显微镜以及在可变机械参数下显微检查样本的方法与流程

本发明涉及一种显微镜以及一种显微检查样本的方法，其中，显微镜的机械参数是可变的。机械参数优选由倾斜角形成，该倾斜角在显微镜的物镜与显微镜的载物台之间的至少一个空间方向上是可变的。这种倾斜角表明物镜与载物台之间的倾斜，又称为倾斜度。

背景技术：

jp2001059599a2和jp2010102344a2表明了一种用于数字显微镜的摆臂架。该摆臂架包括能绕水平转动轴线摆转的摆臂。

de102013005999a1和de102013222295a1揭示了一种用于数字显微镜的摆臂架，其中，能通过绕转动轴线布置的高扭矩电磁制动器来卡阻摆臂运动。在按下按键的连续时间内通过释放高扭矩电磁制动器可以解除卡阻。该按键布置于摆臂上，以便能够用同一只手的至少一根手指轻松按下该按键。

us6,642,686b1表明了一种能驱控的转臂，借助该转臂特别是可以支持医疗手术。转臂例如可以承载显微镜作为仪器。

技术实现要素：

以现有技术为出发点，本发明的目的在于，扩展显微镜的应用范围，在该显微镜中，机械参数，诸如物镜与载物台之间的倾斜角，是可变的。

本发明达成上述目的的解决方案为根据权利要求1的方法以及根据并列权利要求15的显微镜。

根据本发明的方法用于以显微镜、特别是以数字显微镜来显微检查样本。优选在数字显微镜中进行电子图像转换，其中，将所拍摄的图像进一步处理成数字数据的形式并在电子图像再现装置上显示。显微镜包括优选至少一个物镜和优选图像传感器，其用于转换从物镜直接或间接成像到图像传感器上的图像。

显微镜的机械参数是可变的。机械参数优选由关于样本、关于载物台、关于图像传感器、关于物镜、关于物镜组件、关于滤光器和/或关于显微镜照明光源的位置、角度或距离形成。这样，机械参数就能例如由载物台的高度和/或横向位置、与图像传感器的距离或变焦调整形成。替选地，机械参数优选由用于调整显微镜的物理参量的调整元件的位置、角度或距离形成。它例如可以是如下的能转动的调整元件，以其可以例如调整显微镜处的波长、亮度或者显微镜的照明或检测通道中的偏振或相位。

机械参数优选由倾斜角形成，该倾斜角在显微镜的物镜与显微镜的载物台之间的至少一个空间方向上是可变的。在显微镜中，物镜与显微镜的承载样本的载物台之间的倾斜角是可变的。该载物台用于布置样本。倾斜角限定在物镜的光轴与载物台上的垂直线之间。倾斜角表明物镜与载物台之间的倾斜，又称为倾斜度。倾斜轴线由垂直于光学轴线定向的倾斜的转动轴线形成。倾斜角限定在至少一个空间方向上，但例如也可以在球坐标系中由两个值限定。

该方法包括选取机械参数的待调整出的第一值的步骤。机械参数的待调整出的第一值限定了机械参数在调整后应有的量。在另外的步骤中，驱控能电控制的机电操纵元件，以便调整出机械参数的待调整出的第一值。操纵元件用于将机械参数调整到待调整出的第一值。在另外的步骤中，在调整机械参数的第一值的同时，借助显微镜拍摄样本的第一显微图像。

在另外的步骤中，选取机械参数的待调整出的第二值。第二值不同于第一值。机械参数的待调整出的第二值限定了倾斜角在调整后应有的量。在另外的步骤中，驱控能电控制的机电操纵元件，以便调整机械参数的待调整出的第二值。在另外的步骤中，在调整机械参数的第二值的同时，借助显微镜拍摄样本的第二显微图像。

根据本发明的方法的特殊优点在于，分别在机械参数的经限定的值下，例如在倾斜角的经限定的值下，拍摄显微图像，以便能够在此基础上进一步显微检查样本。根据本发明的方法例如允许改进对低对比度样本的进一步检查。通过根据本发明的方法在调整机械参数的经限定的值时支持操作者，因此在机械参数的不同值下检查样本的工作量大幅减少并且不易出错。

根据本发明的方法的优选实施方式还包括分别在驱控能电控制的操纵元件之后执行的步骤。在该步骤中，实现对焦样本；特别是再次对焦样本，因为通过改变机械参数，例如通过改变倾斜角或通过改变载物台的高度，不再必须通过物镜对焦样本。这里，替选地或补充地，使待拍摄的图像中的样本重新对中，为此，载物台在其高度上移位和/或横向移位。

在第一种优选实施方式中，操纵元件由能以电动马达驱控的执行器形成，通过该执行器能调节并能调整机械参数。通过给电动马达通电，可以调节机械参数。

在第二种优选实施方式中，能手动改变机械参数。显微镜的操作者以他的力量来调节机械参数，为此，他优选须首先操纵解锁装置。操纵元件由能电控制的设定装置形成，使用该设定装置能设定机械参数。设定装置优选由能电控制的机械制动器或高扭矩的电磁制动器形成。在该第二种优选实施方式中，驱控能电控制的操纵元件的步骤分别包括如下步骤，在其中测量手动改变机械参数的值的时间曲线。为此，优选使用角度传感器或距离传感器。在另外的子步骤中，预测对机械参数的值的手动改变的先前确定的时间曲线将导致机械参数的分别待调整出的值的时间点。与此相应地，在先前确定的时间点驱控能电操纵的设定装置，以便确保实际达成机械参数的分别待调整出的值，例如倾斜角的分别待调整出的值，并且例如消除精度对角度大小或对物镜与样本之间距离的依赖性。通过驱控能电操纵的设定装置，固定机械参数，以便无法再手动改变该机械参数。

在机械参数由倾斜角形成的实施方式中，预测对倾斜角的值的手动改变的先前确定的时间曲线将导致倾斜角的分别待调整出的值θ目标的时间点的步骤优选包括多个子步骤。在一个子步骤中，测量倾斜角的初始值θ初始，为此优选使用角度传感器。在另外的步骤中，根据倾斜角的值的手动改变的先前确定的时间曲线，确定角速度ω和角加速度α。在另外的子步骤中，基于根据t求解的等式θ目标＝θ初始+ω·t+1/2·α·t²，借助t来预测对倾斜角的值的手动改变的先前确定的时间曲线将导致倾斜角的分别待调整出的值的时间点。

优选连续重复预测对机械参数的值的手动改变的先前确定的时间曲线将导致机械参数的分别待调整出的值的时间点，直到已将机械参数的值手动改变成机械参数的分别待调整出的值。通过这样连续重复，实现高精度的预测。相应地，在机械参数由倾斜角形成的实施方式中，优选连续重复预测对倾斜角的值的手动改变的先前确定的时间曲线将导致倾斜角的分别待调整出的值θ目标的时间点，直到已将倾斜角的值手动改变成倾斜角的分别待调整出的值θ目标。

在机械参数由倾斜角形成的实施方式中，为了对预先确定的手动改变倾斜角的值的时间曲线将导致倾斜角的分别待调整出的值θ目标的时间点进行预测，优选还考虑显微镜上的质量分布和/或手动改变倾斜角的值所施加的力。这样就能精确地预测对倾斜角的值的手动改变的先前确定的时间曲线将导致倾斜角的分别待调整出的值θ目标的时间点。

在机械参数由倾斜角形成的实施方式中，物镜优选紧固在显微镜的摆臂上。摇臂可以是摇臂架的组件。摆臂又可以称为斜臂。摆臂上能摆转的，由此物镜与载物台之间的倾斜角是可变的。

替选地或补充地，载物台优选是能转动的。载物台优选能绕平行于载物台的延伸平面布置的轴线转动或者特别优选位于载物台的延伸平面中。通过使物镜绕该轴线转动，物镜与载物台之间的倾斜角是可变的。载物台也能绕垂直于载物台的延伸平面定向的轴线转动。当承座上的样本也竖直延伸时，绕该轴线转动导致倾斜角变化。

在特别优选的实施方式中，该方法包括另外的步骤，其中如果机械参数的值已改变了预限定的量和/或已调整出机械参数的分别待调整出的值，则向操作员生成反馈。这样，操作者能够快速检测是否已经达成机械参数的分别待调整出的值，因此便于显微镜的操作。此外，如果机械参数的值已改变了预限定的量；例如，如果倾斜角的值已改变了例如5°，则操作员始终能够获得反馈。反馈优选在视觉上、听觉上和/或触觉上是可感知的。

向操作者的反馈特别优选在触觉上是可感知的并优选使用能电操纵的设定装置生成。为此，在机械参数由倾斜角形成的实施方式中，对倾斜角的值进行的改变，即特别是摆臂的摆转运动或能转动载物台的转动，在其随时间改变时优选短暂中断，操作者能够察觉到这一点，使得操作者意识到倾斜角的值已改变了预限定的量。随时间改变倾斜角的值的中断特别是通过如下方式生成，即，制动器形式的能电操纵的设定装置在极短的连续时间内中断摆臂的摆转运动或中断能转动的载物台的转动。

替选地或补充地，向操作者的反馈在听觉上是可感知的并优选使用蜂鸣器或类似的声音信号发送器生成。通过声音信号，操作员获知机械参数的值已改变了预限定的量或者已调整出机械参数的分别待调整出的值。

在根据本发明的方法的优选实施方式中，由操作员手动进行选取机械参数的分别待调整出的值的步骤。操作员指定机械参数的两个或多个待调整出的值，他优选通过用户界面输入这些待调整出的值。

在根据本发明的方法的另一优选实施方式中，从多个存储的值中选取机械参数的分别待调整出的值。优选在执行本发明的方法期间，针对先前显微检查的样本选取所存储的值，并随后存储这些值。这样，针对两个待显微检查的样本选取机械参数的相同值，并拍摄相应的显微图像，由此例如可以通过比较来进行扩展评估。所存储的值优选代表在执行该方法期间访问的预编程或预调整。

在根据本发明的方法的另一优选实施方式中，通过将先前选取的机械参数的值递增一个增量，实现选取机械参数的分别待调整出的值。由此，在机械参数由倾斜角形成的实施方式中，样本在倾斜角下经受扫描显微检查。机械参数的第一值代表起始值。

特别优选地，不仅选取并调整机械参数的两个值，而且选取并调整机械参数的多个值。相应地，该方法优选包括以下步骤，在其中选取机械参数的与该机械参数的其它的值不同的待调整出的另外的值。在另外的步骤中，驱控能电控制的操纵元件，以便调整出机械参数的待调整出的另外的值。在另外的步骤中，在调整出机械参数的另外的值的情况下，拍摄样本的另外的显微图像。针对机械参数的其它的值，优选多次重复步骤。

根据本发明的方法优选构造成用于显微检查至少两个样本。在此情形下，为拍摄第一样本的显微图像并拍摄第二样本的显微图像而分别选取并调整机械参数的相同的第一值、机械参数的相同的第二值以及必要时机械参数的相同的其它的值。这样，针对至少两个样本，在机械参数的相同的值下拍摄显微图像。

在根据本发明的方法的另一优选实施方式中，为拍摄样本的第一显微图像并为拍摄第二显微图像以及必要时拍摄其它的显微图像而选取物镜的不同放大倍率和/或使用不同物镜。这样就能匹配样本的空间范围，或者能够以更高的放大倍率显微检查样本的特殊区域。

根据本发明的方法的优选实施方式包括另外的步骤，在其中根据多个显微图像生成样本的2.5维再现或3维再现。优选地，选取并调整优选由倾斜角形成的机械参数的多个值，以便拍摄相应的多个显微图像，并用于生成样本的2.5维再现或3维再现。由于在倾斜角或样本距离的不同值下显微检查样本，因此也能从显微图像中获得深度信息。

当在各种不同倾斜角下拍摄样本的显微图像时，能够覆盖样本的一个或多个区域。因此，优选在进一步调整的倾斜角下拍摄样本的其它的显微图像，以便拍摄覆盖其它的倾斜角的那些样本区域。

根据本发明的显微镜用于显微检查样本。它优选包括用于光学成像样本的物镜。显微镜还优选包括用于布置样本的载物台。显微镜的机械参数是可变的。优选地，作为机械参数，物镜与载物台之间的倾斜角是可变的。显微镜还包括用于调整机械参数值的能电控制的操纵元件以及配置成用于实施根据本发明的方法的控制单元。控制单元优选配置成用于实施根据本发明的方法的优选实施方式。该显微镜优选也具有结合根据本发明的方法说明的特征。

附图说明

下面参照附图说明本发明的优选实施方式，由此得出本发明的其它的细节和改进方案。图中：

图1示出根据本发明的显微镜的第一种优选实施方式；

图2示出根据本发明的显微镜的第二种优选实施方式；

图3示出图1所示的显微镜在执行根据本发明的方法期间的两种状态；以及

图4示出图2所示的显微镜在执行根据本发明的方法期间的两种状态。

具体实施方式

图1示出根据本发明的显微镜的第一种优选实施方式。显微镜包括基座01，其上紧固有载物台02。此外，摆臂03以能转动的方式支承于基座01上，借助电动式执行器04可以使该摆臂相对于基座01摆转，使得其也相对于载物台02和位于其上的样本06倾斜(如图2所示)。摆臂03上紧固有物镜07和光学模块08。通过解锁键09可以解锁摆臂03的摆转。

作为电动式执行器04的替选方案，摆臂03上可以使用能电操纵的制动器11(如图2所示)，该制动器可以通过刹停而卡阻摆臂03相对于基座01和载物台02的摆转。这样操作者就必须施加使摆臂03摆转的扭矩。摆臂03的能电操纵的制动器11(如图2所示)受到驱控，使得一旦达到要达成的摆转角度值，就无法再进一步手动摆转该摆臂03。

图2示出根据本发明的显微镜的第二种优选实施方式，其如同图1所示的实施方式一样包括载物台02、物镜07和光学模块08。与图1所示的实施方式相比，物镜07和光学模块08不是紧固在能摆转的摆臂上，而是固定地布置。换而言之，载物台02是能转动的。以能电操纵的制动器11能刹停载物台02的转动运动，从而能够使能转动的载物台02固定。图2所示的实施方式包括布置在载物台02下方的另外的物镜12和另外的光学模块13。

图3示出图1所示的显微镜在执行根据本发明的方法期间的两种状态。图3的左侧部分示出处于初始状态的显微镜，其中，摆臂03不倾斜，从而倾斜角θ等于零。根据该方法，选取倾斜角θ的待调整出的值θ目标。

图3的右侧部分示出显微镜在根据该方法调整倾斜角θ的待调整出的值θ目标期间的状况，该调整能通过操纵解锁键09来实现。通过驱动电动式执行器04已经使摆臂03摆转到倾斜角θ的值θ当前。继续驱动电动式执行器04，直到达到倾斜角θ的待调整出的值θ目标。

图4示出图2所示的显微镜在执行根据本发明的方法期间的两种状态。图4的左侧部分示出处于初始状态的显微镜，其中，载物台02不倾斜，从而倾斜角θ等于零。根据该方法，选取倾斜角θ的待调整出的值θ目标。

图3的右侧部分示出显微镜在根据该方法调整倾斜角θ的待调整出的值θ目标期间的状况。手动转动载物台02，其中，载物台02已经转动到倾斜角θ的值θ当前。根据该方法，测量载物台02的转动运动并预测达到倾斜角θ的待调整出的值θ目标的时间点。在这一时间点，驱控能电操纵的制动器11，使得载物台02无法再进一步转动运动。

附图标记列表

01基座

02载物台

03摆臂

04电动式执行器

05-

06样本

07物镜

08光学模块

09解锁键

10-

11能电操纵的制动器

12另外的物镜

13另外的光学模块