Некоторое содержание этого приложения в настоящий момент недоступно.
Если эта ситуация сохраняется, свяжитесь с нами по адресуОтзывы и контакты
1. (WO2019048504) MICROSCOPE HAVING COLLISION PROTECTION
Примечание: Текст, основанный на автоматизированных процессах оптического распознавания знаков. Для юридических целей просьба использовать вариант в формате PDF

Mikroskop mit Kollisionsschutz

Beschreibung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Mikroskop mit Kollisionsschutz, insbesondere ein Mikroskop mit einem Mikroskoptisch zum Tragen eines Präparats, einem Objektiv zur Erzeugung eines Zwischenbildes des Präparats und einem Positioniersystem zur Einstellung eines Abstandes zwischen

Mikroskoptisch und Objektiv und/oder zur Einstellung einer X- Y-Position des Mikroskoptisches.

Stand der Technik

Kollisionen zwischen Objektiv und Mikroskoptisch eines Mikroskops können beispielsweise beim Suchen der Fokuslage auftreten. Bei Kollision des Objektivs mit dem Mikroskoptisch oder mit dem Präparat, welches auf dem Mikroskoptisch liegt, kann entweder das Objektiv oder aber das Präparat oder beides beschädigt werden. Solche Kollisionen sind folglich zu verhindern. Zum Fokussieren wird mittels des Z-Triebs, welcher typischerweise Bestandteil des Positioniersystems ist, am Mikroskop der Abstand zwischen Mikroskoptisch und Objektiv durch Verfahren des Objektivs und/oder des Mikroskoptisches eingestellt. Moderne Mikroskope fahren hierzu den Mikroskoptisch in Z-Richtung, solche mit

Autofokussystem automatisch. Auch in letzterem Fall besteht Kollisionsgefahr, wenn eine Probe schwer zu erkennen ist. Bei manueller Fokussierung ist diese Gefahr nochmals erhöht. Bei Kollision können die teils sehr teuren und

empfindlichen Objektive zerstört werden. Auch das Präparat kann dann beschädigt werden.

Bekannt ist ein sogenannter Präparatschutz, bei dem das Objektiv federgelagert ist und im Fall einer Berührung mit der Probe bzw. dem Mikroskoptisch um 2,5 mm bei einer Federkraft von etwa 10 N nachgibt, bis die Federlagerung

zusammengedrückt ist und Objektiv und/oder Präparat Schaden nehmen können. Dieser Präparatschutz wird nicht bei allen Objektiven eingesetzt, Objektive mit einem Arbeitsabstand größer als 1 mm werden üblicherweise nicht mit einem Präparatschutz ausgestattet. Der Präparatschutz ist auf etwa 2,5 mm Verfahrweg begrenzt. Merkt der Benutzer bei manuellem Betrieb nicht, dass er schon Kontakt mit der Probe hat, führt ein Weiterverfahren des Z-Triebs unweigerlich zur Zerstörung der Probe und möglicherweise des Objektives. Wird der motorische Mikroskoptisch eingeschaltet, findet üblicherweise eine Initialisierungsprozedur statt, die alle Endanschläge des Positioniersystems i.d.R. in allen drei

Raumrichtungen (X, Y, Z) anfährt, um den Arbeitsbereich zu erkennen. Bei dieser Initialisierungsprozedur können Aufbauten oder ähnliches auf dem Tisch ebenfalls mit dem Objektiv kollidieren und dieses zerstören.

Aufgabe vorliegender Erfindung ist es daher, einen zuverlässigeren

Kollisionsschutz von Mikroskoptisch oder darauf befindlichen Aufbauten oder Präparaten und Objektiv bei einem Mikroskop anzugeben.

Offenbarung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung schlägt ein Mikroskop sowie ein Verfahren zum

Kollisionsschutz bei einem solchen Mikroskop gemäß den unabhängigen

Patentansprüchen vor. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der jeweiligen Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.

Bei einem erfindungsgemäßen Mikroskop mit einem Stativ, mit einem

Mikroskoptisch zum Tragen eines Präparats, einem Objektiv und einem

Positioniersystem zur Einstellung eines Abstandes zwischen Mikroskoptisch und Objektiv und/oder zur Einstellung einer X- Y-Position des Mikroskoptisches ist ein Kraft- oder Drucksensor am Mikroskop derart angeordnet und eingerichtet, dass eine Kraftübertragung von dem Mikroskoptisch auf das Objektiv oder umgekehrt erkannt wird. Unter "Mikroskoptisch" sollen auch auf dem Mikroskoptisch befindliche Präparate oder Aufbauten fallen.

Das Objektiv kann dabei in klassischer Weise zusammen mit einer Tubusoptik ein Zwischenbild des Präparats erzeugen, das dann mittels den Okularen visuell betrachtet werden kann. Es ist auch denkbar, dass auf die Erzeugung eines solchen Zwischenbildes und auf die visuelle Betrachtung verzichtet wird. So kann stattdessen ein Bild des Präparats direkt auf einem Sensor oder dem Chip einer elektronischen Kamera erzeugt werden. Es ist auch denkbar, beide Abbildungen in einem Mikroskopsystem bereitstellen.

Bei dem Positioniersystem handelt es sich um eine Einrichtung zur Einstellung des Abstandes zwischen Mikroskoptisch und Objektiv, mithin also um einen Z-Trieb zur Fokuseinstellung, und/oder zur Einstellung einer X- Y-Position des

Mikroskoptisches, wobei die X- Y-Ebene in der Regel senkrecht zur Z-Richtung, also der Verstellrichtung des Z-Triebs, steht. In den häufigsten Fällen ist eine Kollision von Objektiv und Mikroskoptisch bzw. den darauf befindlichen Aufbauten oder Präparaten durch einen zu geringen Abstand in Z-Richtung verursacht. Allerdings kann, insbesondere bei auf dem Mikroskoptisch befindlichen Aufbauten oder Präparaten, eine solche Kollision auch durch eine X-Y- Verstellung des

Mikroskoptisches verursacht werden, wenn etwa die Aufbauten oder Präparate seitlich mit dem Objektiv kollidieren. Selbstverständlich ist auch eine Mischung dieser Ursachen denkbar.

Mittels eines Kraft- oder Drucksensors kann eine Kraftübertragung von dem Mikroskoptisch auf das Objektiv oder umgekehrt, also bereits eine Berührung von Objektiv und Mikroskoptisch bzw. dem darauf befindlichen Präparat erkannt bzw. detektiert werden. Kraftsensoren, auch Kraftaufnehmer genannt, sind aus dem Stand der Technik in verschiedenen Ausführungsformen bekannt, wobei in der Regel eine elastische Verformung durch eine auftretende Kraft in eine elektrische Spannung umgewandelt wird. Gleiches gilt für Drucksensoren. Ein solches von dem Sensor ausgegebenes elektrisches Ausgangssignal kann dazu verwendet werden, einem Benutzer des Mikroskops eine Berührung bzw. Kollision

verzögerungsfrei zu signalisieren und/oder das Positionierungssystem

automatisch abzuschalten, um mögliche Beschädigungen zu verhindern. Der Kraftoder Drucksensor kann dabei aus mehreren Einzelsensoren bestehen. Allgemein können für die vorliegende Erfindung alle Arten von Druck-, Kraft- oder Wege-Sensoren eingesetzt werden. Häufig sind zu diesem Zweck Dehnungsmessstreifen in die Sensoren integriert. Piezomaterialien eignen sich ebenfalls, um einen Druck oder eine Kraft- oder Wege-Änderung zu detektieren. Es können auch Sensoren genutzt werden, die ab einer gewissen Kraft bzw. ab einem gewissen Druck einen Kontakt herstellen oder ihn unterbrechen, beispielsweise eine Feder, die ab einem bestimmten durch eine Kraft verursachten Federweg einen elektrischen Kontakt herstellt. Ein Potentiometer kann ebenfalls verwendet werden, wenn etwa aufgrund einer Kraftübertragung das mechanische Stellglied des Potentiometers eine Wegänderung durchläuft, aufgrund derer über die einhergehende

Widerstandsänderung des Potentiometers ein elektronisch messbares Signal ausgegeben wird. Schließlich kann eine durch eine Kraftübertragung verursachte Wegänderung auch optisch beispielsweise mittels eines Interferometers gemessen und ausgewertet werden. Aus diesen Erläuterungen ergibt sich, dass der erfindungsgemäß eingesetzte Kraft- oder Drucksensor auch einen

Wegänderungssenor umfasst, der eine Wegänderung aufgrund einer ausgeübten Kraft oder eines ausgeübten Drucks detektiert.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Schutz vor einer Kollision zwischen einem Objektiv und einem auf einem Mikroskoptisch befindlichen Präparat oder dem Mikroskoptisch selbst in einem Mikroskop sieht vor, dass eine Kraftübertragung von dem Mikroskoptisch auf das Objektiv oder umgekehrt mittels eines Kraft- oder Drucksensors, der am Mikroskop angeordnet ist, erkannt wird. Dieses Erkennen führt bereits wirksam zu einem Kollisionsschutz, da entsprechende Maßnahmen ergriffen werden können. Im Folgenden soll unter einer Kollision zwischen dem Mikroskoptisch und dem Objektiv immer auch die Möglichkeit der Kollision eines auf dem Mikroskoptisch befindlichen Präparats oder dort befindlicher Aufbauten mit dem Objektiv verstanden werden, ohne dass dies explizit erwähnt werden muss.

Ein Mikroskop weist üblicherweise ein Stativ auf, mit dem einerseits ein Objektiv bzw. ein Objektivhalter, der mehrere Objektive trägt, und andererseits ein

Mikroskoptisch mechanisch verbunden ist. Bei dem Objektivhalter kann es sich beispielsweise um einen drehbaren Objektivrevolver oder auch um einen

Objektivhalter mit Linearverschiebung der Objektive handeln. Es ist vorteilhaft, wenn der Kraft- oder Drucksensor in einem bei Berührung von Objektiv und Mikroskoptisch entstehenden Kraftübertragungsbereich zwischen Objektiv und Stativ und/oder zwischen Mikroskoptisch und Stativ und/oder Objektivhalter und Stativ angeordnet ist. Bei Berührung bzw. Kontakt bzw. Kollision zwischen

Objektiv und Mikroskoptisch entsteht ein Kraftübertragungsbereich, der sich zwischen Objektiv und Mikroskoptisch und zu beiden Seiten in das Stativ erstreckt. Irgendwo in diesem Kraftübertragungsbereich kann folglich die Kraftübertragung detektiert werden. Hierdurch erzielt man im Fall einer Kollision den vorteilhaften Effekt, dass durch einen in Z-Richtung angebrachten Kraft- oder Drucksensor auch eine seitlich auf das Objektiv einwirkende Kraft, die aufgrund der Kollision also aus der X- oder Y-Richtung gegen das Objektiv wirkt, detektiert wird, solange eine in Z-Richtung bestehende Kraftkomponente dieser seitlich einwirkenden Kraft auf den Kraft- oder Drucksensor wirkt.

Allgemein gilt, dass bei einer Kollision zwischen Objektiv und Mikroskoptisch eine Kraft auf den Kraft- oder Drucksensor wirkt, die gemäß bekannte physikalischer Gesetze in ihre jeweiligen Raumkomponenten (Fx, Fy, Fz) zerlegt werden kann. Sollte der Sensor eine Kraftübertragung ausschließlich in Z-Richtung detektieren, können folglich dennoch auch seitlich einwirkende Kräfte detektiert werden, solange diese eine Komponente in Z-Richtung besitzen.

Insbesondere ist der Kraft- oder Drucksensor am Objektiv und/oder am

Mikroskoptisch selbst angeordnet. Weiter insbesondere ist der Kraft- oder

Drucksensor an einer Verbindungsstelle zwischen dem Objektiv und dem Stativ und/oder zwischen dem Mikroskoptisch und dem Stativ und/oder zwischen dem Objektivhalter und dem Stativ in dem genannten Kraftübertragungsbereich angeordnet. Die Anordnung erfolgt allgemein mit Vorteil an einer Stelle, an der die Kraftübertragung zwischen Objektiv und Mikroskoptisch noch ausreichend genau gemessen werden kann, bevor sie von den Elementen des Mikroskops

aufgenommen wird und dort dissipiert.

Es ist vorteilhaft, wenn der Kraft- oder Drucksensor mit einer Steuerung bzw. Steuerungseinheit in Wirkverbindung steht, wobei die Steuerungseinheit das genannte elektrische Ausgangssignal des Sensors nutzen kann, um

Mikroskopkomponenten anzusteuern. Unter Wirkverbindung soll dabei jede Art von signalübertragender Verbindung verstanden werden, wobei es sich hierbei um eine elektrische Verbindung aber auch um eine kabellose Verbindung, zum

Beispiel mittels Funk oder WLAN, oder beispielsweise um eine optoelektronische Verbindung handeln kann.

Alternativ oder zusätzlich kann das Ausgangssignal des Kraft- oder Drucksensors, beispielsweise mit einer Elektronik, ausgewertet werden. Wenn das

Ausgangssignal einen vorgegebenen Schwellwert überschreitet, kann ein optischer und/oder akustischer Signalgeber angesteuert werden, der den Benutzer des Mikroskops warnt. Ebenso ist es denkbar, je nach Höhe des Schwellwertes des

Ausgangssignals eine Notabschaltung der Positioniereinheit vorzunehmen. In allen Varianten ist es möglich, dass die Steuerungseinheit in das Mikroskop bzw. sein Stativ integriert ist, oder dass die Steuerungseinheit in einer separaten Einheit angeordnet ist, die mit dem Mikroskop verbunden ist bzw. mit ihm in

Wirkverbindung steht.

Es ist vorteilhaft, wenn diese Steuerungseinheit aus dem Ausgangssignal des Kraftoder Drucksensors eine Größe einer auf das Objektiv übertragenen Kraft ableitet. Diese Größe kann ein vorher zu kalibrierender Kraftwert (gemessen in Newton) oder eine hierzu proportionale Größe sein. Es ist vorteilhaft, wenn die genannte Steuerungseinheit mit dem Positioniersystems des Mikroskops in Wirkverbindung steht und dieses bei einer Kraftübertragung oberhalb eines vorgegebenen

Grenzwertes abschaltet oder in seiner Antriebsrichtung umkehrt. Der Grenzwert ist einstellbar, um eine Schädigung des Objektivs und/oder des Präparats im Falle einer Kollision zu vermeiden. Bei einer manuellen oder automatischen

Ansteuerung des Positioniersystems (X- Y- Z- Richtung) wird dieses

beispielsweise abgeschaltet, wenn die Kraftübertragung den genannten Grenzwert überschreitet. Es ist auch möglich, die Antriebsrichtung umzukehren, um einer Verstärkung der Kollision entgegenzuwirken.

Weiterhin sinnvoll ist es, wenn die Steuerungseinheit mit einem, insbesondere dem oben erwähnten optischen und/oder akustischen Signalgeber in

Wirkverbindung steht, wobei bereits im Falle eines Erkennens einer Kollision bzw. Berührung zwischen Objektiv und Mikroskoptisch bzw. Präparat eine geeignete optische und/oder akustische Warnung ausgegeben werden kann. Spätestens bei Überschreitung des genannten Grenzwertes sollte eine solche Warnung

ausgegeben werden oder aber bei bereits vorher ausgegebenem Warnsignal dieses sich in seiner optischen oder akustischen Wirkung verändern oder verstärken.

Die genannte Steuerungseinheit sollte bei nicht vorhandener Kraftübertragung auf einen Nullpunkt vorteilhaft kalibrierbar sein, um eine bereits vorhandene

Gewichtskraft einer Mikroskopkomponente auf den Sensor zu kompensieren. Der vorgegebene Grenzwert der Netto-Kraftübertragung kann beispielsweise einer auf das Objektiv übertragenen Kraft von 10 N entsprechen, die von dem Sensor ermittelt wird. Kleinere Kräfte als 10 N sind ebenfalls möglich. Auch höhere Grenzwerte von 20 N, 30 N, 40 N oder 50 N sind möglich, wobei beispielsweise bestimmte Objektive für eine maximale Gewichtskraft von 50 N ausgelegt sind, bevor sie geschädigt werden. Diese Grenzwerte der Kraftübertragung sollten folglich keinesfalls überschritten werden. Es ist auch möglich, zwei oder mehr Grenzwerte zu definieren, wobei beispielsweise bei einem ersten Grenzwert (10 N) eine erste Warnung erfolgt, wobei bei Erreichen eines zweiten Grenzwertes (beispielsweise 40 N) eine zweite Warnung beispielsweise mit Abschaltung des Positioniersystems vorgenommen wird.

Die Ausgestaltungen und Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich in analoger Weise aus den obigen Erläuterungen zu den Ausgestaltungen und Vorteilen des erfindungsgemäßen Mikroskops.

Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der

Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben.

Figurenbeschreibung

Figur 1 zeigt schematisch ein Mikroskop mit einem zwischen Stativ und

Mikroskoptisch angeordneten Drucksensor zum erfindungsgemäßen Kollisionsschutz in einer möglichen Ausführungsform,

Figur 2 zeigt schematisch ein Mikroskop mit einem zwischen Objektiv und

Stativ angeordneten Drucksensor zum erfindungsgemäßen

Kollisionsschutz gemäß einer möglichen Ausführungsform,

Figur 3 zeigt schematisch ein Mikroskop mit am Mikroskopstativ

angeordneten Dehnungsmessstreifen gemäß einer weiteren

Ausführungsform,

Figur 4 zeigt schematisch ein inverses Mikroskop mit verschiedenen

möglichen Anordnungen von Kraft-oder Drucksensoren gemäß einer möglichen Ausführungsform und

Figur 5 zeigt schematisch eine weitere Ausführungsform eines inversen

Mikroskops mit an der Aufhängung des Objektivhalters angebrachten Dehnungsmessstreifen.

Die Figuren werden im Folgenden übergreifend behandelt. Auch eine Kombination von Merkmalen aus den Figuren ist möglich. Weiterhin zeigen die Mikroskope Objektive an einem Objektivhalter, der hier als ein Objektivrevolver ausgebildet ist. Selbstverständlich sind auch andere Ausführungsformen wie auch Einzelobjektive denkbar.

Figur 1 zeigt schematisch eine Ausführungsform eines Mikroskops 10 mit Stativ 20, Objektiv 30 und Mikroskoptisch 40. Der Mikroskoptisch trägt in bekannter Weise ein Präparat 41. Das Objektiv 30 erzeugt im Betrieb des Mikroskops 10 ein Zwischenbild des Präparats 41. Durch weitere Abbildungen im Tubus und Okular und/oder einer Kamera des Mikroskops 10 kann ein vergrößertes Bild des

Präparats 41 erzeugt werden. Das Objektiv 30 ist zusammen mit anderen

Objektiven 30 an einem Objektivrevolver 31 befestigt, sodass von mehreren Objektiven 30 das gewünschte in den Beobachtungsstrahlengang eingebracht werden kann. Am Stativ 20 befindet sich als Positioniersystem (oder Teil desselbigen) der sogenannten Z-Trieb 21, der manuell oder motorisch bedient werden kann, um den Mikroskoptisch 40 in Z-Richtung (Doppelpfeil in Figur 1) zu bewegen. Durch diese Bewegung erfolgt eine Fokussierung des Präparats 41 für das jeweils eingeschwenkte Objektiv 30. Zwischen Mikroskoptisch 40 und Stativ 20 befindet sich ein Drucksensor 42. Der Drucksensor 42 besteht

zweckmäßigerweise aus einer Vielzahl von Einzelsensoren. Diese Einzelsensoren sind an dem Mikroskoptisch derart angebracht, dass das Präparat 41 auf dem Tisch 40 und dieser wiederum auf den Einzelsensoren verteilt aufliegt. Eine beispielhafte Verteilung der Einzelsensoren ist in Figur la gezeigt, die den umrandeten Ausschnitt B aus Figur 1 vergrößert darstellt. Zu erkennen ist ein Teil des Mikroskoptischs 40, wobei zwischen Mikroskoptisch 40 und Stativ 20

Drucksensoren 42y und 42z angeordnet sind, wobei die Drucksensoren 42y eine Kraftübertragung zwischen Mikroskoptisch 40 und Stativ 20 in Y-Richtung und die Drucksensoren 42z eine Kraftübertragung zwischen Mikroskoptisch 40 und Stativ 20 in Z-Richtung detektieren. Auf diese Weise können nicht nur

Kraftübertragungen in Z-Richtung detektiert werden, wie sie insbesondere bei einer fehlerhaften Fokuseinstellung bei Kollision des Objektivs 30 mit dem

Mikroskoptisch 40 auftreten, sondern auch senkrecht dazu wirkende Kräfte, wie Scherkräfte oder bei einer lateralen Kollision von Aufbauten auf dem

Mikroskoptisch 40 und dem Objektiv 30 auftretende Kräfte. Insbesondere kann, wie in Figur lb dargestellt, die die Schnittansicht A-A aus Figur 1 darstellt, auch ein Drucksensor 42x zwischen Mikroskoptisch 40 und Stativ 20 vorgesehen sein, um Kraftübertragungen in X-Richtung zu detektieren. Auf diese Weise können für jede der drei Raumrichtungen X, Y und Z ein oder mehrere unterschiedliche

Grenzwerte für Größen der jeweiligen Kraftübertragung vorbestimmt werden, um beispielsweise stufenweise Warnungen auszulösen bzw. eine Abschaltung des Positioniersystems in einer oder mehreren Raumrichtungen vorzunehmen.

Im Betrieb wird das Präparat 41 manuell oder aber automatisch mittels eines Autofokussystems in den Fokus des Objektivs 30 gebracht. Typische

Arbeitsabstände betragen Bruchteile eines Millimeters bis hin zu wenigen

Millimetern. Infolgedessen besteht während der Fokussierung aber auch bei der nachfolgenden Untersuchung des Präparats hohe Kollisionsgefahr zwischen Objektiv 30 und Mikroskoptisch 40 bzw. Präparat 41. Bei der hier dargestellten Anordnung würde der Drucksensor 42z die Gewichtskraft des Mikroskoptisches 40 sowie des Präparats 41 detektieren und ein entsprechendes elektrisches Signal ausgeben. Insofern ist es zweckmäßig, den Drucksensor 42z zu kalibrieren. Wenn das Gewicht des Präparats 41 nicht bekannt ist, sollte diese Kalibrierung bei jedem Präparatwechsel erfolgen. Der Drucksensor 42 ist mit einer Steuerungseinheit 50 durch eine Signalleitung verbunden. Die genannte Kalibrierung erfolgt derart, dass bei fehlender Kraftübertragung des Objektivs 30 auf das Präparat 41 bzw. den Mikroskoptisch 40 von dem Drucksensor 42 kein Signal ausgegeben wird oder aber das ausgegebene Signal von der Steuerungseinheit 50 als Nullpunkt verwendet wird.

Wird nunmehr beispielsweise in Z-Richtung ein Druck auf das Präparat 41 ausgeübt, so wird eine Kraftübertragung von dem Objektiv 30 auf das Präparat 41 und somit auf den Mikroskoptisch 40 erkannt. Das vom Drucksensor 42 an die Steuerungseinheit 50 übertragene Signal unterscheidet sich somit von Null. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Steuerungseinheit 50 mit dem Z-Trieb 21, mit einer Signallampe 60 sowie mit einem Lautsprecher 70 elektrisch verbunden. Weiterhin ist die Steuerungseinheit mit einem schematisch dargestellten Schalter 22 am Bedienfeld verbunden, durch dessen Betätigung die erwähnte Kalibrierung erfolgt. Durch vorherige Eichung kann die Steuerungseinheit 50 dem Signal des Drucksensors 42 eine Größe der Kraftübertragung zuordnen, die beispielsweise einer auf das Objektiv übertragenen Kraft entspricht. Auf diese Weise kann die Steuerungseinheit 50 beispielsweise eine auf das Objektiv übertragene Kraft von 10 N erkennen und ein entsprechendes Warnsignal ausgeben. Dieses Warnsignal

kann an die Signallampe 60 und/oder an den Lautsprecher 70 abgegeben werden, um ein optisches und/oder akustisches Signal abzugeben. In diesem Fall erkennt somit ein Benutzer eine Berührung von Objektiv 30 und Präparat 41 bzw. Tisch 40. Dies kann auch bereits der Grenzwert sein, bei dem die Steuerungseinheit 50 den Z-Trieb 21 abschaltet, sodass keine weitere manuelle oder aber auch automatische weitere Annährung von Mikroskoptisch 40 an das Objektiv 30 möglich ist. Die Antriebsrichtung kann in diesem Fall auch umgekehrt werden, sodass sich

Mikroskoptisch 40 und Objektiv 30 automatisch voneinander entfernen.

Es ist aber auch denkbar, für die genannte Ansteuerung des Z-Triebs (allgemein des Positioniersystems in X-, Y- und Z-Bewegung) 21 durch die Steuerungseinheit 50 einen zweiten höheren Grenzwert vorzugeben, der beispielsweise einer auf das Objektiv 30 übertragenen Kraft von 40 N entspricht. Da Objektive typischerweise bei einer Krafteinwirkung von 50 N und darüber zerstört werden bzw. Schaden nehmen, ist dieser Grenzwert unbedingt zu vermeiden. Die Grenzwerte können zusätzlich oder alternativ auch in Abhängigkeit von einer möglichen Schädigung des Präparats 41 und entsprechend für die anderen Raumrichtungen X und Y gewählt werden.

Figur lb zeigt schematisch die Ansicht A-A aus Figur 1 mit dem Z-Trieb 21, durch den der Mikroskoptisch 40 in Z-Richtung verfahren werden kann. Ein Teil des ortsfesten Stativs ist mit 20 bezeichnet. Zwischen Mikroskoptisch 40 und Stativ 20 bzw. dem ebenso ortsfesten Teil des Z-Triebs 21 sind Drucksensoren 42 in der schematisch dargestellten Weise angeordnet. Hierbei detektieren die

Drucksensoren 42x eine Kraftübertragung in X-Richtung (vergleiche Figur 1) und die Drucksensoren 42y eine Kraftübertragung in Y-Richtung (vergleiche Figuren 1 und la).

Figur 2 zeigt eine andere Ausführungsform eines Mikroskops 10, wobei diese Ausführungsform nur in ihren Unterschieden zu Figur 1 erläutert werden soll, um Wiederholungen zu vermeiden. Im Unterschied zur Ausführungsform gemäß Figur

1 ist ein Drucksensor 32 am Objektiv 30, genauer gesagt in dem

Kraftübertragungsbereich zwischen Objektiv 30 bzw. dem Objektivhalter 31 und Stativ 20 bei Ausübung einer Kraft auf das Objektiv 30 durch den Mikroskoptisch 40, angeordnet. Wiederum besteht der Drucksensor 32 aus mehreren

Einzelsensoren, die am Objektivhalter 31 geeignet verteilt sind. Bei vorhandenen Objektiven 30 am Objektivhalter 31 ist eine Kalibrierung des Drucksensors 32 einmal vorzunehmen. Bei jeder Neubestückung des Objektivhalters 31 ist die Kalibrierung erneut vorzunehmen. Kollidiert das Objektiv 30 nunmehr mit dem Präparat 41 bzw. dem Mikroskoptisch 40, steigt der Druck im Drucksensor 32, sodass ein entsprechendes Signal über die dargestellte elektrische Leitung an die Steuerungseinheit 50 abgegeben wird. Im Übrigen erfolgt der Kollisionsschutz in dieser Ausführungsform in völlig analoger Weise zu der Ausführungsform der Figur 1, sodass zu weiteren Erläuterungen auf die Ausführungen dort verwiesen wird.

Es sei angemerkt, dass die Ausführungsformen der Figuren 1 und 2 auch in einem Mikroskop kombiniert werden können, das dann sowohl einen Drucksensor 42 am Mikroskoptisch sowie einen Drucksensor 32 am Objektiv aufweist. Eine solche Ausführungsform kann zum einen die Messgenauigkeit erhöhen und aufgrund der vorhandenen Redundanz die Sicherheit vor Kollisionen erhöhen.

Figur 3 zeigt schematisch eine weitere Ausführungsform eines aufrechten

Mikroskops 10, wie es an sich bereits ausführlich in Zusammenhang mit den Figuren 1 und 2 behandelt worden ist. Im Unterschied zu diesen

Ausführungsformen weist das Mikroskop 10 gemäß Figur 3 zwei

Dehnungsmessstreifen 42 als (weitere) Kraft- oder Drucksensoren auf, die am Stativ 20 angeordnet sind. Wie in den vorhergehenden Ausführungsbeispielen sind diese am Stativ 20 angeordneten Dehnungsmessstreifen 42 mit einer (hier nicht dargestellten) Steuerungseinheit 50 verbunden. Bei fehlender Kraftübertragung zwischen Objektiv 30 bzw. Objektivhalter 31 und Mikroskoptisch 40 entsteht kein Ausgangssignal der Dehnungsmessstreifen 42 oder das Ausgangssignal ist auf Null kalibriert. Bei einer Kollision zwischen Objektiv 30 und Mikroskoptisch 40 wird Kraft in das Stativ 20 übertragen, so dass eine geringfügige Verformung der Dehnungsmessstreifen 42 die Folge ist. Diese Verformung kann detektiert werden. Wiederum kann eine Größe der Kraftübertragung dem Ausgangssignal der

Dehnungsmessstreifen 42 zugeordnet werden, so dass ein bestimmter Grenzwert der Kraftübertragung zwischen Objektiv 30 und Mikroskoptisch 40 festgelegt werden kann. Die dargestellten Dehnungsmessstreifen 42 können alternativ oder aber auch zusätzlich zu den in Zusammenhang mit Figur 1 und/oder 2

eingesetzten Kraft- oder Drucksensoren am Mikroskop 10 vorhanden sein.

Figur 4 zeigt schematisch eine Ausführungsform eines inversen Mikroskops 10 mit Stativ 20 und Objektivhalter 31 mit einem beispielhaft gezeigten Objektiv 30. Inverse Mikroskope sind an sich aus dem Stand der Technik geläufig, so dass hier auf weitere Details zu diesem Mikroskoptyp verzichtet werden kann. In Figur 4 sind einige mögliche Anordnungen für einzelne oder mehrere Kraft- oder

Drucksensoren 32, 42 beispielhaft dargestellt. Zwischen Mikroskoptisch 40 und Stativ 20 können Drucksensoren 42y und 42z sowie 42x (siehe Figur 4b) angeordnet sein. Der Ausschnitt B aus Figur 4 ist in Figur 4a nochmals vergrößert dargestellt. Es gelten hier die Erläuterungen zu den Figuren 1 und la in analoger Weise. Alternativ oder zusätzlich können zwischen Objektivhalter 31 und Stativ 20 Drucksensoren 32y und 32z sowie 32x (nicht dargestellt) angebracht sein.

Alternativ oder zusätzlich können als weitere Kraft- oder Drucksensoren

Dehnungsmessstreifen 42 am Mikroskoptisch 40 beispielsweise in der in Figur 4 dargestellten Weise angebracht sein. Bei einer Kollision zwischen Objektiv 30 und Mikroskoptisch 40 kommt es zu einer geringfügigen Verformung dieser

Messstreifen 42, die gemessen werden kann. Sämtliche Sensoren 32 und 42 sind mit einer Steuereinheit 50 verbunden, die, wie bereits anhand der vorherigen Ausführungsformen erläutert, eine Signallampe 60 und/oder einen Lautsprecher 70 auslösen kann. Wiederum kann ein Schalter 22 am Bedienfeld des Mikroskops 10 zu Kalibrierungszwecken vorgesehen sein. Es sei darauf hingewiesen, dass auch nur einzelne oder eine beliebige Kombination der in Figur 4 dargestellten Kraft- oder Drucksensoren 32, 42 bei dem inversen Mikroskop 10 zum Einsatz kommen kann.

Figur 4b zeigt eine Draufsicht auf das Mikroskop 10 gemäß Figur 4. Zu sehen ist der Mikroskoptisch 40 und das Stativ 20 bzw. am Stativ 20 ortsfest angeordnete Mikroskopkomponenten sowie die zwischen dem Stativ 20 bzw. den genannten Mikroskopkomponenten und dem Mikroskoptisch 40 angeordneten

Drucksensoren 42y zur Detektion einer Kraftübertragung in Y-Richtung und 42x zur Detektion einer Kraftübertragung in X-Richtung. Im Übrigen sei auf die Erläuterungen zu Figur lb verwiesen.

Schließlich zeigt Figur 5 in Analogie zu Figur 3 eine alternative oder zusätzliche Möglichkeit der Anordnung von Kraft- oder Drucksensoren 32 bei einem inversen Mikroskop gemäß Figur 4, wobei hier Dehnungsmessstreifen 32 an verschiedenen Orten der in Z-Richtung verfahrbaren Objektivhalterung 31 angebracht sind. Wirkt aufgrund einer Kollision zwischen Objektiv 30 und Mikroskoptisch 40 (vergleiche Figur 4) eine Kraft F, wie in Figur 5 schematisch dargestellt, so führt diese Kraft F zu einer geringfügigen Verformung der dargestellten Aufhängung des

Mikroskophalters 31 mit resultierender Verformung der Dehnungsmessstreifen 32. Diese Verformung kann detektiert werden. Im Übrigen gelten hier die analogen Ausführungen wie zu Figur 3.

Bezugszeichenliste

10 Mikroskop

20 Stativ

21 Z-Trieb, Positioniersystem

22 Schalter

30 Objektiv

31 Objektivhalter

32 Drucksensor

40 Mikroskoptisch

41 Präparat

42 Drucksensor

50 Steuerungseinheit

60 Signallampe

70 Lautsprecher