專利名稱：具有觸摸屏的顯微鏡的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及具有觸摸屏的顯微鏡，以及相關聯(lián)的控制裝置和相關操作方法。
背景技術：
本發(fā)明特別地關于視頻顯微鏡來描述，但可以理解本發(fā)明的特征也可用于檢查物體的其它成像系統(tǒng)。本申請中使用的術語“顯微鏡” g在包括，特別地，所謂顯宏鏡、立體顯微鏡、立體放大鏡等。 在顯微鏡中，被觀察的物體(例如在以生產質量控制或醫(yī)學分析為目的的樣品檢查中)，典型地具有超過所使用的顯微鏡物鏡視場的尺寸。因此，使用顯微鏡的習慣作法是首先以低放大倍率找到要檢測的樣本區(qū)域(“感興趣的區(qū)域”)，并將其定位在視場的中心。然后，増加放大倍率，以獲得要檢查、測量、記錄、或特別地用于特征提取的圖形處理的各個區(qū)域的細節(jié)。為了進一歩找到類似的樣本區(qū)域，需要再次降低放大倍率。為了以上提及的目的，習有的顯微鏡具有，例如，手動交叉臺和/或旋轉臺和/或用于放大倍率調節(jié)的裝置，例如鏡頭轉輪或縮放系統(tǒng)，或其它類似的機動裝置。上述步驟被證明是復雜、非直觀的，特別對常規(guī)檢查，鑒于上述調節(jié)過程并不直接地對應于物體的自然觀察。對于常規(guī)顯微鏡，例如在DE20013359U1中所描述的已知的自動化顯微鏡系統(tǒng)，在外部単元中提供控制和電源工具。例如在EP15533643A1中描述以輸入用于觀察裝置的操作和控制命令的外部單元。舉例來說，這種単元可具有例如觸摸屏的屏幕的形式，作為顯示值的設定和/或正被觀察的物體或步驟順序的工具。此外，文獻W096/18924A1和JP07244243A，特別描述了用于控制顯微鏡的觸摸屏。然而，從現(xiàn)有技術獲知的用于顯微鏡的控制単元和相關聯(lián)的方法僅適合于用于上述任務的非常有限的范圍，且不允許以有效、直觀和有成本效益的方式檢查樣本。因此，仍然存在著對能夠克服現(xiàn)有技術缺點的控制顯微鏡的操作方法的需求。

發(fā)明內容
在這種背景下，本發(fā)明提供顯微鏡和相關聯(lián)的控制裝置、以及相關操作方法，其特征在于獨立權利要求的特征。優(yōu)選實施例是各從屬權利要求的主題，以及下文的描述。本發(fā)明的目的在于ー種顯微鏡，其包括適于光學地和數(shù)字地成像物體以生成物體圖像的圖像采集系統(tǒng)。圖像采集系統(tǒng)典型地由光學和數(shù)字元件組成，并具有用于光學地和/或數(shù)字地放大或縮小生成的物體圖像的工具(分別地，已知為光學和數(shù)字縮放)。此外，有利地，提供用于數(shù)字處理捕獲的圖像的工具，例如，以提高對比度。在實踐示例中，現(xiàn)有的顯微鏡的圖像采集系統(tǒng)包括已知的光學元件，例如物鏡、變焦系統(tǒng)和/或放大變換器、鏡筒、聚焦驅動、顯微鏡臺(交叉臺或旋轉臺)、照明裝置和可能的ー個或兩個目鏡。圖像采集系統(tǒng)進一歩包括數(shù)字元件，例如攝像機和可能的圖像處理系統(tǒng)。攝像機具有傳感器矩陣形式的光敏電子裝置。這種裝置的典型實施例是CCD或CMOS芯片。通常，圖像采集系統(tǒng)具有集成數(shù)字圖像處理系統(tǒng)。圖像采集系統(tǒng)的光學元件生成放大倍率可選的物體圖像，而數(shù)字元件用于處理圖像數(shù)據(jù)以隨后在屏幕上以物體圖像的形式顯示這些圖像數(shù)據(jù)。在提到“實時圖像”的時候，對顯微鏡元件，特別是前述的圖像采集系統(tǒng)的元件的任何變化都導致所顯示的物體圖像的變化。相反，對“靜態(tài)圖像”而言，只能通過處理已存儲的圖像造成所顯示的物體圖像中的變化。依照本發(fā)明，所討論類型的顯微鏡具有觸摸屏，其適于在顯示區(qū)域上顯示物體圖像并在顯示區(qū)域上感應用戶輸入，顯微鏡適于基于在觸摸屏的顯示區(qū)域內感應的輸入，即在顯示的物體圖像內感應的輸入，允許在顯微鏡上改變機動和/或電氣可控的顯微鏡元件的設置。上文及下文中使用的術語“物體圖像”應理解為意為首先為實時圖像，或其次為靜態(tài)圖像。因此，不像現(xiàn)有技術(其至多允許通過位于顯示的物體圖像之外的合適的觸摸屏區(qū)域選擇和調整例如縮放和聚焦設置的裝置參數(shù))，本發(fā)明提出了在顯示的物體圖像范圍內直接執(zhí)行的被觸摸屏感應的輸入。為此，被圖像采集系統(tǒng)捕獲的物體圖像，首先以模擬的形式，井隨后以數(shù)字的形式，以及有利地其已經(jīng)被合適的處理過地，在觸摸屏的顯示區(qū)域上被顯示。依照本發(fā)明，用戶隨后可使用合適的輸入工具直接在顯示的物體圖像上實現(xiàn)輸入。在提供合適設計的觸摸屏的最簡單的情形中，用戶可以使用他或她的手指來進行輸入，但可選地，也可在輸入筆、紅外指示器等的幫助下進行輸入。給定合適的儀器配置，例如短暫或長期持續(xù)的接觸、示意動作、線性和/或旋轉的移動的這些輸入可被轉換成用于顯微鏡元件的設置。在人體功率學上特別有益的并因而是特別推薦的ー個實施例來自于顯微鏡的實時成像功能在所顯示的物體圖像中所作的輸入，即對該物體圖像的操作，可以被直接地轉換成顯微鏡元件的設置的對應變化，從而新的實時圖像對應于所期望的圖像結果。前述輸入所導致的被調節(jié)的顯微鏡元件特別地包括圖像采集系統(tǒng)的數(shù)字元件，例如照相機、傳感器和圖像處理系統(tǒng)，以及圖像采集系統(tǒng)的光學元件，例如物鏡、顯微鏡臺(交叉臺或旋轉臺)，和可能存在的目鏡。因此，在該特別優(yōu)選的本發(fā)明的實施例中，實時圖像中的輸入導致了新的圖像結果，這通過前述的顯微鏡元件的調節(jié)而實現(xiàn)。由此，該新的圖像結果不是通過操作已存儲的圖像而獲得的，例如不是通過數(shù)字圖像變換、圖像旋轉或數(shù)字縮放，而是通過操作光學和/或數(shù)字顯微鏡元件(包括顯微鏡臺)實現(xiàn)的。提供了若干例子以闡述該特別優(yōu)選的本發(fā)明的實施例。在所描述的直觀的、且人體功率學上特別方便的控制顯微鏡的方法中，顯示在觸摸屏上的物體圖像中接觸點的運動使得機動的載物臺平移，從而新的實時圖像對應于變換的物體圖像的期望的圖像結果。在最簡單的情況中物體圖像中細節(jié)的旋轉使得載物臺旋轉，從而新的實時圖像對應于旋轉的物體圖像的期望的圖像結果。額外地或可選地，實時圖像的旋轉可以由圖像處理系統(tǒng)通過即時坐標變化實現(xiàn)，特別是在沒有旋轉臺的情況下。物體圖像中兩接觸點之間的距離變化可以使得變焦系統(tǒng)和/或放大變換器縮放，從而新的實時圖像對應于以更改的放大率顯示的期望的物體圖像的圖像結果。選定輸入工具連續(xù)接觸物體圖像而不移動該選定的輸入エ 具使得例如(自)聚焦的調節(jié)，而短接觸導致實時圖像存儲(為靜態(tài)圖像)。這種直觀的控制選擇的其他實施例在下文中被說明。在一些應用中(例如上述物體圖像的旋轉)，有必要和/或有利的是除了上述光學顯微鏡元件(包括顯微鏡臺)之外，一井使用上述圖像采集系統(tǒng)的數(shù)字元件，以最優(yōu)地再調節(jié)所有顯微鏡元件，從而圖像結果對應于期望的實時圖像。這種將輸入直接地轉換為顯微鏡中例如物體、圖像或圖像區(qū)域的移動的方式并未在以前描述過。進ー步地，迄今，先前技術僅描述了必須作為獨立成分提供的獨立的控制單元，因此，増加了顯微鏡的制造成本。此外，這種獨立単元需要更加復雜的系統(tǒng)設置并增加了為此的空間需求。因而，圖像采集系統(tǒng)和觸摸屏被設計為整體單元是有利的。例如上文提及的日本專利申請JP07244243A所提出的一種解決方案，由于提供的控制元件的尺寸，減少了在觸摸屏上總是可視的圖像顯示區(qū)域。相反，本發(fā)明的解決方案中，整個圖像顯示區(qū)域可用作輸入單元。當然，本發(fā)明并不排除使用其它操作控制元件，例如操縱桿、輸入按鈕、光標鍵、鍵盤、旋轉控制器、腳踏開關等。討論類型的顯微鏡有利地，適于至少在顯示區(qū)域，感應在其表面上或鄰近表面的 至少ー個輸入工具的位置、移動和/或加速度。這使得探測在短暫或較長時段下手指或其它輸入工具與表面的接觸成為可能，或使得探測在接觸表面時輸入工具的移動成為可能(稱為“觸摸-和-離開”操作)。在這種聯(lián)系中，便利的是，能夠控制機動和/或電氣可控的顯微鏡元件的功能的控制信號來源于感應的至少ー個輸入工具的位置、移動和/或加速度。上述機動和/或電氣可控的顯微鏡元件包括上述提及的圖像采集系統(tǒng)、特別地，圖像傳感器或數(shù)字攝像機，圖像處理系統(tǒng)，其可以是獨立単元或與上述傳感器或數(shù)字攝像機結合，控制和/或處理工具，具有至少ー個物鏡的鏡頭轉輪，機動的縮放調節(jié)裝置，在Z-向上可移的聚焦驅動以調節(jié)顯微鏡的焦點，x-y可調顯微鏡臺，特別地為交叉臺和/或設計為旋轉臺的顯微鏡臺。特別地，該機動和/或電氣可控的顯微鏡元件對應于前文已經(jīng)提到的圖像采集系統(tǒng)的數(shù)字和光學元件。所提及的元件已在本說明書的介紹部分描述過，它們的設計和操作對顯微鏡領域的技術人員來說是周知的。對討論類型的觸摸屏有利的是，提供至少在顯示區(qū)域，在其表面上或鄰近表面感應數(shù)個輸入工具彼此的相對位置、相對移動和/或相對加速度的工具。這使得基于例如被辨識的縮放命令和/或旋轉命令探測數(shù)個輸入工具與觸摸屏的接觸成為可能，這將在下文中進ー步詳細的描述。向顯微鏡提供全功能多點觸摸屏幕被認為是特別有利的，從而可被這種屏幕實施的所有可能的輸入方式都可被使用。為了執(zhí)行本發(fā)明的特征，至少在顯示區(qū)域，討論類型的觸摸屏具有聲音脈沖和/或表面波傳感器(特別地用于多功能操作)，電容傳感器(例如表面-電容傳感器或投影電容傳感器，特別地為單層)，彎曲波傳感器，電阻傳感器(例如5-線和/或4-線電阻傳感器)，用于感應輸入的光學傳感器(例如陰影傳感器)和/或紅外傳感器。這些傳感器和具有這些傳感器的觸摸屏被高質量地制造，因而在低成本上是可用的。執(zhí)行本發(fā)明的顯微鏡有利地包括至少ー個物體移動裝置和/或光學単元和/或數(shù)字圖像處理系統(tǒng)。前述提及的顯微鏡設置的改變影響物體移動裝置、光學単元和/或數(shù)字圖像處理系統(tǒng)。通過使用提出的特征，需要檢查多個圖像區(qū)域(“感興趣的區(qū)域”)的顯微方法的有效性被提高，使得該方法對用戶特別地直觀。
再次強調，本發(fā)明不意圖僅通過改變存儲圖像的設置來操作物體圖像。但是，并不排除的是，這種操作在某些情況下可以有利地被用作ー個額外的手段。顯微鏡的基本功能可為在觸摸屏的顯示區(qū)域上顯示觀察物體的全實時圖像。在基本輸入模式下，沿著觸摸屏表面的一個或多個輸入工具的橫向移動導致獲得的物體圖像的平移。在處理過程中，不僅被圖像采集系統(tǒng)顯示的圖像部分移動，物體移動裝置也移動。在后一種情形中，觸摸-和-離開操作導致物體移動裝置(例如機動的交叉臺)移至需要 的位置。物體移動裝置的移動速度直接與輸入工具的移動相關。各自移動的方向相反，這將在下文中進ー步詳細的描述。類似的，例如也可執(zhí)行旋轉或縮放操作，這也將在下文進ー步描述。與這種顯微鏡相關聯(lián)的控制裝置，作為本發(fā)明的另ー主題，具有輸入端，用于接收至少在其顯示區(qū)域上被觸摸屏感應的輸入，和用于改變顯微鏡設置的至少ー個輸出。對于各個特征，參考上述闡述。根據(jù)本發(fā)明的操作方法包括在觸摸屏的顯示區(qū)域上感應輸入，基于在觸摸屏的顯示區(qū)域內感應的輸入改變顯微鏡的設置，即輸入直接在顯示的物體圖像上實現(xiàn)。在這種方法中，輸入的感應有利地包括辨識在觸摸屏的顯示區(qū)域上的平移命令、旋轉命令、縮放命令、居中命令、聚焦命令、選擇命令、測量命令、處理命令、集成命令和/或功能改變命令，從而所有這些命令可直接轉換成相應的設置。對顯微鏡的操作定義不同的功能特別地有利。顯微鏡ー個方便的基礎功能是顯示被檢查的物體的實時圖像的操作模式。另一基礎功能是顯示靜態(tài)圖像。又一功能可用于執(zhí)行自動聚焦。最終，能夠定義更加復雜的功能，例如成像物體的測量，物體圖像或其部分的圖像處理，最終，向物體圖像提供注解。為每ー選擇的功能定義并分配每ー輸入模式是有益的。輸入模式的特征在于，以特定的方式解釋ー個或多個輸入工具的(相対)位置、(相對)移動和/或(相對)加速度以辨識來自其的命令。在實時圖像功能的情形中，通過觸摸屏輸入的命令被轉換至控制信號用于控制例如圖像采集系統(tǒng)，圖像傳感器或數(shù)字攝像機，圖像處理系統(tǒng)，控制和/或處理工具，具有至少ー個物鏡的鏡頭轉輪，機動的縮放調節(jié)裝置，在Z-向上可移的聚焦驅動，χ-y可調顯微鏡臺，特別地為交叉臺和/或機動旋轉臺。在靜態(tài)圖像功能的情形中，通過觸摸屏輸入的命令被轉換至控制例如圖像處理系統(tǒng)和/或控制和/或處理工具的控制信號。此外，在實時圖像模式和靜態(tài)圖像模式中，能夠通過觸摸屏輸入命令以從實時圖像功能轉換至靜態(tài)功能，和/或反之亦然，模式之間的轉換通過采用產生的控制信號的控制和/或處理工具完成。在更詳細地討論這個之前，舉ー個簡單的例子用于解釋“實時圖像”和“靜態(tài)圖像”基礎功能采用相同的輸入模式是便利的，其中例如觸摸屏和輸入工具接觸然后沿著路徑拖動輸入工具(“接觸和移動”)被辨識作為平移命令(參考下文中平移命令的轉換)。相反，更復雜的測量功能采用不同的輸入模式，因此，相同的輸入以不同的方式被解釋，例如解釋為測量命令以測量物體空間上輸入工具經(jīng)過的路徑的長度。在顯微鏡基礎功能的操作中，有利的，在至少ー個輸入工具的位置接觸或鄰近觸摸屏的顯示區(qū)域的表面和相對表面離開該位置時辨識平移命令。這種移動過程相應于移動真實物體的自然的移動順序，這允許了對顯微鏡非常直觀和簡單的控制。在一個簡單直觀和因而特別有利的方式中，可設置成當多個輸入工具的位置接觸或鄰近觸摸屏的顯示區(qū)域的表面，并相對表面聯(lián)合地旋轉離開時辨識旋轉命令，例如，繞共同的旋轉中心旋轉。有利地，當多個輸入工具的位置接觸或鄰近觸摸屏的顯示區(qū)域的表面且這些輸入工具之間的相對距離改變時辨識縮放命令。轉換至顯微鏡設置可表現(xiàn)為改變可變焦光學單元的變焦因子或捕獲的數(shù)字圖像(光學或數(shù)字縮放)。相應于實際上的“拉伸運動(pullingapart motion) ”的輸入工具的這種移動,對用戶來說也是直觀和易于立即了解的。
特別提及的三個命令(平移、旋轉和縮放命令)實現(xiàn)了基于實時圖像對樣本高效和直觀的檢查，感興趣的區(qū)域最初在樣本上以低放大倍率在實時圖像的全視場中找到，找到后，移至視場的中心?？墒褂闷揭泼钜约靶D命令(如果需要的話)容易并直觀地執(zhí)行這些操作。隨后，實時圖像的放大倍率増加至允許深入地檢查感興趣區(qū)域的細節(jié)。這通過上述縮放命令來完成。在檢查后，放大倍率被降至轉換至全視場。這也通過上述縮放命令來完成。該方法恢復以搜尋實時圖像其它的感興趣區(qū)域。在以高放大倍率檢查感興趣區(qū)域時，也能選擇上述更復雜的功能，例如測量功能或圖像處理功能。通常來說,任何特殊的命令,例如平移命令、縮放命令、居中命令、聚焦命令、選擇命令、測量命令、處理命令、集成命令和/或功能改變命令可以在任何時候當定義數(shù)量的輸入工具觸摸或鄰近顯示區(qū)域的表面、和/或以定義的時段，定義的次數(shù)和/或定義的位置數(shù)目保持觸摸或鄰近該表面時被辨識。以下述方式辨識輸入，包括例如單次、雙次或多次觸摸(簡單的，例如，單次、雙次或多次觸擊電腦鼠標)，較長或較短持續(xù)的觸摸，更快或更慢的移動，或相應簡單或更復雜的輸入順序(長-短、短-長等)。所有這些輸入可被轉換至相應的顯微鏡的設置，甚至以用戶自定義的方式。例如，短觸摸(沒有移動)可觸發(fā)靜態(tài)圖像(“快照”)。另ー方面，較長的觸摸可觸發(fā)自聚焦操作。在本發(fā)明的方法中，轉換至相應的儀器設置有利地以這樣方式發(fā)生，從而當平移命令、旋轉命令、縮放命令、居中命令和/或聚焦命令在觸摸屏的顯示區(qū)域被辨識時，由圖像采集系統(tǒng)的光學元件生成的物體圖像和/或被圖像采集系統(tǒng)的數(shù)字元件成像的物體被平移、旋轉、居中和/或聚焦。此外，特別地，示意動作，即在顯示區(qū)域的圖像采集系統(tǒng)的表面上由輸入工具執(zhí)行的移動模式可被分配特定的其它功能。例如，示意動作可用于顯示或隱藏控制元件用于更加復雜的功能，例如測量、圖像處理、加注等。這種示意動作也可用于使得功能改變至顯微鏡的其它操作模式；即例如直接從上述更加復雜的功能中選擇ー個。另一方面，也可以以常規(guī)方式使用為這些目的而特別提供的輸入元件以選擇這種功能。正如前文描述的，這種更加復雜功能的選擇可改變觸摸屏的輸入模式。例如，測量功能的選擇可以下述方式改變輸入模式，其中，輸入工具的首次觸摸定義參考點(作為測量的起始點)，以及同樣由輸入工具定義的另ー參考點指示在兩個接觸點之間定義的尺度的端點。換句話說，兩個接觸點可為使用顯微鏡進行距離測量定義線條，每ー接觸點構成測量路徑的端點。類似地，例如三個接觸點可為角度測量定義線條。類似地，四個接觸點可定義圓并在該圓內執(zhí)行面積測量，其中每ー接觸點用于圓的近似。也可以代替圓而定義不同的幾何結構。在測量功能中，上述“接觸和移動”輸入操作可用于在測量線條上定義接觸點。這些輸入模式僅以示例的方式提及，且在不背離本發(fā)明范圍的情況下可被重新定義。另ー方面，如果選擇了圖像處理功能，接觸點可定義特殊的圖像處理模式。例如由落入其中的接觸點定義的區(qū)域可被選擇或定義用于圖像處理操作。隨后，可執(zhí)行例如ニ值化(黒-和-白成像)或在該區(qū)域生成假彩成像。當選擇加注功能，使用上述“接觸和移動”輸入操作可定義或改變加注。這種輸入操作改變，例如加注的位置、尺寸和方向。如果需要文本注解，通過在文本區(qū)域的特定觸摸，可在顯示區(qū)域顯示鍵盤。在討論類型的方法中，當選擇命令、測量命令、處理命令和/或集成命令在觸摸屏、的顯示區(qū)域上被辨識時，選擇、測量、處理和/或集成由圖像采集系統(tǒng)生成的物體圖像的區(qū)域，同樣是有利的。當以高放大倍率檢查物體時，向用戶提供上述命令是有益的。例如，當感興趣區(qū)域內的特定物體區(qū)域被圍繞時辨識選擇命令。選擇命令可導致被選擇的物體區(qū)域被加上邊界化和/或彩色高亮化。上文已描述過各種測量和處理命令，連同相應的測量和圖像處理功能?？梢远x辨識集成命令，例如在選擇命令后的特定時間窗內在選擇區(qū)域上執(zhí)行單次輕扣或多次輕扣吋。集成命令導致在物體空間內選擇區(qū)域的面積上執(zhí)行表面集成，即通過采用臨界或邊緣探測技術的圖像處理方法確定選擇的連續(xù)物體區(qū)域的面積。在臨界方法中，超過某ー亮度值(臨界值)的每ー像素被認為是區(qū)域的一部分并被集成考慮。在邊緣探測中，通過在每個方向上定義從接觸點處發(fā)出的虛構射線來確定用于集成的邊界線。沿著該射線繪出像素的亮度輪廓。隨后，通過由來自沿各個射線的每個亮度輪廓的點組成的ー組點形成用于集成的邊界線。在每ー射線上，該點可以被定義為例如亮度輪廓的偏移點。正如所解釋的，當功能改變命令被辨識，例如由在觸摸屏的顯示區(qū)域上的示意動作被辨識時，相應地在功能之間轉換和改變輸入模式(例如，從測量功能轉換至圖像處理功能)也在本方法的范圍內。相似地，通過另一功能改變命令可退出該功能，就目前來說，例如通過另ー輸入示意動作返回至實時圖像顯示的基礎功能。在這種情況下，本發(fā)明并不限于實時圖像顯示，也可用于靜態(tài)圖像顯示，在這種模式中通過相對顯示區(qū)域移動樣本圖像來改變物體移動裝置的移動，這已部分地在上文中描述。正如所解釋的，可通過數(shù)字工具(數(shù)字縮放)調節(jié)放大倍率?？偠灾?，輸入工具移動的直接轉換和視場的調節(jié)允許了非常直觀的控制討論類型的顯微鏡。相似地，這也應用于更加復雜的功能，例如測量、圖像處理、加注等。相應的，本發(fā)明可代替數(shù)個習有的輸入裝置，例如手控器、操縱桿、電腦鼠標、鍵盤等，并因此顯著地減少了這種顯微鏡系統(tǒng)的復雜性，特別地減少了需要的空間和顯微鏡系統(tǒng)的成本。根據(jù)本說明書和說明書附圖，本發(fā)明實施例進ー步的優(yōu)點將明顯表現(xiàn)。應當理解，上述特征和下文所描述的與具體實施例相關的特征，不僅能在特定組合中使用，在不背離本發(fā)明范圍的情況下，也能在其它組合中使用或単獨使用。通過具體示例的方式在說明書附圖中示意性地闡示本發(fā)明，并參考附圖在下文中詳細地描述本發(fā)明。


圖I是根據(jù)本發(fā)明的特定優(yōu)選實施例的顯微鏡的示意圖；圖2是示出根據(jù)本發(fā)明的特定優(yōu)選實施例的平移模式的示意圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明的特定優(yōu)選實施例的平移裝置的示意圖；圖4是示出根據(jù)本發(fā)明的特定優(yōu)選實施例的圖像區(qū)域的平移的示意5是示出根據(jù)本發(fā)明的特定優(yōu)選實施例的圖像旋轉的示意圖； 圖6是示出根據(jù)本發(fā)明的特定優(yōu)選實施例的圖像旋轉的示意圖；圖7是示出根據(jù)本發(fā)明的特定優(yōu)選實施例的縮放操作的示意圖；圖8是示出本發(fā)明的特定優(yōu)選實施例的顯微鏡的示意圖。
具體實施例方式參考附圖1，示意性地示出根據(jù)本發(fā)明特定優(yōu)選實施例的顯微鏡，通常標記為100。顯微鏡100具有圖像采集系統(tǒng)110，其包括光學元件111，例如物鏡112和鏡筒113，并優(yōu)選地具有合適的光學變焦系統(tǒng)。同樣具有電子元件，例如，CCD芯片形式的傳感器114和數(shù)字圖像處理系統(tǒng)115。圖像處理系統(tǒng)115可全部或部分地整合入圖像采集系統(tǒng)110，或安排在下游的控制/處理工具160中，例如為計算機或獨立的從屬單元115。被光學元件111捕獲的光學圖像被轉換成數(shù)字圖像，并有利地已借由傳感器114和數(shù)字圖像處理系統(tǒng)115被合適地處理。提供物體移動裝置120，例如以手動或機動xy交叉臺121或旋轉臺的形式，該旋轉臺具有允許物體移動裝置120在箭頭123和124的方向上被平移和/或旋轉的合適的平移和旋轉裝置122。類似地，可通過旋轉圖像采集系統(tǒng)110或傳感器114的光軸來實現(xiàn)旋轉。顯微鏡110進ー步地具有控制裝置130以控制調節(jié)元件141、142和143，這些元件與顯微鏡100的單個元件相關聯(lián)并形成調節(jié)單元140的一部分。從而能夠例如調節(jié)物體移動裝置120或改變圖像采集系統(tǒng)110的光學元件111和電子元件114、115的設置?；诒挥|摸屏150感應的輸入操作控制裝置130。觸摸屏150具有顯示區(qū)域151，在顯示區(qū)域上顯示被圖像采集系統(tǒng)110捕獲的物體的實時圖像或靜態(tài)圖像，并且在顯示區(qū)域上特別地使用用戶的ー只或多只手指作為輸人工具(未示出)來實現(xiàn)上述輸入。也可提供另外的輸入工具152、153，例如開關或鍵。相似地，也可提供另外的控制和/或處理工具160，例如以計算機160的形式。參考附圖2，以示意的形式示出觸摸屏的顯示區(qū)域上輸入工具接觸點的移動，例如在圖I示出的顯微鏡100的觸摸屏150的顯示區(qū)域151上。由合適的圖像采集系統(tǒng)，例如上述的圖像采集系統(tǒng)110，生成的實時或靜態(tài)圖像顯示在顯示區(qū)域11上(相應于上述顯示區(qū)域151)。整個顯示區(qū)域11具有接觸敏感表面。在區(qū)域11上，輸入工具接觸點的位置和/或這些點的位置隨著時間的改變可同時被探測。為此，這些接觸點的位置在接觸時以預定的掃描速率被掃描。無接觸的感應也是可能的。因此，最后隨著時間順次獲得各個接觸點位置12a、12b、12c的數(shù)據(jù)。兩個位置之間(例如位置12a和12b之間或位置12b和12c之間)的距離表示了隨著時間的移動。相應的控制信息包括以16為原點、X’，16a和Y’，16b為軸的坐標系中的距離、速度和加速度。坐標系的軸平行于顯示區(qū)域11的邊緣。參考附圖3，以示意的形式示出物體移動裝置的移動，例如顯微鏡100的物體移動裝置120。物體移動裝置具有正交 的機動致動器20、21，其適于沿著移動軸X和Y移動物體移動裝置。致動器20、21用于相對視場移動設置在物體移動裝置上的物體25，從而隨著致動器20、21的移動視場從物體上的位置23a移至23b。在圖像倒置的系統(tǒng)中，X和Y的取向與附圖2相關描述中的X’和Y’軸相反。成像系統(tǒng)的總放大倍率Mttrt定義為顯示區(qū)域的尺寸比顯示區(qū)域中可視視場的尺寸的比率。X、Y和X’、Y’軸的縮放比例與Mtot成正比。當分別在圖像顯示區(qū)域151 (圖I)或11(圖2)中探測到接觸點時，考慮Mtot，使用接觸點的移動數(shù)據(jù)(距離、速度、加速度)控制物體移動裝置的致動器20、21。在圖3描述的情形中，不探測旋轉命令。因此，接觸點12a的移動元件14a被直接轉換成沿著X軸的移動24a。類似地這也應用于沿著Y’的移動元件15a，其導致了沿著Y軸的移動24b?？紤]各個接觸點的速度和加速度的情況下執(zhí)行該移動。參考附圖4，示出圖像區(qū)域內圖像的移動。物體移動裝置120的移動，如已結合圖I至3所描述的，導致了顯示區(qū)域31內顯示的視場從位置32a移至32b。圖4a描述了在移動之前的情形；圖仙描述了在移動之后的情形。在物體移動裝置移動之前和之后兩個相應點之間的距離分別相應于顯示區(qū)域151或11上探測的接觸點的移動數(shù)據(jù)。然而，參考附圖4，也闡示了移動顯示區(qū)域31的其它選擇。如果傳感器114(參考附圖I)捕獲的圖像大于提供至用戶的顯示區(qū)域31，也可在不移動物體移動裝置20(參考附圖I)的情況下，以純數(shù)字的方式執(zhí)行平移或移動命令，只要顯示區(qū)域31需要的移動仍落入傳感器114(參考附圖I)捕獲的圖像內。為此，僅僅通過相應地移動用于顯示在觸摸屏150(參考附圖I)上而被讀出的圖象部分，以將顯示區(qū)域31從位置32a移動至32b。參考附圖5，示出從觸摸屏的顯示區(qū)域上的輸入工具兩接觸點的移動辨識出的旋轉命令的轉換。該移動數(shù)據(jù)用于從位置41a向位置41b旋轉視場，并同時旋轉具有原點44，X”和Y”、44a-d軸的關于顯示區(qū)域41的相關坐標系統(tǒng)。旋轉的中心通過交叉點43b定義。交叉點通過移動之前兩接觸點之間的連接線42a和移動之后兩接觸點之間的連接線42b定義。旋轉的角度通過交叉點43b處的交叉線43a的角度定義。參考附圖6，以示意的形式示出顯示區(qū)域內圖像的旋轉和縮放。附圖6a示出在顯示區(qū)域50上旋轉之前的視場51。該顯示區(qū)域示出具有刻度54的圖像，這可從圖像系統(tǒng)的總放大倍率Mttrt得到。附圖6b示出上述類型的移動之后的視場。旋轉并不改變圖像的刻度54。旋轉的目的在于更好地對準感興趣的區(qū)域和顯示區(qū)域的坐標系統(tǒng)以允許更好的記錄。然而，從附圖6b中也可清晰地看出原始視場的某些區(qū)域52在顯示區(qū)域53上不再可視。另ー方面，作為旋轉的結果在圖像區(qū)域產生的新區(qū)域52并不包含任何圖像信息，因為其位于讀出的圖像部分之外。這僅僅在通過數(shù)字圖像上執(zhí)行圖像處理來旋轉視場時發(fā)生。如果通過旋轉物體移動裝置120來旋轉視場，這種沒有圖像信息的區(qū)域不會被產生。因此，在附圖6c中，通過數(shù)字處理工具縮放視場51，從而視場的圖像53覆蓋顯示區(qū)域50的所有部分。這導致了用于該繪制步驟的放大倍率因子Mdk。最終顯示區(qū)域50的圖像的刻度54通過因子Mrae被改變。然而，這并不是需要的，且可通過借由因子l/MDrc改變光學變焦的放大倍率來抵償，如附圖6d所示。圖像區(qū)域50內的視場51再次相應于旋轉之前的視場(參考附圖6a)。圖6a至6d中順次示出的步驟優(yōu)選地并行執(zhí)行?？刹捎脭?shù)字處理工具或通過旋轉圖像系統(tǒng)的光軸執(zhí)行視場的旋轉。在視場旋轉以后，采用旋轉角度43a(參考附圖5)，將顯示區(qū)域的坐標系統(tǒng)的視場(見圖2)的所有橫向移動轉換至物體移動裝置的坐標系統(tǒng)。參考附圖7，示出視場的放大倍率。放大之前，第一視場61a的圖像在附圖7a的顯示區(qū)域60中示出。通過尺寸刻度62a示出圖像的比例。兩接觸點63a的位置定義矩形區(qū)域64a，其邊緣平行于顯示區(qū)域60。附圖7b描述了可視場的尺寸被改變之后的情形。兩接觸點的位置，參考63b，相對于附圖7a中的位置63a已經(jīng)改變，并且相應地第二矩形區(qū)域64b的尺寸減少了。通過改變Mtot實現(xiàn)視場的改變。相似地,視場61a、61b的比率Mt()t通過兩矩形區(qū)域64a、64b的兩對角 線65a、65b的比率來定義。Mtot的改變同樣改變了圖像的比例，如附圖7b中描述的尺寸刻度62b所示出的。兩刻度的比率相應于Mtrt值的比率?？刹捎脭?shù)字縮放工具改變Mtot。當該方法用于改變靜態(tài)圖像尺寸吋，這特別地有利。另ー方面，為了顯示實時圖像，有利的是，采用例如光學變焦的光學工具來改變Mtot。在所有情況中，優(yōu)選地是當改變圖像尺寸時,觀察特定縱橫比(aspect ratio)標準。優(yōu)選的縱橫比標準為攝像機像素對圖像像素的I : I比率。當光學變焦達到其最高放大極限，可采用數(shù)字縮放進一步增加Mttrt。為了減小Mttrt，優(yōu)選首先減小數(shù)字縮放直到滿足縱橫比標準。隨后采用光學變焦實現(xiàn)進一歩的減少?？商峁┢渌v橫比標準，例如，成像系統(tǒng)的光學分辨率必須與顯示區(qū)域的像素的尺寸相同。也可包括需要的其它標準。附圖7示出的兩矩形區(qū)域64a、64b分別具有中心點66a和66b。這些中心點(其同樣用于居中的目的)可在放大或尺寸改變時改變。中心點的移動轉換至物體移動裝置的移動，這已結合附圖3描述。參考附圖8a和8b，示出優(yōu)選實施例的其它顯微鏡70。為了清晰的目的，圖I中描述的全部元件并未都在此特別地示出。特別地，顯微鏡単元72可包括附圖I中的元件112和113，攝像機71可包括元件114、115和160，以及圖像顯示器73可包括附圖I中的元件150。附圖8a中示出的顯微鏡，包括作為主要元件的顯微鏡単元72、攝像機70以及圖像顯示器73。圖像顯示器73具有觸摸屏，即前文描述的觸摸敏感圖像顯示區(qū)域74。在附圖8a中，顯微鏡単元72、攝像機71以及圖像顯示區(qū)域73之間的單一連接件75用于通信。此夕卜，該連接件75也可用于向顯微鏡單元72和攝像機71提供電源。附圖Sb示出另ー實施例，其中提供兩條連接線，包括適于連接攝像機71的連接線76，和適于連接顯微鏡単元72的連接線77。每ー連接線提供通信線和/或電源。可基于已知的、共同或単獨使用的通信標準執(zhí)行該通信，例如USB、火線、CAN、HDMI等，或無線地通過WLAN、藍牙、紅外等。附圖標記列表11顯示區(qū)域12a，12b，12c 位置
14a, 14b 移動元件15a, 15b 移動兀件16 原點16a X’ 軸16b Y，軸20，21 致動器23a，23b 位置
24a，24b 移動元件25 物體31顯示區(qū)域31a，32b 位置41顯示區(qū)域41a，41b 位置42a，42b 接觸點43a交叉角度43b交叉點44 原點44a X，軸44b Y’ 軸44c X” 軸44d Y” 軸50顯示區(qū)域51 視場52圖像區(qū)域53 視場54 刻度60顯示區(qū)域61a，6 Ib 視場62a，62b 尺寸刻度63a接觸點64a，64b 區(qū)域65a, 65b 對角線66a，66b 中心點70顯微鏡71攝像機72顯微鏡單元73圖像顯示器74觸摸屏75連接件
76，77 連接線100顯微鏡110圖像采集系統(tǒng)111光學元件112 物鏡113 鏡筒114傳感器、115圖像處理系統(tǒng)120物體移動裝置121交叉臺122平移和旋轉裝置123平移箭頭124旋轉箭頭130控制裝置140調節(jié)單元141，142，143 調節(jié)元件150觸摸屏151顯示區(qū)域152，153 輸入工具160控制/處理工具
權利要求
1.ー種顯微鏡(100)，包括適于光學地和數(shù)字地成像物體以生成物體圖像的圖像采集系統(tǒng)(110)，并進一歩地包括適于在顯示區(qū)域(151)顯示物體圖像并在顯示區(qū)域(151)感應輸入的觸摸屏(150)，該顯微鏡(100)適于基于在所顯示的物體圖像內的觸摸屏(150)的顯示區(qū)域(151)上感應的輸入允許在顯微鏡(100)上改變機動和/或電氣可控的顯微鏡元件(110，112,71,114，115，120，121，160)的設置。
2.如權利要求I所述的顯微鏡(100)，其中至少在所顯示的物體圖像內的顯示區(qū)域(151)上，該觸摸屏(150)適于感應在其表面上或鄰近其表面的至少ー個輸入工具的位置、移動和/或加速度。
3.如權利要求2所述的顯微鏡(100)，其中能夠控制機動和/或電氣可控的顯微鏡元件(110，112，71，114，115，120，121，160)的功能的控制信號來源于探測的位置、移動和/或加速度。
4.如權利要求I至3之一所述的顯微鏡(100)，其中該機動和/或電氣可控的顯微鏡元件(110，112，71，114，115，120，121，160)包括圖像采集系統(tǒng)(110)的光學和數(shù)字元件，特別是以下元件中的ー個或多個圖像傳感器(114)或數(shù)字攝像機(71)，圖像處理系統(tǒng)(115)，控制和/或處理工具(160)，具有至少ー個物鏡(112)的鏡頭轉輪，機動的縮放調節(jié)裝置，在Z-向上可移的聚焦驅動，x-y可調顯微鏡臺(121)，特別地為交叉臺和/或旋轉臺。
5.如權利要求I至4之一所述的顯微鏡(100)，其中至少在所顯示的物體圖像內的顯示區(qū)域(151)上，該觸摸屏(150)適于感應在其表面上或鄰近其表面的數(shù)個輸入工具的彼此相對位置、相對移動和/或相對加速度。
6.如前述任ー權利要求所述的顯微鏡(100)，其中至少在所顯示的物體圖像內的顯示區(qū)域(151)上，該觸摸屏(150)設計為多點觸摸屏幕。
7.如前述任ー權利要求所述的顯微鏡(100)，其中至少在所顯示的物體圖像內的顯示區(qū)域(151)上，該觸摸屏(150)具有聲音脈沖和/或表面波傳感器、電容傳感器、彎曲波傳感器、電阻傳感器、用于感應輸入的光學和/或紅外傳感器。
8.如前述任ー權利要求所述的顯微鏡(100)，具有至少ー個物體移動裝置(120)和/或光學単元(111)和/或數(shù)字圖像處理系統(tǒng)(115)，其中對顯微鏡的設置的改變影響該物體移動裝置(120)、光學単元(111)和/或數(shù)字圖像處理系統(tǒng)(115)。
9.如前述任ー權利要求所述的顯微鏡(100)，具有圖像采集系統(tǒng)(110)，適于光學地和數(shù)字地對物體進行成像以產生作為物體圖像的實時圖像， 其中該顯微鏡適于改變至少ー個下列顯微鏡元件的設置圖像采集系統(tǒng)(110)的光學(111)和數(shù)字元件，特別是物鏡(112)、變焦系統(tǒng)和/或放大變換器、鏡筒、聚焦驅動、物體移動裝置(120)，特別是具有平移和/或旋轉裝置(122)的顯微鏡臺(121)、以及顯微鏡(100)的照明裝置。
10.一種控制裝置(130，160)，適于控制根據(jù)前述任ー權利要求的顯微鏡(100)，該控制裝置具有輸入端，用于接收被觸摸屏(150)感應的至少在其顯示區(qū)域(151)上的輸入，以及用于改變顯微鏡的該設置的至少ー個輸出。
11.ー種方法，用于操作根據(jù)權利要求I至9之一的顯微鏡(100)，該方法包括在觸摸屏(150)的顯示區(qū)域(151)上感應輸入，以及基于在所顯示的物體圖像內的觸摸屏(150)的顯示區(qū)域(151)上感應的輸入改變顯微鏡的設置。
12.如權利要求11所述的方法，其中感應輸入包括在觸摸屏(150)的顯示區(qū)域(151)上辨識命令，例如平移命令、旋轉命令、縮放命令、居中命令、聚焦命令、選擇命令、測量命令、處理命令、集成命令和/或功能改變命令。
13.如權利要求12所述的方法，其中在任何時候，當定義數(shù)量的輸入工具觸摸或鄰近顯示區(qū)域(151)的表面，和/或以定義的時段、定義的次數(shù)和/或定義的位置數(shù)目保持觸摸或鄰近該表面時，辨識命令。
14.如權利要求12或13所述的方法，其中當至少ー個輸入工具的位置接觸或鄰近觸摸屏(150)的顯示區(qū)域(151)的表面，且相對該表面離開該位置吋，辨識平移命令。
15.如權利要求12至14之一所述的方法，其中當多個輸入工具的位置接觸或鄰近觸摸屏(150)的顯示區(qū)域(151)的表面，且相對該表面聯(lián)合地旋轉離開該位置吋，辨識旋轉命令。
16.如權利要求12至15之一所述的方法，其中當多個輸入工具的位置接觸或鄰近觸摸屏(150)的顯示區(qū)域(151)的表面，且始于該位置的、相對于該表面的這些輸入工具之間的相對距離改變時，辨識縮放命令。
17.如權利要求12至16之一所述的方法，其中當平移命令、旋轉命令、縮放命令、居中命令和/或聚焦命令在觸摸屏(150)的顯示區(qū)域(151)上分別被辨識時，由該圖像采集系統(tǒng)(110)的光學元件生成的物體圖像和/或被該圖像采集系統(tǒng)(110)的數(shù)字元件成像的物體被平移、旋轉、居中和/或聚焦。
18.如權利要求17所述的方法，其中至少通過改變至少下列顯微鏡元件中的至少ー個，平移、旋轉、居中和/或聚焦作為實時圖像而產生的物體圖像圖像采集系統(tǒng)(110)的光學(111)和數(shù)字元件，特別是物鏡(112)、變焦系統(tǒng)和/或放大變換器、鏡筒、聚焦驅動、物體移動裝置(120)，特別是具有平移和/或旋轉裝置(122)的顯微鏡臺(121)、以及顯微鏡(100)的照明裝置。
19.如權利要求12至18之一所述的方法，其中當選擇命令、測量命令、處理命令和/或集成命令在觸摸屏(150)的顯示區(qū)域(151)上分別被辨識時，選擇、測量、處理和/或集成由該圖像采集系統(tǒng)(110)生成的物體圖像的區(qū)域。
20.如權利要求12至19之一所述的方法，其中當功能改變命令被辨識時，將功能改變至顯微鏡(100)的不同的操作模式。
21.如權利要求20所述的方法，其中功能改變導致基于觸摸屏(150)上感應的輸入的用于辨識命令的輸入模式改變。
22.如權利要求21所述的方法,其中姆ー輸入模式與一定數(shù)量的可辨識命令相關聯(lián)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種顯微鏡(100)，其包括適于光學地和數(shù)字地成像物體以生成物體圖像的圖像采集系統(tǒng)(110)，并進一步地包括適于在顯示區(qū)域(151)顯示物體圖像并在顯示區(qū)域(151)感應輸入的觸摸屏(150)，該顯微鏡(100)適于基于觸摸屏(150)的顯示區(qū)域(151)上感應的輸入允許在顯微鏡(100)上改變機動的和/或電氣可控的顯微鏡元件(110，112，71，114，115，120，121，160)的設置。
文檔編號G06F3/041GK102662229SQ201110362119
公開日2012年9月12日 申請日期2011年11月15日 優(yōu)先權日2010年11月15日
發(fā)明者H·史尼茲勒, R·祖斯特, R·萊特, R·魯特曼 申請人:徠卡顯微系統(tǒng)(瑞士)股份公司