können vier Berührungspunkte einen Kreis definieren, innerhalb dessen beispielsweise eine Flächenmessung durchgeführt wird, wobei jeder Berührungspunkt für eine Kreisapproximation verwendet wird. Anstelle eines Kreises kann auch eine andere Geometrie vorgegeben werden. Die oben erläuterte ”touch and move”-Eingabe kann in der Messfunktion die Berührungspunkte auf der Messlinie einstellen. Diese Eingabemodi wurden nur beispielhaft aufgeführt. Eine Umdefinition ist ebenfalls möglich, ohne den Umfang der Erfindung zu verlassen.
Wird hingegen die Funktion Bildverarbeitung ausgewählt, kann ein Berührungspunkt einen bestimmten Bildverarbeitungsmodus definieren. Beispielsweise kann ein Bereich für eine Bildverarbeitung ausgewählt oder vorgegeben werden, welcher durch einen innerhalb des Bereichs liegenden Berührungspunkt definiert wird. Innerhalb des Bereichs kann dann beispielsweise eine Binarisierung (Schwarz-Weiß-Darstellung) oder Falschfarbendarstellung vorgenommen werden.
Wird eine Beschriftungsfunktion ausgewählt, kann die Beschriftung mittels der erläuterten ”touch and move”-Eingabe definiert oder verändert werden, wobei eine Eingabe beispielsweise Position, Größe und Orientierung der Beschriftung verändert. Ist eine Textbeschriftung erwünscht, kann dann beispielsweise durch eine definierte Berührung in einem Textbereich ein Tastaturfeld in den Anzeigebereich eingeblendet werden.
Vorteilhaft ist auch, wenn in einem entsprechenden Verfahren ein Bereich eines durch die Bilderfassungseinrichtung erzeugten Objektbilds ausgewählt, vermessen, verarbeitet und/oder integriert wird, wenn in dem Anzeigebereich des Sensorbildschirms ein Auswahl-, Mess-, Verarbeitungs- bzw. Integrationsbefehl erkannt wird. Es ist sinnvoll, dem Benutzer die genannten Befehle während der Objektuntersuchung bei hoher Vergrößerung anzubieten. Der Auswahlbefehl kann beispielsweise bei Umrundung eines bestimmten Objektbereichs innerhalb des interessierenden Bereichs mittels eines Eingabemittels erkannt werden. Der Auswahlbefehl kann beispielsweise zu einer Umrandung und/oder farbigen Unterlegung des ausgewählten Objektbereichs führen. Verschiedene Mess- und Verarbeitungsbefehle wurden bereits oben in Zusammenhang mit der entsprechenden Funktionen Messung bzw. Bildverarbeitung besprochen. Ein Integrationsbefehl kann beispielsweise dadurch definiert werden, dass nach einem Auswahlbefehl ein einfaches oder mehrfaches Antippen des ausgewählten Bereichs innerhalb eines bestimmten Zeitfensters erfolgt. Der Integrationsbefehl führt zur Flächenintegration des ausgewählten Bereichs im Objektraum, also zur Angabe des Flächeninhalts des zusammenhängenden, ausgewählten Objektbereichs mittels Bildverarbeitung unter Verwendung des Schwellwertverfahrens oder der Kantendetektion. Beim Schwellwertverfahren wird jeder Bildpunkt, der einen bestimmen Helligkeitswert (Schwellwert) übersteigt, als Teil der Fläche betrachtet und für die Integration berücksichtigt. Bei der Kantendetektion wird die Grenzlinie für die Integration dadurch bestimmt, dass ausgehend vom Berührungspunkt in jeder Richtung gedanklich ein Strahl definiert wird. Auf diesem Strahl wird der Helligkeitsverlauf der Bildpunkte aufgetragen. Die Grenzlinie für die Integration wird nun durch jeweils einen Punkt auf dem Helligkeitsverlauf entlang jedes Strahls gebildet. Dieser Punkt auf jedem Strahl kann z. B. als Wendepunkt des Helligkeitsverlaufs bestimmt werden.
Wie erläutert kann im Rahmen dieses Verfahrens auch ein Funktionswechsel mit entsprechender Änderung des Eingabemodus (z. B. von einer Mess- in eine Bildverarbeitungsfunktion) erfolgen, wenn ein Funktionswechselbefehl beispielsweise in dem Anzeigebereich des Sensorbildschirms anhand einer Geste erkannt wird.
In entsprechender Weise können die Funktionen auch durch einen weiteren Funktionswechselbefehl, also z. B. eine weitere Eingabegeste, wieder verlassen werden, also etwa in die Grundfunktion der Live-Bildanzeige zurückgekehrt werden.
Die Erfindung ist dabei auch nicht auf eine Live-Bildanzeige beschränkt, sondern kann auch für eine Standbildanzeige verwendet werden, bei welcher die Bewegung der Objektführungseinrichtung, wie teilweise bereits zuvor erläutert, durch eine Bewegung des Probenbilds relativ zum Anzeigebereich verändert wird. Wie erläutert, kann dann eine Einstellung der Vergrößerung durch digitale Mittel (Digitalzoom) bewirkt werden.
Insgesamt ermöglichen die direkte Umsetzung der Bewegung entsprechender Eingabemittel und das Einstellen des Gesichtsfelds eine sehr intuitive Bedienung eines entsprechenden Mikroskops. In gleicher Weise trifft dies auf komplexere Funktionen wie Messung, Bildverarbeitung, Beschriftung und dergleichen zu. Die Erfindung kann dabei eine Reihe herkömmlicher Eingabevorrichtungen wie Handsteuerungen, Joysticks, eine Computermaus, Tastaturen und dergleichen ersetzen und daher die Komplexität eines entsprechenden Mikroskopsystems, sowie insbesondere dessen Raumerfordernisse und Kosten, beträchtlich verringern.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale, insbesondere im Rahmen der Ausführungsbeispiele, nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung ausführlich beschrieben.
Figurenbeschreibung
1 zeigt ein Mikroskop gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung in schematischer Darstellung.
2 zeigt eine Translationsbewegung gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung in schematischer Darstellung.
3 zeigt eine Translationseinrichtung gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung in schematischer Darstellung.
4 zeigt eine Translation eines Bildbereichs gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung in schematischer Darstellung.
5 zeigt eine Bilddrehung gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung in schematischer Darstellung.
6 zeigt eine Bilddrehung gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung in schematischer Darstellung.
7 zeigt einen Zoomvorgang gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung in schematischer Darstellung.
8 zeigt Mikroskope gemäß besonders bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung in schematischer Darstellung.
In 1 ist ein Mikroskop gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung schematisch dargestellt und insgesamt mit 100 bezeichnet.
Das Mikroskop 100 weist eine Bilderfassungseinrichtung 110 auf, welche als optische Komponenten 111 beispielsweise ein Objektiv 112 und einen Tubus 113, vorzugsweise mit einer entsprechenden optischen Zoomeinrichtung, umfasst. Als elektronische Komponenten sind ein beispielsweise als CCD-Chip ausgebildeter Sensor 114 und eine digitale Bildverarbeitungseinrichtung 115 vorgesehen. Die Bildverarbeitungseinheit 115 kann ganz oder teilweise in der Bilderfassungseinrichtung 110 integriert oder in nachgeschalteten Steuer-/Verarbeitungsmittel 160, wie einem Computer, oder einer separaten, selbstständigen Einheit 115 angeordnet sein.
Durch den Sensor 114 und die digitale Bildverarbeitungseinrichtung 115 wird ein optisches Bild, welches mittels der optischen Komponenten 111 erfasst wird, in ein Digitalbild umgesetzt und vorteilhafterweise bereits entsprechend aufbereitet.
Eine Objektführungseinrichtung 120, beispielsweise in Form eines manuellen oder motorischen xy-Kreuztischs 121 oder Drehtisches mit einer entsprechenden Translations- und Rotationseinrichtung 122, mittels welcher die Objektführungseinrichtung 120 in Richtung der Pfeile 123 und 124 translatiert und/oder rotiert werden kann, ist vorgesehen. Sinngemäß kann die Rotation auch durch die Rotation der optischen Achse der Bilderfassungseinrichtung 110 oder des Sensors 114 realisiert sein.
Ferner weist das Mikroskop 100 eine Steuereinrichtung 130 auf, welche einzelnen Komponenten des Mikroskops 100 zugeordnete Verstellelemente 141, 142 und 143 einer Verstelleinrichtung 140 ansteuert. Hierdurch wird beispielsweise eine Veränderung der Einstellung der Objektführungseinrichtung 120 oder der optischen 111 und elektronischen 114, 115 Elemente der Bilderfassungseinheit 110 ermöglicht. Die Steuereinrichtung 130 arbeitet dabei auf Grundlage von durch einen Sensorbildschirm 150 erfassten Eingaben.
Der Sensorbildschirm 150 weist einen Anzeigebereich 151 auf, auf dem ein Live- oder Standbild des durch die Bilderfassungseinrichtung 110 erfassten Objektes angezeigt wird, und auf dem die genannten Eingaben, insbesondere mittels eines oder mehrerer Finger eines Benutzers als Eingabemittel (nicht dargestellt), vorgenommen werden können. Weitere Eingabemittel 152, 153, beispielsweise Schalter oder Tasten, können ebenfalls vorgesehen sein. Ebenso vorgesehen sein können weitere Steuer- und/oder Verarbeitungsmittel 160, beispielsweise in Form des Computers 160.
2 zeigt in schematischer Darstellung eine Bewegung eines Berührungspunkts eines Eingabemittels auf einem Anzeigebereich eines Sensorbildschirms, wie beispielsweise des Anzeigebereichs 151 des Sensorbildschirms 150 des Mikroskops 100 aus 1.
Ein durch eine entsprechende Bilderfassungseinrichtung, wie beispielsweise die zuvor erläuterte Bilderfassungseinrichtung 110, erzeugtes Live- oder Standbild wird auf einem Anzeigebereich 11 (entsprechend dem zuvor erläuterten Anzeigebereich 151) angezeigt. Der gesamte Anzeigebereich 11 weist eine berührungssensitive Fläche auf. In dem Bereich 11 können Positionen und/oder entsprechende Positionsänderungen von Berührungspunkten von Eingabemitteln über die Zeit gleichzeitig erfasst werden. Die Positionen dieser Berührungspunkte werden hierzu mit einer vordefinierten Abtastfrequenz abgetastet, während sie sich in Kontakt befinden. Auch eine kontaktfreie Sensierung ist möglich. Letztlich werden dadurch sequentiell Informationen zu den Positionen 12a, 12b, 12c des jeweiligen Berührungspunkts über die Zeit erfasst. Die Distanz zwischen zwei Positionen, beispielsweise zwischen den Positionen 12a und 12b oder zwischen den Positionen 12b und 12c gibt dabei die Bewegung über die Zeit wieder. Die Bedienungsinformation besteht hierbei aus einer Distanz, einer Geschwindigkeit und einer Beschleunigung in einem Koordinatensystem mit den Achsen X', 16a und Y', 16b, und einem Nullpunkt 16. Die Achsen des Koordinatensystems liegen dabei parallel zu den Kanten des Anzeigebereichs 11.
In 3 ist die Bewegung einer Objektführungseinrichtung, wie beispielsweise der Objektführungseinrichtung 120 des Mikroskops 100, schematisch dargestellt.
Die Objektführungseinrichtung weist orthogonale, motorisierte Aktoren 20, 21 auf, welche eine Bewegung der Objektführungseinrichtung entlang von Bewegungsachsen X und Y bewirken. Die Aktoren 20, 21 werden zur Bewegung eines auf der Objektführungseinrichtung befindlichen Objekts 25 in Bezug auf das Gesichtsfeld verwendet, so dass sich dieses bei einer Bewegung der Aktoren 20, 21 von einer Position 23a in eine Position 23b auf dem Objekt verschiebt. Die Orientierung von X und Y ist bei einem System mit Bildumkehr entgegengesetzt zu den im Zusammenhang mit 2 erläuterten Achsen X' und Y'.
Die Gesamtvergrößerung M_tot der Bildgebungseinrichtung ist als Verhältnis der Größe des Anzeigebereichs zu der Größe des Gesichtsfelds, welches in dem Anzeigebereich sichtbar ist, definiert. Die Skalierung der Achsen von X, Y sowie X' und Y' steht in einem entsprechenden Verhältnis zu M_tot. Wird in dem Bildanzeigebereich 151 (1) bzw. 11 (2) ein Berührungspunkt erkannt, wird dessen Bewegungsinformation (Distanz, Geschwindigkeit, Beschleunigung) zur Ansteuerung der Aktoren 20, 21 der Objektführungseinrichtung unter Berücksichtigung von M_tot verwendet.
In der in 3 dargestellten Situation wird dabei kein Rotationsbefehl erkannt. Daher wird die Bewegungskomponente 14a des Berührungspunkts 12a entlang X' direkt in eine Bewegung 24a entlang der Achse X umgesetzt. Das Analoge trifft für die Bewegungskomponente 15a entlang Y' zu, welche in einer Bewegung 24b entlang der Achse Y resultiert. Diese Bewegung erfolgt unter Berücksichtigung der entsprechenden Geschwindigkeit und Beschleunigung des Berührungspunkts.
In 4 ist eine Bewegung eines Bilds im Anzeigebereich dargestellt. Die Bewegung der Objektführungseinrichtung 120, wie zuvor im Zusammenhang mit den 1 bis 3 beschrieben, führt zu einer Verschiebung des in einem Anzeigebereich 31 dargestellten Gesichtsfelds von einer Position 32a in eine Position 32b. In 4a ist die Situation vor, in 4b die Situation nach der Bewegung dargestellt. Die Distanz jeweils korrespondierender Bildpunkte vor und nach der Bewegung der Objektführungseinrichtung entspricht der Bewegungsinformation eines in einem Anzeigebereich 151 bzw. 11 erfassten Berührungspunkts. Anhand von 4 lässt sich aber auch anschaulich eine alternative Möglichkeit der Verschiebung des Anzeigebereichs 31 illustrieren. Ist nämlich das durch den Sensor 114 (vgl. 1) erfasste Bild größer als der dem Benutzer dargebotene Anzeigebereich 31, lässt sich ein Translations- oder Verschiebebefehl auch auf rein digitale Weise ohne Bewegung der Objektführungseinrichtung 20 (vgl. 1) realisieren, soweit die erwünschte Verschiebung des Anzeigebereichs 31 noch innerhalb des vom Sensor 114 (vgl. 1) erfassten Bildes liegt. Hierzu wird bei einer Verschiebung des Anzeigebereichs 31 von Position 32a zu Position 32b lediglich der zur Anzeige am Sensorbildschirm 150 (vgl. 1) ausgelesene Bildausschnitt entsprechend verschoben.
In 5 ist die Umsetzung eines durch die Bewegung zweier Berührungspunkte von Anzeigemitteln auf einem Anzeigebereich eines Sensorbildschirms erkannten Rotationsbefehls dargestellt. Die Bewegungsinformation wird dazu verwendet, eine Rotation des Gesichtsfelds von einer Position 41a in eine Position 41b vorzunehmen und gleichzeitig eine Rotation des zugeordneten Koordinatensystems mit den Achsen X'' und Y'', 44a–d, um einen Nullpunkt 44 in Bezug auf den Anzeigebereich 41 zu bewirken. Der Mittelpunkt der Rotation ist durch den Schnittpunkt 43b definiert. Er wird durch die zwei Verbindungslinien zwischen den zwei Berührungspunkten vor der Bewegung 42a und nach der Bewegung 42b festgelegt. Der Rotationswinkel ergibt sich über den Schnittwinkel 43a am Schnittpunkt 43b.
In 6 sind eine Rotation und ein Zoom eines Bilds in einem Anzeigebereich schematisch dargestellt. In 6a ist das Gesichtsfeld vor einer Rotation 51 im Anzeigebereich 50 gezeigt. Der Anzeigebereich zeigt das Bild mit einer Skalierung 54, die sich durch die Gesamtvergrößerung M_tot der Bildgebungseinrichtung ergibt.
6b zeigt das Gesichtsfeld nach einer Bewegung wie zuvor beschrieben. Die Rotation verändert die Skalierung 54 des Bildes nicht. Der Zweck dieser Rotation ist es, Bereiche von Interesse mit dem Koordinatensystem des Anzeigebereichs für eine bessere Dokumentation auszurichten. Es ist jedoch aus 6b auch deutlich ersichtlich, dass bestimmte Bereiche 52 des ursprünglichen Gesichtsfelds in dem Anzeigebereich 53 nicht mehr sichtbar sind. Andererseits enthalten neue, nun eingeschwenkte Bereiche 52 des Anzeigebereichs keine Bildinformation, da sie außerhalb des ausgelesenen Bildausschnittes liegen. Dies tritt ausschliesslich im Fall einer Rotation des Gesichtsfeldes mittels Bildverarbeitung des digitalen Bildes auf. Wird das Gesichtsfeld mittels Rotation der Objektführungseinrichtung 120 durchgeführt, entstehen diese Anzeigebereiche ohne Bildinformation nicht.
In 6c wird daher das Gesichtsfeld 51 digital mittels digitaler Verarbeitungsmittel skaliert, so dass das Bild des Gesichtsfelds 53 alle Teile des Anzeigebereichs 50 abdeckt. Dies führt zu einem Vergrößerungsfaktor M_DIG für diese Skalierung. Im Endeffekt hat sich die Skalierung 54 des Bilds auf dem Anzeigebereich 50 um den Faktor M_DIG verändert. Dies ist jedoch nicht erwünscht und kann daher, wie in 6d gezeigt, durch die Veränderung der Vergrösserung des optischen Zooms mit 1/M_DIG kompensiert werden. Das Gesichtsfeld 51 in dem Anzeigebereich 50 entspricht wieder jenem vor der Rotation (vgl. 6a).
Die Schritte, wie sie in den 6a bis 6d sequentiell dargestellt sind, werden vorzugsweise parallel durchgeführt. Die Drehung des Gesichtsfelds kann durch digitale Verarbeitungsmittel oder durch eine Drehung der optischen Achse der Bildgebungseinrichtung ausgeführt werden. Nach der Drehung des Gesichtsfelds werden nunmehr alle Lateralbewegungen des Gesichtsfelds (siehe 2) aus dem Koordinatensystem des Anzeigebereichs in das Koordinatensystem der Objektführungseinrichtung unter Verwendung des Rotationswinkels 43a (vgl. 5), umgesetzt.
In 7 ist eine Vergrößerung des Gesichtsfelds dargestellt. Das Bild eines ersten Gesichtsfelds 61a ist in der 7a in einem Anzeigebereich 60 vor der Vergrößerung gezeigt. Die Skalierung des Bildes wird durch die Größenskala 62a veranschaulicht. Die Position zweier Berührungspunkte 63a definiert einen rechtwinkligen Bereich 64a, welcher mit seinen Kanten parallel zum Anzeigebereich 60 liegt.
7b zeigt die Situation nach einer Veränderung der Größe des Gesichtsfelds. Die Position der zwei Berührungspunkte, nun mit 63b angegeben hat sich in Bezug auf ihre Position 63a in der 7a verändert, die Größe des zweiten rechtwinkligen Bereichs 64b ist entsprechend reduziert. Die Veränderung des Gesichtsfelds wurde durch eine Veränderung von M_tot bewirkt. In gleicher Weise ist das Verhältnis von M_tot der Gesichtfelder 61a, 61b durch das Verhältnis der zwei Diagonalen 65a, 65b der zwei rechtwinkligen Bereiche 64a, 64b definiert. Die Veränderung von M_tot wird auch zu einer veränderten Skalierung des Bilds führen, was durch die Angabe der Größenskala 62b in 7b veranschaulicht ist. Das Verhältnis der zwei Skalen entspricht dem Verhältnis der Werte für M_tot.
Die Veränderung von M_tot kann unter Verwendung von digitalen Zoommitteln erfolgen. Dies ist insbesondere dann günstig, wenn das Verfahren zur Größenveränderung von Standbildern verwendet wird. Im Fall einer Live-Bildanzeige wird es hingegen vorteilhaft sein, M_tot durch optische Mittel wie einen optischen Zoom zu verändern.
In allen Fällen ist bevorzugt, bei der Veränderung der Bildgröße ein bestimmtes Seitenverhältniskriterium einzuhalten. Ein bevorzugtes Seitenverhältniskriterium stellt beispielsweise ein 1:1-Verhältnis von Kamerapixeln zu Bildpixeln dar. Erreicht der optische Zoom seine obere Vergrößerungsgrenze, kann die weitere Vergrößerung von M_tot unter Verwendung eines digitalen Zooms realisiert werden. Bei der Reduktion von M_tot ist es bevorzugt, zunächst den digitalen Zoom zu reduzieren, bis das Seitenverhältniskriterium eingehalten wird. Zur weiteren Verkleinerung wird dann der optische Zoom verwendet.
Andere Seitenverhältniskriterien sehen beispielsweise eine Entsprechung der optischen Auflösung der Bildgebungseinrichtung zur Größe eines Pixels des Anzeigebereichs vor. Beliebige weitere Kriterien können ebenfalls einbezogen werden. Die zwei rechtwinkligen Bereiche 64a, 64b der 7 weisen jeweils einen Mittelpunkt 66a, 66b auf. Diese Mittelpunkte, welche zur Zentrierung verwendet werden, können auch während der Vergrößerung oder Größenveränderung verändert werden. Die Bewegung des Mittelpunkts wird in die Bewegung der Objektführungseinrichtung, wie in Zusammenhang mit 3 erläutert, umgesetzt.
In den 8a und 8b sind weitere Mikroskope 70 gemäß bevorzugter Ausführungsformen dargestellt, wobei aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht alle Elemente aus 1 nochmals einzeln dargestellt sind. Insbesondere kann die Mikroskopeinheit 72 die Komponenten 112 und 113 aus 1, die Kamera 71 die Komponenten 114, 115 und 160 und die Bildanzeige 73 die Komponente 150 aus 1 umfassen.
Ein in 8a dargestelltes Mikroskop weist als Hauptkomponenten eine Mikroskopeinheit 72, eine Kamera 71 und eine Bildanzeige 73 auf. Die Bildanzeige 73 weist einen Sensorbildschirm bzw. einen berührungssensitiven Bildanzeigebereich 74 wie zuvor erläutert auf. In der 8a wird dabei eine einzelne Verbindung 75 zwischen der Mikroskopeinheit 72, der Kamera 71 und der Bildanzeigeeinheit 73 zur Kommunikation verwendet. Darüber hinaus kann diese Verbindung 75 auch elektrische Leistung für die Mikroskopeinheit 72 und die Kamera 71 bereitstellen.
In 8b ist eine weitere Ausführungsform gezeigt, bei der zwei Verbindungsleitungen vorgesehen sind, von denen eine Verbindungsleitung 76 zur Verbindung mit der Kamera 71 und die andere mit Verbindungsleitung 77 zur Verbindung mit der Mikroskopeinheit 72 ausgebildet ist. Diese Verbindungsleitungen können jeweils eine Kommunikationsverbindung und/oder eine elektrische Leistung bereitstellen. Die Kommunikation kann auf Grundlage bekannter, jeweils gemeinsamer oder getrennter Kommunikationsstandards wie USB, Firewire, CAN, HDMI etc. oder auch kabellos über WLAN, Bluetooth, Infrarot etc. erfolgen.
Bezugszeichenliste

11: Anzeigebereich
12a, 12b, 12c: Position
14a, 14b: Bewegungskomponente
15a, 15b: Bewegungskomponente
16: Nullpunkt
16a: X'-Achse
16b: Y'-Achse
20, 21: Aktor
23a, 23b: Position
24a, 24b: Bewegungskomponente
25: Objekt
31: Anzeigebereich
31a, 32b: Position
41: Anzeigebereich
41a, 41b: Position
42a, 42b: Berührungspunkte
43a: Schnittwinkel
43b: Schnittpunkt
44: Nullpunkt
44a: X'-Achse
44b: Y'-Achse
44c: X''-Achse
44d: Y''-Achse
50: Anzeigebereich
51: Gesichtsfeld
52: Bildbereich
53: Gesichtsfeld
54: Skalierung
60: Anzeigebereich
61a, 61b: Gesichtsfeld
62a, 62b: Größenskala
63a: Berührungspunkte
64a, 64b: Bereich
65a, 65b: Diagonale
66a, 66b: Mittelpunkt
70: Mikroskop
71: Kamera
72: Mikroskopeinheit
73: Bildanzeige
74: Sensorbildschirm
75: Verbindung
76, 77: Verbindungsleitung
100: Mikroskop
110: Bilderfassungseinrichtung
111: optische Komponenten
112: Objektiv
113: Tubus
114: Sensor
115: Bildverarbeitungseinrichtung
120: Objektführungseinrichtung
121: Kreuztisch
122: Translations- und Rotationseinrichtung
123: Pfeil für Translation
124: Pfeil für Rotation
130: Steuereinrichtung
140: Verstelleinrichtung
141, 142, 143: Verstellelement
150: Sensorbildschirm
151: Anzeigebereich
152, 153: Eingabemittel
160: Steuer-/Verarbeitungsmittel

Claims

Mikroskop (100) mit einer zur optischen und digitalen Erfassung eines Objekts unter Erzeugung eines Objektbildes eingerichteten Bilderfassungseinrichtung (110), wobei die Bilderfassungseinrichtung (110) optische Komponenten (111) und digitale Komponenten (114, 115) und hierdurch Möglichkeiten zur optischen und/oder digitalen Vergrößerung oder Verkleinerung des erzeugten Objektbildes aufweist, und mit einem zur Anzeige des Objektbildes in einem Anzeigebereich (151) und zur Erfassung von Eingaben in dem Anzeigebereich (151) ausgebildeten Sensorbildschirm (150), wobei das Mikroskop (100) zur Veränderung von Einstellungen von motorisierten und/oder elektrisch steuerbaren Mikroskop-Komponenten (110, 112, 71, 114, 115, 120, 121, 160) am Mikroskop (100) auf Grundlage der in dem Anzeigebereich (151) des Sensorbildschirms (150) innerhalb des angezeigten Objektbilds erfassten Eingaben derart eingerichtet ist, dass bei Erkennung eines Zoombefehls über eine Eingabe in dem Anzeigebereich (151) des Sensorbildschirms (150) innerhalb des angezeigten Objektbilds eine Änderung der optischen und/oder digitalen Vergrößerung des erzeugten Objektbildes über die optischen (111) und/oder digitalen (114, 115) Komponenten der Bilderfassungseinrichtung vorgenommen wird.
Mikroskop (100) nach Anspruch 1, bei dem der Sensorbildschirm (150) zumindest in dem Anzeigebereich (151) zur Erfassung einer Position, einer Bewegung und/oder einer Beschleunigung wenigstens eines Eingabemittels an oder in der Nähe seiner Oberfläche eingerichtet ist.
Mikroskop (100) nach Anspruch 2, bei dem aus der erfassten Position, Bewegung und/oder Beschleunigung Steuerungssignale abgeleitet werden, mit denen die Funktionen der motorischen und/oder elektrisch steuerbaren Mikroskop-Komponenten (110, 112, 71, 114, 115, 120, 121, 160) steuerbar sind.
Mikroskop (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die motorischen und/oder elektrisch steuerbaren Mikroskop-Komponenten (110, 112, 71, 114, 115, 120, 121, 160) eine oder mehrere der folgenden Komponenten umfassen: die Bilderfassungseinrichtung (110), einen Sensor (114) zur Bilderfassung oder eine digitale Kamera (71), eine Bildverarbeitungseinrichtung (115), Steuer- und/oder Verarbeitungsmittel (160), einen Objektivrevolver mit mindestens einem Objektiv (112), eine motorisierte Zoomverstellung, einen in Z-Richtung verfahrbaren Fokussiertrieb, einen xy-verstellbaren Mikroskoptisch (121), insbesondere einen Kreuztisch, und/oder einen Drehtisch.
Mikroskop (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem der Sensorbildschirm (150) zumindest in dem Anzeigebereich (151) zur Erfassung einer Relativposition, einer Relativbewegung und/oder einer Relativbeschleunigung mehrerer Eingabemittel zueinander an oder in der Nähe seiner Oberfläche eingerichtet ist.
Mikroskop (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem der Sensorbildschirm (150) zumindest in dem Anzeigebereich (151) als Multi-Touch-Sensorbildschirm ausgebildet ist.
Mikroskop (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem der Sensorbildschirm (150) zumindest in dem Anzeigebereich (151) akustische Impuls- und/oder Oberflächenwellensensoren, kapazitive Sensoren, Biegewellensensoren, Widerstandssensoren, optische und/oder Infrarotsensoren zur Erfassung der Eingaben aufweist.
Mikroskop (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, das zumindest eine Objektführungseinrichtung (120) und/oder eine optische Einheit (111) und/oder eine digitale Bildverarbeitungseinrichtung (115) aufweist, wobei eine Veränderung von Einstellungen am Mikroskop auf die Objektführungseinrichtung (120), die optische Einheit (111) und/oder die digitale Bildverarbeitungseinrichtung (115) einwirkt.
Steuereinrichtung (130, 160), die zur Ansteuerung eines Mikroskops (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche eingerichtet ist, mit einem Eingang zum Empfang von durch den Sensorbildschirm (150) zumindest in seinem Anzeigebereich (151) innerhalb des angezeigten Objektbilds erfassten Eingaben und wenigstens einem Ausgang zur Veränderung der Einstellungen am Mikroskop, wobei die Steuereinrichtung (130, 160) derart eingerichtet ist, dass bei Erkennung eines Zoombefehls über eine Eingabe in dem Anzeigebereich (151) des Sensorbildschirms (150) innerhalb des angezeigten Objektbilds eine Änderung der optischen und/oder digitalen Vergrößerung des erzeugten Objektbildes über eine Veränderung der Einstellung der optischen (111) und/oder digitalen (114, 115) Komponenten der Bilderfassungseinrichtung vorgenommen wird.
Verfahren zum Betrieb eines Mikroskops (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, das das Anzeigen eines Objektbildes in einem Anzeigebereich (151) eines Sensorbildschirms (150), das Erfassen von Eingaben in dem Anzeigebereich (151) des Sensorbildschirms (150) und das Verändern von Einstellungen am Mikroskop auf Grundlage der in dem Anzeigebereich (151) des Sensorbildschirms (150) innerhalb des angezeigten Objektbilds erfassten Eingaben umfasst, und wobei bei Erkennung eines Zoombefehls über eine Eingabe in dem Anzeigebereich (151) des Sensorbildschirms (150) innerhalb des angezeigten Objektbilds eine Änderung der optischen und/oder digitalen Vergrößerung des erzeugten Objektbildes über die optischen (111) und/oder digitalen (114, 115) Komponenten der Bilderfassungseinrichtung vorgenommen wird.
Verfahren nach Anspruch 10, bei dem das Erfassen der Eingaben das Erkennen von Befehlen, wie Translations-, Rotations-, Zoom-, Zentrier-, Fokussier-, Auswahl-, Mess-, Verarbeitungs-, Integrations- und/oder Funktionswechselbefehlen, in dem Anzeigebereich (151) des Sensorbildschirms (150) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 11, bei dem jeweils ein Befehl erkannt wird, wenn jeweils eine definierte Anzahl von Eingabemitteln für eine definierte Zeit, in definierter Häufigkeit und/oder in einer definierten Anzahl von Positionen mit der Oberfläche des Anzeigebereichs (151) in Kontakt oder in die Nähe seiner Oberfläche gebracht und/oder gehalten wird.
Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, bei dem ein Translationsbefehl erkannt wird, wenn wenigstens ein Eingabemittel in Kontakt mit der Oberfläche des Anzeigebereichs (151) des Sensorbildschirms (150) oder in die Nähe seiner Oberfläche positioniert wird und ausgehend von dieser Position relativ zur Oberfläche verschoben wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, bei dem ein Rotationsbefehl erkannt wird, wenn mehrere Eingabemittel in Kontakt mit der Oberfläche des Anzeigebereichs (151) des Sensorbildschirms (150) oder in die Nähe seiner Oberfläche positioniert werden und ausgehend von dieser Position relativ zur Oberfläche miteinander verdreht werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, bei dem ein Zoombefehl erkannt wird, wenn mehrere Eingabemittel in Kontakt mit der Oberfläche des Anzeigebereichs (151) des Sensorbildschirms (150) oder in die Nähe seiner Oberfläche positioniert werden und ausgehend von dieser Position der Abstand der Eingabemittel relativ zueinander verändert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 15, bei dem ein durch optische Komponenten der Bilderfassungseinrichtung (110) erzeugtes Objektbild und/oder ein durch digitale Komponenten der Bilderfassungseinrichtung (110) erfasstes Objekt translatiert, rotiert, zentriert und/oder fokussiert wird, wenn in dem Anzeigebereich (151) des Sensorbildschirms (150) ein Translations-, Rotations-, Zoom-, Zentrier- und/oder Fokussierbefehl erkannt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 16, bei dem ein Bereich eines durch die Bilderfassungseinrichtung (110) erzeugten Objektbilds ausgewählt, vermessen, verarbeitet und/oder integriert wird, wenn in dem Anzeigebereich (151) des Sensorbildschirms (150) ein Auswahl-, Mess-, Verarbeitungs- und/oder Integrationsbefehl erkannt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 17, bei dem ein Funktionswechsel in eine andere Arbeitsweise des Mikroskops (100) vorgenommen wird, wenn ein Funktionswechselbefehl erkannt wird.
Verfahren nach Anspruch 18, bei dem bei einem Funktionswechsel eine Änderung des Eingabemodus zur Erkennung von Befehlen anhand erfasster Eingaben am Sensorbildschirms (150) vorgenommen wird.
Verfahren nach Anspruch 19, bei dem jedem Eingabemodus eine bestimmte Anzahl von erkennbaren Befehlen zugeordnet wird.