[發明專利]包括樞轉支架的數碼顯微鏡，該數碼顯微鏡的校準方法和自動對焦及圖像中心跟蹤的方法

有效

• 申請號: 201480060489.X
• 申請日: 2014-10-28
• 公開（公告）號: CN105683802B
• 公開（公告）日: 2018-06-22
• 發明（設計）人: 德特勒·海因
• 申請（專利權）人: 卡爾蔡司顯微鏡有限公司
• 主分類號: G02B21/00
• 分類號: G02B21/00;G02B21/24;G02B21/26
• 代理公司: 上海和躍知識產權代理事務所(普通合伙) 31239
• 代理人: 胡艷

本發明涉及一種具有樞轉支架的數碼顯微鏡、校準上述支架的方法以及驅動該樞轉支架后自動對焦跟蹤和圖像中心跟蹤的方法。根據本發明，該樞轉支架包括用于確定樞轉臂(07)的當前樞轉角度的角度傳感器。當前樞轉角度在控制單元中被處理以在驅動樞轉臂(07)之后執行自動對焦跟蹤和/或中心跟蹤。校準是使用兩個樞轉角度來進行的，其中偏離焦點和圖像中心位置被確定，且據此確定用于對焦和圖像中心位置的樞轉角度相關函數。

技術領域

本公開總體涉及本文所述的數碼顯微鏡，數碼顯微鏡的校準方法，以及該數碼顯微鏡操作過程中自動對焦和圖像中心跟蹤的方法。

背景技術

理論上，在具有樞轉支架的顯微鏡中，成像系統的光學軸和支架的樞轉軸應設置為彼此垂直。然而，在樞轉過程中，當觀察的物體不在樞轉軸的平面中或當觀察的細節不在軸的交點上時成像和對焦會發生變化。

在先技術包括多個操作顯微鏡，其可通過顯微物體上方的特定懸掛機制來自由定位。例如，DE 42 13 312 A1公開了一種操作顯微鏡，其中，根據放大倍率調整，對焦速度可調整使得可進行對焦調整、偏轉調整或傾斜調整。在此情況下，縮放馬達調整用作對焦以及X和Y調整的設置信號。在DE 697 16 018 T2和US 5 825 536中，已知具有多部件鉸接臂的操作顯微鏡的控制機制。馬達被啟動以使多個臂部執行預定的動作。力/扭矩傳感器被用于確定在多個軸方向上的作用力，以使臂部和關節被致動以協助操作。角度傳感器被用于檢測每個關節的當前角度，以使可由此計算顯微鏡的定位和移動模式。

美國專利公開2005/0117207 A1公開了一種操作顯微鏡，其具有多部件鉸接臂和控制機制，該控制機制大體上維持對焦區域大體恒定地獨立于臂運動。在此情況下，角度傳感器也被用于檢測關節的定位以便于確定顯微鏡的定位。

JP-2001059599-A2和JP-2010102344-A2描述了一種用于數碼顯微鏡的樞轉臂支架，其包括可繞水平轉軸樞轉的樞轉臂。樞轉臂包括上部對焦單元，其可沿一柱子垂直移動以初步粗調并通過手輪夾緊到位。與上述簡單的導柱相平行的縮放元件/目標組合的支撐可被更精細地定位用于對焦。上述說明涉及到樞轉臂的垂直調整，即當樞轉臂繞轉軸樞轉時，在相應的樞轉角度下發生對焦運動。為了避免破壞性錯位，使用者必須調整三個旋鈕直至光學軸與涉及的實際轉軸相交。對于不熟悉上述調整過程的使用者而言，極其難以快速并足夠準確地進行上述調整。為了松開一個旋鈕，至少其他兩個旋鈕中的一個必須旋緊，且在絕大多數情況下通過旋緊過程得到的實際調整方向與所需的調整方向并不相同。此外，該組件相當昂貴且極大地降低了該系統作為一個整體的穩定性；因此，相機成像尤其在操作旋鈕之時或緊隨其操作之后容易振蕩，從而進一步妨礙了調整程序。如果旋鈕被無意觸碰或被誤以為調節螺絲時調整也可很容易丟失。

JP 2013-072996描述了一種顯微鏡系統，其中觀察點的移位和離焦可被修正。為了達到這一點，關于對焦調整和樞轉支架的轉軸相一致的階段的狀態信息被存儲在存儲單元中。這些階段可在以后被具體調集。這種情況下的問題是，對于未存儲的每個階段，有必要進行昂貴的校準程序，且因此樞轉角度的改變所導致的偏差不能在整個樞轉角度范圍內得到補償。

總之，校準成本很高，因為軸定位和軸對齊在各個設備中可由于制造公差而不同。

發明內容

本發明的目的是提供一種具有樞轉支架的數碼顯微鏡，以及校準該顯微鏡的方法。數碼顯微鏡應被校準以使其系統可容易被甚至是沒有經驗的使用者理解和易于操作，且使得在任何樞轉角度均可確保標本細節能快速生成聚焦圖像，且其相對于水平調整不會在圖像中橫向位移。這一點甚至在自動操作時也應能實現。

這一目標通過具有權利要求1中特征的數碼顯微鏡、具有權利要求7中特征的方法以及具有權利要求10中特征的方法得以實現。

該數碼顯微鏡以已知的方式包括光學單元，其包括至少一個目標和圖像處理單元。目標的縱軸(Z軸)。