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TECHNISCHES
GEBIET
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Die
Erfindung betrifft ein digitales Mikroskopbild-Erfassungssystem,
bestehend aus einem Mikroskop und einem Abbildungsinstrument.
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TECHNISCHER
HINTERGRUND
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Wie
in 14 gezeigt ist, setzt sich ein digitales Mikroskopbild-Erfassungssystem
zusammen aus einem Mikroskop 83 und einem Abbildungsinstrument 86.
Das Mikroskop 83 ist aufgebaut aus einer Mikroskopeinheit 81,
die ein optisches System enthält
und ein vergrößertes Bild
eines Objekts erzeugt, und eine Mikroskopsteuerung 82,
die das optische System der Mikroskopeinheit 81 so steuert,
daß unter Verwendung
einer AF-Einheit 95 eine Fokussierung auf das Objekt erfolgt.
Das Abbildungsinstrument 86 wird aufgebaut durch eine Kamerakopfeinheit 84,
die an dem Mikroskop 83 befestigt ist und ein bildgebendes
Bauelement (beispielsweise ein CCD-Element) zum Detektieren des
vergrößerten Objektbilds
und eine Kamerasteuerung 85, die das von dem bildgebenden
Bauelement detektierte Signal zur Ausgabe von Bildinformation verarbeitet,
enthält.
Sowohl das Mikroskop 83 als auch das Abbildungsinstrument 86 ist
mit einer externen Steuerung, beispielsweise einem Computer 87 verbunden,
der das Mikroskop 83 und das Abbildungsinstrument 86 steuert,
um ein digitales Bild des Objekts zu gewinnen. In diesem Fall besitzen
die Instrumente 83, 86 und 87 Stromversorgungskabel 92, 93 und 94 sowie
eine Menge Verbindungskabel 88, 89, 90 und 91,
die die Instrumente untereinander verbinden.
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Von
dem Computer 87 ausgeführte
Prozesse zum Erhalten eines digitalen Bilds vom Mikroskop 83 sind
in 15 dargestellt. Nach Bereitstellung von Netzspannung
im Schritt S160 werden mittels Datenaustausch (Steuerbefehlen) zwischen
einer Reihe von Instrumenten Prozesse ausgeführt, bei denen der Computer 87 Instrumenteninformation über das Mikroskop 83 in
den Schritten S161 und S162 erfaßt, Prozesse, bei denen der
Computer 87 Instrumenteninformation bezüglich des Abbildungsinstruments 86 in
den Schritten S163 und S164 sammelt, Prozesse, in denen der Computer 87 einen
Steuerbefehl an die Mikroskopsteuerung 82 sendet, um die
Mikroskopeinheit 61 so zu steuern, daß das optische System auf das
Objekt fokussiert wird, basierend auf der Instrumenteninformation
und ausgeführt
in den Schritten S165 bis S173, und Prozesse, bei denen der Computer
einen Steuerbefehl an die Kamerasteuerung 85 sendet, um
Bildinformation über
das Objekt zu erhalten, was in den Schritten S174 und S175 geschieht,
demzufolge eine Reihe von Prozessen gleichzeitig ausgeführt wird.
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Ein
digitales Mikroskopbild-Erfassungssystem ist in der japanischen
Patentanmeldungs-Offenlegungsschrift Nr. 11-95125 offenbart, wonach
ein Mikrocomputer eine Reihe von Prozessen genauso wie in dem oben
beschriebenen Fall gleichzeitig ausführt.
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Da
allerdings gemäß der Offenbarung
in der japanischen Patentanmeldungs-Offenlegungsschrift Nr. 11-95125 ein
Mikrocomputer in einem Bildprozessor häufig mit einer Mikroskopsteuereinheit,
einem Vollbildspeicher und einer Kamerasteuereinheit kommunizieren
muß und
Prozesse ausführt,
steht zu befürchten,
daß Ansprechverhalten
und Arbeitsweise schlechter werden und die Verarbeitungsgeschwindigkeit
abnimmt.
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OFFENBARUNG
DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung erfolgt im Hinblick auf die oben angesprochenen
Probleme, und es ist ihr Ziel, ein digitales Mikroskopbild-Erfassungssystem
anzugeben, welches aufgebaut ist durch Verbinden einer Mikroskopsteuerung
und einer Kamerasteuerung mittels einer Kommunikationseinrichtung, um
Steuerbefehle auszutauschen und so die Mikroskopsteuerung und die
Kamerasteuerung in kooperativer Weise zu betreiben und so zu einer
hohen Verarbeitungsgeschwindigkeit zu gelangen.
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Um
das obige Ziel zu erreichen, enthält das digitale Mikroskopbild-Erfassungssystem
gemäß der Erfindung
ein Mikroskop, welches sich zusammensetzt aus einer Mikroskopeinheit,
aufgebaut aus einem optischen System zum Erzeugen eines vergrößerten Objektbilds
und einer Mikroskopsteuerung, die an die Mikroskopeinheit angeschlossen
ist und die Bewegung der Mikroskopeinheit steuert, einem Abbildungsinstrument,
zusammengesetzt aus einer Kamerakopfeinheit, die an dem Mikroskop
befestigt ist und ein Abbildungselement enthält, welches das von dem optischen
System kommende vergrößerte Bild
erfaßt,
und einer Kamerasteuerung, die an die Kamerakopfeinheit angeschlossen
ist, ein von dem bildgebenden Element ausgegebenes detektiertes Signal
empfängt,
und Bildinformation über
das Objekt ausgibt, eine Bewegungs-Anweisungseinrichtung (beispielsweise
den Betriebsteil 22 der Ausführungsform), die einen Bewegungsbefehl
an das System ausführt,
und eine Kommunikationseinrichtung (beispielsweise das Verbindungskabel 52 der
Ausführungsform),
die an die Kamerasteuerung und die Mikroskopsteuerung angeschlossen
ist und für
eine Kommunikation zwischen der Kamerasteuerung und der Mikroskopsteuerung
Sorge trägt.
Es ist bevorzugt, daß auf
der Grundlage des Befehls seitens der Bewegungs-Anweisungseinrichtung
die Kamerasteuerung und die Mikroskopsteuerung miteinander zusammenwirken,
indem Steuerbefehle über
die angewiesene Bewegung über
die Kommunikationseinrichtung einander zugesandt werden.
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Es
ist bevorzugt, wenn die Mikroskopsteuerung und die Kamerasteuerung
auf der Grundlage des von außen
gesendeten Steuerbefehls arbeiten.
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Es
ist bevorzugt, wenn die Kamerasteuerung die Bewegung der Mikroskopeinheit
dadurch steuert, daß sie
den Steuerbefehl an die Mikroskopsteuerung sendet.
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Es
ist bevorzugt, wenn die Mikroskopeinheit ein Fokussierinstrument
(beispielsweise die Probenbühnentreiber 14 der
Ausführungsform)
aufweist, welches das optische System dazu bringt, auf das Objekt
fokussiert zu werden, und die Mikroskopsteuerung eine Fokussierfunktion
aufweist, die das optische System dazu bringt, dadurch auf das Objekt
fokussiert zu werden, daß die
Bewegung des Fokussierinstruments auf der Grundlage des Steuerbefehls gesteuert
wird, wobei die Kamerasteuerung Fokussierinformation zum Fokussieren
des optischen Systems aus dem detektierten Signal berechnet, welches
von der Kamerakopfeinheit erhalten wird, um das optische System
dazu zu bringen, über
die Fokussierfunktion dadurch auf das Objekt fokussiert zu werden,
daß der
Steuerbefehl auf der Grundlage der Fokussierinformation an die Mikroskopsteuerung
gesendet wird.
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Es
ist bevorzugt, wenn die Mikroskopeinheit eine Beleuchtungseinrichtung
(beispielsweise die Lichtquellensteuerung 11 der Ausführungsform)
aufweist, um das Objekt zu beleuchten, und die Mikroskopsteuerung
eine Beleuchtungseinstellfunktion besitzt, welche die Beleuchtung
dadurch einstellt, daß die
Beleuchtungseinrichtung aufgrund des Steuerbefehls gesteuert wird,
wobei die Kamerasteuerung Lichtintensitätsinformation zum Einstellen
der Leuchtstärke
der Beleuchtungseinrichtung aus dem detektierten Signal errechnet,
welches von der Kamerakopfeinheit erhalten wird, um den Steuerbefehl auf
der Grundlage der Lichtquelleninformation an die Mikroskopsteuerung
zu senden und die Beleuchtungsstärke über die
Beleuchtungseinstellfunktion einzustellen.
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Es
ist bevorzugt, wenn die Mikroskopsteuerung den Steuerbefehl an die
Kamerasteuerung sendet, von der Kamerakopfeinheit das detektierte
Signal erhält
und das detektierte Signal verarbeitet.
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Es
ist bevorzugt, wenn die Mikroskopeinheit ein Fokussierinstrument
besitzt, welches das optische System dazu bringt, auf das Objekt
fokussiert zu werden, und die Kamerasteuerung eine Fokussierinformations-Berechnungsfunktion
aufweist, welche Fokussierinformation berechnet, um das optische System
auf das Objekt zu fokussieren, wobei die Berechnung anhand des detektierten
Signals erfolgt, welches von der Kamerakopfeinheit erhalten wurde aufgrund
des Befehlssignals, und die Mikroskopsteuerung den Steuerbefehl
an die Kamerasteuerung sendet, diese dazu bringt, die Fokussierinformation mittels
der Fokussierinformations-Berechnungsfunktion zu berechnen, und
die Bewegung des Fokussierinstruments auf der Grundlage der Fokussierinformation
steuert, damit das optische System auf das Objekt fokussiert wird.
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Es
ist bevorzugt, wenn die Mikroskopeinheit eine Beleuchtungseinrichtung
besitzt, um das Objekt zu beleuchten, und wenn die Kamerasteuerung
eine Lichtquellenintensitätsinformations-Berechnungsfunktion
besitzt, welche die Lichtquellenintensitätsinformation berechnet zum
Einstellen der Beleuchtungsstärke
der Beleuchtungseinrichtung aus dem von dem Kamerakopf erhaltenen
detektierten Signal, basierend auf dem Steuerbefehl, und die Mikroskopsteuerung
den Steuerbefehl an die Kamerasteuerung sendet, diese dazu bringt,
die Lichtquellenintensitätsinformation
mit Hilfe der Lichtquellenintensitätsinformations-Berechnungsfunktion
zu berechnen, und die Beleuchtungsstärke auf der Grundlage der Lichtquellenintensitätsinformation
justiert.
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In
dem den oben beschriebenen Aufbau aufweisenden digitalen Mikroskopbild- Erfassungssystem
ist es bevorzugt, wenn die Kommunikationseinrichtung ein Paar Verbinder
besitzt, von denen ein Verbinder an dem Mikroskop angeordnet und
der andere Verbinder an dem Abbildungsinstrument angeordnet ist,
wobei das System so aufgebaut ist, daß beim Verbinden des Abbildungsinstruments
mit dem Mikroskop die Kommunikationseinrichtung durch die Verbinder
angeschlossen ist.
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Es
ist bevorzugt, wenn die Kommunikationseinrichtung durch ein USB-Kabel
gebildet wird.
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Es
ist bevorzugt, wenn die Kamerasteuerung einen internen Speicher
oder einen externen Speicher oder beide Speichertypen aufweist,
und die Kamerasteuerung in dem internen Speicher oder in dem externen
Speicher die Instrumenteninformation über das Abbildungsinstrument
und über
das Mikroskop speichert, welche erhalten wird über die Kommunikationseinrichtung
in Verbindung mit der Bildinformation.
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Es
ist bevorzugt, wenn die Mikroskopsteuerung Firmware aufweist für die Mikroskopsteuerung, vorab
gespeichert in dem internen oder dem externen Speicher über die
Kommunikationseinrichtung, um die Firmware der Mikroskopsteuerung
zu überschreiben.
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Es
ist bevorzugt, wenn sowohl das Mikroskop als auch das Abbildungsinstrument
eine Anfangseinstelleinrichtung besitzt, die eine Anfangseinstellung
dadurch ausführt,
daß unter
Verwendung der Kommunikationseinrichtung eine Einheiten-ID ausgetauscht
wird.
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Es
ist bevorzugt, wenn das Abbildungsinstrument eine erste Schnittstelle
besitzt, die den Steuerbefehl von der Bewegungs-Anweisungseinrichtung empfängt, außerdem eine
zweite Schnittstelle, die den Steuerbefehl an das Mikroskop sendet.
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Es
ist bevorzugt, wenn das Abbildungsinstrument die Kamerakopfeinheit ansprechend
auf den Steuerbefehl steuert, um ein vergrößertes Bild des Objekts zu
detektieren, und das Mikroskop über
die zweite Schnittstelle steuert.
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Es
ist bevorzugt, wenn das Mikroskop eine vierte Schnittstelle aufweist,
die den Steuerbefehl von der Bewegungs-Anweisungseinrichtung empfängt, und
eine dritte Schnittstelle besitzt, die den Steuerbefehl an die Kameraeinheit
sendet.
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Es
ist bevorzugt, wenn das Mikroskop die Bewegung des Mikroskops ansprechend
auf den Steuerbefehl steuert, um ein vergrößertes Objektbild zu erzeugen,
und das Abbildungsinstrument über
die dritte Schnittstelle steuert.
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Es
ist bevorzugt, wenn das Mikroskop eine vierte Schnittstelle besitzt,
die den Steuerbefehl von der Bewegungs-Anweisungseinrichtung empfängt, eine
dritte Schnittstelle besitzt, die den Steuerbefehl an die Kameraeinheit
sendet, und eine Signalleitung besitzt, welche die zweite Schnittstelle
direkt mit der dritten Schnittstelle verbindet, und das Abbildungsinstrument
und das Mikroskop miteinander zusammenarbeiten.
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KURZE BESCHREIBUNG DER
ZEICHNUNGEN
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1 ist
ein schematisches Diagramm, welches ein digitales Mikroskopbild-Erfassungssystem gemäß der Erfindung
zeigt.
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2 ist
ein Blockdiagramm, welches den Aufbau des digitalen Mikroskopbild-Erfassungssystems
gemäß der Erfindung
veranschaulicht.
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3 ist
eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen einem Bewegungshub
einer Bühne
und Fokussierinformation (AF-Wert) beim Steuern der Fokussierung.
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4 ist
ein Blockdiagramm eines Beispiels, bei dem ein interner Speicher
oder ein externer Speicher für
eine Kamerasteuerung vorgesehen ist.
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5A ist
ein Blockdiagramm, welches zeigt, daß eine externe Steuerung über eine
externe Verbindungseinrichtung angeschlossen ist und eine externe
Steuerung mit einer Kamerasteuerung verbunden ist.
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5B ist
ein Blockdiagramm, welches zeigt, daß eine externe Steuerung mit
Hilfe einer externen Verbindungseinrichtung angeschlossen ist und
eine externe Steuerung mit einer Mikroskopsteuerung verbunden ist.
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6 ist
ein Blockdiagramm, welches eine Kamerakopfeinheit und eine Mikroskopsteuerung
in einem durch eine Verbindungseinrichtung verbundenen Zustand zeigt.
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7 ist
ein Blockdiagramm, welches einen zwischen einer Kamerakopfeinheit
und einem Mikroskop angeordneten Verbinder zeigt.
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8A ist
ein Blockdiagramm, welches zeigt, wie eine Spannungsversorgung mit
einer Kamerasteuerung verbunden ist, und wie die Kamerasteuerung
und eine Mikroskopsteuerung über
eine Verbindungseinrichtung verbunden sind.
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8B ist
ein Blockdiagramm, welches zeigt, daß eine Spannungsversorgung
mit einer Kamerasteuerung gekoppelt ist, und eine Kamerakopfeinheit
mit einer Mikroskopsteuerung über
eine Verbindungseinrichtung verbunden ist.
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9 ist
ein Flußdiagramm,
welches Prozesse gemäß einer
ersten Ausführungsform
der Erfindung zeigt.
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10 ist
ein Flußdiagramm,
welches Prozesse gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der Erfindung zeigt.
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11 ist
ein Flußdiagramm,
welches Prozesse gemäß einer
dritten Ausführungsform
der Erfindung zeigt.
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12 ist
ein Flußdiagramm,
welches Prozesse gemäß einer
vierten Ausführungsform
der Erfindung zeigt.
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13 ist
ein weiteres Flußdiagramm,
welches Prozesse gemäß einer
vierten Ausführungsform
der Erfindung zeigt.
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14 ist
ein Blockdiagramm, welches ein herkömmliches digitales Mikroskopbild-Erfassungssystem
veranschaulicht.
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15 ist
ein Flußdiagramm,
welches herkömmliche
Prozesse veranschaulicht.
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AUSFÜHRUNGSFORMEN
DER ERFINDUNG
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Im
folgenden werden anhand der begleitenden Zeichnungen bevorzugte
Ausführungsbeispiele erläutert.
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1 ist
ein schematisches Diagramm, welches ein erfindungsgemäßes digitales
Mikroskop-Erfassungssystem zeigt.
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In 1 besteht
ein digitales Mikroskopbild-Erfassungssystem 1 aus einem
unten noch zu erläuternden
Mikroskop 2 und einem Abbildungsinstrument 3,
welches unten erläutert
wird, und welches ein Bild eines Objekts, welches aus dem Mikroskop 2 kommt,
detektiert und Bildinformation ausgibt. Zusätzlich dazu ist eine unten
noch zu erläuternde
externe Steuerung 60 vorhanden, welche Bewegungen des Mikroskops 2 und
des Abbildungsinstruments 3 steuert.
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Das
Abbildungsinstrument 3 ist mit einer ersten Schnittstelle 4a ausgestattet,
die von der externen Steuerung 60 einen Steuerbefehl empfängt, und mit
einer zweiten Schnittstelle 4b, die einen Steuerbefehl über das
Abbildungsinstrument 3 an das Mikroskop 2 sendet.
Eine (später
als 52 zu erläuternde) Signalleitung,
welche die zweite Schnittstelle 4b und eine dritte Schnittstelle 4c direkt
verbindet, dient zum Verbinden der externen Steuerung 60,
des Abbildungsinstruments 3 und des Mikroskops 2 in
Reihe, demzufolge die zweite Schnittstelle 4b und die dritte Schnittstelle 4c einen
Steuerbefehl zwischen der externen Steuerung 60 und dem
Mikroskop 2 über
das Abbildungsinstrument 3 leiten können.
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Als
weiteren Verbindungszustand kann eine vierte Schnittstelle 4d vorhanden
sein, die an dem Mikroskop 2 in Serie angeordnet ist und
von der externen Steuerung einen Steuerbefehl empfängt, um das
Steuersignal von der externen Steuerung 60 über das
Mikroskop 2 hin zu dem Abbildungsinstrument 3 in
dieser Reihenfolge zu leiten (wie in 1 durch
eine gestrichelte Linie dargestellt ist).
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Wie
in 2 zu sehen ist, können das Mikroskop 2 und
das Abbildungsinstrument 3 gemeinsam auch dann arbeiten,
wenn die externe Steuerung 60 nicht vorhanden ist. Darüber hinaus
können
das Mikroskop 2 und das Abbildungsinstrument 3 von
einem Steuerbefehl aus der externen Steuerung 60 gesteuert
werden, wie dies in 5 zu sehen ist.
Die erste bis vierte Schnittstelle 4a, 4b, 4c und 4d besitzen
Verbinder für
den Anschluß des
Mikroskops 2, des Abbildungsinstruments 3 und
der externen Steuerung 60 an eine Übermittlungseinrichtung. Unter Verwendung
des (später
als 72 erläuterten)
Verbinders für
die zweite Schnittstelle 4b und des (später als 71 erläuterten)
Verbinders für
die dritte Schnittstelle 4c können das Mikroskop 2 und
das Abbildungsinstrument abnehmbar ausgebildet werden.
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Im
folgenden werden Ausführungsbeispiele der
Erfindung im einzelnen erläutert.
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In 2 besteht
ein digitales Mikroskopbild-Erfassungssystem 1 aus einem Mikroskop 2, welches
ein vergrößertes Bild
eines zu betrachtenden Objekts (einer Probe) O bildet, und einem
Abbildungsinstrument 3, welches ein Bild des Objekts O aus
dem Mikroskop 2 detektiert und Bildinformation ausgibt.
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Das
Mikroskop 2 setzt sich zusammen aus einer Mikroskopeinheit 10,
die ein optisches System zum Erzeugen des vergrößerten Bilds des Objekts O darstellt,
und einer Mikroskopsteuerung 20, welche Bewegungen der
Mikroskopeinheit 10 steuert. Die Mikroskopeinheit 10 setzt
sich zusammen aus einer Beleuchtungslichtquelle 11a zur
Betrachtung des Objekts O, einer Lichtquellensteuerung 11,
die die Beleuchtungsstärke
und dergleichen der Beleuchtungslichtquelle 11a steuert,
einem Filter 14d zum Justieren des Beleuchtungslichts,
Filtertauscher 12 zum Austauschen des Filters 14d,
Kondensorlinsen 13 zum Sammeln des Beleuchtungslichts,
um das Objekt O zu beleuchten, einer Bühne 14a, auf der das Objekt
O plaziert ist, Abtastbühnentreiber 14,
die die Bühne 14a zur
Fokussierung in Richtung der optischen Achse bewegen, Linsen 15 für veränderliche Vergrößerungen
zum Auswählen
der Vergrößerung des
vergrößerten Bilds,
Zoomlinsen 16 zur Zoom-Einstellung
des vergrößerten Bilds,
einem Strahlaufspalter 17, welcher das Licht von dem Objekt
O aufteilt in Licht, welches direkt mit dem bloßen Auge betrachtet wird, und
Licht, welches an das Abbildungsinstrument 3 (was unten
erläutert
wird) als Abbildungsinformation auszugeben ist, und Okularen 18,
die ein Bild zur Betrachtung mit dem bloßen Auge erzeugen.
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Der
Lichtstrahl tritt aus der Beleuchtungslichtquelle 11a aus,
gelangt durch das Filter 14d, wird von der Kondensorlinse 13 fokussiert
und beleuchtet das auf der Bühne 14a plaziert
Objekt O. Der durch das Objekt O gelangende Lichtstrahl vergrößert das Bild
des Objekts O durch die veränderliche
Vergrößerungslinse 15 und
die Zoomlinse 16 und trifft auf den Strahlteiler 17.
Ein Teil des auf den Strahlteilers 17 auftreffenden Lichts
wird reflektiert, und ein Teil des Lichtstrahls gelangt durch den
Strahlaufteiler 17 hindurch. Das durch den Strahlaufteiler 17 hindurchgelangende
Licht trifft auf das Abbildungsinstrument 3. Andererseits
bildet der von dem Strahlaufteiler 17 reflektierte Lichtstrahl
ein Bild mit Hilfe des Okulars 18, welches von einem Betrachter
zu betrachten ist.
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Die
Lichtquellensteuerung 11, die Filtertauscher 12,
die Abtastbühnentreiber 14,
die Linsen 15 veränderlicher
Vergrößerung und
die Zoomlinsen 16 werden in ihren Bewegungen von der Mikroskopsteuerung 20 über einen
in dem Mikroskop 2 angeordneten internen Bus gesteuert.
In der Mikroskopsteuerung 20 ist ein Betriebsteil (eine
Anweisungseinrichtung) 22 angeordnet, die in der Lage ist,
verschiedene Operationen für
die Mikroskopeinheit 10 auszuführen (so zum Beispiel einen
Befehl zum Bewegen der Bühne 1 nach
oben/unten, und einen Befehl zum Drehen eines Revolverkopfs). Grundsätzlich sind
die Mikroskopeinheit 10 und die Mikroskopsteuerung 20 in
einem Gehäuse 19 integriert.
In der Mikroskopsteuerung 20 befindet sich ein Netzteil 23,
welches über
ein Netzkabel aus dem Stromnetz mit Energie versorgt wird, wobei
die Energie auch an die Mikroskopeinheit 10 geliefert wird.
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Das
Abbildungsinstrument 3 setzt sich zusammen aus einer Kamerakopfeinheit 30 mit
einem Festkörper-Abbildungsbauelement
(CCD), welches das vergrößerte Bild
des Objekts O aus der Mikroskopeinheit 10 detektiert, und
einer Kamerasteuerung 40, die ein von der Kamerakopfeinheit 30 ausgegebenes,
detektiertes Signal empfängt
und Bildinformation ausgibt. Das Festkörper-Abbildungsbauelement der
Kamerakopfeinheit 30 befindet sich auf der optischen Achse
des optischen Systems der Mikroskopeinheit 10. Dementsprechend
erzeugt das durch den Strahlteiler 17 hindurchtretende
Licht auf einer Bildebene des Festkörperabbildungsbauelements über eine
(nicht gezeigte) Abbildungslinse ein Bild.
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Die
Kamerasteuerung 40 empfängt
ein detektiertes Signal von der Kamerakopfeinheit 30 und gibt
Bildinformation des Objekts O aus, in welcher Leuchtstärke und
dergleichen auf der Grundlage des detektierten Signals eingestellt
sind. Ein Betriebsteil (eine Anweisungseinrichtung) 42,
die einen Vorgang zum Erfassen von Bildinformation ausführt (Freigabe eines
Verschlusses, Änderung
der Auflösung
und dergleichen), und die zum Anzeigen der erfaßten Bildinformation (auf einem
LCD-Monitor) dient, ist in der Kamerasteuerung 40 angeordnet.
Der Betriebsteil 42 kann mit der Kamerasteuerung 40 integriert oder
aber auch separat aufgebaut sein.
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Da
die Kamerakopfeinheit 30 im allgemeinen oberhalb des Mikroskops 2 (der
Mikroskopeinheit 10) angeordnet ist, wenn die Kamerakopfeinheit 30 und die
Kamerasteuerung 40 miteinander integriert sind, wird die
Handhabung schwieriger, so daß die
Kamerakopfeinheit 30 und die Kamerasteuerung 40 im
allgemeinen getrennt voneinander angeordnet sind. Folglich sind
die Kamerakopfeinheit 30 und die Kamerasteuerung 40 durch
ein Verbindungskabel 51 verbunden, und ein von dem Festkörper-Abbildungsbauelement
der Kamerakopfeinheit 30 detektiertes Signal wird der Kamerasteuerung 40 über das
Verbindungskabel 51 zugeleitet.
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In
dem oben beschriebenen digitalen Mikroskopbild-Erfassungssystem 1 müssen, damit
Bildinformation über
das Objekt O erlangt wird, das Mikroskop 2 und das Abbildungselement 3 zusammenarbeiten.
Erfindungsgemäß sind,
damit das Mikroskop 2 und das Abbildungsinstrument 3 zusammenarbeiten,
die Mikroskopsteuerung 20 und die Kamerasteuerung 40 derart
ausgestaltet, daß sie
unabhängig voneinander
arbeiten können,
ohne an eine externe Steuerung wie zum Beispiel einen Computer angeschlossen
zu sein, damit sie Arbeitsvorgänge
der Mikroskopeinheit 10 steuern können und detektierte Signale
aus der Kamerakopfeinheit 30 durch gegenseitigen Austausch
von Steuerbefehlen steuern können.
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Um
einen Steuerbefehl und ein als Ergebnis des Steuerbefehls erhaltenen
gesteuerten Vorgang übermitteln
zu können,
befindet sich zwischen der Mikroskopsteuerung 20 und der
Kamerasteuerung 40 ein Verbindungskabel 52. Das
Verbindungskabel 52 ist mit Verbindern 21 und 41 in
der Mikroskopsteuerung 20 bzw. der Kamerasteuerung 40 angeordnet. Insbesondere
befindet sich der Verbinder 21 an der dritten Schnittstelle 4c,
und der Verbinder 41 befindet sich an der zweiten Schnittstelle 4b.
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Obschon
Energie zum Treiben der Kamerakopfeinheit 30 und der Kamerasteuerung 40 getrennt durch
Anbringen von Energieversorgungsteilen an den einzelnen Instrumenten
zur Bereitstellung von Betriebsenergie geliefert werden kann, ist
es möglich,
die Energiezufuhr für
die Mikroskopsteuerung 20 über die Verbindungskabel 51 und 52 gemäß 2 vorzunehmen.
Bei diesem Aufbau gestaltet sich die Anordnung der Instrumente und
die Handhabung der Kabel einfach, da es lediglich eine einzige Energieversorgungsleitung 23 gibt.
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Bei
diesen Verbindungskabeln 51 und 52 für die Energiezufuhr
und die Signalübermittlung
(insbesondere das Verbindungskabel 52 zum Verbinden des
Mikroskops 2 und des Abbildungsinstruments 3) kann
ein USB-Standardkabel (USB = Universal Serial Bus) zur Steigerung
der Vielseitigkeit verwendet werden (im folgenden wird das Kabel
als „USB-Kabel" bezeichnet). Nebenbei
bemerkt, ist das Verbindungskabel zur Signalübermittlung nicht auf das USB-Kabel
beschränkt.
Es gibt beispielsweise noch Kabel gemäß der IEEE1394, LVDS, SCSI,
LAN.
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Als
Beispiel für
die kooperative Arbeitsweise zwischen dem Mikroskop 2 und
dem Abbildungsinstrument 3 gibt es eine Fokussiersteuerung,
bei der die Arbeitsweise der Bühne 14a auf
der Grundlage des von der Kamerakopfeinheit 30 detektierten
Signals gesteuert wird, ferner eine Belichtungssteuerung, bei der
die Beleuchtungsstärke
der Beleuchtungslichtquelle 11a gesteuert wird, und dergleichen.
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Im
Fall der Fokussiersteuerung wird ein Fokussierzustand (im folgenden
wird der den Fokussierzustand wiedergebende Wert als „Fokussierinformation
(AF-Wert)" bezeichnet)
des optischen Systems aus dem Bildkontrast des Objekts O unter Verwendung
des aus der Kamerakopfeinheit 30 kommenden detektierten
Signals gewonnen, und die Bühne 14a (die
Abtastbühnentreiber 14)
wird derart gesteuert, daß der
AF-Wert maximal wird, wie aus 3 hervorgeht.
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Im
Fall der Belichtungssteuerung hingegen wird ein Beleuchtungsstärkezustand
(im folgenden als „Lichtquellenintensitätsinformation
(AE-Wert)" bezeichnet)
des optischen Systems in ähnlicher
Weise gewonnen aus der Bildhelligkeit des Objekts O unter Verwendung
des detektierten Signals aus der Kamerakopfeinheit 30,
und die Helligkeit der Beleuchtungslichtquelle 11a (der
Lichtquellensteuerung 11) wird derart eingestellt (gesteuert),
daß der
Beleuchtungszustand optimal wird.
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Wie
oben erläutert,
werden durch den Aufbau der Mikroskopsteuerung 20 und der
Kamerasteuerung 40 in der Weise, daß beide Steuerungen miteinander
zusammenarbeiten, Kommunikationsvorgänge zwischen den Instrumenten,
welche durch Blöcke
mit einer Dreieckmarkierung rechts oben im Flußdiagramm des herkömmlichen
Systems nach 15 dargestellt sind, überflüssig oder
im Umfang verringert, so daß die
Verarbeitung jedes Instruments einfach wird, das Ansprechverhalten
schnell wird und die Verarbeitungsgeschwindigkeit sowie die Handhabbarkeit
insgesamt verbessert werden. Durch Ausgestalten einer zentralen
Verarbeitungseinheit so, daß diese
in der Lage ist, eine Echtzeitverarbeitung für die Mikroskopsteuerung 20 und
die Kamerasteuerung 40 zu erreichen, und durch gegenseitiges
Verbinden der Instrumente 20 und 40 durch ein
exklusives Übermittlungskabel
(so zum Beispiel das Verbindungskabel 52), ist es für beide
Instrumente 20 und 40 möglich, eine Echtzeitverarbeitung
auszuführen, demzufolge
die Möglichkeit
geschaffen wird, einen koordinierten Betrieb durchzuführen, beispielsweise eine
Fokussiersteuerung, indem an die Mikroskopsteuerung 20 ein
Steuerbefehl auf der Grundlage von Steuerinformation (AF-Wert) gesendet
wird, der abgeleitet wird von dem detektierten Signal, welches die
Kamerasteuerung 40 in der oben beschriebenen Weise gewinnt.
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Darüber hinaus
verringert sich die Anzahl von Kabeln zum Verbinden von Instrumenten,
so daß die
Handhabung der Kabel einfach wird. Dies resultiert aus der Verbesserung
der Arbeitseffizienz beim Einstellen der Instrumente.
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Wenn
bei diesem Aufbau das Mikroskop 2 und das Abbildungsinstrument 3 zusammenarbeiten, muß eine Anfangseinstellung
vorgenommen werden, die beide Instrumente 2 und 3 auf
den optimalen Zustand einstellt, indem Instrumenteninformation gegenseitig
ausgetauscht wird, wozu sowohl die Mikroskopsteuerung 20 als
auch die Kamerasteuerung 40 mit einer Anfangseinstelleinrichtung
ausgestattet ist, mit der Instrumenteninformation über das
jeweils eine Instrument mit Hilfe des Verbindungskabels 52 nach
dem Netzeinschalten zu dem anderen Instrument übertragen wird, so daß Instrumenteninformation
von dem jeweils anderen Instrument erhalten wird. Insbesondere sendet
nach der Stromzufuhr die Kamerasteuerung 40 eine Einheiten-ID der Kamerakopfeinheit 30,
die vorab eingestellt wurde, über
das Verbindungskabel 52 zu der Mikroskopsteuerung 20. Andererseits
sendet die Mikroskopsteuerung 20 eine Einheiten-ID der
Mikroskopeinheit 10, die vorab eingestellt wurde, über das
Verbindungskabel 52 zu der Kamerasteuerung 40.
Die Mikroskopsteuerung 20 und die Kamerasteuerung 40 empfangen
entsprechend den jeweiligen Einheiten-IDs eingestellte Anfangseinstellungen
für die
Mikroskopeinheit 10 und die Kamerakopfeinheit 30,
wodurch diese in den optimalen Zustand gelangen. Da bei diesem Aufbau
Instrumenteninformation über
die Instrumente 2 und 3 nach dem Einschalten der
Versorgungsspannung in den jeweiligen Instrumenten 2 und 3 gesendet
und eingestellt wird, kann der Benutzer Arbeitsaufwand zum Einstellen
des angeschlossenen Instruments einsparen, so daß die Handhabbarkeit besser
wird. Wenn eine Einheiten-ID des anderen Instrumentenpartners nicht
verfügbar
ist, wird die Anfangseinstellung auf einen gegebenen Standardzustand
vorgenommen.
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Wie
in 4 zu sehen ist, kann Bildinformation über das
Objekt O, die in der oben beschriebenen Weise erlangt wurde, in
einem internen Speicher (auf einer Festplatte oder dergleichen) 44 gespeichert
werden, der der Kamerasteuerung 40 zugeordnet ist, außerdem in
einem externen Speicher (einem Flash-Speicher, einer magneto-optischen
Platte mit E/A-Laufwerk und dergleichen) 47 gespeichert
werden, der an einen Externspeicher-Verbinder 45 über ein
Kabel 46 angeschlossen ist, so daß die Verwaltung und die Benutzung
der erfaßten
Bildinformation einfach werden. Nebenbei bemerkt: es wird einfach, Bildinformation
zu verwalten und zu warten, indem Information wie zum Beispiel Instrumenteninformation
(Belichtungsinformation wie zum Beispiel Belichtung, Belichtungszeit
und dergleichen) der Kamerakopfeinheit 30, eine Einheiten-ID
der Mikroskopeinheit 10, die über das Verbindungskabel 52 zugeführt wird,
ferner über
die Lichtquelle, die Vergrößerung, das
Filter und dergleichen in Verbindung mit der Bildinformation (in
kompakter Weise) erhalten wird.
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Es
besteht die Möglichkeit,
Firmware für
die Mikroskopsteuerung 20 vorab in dem internen Speicher 44 oder
(einem externen Speichermedium in einem) externen Speicher 47 an
der Kamerasteuerung 40 zu speichern, so daß die Mikroskopsteuerung 20 die
in dem internen Speicher 44 oder dem externen Speicher 47 gespeicherte
Firmware über
das Verbindungskabel 52 herunterlädt und die Firmware für das Mikroskop 2 überschreibt.
Wie oben beschrieben wurde, wird durch die Ermöglichung eines Herunterladens
der Firmware des Mikroskops 2 aus der Kamerasteuerung 40 und
zum überschreiben
der Firmware eine einfache Möglichkeit
geschaffen, die Firmware des Mikroskops 2 neu zu schreiben.
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Wie
in 5 gezeigt ist, besteht die Möglichkeit,
den Aufbau so gestalten, daß die
externe Steuerung 60, beispielsweise ein Computer, mit
der Kamerasteuerung 40 oder mit der Mikroskopsteuerung 20 über die
erste Schnittstelle 4a oder die vierte Schnittstelle 4d verbunden
wird und Bildinformation dadurch gewonnen wird, daß von der
externen Steuerung 40 ein Steuerbefehl gesendet wird. Für die externe Übermittlungseinrichtung
bezüglich
der externen Steuerung 60 gibt es die Möglichkeit der Verwendung von
LAN-Kabeln 61, 61a, 61b oder USB-Kabeln 62 und 63.
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Wie
in 5A gezeigt ist, empfängt, wenn die externe Steuerung 60 mit
der Kamerasteuerung 40 (der ersten Schnittstelle 4a)
verbunden ist, die Kamerasteuerung 40 den Steuerbefehl
von der externen Steuerung 60 und einen Steuerbefehl für das Abbildungsinstrument 3 wird
von der Kamerasteuerung 40 durchgeführt, und es wird ein Steuerbefehl
für das Mikroskop 2 von
der zweiten Schnittstelle 4b über das Verbindungskabel 52 und
die dritte Schnittstelle 4c zu der Mikroskopsteuerung 20 gesendet
und von dieser ausgeführt.
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Wenn
gemäß 5B die
externe Steuerung 60 alternativ an die Mikroskopsteuerung 20 (die
vierte Schnittstelle 4d) angeschlossen ist, empfängt die Mikroskopsteuerung 20 den
Steuerbefehl von der externen Steuerung 60, und ein Steuerbefehl
für das Mikroskop 2 wird
von der Mikroskopsteuerung 20 durchgeführt, und es wird ein Steuerbefehl
für das Abbildungsinstrument 3 von
der dritten Schnittstelle 4c über das Verbindungskabel 52 und
die zweite Schnittstelle 4b an die Kamerasteuerung 40 gesendet
und von dieser ausgeführt.
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Da
bei diesem Aufbau das digitale Mikroskopbild-Erfassungssystem 1 von
einer entfernten Stelle aus betrieben werden kann, läßt sich
der Umfang der Zugriffsmöglichkeiten
vergrößern. Auf
diese Weise können
als externe Kommunikationseinrichtung beispielsweise die Systeme
IEEE1394, LVDS und SCSI verwendet werden.
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Bei
dem in 2 gezeigten Systemaufbau ist der Fall erläutert, daß das Verbindungskabel 52 zum
Verbinden des Mikroskops 2 mit dem Abbildungsinstrument 3 die
Mikroskopsteuerung 20 mit der Kamerasteuerung 40 verbindet.
Um aber das Mikroskop 2 mit dem Abbildungsinstrument 3 zu verbinden,
ist es gemäß 6 ebenfalls
möglich,
daß ein Verbinder 71 an
der Mikroskopsteuerung 20 vorgesehen ist, ein Verbinder 72 (die
zweite Schnittstelle 4b) an der Kamerakopfeinheit 30 angeordnet
ist, und daß die
Verbinder 71 und 72 über ein Verbindungskabel 53 mit
der dritten Schnittstelle 4c verbunden sind. In diesem
Fall erfolgt die Kommunikation zwischen der Mikroskopsteuerung 20 und
der Kamerasteuerung 40 über
das Verbindungskabel 51, die Kamerakopfeinheit 30 und
das Verbindungskabel 53. Wenn in diesem Fall das Verbindungskabel 53 zum
Verbinden der Mikroskopsteuerung 20 mit der Kamerakopfeinheit 30 im
Gehäuse 19 des
Mikroskops 2 vorab eingebaut wird, läßt sich die Anzahl von Kabeln beim
Aufbau des Systems 1 verringern, so daß die Arbeitseffizienz steigt.
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Wie
in 7 gezeigt ist, besteht die Möglichkeit, einen solchen Aufbau
zu schaffen, daß ein
Verbinder 70 (71, 72) am Mikroskop 2 (dem
Gehäuse 19) bzw.
der Kamerakopfeinheit 30 auch an einem Ende des Verbindungskabels 53 angeordnet
ist, so daß beim
Ansetzen des Abbildungsinstruments 3 (der Kamerakopfeinheit 30)
an dem Mikroskop 2 diese Verbinder 71 und 72 miteinander
in Kontakt treten und damit die Mikroskopsteuerung 20 und
die Kamerakopfeinheit 30 mit dem Verbindungskabel 53 verbinden,
so daß beim
Systemaufbau ein höherer
Arbeitswirkungsgrad erreicht wird. Nebenbei bemerkt, im Fall von 7 wird
der Verbinder 70 aufgetrennt in die Verbinder 71a und 74d zur
Signalübertragung, und
Verbinder 71b und 74c zur Stromversorgung.
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Bei
dem anhand der 2 dargestellten Systemaufbau
wird zwar Energie von der Mikroskopsteuerung 20 zugeleitet,
allerdings besteht die Möglichkeit,
Energie von der Kamerasteuerung 40 aus bereitzustellen,
wie dies in 8 gezeigt ist, so daß die Energiezuführeinrichtung
flexibel ausgeführt
werden kann, abhängig
vom Systemaufbau. Was den Anschluß des Mikroskops 2 und
des Abbildungsinstruments 3 dabei angeht, gibt es zwei
Möglichkeiten, das
Mikroskop 2 mit Energie aus der Kamerasteuerung 40 zu
versorgen (siehe 8A) und das Mikroskop 2 aus
der Kamerakopfeinheit 30 mit Energie zu versorgen (vergleiche 8B).
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[AUSFÜHRUNGSBEISPIELE]
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In
dem digitalen Mikroskopbild-Erfassungssystem 1 mit dem
oben beschriebenen Aufbau wird Bildinformation über das Objekt O erfaßt, indem Steuerbefehle
ausgetauscht werden zwischen der Mikroskopsteuerung 20 und
der Kamerasteuerung 40. Ausführungsbeispiele für den Verarbeitungsablauf
beim Erfassen von Bildinformation werden im folgenden erläutert.
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(ERSTE AUSFÜHRUNGSFORM)
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In 9 ist
ein Flußdiagramm
einer ersten Ausführungsform
der Erfindung gezeigt. Im Schritt S101 wird Energie an das Mikroskop 2 und
das Abbildungsinstrument 3 geliefert. Im Schritt S102 wird ein
Steuerbefehl zum Anweisen, daß Instrumenteninformation
von der Kamerasteuerung 40 zu der Mikroskopsteuerung 20 zu
senden ist, gesendet. Im Schritt S103 sendet ansprechend auf den
Empfang des Steuerbefehls die Mikroskopsteuerung 20 Instrumenteninformation über das
Mikroskop 2 an die Kamerasteuerung 40. Im Schritt
S104 sendet die Kamerasteuerung 20 einen Steuerbefehl zum
Starten einer Fokussiersteuerung an die Mikroskopsteuerung 20. Im
Schritt S105 beginnt ansprechend auf den Erhalt des Steuerbefehls
die Mikroskopsteuerung 20 mit der Fokussiersteuerung, um
die Abtastbühnentreiber 14 dazu
zu bringen, die Bühne 14a entlang
der optischen Achse zu bewegen. Im Schritt S106 erhält die Kamerasteuerung 40 von
der Kamerakopfeinheit 20 ein detektiertes Signal, und im
Schritt S107 berechnet die Kamerasteuerung 40 aus dem detektierten
Signal AF-Information und sendet diese an die Mikroskopsteuerung 20.
Dann werden die Schritte S106 und S107 wiederholt. Andererseits
wird im Schritt S108 jedesmal dann, wenn von der Kamerasteuerung 40 AF-Information
empfangen wird, von der Mikroskopsteuerung 20 eine Prüfung dahingehend
vorgenommen, ob die Bühne 14a den
Fokuszustand erreicht hat, oder nicht, was aus der AF-Information
abgeleitet wird. Wenn im Schritt S109 die Bühne 14a den Fokuszustand
erreicht, hält
die Mikroskopsteuerung 20 die Bühne 14a an. Im Schritt
S110 sendet die Mikroskopsteuerung 20 einen Steuerbefehl
zum Erfassen von Bildinformation an die Kamerasteuerung 40.
Im Schritt S111 hält
bei Erhalt des Steuerbefehls die Kamerasteuerung 40 das
Senden von AF-Information an (S106, S107), und sie gibt Bildinformation über das
Objekt O aus unter Verwendung des detektierten Signals von der Kamerakopfeinheit 30.
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Da
bei diesem Aufbau der Steuerbefehl von der Kamerasteuerung 40 zu
der Mikroskopsteuerung 20 gesendet wird und auf der Seite
der Mikroskopsteuerung 20 die Fokussiersteuerung durchgeführt werden
kann, läßt sich
die Verarbeitung vereinfachen im Vergleich zu dem herkömmlichen
Verfahren (vergleiche 15). Durch Einrichten der Fokussierfunktion
(S105, S108 und S109) in der Mikroskopsteuerung 20 und
durch Senden eines Steuerbefehls von der Kamerasteuerung 40 arbeiten
die Mikroskopsteuerung 20 und die Kamerasteuerung 40 zusammen,
so daß Prozesse
aufgebrochen werden und dadurch eine einfache Steuerung mit erhöhter Ansprechgeschwindigkeit
möglich
ist. Verarbeitungsgeschwindigkeit und Handhabbarkeit verbessern
sich also insgesamt.
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(ZWEITE AUSFÜHRUNGSFORM)
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10 zeigt
ein Flußdiagramm
einer zweiten Ausführungsform.
Bei der ersten Ausführungsform
beginnt die Verarbeitung mit dem Prozeß der Kamerasteuerung 40,
bei der zweiten Ausführungsform
beginnt die Verarbeitung mit dem Prozeß der Mikroskopsteuerung 20.
Im Schritt S121 wird Energie zugeleitet. Im Schritt S122 sendet
die Mikroskopsteuerung 20 an die Kamerasteuerung 40 einen
Steuerbefehl, um anzuweisen, daß Instrumenteninformation über das
Abbildungsinstrument 3 gesendet wird. Im Schritt S123 sendet
die Kamerasteuerung 40 die Instrumenteninformation über das
Abbildungsinstrument 3. Im Schritt S124 sendet die Kamerasteuerung 40 einen
Steuerbefehl zum Starten der Fokussiersteuerung an die Mikroskopsteuerung 20.
Ansprechend auf den Erhalt des Steuerbefehls zum Starten der Fokussiersteuerung
startet im Schritt S125 die Mikroskopsteuerung 20 die Fokussiersteuerung,
um die Abtastbühnentreiber 14 zu
veranlassen, die Bühne 14a entlang
der optischen Achse zu bewegen. Im Schritt S126 sendet die Mikroskopsteuerung 20 einen
Steuerbefehl zum Berechnen von AF-Information an die Kamerasteuerung 40.
Im Schritt S127 erhält
ansprechend auf den Erhalt des Steuerbefehls zum Berechnen von AF-Information
die Kamerasteuerung 40 das detektierte Signal von der Kamerakopfeinheit 30.
Im Schritt S128 berechnet die Kamerasteuerung 40 AF-Information
aus dem detektierten Signal und sendet AF-Information an die Mikroskopsteuerung 20.
Bei Erhalt des AF-Signals prüft
im Schritt S129 die Mikroskopsteuerung 20, ob die Bühne 14a den
Fokuszustand erreicht hat oder nicht. Hat die Bühne 14a den Fokuszustand
nicht erreicht, geht der Ablauf zurück zum Schritt S126. Hat die
Bühne 14a den
Fokuszustand erreicht, geht der Ablauf zum Schritt S130, und die
Bühne 14a wird
angehalten. Im Schritt S131 sendet die Mikroskopsteuerung 20 einen
Steuerbefehl zum Erfassen von Bildinformation an die Kamerasteuerung 40.
Im Schritt S132 erfaßt bei
Erhalt des Steuerbefehls die Kamerasteuerung 40 das detektierte
Signal von der Kamerasteuerung 30 und gibt Bildinformation über das
Objekt O aus.
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Bei
der zweiten Ausführungsform
ist das System so aufgebaut, daß eine
Fokusinformations-Berechnungsfunktion (S127 und S128) zum Berechnen
von AF-Information
in der Kamerasteuerung 40 angeordnet ist und AF-Information
dadurch erfaßt wird,
daß ein
Steuerbefehl von der Mikroskopsteuerung 20 an die Kamerasteuerung 40 gesendet
wird. Auch bei diesem Aufbau läßt sich
die Verarbeitung im Vergleich zum herkömmlichen Verfahren vereinfachen
(vergleiche 15). Die Mikroskopsteuerung 20 und
die Kamerasteuerung 40 übermitteln
Steuerbefehle gegenseitig, und beide Instrumente arbeiten gemeinsam,
so daß Prozesse
aufgebrochen werden und es zu einer einfachen Steuerung mit entsprechender
erhöhter
Ansprechgeschwindigkeit kommt. Die Verarbeitungsgeschwindigkeit
und Handhabbarkeit werden also insgesamt verbessert.
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(DRITTE AUSFÜHRUNGSFORM)
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11 zeigt
ein Flußdiagramm
einer dritten Ausführungsform.
Im Schritt S141 wird Energie zugeführt. Im Schritt S142 sendet
die Kamerasteuerung 40 an die Mikroskopsteuerung 20 einen
Steuerbefehl, um das Senden von Instrumenteninformation anzuweisen.
Im Schritt S143 sendet die Mikroskopsteuerung 20 Instrumenteninformation
an die Kamerasteuerung 40. Im Schritt S144 sendet die Kamerasteuerung 40 einen
Steuerbefehl zum Starten der Fokussiersteuerung an die Mikroskopsteuerung 20.
Im Schritt S145 bewegt nach Erhalt des Steuerbefehls die Mikroskopsteuerung 20 die
Bühne 14a mit
Hilfe der Abtastbühnentreiber 14 entlang
der optischen Achse. Im Schritt S146, wenn die Bühne 14a sich zu bewegen
beginnt, erhält
die Kamerasteuerung 40 das detektierte Signal von der Kamerakopfeinheit 30. Im
Schritt S147 berechnet die Kamerasteuerung 40 aus dem detektierten
Signal AF-Information und prüft,
ob die Bühne 14a den
Fokuszustand erreicht hat oder nicht. Die Schritte S146 und S147
werden wiederholt, bis die Bühne 14a den
Fokuszustand erreicht. Wenn im Schritt S148 festgestellt wird, daß die Bühne 14a sich
im Fokuszustand befindet, sendet die Kamerasteuerung 40 einen
Steuerbefehl zum Anweisen, die Bühne 14a anzuhalten,
an die Mikroskopsteuerung 20. Nach Erhalt des Steuerbefehls
mit der Anweisung zum Anhalten hält
im Schritt S149 die Mikroskopsteuerung 20 die Bühne 14a an
und sendet im Schritt S150 einen Steuerbefehl zum Anweisen, Bildinformation
zu erfassen, an die Kamerasteuerung 40. Nach Erhalt des
Steuerbefehls erfaßt
im Schritt S151 die Kamerasteuerung ein detektiertes Signal von
der Kamerakopfeinheit 30 und gibt Bildinformation über das
Objekt O aus.
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Bei
der dritten Ausführungsform
wird im Zuge der Fokussiersteuerung die Frage, ob die Bühne 14a angehalten
hat oder nicht, ausschließlich
von der Kamerasteuerung 40 beurteilt, so daß die Verarbeitung
einfacher als bei der ersten und der zweiten Ausführungsform
wird.
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(VIERTE AUSFÜHRUNGSFORM)
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Wie
in 5A gezeigt ist, ist eine externe Steuerung 60 (zum
Beispiel ein PC) an die erste Schnittstelle 4a der Kamerasteuerung 40 angeschlossen.
Ein Steuerbefehl von der externen Steuerung 60 wird von
der Kamerasteuerung 40 empfangen. Ein Steuerbefehl für das Abbildungsinstrument 3 wird
von der Kamerasteuerung 40 ausgeführt. Ein Steuerbefehl, der
an das Mikroskop 2 gerichtet ist, wird von der zweiten
Schnittstelle 4b über
das Verbindungskabel 52 und die dritte Schnittstelle 40a an die
Mikroskopsteuerung 20 gesendet, und das Mikroskop 2 wird
von der Mikroskopsteuerung 20 gesteuert.
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Da
in diesem Fall die Kamerasteuerung 40 den an die Mikroskopsteuerung 20 gesendeten
Steuerbefehl für
das Mikroskop 2 herausfinden kann, läßt sich die Einstellung der
Kamerakopfeinheit 30 entsprechend dem Steuerbefehl ändern. Ein
Beispiel für den
Ablauf in diesem Fall ist in 12 gezeigt.
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In 12 wird
im Schritt S201 beispielsweise ein Steuerbefehl zum Wechseln eines
Objektivs des Mikroskops 2 von der externen Steuerung 60 ausgegeben.
Im Schritt S202 wird der Steuerbefehl an die Kamerasteuerung 40 gesendet.
Im Schritt S203 interpretiert die Kamerasteuerung 40 den
Steuerbefehl. Im Schritt S204 leitet die Kamerasteuerung 40 den
Steuerbefehl über
die zweite Schnittstelle 4b und die dritte Schnittstelle 4c an
die Mikroskopsteuerung 20 weiter, da der Steuerbefehl für die Mikroskopsteuerung 20 bestimmt
ist. Im Schritt S205 wechselt die Mikroskopsteuerung 20 das
Objektiv des Mikroskops 2 entsprechend dem Steuerbefehl.
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Im
Schritt S206 schätzt
in diesem Fall die Kamerasteuerung, die bereits den Steuerbefehl
interpretiert hat, das Auftreten der benutzerseitigen Anforderung
an eine Fokussiersteuerung beim Objektivwechsel des Mikroskops 2 ab.
Im Schritt S207 ändert die
Kamerasteuerung 40 den Betriebsmodus auf eine Hochrahmen-Geschwindigkeit,
damit der Benutzer die Fokussierung ohne Schwierigkeiten durchführen kann.
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Auf
diese Weise werden die Inhalte des von der externen Steuerung 60 an
die Mikroskopsteuerung 40 gesendeten Inhalte des Steuerbefehls
von der Kamerasteuerung 40 interpretiert, so daß es möglich ist,
den Zustand der Kamerakopfeinheit 30 vorzugsweise für den Benutzer
einzustellen, ohne daß weitere
Instruktionen seitens des Benutzers erfolgen.
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Wenn
bei der vierten Ausführungsform
ein Benutzer direkt das Mikroskop 2 betätigt, wird von der Mikroskopsteuerung 20 an
die Kamerasteuerung 40 über
die dritte und die zweite Schnittstelle 4c bzw. 4b und
außerdem über die
erste Schnittstelle 4a an die externe Steuerung 60 eine
Zustandsänderungsinformation
gesendet. Man kann den Aufbau hierbei so einrichten, daß durch
Erkennen der Zustandsänderung
die Kamerasteuerung 40 die Kamerakopfeinheit 30 für diesen
Zustand passend einrichtet. 13 ist
ein Beispiel für
einen solchen Fall in Form eines Flußdiagramms.
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Wie
in 13 gezeigt ist, wird im Schritt S211 dann, wenn
ein Benutzer die Lichtquelle des Mikroskops 2 einstellt,
im Schritt S212 über
die Mikroskopsteuerung 20 an die externe Steuerung 60 gesendet,
daß die
Lichtquelle justiert wurde. Im Schritt S213 wird die Information
erkannt und von der Kamerasteuerung 40 interpretiert, um
im Schritt S214 als Befehl an die externe Steuerung 60 geleitet zu
werden. Nach Erhalt des Befehls ändert
im Schritt S215 die externe Steuerung 60 die Anzeige abhängig vom
Inhalt des Befehls.
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Im
Schritt S216 schätzt,
weil die Kamerasteuerung 40 den Inhalt des Befehls bereits
interpretiert hat, de Kamerasteuerung 40 ab, daß es zu
einer Belichtungseinstellung in der Kamerakopfeinheit 30 kommt,
so daß die
Kamerasteuerung 40 im Schritt S217 den AE-Modus der Kamerakopfeinheit 30 ändert, damit
der Benutzer ohne Schwierigkeiten beobachten kann.
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Wie
oben beschrieben wurde, wird es möglich, daß wenn ein Benutzer das Mikroskop 2 direkt betätigt hat,
der Inhalt des Befehls von der Mikroskopsteuerung 20 an
die externe Steuerung 60 von der Kamerasteuerung 40 interpretiert
wird und der Zustand der Kamerakopfeinheit 30 auf den für den Benutzer
bevorzugten Zustand eingestellt wird.
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In
den oben beschriebenen ersten bis vierten Ausführungsformen wurde zwar erläutert, wie
die Fokussiersteuerung durch Bewegung der Bühne 14a der Mikroskopeinheit 10 durchgeführt wurde,
es ist aber auch bei der Belichtungssteuerung möglich, derart vorzugehen, daß die Funktionen
aufgebrochen werden für
die Mikroskopsteuerung 20 einerseits und die Kamerasteuerung 40 andererseits,
und diese beiden Steuerungen kooperieren. Zum Beispiel: die Kamerasteuerung 40 erhält ein detektiertes Signal
von der Kamerakopfeinheit 30, berechnet einen AE-Wert (Lichtstärkeninformation),
sendet einen Steuerbefehl auf der Grundlage des AE-Werts an die Mikroskopsteuerung 20 und
steuert die Lichtquellensteuerung 11. Alternativ wird so
vorgegangen, daß ein
Steuerbefehl von der Mikroskopsteuerung 20 an die Kamerasteuerung 40 gesendet
wird, damit diese einen AE-Wert anhand der Lichtquellenintensitätsinformations-Berechnungsinformation
der Kamerasteuerung 40 berechnet, und die Mikroskopsteuerung 20 die
Lichtquellensteuerung 11 auf der Grundlage dieses AE-Werts steuert. Wie
oben beschrieben wurde, wird, wenn die Belichtungssteuerung aufgebrochen
wird in Teile für
die Mikroskopsteuerung 20 und solche für die Kamerasteuerung 40,
die Verarbeitung einfach, so daß die
Verarbeitungsgeschwindigkeit gesteigert werden kann. Durch kooperatives Durchführen der
Steuerung der Lichtquellensteuerung 11 auf der Grundlage
des AE-Werts, und der Belichtungszeitsteuerung der bildgebenden
Einrichtung der Kamerakopfeinheit 30, ist eine delikatere
Belichtungssteuerung möglich,
so daß der
dynamische Bereich der Bildinformation vergrößert werden kann.
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Die
Arbeitsweise beim Erfassen eines digitalen Bilds (Bildinformation)
des Mikroskops 2 ist nicht beschränkt auf die oben beschriebene
Verarbeitung, sie kann so gestaltet werden, daß von einem Betriebsteil 22 an
der Mikroskopsteuerung 20 oder einem Betriebsteil 42 an
der Kamerasteuerung 40 aus operiert wird.
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Wie
oben ausgeführt
wurde, sind bei einem digitalen Mikroskopbild-Erfassungssystem gemäß der Erfindung eine Mikroskopsteuerung
und eine Kamerasteuerung so aufgebaut, daß sie kooperativ wirken, wozu
die Mikroskopsteuerung und die Kamerasteuerung mit einer Kommunikationseinrichtung
verbunden sind, um Steuerbefehle auszutauschen. Folglich werden
Prozesse aufgebrochen in Instrumenten- und Signalübertragungsprozesse
zwischen den Instrumenten, was die Ansprechzeit verbessert, so daß die Verarbeitungsgeschwindigkeit
und die Handhabbarkeit des gesamten Systems besser werden. Da außerdem die
Anzahl von Kabeln und dergleichen, die Instrumente untereinander
verbinden, geringer wird, vereinfacht sich die Handhabung der Kabel,
so daß beim
Aufstellen der Instrumente ein höherer
Arbeitswirkungsgrad erreicht wird.
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Zusammenfassung
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Ein
digitales Mikroskopbild-Erfassungssystem (1) enthält ein Mikroskop
(2), bestehend aus einer Mikroskopeinheit (10)
zum Erzeugen eines vergrößerten Bilds
eines Objekts (O) und einer Mikroskopsteuerung (20), die
die Bewegung der Mikroskopeinheit (10) steuert, einem Abbildungsinstrument
(3) aus einer Kamerakopfeinheit (30), die an dem
Mikroskop (2) befestigt ist und eine Abbildungseinrichtung besitzt,
die das vergrößerte Bild
des Objekts (O) detektiert, und die eine Kamerasteuerung (40)
besitzt, die ein von der Abbildungseinrichtung ausgegebenes detektiertes
Signal empfängt
und Bildinformation über
das Objekt (O) ausgibt. Die Mikroskopsteuerung (20) und
die Kamerasteuerung (40) arbeiten miteinander ansprechend
auf von außen
gesendete Steuerbefehle. Das System (1) besitzt ein Verbindungskabel
(52), welches beide Instrumente (30) und (40) verbindet,
um eine Kommunikation miteinander auszuführen. Beide Instrumente (30)
und (40) arbeiten miteinander durch Übermitteln von Steuerbefehlen
in gegenseitiger Richtung über
das Verbindungskabel (52).