具有用于借助在输入面中可定位的输入指针同时调节至少三个调节参数的输入单元的显微镜系统

摘要

本发明涉及一种显微镜系统，其具有：至少一个显微镜部件(20、30、40)，所述至少一个显微镜部件具有可电调节的部件参数；控制仪器(50)，所述控制仪器产生电信号并且将其传输到所述至少一个显微镜部件(20、30、40)，从而调节所述可电调节的部件参数；计算机(60)，所述计算机具有至少一个显示单元(70)，其中所述计算机在所述显示单元(70)上生成以图形用户界面为形式的输入单元(100；200)，至少三个调节参数可借助所述输入单元调节，其中，为了调节所述至少三个调节参数的每个值，所述输入单元具有在输入面(110；210)中可定位的输入指针(120；220)，其中，在所述输入面(110；210)中，为所述至少三个调节参数中的每一个调节参数都规定了坐标轴，其中，至少一个坐标轴不垂直于另一个坐标轴，其中，所述至少三个调节参数的值通过所述输入指针(120、220)的位置的坐标来确定，其中，至少一个可电调节的部件参数根据所述至少三个调节参数被调节。

说明书

技术领域

本发明涉及一种显微镜系统，该显微镜系统具有至少一个显微镜部件和输入单元，该至少一个显微镜部件具有可电调节的部件参数，该输入单元用于借助在输入面中可定位的输入指针调节至少三个调节参数的每个值，并且本发明涉及一种用于借助这样的输入单元调节至少三个调节参数的每个值的方法。

背景技术

为了操纵显微镜，可以使用操纵单元，这些操纵单元具有许多按钮、控制十字部等。为了控制例如摄像机的仪器功能，例如分辨率、亮度、对比度、白平衡、数字图像或数字视频格式(例如BMP、TIF、JPG、MPG、AVI等)、图像或视频压缩过程等，用户被迫非直观地并且在不知晓彼此的关系情况下调节许多参数。

由DE102010063392A1已知显微镜系统，该显微镜系统具有被设置用于在生成物体图像的情况下以对物体进行光学和数字采集的图像采集机构，并且具有设计用于使物体图像显示在显示区域中并且在显示区域中采集输入量的传感器屏幕，其中该显微镜系统被设置用于根据在传感器屏幕的显示区域中采集到的输入量更改显微镜系统上的机动的和/或可电控制的显微镜部件的设定。

发明内容

根据本发明提出具有独立权利要求的特征的一种具有至少一个显微镜部件的显微镜系统以及一种借助在输入面中可定位的输入指针调节至少三个调节参数的每个值的方法，该至少一个显微镜部件具有可电调节的部件参数。有利的设计方案是从属权利要求和以下说明书的主题。

本发明基于这样的思想，即如果相应地规定了相关的坐标轴并且这些坐标轴尤其是彼此不垂直，则通过输入指针在输入面中的定位可以同时调节至少三个调节参数，以便操纵显微镜系统。以这种方式，可以通过二维面中的位置获得三个或更多坐标，尽管这些坐标—如所理解的—并非全都是彼此无关的。为了调节这些调节参数的每个值，由用户规定输入指针在输入面中的位置。

本发明在此涉及一种显微镜系统，其具有：至少一个显微镜部件尤其是光源(例如LED、激光器)，照明光束路径从该光源发出；光学成像机构(例如物镜或光学变焦镜头)；对比装置(例如相衬显微术中的相环、DIC棱镜、偏振滤光器或斩光盘)、针孔；光束偏转机构(例如扫描镜)；光探测器(例如光电倍增器或数字摄像机)或显示单元(例如具有显示器的计算单元/PC)，它们各自具有至少一个可电调节的部件参数。

尤其照明强度、波长、照明模式的频率(时间和/或空间)、照明光束的直径和光片的厚度属于光源的部件参数。

尤其放大系数和照明孔径属于光学成像机构的部件参数。

尤其光路中的(尤其是产生对比度的)光学部件例如DIC棱镜、相环、斩光盘或滤光器立方体(滤光器立方体＝尤其是用在荧光显微术中的一组光学滤光器和反光镜)的光圈值和枢转参数或调节参数属于对比装置的部件参数。

尤其扫描速度(单位时间所扫描的行数)、变焦(检流计驱动器的较小转动范围)、TIRF照明光束路径的方位角属于光束偏转机构的部件参数。

尤其增益(Gain)、偏差、位深度或色彩深度、曝光时间(摄像机)、扫描率(光探测器)、采样率(一系列照片(时滞)或实时图像的频率)，合并(Binning)(将相邻的图像元素(像素)组合成虚拟的图像点)属于光探测器的部件参数。

尤其光圈的开口的大小属于针孔的部件参数。

尤其显示参数例如亮度(brightness)和对比度(contrast)和/或图像处理参数例如HDR照片(“高动态范围图像””)的待计算图像的数量以及形成平均值的图像数量属于显示单元的部件参数。

本发明尤其也可以有利地应用于如下情况：即在这些情况中，虽然可以调节两个以上的参数，但在这些参数之间实际上存在或按照期望应该存在相关性，这些相关性可以通过规定合适的坐标轴来实现。

这种按照期望彼此相关的参数例如是在对组织进行图像采集时的曝光时间和照明强度。为了避免组织损伤，引入的能量(即强度乘以时间)应该尽可能不超过阈值。对于这种情况，坐标轴可以布置为，使得强度的增加自动导致曝光时间的减少，反之亦然。在此，另一个调节参数例如还可以是照明的波长(颜色)，该波长同样具有损伤的影响。已知，短波光(蓝色)比长波光(红色)损伤更大。根据本发明的输入单元于是可以例如用于仅可选择颜色、强度和时间的无损伤的组合。

每个部件参数与至少一个调节参数有关。在此，每个部件参数尤其可以同时是调节参数，即通过输入指针的位置直接调节部件参数。然而也可以规定，仅间接地由一个或多个调节参数，例如借助函数关系、特性曲线、特性曲线族、查找表等，得出一个或多个部件参数。调节参数“亮的”例如可以增大照明强度和/或探测器增益，和/或延长曝光时间。调节参数“样本保护的”可以减小照明强度和/或缩短曝光时间，并且同时增加探测器增益。

输入面优选地构成多边形，其中还特别地，角或边的数量与坐标轴成整数比例。通过这种方式可以按照与多边形的边的比例特别简单地规定坐标轴。坐标轴例如可以平行于或垂直于输入面的边延伸。在后一种情况下，输入面的中心有益地规定了坐标原点。

坐标轴的走向优选是预定的。这对应于坐标轴的常规使用，并且尤其包括坐标轴由输入面的边构成的情况，或者坐标轴从由输入面的中心构成的坐标原点平行于或垂直于边出发的情况。这样的实施方式尤其在图2和图3中示出。

在另一个实施方式中，各坐标轴的走向是可变的，并且尤其分别通过输入指针的当前位置规定，各坐标轴延伸经过该输入指针。这对应于坐标轴的特殊使用，并且尤其包括如下情况：输入指针在坐标轴上的位置将两个部件参数的值相对彼此地确定。这样的实施方式尤其在图4和5中示出。

对于正好可以调节三个参数的情况，将输入面实施为三角形或六边形是有利的，其中于是，坐标轴尤其是成对地围成60°的角度。这导致了可特别直观地操纵的和视觉上美观的解决方案。

本发明的其它优点和设计方案由说明书和附图得到。

应理解，在不脱离本发明的范围的情况下，上述特征和以下还要说明的特征不仅可以在分别给出的组合中使用，而且也可以在其他组合中使用，或者可以单独使用。

本发明借助实施例在附图中示意性地示出，并在下文中在参照附图的情况下进行描述。

附图说明

图1以框图示出根据本发明的显微镜系统的优选实施方式。

图2示意性地示出根据本发明的输入单元的优选实施方式。

图3示意性地示出根据本发明的输入单元的另一个优选实施方式。

图4在视图a)和b)中示意性地示出根据本发明的输入单元的另一个优选实施方式。

图5示意性地示出根据本发明的输入单元的另一个优选实施方式。

具体实施方式

在图1中，根据本发明的显微镜系统的一个优选实施方式作为框图而示出，并且整体用10标注。在此，显微镜系统10具有作为显微镜部件的光源20(例如LED光源)、光学成像机构30和光探测器40(例如数字摄像机)。光学成像机构30可以设计为物镜或光学变焦透镜，或具有这两个部件中的至少一个部件。在光学成像机构中还可以设置作为其它显微镜部件的对比装置和/或光束偏转机构。

照明光束路径从光源20发出，该照明光束路径经过光学成像机构被引导到样本1上并且从那里被引导至探测器40(反射光照明)。在所谓的透射光照明中，照明光束路径从与成像机构30相背的一侧被引导到样本1上(虚线)。如果附加地涉及所谓的光片显微镜，则在光源20和样本之间还设置附加的光学成像机构30'。

在所谓的共聚焦显微术中，还有扫描镜92位于光源20和成像机构30之间，并且还有所谓的针孔91位于扫描镜92和光探测器40之间。即使没有针孔91，这种结构也可以用作光片显微镜。

每个显微镜部件都具有至少一个可电调节的部件参数。显微镜系统10还具有控制仪器50，该控制仪器产生电信号并将其传输到显微镜部件20、30、40，从而调节可电调节的部件参数。

显微镜系统10还具有作为人机接口的带有显示单元70的计算机60，其中该计算机在显示单元70上生成以图形用户界面为形式的输入单元100、200，借助该输入单元可以调节至少三个可电调节的部件参数。计算机60具有计算机输入工具80，例如鼠标和/或键盘和/或(例如传感器屏幕或触摸屏的)触摸传感部和/或姿势传感部。

计算机60在数据传输方面与控制仪器50连接，并且引起控制仪器50根据部件参数的设定值生成电信号，并且将其输出至对应的显微镜部件。控制仪器50也可以集成到计算机60中，例如以接口卡的形式。

在图2中示意性地示出输入单元的优选实施方式并且整体用100标注。输入单元100具有输入面110和在其中可自由定位的输入指针120。在所示示例中，输入面110构成三角形，其中坐标轴x、y、z平行于边延伸或由边构成。在此，坐标轴的走向尤其是是预定的。因此如所示，三个坐标x、y、z通过输入指针120在输入面110中的位置来确定。在此，可以通过将位置垂直投影到相应的坐标轴上来获得坐标。因此，在将输入指针在输入面中定位后，同时通过其相对于坐标轴的相对位置尤其是完全地调节相关调节参数的设定值。

在这个意义上，输入面110的边分别限定相关调节参数的调节范围。根据替代的实施方式，坐标轴可以垂直于输入面110的边延伸并且可以例如由相应的中垂线构成，这些中垂线于是限定相应调节参数的调节范围。特别是，输入面的中心于是也规定了坐标原点。

例如，这样的输入单元可以用于规定三个调节参数的值，其中，这些值应该不是完全彼此无关的。

例如，对于图像的曝光而言，光探测器的增益(Gain)、照明强度和曝光时间作为部件参数是相关的。例如可以规定，增益g在x轴上从左(最小)向右(最大)下降，曝光时间t在y轴上从右下(短，最小)向中上(长，最大)上升，强度I在z轴上从左下(高，最大)向中上(小，最小)上升。以这种方式，强度的增加自动导致曝光时间的减少，反之亦然。此外，增益的减少自动导致曝光时间的增加，反之亦然。最后，增益的增加导致强度的减少，反之亦然。以这种方式，可以提供对用户而言特别直观并且对应用目的而言特别适合和可靠的参数输入可行性。在所示实施方式中，在此尤其每个调节参数同时是部件参数。

输入单元100设计成用于控制显微镜系统10的在计算机60的显示单元70尤其是传感器屏幕(触摸屏幕)上的图形用户界面(英语“graphical user interface”，GUI)，在该图形用户界面上呈现有输入面110(以及必要时轴文字说明等)。在这种情况下适宜的是，借助常规的计算机输入用具80直接地(例如，在触摸屏的情况下为手指、笔等)或间接地(例如，鼠标或操纵杆等)定位输入指针120。可以规定，为了接受通过输入指针的位置而设置的值，还必须进行确认，例如通过按压或点击确认区等。接受后，计算机60引起控制仪器50将相应的调节参数调节为设定值。

在图3中示意性地示出输入单元的另一个实施方式，并用200标注。该输入单元200也具有输入面210和在其中可以自由定位的输入指针220。然而与输入单元100不同，输入单元200的输入面210构成六边形。也就是说，对于根据图2的输入单元100，输入指针在三角形的角部中的定位消除了第三坐标的变化可能性。为了消除这个问题，可以使三角形的角部不可接近，即输入面构成六边形。相对应地，如所示，坐标轴x、y和z可以缩短。

根据又一个优选实施方式，在角部处成为空闲的区域现在可以有利地用于其他功能，例如如图3所示，用于触发面。因此除了输入面210之外，尤其还布置了三个触发面211、212、213。在此，输入面210和三个触发面211、212、213现在一起构成三角形。例如，通过将输入指针120定位在三个触发面之一211、212或213中，或者通过点击(计算机输入用具)，可以触发与相应触发面相关联的功能。这尤其适合于针对输入指针120位置的松开或确认功能，如上所述。

输入单元200优选地设置为，使得可由用户给一个或多个触发面指配功能。以这种方式，操作者尤其可以将对他重要的功能一同设置到输入单元上。

在图4中示意性地示出输入单元的另一个实施方式并且整体用300标注。输入单元300具有输入面310和在其中可自由定位的输入指针320。在所示的示例中，输入面310构成三角形，其中坐标轴x、y、z分别延伸经过输入指针320的当前位置，在此平行于边(同样可行的是，例如垂直于边延伸)。在此，坐标轴的走向尤其不是预定的，而是可变的。

本实施方式特别适用于相对地给出相关调节参数的设定值。

在前述示例a)中，坐标轴x尤其限定强度I和曝光时间t的权重，如果坐标轴总共限定的权重为100，则具体例如，I＝20、t＝80。此外，坐标轴y限定曝光时间t和增益g的权重，具体例如t＝80、g＝20。此外，坐标轴z限定增益g和强度I的权重，具体例如，g＝50、I＝50。

总体讲，在三个坐标轴的总和尤其为300时，由此得出作为调节参数的相对设定值：I＝70、t＝160、g＝70。相对应地，第三个设定值也可以总是由另外两个设定值计算出。可以由工厂方面预定或由用户在相应应用中规定哪些具体的设定值与部件参数相关联。在此，可以涉及也可以存储在控制软件中的函数关系、特性曲线、特性曲线族或查找表。

因此，在输入面中将输入指针定位后，通过其在坐标轴上的相对位置，同时尤其相对彼此地调节相关调节参数的设定值。本实施方式的优点在于，调节范围不会由于接近输入面的角部而受限制，而是始终(除了在角部本身中)为调节参数提供0-100的完整调节范围。

在当前的示例b)中，由坐标轴x得出强度I和曝光时间t的权重为：I＝0、t＝100，由坐标轴y得出曝光时间t和增益g的权重为：t＝50、g＝50，由坐标轴z得出增益g和强度I的权重具体例如为λ＝100、I＝0，并且整体作为调节参数为I＝0、t＝150、g＝150。

在图5中示意性地示出输入单元的另一个实施方式并且用400标注。输入单元400具有输入面410和在其中可自由定位的输入指针420，然而其中，如图3中已经示出的，三角形的角部是不可接近的。

根据又一个优选实施方式，在角部中成为空闲的区域现在可以有利地用于其他功能，例如如图5所示，用于对坐标轴进行文字说明。因此，该文字说明尤其可以提及或涉及调节参数。

调节参数不必强制是技术参数，更确切地说，这些调节参数也可以是定性参数(例如更容易传达给用户的术语)，如“保护样本的成像”、“快速成像”或“良好成像”。在此，用户尤其不必知道在更快或更好的成像下隐藏着哪种技术实施。更快尤其可以意味着改变曝光时间/扫描仪速度，然而也意味着必须利用更多光线或改变探测器的增益来继续处理，以便保持曝光恒定。反之，可以通过降低增益或对多个照片进行平均来改善图像质量。于是，与相应设定相关的部件参数的值例如借助函数关系、特性曲线、特性曲线族、查找表等由调节参数值得出，其中也可以考虑边界条件。边界条件例如可以是，图像必须正确曝光和/或不允许损坏样本。