WO2005124424A1 - Programmgesteuertes mikroskop und verfahren zur externen steuerung von mikroskopen - Google Patents

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Steffen Leidenbach
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    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B21/00—Microscopes
    • G02B21/36—Microscopes arranged for photographic purposes or projection purposes or digital imaging or video purposes including associated control and data processing arrangements
    • G02B21/365—Control or image processing arrangements for digital or video microscopes

Definitions

  • the invention relates to a program-controlled microscope with an internal control program for the microscope and means for cable or wireless connection to an external control device serving to perform microscope functions, and to a method for external control of microscopes.
  • subroutines contained in the firmware are called, for which often an external control device, such as, for. B. serves a personal computer connected to the microscope via a serial data line, on which a suitable control software is installed, which executes the commands to be directed to the firmware.
  • an external control device such as, for. B. serves a personal computer connected to the microscope via a serial data line, on which a suitable control software is installed, which executes the commands to be directed to the firmware.
  • the control software queries states, reads and documents data records, records and processes images, and performs other control tasks.
  • control software can also be the task of the control software to subject the microscope components to a system calibration or to determine configuration data for the microscope or its accessories, after which the determined calibration or configuration data (e.g. exact magnification, phase shift calibration, calibration data for deconvolution) be stored on the control device (PC) on which the control software is also installed.
  • the determined calibration or configuration data e.g. exact magnification, phase shift calibration, calibration data for deconvolution
  • the object is achieved by a program-controlled microscope of the type mentioned at the outset in that the microscope has an interface for storing and / or reading out data generated externally with the control device and not provided in the microscope-internal control program onto and from a microscope-internal memory.
  • the object is achieved by a method for the external control of microscopes, in which data determined as a result of the external control and which are not provided in an internal control program for the microscope are stored on an internal memory for carrying out microscope functions.
  • FIG. 2 shows a connection of a microscope to a second external control device established via a data line
  • a microscope 1 shown in FIG. 1 is connected to a first external control device 3 via a data line 2 for executing microscope functions by means of a serial interface, in the present exemplary embodiment an RS232 interface serving as the serial interface and the control device 3 being designed as a PC.
  • a serial interface in the present exemplary embodiment an RS232 interface serving as the serial interface and the control device 3 being designed as a PC.
  • an RS422 interface a parallel interface, a USB, Ethernet, CAN, IEEE or a Powerliner network can be provided.
  • a wireless connection via Bluetooth, IRDA or WirelessLAN between the microscope 1 and the external control device 2 is also possible.
  • Further designs for the external control device 2 can be a PLC, an operating terminal or other manually operated or automatic controllers with installed control software, firmware or hardware control logic.
  • the microscope 1 has an interface which allows data generated by the external control device to be stored on an internal memory (not shown) (eg EEPROM, hard disk, memory) Sticks, battery-backed CMOS) can be stored in such a way that the data are not lost even when the microscope 1 is switched off and can therefore be read out again at any time by any external control device.
  • an internal memory not shown
  • EEPROM electrically erasable programmable read-only memory
  • CMOS battery-backed CMOS
  • the interface provided for the transfer and transfer of the data can be designed both as an interface for a file system (e.g. FAT, FAT32, NTFS, HPFS) or an interface to databases or for markup language files (XML files).
  • a file system e.g. FAT, FAT32, NTFS, HPFS
  • XML files markup language files
  • the data is usually used by control software installed on the PC as microscope-specific calibration data (e.g. exact magnification of the microscope optics, point spread functions or direction of the table axes to the camera axes, data for deconvolution, - parfocal and Para-eccentricity corrections) or configuration data (e.g. for non-coded microscope components) determined or entered.
  • microscope-specific calibration data e.g. exact magnification of the microscope optics, point spread functions or direction of the table axes to the camera axes, data for deconvolution, - parfocal and Para-eccentricity corrections
  • configuration data e.g. for non-coded microscope components
  • the interface provided for the externally determined data can also be used for storing and reading out user settings, authentication codes for applications (dongle replacement) or other data.
  • the interface according to the invention creates the prerequisite that this data for the interaction z. B. with a microscope-internal control program (firmware) can also be saved, called up and interpreted, regardless of which external control device the microscope is connected to.
  • a data quantity limitation provided by the interface offers system protection so that applications cannot come to a standstill due to a flood of data.
  • This can e.g. B. realized by a) limiting the total amount of data that can be stored in the microscope, b) limiting the amount of data per user / user group.
  • the microscope monitors the amount of data already stored and generates an error message if an attempt is made to exceed a predetermined amount of data.
  • the user or user group must identify himself to the microscope so that the microscope can assign the amount of data specified for this user or user group. This can e.g. B. by extending the 'open' function listed below by a user ID.
  • command structure is suitable for the data storage interface according to the invention:
  • handle open ("filename", CREATE); // creates the file "filename” // on the microscope and provides a // handle for further access
  • Each external control device is thus provided with calibration and configuration data, such as a microscope-specific exact magnification scale, without having to be determined again when the control device is changed.

Abstract

Bei einem programmgesteuerten Mikroskop (1) und einem Verfahren zur externen Steuerung von Mikroskopen besteht die Aufgabe, die Verfügbarkeit extern generierter Daten unabhängig von der datengenerierenden externen Steuereinrichtung (3) zu gewährleisten. Das Mikroskop weist eine Schnittstelle zum Ablegen und/oder Auslesen von extern mit der Steuereinrichtung generierten und in dem mikroskopinternen Steuerprogramm nicht vorgesehenen Daten auf und aus einem mikroskopinternen Speicher auf.

Description

Programmgesteuertes Mikroskop und Verfahren zur externen Steuerung von Mikroskopen
Die Erfindung bezieht sich auf ein programmgesteuertes Mikroskop mit mikroskopinternem Steuerprogramm und Mitteln zur kabel- oder kabellosen Verbindung mit einer zur Ausführung von Mikroskopfunktionen dienenden externen Steuereinrichtung sowie auf ein Verfahren zur externen Steuerung von Mikroskopen.
Moderne Mikroskope stellen heutzutage firmwaregesteuerte Produkte dar, die zur Steuerung ihrer Komponenten einen oder mehrere interne Mikrorechner enthalten, deren Initialisierungsprogramm als Firmware meist auf einem EPROM abgespeichert ist und bei denen für das Programm erforderliche variable Daten in einem RAM gehalten werden.
Zur Ausführung bestimmter Mikroskopfunktionen werden in der Firmware enthaltene Unterprogramme aufgerufen, wofür häufig eine externe Steuereinrichtung, wie z. B. ein mit dem Mikroskop über eine serielle Datenleitung verbundener Personalcomputer dient, auf dem eine geeignete Steuersoftware installiert ist, welche die an die Firmware zu richtenden Befehle ausführt. Im Rahmen der Steuerung des Mikroskops werden von der Steuersoftware Zustände abgefragt, Datensätze ausgelesen und dokumentiert, Bilder aufgenommen und verarbeitet sowie andere Steueraufgaben übernommen.
Aufgabe der Steuersoftware kann es auch sein, die Mikroskopkomponenten einer Systemkalibrierung zu unterziehen oder Konfigurationsdaten für das Mikroskop oder sein Zubehör zu ermitteln, wonach die ermittelten Kalibrier- oder Konfigurationsdaten (z. B. exakte Vergrößerung, Phasenschieberkalibrierung, Kalibrierdaten für Dekonvolution) auf der Steuereinrichtung (PC), auf der auch die Steuersoftware installiert ist, abgelegt werden.
Das hat den Nachteil, dass bei einem Wechsel der Steuereinrichtung eine erneute Kalibrierung vorgenommen werden muss, da die Daten auf der anderen Steuereinrichtung nicht mehr verfügbar sind, es sei denn, sie werden erneut erzeugt oder in Kopie übernommen.
Es ist deshalb die Aufgabe der Erfindung, die Verfügbarkeit extern generierter Daten unabhängig von der datengenerierenden externen Steuereinrichtung zu gewährleisten.
Die Aufgabe wird durch ein programmgesteuertes Mikroskop der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass das Mikroskop eine Schnittstelle aufweist zum Ablegen und/oder Auslesen von extern mit der Steuereinrichtung generierten und in dem mikroskopinternen Steuerprogramm nicht vorgesehenen Daten auf und aus einem mikroskopinternen Speicher.
Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen enthalten.
Ferner wird die Aufgabe durch ein Verfahren zur externen Steuerung von Mikroskopen gelöst, bei dem infolge der externen Steuerung ermittelte Daten, welche nicht in einem mikroskopinternen Steuerprogramm vorgesehen sind, auf einem mikroskopinternen Speicher zur Ausführung von Mikroskopfunktionen abgelegt werden.
Die Erfindung soll nachstehend anhand der schematischen Zeichnung näher erläutert werden. Es zeigen: Fig. 1 eine über eine Datenleitung hergestellte Verbindung eines Mikroskops mit einer datenermittelnden ersten externen Steuereinrichtung
Fig. 2 eine über eine Datenleitung hergestellte Verbindung eines Mikroskops mit einer zweiten externen Steuereinrichtung
Ein in Fig. 1 dargestelltes Mikroskop 1 ist zur Ausführung von Mikroskopfunktionen mittels einer seriellen Schnittstelle über eine Datenleitung 2 mit einer ersten externen Steuereinrichtung 3 verbunden, wobei im vorliegenden Ausführungsbeispiel als serielle Schnittstelle eine RS232- Schnittstelle dient und die Steuereinrichtung 3 als PC ausgebildet ist.
Selbstverständlich sind für diese Ausführungen Alternativen möglich, indem für die Schnittstelle z. B. eine RS422- Schnittstelle, eine parallele Schnittstelle, ein USB, Ethernet, CAN, IEEE oder ein Powerliner Netzwerk vorgesehen sein können. Auch eine drahtlose Verbindung mittels Bluetooth, IRDA oder WirelessLAN zwischen dem Mikroskop 1 und der externen Steuereinrichtung 2 sind möglich. Weitere Ausführungen für die externe Steuereinrichtung 2 können ein SPS, ein Bedienterminal oder andere manuell bedienbare oder automatische Controller mit installierter Steuersoftware, Firmware oder einer Hardwaresteuerlogik sein.
Gemäß der Erfindung weist das Mikroskop 1 eine Schnittstelle auf, die es gestattet, dass von der externen Steuereinrichtung generierte Daten auf einem nichtdargestellten mikroskopinternen Speicher (z.B. EEPROM, Festplatte, Memory Sticks, batteriegepuffertes CMOS) so abgelegt werden können, dass die Daten auch beim Ausschalten des Mikroskops 1 nicht verloren gehen und somit jederzeit von irgendeiner externen Steuereinrichtung wieder ausgelesen werden können. In Fig. 2 ist dafür eine ebenfalls als PC ausgebildete zweite externe Steuereinrichtung 4 vorgesehen. Es ist selbstverständlich niemand daran gehindert, die datengenerierende erste Steuereinrichtung 3 weiter zu benutzen.
Die zur Übernahme und Übergabe der Daten vorgesehene Schnittstelle kann sowohl als Schnittstelle für ein Dateisystem (z. B. FAT, FAT32, NTFS, HPFS) oder eine Schnittstelle zu Datenbanken oder für Markup-Language-Dateien (XML-Dateien) ausgebildet sein.
Wird als externe Steuereinrichtung ein PC verwendet, dann werden die Daten üblicherweise von einer auf dem PC installierten Steuersoftware als mikroskopspezifische Kalibrierdaten (z. B. exakte Vergrößerung der Mikroskopoptik, Pointspreadfunktionen oder Richtung der Tischachsen zu den Kameraachsen, Daten zur Dekonvolution, - Parfokal- und Paraexzentrizitätskorrekturen) oder Konfigurationsdaten (z. B. für nichtkodierte Mikroskopkomponenten) ermittelt oder eingegeben.
Die für die extern ermittelten Daten vorgesehene Schnittstelle kann aber auch für die Ablage und zum Auslesen von Nutzereinstellungen, Authentifizierungscodes für Applikationen (Dongle Ersatz) oder andere Daten dienen.
Während die Hardwareschnittstelle die physikalische
Übertragung der extern ermittelten Daten gewährleistet, schafft die erfindungsgemäße Schnittstelle die Voraussetzung, dass diese Daten für das Zusammenwirken z. B. mit einem mikroskopinternen Steuerprogramm (Firmware) auch abgespeichert, aufgerufen und interpretiert werden können, unabhängig davon, mit welcher externen Steuereinrichtung das Mikroskop verbunden ist.
Eine durch die Schnittstelle vorgesehene Datenmengenbegrenzung bietet einen Systemschutz, damit Applikationen aufgrund einer Datenflut nicht zum Erliegen kommen können. Dies kann z. B. dadurch realisiert werden, dass a) die Gesamtmenge der Daten begrenzt wird, die in dem Mikroskop abgespeichert werden kann, b) die Menge der Daten pro Nutzer/Nutzergruppe begrenzt wird. Hierzu überwacht das Mikroskop die bereits gespeicherte Datenmenge und erzeugt eine Fehlermeldung, wenn versucht wird, eine im Voraus vorgegebene Datenmenge zu überschreiten.
Im Fall b) muss sich der Nutzer bzw. die Nutzergruppe dem Mikroskop gegenüber identifizieren, damit das Mikroskop die für diesen Nutzer bzw. diese Nutzergruppe vorgegebene Datenmenge zuordnen kann. Dies kann z. B. durch eine Erweiterung der im Folgenden aufgeführten 'open' Funktion um eine NutzerlD erfolgen.
Beispielweise ist für die erfindungsgemäße Schnittstelle zur Datenablage eine nachfolgende Befehlsstruktur geeignet:
handle = open( "filename", CREATE); // erzeugt die Datei "filename" auf // dem Mikroskop und stellt ein // handle für den weiteren Zugriff // zur Verfügung
write (handle, data) // schreibt data in die zu handle // gehörende Datei close (handle) // schließt die zu handle gehörende // Datei Im Unterschied dazu lässt sich die Befehlsstruktur zum Auslesen in folgender Weise darstellen:
handle = open( "filename", READ) // öffnet die Datei "filename" auf // dem Mikroskop zum Lesen und // stellt ein handle für den // weiteren Zugriff zur Verfügung data = read(handle) // liest den Inhalt der zu handle // gehörenden Datei in data ein close (handle) // schließt die zu handle gehörende // Datei
Jeder externen Steuereinrichtung stehen somit Kalibrier- und Konfigurationsdaten, wie etwa ein mikroskopspezifischer exakter Vergrößerungsmaßstab zur Verfügung, ohne dass diese bei einem Wechsel der Steuereinrichtung erneut ermittelt werden müssen.
Möglich ist es auch, dass Kalibrierdaten bereits werkseitig ermittelt und auf dem mikroskopinternen Speicher abgelegt werden. Dann kann nutzerseitig ohne umständliches Kalibrieren sofort mit dem Mikroskopieren begonnen werden.

Claims

Patentansprüche
1. Programmgesteuertes Mikroskop mit mikroskopinternem Steuerprogramm und Mitteln zur kabel- oder kabellosen Verbindung mit einer zur Ausführung von Mikroskopfunktionen dienenden externen Steuereinrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass das Mikroskop eine Schnittstelle zum Ablegen und/oder Auslesen von extern mit der Steuereinrichtung generierten und in dem mikroskopinternen Steuerprogramm nicht vorgesehenen Daten auf und aus einem mikroskopinternen Speicher aufweist.
2. Programmgesteuertes Mikroskop nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Daten nichtflüchtig auf dem Speicher abgelegt sind.
3. Programmgesteuertes Mikroskop nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnittstelle für ein Dateisystem ausgelegt ist.
4. Programmgesteuertes Mikroskop nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnittstelle als Schnittstelle zu Datenbanken ausgelegt ist.
5. Programmgesteuertes Mikroskop nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnittstelle für Markup- Language-Dateien ausgelegt ist.
6. Programmgesteuertes Mikroskop nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Daten verschlüsselt abgelegt sind.
7. Programmgesteuertes Mikroskop nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnittstelle eine Datenmengenbegrenzung vorsieht. Verfahren zur externen Steuerung von Mikroskopen, dadurch gekennzeichnet, dass infolge der externen Steuerung ermittelte Daten, welche nicht in einem mikroskopinternen Steuerprogramm vorgesehen sind, auf einem mikroskopinternen Speicher zur Ausführung von Mikroskopfunktionen abgelegt werden .
PCT/DE2005/001087 2004-06-16 2005-06-15 Programmgesteuertes mikroskop und verfahren zur externen steuerung von mikroskopen WO2005124424A1 (de)

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