WO2019048504A1 - Mikroskop mit kollisionsschutz - Google Patents

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WO2019048504A1
WO2019048504A1 PCT/EP2018/073910 EP2018073910W WO2019048504A1 WO 2019048504 A1 WO2019048504 A1 WO 2019048504A1 EP 2018073910 W EP2018073910 W EP 2018073910W WO 2019048504 A1 WO2019048504 A1 WO 2019048504A1
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WO
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microscope
lens
force
power transmission
pressure sensor
Prior art date
Application number
PCT/EP2018/073910
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English (en)
French (fr)
Inventor
Sebastian HITZLER
Original Assignee
Leica Microsystems Cms Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Leica Microsystems Cms Gmbh filed Critical Leica Microsystems Cms Gmbh
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    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B21/00—Microscopes
    • G02B21/24—Base structure
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B21/00—Microscopes
    • G02B21/02—Objectives
    • G—PHYSICS
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    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B21/00—Microscopes
    • G02B21/24—Base structure
    • G02B21/26—Stages; Adjusting means therefor
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B21/00—Microscopes
    • G02B21/0004—Microscopes specially adapted for specific applications
    • G02B21/0088—Inverse microscopes

Definitions

  • the present invention relates to a microscope with collision protection, in particular a microscope with a microscope stage for carrying a preparation, a lens for producing an intermediate image of the preparation and a positioning system for adjusting a distance between
  • Microscope table and lens and / or for setting an X-Y position of the microscope stage are Microscope table and lens and / or for setting an X-Y position of the microscope stage.
  • the present invention proposes a microscope and a method for
  • Positioning system for adjusting a distance between microscope stage and lens and / or for setting an X-Y position of the microscope stage, a force or pressure sensor on the microscope is arranged and arranged such that a power transmission from the microscope stage to the lens or vice versa is detected.
  • microscope stage also on the microscope stage located preparations or structures fall.
  • the objective can in classical manner together with a tube optics generate an intermediate image of the preparation, which can then be viewed visually by means of the eyepieces. It is also conceivable that the production of such an intermediate image and the visual observation is dispensed with.
  • an image of the preparation can be generated directly on a sensor or on the chip of an electronic camera. It is also conceivable to provide both images in a microscope system.
  • the positioning system is a device for adjusting the distance between the microscope stage and the objective, that is to say a Z drive for focus adjustment, and / or for setting an XY position of the
  • Microscope table wherein the X-Y plane is usually perpendicular to the Z-direction, so the adjustment of the Z-drive is.
  • a collision of the objective and the microscope stage or the superstructures or specimens located thereon is caused by too small a distance in the Z direction.
  • such a collision can be caused by an XY adjustment of the abutment, especially in the case of superstructures or specimens located on the microscope stage
  • Microscope be caused when about the structures or specimens collide laterally with the lens.
  • a force or pressure sensor By means of a force or pressure sensor, a force transmission from the microscope stage to the objective or vice versa, ie already a contact of the objective and the microscope stage or the preparation located thereon, can be detected or detected.
  • Force sensors also called force transducers, are known from the prior art in various embodiments, wherein as a rule an elastic deformation is converted by an occurring force into an electrical voltage. The same applies to pressure sensors.
  • Such an electrical output signal output by the sensor may be used to provide a touch or collision to a user of the microscope
  • the force or pressure sensor can consist of several individual sensors. In general, all types of pressure, force or displacement sensors can be used for the present invention. Strain gauges are often integrated into the sensors for this purpose. Piezo materials are also useful for detecting a pressure or a force or path change. It can also be used sensors that contact from a certain force or from a certain pressure make contact or interrupt it, for example, a spring that produces an electrical contact from a certain spring caused by a force travel.
  • a potentiometer may also be used if, for example due to a force transmission, the mechanical actuator of the potentiometer undergoes a path change, due to which the associated
  • a method according to the invention for protection against a collision between a lens and a specimen located on a microscope stage or the microscope stage itself in a microscope provides that a force transmission from the microscope stage to the objective or vice versa by means of a force or pressure sensor arranged on the microscope is, is recognized. This recognition already effectively leads to collision protection, since appropriate measures can be taken.
  • a collision between the microscope stage and the objective is always to be understood as the possibility of a collision of a specimen located on the microscope stage or abutments there with the objective, without this needing to be mentioned explicitly.
  • a microscope usually has a stand with which on the one hand a lens or a lens holder, which carries a plurality of lenses, and on the other hand
  • the lens holder may be, for example, a rotatable nosepiece or a
  • Lens holder with linear displacement of the lenses act. It is advantageous if the force or pressure sensor is arranged in a force transmission region between lens and stand and / or between microscope stage and tripod and / or objective holder and tripod which arises when the objective and the microscope stage are touched. In case of contact or contact or collision between
  • Lens and microscope stage creates a power transmission area that extends between the lens and microscope stage and on both sides in the tripod.
  • the power transmission can be detected.
  • the advantageous effect is achieved that a force acting laterally on the lens, which acts from the X or Y direction against the lens due to the collision, acts through a force or pressure sensor attached in the Z direction. is detected, as long as acting in the Z direction force component of this laterally acting force acts on the force or pressure sensor.
  • a force acts on the force or pressure sensor which, according to known physical laws, can be decomposed into its respective spatial components (F x , F y , F z ). If the sensor detects force transmission exclusively in the Z direction, lateral forces can nevertheless still be detected as long as they have a component in the Z direction.
  • Microscope table arranged by itself.
  • Pressure sensor disposed at a junction between the lens and the tripod and / or between the microscope stage and the tripod and / or between the lens holder and the stand in said power transmission area.
  • the arrangement is generally carried out advantageously at a point at which the power transmission between the lens and microscope stage can still be measured with sufficient accuracy, before they from the elements of the microscope
  • the force or pressure sensor is in operative connection with a control or control unit, wherein the control unit can use said electrical output signal of the sensor to
  • active connection is understood to mean any type of signal-transmitting connection, this being an electrical connection but also a wireless connection, for example
  • Example by radio or WLAN, or can act, for example, an opto-electronic connection.
  • the output signal of the force or pressure sensor for example, with electronics, are evaluated. If that
  • an optical and / or acoustic signal generator can be controlled, which warns the user of the microscope. It is also conceivable, depending on the height of the threshold Output signal to make an emergency shutdown of the positioning.
  • the control unit is integrated into the microscope or its stand, or that the control unit is arranged in a separate unit which is connected to the microscope or with him in
  • Active compound is.
  • this control unit derives a quantity of a force transmitted to the objective from the output signal of the force or pressure sensor.
  • This quantity can be a force value to be calibrated beforehand (measured in Newtons) or a variable proportional thereto. It is advantageous if said control unit is in operative connection with the positioning system of the microscope and this in a power transmission above a predetermined
  • Limit value switches off or reverses in its drive direction.
  • the threshold is adjustable to avoid damage to the lens and / or specimen in the event of a collision. In a manual or automatic
  • control unit with a, in particular the above-mentioned optical and / or acoustic signal generator in
  • Active connection is, wherein even in the case of detecting a collision or contact between the lens and the microscope stage or preparation, a suitable visual and / or audible warning can be issued. At the latest when exceeding the stated limit should such a warning
  • the said control unit should be advantageously calibrated to a zero point in the absence of power transmission to an existing one Weight of a microscope component on the sensor to compensate.
  • the predetermined threshold of net power transmission may correspond to a force of 10 N transmitted to the lens determined by the sensor. Smaller forces than 10 N are also possible. Even higher limits of 20 N, 30 N, 40 N or 50 N are possible, for example, certain lenses are designed for a maximum weight of 50 N before they are damaged. These transmission limits should therefore never be exceeded. It is also possible to define two or more limit values, wherein, for example, a first warning occurs at a first limit value (10 N), when a second limit value (for example 40 N) is reached, a second warning occurs, for example when the positioning system is switched off.
  • FIG. 1 shows schematically a microscope with a between tripod
  • FIG. 1 shows schematically a microscope with a lens between and
  • Tripod arranged pressure sensor for the invention Tripod arranged pressure sensor for the invention
  • Figure 3 shows schematically a microscope with the microscope stand
  • Figure 4 shows schematically an inverted microscope with different
  • FIG. 5 schematically shows a further embodiment of an inverse one
  • Microscope with strain gauges attached to the suspension of the lens holder is attached to the suspension of the lens holder.
  • FIG. 1 schematically shows an embodiment of a microscope 10 with a tripod 20, objective 30 and microscope stage 40.
  • the microscope stage carries a preparation 41 in a known manner.
  • the objective 30 generates an intermediate image of the preparation 41 during operation of the microscope 10 Eyepiece and / or a camera of the microscope 10, an enlarged image of the Preparation 41 are produced.
  • the lens 30 is along with others
  • On the stand 20 is located as a positioning system (or part desselbigen) of the so-called Z-drive 21, which can be operated manually or by motor to move the microscope stage 40 in the Z direction (double arrow in Figure 1). By means of this movement, the preparation 41 is focussed for the respectively pivoted objective 30.
  • a pressure sensor 42 Between the microscope stage 40 and the stand 20 there is a pressure sensor 42.
  • the pressure sensor 42 is made
  • FIG. 1 a shows the bordered section B of FIG. 1 enlarged.
  • Evident is a part of the microscope stage 40, wherein between the microscope stage 40 and tripod 20th
  • Pressure sensors 42y and 42z are arranged, wherein the pressure sensors 42y detect a power transmission between the microscope stage 40 and tripod 20 in the Y direction and the pressure sensors 42z a power transmission between the microscope stage 40 and tripod 20 in the Z direction. That way not only
  • Microscopic table 40 occur, but also forces acting perpendicular thereto, such as shear forces or in a lateral collision of structures on the
  • FIG. 1b which represents the sectional view A-A from FIG. 1
  • a pressure sensor 42x may also be provided between the microscope stage 40 and the stand 20 in order to detect force transmissions in the X direction. In this way, for each of the three spatial directions X, Y and Z one or more different
  • Limits for sizes of the respective power transmission are predetermined to trigger, for example, stepwise warnings or make a shutdown of the positioning in one or more spatial directions.
  • the preparation 41 is brought into the focus of the objective 30 manually or automatically by means of an autofocus system.
  • Working distances range from fractions of a millimeter to a few
  • the pressure sensor 42z would detect the weight of the microscope stage 40 and the preparation 41 and a corresponding electrical signal output. In this respect, it is expedient to calibrate the pressure sensor 42z. If the weight of preparation 41 is not known, this calibration should be done every time the product is changed.
  • the pressure sensor 42 is connected to a control unit 50 through a signal line. Said calibration is performed such that in the absence of power transmission of the lens 30 to the preparation 41 and the microscope stage 40 from the pressure sensor 42, no signal is output or the output signal is used by the control unit 50 as the zero point.
  • control unit 50 is electrically connected to the Z drive 21, to a signal lamp 60 and to a loudspeaker 70. Furthermore, the control unit is connected to a schematically illustrated switch 22 on the control panel, by the operation of which the aforementioned calibration is performed. By prior calibration, the control unit 50 may assign a magnitude of the force transmission, corresponding to, for example, a force transmitted to the objective, to the signal of the pressure sensor 42.
  • the control unit 50 for example, recognize a transmitted to the lens force of 10 N and output a corresponding warning signal.
  • This warning signal can be delivered to the signal lamp 60 and / or to the speaker 70 to emit an optical and / or acoustic signal.
  • a user thus recognizes a contact between lens 30 and preparation 41 or table 40.
  • This may also already be the limit at which the control unit 50 shuts off the Z-drive 21, so that no further manual or even automatic further approach from microscope stage 40 to the lens 30 is possible.
  • the drive direction can also be reversed in this case, so that
  • FIG. 1b schematically shows the view A-A from FIG. 1 with the Z-drive 21, through which the microscope stage 40 can be moved in the Z-direction.
  • a part of the stationary tripod is designated 20.
  • pressure sensors 42 are arranged in the manner schematically illustrated. In this case, the detect
  • Pressure sensors 42x a power transmission in the X direction (see Figure 1) and the pressure sensors 42y a power transmission in the Y direction (see Figures 1 and la).
  • FIG. 2 shows another embodiment of a microscope 10, this embodiment being explained only in its differences from FIG. 1 in order to avoid repetition.
  • the pressure sensor 32 consists of several components
  • FIGS. 1 and 2 can also be combined in a microscope, which then has both a pressure sensor 42 on the microscope stage and a pressure sensor 32 on the objective.
  • a microscope which then has both a pressure sensor 42 on the microscope stage and a pressure sensor 32 on the objective.
  • such an embodiment can increase the measurement accuracy and, due to the existing redundancy, increase the security against collisions.
  • Figure 3 shows schematically a further embodiment of an upright
  • Microscope 10 as it has already been treated in detail in connection with Figures 1 and 2. Unlike these
  • Strain gauges 42 as (further) force or pressure sensors, which are arranged on the tripod 20. As in the previous exemplary embodiments, these strain gauges 42 arranged on the stand 20 are connected to a control unit 50 (not shown here). In the absence of power transmission between the lens 30 or lens holder 31 and microscope stage 40, no output signal of the strain gauges 42 or the output signal is zero calibrated. In a collision between the lens 30 and microscope stage 40 force is transmitted to the stand 20, so that a slight deformation of the strain gauges 42 is the result. This deformation can be detected. Again, a magnitude of power transmission may be the output of the
  • Strain gauges 42 are assigned, so that a certain limit of the power transmission between lens 30 and microscope stage 40 can be set.
  • the illustrated strain gauges 42 may alternatively or in addition to those in connection with Figure 1 and / or 2
  • used force or pressure sensors on the microscope 10 may be present.
  • FIG. 4 schematically shows an embodiment of an inverted microscope 10 with a stand 20 and objective holder 31 with an objective 30 shown by way of example.
  • Inverse microscopes are known per se from the prior art, so that further details regarding this type of microscope can be dispensed with here.
  • Figure 4 are some possible arrangements for single or multiple force or
  • Pressure sensors 32, 42 exemplified. Between the microscope stage 40 and the stand 20, pressure sensors 42y and 42z and 42x (see FIG. 4b) can be arranged. The detail B of Figure 4 is shown in Figure 4a again enlarged. The explanations concerning FIGS. 1 and 1a apply here analogously. Alternatively or additionally, between the lens holder 31 and tripod 20 pressure sensors 32y and 32z and 32x (not shown) may be attached.
  • Strain gauges 42 may be attached to the microscope stage 40, for example in the manner shown in Figure 4. In a collision between the lens 30 and microscope stage 40, there is a slight deformation of this
  • Measuring strip 42 which can be measured. All sensors 32 and 42 are connected to a control unit 50, which, as already explained with reference to the previous embodiments, can trigger a signal lamp 60 and / or a loudspeaker 70. Again, a switch 22 may be provided on the control panel of the microscope 10 for calibration purposes. It should be noted that only individual or any combination of the force shown in FIG. or pressure sensors 32, 42 in which inverse microscope 10 can be used.
  • FIG. 4b shows a top view of the microscope 10 according to FIG. 4.
  • the microscope stage 40 and the stand 20 or microscope components fixedly arranged on the stand 20 and those arranged between the stand 20 or the microscope components and the microscope stage 40 can be seen
  • Pressure sensors 42y for detecting a power transmission in the Y direction and 42x for detecting a transmission of force in the X direction are provided. For the rest, reference is made to the explanations concerning FIG. 1b.
  • FIG. 5 shows an alternative or additional possibility of arranging force or pressure sensors 32 in an inverted microscope according to FIG. 4, with strain gauges 32 being attached to different locations of the objective mount 31 that can be moved in the Z direction. Acts due to a collision between the lens 30 and microscope stage 40 (see Figure 4) a force F, as shown schematically in Figure 5, this force F leads to a slight deformation of the illustrated suspension of
  • Microscope holder 31 with resulting deformation of the strain gauges 32. This deformation can be detected.
  • analogous explanations apply here as in FIG. 3.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Mikroskop mit einem Stativ (20), an dem ein Mikroskoptisch (40) zum Tragen eines Präparats (41) und ein Objektiv (30) angeordnet sind, und mit einem Positioniersystem (21) zur Einstellung eines Abstandes zwischen dem Mikroskoptisch (40) und dem Objektiv (30) und/oder zur Einstellung einer X-Y-Position des Mikroskoptisches, wobei das Mikroskop (10) einen Kraft- oder Drucksensor (32, 42) aufweist, der derart angeordnet und eingerichtet ist, dass eine Kraftübertragung von dem Mikroskoptisch (40) auf das Objektiv (30) oder umgekehrt erkannt wird.

Description

Mikroskop mit Kollisionsschutz
Beschreibung Die vorliegende Erfindung betrifft ein Mikroskop mit Kollisionsschutz, insbesondere ein Mikroskop mit einem Mikroskoptisch zum Tragen eines Präparats, einem Objektiv zur Erzeugung eines Zwischenbildes des Präparats und einem Positioniersystem zur Einstellung eines Abstandes zwischen
Mikroskoptisch und Objektiv und/oder zur Einstellung einer X- Y-Position des Mikroskoptisches.
Stand der Technik
Kollisionen zwischen Objektiv und Mikroskoptisch eines Mikroskops können beispielsweise beim Suchen der Fokuslage auftreten. Bei Kollision des Objektivs mit dem Mikroskoptisch oder mit dem Präparat, welches auf dem Mikroskoptisch liegt, kann entweder das Objektiv oder aber das Präparat oder beides beschädigt werden. Solche Kollisionen sind folglich zu verhindern. Zum Fokussieren wird mittels des Z-Triebs, welcher typischerweise Bestandteil des Positioniersystems ist, am Mikroskop der Abstand zwischen Mikroskoptisch und Objektiv durch Verfahren des Objektivs und/oder des Mikroskoptisches eingestellt. Moderne Mikroskope fahren hierzu den Mikroskoptisch in Z-Richtung, solche mit
Autofokussystem automatisch. Auch in letzterem Fall besteht Kollisionsgefahr, wenn eine Probe schwer zu erkennen ist. Bei manueller Fokussierung ist diese Gefahr nochmals erhöht. Bei Kollision können die teils sehr teuren und empfindlichen Objektive zerstört werden. Auch das Präparat kann dann beschädigt werden.
Bekannt ist ein sogenannter Präparatschutz, bei dem das Objektiv federgelagert ist und im Fall einer Berührung mit der Probe bzw. dem Mikroskoptisch um 2,5 mm bei einer Federkraft von etwa 10 N nachgibt, bis die Federlagerung
zusammengedrückt ist und Objektiv und/oder Präparat Schaden nehmen können. Dieser Präparatschutz wird nicht bei allen Objektiven eingesetzt, Objektive mit einem Arbeitsabstand größer als 1 mm werden üblicherweise nicht mit einem Präparatschutz ausgestattet. Der Präparatschutz ist auf etwa 2,5 mm Verfahrweg begrenzt. Merkt der Benutzer bei manuellem Betrieb nicht, dass er schon Kontakt mit der Probe hat, führt ein Weiterverfahren des Z-Triebs unweigerlich zur Zerstörung der Probe und möglicherweise des Objektives. Wird der motorische Mikroskoptisch eingeschaltet, findet üblicherweise eine Initialisierungsprozedur statt, die alle Endanschläge des Positioniersystems i.d.R. in allen drei
Raumrichtungen (X, Y, Z) anfährt, um den Arbeitsbereich zu erkennen. Bei dieser Initialisierungsprozedur können Aufbauten oder ähnliches auf dem Tisch ebenfalls mit dem Objektiv kollidieren und dieses zerstören. Aufgabe vorliegender Erfindung ist es daher, einen zuverlässigeren
Kollisionsschutz von Mikroskoptisch oder darauf befindlichen Aufbauten oder Präparaten und Objektiv bei einem Mikroskop anzugeben.
Offenbarung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung schlägt ein Mikroskop sowie ein Verfahren zum
Kollisionsschutz bei einem solchen Mikroskop gemäß den unabhängigen
Patentansprüchen vor. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der jeweiligen Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung. Bei einem erfindungsgemäßen Mikroskop mit einem Stativ, mit einem
Mikroskoptisch zum Tragen eines Präparats, einem Objektiv und einem
Positioniersystem zur Einstellung eines Abstandes zwischen Mikroskoptisch und Objektiv und/oder zur Einstellung einer X- Y-Position des Mikroskoptisches ist ein Kraft- oder Drucksensor am Mikroskop derart angeordnet und eingerichtet, dass eine Kraftübertragung von dem Mikroskoptisch auf das Objektiv oder umgekehrt erkannt wird. Unter "Mikroskoptisch" sollen auch auf dem Mikroskoptisch befindliche Präparate oder Aufbauten fallen. Das Objektiv kann dabei in klassischer Weise zusammen mit einer Tubusoptik ein Zwischenbild des Präparats erzeugen, das dann mittels den Okularen visuell betrachtet werden kann. Es ist auch denkbar, dass auf die Erzeugung eines solchen Zwischenbildes und auf die visuelle Betrachtung verzichtet wird. So kann stattdessen ein Bild des Präparats direkt auf einem Sensor oder dem Chip einer elektronischen Kamera erzeugt werden. Es ist auch denkbar, beide Abbildungen in einem Mikroskopsystem bereitstellen.
Bei dem Positioniersystem handelt es sich um eine Einrichtung zur Einstellung des Abstandes zwischen Mikroskoptisch und Objektiv, mithin also um einen Z-Trieb zur Fokuseinstellung, und/oder zur Einstellung einer X- Y-Position des
Mikroskoptisches, wobei die X- Y-Ebene in der Regel senkrecht zur Z-Richtung, also der Verstellrichtung des Z-Triebs, steht. In den häufigsten Fällen ist eine Kollision von Objektiv und Mikroskoptisch bzw. den darauf befindlichen Aufbauten oder Präparaten durch einen zu geringen Abstand in Z-Richtung verursacht. Allerdings kann, insbesondere bei auf dem Mikroskoptisch befindlichen Aufbauten oder Präparaten, eine solche Kollision auch durch eine X-Y- Verstellung des
Mikroskoptisches verursacht werden, wenn etwa die Aufbauten oder Präparate seitlich mit dem Objektiv kollidieren. Selbstverständlich ist auch eine Mischung dieser Ursachen denkbar. Mittels eines Kraft- oder Drucksensors kann eine Kraftübertragung von dem Mikroskoptisch auf das Objektiv oder umgekehrt, also bereits eine Berührung von Objektiv und Mikroskoptisch bzw. dem darauf befindlichen Präparat erkannt bzw. detektiert werden. Kraftsensoren, auch Kraftaufnehmer genannt, sind aus dem Stand der Technik in verschiedenen Ausführungsformen bekannt, wobei in der Regel eine elastische Verformung durch eine auftretende Kraft in eine elektrische Spannung umgewandelt wird. Gleiches gilt für Drucksensoren. Ein solches von dem Sensor ausgegebenes elektrisches Ausgangssignal kann dazu verwendet werden, einem Benutzer des Mikroskops eine Berührung bzw. Kollision
verzögerungsfrei zu signalisieren und/oder das Positionierungssystem
automatisch abzuschalten, um mögliche Beschädigungen zu verhindern. Der Kraftoder Drucksensor kann dabei aus mehreren Einzelsensoren bestehen. Allgemein können für die vorliegende Erfindung alle Arten von Druck-, Kraft- oder Wege- Sensoren eingesetzt werden. Häufig sind zu diesem Zweck Dehnungsmessstreifen in die Sensoren integriert. Piezomaterialien eignen sich ebenfalls, um einen Druck oder eine Kraft- oder Wege-Änderung zu detektieren. Es können auch Sensoren genutzt werden, die ab einer gewissen Kraft bzw. ab einem gewissen Druck einen Kontakt herstellen oder ihn unterbrechen, beispielsweise eine Feder, die ab einem bestimmten durch eine Kraft verursachten Federweg einen elektrischen Kontakt herstellt. Ein Potentiometer kann ebenfalls verwendet werden, wenn etwa aufgrund einer Kraftübertragung das mechanische Stellglied des Potentiometers eine Wegänderung durchläuft, aufgrund derer über die einhergehende
Widerstandsänderung des Potentiometers ein elektronisch messbares Signal ausgegeben wird. Schließlich kann eine durch eine Kraftübertragung verursachte Wegänderung auch optisch beispielsweise mittels eines Interferometers gemessen und ausgewertet werden. Aus diesen Erläuterungen ergibt sich, dass der erfindungsgemäß eingesetzte Kraft- oder Drucksensor auch einen
Wegänderungssenor umfasst, der eine Wegänderung aufgrund einer ausgeübten Kraft oder eines ausgeübten Drucks detektiert. Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Schutz vor einer Kollision zwischen einem Objektiv und einem auf einem Mikroskoptisch befindlichen Präparat oder dem Mikroskoptisch selbst in einem Mikroskop sieht vor, dass eine Kraftübertragung von dem Mikroskoptisch auf das Objektiv oder umgekehrt mittels eines Kraft- oder Drucksensors, der am Mikroskop angeordnet ist, erkannt wird. Dieses Erkennen führt bereits wirksam zu einem Kollisionsschutz, da entsprechende Maßnahmen ergriffen werden können. Im Folgenden soll unter einer Kollision zwischen dem Mikroskoptisch und dem Objektiv immer auch die Möglichkeit der Kollision eines auf dem Mikroskoptisch befindlichen Präparats oder dort befindlicher Aufbauten mit dem Objektiv verstanden werden, ohne dass dies explizit erwähnt werden muss.
Ein Mikroskop weist üblicherweise ein Stativ auf, mit dem einerseits ein Objektiv bzw. ein Objektivhalter, der mehrere Objektive trägt, und andererseits ein
Mikroskoptisch mechanisch verbunden ist. Bei dem Objektivhalter kann es sich beispielsweise um einen drehbaren Objektivrevolver oder auch um einen
Objektivhalter mit Linearverschiebung der Objektive handeln. Es ist vorteilhaft, wenn der Kraft- oder Drucksensor in einem bei Berührung von Objektiv und Mikroskoptisch entstehenden Kraftübertragungsbereich zwischen Objektiv und Stativ und/oder zwischen Mikroskoptisch und Stativ und/oder Objektivhalter und Stativ angeordnet ist. Bei Berührung bzw. Kontakt bzw. Kollision zwischen
Objektiv und Mikroskoptisch entsteht ein Kraftübertragungsbereich, der sich zwischen Objektiv und Mikroskoptisch und zu beiden Seiten in das Stativ erstreckt. Irgendwo in diesem Kraftübertragungsbereich kann folglich die Kraftübertragung detektiert werden. Hierdurch erzielt man im Fall einer Kollision den vorteilhaften Effekt, dass durch einen in Z-Richtung angebrachten Kraft- oder Drucksensor auch eine seitlich auf das Objektiv einwirkende Kraft, die aufgrund der Kollision also aus der X- oder Y-Richtung gegen das Objektiv wirkt, detektiert wird, solange eine in Z- Richtung bestehende Kraftkomponente dieser seitlich einwirkenden Kraft auf den Kraft- oder Drucksensor wirkt. Allgemein gilt, dass bei einer Kollision zwischen Objektiv und Mikroskoptisch eine Kraft auf den Kraft- oder Drucksensor wirkt, die gemäß bekannte physikalischer Gesetze in ihre jeweiligen Raumkomponenten (Fx, Fy, Fz) zerlegt werden kann. Sollte der Sensor eine Kraftübertragung ausschließlich in Z-Richtung detektieren, können folglich dennoch auch seitlich einwirkende Kräfte detektiert werden, solange diese eine Komponente in Z-Richtung besitzen.
Insbesondere ist der Kraft- oder Drucksensor am Objektiv und/oder am
Mikroskoptisch selbst angeordnet. Weiter insbesondere ist der Kraft- oder
Drucksensor an einer Verbindungsstelle zwischen dem Objektiv und dem Stativ und/oder zwischen dem Mikroskoptisch und dem Stativ und/oder zwischen dem Objektivhalter und dem Stativ in dem genannten Kraftübertragungsbereich angeordnet. Die Anordnung erfolgt allgemein mit Vorteil an einer Stelle, an der die Kraftübertragung zwischen Objektiv und Mikroskoptisch noch ausreichend genau gemessen werden kann, bevor sie von den Elementen des Mikroskops
aufgenommen wird und dort dissipiert.
Es ist vorteilhaft, wenn der Kraft- oder Drucksensor mit einer Steuerung bzw. Steuerungseinheit in Wirkverbindung steht, wobei die Steuerungseinheit das genannte elektrische Ausgangssignal des Sensors nutzen kann, um
Mikroskopkomponenten anzusteuern. Unter Wirkverbindung soll dabei jede Art von signalübertragender Verbindung verstanden werden, wobei es sich hierbei um eine elektrische Verbindung aber auch um eine kabellose Verbindung, zum
Beispiel mittels Funk oder WLAN, oder beispielsweise um eine optoelektronische Verbindung handeln kann.
Alternativ oder zusätzlich kann das Ausgangssignal des Kraft- oder Drucksensors, beispielsweise mit einer Elektronik, ausgewertet werden. Wenn das
Ausgangssignal einen vorgegebenen Schwellwert überschreitet, kann ein optischer und/oder akustischer Signalgeber angesteuert werden, der den Benutzer des Mikroskops warnt. Ebenso ist es denkbar, je nach Höhe des Schwellwertes des Ausgangssignals eine Notabschaltung der Positioniereinheit vorzunehmen. In allen Varianten ist es möglich, dass die Steuerungseinheit in das Mikroskop bzw. sein Stativ integriert ist, oder dass die Steuerungseinheit in einer separaten Einheit angeordnet ist, die mit dem Mikroskop verbunden ist bzw. mit ihm in
Wirkverbindung steht.
Es ist vorteilhaft, wenn diese Steuerungseinheit aus dem Ausgangssignal des Kraftoder Drucksensors eine Größe einer auf das Objektiv übertragenen Kraft ableitet. Diese Größe kann ein vorher zu kalibrierender Kraftwert (gemessen in Newton) oder eine hierzu proportionale Größe sein. Es ist vorteilhaft, wenn die genannte Steuerungseinheit mit dem Positioniersystems des Mikroskops in Wirkverbindung steht und dieses bei einer Kraftübertragung oberhalb eines vorgegebenen
Grenzwertes abschaltet oder in seiner Antriebsrichtung umkehrt. Der Grenzwert ist einstellbar, um eine Schädigung des Objektivs und/oder des Präparats im Falle einer Kollision zu vermeiden. Bei einer manuellen oder automatischen
Ansteuerung des Positioniersystems (X- Y- Z- Richtung) wird dieses
beispielsweise abgeschaltet, wenn die Kraftübertragung den genannten Grenzwert überschreitet. Es ist auch möglich, die Antriebsrichtung umzukehren, um einer Verstärkung der Kollision entgegenzuwirken.
Weiterhin sinnvoll ist es, wenn die Steuerungseinheit mit einem, insbesondere dem oben erwähnten optischen und/oder akustischen Signalgeber in
Wirkverbindung steht, wobei bereits im Falle eines Erkennens einer Kollision bzw. Berührung zwischen Objektiv und Mikroskoptisch bzw. Präparat eine geeignete optische und/oder akustische Warnung ausgegeben werden kann. Spätestens bei Überschreitung des genannten Grenzwertes sollte eine solche Warnung
ausgegeben werden oder aber bei bereits vorher ausgegebenem Warnsignal dieses sich in seiner optischen oder akustischen Wirkung verändern oder verstärken. Die genannte Steuerungseinheit sollte bei nicht vorhandener Kraftübertragung auf einen Nullpunkt vorteilhaft kalibrierbar sein, um eine bereits vorhandene Gewichtskraft einer Mikroskopkomponente auf den Sensor zu kompensieren. Der vorgegebene Grenzwert der Netto-Kraftübertragung kann beispielsweise einer auf das Objektiv übertragenen Kraft von 10 N entsprechen, die von dem Sensor ermittelt wird. Kleinere Kräfte als 10 N sind ebenfalls möglich. Auch höhere Grenzwerte von 20 N, 30 N, 40 N oder 50 N sind möglich, wobei beispielsweise bestimmte Objektive für eine maximale Gewichtskraft von 50 N ausgelegt sind, bevor sie geschädigt werden. Diese Grenzwerte der Kraftübertragung sollten folglich keinesfalls überschritten werden. Es ist auch möglich, zwei oder mehr Grenzwerte zu definieren, wobei beispielsweise bei einem ersten Grenzwert (10 N) eine erste Warnung erfolgt, wobei bei Erreichen eines zweiten Grenzwertes (beispielsweise 40 N) eine zweite Warnung beispielsweise mit Abschaltung des Positioniersystems vorgenommen wird.
Die Ausgestaltungen und Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich in analoger Weise aus den obigen Erläuterungen zu den Ausgestaltungen und Vorteilen des erfindungsgemäßen Mikroskops.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der
Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben.
Figurenbeschreibung Figur 1 zeigt schematisch ein Mikroskop mit einem zwischen Stativ und
Mikroskoptisch angeordneten Drucksensor zum erfindungsgemäßen Kollisionsschutz in einer möglichen Ausführungsform, Figur 2 zeigt schematisch ein Mikroskop mit einem zwischen Objektiv und
Stativ angeordneten Drucksensor zum erfindungsgemäßen
Kollisionsschutz gemäß einer möglichen Ausführungsform,
Figur 3 zeigt schematisch ein Mikroskop mit am Mikroskopstativ
angeordneten Dehnungsmessstreifen gemäß einer weiteren
Ausführungsform,
Figur 4 zeigt schematisch ein inverses Mikroskop mit verschiedenen
möglichen Anordnungen von Kraft-oder Drucksensoren gemäß einer möglichen Ausführungsform und
Figur 5 zeigt schematisch eine weitere Ausführungsform eines inversen
Mikroskops mit an der Aufhängung des Objektivhalters angebrachten Dehnungsmessstreifen.
Die Figuren werden im Folgenden übergreifend behandelt. Auch eine Kombination von Merkmalen aus den Figuren ist möglich. Weiterhin zeigen die Mikroskope Objektive an einem Objektivhalter, der hier als ein Objektivrevolver ausgebildet ist. Selbstverständlich sind auch andere Ausführungsformen wie auch Einzelobjektive denkbar.
Figur 1 zeigt schematisch eine Ausführungsform eines Mikroskops 10 mit Stativ 20, Objektiv 30 und Mikroskoptisch 40. Der Mikroskoptisch trägt in bekannter Weise ein Präparat 41. Das Objektiv 30 erzeugt im Betrieb des Mikroskops 10 ein Zwischenbild des Präparats 41. Durch weitere Abbildungen im Tubus und Okular und/oder einer Kamera des Mikroskops 10 kann ein vergrößertes Bild des Präparats 41 erzeugt werden. Das Objektiv 30 ist zusammen mit anderen
Objektiven 30 an einem Objektivrevolver 31 befestigt, sodass von mehreren Objektiven 30 das gewünschte in den Beobachtungsstrahlengang eingebracht werden kann. Am Stativ 20 befindet sich als Positioniersystem (oder Teil desselbigen) der sogenannten Z-Trieb 21, der manuell oder motorisch bedient werden kann, um den Mikroskoptisch 40 in Z-Richtung (Doppelpfeil in Figur 1) zu bewegen. Durch diese Bewegung erfolgt eine Fokussierung des Präparats 41 für das jeweils eingeschwenkte Objektiv 30. Zwischen Mikroskoptisch 40 und Stativ 20 befindet sich ein Drucksensor 42. Der Drucksensor 42 besteht
zweckmäßigerweise aus einer Vielzahl von Einzelsensoren. Diese Einzelsensoren sind an dem Mikroskoptisch derart angebracht, dass das Präparat 41 auf dem Tisch 40 und dieser wiederum auf den Einzelsensoren verteilt aufliegt. Eine beispielhafte Verteilung der Einzelsensoren ist in Figur la gezeigt, die den umrandeten Ausschnitt B aus Figur 1 vergrößert darstellt. Zu erkennen ist ein Teil des Mikroskoptischs 40, wobei zwischen Mikroskoptisch 40 und Stativ 20
Drucksensoren 42y und 42z angeordnet sind, wobei die Drucksensoren 42y eine Kraftübertragung zwischen Mikroskoptisch 40 und Stativ 20 in Y-Richtung und die Drucksensoren 42z eine Kraftübertragung zwischen Mikroskoptisch 40 und Stativ 20 in Z-Richtung detektieren. Auf diese Weise können nicht nur
Kraftübertragungen in Z-Richtung detektiert werden, wie sie insbesondere bei einer fehlerhaften Fokuseinstellung bei Kollision des Objektivs 30 mit dem
Mikroskoptisch 40 auftreten, sondern auch senkrecht dazu wirkende Kräfte, wie Scherkräfte oder bei einer lateralen Kollision von Aufbauten auf dem
Mikroskoptisch 40 und dem Objektiv 30 auftretende Kräfte. Insbesondere kann, wie in Figur lb dargestellt, die die Schnittansicht A-A aus Figur 1 darstellt, auch ein Drucksensor 42x zwischen Mikroskoptisch 40 und Stativ 20 vorgesehen sein, um Kraftübertragungen in X-Richtung zu detektieren. Auf diese Weise können für jede der drei Raumrichtungen X, Y und Z ein oder mehrere unterschiedliche
Grenzwerte für Größen der jeweiligen Kraftübertragung vorbestimmt werden, um beispielsweise stufenweise Warnungen auszulösen bzw. eine Abschaltung des Positioniersystems in einer oder mehreren Raumrichtungen vorzunehmen. Im Betrieb wird das Präparat 41 manuell oder aber automatisch mittels eines Autofokussystems in den Fokus des Objektivs 30 gebracht. Typische
Arbeitsabstände betragen Bruchteile eines Millimeters bis hin zu wenigen
Millimetern. Infolgedessen besteht während der Fokussierung aber auch bei der nachfolgenden Untersuchung des Präparats hohe Kollisionsgefahr zwischen Objektiv 30 und Mikroskoptisch 40 bzw. Präparat 41. Bei der hier dargestellten Anordnung würde der Drucksensor 42z die Gewichtskraft des Mikroskoptisches 40 sowie des Präparats 41 detektieren und ein entsprechendes elektrisches Signal ausgeben. Insofern ist es zweckmäßig, den Drucksensor 42z zu kalibrieren. Wenn das Gewicht des Präparats 41 nicht bekannt ist, sollte diese Kalibrierung bei jedem Präparatwechsel erfolgen. Der Drucksensor 42 ist mit einer Steuerungseinheit 50 durch eine Signalleitung verbunden. Die genannte Kalibrierung erfolgt derart, dass bei fehlender Kraftübertragung des Objektivs 30 auf das Präparat 41 bzw. den Mikroskoptisch 40 von dem Drucksensor 42 kein Signal ausgegeben wird oder aber das ausgegebene Signal von der Steuerungseinheit 50 als Nullpunkt verwendet wird.
Wird nunmehr beispielsweise in Z-Richtung ein Druck auf das Präparat 41 ausgeübt, so wird eine Kraftübertragung von dem Objektiv 30 auf das Präparat 41 und somit auf den Mikroskoptisch 40 erkannt. Das vom Drucksensor 42 an die Steuerungseinheit 50 übertragene Signal unterscheidet sich somit von Null. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Steuerungseinheit 50 mit dem Z-Trieb 21, mit einer Signallampe 60 sowie mit einem Lautsprecher 70 elektrisch verbunden. Weiterhin ist die Steuerungseinheit mit einem schematisch dargestellten Schalter 22 am Bedienfeld verbunden, durch dessen Betätigung die erwähnte Kalibrierung erfolgt. Durch vorherige Eichung kann die Steuerungseinheit 50 dem Signal des Drucksensors 42 eine Größe der Kraftübertragung zuordnen, die beispielsweise einer auf das Objektiv übertragenen Kraft entspricht. Auf diese Weise kann die Steuerungseinheit 50 beispielsweise eine auf das Objektiv übertragene Kraft von 10 N erkennen und ein entsprechendes Warnsignal ausgeben. Dieses Warnsignal kann an die Signallampe 60 und/oder an den Lautsprecher 70 abgegeben werden, um ein optisches und/oder akustisches Signal abzugeben. In diesem Fall erkennt somit ein Benutzer eine Berührung von Objektiv 30 und Präparat 41 bzw. Tisch 40. Dies kann auch bereits der Grenzwert sein, bei dem die Steuerungseinheit 50 den Z-Trieb 21 abschaltet, sodass keine weitere manuelle oder aber auch automatische weitere Annährung von Mikroskoptisch 40 an das Objektiv 30 möglich ist. Die Antriebsrichtung kann in diesem Fall auch umgekehrt werden, sodass sich
Mikroskoptisch 40 und Objektiv 30 automatisch voneinander entfernen. Es ist aber auch denkbar, für die genannte Ansteuerung des Z-Triebs (allgemein des Positioniersystems in X-, Y- und Z-Bewegung) 21 durch die Steuerungseinheit 50 einen zweiten höheren Grenzwert vorzugeben, der beispielsweise einer auf das Objektiv 30 übertragenen Kraft von 40 N entspricht. Da Objektive typischerweise bei einer Krafteinwirkung von 50 N und darüber zerstört werden bzw. Schaden nehmen, ist dieser Grenzwert unbedingt zu vermeiden. Die Grenzwerte können zusätzlich oder alternativ auch in Abhängigkeit von einer möglichen Schädigung des Präparats 41 und entsprechend für die anderen Raumrichtungen X und Y gewählt werden. Figur lb zeigt schematisch die Ansicht A-A aus Figur 1 mit dem Z-Trieb 21, durch den der Mikroskoptisch 40 in Z-Richtung verfahren werden kann. Ein Teil des ortsfesten Stativs ist mit 20 bezeichnet. Zwischen Mikroskoptisch 40 und Stativ 20 bzw. dem ebenso ortsfesten Teil des Z-Triebs 21 sind Drucksensoren 42 in der schematisch dargestellten Weise angeordnet. Hierbei detektieren die
Drucksensoren 42x eine Kraftübertragung in X-Richtung (vergleiche Figur 1) und die Drucksensoren 42y eine Kraftübertragung in Y-Richtung (vergleiche Figuren 1 und la).
Figur 2 zeigt eine andere Ausführungsform eines Mikroskops 10, wobei diese Ausführungsform nur in ihren Unterschieden zu Figur 1 erläutert werden soll, um Wiederholungen zu vermeiden. Im Unterschied zur Ausführungsform gemäß Figur 1 ist ein Drucksensor 32 am Objektiv 30, genauer gesagt in dem
Kraftübertragungsbereich zwischen Objektiv 30 bzw. dem Objektivhalter 31 und Stativ 20 bei Ausübung einer Kraft auf das Objektiv 30 durch den Mikroskoptisch 40, angeordnet. Wiederum besteht der Drucksensor 32 aus mehreren
Einzelsensoren, die am Objektivhalter 31 geeignet verteilt sind. Bei vorhandenen Objektiven 30 am Objektivhalter 31 ist eine Kalibrierung des Drucksensors 32 einmal vorzunehmen. Bei jeder Neubestückung des Objektivhalters 31 ist die Kalibrierung erneut vorzunehmen. Kollidiert das Objektiv 30 nunmehr mit dem Präparat 41 bzw. dem Mikroskoptisch 40, steigt der Druck im Drucksensor 32, sodass ein entsprechendes Signal über die dargestellte elektrische Leitung an die Steuerungseinheit 50 abgegeben wird. Im Übrigen erfolgt der Kollisionsschutz in dieser Ausführungsform in völlig analoger Weise zu der Ausführungsform der Figur 1, sodass zu weiteren Erläuterungen auf die Ausführungen dort verwiesen wird.
Es sei angemerkt, dass die Ausführungsformen der Figuren 1 und 2 auch in einem Mikroskop kombiniert werden können, das dann sowohl einen Drucksensor 42 am Mikroskoptisch sowie einen Drucksensor 32 am Objektiv aufweist. Eine solche Ausführungsform kann zum einen die Messgenauigkeit erhöhen und aufgrund der vorhandenen Redundanz die Sicherheit vor Kollisionen erhöhen.
Figur 3 zeigt schematisch eine weitere Ausführungsform eines aufrechten
Mikroskops 10, wie es an sich bereits ausführlich in Zusammenhang mit den Figuren 1 und 2 behandelt worden ist. Im Unterschied zu diesen
Ausführungsformen weist das Mikroskop 10 gemäß Figur 3 zwei
Dehnungsmessstreifen 42 als (weitere) Kraft- oder Drucksensoren auf, die am Stativ 20 angeordnet sind. Wie in den vorhergehenden Ausführungsbeispielen sind diese am Stativ 20 angeordneten Dehnungsmessstreifen 42 mit einer (hier nicht dargestellten) Steuerungseinheit 50 verbunden. Bei fehlender Kraftübertragung zwischen Objektiv 30 bzw. Objektivhalter 31 und Mikroskoptisch 40 entsteht kein Ausgangssignal der Dehnungsmessstreifen 42 oder das Ausgangssignal ist auf Null kalibriert. Bei einer Kollision zwischen Objektiv 30 und Mikroskoptisch 40 wird Kraft in das Stativ 20 übertragen, so dass eine geringfügige Verformung der Dehnungsmessstreifen 42 die Folge ist. Diese Verformung kann detektiert werden. Wiederum kann eine Größe der Kraftübertragung dem Ausgangssignal der
Dehnungsmessstreifen 42 zugeordnet werden, so dass ein bestimmter Grenzwert der Kraftübertragung zwischen Objektiv 30 und Mikroskoptisch 40 festgelegt werden kann. Die dargestellten Dehnungsmessstreifen 42 können alternativ oder aber auch zusätzlich zu den in Zusammenhang mit Figur 1 und/oder 2
eingesetzten Kraft- oder Drucksensoren am Mikroskop 10 vorhanden sein.
Figur 4 zeigt schematisch eine Ausführungsform eines inversen Mikroskops 10 mit Stativ 20 und Objektivhalter 31 mit einem beispielhaft gezeigten Objektiv 30. Inverse Mikroskope sind an sich aus dem Stand der Technik geläufig, so dass hier auf weitere Details zu diesem Mikroskoptyp verzichtet werden kann. In Figur 4 sind einige mögliche Anordnungen für einzelne oder mehrere Kraft- oder
Drucksensoren 32, 42 beispielhaft dargestellt. Zwischen Mikroskoptisch 40 und Stativ 20 können Drucksensoren 42y und 42z sowie 42x (siehe Figur 4b) angeordnet sein. Der Ausschnitt B aus Figur 4 ist in Figur 4a nochmals vergrößert dargestellt. Es gelten hier die Erläuterungen zu den Figuren 1 und la in analoger Weise. Alternativ oder zusätzlich können zwischen Objektivhalter 31 und Stativ 20 Drucksensoren 32y und 32z sowie 32x (nicht dargestellt) angebracht sein.
Alternativ oder zusätzlich können als weitere Kraft- oder Drucksensoren
Dehnungsmessstreifen 42 am Mikroskoptisch 40 beispielsweise in der in Figur 4 dargestellten Weise angebracht sein. Bei einer Kollision zwischen Objektiv 30 und Mikroskoptisch 40 kommt es zu einer geringfügigen Verformung dieser
Messstreifen 42, die gemessen werden kann. Sämtliche Sensoren 32 und 42 sind mit einer Steuereinheit 50 verbunden, die, wie bereits anhand der vorherigen Ausführungsformen erläutert, eine Signallampe 60 und/oder einen Lautsprecher 70 auslösen kann. Wiederum kann ein Schalter 22 am Bedienfeld des Mikroskops 10 zu Kalibrierungszwecken vorgesehen sein. Es sei darauf hingewiesen, dass auch nur einzelne oder eine beliebige Kombination der in Figur 4 dargestellten Kraft- oder Drucksensoren 32, 42 bei dem inversen Mikroskop 10 zum Einsatz kommen kann.
Figur 4b zeigt eine Draufsicht auf das Mikroskop 10 gemäß Figur 4. Zu sehen ist der Mikroskoptisch 40 und das Stativ 20 bzw. am Stativ 20 ortsfest angeordnete Mikroskopkomponenten sowie die zwischen dem Stativ 20 bzw. den genannten Mikroskopkomponenten und dem Mikroskoptisch 40 angeordneten
Drucksensoren 42y zur Detektion einer Kraftübertragung in Y-Richtung und 42x zur Detektion einer Kraftübertragung in X-Richtung. Im Übrigen sei auf die Erläuterungen zu Figur lb verwiesen.
Schließlich zeigt Figur 5 in Analogie zu Figur 3 eine alternative oder zusätzliche Möglichkeit der Anordnung von Kraft- oder Drucksensoren 32 bei einem inversen Mikroskop gemäß Figur 4, wobei hier Dehnungsmessstreifen 32 an verschiedenen Orten der in Z-Richtung verfahrbaren Objektivhalterung 31 angebracht sind. Wirkt aufgrund einer Kollision zwischen Objektiv 30 und Mikroskoptisch 40 (vergleiche Figur 4) eine Kraft F, wie in Figur 5 schematisch dargestellt, so führt diese Kraft F zu einer geringfügigen Verformung der dargestellten Aufhängung des
Mikroskophalters 31 mit resultierender Verformung der Dehnungsmessstreifen 32. Diese Verformung kann detektiert werden. Im Übrigen gelten hier die analogen Ausführungen wie zu Figur 3.
Bezugszeichenliste
10 Mikroskop
20 Stativ
21 Z-Trieb, Positioniersystem
22 Schalter
30 Objektiv
31 Objektivhalter
32 Drucksensor
40 Mikroskoptisch
41 Präparat
42 Drucksensor
50 Steuerungseinheit
60 Signallampe
70 Lautsprecher

Claims

Patentansprüche
1. Mikroskop (10)
mit einem Stativ (20), an dem ein Mikroskoptisch (40) zum Tragen eines Präparats (41) und ein Objektiv (30) angeordnet sind, und mit einem Positioniersystem (21) zur Einstellung eines Abstandes zwischen dem Mikroskoptisch (40) und dem Objektiv (30) und/oder zur Einstellung einer X- Y-Position des Mikroskoptisches, wobei das Mikroskop (10) einen Kraft- oder Drucksensor (32, 42) aufweist, der derart angeordnet und eingerichtet ist, dass eine Kraftübertragung von dem Mikroskoptisch (40) auf das Objektiv (30) oder umgekehrt erkannt wird.
2. Mikroskop (10) nach Anspruch 1, wobei der Kraft- oder Drucksensor (32, 42) in einem bei Berührung zwischen Objektiv (30) und dem Mikroskoptisch (40) oder dem darauf befindlichem Präparat (41) oder darauf befindlichen Aufbauten entstehenden Kraftübertragungsbereich angeordnet ist, der sich zwischen dem Objektiv (30) und dem Stativ (20) und/oder zwischen dem Mikroskoptisch (40) und dem Stativ (20) und/oder zwischen einem das Objektiv (30) haltenden Objektivhalter (31) und dem Stativ (20) befindet.
3. Mikroskop (10) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Kraft- oder Drucksensor (32, 42) an dem Objektiv (30) und/oder an dem Mikroskoptisch (40) und/oder, soweit auf Anspruch 2 zurückbezogen, an dem Objektivhalter (31) angeordnet ist.
4. Mikroskop (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Kraft- oder Drucksensor (32, 42) mit einem optischen und/oder akustischen Signalgeber (60, 70) in Wirkverbindung steht, der bei Erkennen einer Kraftübertragung ein optisches und/oder akustisches Signal ausgibt.
5. Mikroskop (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Kraft- oder Drucksensor (32, 42) mit einer Steuerung (50) in Wirkverbindung steht, wobei die Steuerung (50) in das Mikroskop (10) integriert ist und/oder außerhalb des Mikroskops (10) angeordnet ist.
6. Mikroskop (10) nach Anspruch 5, wobei die Steuerung (50) aus dem Ausgangssignal des Kraft- oder Drucksensors (32, 42) eine Größe der
Kraftübertragung ableitet.
7. Mikroskop (10) nach Anspruch 6, wobei die Steuerung (50) bei nicht vorhandener Kraftübertragung auf einen Nullpunkt kalibrierbar ist.
8. Mikroskop (10) nach Anspruch 7, wobei
der Objektivhalter (31) mehrere Objektive (30) trägt und die Steuerung (50) für jedes der Objektive (30) kalibrierbar ist und dadurch jedem der Objektive (30) eine individueller Kalibrierwert zugeordnet ist.
9. Mikroskop (10) nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei die Steuerung (50) mit dem Positioniersystem (21) in Wirkverbindung steht und dieses bei einer Größe der Kraftübertragung oberhalb eines vorgegebenen Grenzwertes abschaltet oder in seiner Antriebsrichtung umkehrt.
10. Mikroskop (10) nach Anspruch 9, wobei der vorgegebene Grenzwert der Größe der Kraftübertragung zwischen -50 N und +50 N liegt.
11. Mikroskop (10) nach einem der Ansprüche 5 bis 10, wobei die Steuerung (50) mit einem optischen und/oder akustischen Signalgeber (60, 70) in Wirkverbindung steht, der bei Erkennen einer Kraftübertragung ein optisches und/oder akustisches Signal ausgibt.
12. Verfahren zum Schutz vor einer Kollision zwischen einem Objektiv (30) und einem auf einem Mikroskoptisch (40) befindlichen Präparat (41) oder dem
Mikroskoptisch (40) selbst in einem Mikroskop (10), wobei
eine Kraftübertragung von dem Mikroskoptisch (40) auf das Objektiv (30) oder umgekehrt mittels eines Kraft- oder Drucksensors (32, 42), der am Mikroskop (10) angeordnet ist, erkannt wird.
13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei bei Überschreiten einer Größe der Kraftübertragung über einen vorgegebenen Grenzwert ein den Abstand zwischen Mikroskoptisch (40) und Objektiv (30) einstellendes Positioniersystem (21) abgeschaltet oder in seiner Antriebsrichtung umgekehrt wird.
14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, wobei bei Erkennen einer
Kraftübertragung ein optisches und/oder akustisches Signal ausgegeben wird.
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