DE202008004271U1 - Mikroskop umfassend wenigstens zwei Komponenten - Google Patents

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Abstract

Mikroskop umfassend wenigstens zwei Komponenten (110 bis 180), wobei jede der wenigstens zwei Komponenten (110 bis 180) eine zumindest als Eingang und Ausgang konfigurierbare Triggerschnittstelle (210 bis 240) aufweist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Mikroskop mit wenigstens zwei Komponenten.
  • Allgemeiner Stand der Technik
  • Bereits seit geraumer Zeit hat die Digitaltechnik in der Mikroskopie Einzug gehalten. Dementsprechend können viele der Vorzüge, die diese Technik bietet, bei der Arbeit mit Mikroskopen genutzt werden. Für das breite Anwendungsgebiet der Mikroskopie sind sowohl Standardprodukte als auch viele spezialisierte Teillösungen entstanden.
  • Digitale Mikroskopie, insbesondere für automatisierte Mikroskope, umfasst Mikroskopkomponenten, die in der Regel codiert, regelbar oder steuerbar sind, eine Einrichtung zur Bildaufnahme, meist eine Kamera, eine Einrichtung zur Kommunikation zwischen den Einheiten, ein Steuerprogramm zur Steuerung der Abläufe zum Beispiel bei der Bildaufnahme und -speicherung sowie eine Applikationssoftware zur Bildauswertung. Diese Bestandteile werden nachfolgend näher beschrieben. Hinsichtlich der Gerätestruktur eines motorisierten Mikroskops sei auch auf die DE 102 49 177 A1 der Anmelderin verwiesen.
  • In der Mikroskopie wird ein Präparat beleuchtet, um dessen charakteristischen Merkmale sichtbar zu machen. Es wird dabei zwischen Auflicht- und Durchlichtbeleuchtung unterschieden. Zusätzlich können je nach Anwendung unter schiedliche Kontrastiermethoden mit oder ohne Kontrastfärbung mittels Färbemitteln zum Einsatz kommen. Übliche Kontrastiermethoden sind Hellfeld, Dunkelfeld, Fluoreszenz, Phasenkontrast bzw. DIC (differential interference contrast), Polarisation, TIRF (total internal reflection fluorescence). Je nach Anwendung werden die verschiedenen Kontrastiermethoden auch kombiniert eingesetzt.
  • Zur Bilderzeugung der Probe wird bei einem Mikroskop eine Optik mit fester, stufenweise verstellbarer oder stufenlos verstellbarer Vergrößerung eingesetzt. In der Regel besitzt ein digitales Mikroskop auch eine Vorrichtung zur zur Betrachtung des Bildes mit dem menschlichen Auge mit Hilfe des Okulars. Zur Bildgebung wird das erzeugte Bild auf den Detektor einer Kamera abgebildet, auf einem Monitor dargestellt und anschliessend weiterverarbeitet. Typischerweise handelt es sich bei der Kamera um einen Matrix-Flächendetektor in CCD oder CMOS Technologie. Durch anschließende Verstärkung, Filterung (optisch und digital) und Digitalisierung wird das Bild in ein geeignetes Datenformat zur Weiterverarbeitung, Darstellung oder Speicherung aufbereitet. Unter Bilddaten wird nachfolgend ein derart digitalisiertes Bild verstanden. In seltenen Fallen wird jedoch vollständig auf Okulare verzichtet und das Mikroskop besitzt nur noch (eine) Vorrichtung(en) zur Bildaufnahme. In allen anderen Fällen muss die Möglichkeit bestehen, die Lichtmenge innerhalb der Vorrichtung zur Bilderzeugung auf die verschiedenen Mikroskopausgänge (Visueller Ausgang, ein oder mehrere Kameraausgänge) in einem einstellbaren oder festen Verhältnis, auch gleichzeitig, aufzuteilen. In der Regel besitzt jeder Mikroskopausgang andere optische Eigenschaften, wobei dann das Mikroskop bzw. die Vorrichtung zur Bilderzeugung mehrere optische Pfade, die teilweise oder vollständig getrennt ausgeführt sind, aufweist. Durch gezielte Veränderung der Einstellungen und Eigenschaften dieser optischen Pfade lassen sich die optischen Eigenschaften der einzelnen Mikroskopausgänge einzeln, in Gruppen oder gemeinsam verändern. Hierzu sei bspw. auf die DE 103 61 158 A1 der Anmelderin verwiesen.
  • Zum vollständigen Verständnis und der Interpretation gespeicherter Bilder müssen nebst den Bilddaten auch die Daten über die Bilderzeugung und die Bildgaufnahme und daraus abgeleitete Werte zur Weiterverarbeitung, Darstellung und Speicherung vorliegen. Daten über die Bilderzeugung sind beispielhaft: Vergrößerung, Numerische Apertur, Arbeitsabstand und Brennweite des/der verwendeten Objektiv(e); Position des Objektivwechslers; Vergrößerung des Zooms und dessen Bereich; Vergrößerungsfaktor von zwischengeschaltetem Zubehör (Koaxialbeleuchtung, Vergrößerungswechsler, etc.); Typ, Vergrößerungsfaktor, Stellung einer Umschaltvorrichtung für den optischen Ausgang des Tubus; Vergrößerung und Feldzahl der Okulare; Vergrößerungsfaktor des/der Videoobjektive(s); Betriebszustände der Beleuchtungsvorrichtung (Intensität/Helligkeit), Farbtemperatur, Blendenstellungen, verwendete Spektral-, Polarisations- und Graufilter, Stellung der Verschlüsse, und Spektral- und Polarisationsfilter bei der Bilderzeugung. Daraus abgeleitete Größen sind beispielhaft: optische Auflösung der bilderzeugenden Optik, Bildfeldgröße, Objektfeldgröße, Schärfentiefe und Perspektive bei Stereomikroskopen. Daten der Vorrichtung zur Bildaufnahme sind beispielhaft: die digitale Auflösung des Flächendetektors, elektronische Verstärkung, Größe des Detektors, Betriebsmodus (Binning/High sensitivity Binning, etc.), Belichtungszeit, Farbsättigung. Auch Angaben über die Position des Präparats zum Mikroskop sind bedeutsam. Typische Informationen dieser Art sind die laterale Position des dargestellten Probenbereichs relativ zur optischen Achse (z. B. bei der Verwendung eines XY-Tisches) und die axiale Position des dargestellten Probenbereichs relativ zur Fokusebene. Zudem ist es oft hilfreich, Informationen über die Konfiguration und Betriebszustände des Mikroskops zusammen mit den Bilddaten in einem sogenannten Bilddatensatz permanent vorliegend zu haben.
  • Zur Detektion dieser Zustände und zur Berechnung der Informationen werden bei einem motorisierten und codierten Mikroskopen in den Mikroskopkomponenten Positions- und Bewegungssensoren mit entsprechender Auswerteelektronik eingesetzt. Typischerweise sind dies Impulsgeber, Lichtschranken, Magnetsensoren, Potentiometer oder Schrittzähler von Schrittmotoren. In der DE 102 49 904 A1 der Anmelderin wird die Verwendung von Transpondern zur Detektion der Zustände, in diesem Fall von Filtern, beschrieben. Auch der Zustand der Vorrichtung zur Bildaufnahme kann von der Steuerelektronik mittels entsprechender Software ausgelesen und eingestellt werden. Im Fall eines rein manuellen Gerätes können diese Zustände und Informationen durch Benutzereingaben erfasst werden. Für umfangreiche Anwendungsgebiete der digitalen Mikroskopie ist es zudem möglich, weitere Zusatzinformationen zum Präparat oder im Zusammenhang mit der Bildaufnahme zu erfassen. Diese können durch den Bediener beispielhaft manuell eingegeben, eingescannt (z. B. mit Barcode Leser oder Transponder) oder in Form von Tonaufzeichnungen vorliegen (Bezeichnung des Präparates, Name des Patienten, Diagnose, etc.) oder automatisch gespeichert werden (Datum und Zeit der Bildaufnahme, Name des Benutzers, etc.).
  • Durch Anzeige der in vorangehenden Abschnitten beschriebenen Informationen über die Bilderzeugung und Bildaufnahme wird dem Benutzer ermöglicht, gezielt Änderungen vorzunehmen, damit das gewünschte Resultat bei der Bilderzeugung und der Bildaufnahme erreicht wird. Diese Änderungen können durch entsprechende Bedienelemente am Mikroskop (Drehknöpfe, Schieber, Schalter, Druckknöpfe, Drehräder, Verstellhebel, berührungsempfindliche Anzeigeelemente, etc.) vorgenommen werden. Diese Bedienelemente können eine direkte mechanische Verstellung bewirken. Ebenso können diese Bedienelemente mit Sensoren ausgestattet sein und in einer integrierten oder externen Bedieneinheit untergebracht werden. Die Signale dieser Sensoren werden aufbereitet und an die entsprechenden Stellglieder (Gleichstrom-, Wechselstrom- oder Schrittmotoren, elektronische Schalter, elektro-mechanisch betriebene Hebel und Zylinder, Piezosteller, etc.) weitergeleitet, um die Einstellung oder den Betriebszustand des Mikroskops entsprechend den Eingaben des Benutzers anzupassen. In diesem Fall spricht man von einem teilweise oder vollständig motorisierten Mikroskop. Nebst den Bedienelementen können auch andere Komponenten des Mikroskops die Einstellungen oder den Betriebszustand einer Komponente verändern.
  • Ein typisches Beispiel hierzu ist die automatische Helligkeitsanpassung der Beleuchtungsvorrichtung mittels Veränderung der Intensität/Helligkeit, Blendenstellungen oder Graufiltern bei veränderter Einstellung der Vorrichtung zur Bilderzeugung (veränderte Vergrößerung, Blendenstellung, Numerische Apertur, Filter, etc.) (vgl.
  • DE 10 2004 056 685 A1 und DE 10 2006 022 073 A1 der Anmelderin). Diese automatische Helligkeitsanpassung hat zum Ziel, dass das erzeugte Bild mit möglichst konstanter Helligkeitsverteilung vorliegt, wobei in der Regel die mittlere Helligkeit über das Bild maßgebend ist. Für die Steuerung der Beleuchtungsvorrichtung sind zwei Vorgehensweisen bekannt.
  • Zum einen kann die aktuelle Helligkeit detektiert werden (z. B. mit dem Flächendetektor in der Vorrichtung zur Bildaufnahme oder einem Punktdetektor in der Vorrichtung zur Bilderzeugung). Anhand dieses aktuellen Helligkeitswertes kann bestimmt werden, wie die Eigenschaften der Beleuchtungseinheit verändert werden müssen, um den gewünschten Helligkeitswert zu erreichen.
  • Die zweite Vorgehensweise besteht darin, die aktuellen optischen Eigenschaften der Vorrichtung zur Bilderzeugung aufgrund ihrer Zustände und Einstellungen zu verwenden, um die theoretisch vorliegenden Helligkeitswerte der Bilddaten oder andere geeignete Hilfswerte zu berechnen. Anschließend können aufgrund der vorliegenden Abweichung zur gewünschten Helligkeit bzw. zu dessen Hilfswert die notwendigen Einstellungen an der Vorrichtung zur Bilderzeugung automatisch vorgenommen werden.
  • Anstelle einer automatischen Einstellung kann bei beiden Vorgehensweisen auch dem Benutzer mitgeteilt werden (visuell, akustisch, etc.), wie die Vorrichtung zur Bilderzeugung eingestellt werden muss, um die gewünschte Helligkeitswerte der Bilddaten zu erreichen. Anstelle der Bilddaten kann bei beiden Vorgehensweisen auch das visuelle Bild des Betrachters verstanden werden. Die Vorgabe des gewünschten Helligkeitswertes kann wiederum fest eingestellt oder durch den Bediener mittels Eingabevorrichtung (Bedieneinheit oder PC) veränderbar ausgeführt sein. Im gleichen Maß wie die Veränderung der Einstellungen der Beleuchtungsvorrichtung zur Helligkeitsanpassung verwendet werden kann, ist dies auch mit den Einstellungen der Vorrichtung zur Bildaufnahme (z. B. Belichtungszeit, Verstärkung, Aufnahmemodus) und der Bilderzeugung (z. B. Blenden, Graufilter) möglich.
  • Ein weiteres Beispiel, wie die Eigenschaften der Komponenten eines digitalen Mikroskops gegenseitig automatisch eingestellt werden können, ist die Abhängigkeit der Verfahrgeschwindigkeit eines XY-Tisches von der Objektfeldgröße der Vorrichtung zur Bilderzeugung. Hierzu wird die Veränderung der Objektfeldgröße, typischerweise durch Veränderung der Vergrößerung, überwacht und bei kleinem Objektfeld eine kleine Geschwindigkeit, sowie bei großem Objektfeld eine größere Geschwindigkeit verwendet. Die Abhängigkeit der Geschwindigkeit von der Objektfeldgröße kann dabei linear, quadratisch, exponentiell, logarithmisch oder gemäß einer anderen mathematischen Funktion sein.
  • Eine ähnliche Abhängigkeit besteht auch zwischen der Schärfentiefe der Vorrichtung zur Bilderzeugung und der Verfahrgeschwindigkeit des Fokussiertriebs. Durch gezielte Veränderung der Geschwindigkeit kann der Bedienkomfort beim Fokussieren wesentlich gesteigert werden. In der gleichen Art kann auch die Empfindlichkeit der Bedienelemente zur Steuerung der Bewegung des XY-Tisch und des Fokussiertriebs beeinflusst werden. Je nach Anwendung ist es auch notwendig, diese automatische Anpassung der Ge schwindigkeiten auszuschalten um zum Beispiel mit einer konstanten Geschwindigkeit zu fahren, z. B. zur groben Navigation oder zur Be- und Entladung des Probentisches. Die Umschaltung dieser Betriebsmodi (automatische Geschwindigkeit, feste bzw. einstellbare Geschwindigkeit) kann typischerweise durch Betätigung eines Bedienelementes durch den Bediener vorgenommen werden oder Bestandteil eines festen Bedienablaufes sein.
  • Aufgrund neuer Funktionalität oder Fehlerbehebung in der Software einer oder mehrerer Komponenten des Mikroskops kann die Aktualisierung der Software dieser Komponente(n) notwendig sein. Durch Überprüfung der Version jeder Komponente des Mikroskop durch eine andere Komponente oder durch eine Bediensoftware auf dem PC wird festgestellt, bei welcher Komponente die Software aktualisiert werden muss, um die optimale bzw. neue Funktionalität zu garantieren. Die Überprüfung kann dabei zum Beispiel Bestandteil des Startvorgangs sein, periodisch ausgeführt werden oder auf Anfrage des Benutzers durchgeführt werden. Durch Anzeige der Software-Version jeder Komponente des Mikroskops kann zudem der Benutzer entscheiden, ob eine Aktualisierung nötig bzw. möglich ist. Eine weitere Möglichkeit zur Überprüfung der Aktualität der Software-Version besteht in Form der Verwendung eines zentralen Software-Verzeichnisses. Dieses kann sich zum Beispiel auf einem an das Mikroskop angeschlossenen PC oder auf einem Web-Server des Herstellers des Mikroskops oder bei einem durch den Hersteller autorisierten Drittanbieter befinden. Bei vorhandener Internet Verbindung können die Software-Versionen somit mittels dieses Web-Servers überprüft und ggf. aktualisiert werden. Für diese Aktualisierung sind verschiedene Vorgehensweisen denkbar. Eine sichere Mög lichkeit ist die Übertragung der Software vom Software-Verzeichnis in einen geschützten Bereich des Programmspeichers des Prozessors der zu aktualisierenden Komponente. Da diese Übertragung über einen seriellen Bus geschehen kann, dauert der Vorgang einige Sekunden bis Minuten. Erst als letzter Schritt wird die Software in den durch den Prozessor für die Anwendungs-Software verwendeten Bereich kopiert. Dieser Vorgang kann in der Regel sehr schnell durchgeführt werden. Diese Vorgehensweise bietet den Vorteil, dass eine Unterbrechung während der Übertragung vom Software-Verzeichnis keinen Einfluss auf die Funktionalität der Komponente hat. Eine Unterbrechung kann dabei durch den Benutzer oder durch eine Unterbrechung der Stromversorgung geschehen. Beim anschließenden erneuten Startvorgang der Komponente wird die noch nicht aktualisierte Originalkopie der Software verwendet. Der Startvorgang kann auch die Konsistenzprüfung der Anwendungs-Software enthalten. Bei fehlgeschlagener Prüfung kann der Bediener informiert werden und/oder versucht werden, die ursprünglich für die Aktualisierung der Software im geschützten Bereich des Programmspeichers vorliegende Kopie der Software zur Wiederherstellung zu verwenden.
  • Aufgrund funktioneller oder sicherheitstechnischer Anforderungen können sich verschiedene Betriebszustände unterschiedlicher Mikroskopkomponenten auch gegenseitig ausschließen. Ein Beispiel für eine sicherheitstechnische Anforderung ist, dass sich der Verschluss einer Beleuchtungsvorrichtung für die Fluoreszenz nicht öffnen lassen darf, solange kein Emitterfilter im Strahlengang liegt. Hierzu wird beispielhaft auf die DE 102 49 904 B4 der Anmelderin verwiesen. Aus funktionellen Gründen können zum Beispiel auch gewisse Stellungen des Objektivwechslers ausgeschlossen werden, wenn ein bestimmtes Kontrastierverfahren ausgewählt wird. Typischerweise ist dies bei DIC ("Differential Interference Contrast") der Fall.
  • Üblicherweise kann durch die Auswahl eines Kontrastierverfahrens auch die Veränderung der Eigenschaften anderer Komponenten des Mikroskops ausgelöst werden. Zum Beispiel können Blenden- und Verschlusseinstellungen entsprechend eingestellt werden oder Verschlüsse anderer, für dieses Kontrastierverfahren nicht benötigter Beleuchtungsvorrichtung geschlossen werden. Für bestimmte Kontrastierverfahren werden zudem Filter in die Vorrichtung zur Bilderzeugung eingefügt oder aus dieser entnommen. Zum Beispiel werden für die Polarisation benötigte Polarisations- und Analysefilter automatisch eingefügt.
  • Nebst diesen beiden Gründen für die gegenseitige Beeinflussung der Betriebszustände der Komponenten eines Mikroskops gibt es auch Gründe, die in der jeweiligen Anwendung des Mikroskops liegen. So werden zum Beispiel Durchlichtbeleuchtungen und Fluoreszenzbeleuchtungen oft im schnellen Wechsel betrieben. Es ist also durchaus sinnvoll, dass sich bei der Betätigung des Bedienelementes für das Öffnen und Schließen eines der beiden Verschlüsse der Verschluss der anderen Beleuchtungsvorrichtung im Wechseltakt oder Gleichtakt öffnet oder schließt. Anstelle der Verschlüsse können auch die Lampen im gleichen Sinn betätigt werden.
  • Um die gegenseitige Beeinflussung zu ermöglichen, werden zentrale oder teilweise bzw. vollständig verteilte Anzeige-, Bedien-, Auswerte- und Steuereinheiten vorausgesetzt.
  • Im letzteren Fall geschieht die Kommunikation typischerweise über eine elektronische Kommunikationsschnittstelle (RS-232, RS-422, CAN, IEEE 1394, USB, Ethernet, Bluetooth, WLAN, etc.), wie es bspw. auch in der DE 102 49 177 A1 der Anmelderin beschrieben ist. Dabei überwiegen bei einem verteilten System die Vorteile eines Bussystems. Wesentlicher Vorteil ist, dass eine Komponente des Mikroskops eine Änderung der Betriebszustände oder der Eigenschaften von sich aus auf dem Bus aussenden kann. Jede andere Komponente (Bedien-, Auswerte- und Steuereinheiten) kann diese Änderung erfassen und weiterverarbeiten. Im Fall einer Anzeigeeinheit kann dies die Aktualisierung der Anzeige sein. Die Steuereinheit kann damit die Parameter für die Steuerung anpassen (z. B. Geschwindigkeitsanpassung des Fokussiertriebs bei geänderter Objektfeldgröße). Bei einer Bedieneinheit kann dadurch die Empfindlichkeit der Bedienelemente angepasst werden. Das zur Kommunikation verwendete Protokoll kann nebst einer Kennung zur Identifikation des Absenders auch eine Kennung zur Identifikation des Empfänger oder der Empfängergruppe enthalten. Damit können auf dem Bus gesendete Nachrichten gezielt adressiert werden. Dies verhindert, dass eine Komponente unnötig Rechenleistung für die Verarbeitung nicht relevanter Nachrichten einsetzen muss. Ist das Protokoll für die Abfrage von Eigenschaften und Zuständen für alle Komponenten vereinheitlicht, können mit einer Anfrage alle Komponenten oder Gruppen von Komponenten angefragt werden. Zum Beispiel kann durch Aussenden einer Anfrage, die an alle Komponenten adressiert ist, die Kennung (Name) jeder Komponente angefordert werden. Jede Komponente antwortet eigenständig auf diese Anfrage.
  • Es ist eine Vielzahl von Möglichkeiten denkbar, wie die zu den Bilddaten soweit beschriebenen Information verwendet werden können. Eine naheliegende Form der Verwendung ist die Darstellung der Informationen. Die Darstellung auf einer Anzeige (PC Bildschirm, Anzeige am Mikroskop, externe Anzeige) kann dabei gleichzeitig oder unabhängig von den Bilddaten geschehen. Dabei ist eine Darstellung mittels einer fest vorgegebenen oder für einen oder mehrere Benutzer frei konfigurierbaren Bildschirmmaske (Formular, Liste, Tabelle, Baumstruktur) möglich. Ebenso können die Informationen zu einem oder mehreren Bilddatensätzen gleichzeitig dargestellt werden. Bekannt ist auch die Verwendung von Vorschaubildern niedriger Auflösung, Listen-, Tabellen oder als Baumstruktur von einzelnen Informationen mehrerer Bilddatensätze und Anzeige der vollständigen Bilddaten bzw. Information nach der Auswahl mittels dieser Vorschaubildern, Listen-, Tabelleneinträgen oder Einträgen in der Baumstruktur. Für die Anzeige dieser Vorschaubilder, Listen oder Tabellen könnten auch Filter auf einzelne Informationen angewendet werden, wie sie aus der Datenbanktechnik hinreichend bekannt sind. Zudem ist auch bekannt, dass die Informationen und Bilddaten an vordefinierte Berichtsvorlagen übergeben werden können (z. B. Microsoft Word Vorlagen). Dies kann wiederum in fest vorgegebener Art und Weise oder durch den Benutzer konfigurierbar ausgeführt sein. Dabei können die Berichtsdaten eingebettet oder nur referenziert werden. Letzterer Ansatz hat den Vorteil, dass keine Daten dupliziert werden und die Änderungen sofort an jeder Stelle, an der sie verwendet oder dargestellt werden, aktualisiert sind.
  • Die Eigenschaften und Betriebszustände der Vorrichtung zur Bilderzeugung und Bildaufnahme können sowohl gemeinsam mit den zugehörigen Bilddaten oder ohne Bilddaten gespeichert werden. Im letzteren Fall kann die Speicherung in einer Komponente oder verteilt in den einzelnen Komponenten erfolgen (z. B. Tischposition im Tisch, Position des Fokussiertriebs in der Fokussiervorrichtung, etc.) und mittels gemeinsamer Referenz (z. B. Speicherplatz Nummer) logisch verknüpft sein. Die so gespeicherten Werte können einem Bedienelement (Druckknopf, Drehknopf, Schalter, Drehrad, berührungssensitives Anzeigeelement, etc.) des Mikroskops oder einer PC Software zugeordnet werden oder als Auswahlliste verfügbar sein. Durch Betätigung des Bedienelementes oder Auswahl eines Eintrags in dieser Auswahlliste werden die gespeicherten Eigenschaften und Betriebszustände in den Komponenten des Mikroskops eingestellt. Dabei können durch wiederholtes Betätigen des Bedienelementes die Eigenschaften und Betriebszustände eingestellt werden, die als nächstes referenziert werden (z. B. die jeweils nächste Speicherplatz Nummer). Zudem ist auch bekannt, dass die wiederherzustellenden Eigenschaften und Betriebszustände anhand der dazugehörigen Bilddaten ausgewählt werden (vgl. hierzu die DE 10 2005 053 703 A1 der Anmelderin).
  • Aufgrund von sicherheitstechnischen Anforderungen oder Anforderungen der Anwendung können einzelne dieser Eigenschaften und/oder Betriebszustände von diesem Wiederherstellungsvorgang ausgenommen werden. Zum Beispiel kann die Position der Fokussiervorrichtung bei der Wiederherstellung ignoriert werden, um einer allfälligen Kollision mit dem Präparat vorzubeugen. Ebenso kann aufgrund der Anforderung der Anwendung das Öffnen des Fluoreszenz- Verschlusses ignoriert werden, um das Ausbleichen des Präparates zu verhindern.
  • Bekannt ist auch, dass dem Bild in mindestens einem Mikroskopausgang zusätzliche Informationen künstlich überlagert werden. Im einfachsten Fall sind dies Strichplatten mit einem festen Muster. Neuere Vorrichtungen ermöglichen auch die Überlagerung veränderbarer Information. Dies kann im Durchlichtverfahren mittels Flüssigkristallanzeige (ohne Hintergrundbeleuchtung) geschehen. Dabei wird durch die gezielte Ansteuerung einzelner Bildpunkte das Bild lokal abgedunkelt und es können Informationen als Schattenbild eingeblendet werden. Ebenso ist eine selektive Einspiegeln von Bildpunkten mittels homogen ausgeleuchteter Mikrospiegelmatrix möglich. Nebst den bereits bekannten Strichmustern in veränderbarer Größe können dies Messbalken mit einer auf das Objektfeld abgestimmten Skalenteilung sein. Zur Überlagerung der Bilder mit Messbalken sei auf die DE 102 26 275 A1 der Anmelderin und zur Größenkalibrierung einer Kamera sei auf die DE 102 42 628 A1 der Anmelderin hingewiesen.
  • Ebenso können Informationen und Betriebszustände der Vorrichtungen zur Bilderzeugung und Bildaufnahme sowie der Beleuchtungsvorrichtung(en) dargestellt werden. Eine durch den Benutzer frei konfigurierbare sowie eine fest vorgegebene Darstellung der Information ist bekannt. Ebenfalls bekannt ist, dass bei der Darstellung der Bilddaten (z. B. auf einem PC mit geeigneter Software) weitere Informationen eingeblendet werden können. Nebst den Betriebszuständen und Eigenschaften der Vorrichtungen zur Bilderzeugung und -aufnahme können dies auch die vorgängig beschriebenen, durch den Benutzer frei bestimmbaren Daten sein. Durch die in der Regel höhere Auflösung der Bilddaten-Anzeige im Vergleich zur Einspiegelung in die Vorrichtung zur Bilderzeugung können die Informationen bei der Bilddaten-Anzeige komplexer bzw. umfangreicher sein. Handelt es sich bei der Bilddaten-Anzeige um eine Livebild-Anzeige können die angezeigten Informationen bei geändertem Inhalt aktualisiert werden. So kann zum Beispiel die Skalierung der Bilddaten in Bezug auf das Objektfeld oder die Länge eines Messbalkens bei Veränderung der Vergrößerung oder des Modus der Vorrichtung zur Bildaufnahme angepasst werden. Damit kann zum Beispiel ein Objekt im Objektfeld direkt bei der Live-Anzeige der Bilddaten vermessen werden. Handelt es sich beim Objekt um einen Maßstab bekannter Länge, kann dieser auch zur Bestimmung eines Korrekturwertes verwendet werden. Dieser Korrekturwert kann dann für die Anpassung an die tatsächliche Objektfeldgröße verwendet werden. Ebenso kann die Live-Anzeige der Bilddaten mit speziell auf das Objekt angepassten Strichmasken (Nominalwerte und/oder Toleranzen) auch als Lehre verwendet werden. Die so eingeblendeten Informationen können als getrennte Objekte gespeichert werden. In diesem Fall ist ein Ein- und Ausblenden von einzelnen, Gruppen von Informationen oder allen Informationen jederzeit möglich. Ebenso ist eine nachträgliche Änderung der Informationen dadurch möglich. Es kann die Änderung der Betriebszustände und der Eigenschaften der Vorrichtung zur Bilderzeugung und -gebung unterdrückt werden, um unzulässige oder unbeabsichtigte Manipulation zu verhindern. Es lassen sich in diesem Fall nur noch einzelne oder alle durch den Benutzer frei definierbare Daten ändern. In einem weiteren Anwendungsfall können die Informationen in die Bilddaten eingebettet werden. Somit können die Informationen nachträglich nicht mehr verän dert werden. Dies bietet zudem den Vorteil, dass die Bilddaten zusammen mit den Zusatzinformationen in einer Standard-Software ohne Wissen über die Form und den Inhalt der Zusatzinformationen betrachtet werden können.
  • Einige Anwendungen in der Mikroskopie erfordern die Kombination von Bilddaten, die unter verschiedenen Eigenschaften und Betriebszuständen der Vorrichtung zur Bilderzeugung und/oder Bildaufnahme erzeugt wurden. Zum Beispiel werden Bilddaten von zwei oder mehr Fluoreszenzaufnahmen mit Anregungs- bzw. Betrachtungsfiltern bei verschiedenen Wellenlängen zur Anzeige oder Speicherung überlagert. Zur Überlagerung können die einzelnen Bilddaten nachträglich eingefärbt werden. Dadurch können die Unterschiede der charakteristischen Merkmale des Präparates zusätzlich verstärkt werden. Bei der Überlagerung kann der anteilige Beitrag der Helligkeit der Einzelbilder zur Helligkeit eines Bildpunktes des überlagerten Bildes durch einen Mischfaktor durch den Bediener beeinflusst werden.
  • Viele der angesprochenen Themen sind in den User Manuals der Leica Applikationssoftware behandelt, worauf hier ausdrücklich verwiesen werden soll. Es sind dies die Schriften Online Hilfe LAS EZ und Online Hilfe LAS. Die Schriften werden mit momentan erhältlichen Mikroskopen der Anmelderin ausgeliefert. Die Beschreibungen zum Leica LAS Modul sind in den Dateien P2943_Leica _Help_ LAS_EZ.pdf,
    P2943_Leica_Help_LAS_Module.pdf,
    P2943_Leica_Help_LAS_Application.pdf und
    P2943_Leica_Help_LAS_Core.pdf
    gespeichert und frei zugänglich unter der Internetadresse ftp://patdoc:leica@ftp.leica.de/Patdoc/ hinterlegt. Der angegebene Link soll den Einschluss dieser Schriften in der vorliegenden Anmeldung ersetzen. Die Schriften sind auch in der vorliegenden Gebrauchsmusterakte enthalten und öffentlich einsehbar.
  • Näherer Stand der Technik
  • Mittels eines XY-Tisches kann der durch die Vorrichtung zur Bilderzeugung und -aufnahme in Form von Bilddaten erfasste Objektbereich verfahren werden. Durch beidseitiges oder einseitiges Abfahren des gesamten Präparates und anschließendes Zusammensetzen der jeweils aufgenommenen Einzelbilder zu einem Gesamtbild kann der Objektbereich der Vorrichtung zur Bilderzeugung künstlich vergrößert werden. Das Zusammensetzen kann aufgrund der Positionsdaten vom XY-Tisch des in den Bilddaten sichtbaren Objektbereichs geschehen. Dies setzt einen XY-Tisch mit relativ hoher Genauigkeit voraus. Ebenso kann das Gesamtbild nebst der Verwendung der Positionsdaten zusätzlich anhand charakteristischer Merkmale des Objektes in den Bilddaten der Einzelbilder durch gegenseitigen Vergleich zusammengesetzt werden. Dies ist allerdings nur möglich, falls diese charakteristischen Merkmale auch mit genügendem Kontrast in den Bilddaten vorliegen. Durch Erfassung von Bilddaten desselben Objektbereichs bei unterschiedlicher Fokussierung kann anschließend jeder Teilbereich des Objektbereichs mit der höchsten Bildschärfe bestimmt werden. Durch Kombination dieser Teilbereiche entstehen Bilddaten die das Präparat im ganzen Objektfeld mit bestmöglicher Fokussierung zeigen.
  • In der Regel werden die Bildfolgen für diese Vorgänge durch Anfahren einer bestimmten Position, Anhalten an dieser Position und Bildaufnahme durch die Vorrichtung zur Bildaufnahme erzeugt. Ebenso ist bekannt, dass bei kontinuierlicher Verstellung der Position und Verwendung eines geeigneten Synchronisationssignals für die Vorrichtung zur Bildaufnahme die Bildfolge erzeugt wird. Auch ist bekannt, dass bei konstanter Bildaufnahmefrequenz der Vorrichtung zur Bildaufnahme die Geschwindigkeit der Positionsverstellung so angepasst wird, dass sich die Einzelbilddaten geeignet überlappen oder aneinandergereiht sind.
  • Ein komplexer Bildaufnahmevorgang in der Mikroskopie kann zum Beispiel das Erfassen eines Bildstapels in axialer Richtung für mehrere Positionen des Objekttisches umfassen. Aus jedem Bildstapel wird dabei ein Bild erzeugt, das jeden Teil des jeweiligen Objektbereichs im Fokus zeigt. Dieses Bild wird auch Multifokusbild genannt (vgl. hierzu EP 02 777 053.6 der Anmelderin). Dies wird erreicht, indem jedes Einzelbild im Bildstapel auf Bereiche untersucht wird, die sich im Fokus befinden. Diese Bereiche werden anschließend zu einem Bild kombiniert. Nachdem für jeden Bildstapel bei einer Position des Objekttisches dieses Multifokusbild erzeugt wurde, können diese zu einem Großflächenbild des Objektes kombiniert werden. Dieses Bild zeigt ein Vielfaches des Objektfeldes bei gleichzeitig hoher Auflösung. Der Bildaufnahmevorgang besteht üblicherweise aus dem Anfahren einer Position mit dem Objekttisch, dem Stoppen an dieser Position, Aufnehmen des Bildstapels und Anfahren der nächsten Position, bis der vorgewählte Objekttischbereich abgefahren ist. Dazu sendet der PC nach erfolgter Bilderfassung des Einzelbildes ein Steuersignal, damit der Fokusantrieb den nächsten Schritt in axialer Richtung ausführen kann bzw. der Antrieb des Tisches an die nächste Position fahren kann. Dies wird für den voreingestellten Fokussierbereich(-Objekthöhe) von einer ersten bis zu einer zweiten Extremposition wiederholt. Die Erfassung eines Einzelbildes mit der Vorrichtung zur Bildaufnahme und die anschließende Übertragung der Bilddaten beinhaltet jeweils eine Initialisierungsphase, die bei einer Vielzahl von Bildern im Bildstapel den Vorgang maßgeblich verlangsamen. Ebenso verlangsamt das mehrfache Abfahren des Fokussierbereichs und das Anfahren und Abbremsen bei jeden Schritt den Bildaufnahmevorgang.
  • Neuere Vorrichtungen an Mikroskopen erlauben ein kontinuierliches Verfahren des Fokussierantriebes bei gleichzeitiger kontinuierlicher Erfassung der Bilddaten mit höchstmöglicher Geschwindigkeit ("free-running mode"). Durch Aussenden eines Triggersignals der Kamera an den Fokussiertrieb kann dieser exakt während der Belichtung des Bildsensors die Position speichern, damit diese später den entsprechenden Bilddaten zugeordnet werden kann. Dabei ist die Verfahrgeschwindigkeit des Fokussiertriebs so zu wählen, dass zwei aufeinanderfolgende Bilder jeweils ein Bild eines sich angrenzenden Schärfentiefenbereichs zeigen. Zudem muss die Belichtungszeit des Bildsensors genügend kurz eingestellt sein, so dass sich die Fokussierung für jeden Bildpunkt während der Belichtung nicht ändert. Diese Vorrichtung eliminiert die Zeit zur Initialisierung für die Aufnahme der Bilddaten der Einzelbilder und die Verzögerung beim Anfahren und Abbremsen für jeden Schritt. Bestehen bleibt der Nachteil, dass der Objekttisch zum Anfahren jeder lateralen Position beschleunigt und wieder abgebremst werden muss. Dies kann sich bei kleinem Objektfeld und einem großen abgefahrenen Objekttischbereich maßgeblich auf die totale Aufnahmezeit auswirken.
  • Aufgabe vorliegender Erfindung
  • Es stellt sich daher die Aufgabe, ein Mikroskop mit Mikroskopkomponenten und eine entsprechende Verwendung dieses Mikroskops anzugeben, das die genannten Nachteile nicht mehr aufweist.
  • Erfindung und Vorteile
  • Erfindungsgemäß wird ein Mikroskop umfassend wenigstens zwei Komponenten vorgeschlagen, wobei jede der wenigstens zwei Komponenten wenigstens eine zumindest als Eingang und Ausgang konfigurierbare Triggerschnittstelle aufweist. Es sei klargestellt, dass unter dem hier verwendeten Begriff "Mikroskop" auch sog. Makroskope sowie Systeme zu verstehen sind, die ein Mikroskop bzw. Makroskop enthalten.
  • Jede Triggerschnittstelle ist erfindungsgemäß grundsätzlich als Eingang bzw. Ausgang konfigurierbar, d. h. weist beide Konfigurationsmöglichkeiten auf, wobei zu einem Zeitpunkt höchstens eine der Konfigurationsmöglichkeiten aktiv ist. Der Mikroskopbediener hat somit die Möglichkeit, jede der Komponenten bzw. deren Triggerschnittstellen den momentanen Anforderungen entsprechend als Eingang oder als Ausgang zu konfigurieren, wobei weitere Konfigurationsmöglichkeiten im Rahmen der Erfindung liegen.
  • Mit der erfindungsgemäßen Lösung ist eine flexible Konfiguration des Mikroskops auf unterschiedlichste Anforderungen möglich.
  • Es bietet sich an, auch einen PC mit einer derartigen Triggerschnittstelle auszustatten und mit dem erfindungsgemäßen Mikroskop zu verbinden. Auf diese Weise kann die Konfiguration und Steuerung des Mikroskops vereinfacht werden.
  • Zweckmäßigerweise ist wenigstens eine Triggerschnittstelle der wenigstens zwei Komponenten abschaltbar bzw. inaktiv konfigurierbar ausgebildet. Ist eine Triggerschnittstelle inaktiv konfiguriert, ist sie somit weder als Eingang noch als Ausgang konfiguriert. Auf diese Weise sind insbesondere alle Komponenten eines Mikroskops mit Triggerschnittstellen ausstattbar, wobei weiterhin jede beliebige Gesamtkonfiguration des Mikroskops in Abhängigkeit vom beabsichtigten Verwendungszweck für den Bediener einstellbar bleibt.
  • Vorteilhafterweise sind die Triggerschnittstellen der wenigstens zwei Komponenten über eine erste Datenverbindung. verbunden. Die erste Datenverbindung wird im weiteren als Triggerbus, Synchronisationsbus oder Signalbus zur Synchronisation bezeichnet. Die erste Datenverbindung kann insbesondere wenigstens zwei elektrische Datenleitungen bzw. eine elektrische Datenleitung mit gemeinsamer Bezugsmasse aufweisen. Sie kann ebenso als optische Datenleitung oder als Funkübertragungsstrecke ausgebildet sein.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist von einer als Ausgang konfigurierten Triggerschnittstelle einer Kompo nente ein Synchronisationssignal auf die erste Datenverbindung ausgebbar.
  • Es bietet sich an, dass von der als Ausgang konfigurierten Triggerschnittstelle einer Komponente bei Beginn oder Ende einer Aktion dieser Komponente das Synchronisationssignal nach einer frei definierbaren Verzögerungszeit auf die erste Datenverbindung ausgebbar ist. Insbesondere kann die frei definierbare Verzögerungszeit auch zu "Null" definiert werden, so dass die Ausgabe unmittelbar bei Beginn oder Ende der Aktion erfolgt.
  • Zweckmäßigerweise ist ein Synchronisationssignal auf der ersten Datenverbindung von einer als Eingang konfigurierten Triggerschnittstelle einer Komponente empfangbar.
  • Es ist besonders vorteilhaft, dass das von einer als Eingang konfigurierten Triggerschnittstelle einer Komponente empfangene Synchronisationssignal eine Aktion dieser Komponente, insbesondere nach einer frei definierbaren Verzögerungszeit, auslöst oder beendet. Es versteht sich, dass auch diese frei definierbare Verzögerungszeit zu "Null" definiert werden kann.
  • Vorteilhafterweise umfasst die Aktion der Komponente das Umschalten der Konfiguration dieser Komponente und/oder der Konfiguration der Triggerschnittstelle dieser Komponente. Die Triggerschnittstelle kann somit mittels eines Synchronisationssignals insbesondere von "Eingang" auf "Ausgang" oder auf "inaktiv" usw. umgeschaltet werden. Auch die Konfiguration der Komponente selbst ist somit vorteilhafterweise veränderbar. Schließlich kann auch die genannte Verzögerungszeit hierdurch verändert werden.
  • Es bietet sich an, wenn ein digitales Signal, insbesondere mit TTL-Pegel, als Synchronisationssignal verwendet wird. Ein derartiges Signal ist auf einfache Weise bereitstellbar und kann ebenso auf einfache Weise von der empfangenden Schnittstelle eingelesen und ausgewertet werden.
  • Zweckmäßigerweise sind die wenigstens zwei Komponenten über eine zweite Datenverbindung verbunden, wobei zur Datenübertragung über die zweite Datenverbindung ein Protokoll behaftetes Signal, insbesondere ein CAN-, I2C-, IEEE1394-, RS232-Signal, verwendet wird. Die zweite Datenverbindung kann insbesondere zur Konfiguration der Komponenten und/oder zur Konfiguration der Triggerschnittstellen und/oder zur Datenübertragung, beispielsweise von Steuer-, Bild- und/oder Positionsdaten an einen oder von einem PC, verwendet werden. Ebenso kann über die zweite Datenverbindung ein Bediengerät für das Mikroskop angeschlossen sein. Die erste Datenverbindung kann insbesondere im Vergleich zur zweiten Datenverbindung den Vorteil bieten, dass sie als echtzeitfähig betrachtet werden kann und somit zu vernachlässigbaren Verzögerungen in der Synchronisation der Mikroskopkomponten führt.
  • Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind die wenigstens zwei Komponenten aus einer Gruppe, die Mikroskoptisch, Fokussiertrieb, Zoom-System, Filterwechsler, Vorrichtung zur Bildaufnahme, insbesondere Kamera, umfasst, ausgewählt.
  • Vorteilhafterweise umfasst das Mikroskop einen Mikroskoptisch, einen Fokussiertrieb und eine Kamera, die jeweils mit wenigstens einer Triggerschnittstelle ausgestattet sind.
  • Das erfindungsgemäße Mikroskop ist insbesondere zur Durchführung verschiedener Mikroskopieverfahren geeignet.
  • Bei einer bevorzugten Ausgestaltung sind die wenigstens zwei Komponenten als wenigstens ein angetriebener, zumindest horizontal verfahrbarer Mikroskoptisch, ein angetriebener Fokussiertrieb sowie eine Vorrichtung zur Bildaufnahme ausgebildet, wobei ein beispielhaftes Mikroskopierverfahren folgende Schritte umfasst:
    • – Konfigurieren der Triggerschnittstelle der Vorrichtung zur Bildaufnahme als Ausgang, so dass bei Beginn der Aufnahme eines Bildes ein Synchronisationssignal ausgegeben wird,
    • – Konfigurieren der Triggerschnittstelle des Mikroskoptisches und des Fokussiertriebs als Eingang, so dass bei Empfang eines Synchronisationssignals die momentane Position des Mikroskoptisches bzw. des Fokussiertriebs abgespeichert wird,
    • – kontinuierliches Bewegen des Mikroskoptisches
    • – kontinuierliches Bewegen des Fokussiertriebs von einer ersten Fokusposition zu einer zweiten Fokusposition und gleichzeitiges Aufnehmen von Bildern durch die Vorrichtung zur Bildaufnahme.
  • Das beispielhafte Mikroskopierverfahren kann weiterhin die Schritte umfassen:
    • – Anhalten der Bildaufnahme bei Erreichen der zweiten Fokusposition und Bewegen des Fokussiertriebs von der zweiten Fokusposition zu der ersten Fokusposition,
    • – erneutes kontinuierliches Bewegen des Fokussiertriebs von der ersten Fokusposition zu der zweiten Fokusposition und gleichzeitiges Aufnehmen von Bildern durch die Vorrichtung zur Bildaufnahme.
  • Vorteilhafterweise wird ein als Stereomikroskop ausgebildetes erfindungsgemäßes Mikroskop verwendet, um einen Bildstapels in axialer Richtung zu erfassen. Bei Stereomikroskopen ist die Strahlachse zur Objektebene geneigt, weshalb Einzelbilder in verschiedenen Fokusebenen seitlich versetzt erscheinen. Daher ist üblicherweise eine aufwendige Nachbearbeitung der Bilder erforderlich. Durch synchrone Verschiebung des (X/Y-)Mikroskoptisches während der Verstellung des Fokussiertriebs zur Aufnahme eines Bildstapels lässt sich die laterale Verschiebung der Einzelbilder bereits bei der Aufnahme vermeiden.
  • Vorteilhafterweise wird ein erfindungsgemäßes Mikroskop verwendet, um einen Bildstapel in axialer Richtung für mehrere unterschiedliche Fluoreszenzanregungen zu erfassen. Hierbei kann die Folge der Synchronisationssignale der Vorrichtung zur Bildaufnahme zudem dazu dienen, die Geschwindigkeit der kontinuierlichen Bewegung des Filterwechslers zu steuern. Einfach kann dies mit einer PLL (Phase Locked Loop) Schaltung geschehen. Dazu wird das Synchronisationssignal von der Triggerschnittstelle der Vorrichtung zur Bildaufnahme an diese Schaltung weitergegeben. Zudem kann die Eingangsverzögerung der Triggerschnittstelle des Filterwechslers zur Steuerung der Phasenlage genutzt werden.
  • Durch die freie Konfigurierbarkeit der Triggerschnittstellen des erfindungsgemäßen Mikroskops können diese zwei Verfahren kombiniert oder unabhängig voneinander mit demselben Mikroskop durchgeführt werden. Ähnliche Kombinationen können auch mit verschiedenen Beleuchtungsverfahren (z. B. verschiedene Kontrastierverfahren und Variationen von Helligkeitsniveaus) realisiert werden.
  • Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur die 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 eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung ausführlich beschrieben.
  • Figurenbeschreibung
  • 1 zeigt eine schematische Darstellung einer bevorzugten Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Mikroskops;
  • 2 zeigt schematisch eine Konfigurationseinstellung mehrerer Triggerschnittstellen einer Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Mikroskops;
  • 3a zeigt die Aufnahme eines schrägen Bildstapels durch gleichzeitiges, kontinuierliches Verfahren von Mikroskoptisch und Fokussiertrieb;
  • 3b zeigt die Aufnahme mehrerer schräger Bildstapel; und
  • 4 zeigt die Aufnahme eines Bildstapels durch gleichzeitiges, kontinuierliches Verfahren von Mikroskoptisch und Fokussiertrieb bei einem Stereomikroskop.
  • In 1 ist eine bevorzugte Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Mikroskops (Mikroskopsystems) schematisch dargestellt und insgesamt mit 100 bezeichnet. Das Mikroskop weist eine als Digitalkamera 110 ausgebildete Vorrichtung zur Bildaufnahme auf, die an einem Tubus 120 angebracht ist. Unterhalb des Tubus 120 befindet sich eine (optionale) Fluoreszenzachse 130 und daran anschließend ein Zoom-System 140. Das Mikroskop 100 ist weiterhin mit einem Fokussiertrieb 150 ausgestattet. Unterhalb des Zoom-Systems 140 befindet sich ein Objektivwechsler 160. Das Mikroskop weist weiterhin einen als XY-Tisch 170 ausgebildeten horizontal verfahrbaren Mikroskoptisch auf, der auf einer Durchlichtbasis 180 angeordnet ist. Schließlich weist das Mikroskop eine Datenschnittstelle 190 auf, die beispielsweise zur Verbindung mit einem Computer, einer Bedieneinheit o. ä. geeignet ist. Die Datenschnittstelle 190 wird vorzugsweise mittels eines Datenbusses wie z. B. RS-232, RS-422, CAN, IEEE 1394, I2C betrieben.
  • Vorteilhafterweise sind die eben beschriebenen Mikroskopkomponenten 110 bis 180 jeweils mit mindestens einer Triggerschnittstelle ausgestattet. Die Triggerschnittstelle ist als Eingang und Ausgang und vorzugsweise weiterhin als inaktiv konfigurierbar ausgebildet.
  • In 2 sind mehrere Triggerschnittstellen 210 bis 240 schematisch dargestellt. Die Triggerschnittstellen sind über eine erste Datenverbindung 250, die beispielsweise als elektrische Datenverbindung ausgebildet sein kann, verbunden. Die schematische Darstellung umfasst unterschiedliche Konfigurationszustände der Triggerschnittstellen 210 bis 240. Gemäß dem dargestellten Beispiel sind die Triggerschnittstellen 210 und 230 als Eingang "E" konfiguriert. Die Triggerschnittstelle 220 ist als inaktiv konfiguriert und die Triggerschnittstelle 240 ist als Ausgang "A" konfiguriert.
  • Bei der dargestellten Konfiguration wird von der Triggerschnittstelle 240 ein Synchronisationssignal auf die Datenverbindung 250 ausgegeben und von den Triggerschnittstellen 210 und 230 über die Datenverbindung 250 empfangen. Da die Triggerschnittstelle 220 als inaktiv konfiguriert ist, erfolgt weder eine Ausgabe noch ein Empfang eines Synchronisationssignals.
  • Vorteilhafterweise ist es möglich, die Konfiguration der Triggerschnittstellen durch ein Triggersignal umzustellen. Bspw. kann bei der eben beschriebenen Beispielskonfiguration die der Triggerschnittstelle 240 zugehörige Komponente derart konfiguriert sein, dass nach Ausgabe einer vorgegebenen Anzahl N von Synchronisationssignalen eine Umkonfiguration der Triggerschnittstelle 240 von Ausgang zu Eingang oder zu inaktiv erfolgt. Ebenso können die den Triggerschnittstellen 210 bzw. 230 zugehörigen Komponenten derart konfiguriert sein, dass nach Empfang einer vorgegebenen Anzahl von M Synchronisationssignalen eine Umkonfiguration der Triggerschnittstellen 210 bzw. 230 von Eingang zu Ausgang oder zu inaktiv erfolgt.
  • Die 3a und 3b werden nachfolgend übergreifend beschrieben. In 3a ist die Aufnahme eines schrägen Bildstapels 300 durch gleichzeitiges, kontinuierliches Verfahren von Mikroskoptisch und Fokussiertrieb dargestellt.
  • Unter beispielhafter Bezugnahme auf 1 ist zur Durchführung dieses Verfahrens die Triggerschnittstelle der Kamera 110 als Ausgang konfiguriert. Die Triggerschnittstellen des Tisches 170 sowie des Fokussiertriebs 150 sind als Eingang konfiguriert. Alle anderen Triggerschnittstellen sind als inaktiv konfiguriert. Es versteht sich, dass das Verfahren nicht auf die Durchführung auf einem Mikroskop gemäß 1 beschränkt ist.
  • Die Konfiguration der Kamera ist derart gewählt, dass zu Beginn der Belichtungszeit ein Synchronisationssignal von der Triggerschnittstelle an die Datenverbindung ausgegeben wird. Die Konfigurationen des Tisches sowie des Fokussiertriebs sind derart gewählt, dass ein eintreffendes Synchronisationssignal das Speichern der jeweils aktuellen Position ohne relevante Zeitverzögerung auslöst. Diese Positionen können später bspw. über die Kommunikationsstelle jeder Komponente des Mikroskops vom PC ausgelesen und den entsprechenden Bilddaten zugeordnet werden. Dieser Vorgang kann mit beliebiger Zeitverzögerung und ohne hohe Anforderungen an die Übertragungsgeschwindigkeit durchgeführt werden.
  • Das Verfahren startet mit der Aufnahme eines Einzelbildes 301 an einer ersten Fokusposition z1 sowie einer ersten Position des Tisches x1. Die Triggerschnittstelle der Ka mera gibt in der Folge zu Beginn einer jeden Belichtungszeit der Aufnahme der Bilder 302, 303, ... ein Synchronisationssignal an die Datenverbindung aus, das ein Abspeichern der Positionen x2, x3, ..., z2, z3, ... auslöst. Mit Aufnahme des Einzelbilds 309 bei Erreichen einer zweiten Fokusposition zn ist die Aufnahme des Bildstapels 300 abgeschlossen.
  • Die Geschwindigkeit der Achse des Objekttisches ist bevorzugt so einzustellen, dass die Objektfelder des Bildes an der ersten Position des Fokussiertriebs z1 und an der zweiten Position zn leicht überlappen (Tisch bei x1 bzw. xn).
  • Während dieser besonders bevorzugten erweiterten Bilddatenerfassung verfährt nicht nur der Fokussiertrieb in Richtung der Achse z, sondern auch der Tisch kontinuierlich in Richtung der Achse x. Es entstehen schräge Bildstapel 300, 310, 320, 330 usw., die entsprechend ausgewertet werden können.
  • Wie in 3b gezeigt ist, ist die Geschwindigkeit der Achse des Objekttisches bevorzugt so einzustellen, dass die Objektfelder des Bildes an der ersten Position des Fokussiertriebs z1 und an der zweiten Position zn leicht überlappen (Tisch bei x11 bzw. x1n) und die Objektfelder benachbarter Bilder an einer beliebigen Position des Fokussiertriebs (z. B. z1) aneinandergrenzen (z. B. Tisch bei x11 bzw. x21). Die Überlappung ist dabei durch die Zeit für die Rückstellung des Fokussiertriebs von der Position zn zu der Position z1 multipliziert mit der Verfahrgeschwindigkeit (hier in x-Richtung) des Objekttisches ge geben. Diese Rückstellung wird mit maximaler Geschwindigkeit ausgeführt.
  • Damit während dieser Rückstellung keine zusätzlichen Bilddaten entstehen, besitzen die Triggerschnittstellen der Mikroskopkomponenten vorteilhaft zudem die Möglichkeit, die Konfiguration aufgrund eines Synchronisationssignals umzuschalten. Im vorliegenden Fall bedeutet dies, dass die Anzahl der Bilder in einem Bildstapel 310, 320, 330 bekannt sein muss, was üblicherweise durch die Voreinstellung gewährleistet ist.
  • Nachdem die Triggerschnittstelle der Kamera diese Anzahl Synchronisationssignale ausgesendet hat, wird sie als Eingang konfiguriert. Die Konfiguration der Triggerschnittstelle der Kamera wird derart gewählt, dass ein eintreffendes Synchronisationssignal eine Rekonfiguration auslöst als Ausgang. Die Triggerschnittstelle des Fokussiertriebs wird als Ausgang konfiguriert, wobei diese ein Synchronisationssignal aussendet, sobald die erste Fokusposition wieder erreicht ist. Dieses Synchronisationssignal schaltet die Konfiguration der Triggerschnittstellen sowie der Komponenten wieder in die ursprüngliche Konfiguration zurück und der nächste Bildstapel kann erfasst werden.
  • Neben der Zeiteinsparung aufgrund der nicht mehr nötigen Beschleunigung und Abbremsung des Objekttisches können auch mechanische Eigenschaften, die sich ansonsten negativ auf die Qualität des Ergebnisses auswirken, minimiert werden. Dies sind insbesondere Vibrationen des Objekttisches nach dem Abbremsen und Ungenauigkeiten durch die mehrfache Positionsregelung.
  • Die vertikale Rückstellung des Fokussiertriebs mit anschließendem Anfahren in die entgegengesetzte Richtung kann beim beschriebenen Verfahren unter Nutzung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zwar auch zu Vibrationen führen, diese Schwingungen treten aber im Gegensatz zum Verfahren des Objekttisches nicht in lateraler, sondern naturgemäß hauptsächlich in axialer Richtung auf. Da die Kamera eine ausreichende Schärfentiefe besitzt, führen Schwingungen in diesem Bereich zu weit geringeren Bildstörungen. Bei stärkeren Vibrationen ist es zudem vorteilhaft, bei der Rückstellung weiter als die erste Position des Fokussiertriebs zu verfahren und diese dadurch entstehende Vorlaufstrecke zum Aus- und Einschwingen zu benutzen. Da das Ein- und Ausschwingverhalten in der Regel durch entsprechende Zeiten definiert und gemessen werden, kann es vorteilhaft sein, diese Zeiten direkt den Triggerschnittstellen vorzugeben. Dazu besitzt eine Triggerschnittstelle vorteilhafterweise die Möglichkeit eine Ein- bzw. Ausgangsverzögerung zu definieren. Im vorliegenden Beispiel kann diese dazu dienen, die Konfiguration der Triggerschnittstelle umzuschalten. Diese Umschaltung erfolgt nach abgelaufener Eingangsverzögerungszeit, wobei das Synchronisationssignal, das das Ende der Rückfahrt darstellt, den Startpunkt für die Eingangsverzögerungszeit bildet.
  • In 4a ist die Aufnahme eines Bildstapels 400 mit einem Stereomikroskop im Stand der Technik dargestellt. Stereomikroskope weisen die Eigenschaft auf, dass die Fokussierrichtung und der Beobachtungsstrahlengang nicht parallel verlaufen. Bei dem gezeigten Beispiel verläuft somit der Beobachtungsstrahl 401 in einem Winkel zur Fokussierrichtung 402.
  • Wird nun zur Aufnahme des Bildstapels 400 der Fokussiertrieb in Richtung z verstellt, führt dies zu einer horizontalen Verschiebung der jeweils betrachteten Einzelbilder. Eine Verstellung in z-Richtung hat somit eine Horizontalverschiebung der Einzelbilder zur Folge.
  • In 4b ist nun die Aufnahme eines Bildstapels 410 dargestellt, die unter Verwendung eines erfindungsgemäßen Mikroskops durchgeführt wird. Die Konfiguration der Triggerschnittstellen der Mikroskopkomponenten wird wie bei den in den 3a und 3b beschriebenen Verfahren vorgenommen. Die Geschwindigkeit des Objekttisches in Richtung x wird so eingestellt, dass die seitliche Verschiebung aufgrund der Fokusänderung korrigiert wird. Auf diese Weise kann eine nachträgliche, aufwendige Korrektur der Einzelbilder vermieden werden, da die Beobachtungsstrahlen 401 nun jeweils auf dieselbe x-Position des Objektes gerichtet sind.
  • Es wird vorbehalten, dass auf die konkret geschilderten Ausführungsformen der Erfindung selbständig Schutz beansprucht wird.
  • Es versteht sich, dass in den dargestellten Figuren nur besonders bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung dargestellt sind. Daneben sind andere Ausführungsformen der Erfindung denkbar, ohne den Rahmen dieser Erfindung zu verlassen.
  • 100
    Mikroskop
    110
    Digitalkamera
    120
    Tubus
    130
    Fluoreszenzachse
    140
    Zoom-System
    150
    Fokussiertrieb
    160
    Objektivwechsler
    170
    XY-Tisch
    180
    Durchlichtbasis
    190
    Datenschnittstelle
    210 bis 240
    Triggerschnittstellen
    250
    Datenverbindung
    300, 310, 320, 330
    Bildstapel
    301, 302, 303, 309
    Einzelbild
    x1, x2, x3, xn, x11, x1n, x21
    x-Position
    z1, z2, z3, zn,
    z-Position
    400, 410
    Bildstapel
    401
    Beleuchtungsstrahlengang
    402, 412
    Beobachtungsstrahlengänge

Claims (11)

  1. Mikroskop umfassend wenigstens zwei Komponenten (110 bis 180), wobei jede der wenigstens zwei Komponenten (110 bis 180) eine zumindest als Eingang und Ausgang konfigurierbare Triggerschnittstelle (210 bis 240) aufweist.
  2. Mikroskop nach Anspruch 1, wobei wenigstens eine Triggerschnittstelle (210 bis 240) der wenigstens zwei Komponenten (110 bis 180) inaktiv konfigurierbar ausgebildet ist.
  3. Mikroskop nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Triggerschnittstellen (210 bis 240) der wenigstens zwei Komponenten (110 bis 180) über eine erste Datenverbindung (250) verbunden sind.
  4. Mikroskop nach Anspruch 3, wobei von einer als Ausgang konfigurierten Triggerschnittstelle (210 bis 240) einer Komponente (110 bis 180) ein Synchronisationssignal auf die erste Datenverbindung (250) ausgebbar ist.
  5. Mikroskop nach Anspruch 4, wobei von der als Ausgang konfigurierten Triggerschnittstelle (210 bis 240) einer Komponente (110 bis 180) bei Beginn oder Ende einer Aktion dieser Komponente (110 bis 180) das Synchronisationssignal nach einer frei definierbaren Verzögerungszeit auf die erste Datenverbindung (250) ausgebbar ist.
  6. Mikroskop nach Anspruch 3, 4 oder 5, wobei ein Synchronisationssignal auf der ersten Datenverbindung (250) durch eine als Eingang konfigurierte Triggerschnittstelle (210 bis 240) einer Komponente (110 bis 180) empfangbar ist.
  7. Mikroskop nach Anspruch 6, wobei das von einer als Eingang konfigurierten Triggerschnittstelle (210 bis 240) einer Komponente (110 bis 180) empfangene Synchronisationssignal eine Aktion dieser Komponente (110 bis 180), insbesondere nach einer frei definierbaren Verzögerungszeit, auslöst oder beendet.
  8. Mikroskop nach Anspruch 7, wobei die Aktion der Komponente (110 bis 180) das Umschalten der Konfiguration dieser Komponente (110 bis 180) und/oder der Konfiguration der Triggerschnittstelle (210 bis 240) dieser Komponente (110 bis 180) umfasst.
  9. Mikroskop nach einem der Ansprüche 3 bis 8, wobei ein digitales Signal, insbesondere mit TTL-Pegel, als Synchronisationssignal verwendet wird.
  10. Mikroskop nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die wenigstens zwei Komponenten (110 bis 180) über eine zweite Datenverbindung verbunden sind, wobei zur Datenübertragung über die zweite Datenverbindung ein protokollbehaftetes Signal verwendet wird.
  11. Mikroskop nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die wenigstens zwei Komponenten (110 bis 180) aus einer Gruppe ausgewählt sind, die einen Mikroskoptisch (170), einen Fokussiertrieb (150), ein Zoom-System (140), einen Filterwechsler (130) und eine Vorrichtung zur Bildaufnahme (110) umfasst.
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