數碼顯微鏡以及優化數碼顯微鏡中工作流程的方法技術

本發明專利技術涉及數碼顯微鏡及優化這種數碼顯微鏡中工作流程的方法。根據本發明專利技術數碼顯微鏡包括至少一個用于觀察樣本（08）、樣本臺（04）、光學單元（02）或用戶的第一監測傳感器，以及監控單元。在根據本發明專利技術的方法中，獲取第一監測傳感器的第一操作數據，并在監控單元中以自動方式分析和評估該第一操作數據，以生成控制數據，并使用所述數據來控制數碼顯微鏡的工作流程。

【技術實現步驟摘要】
【專利摘要】本專利技術涉及數碼顯微鏡及優化這種數碼顯微鏡中工作流程的方法。根據本專利技術數碼顯微鏡包括至少一個用于觀察樣本（08）、樣本臺（04）、光學單元（02）或用戶的第一監測傳感器，以及監控單元。在根據本專利技術的方法中，獲取第一監測傳感器的第一操作數據，并在監控單元中以自動方式分析和評估該第一操作數據，以生成控制數據，并使用所述數據來控制數碼顯微鏡的工作流程。【專利說明】
本專利技術涉及，特別是用在金相 顯微鏡中以及在質量控制中應用。
技術介紹
在顯微鏡檢查中，為了文檔編制的目的，常常要用獨立的的相機或以低分辨率為 樣本拍攝微距照片（macro photographs)。在生物醫學顯微鏡檢查應用中，通過把許多顯微 鏡圖像連接起來(拼接)，能夠生成概覽圖像或整體圖像。在地圖的計算機表示中，通常也使 用概覽圖像以向用戶提供額外的信息。 根據W019998/044446A1，已知一種用于計算機控制的顯微鏡中圖像表不的系統和 方法。這里，具有低分辨率的微距圖像首先由單個圖塊生成。使用這個微距圖像的選定區 域，將樣本臺移至預先確定的位置以便生成相應的高分辨率圖像作為整體圖像的圖塊。 US20060092505A1公開了連續的縮放系統以及使用若干光路和數碼縮放技術的方 法。 根據JP7015721A，已知包括整體圖像攝像頭以及顯微鏡攝像頭的顯微鏡系統。使 用轉換開關在鄰近設置的攝像頭之間進行轉換是可行的；樣本相應地以自動方式放置在各 自選擇的攝像頭之下。 USRE34622E1描述了一種顯微鏡顯示系統，其中圖像被分成兩個具有不同分辨率 等級的光路，由兩個不同的攝像頭記錄，并表示在各自的監控器上。 當用顯微鏡檢查樣本時，用戶通常首先必須目視檢查樣本是否正確地放置在鏡頭 下，并且必須估計，例如，樣本與鏡頭之間的距離，以避免檢查過程中樣本和鏡頭之間的碰 撞。這個預檢查對用戶來說是花費時間的，盡管仔細檢查了，但不可能總是能夠可靠地防止 光學器件或樣本的損壞。
技術實現思路
本專利技術的問題是提供一種改進的數碼顯微鏡，以及在顯微鏡工作過程中使工作流 程簡化并實質上自動化成為可能的方法。 該問題通過具有權利要求1特征的數碼顯微鏡，并通過具有權利要求7特征的方 法來解決。 根據本專利技術數碼顯微鏡首先包括，以已知方法設置在優選可旋轉的顯微鏡主體上 的光學單元和數字圖像處理單元(光學引擎)。顯微鏡圖像傳感器用于俘獲放在樣本臺上以 檢查的樣本的圖像。光學單元和圖像俘獲的功能對于本領域的技術人員來說是已知的，因 此不再進一步討論這些細節。 根據本專利技術，數碼顯微鏡包括至少一個第一監測傳感器，其監測數據用于控制顯 微鏡工作過程中工作流程的各種功能。此外，數碼顯微鏡包括監控單元以自動評估監測傳 感器的數據。工作流程的控制本質上包括軟件功能。 第一監測傳感器主要用來觀察樣本，優選地用于獲取樣本的二維概覽圖像。基于 這個概覽圖像，例如，可以以自動方式檢查樣本是否已經正確地放置在樣本臺上。為了定位 樣本，通過參考載物臺的概覽圖像，沿X和Y方向移動樣本直到已達到期望的位置。 例如，如果概覽圖像與第一圖像傳感器的顯微鏡圖像至少在某些部分匹配，那么 就是這種情況。已知的圖像處理過程提供了這種功能。 此外，在顯微鏡工作過程中，概覽圖像是在樣本上導航的基礎，這意味著通過"指 定"概覽圖像中的區域并選擇期望的放大率，取決于這個選擇，樣本臺能夠以自動方式移 動，并且光學單元能夠以自動方式調節。 概覽圖像能夠作為即時圖像，特別地，用于對準并定位樣本。借助于快照功能，在 顯微鏡工作過程中某些狀況的快照具有最高分辨率是可能的。另外，即時圖像與快照的組 合結合了即時圖像的自動功能和快照提高的分辨率是可能的。 還可以同時或先后或交替地執行概覽圖像的俘獲以及顯微鏡圖像的俘獲。 特別地，本專利技術的有益效果是在顯微鏡工作和顯微鏡操作的過程中，能夠以簡單 且有效的方法顯著地簡化自動化的工作流程。 根據本專利技術的方法用于優化數碼顯微鏡中的工作流程，該數碼顯微鏡包括光學單 元、數字圖像處理單元、以及至少一個第一監測傳感器。首先，在觀察設置在樣本臺上的樣 本的過程中、或在觀察樣本臺的過程中、或在觀察光學單元的過程中、或在觀察用戶的過程 中，獲取第一監測傳感器的第一觀測數據。 以自動方式分析和評估這些第一觀測數據，并由這些觀測數據生成控制數據。 控制數據用于控制各種組件，也就是說，用于控制數碼顯微鏡的工作流程。 在特別優選的實施方式中，第一觀測數據是二維概覽圖像，如上面已經描述的使 用這個概覽圖像。 在本專利技術的優選實施方式中，數碼顯微鏡包括第二監測傳感器和/或附加的監測 傳感器。這里，在優選實施方式中，單個監測傳感器體現為圖像傳感器或攝像頭，并設置在 數碼顯微鏡的不同空間位置上。這里優點是能夠在監控單元中把第一和第二監測傳感器的 數據處理成三維概覽信息。 或者，能夠根據第一監測傳感器的數據借助于軟件來計算三維圖像，該第一監測 傳感器具有不同的樣本臺位置或不同的焦距。 三維概覽信息能夠用于評估Z-拓撲結構，即樣本的高度信息。這個信息轉而有益 地用來支持數碼顯微鏡的自動聚焦功能和/或建立近似的三維概覽圖像。 當使用第三監測傳感器時，能夠以簡單的方式額外地實現碰撞控制。碰撞控制能 夠在樣本臺移動或光學單元移動的情況下有效，如果存在碰撞的風險，其能夠中斷各自的 流程。 第三監測傳感器或附加的監測傳感器也可能是電容式傳感器、電阻式傳感器、超 聲波傳感器、紅外傳感器或其它合適的傳感器，以代替圖像傳感器。 例如，接觸式傳感器能在樣本臺的移動過程中或在光學單元的移動過程中檢測與 樣本臺的接觸，如果存在碰撞的風險，若有必要則能夠停止相應的移動。本領域的技術人員 會認識到可能的變形并相應地適應于各自需要的配置和傳感器選擇。 自然地，為了一切可能的工作流程簡化，不同的監測傳感器的組合是能夠想得到 的，并被本專利技術所覆蓋。 在工作過程中，第一監測傳感器和可選擇地附加監測傳感器能夠有差別地設計并 合并。這里，在若干傳感器的情況下，這些傳感器不必全都具有相同的結構和設計。 如果圖像傳感器或攝像頭作為監測傳感器，它們能夠 -各包括"它們自己的"圖像處理處理器， -提供觀測數據（圖像信息）以在主要的媒體處理器中進一步處理， -提供觀測數據（圖像信息）以在數碼顯微鏡的數字可編程邏輯(主現場可編程門 陣列，Main-FPGA)中進一步處理， -在FPGA中評估"它們各自的"觀測數據（圖像信息)。 數碼顯微鏡另一個有益的實施方式還包括輔助照明裝置。 后者可能是通過，例如，LED或0LED產生連續光照的獨立照明裝置。 然而，使用與圖像獲取同步的閃光燈也是可能的，有利地，其允許大面積的節能照 明。 輔助照明裝置附加的替換或變形是結構式照明，例如，激光或LED行投射或圖案 投射，其尤其適合于樣本、應用、顯微鏡對比度或附加的特性。這對生成樣本的3D剖面信息 以及相對于某些區域的距離判定可能是有幫助的。 類似地，對于不同的測量問題以不同的次序照明是可行的；例如本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種數碼顯微鏡，具有設置在顯微鏡主體（03）上的光學單元（02）和數字圖像處理單元，以及用于俘獲設置在樣本臺（04）上的樣本（08）的圖像的顯微鏡圖像傳感器，其特征在于：所述數碼顯微鏡還包括至少一個用于觀察所述樣本（08）、所述樣本臺（04）、所述光學單元（02）或用戶的第一監測傳感器，以及監控單元，其中，在所述監控單元中，所述監測傳感器的數據以自動方式評估，并用于所述數碼顯微鏡的自動控制。

【技術特征摘要】
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【專利技術屬性】
技術研發人員：亞歷山大·伽杜克，多米尼克·斯特爾，班諾·拉迪特，沃爾夫·杰庫斯科，恩里科·蓋斯勒，約翰內斯·溫特羅特，馬庫斯·高克，約翰內斯·諾布里克，馬克思·馮科，
申請(專利權)人：卡爾蔡司顯微鏡有限公司，
類型：發明
國別省市：德國;DE