DE102015219121A1

DE102015219121A1 - Mikroskopsteuerungsverfahren und Mikroskop

Info

Publication number: DE102015219121A1
Application number: DE102015219121.4A
Authority: DE
Inventors: Ingo Kleppe; Rebecca Elsässer; Philipp Schwesig
Original assignee: Carl Zeiss Microscopy GmbH
Current assignee: Carl Zeiss Microscopy GmbH
Priority date: 2015-10-02
Filing date: 2015-10-02
Publication date: 2017-04-06
Also published as: US11681136B2; CN108139580A; JP7199965B2; US20180284414A1; EP3356876A1; CN113253446B; US11054626B2; US20210356728A1; CN113253446A; CN108139580B; JP2018531420A; WO2017055558A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Mikroskopsteuerungsverfahren zum Betreiben eines Mikroskops (1), mit den Schritten: Erfassen einer akustischen, einer graphisch dargestellten und/oder einer elektronisch kodierten Sprachinformation (SI); Vergleichen der Sprachinformation (SI) mit gespeicherten Referenzbefehlen (RB) und Ermitteln eines Sprachbefehls (SB) in Abhängigkeit eines vorbestimmten Maßes an Übereinstimmung zwischen mindestens einem Teilabschnitt der Sprachinformation (SI) und einem Referenzbefehl (RB); Auswählen desjenigen Referenzbefehls (RB), mit dem der Sprachbefehl (SB) mindestens in einem vorbestimmten Maße übereinstimmt; Erzeugen mindestens eines zum Betrieb des Mikroskops (1) geeigneten Steuerbefehls (StB), wobei der Steuerbefehl (StB) entweder ein dem ausgewählten Referenzbefehl (RB) unveränderlicher zugeordneter Steuerbefehl (StB) ist oder der Steuerbefehl (StB) in Abhängigkeit einer dem Referenzbefehl (RB) zugeordneten Vorschrift zur Bildung eines generierten Steuerbefehls (StB) erzeugt wird und Steuern des Mikroskops (1) mittels des zugeordneten oder des generierten Steuerbefehls (StB). Die Erfindung betrifft ferner ein Mikroskop (1), das zur Ausführung des Mikroskopsteuerungsverfahrens ausgebildet ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines Mikroskops sowie ein zur Ausführung des Verfahrens geeignetes Mikroskop.
Um ein Mikroskop zu Betreiben erfolgt dessen Steuerung üblicherweise manuell, indem Bedienelemente des Mikroskops bedient werden und/oder über eine Benutzeroberfläche, beispielsweise einer berührungssensitiven Anzeige (touch pad) oder eines Rechners, Steuerbefehle eines Steuerungsprogramms durch einen Bediener des Mikroskops ausgewählt werden. Die ausgewählten Steuerbefehle werden durch eine Steuerungseinheit an das Mikroskop übermittelt, worauf dieses entsprechend der übermittelten Steuerbefehle angesteuert wird.
Der Benutzer des Mikroskops muss sich dabei durch ein Menü des Steuerprogramms navigieren und gelangt unter Umständen erst nach einer Vielzahl von Auswahlvorgängen zu dem gewünschten Steuerbefehl. Ist der Benutzer mit dem Steuerprogramm nicht oder nicht eingehend vertraut, ist die Bedienung des Mikroskops sehr zeitaufwendig oder gar nicht möglich.
Einheitliche Lösungen zum Bedienen von Mikroskopen mit nur wenigen Auswahlvorgängen sind aufgrund der Vielzahl von Anwendungen und Probenarten in der Mikroskopie bislang nicht erreicht worden.
Ein Ansatz ist aus der DE 10 2012 220 195 A1 bekannt, in der ein Mikroskop mit einer Steuereinrichtung vorgeschlagen wird, die eine Vorrichtung zur Erfassung von Gesten eines Benutzers und zum Umsetzen der erfassten Gesten in Steuerbefehle aufweist.
Damit die Gesten eindeutig erfasst werden können, müssen diese innerhalb eines Erfassungsbereichs der Vorrichtung und mit einer für die Erfassung hinreichenden Eindeutigkeit und gegebenenfalls mehrfach ausgeführt werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Möglichkeit vorzuschlagen, mittels der eine vereinfachte Steuerung eines Mikroskops ermöglicht ist. Der Erfindung liegt ferner die Aufgabe zu Grunde ein einfach steuerbares Mikroskop anzugeben.
Die Aufgabe wird hinsichtlich des Verfahrens durch ein Mikroskopsteuerungsverfahren gelöst, das die technischen Merkmale gemäß Anspruch 1 aufweist. Hinsichtlich des Mikroskops wird die Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 15 gelöst.
Das Mikroskopsteuerungsverfahren dient zum Betreiben eines Mikroskops und umfasst die folgenden Schritte: Erfassen einer akustischen, einer graphisch dargestellten und/oder einer elektronisch kodierten Sprachinformation; Vergleichen der Sprachinformation mit gespeicherten Referenzbefehlen und Ermitteln eines Sprachbefehls in Abhängigkeit eines vorbestimmten Maßes an Übereinstimmung zwischen mindestens einem Teilabschnitt der Sprachinformation und einem Referenzbefehl; Auswählen desjenigen Referenzbefehls, mit dem der Sprachbefehl mindestens in einem vorbestimmten Maße übereinstimmt; Erzeugen mindestens eines zum Betrieb des Mikroskops geeigneten Steuerbefehls, wobei der Steuerbefehl entweder ein dem ausgewählten Referenzbefehl unveränderlicher zugeordneter Steuerbefehl ist oder der Steuerbefehl in Abhängigkeit einer dem Referenzbefehl zugeordneten Vorschrift zur Bildung eines generierten Steuerbefehls erzeugt wird und Steuern des Mikroskops mittels des zugeordneten oder des generierten Steuerbefehls.
Unter einer Sprachinformation wird eine von einem Sender der Sprachinformation gegebene und durch einen Empfänger verständliche Information verstanden. Dabei kann die Sprachinformation aus jeder gesprochenen oder geschriebenen Sprache stammen. Die Sprachinformation stellt keine Information dar, die unmittelbar zur Steuerung des Mikroskops verwendbar ist. Insbesondere ist eine Information in einer sogenannten Maschinensprache keine Sprachinformation im Sinne dieser Beschreibung. Eine Sprachinformation bedarf in jedem Fall der Übersetzung in eine zur Steuerung des Mikroskops, insbesondere eine zur Steuerung dessen Beleuchtungs- und/oder Antriebseinheiten, geeigneten Maschinensprache.
Die Sprachinformation kann gesprochen sein und wird akustisch, beispielsweise mittels eines Mikrofons, erfasst.
Eine graphisch dargestellte Sprachinformation ist durch ein statisches Zeichen, beispielsweise eine Grafik, ein Symbol, ein Buchstabe, eine Zahl oder ein Wort gegeben, auch wenn die Sprachinformation nur zeitweilig, beispielsweise auf einem Display, graphisch dargestellt wird. Die graphische Sprachinformation kann auch eine Aneinanderreihung von Zeichen in Form einer Zeichenkette sein. In einer besonderen Form ist die graphische Sprachinformation ein Text. Die graphische Sprachinformation kann in einer beliebigen Weise optisch wahrnehmbar dargestellt sein und beispielsweise geschrieben, gedruckt, projiziert oder angezeigt sein. Die graphische Sprachinformation wird optisch, beispielsweise mittels einer Kamera, erfasst.
Liegen die akustische Sprachinformation und/oder die graphische Sprachinformation als eine elektronische Datei, beispielsweise als eine Textdatei oder eine Grafikdatei vor, werden diese als elektronisch kodierte Sprachinformationen bezeichnet. Eine elektronisch kodierte Sprachinformation ist beispielsweise auch eine Datei, deren Daten eine akustische Sprachinformation, beispielsweise ein Sonogramm, repräsentieren. Die elektronisch kodierte Sprachinformation wird mittels eines geeigneten Empfangsgeräts, beispielsweise mittels einer Rechnereinheit, eines Infrarotempfängers oder eines Funkempfängers erfasst.
Unter einem Sprachbefehl wird eine Anweisung verstanden, deren Bedeutung auf die gezielte Ausführung eines Steuervorgangs des Mikroskops gerichtet ist. Eine Sprachinformation kann vollständig durch einen oder mehrere Sprachbefehle gebildet sein. Die Sprachinformation kann neben den für die Steuerung des Mikroskops nicht relevanten Informationen, beispielsweise Füllwörter, auch einen oder mehrere Sprachbefehle enthalten.
Ein zusammengesetzter Sprachbefehl besteht aus mindestens zwei in der Sprachinformation enthaltenen Tönen, Tonfolgen, Zeichen oder elektronisch kodierten Daten.
Unter einem Referenzbefehl wird ein Oberbegriff einer Anzahl möglicher Ausdrucksformen eines Begriffs oder Terminus verstanden. Lediglich als Beispiele seien die Ausdrücke: „verfahre in Z“, „stelle in Z zu“; „Höhenverstellung“ und „korrigiere Z-Abstand“ genannt, die beispielsweise alle dem einen Referenzbefehl „Z-Einstellung“ zugeordnet werden oder zuordenbar sind. Mittels eines dem Referenzbefehl zugeordneten Steuerbefehls wird das Objektiv in Z-Richtung verfahren und beispielsweise ein Beobachtungs- oder Abtaststrahl defokussiert beziehungsweise fokussiert.
Eine solche Zuordnung erfolgt beispielsweise durch Vergleichen einer Anzahl vorbekannter Begriffe, die jeweils einem Referenzbefehl zugeordnet sind, mit der erfassten Sprachinformation. Zusätzlich oder alternativ kann ein Algorithmus verwendet werden, durch den die in der Sprachinformation enthaltenen Begriffe bezüglich deren Ähnlichkeit hinsichtlich deren Phonetik, Bedeutung und/oder Zeichenähnlichkeit mit einem der verfügbaren Referenzbefehle verglichen werden.
Der Referenzbefehl, zu dem die Begriffe am ähnlichsten sind, wird ausgewählt, wenn die Ähnlichkeit ein vorbestimmtes Mindestmaß erreicht oder überschritten hat.
In einer weiteren möglichen Ausgestaltung des Verfahrens wird die erfasste Sprachinformation analysiert und in Abhängigkeit der erfassten Sprachinformation mindestens ein wahrscheinlicher zukünftiger Ablauf des Verfahrens ermittelt.
Werden mehrere wahrscheinliche zukünftige Abläufe des Verfahrens ermittelt, können diese vorteilhaft dem Benutzer angegeben, insbesondere angezeigt, werden. Dabei können die Abläufe entsprechend ihrer Wahrscheinlichkeiten sortiert angegeben werden. Durch den Benutzer wird der gewünschte Ablauf manuell und/oder akustisch ausgewählt.
In jedem der wahrscheinlichen zukünftigen Abläufe können vorteilhaft Verfahrensschritte vorgesehen werden, die nicht durch den Benutzer explizit angewiesen werden müssen, um ausgeführt zu werden.
Eine solche Ausgestaltung des Verfahrens ermöglicht die Ausführung des Verfahrens, ohne dass sämtliche Verfahrensschritte durch den Benutzer anzuweisen sind. Der Benutzer benötigt daher keine umfassenden Kenntnisse des anzuwendenden Verfahrens und dessen konkreter Umsetzung, sondern kann beispielsweise in einem Gespräch das auszuführende Experiment erläutern. Die dabei erfasste Sprachinformation wird mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens in einen Sprachbefehl überführt, durch den mindestens ein Steuerbefehl, insbesondere ein generierter Steuerbefehl, erzeugt wird, der neben den unmittelbar angewiesenen Verfahrensschritten für weitere erforderliche Verfahrensschritte kodiert. Beispielsweise kann die obligatorische Verwendung eines bestimmten Filters vorgesehen werden, obwohl dessen Verwendung durch den Benutzer nicht ausdrücklich angewiesen wurde, die Verwendung für die Durchführung des Verfahrens aber sinnvoll oder gar zwingend erforderlich ist.
Ein jeder Referenzbefehl steht stellvertretend für einen Steuerbefehl, bei dessen Übermittlung ein konkreter Steuerungsvorgang an dem Mikroskop ausgeführt wird. Einem Steuerbefehl können mehrere Referenzbefehle zugeordnet sein.
Einem Referenzbefehl kann ein unveränderlicher Steuerbefehl zugeordnet sein, der in immer gleicher Weise ausgeführt wird. Ein unveränderlicher Steuerbefehl ist beispielsweise „HALT“, mit dem alle Funktionen des Mikroskops, insbesondere alle aktuell ausgeführten Bewegungen, angehalten werden.
Es ist auch möglich, dass dem Referenzbefehl eine Vorschrift zur Bildung eines generierten Steuerbefehls zugeordnet ist. In diesem Fall wird der Steuerbefehl nach der Auswahl des Referenzbefehls gemäß der Vorschrift generiert. Der generierte Steuerbefehl kann variable Komponenten enthalten, so dass dieser nicht immer in der gleichen Weise ausgeführt wird, wie nachstehend noch genauer erläutert werden wird.
In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Mikroskopsteuerungsverfahrens wird die erfasste Sprachinformation auf ein Vorhandensein mindestens einer Parameterinformation überprüft. Eine Parameterinformation ist ein Teilabschnitt der Sprachinformation, die mit dem ermittelten Sprachbefehl in einer steuerungstechnisch logischen Verbindung steht. Beispielsweise sind als Sprachbefehl „Verfahre in Z“ und als Referenzbefehl „Höhenverstellung“ ausgewählt worden. Eine diesem Sprachbefehl steuerungstechnisch logisch zugehörige Parameterinformation ist beispielsweise die Richtung der Höhenverstellung und/oder der Betrag oder die Schrittweite der Höhenverstellung. Die Parameterinformation stellt einen Bestandteil eines zusammengesetzten Sprachbefehls beziehungsweise eine variable Komponente eines generierten Steuerbefehls dar.
Der ermittelte Sprachbefehl wird in einer möglichen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit mindestens einer vorhandenen Parameterinformation zu einem zusammengesetzten Sprachbefehl kombiniert und der ausgewählte Referenzbefehl wird mit der Parameterinformation zu einem generierten Steuerbefehl ergänzt. Der generierte Steuerbefehl weist daher eine durch den Referenzbefehl bestimmte Komponente und mindestens eine durch eine Parameterinformation bestimmte Komponente auf.
Die Parameterinformation ist beispielsweise eine Information ausgewählt aus einer Gruppe umfassend eine Ortsangabe, eine Richtungsangabe, eine Entfernung, ein Betrag oder eine Schrittweite, eine Kennzeichnung eines Elements des Mikroskops und ein Parameterwert.
In weiteren Ausgestaltungen des Mikroskopsteuerungsverfahrens wird der Sprachbefehl in Abhängigkeit von in der Sprachinformation enthaltenen bekannten Schlüsselworten ermittelt.
Schlüsselwörter sind Begriffe oder Kombinationen von Begriffen, Zeichen und/oder Zahlen, die in einer Datenbank vorgehalten sind und die beispielsweise auf dem Gebiet der Mikroskopie übliche Fachbegriffe sind. Die Schlüsselworte können in mehreren Sprachen vorgehalten werden.
Im Gegensatz zu der oben beschriebenen Vorgehensweise, den Sprachbefehl anhand der Bedeutung und/oder des Kontexts der Komponenten der Sprachinformation zu ermitteln, erlaubt die Verwendung von Schlüsselwörtern eine schnellere und präzisere Ermittlung des Sprachbefehls, da durch die Schlüsselwörter eindeutige und vorbekannte Bedeutungen in der Sprachinformation vorliegen.
Die Datenbank kann als eine sogenannte look-up-Tabelle ausgebildet sein. Die Datenbanken können in weiteren Ausführungen durch geeignete logische Strukturen gebildet sein. Diese Strukturen definieren beispielsweise zusätzliche Eigenschaften, die einem Algorithmus bei der Interpretation der Sprachinformation wichtige Hinweise liefern.
Ermittelten und ausgewählten Schlüsselworten einer Sprachinformation wird eine Zuordnungsvorschrift zugewiesen, durch die zu dem Schlüsselwort gehörende Parameterinformationen in der Sprachinformation identifiziert und das Schlüsselwort mit den Parameterinformationen zu einem zusammengesetzten Sprachbefehl kombiniert werden.
Wird ein Schlüsselwort in der erfassten Sprachinformation erkannt und gehört zu dem Schlüsselwort beispielsweise eine Parameterinformation, um einen vollständigen Referenzbefehl und einen steuerungstechnisch logischen generierten Steuerbefehl zu erhalten, wird die erfasste Sprachinformation nach der Parameterinformation durchsucht. Dabei kann berücksichtigt werden, ob die Parameterinformation bei einem üblichen Gebrauch der Sprache der Sprachinformation direkt vor oder nach dem Schlüsselwort oder entfernt von diesem zu erwarten ist.
In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Mikroskopsteuerungsverfahrens wird die Sprachinformation auf ein Vorhandensein einer räumlichen und/oder zeitlichen Abfolge von Schlüsselworten wenigstens in einem Teilabschnitt der Sprachinformation überprüft, wobei bei einem Vorhandensein der Abfolge von Schlüsselworten diese Abfolge als Sprachbefehl ermittelt wird.
Die Abfolge von Schlüsselworten wird beispielsweise mit einer Anzahl von Referenzbefehlen in Form vorbestimmter Ansteuerungszustände des Mikroskops (Konfigurationen) auf das Vorhandensein einer Übereinstimmung verglichen.
Mindestens der die Abfolge enthaltende Teilabschnitt der Sprachinformation wird demjenigen Ansteuerungszustand zugeordnet, mit dem die Abfolge mindestens in einem vorbestimmten Maße übereinstimmt, also zu diesem hinreichend ähnlich oder identisch ist.
Durch einen Ansteuerungszustand kann ein Zustand des Mikroskops in nur einem Sprachbefehl eingestellt werden, der ansonsten nur durch eine Vielzahl einzelner Sprachbefehle erreichbar ist. Beispielsweise kann das Mikroskop mittels einer einen entsprechenden Ansteuerungszustand repräsentierenden Abfolge von Schlüsselwörtern aus einem beliebigen aktuellen Betriebszustand in einen Ausgangszustand gebracht werden.
In den gespeicherten und vorgehaltenen vorbestimmten Ansteuerungszuständen beziehungsweise können diskrete Parameterwerte, die zu dem Schlüsselwort gehörende Parameterinformationen sind, zu Parameterwertbereichen zusammengefasst werden. Eine solche Zusammenfassung benötigt einen geringeren Speicherplatz als eine Speicherung aller möglicher Parameterwerte.
Das erfindungsgemäße Mikroskopsteuerungsverfahren ist in weiteren möglichen Ausgestaltungen effizienter ausführbar, wenn aus einer Gesamtheit von anfänglich verfügbaren Referenzbefehlen eine Auswahl von Referenzbefehlen getroffen wird. Für die Ermittlung des Sprachbefehls werden nur die ausgewählten Referenzbefehle verwendet.
Die Aufgabe wird ferner mittels eines Mikroskops gelöst, das eine Rechner- und Steuerungseinheit aufweist.
Erfindungsgemäß ist die Rechner- und Steuerungseinheit dazu ausgebildet, eine akustische, eine graphisch dargestellte und/oder eine elektronisch kodierte Sprachinformation mit gespeicherten Referenzbefehlen zu vergleichen und einen Sprachbefehl in Abhängigkeit eines vorbestimmten Maßes an Übereinstimmung zwischen mindestens einem Teilabschnitt der Sprachinformation und einem Referenzbefehl zu ermitteln. Anschließend ist derjenige Referenzbefehl auswählbar, mit dem der Sprachbefehl in einem vorbestimmten Maße übereinstimmt.
Die Rechner- und Steuerungseinheit ist ferner dazu ausgebildet, mindestens eine zum Betrieb des Mikroskops geeigneten Steuerbefehl zu erzeugen, wobei der Steuerbefehl entweder ein dem ausgewählten Referenzbefehl zugeordneter unveränderlicher Steuerbefehl ist oder der Steuerbefehl in Abhängigkeit einer dem Referenzbefehl zugeordneten Vorschrift zur Bildung eines generierten Steuerbefehls erzeugt wird. Mittels des zugeordneten oder des generierten Steuerbefehls ist das Mikroskop durch die Rechner- und Steuerungseinheit steuerbar.
In einer weiteren Ausführung des Mikroskops ist die Rechner- und Steuerungseinheit zur Durchführung einer Plausibilitätsprüfung eines zu erzeugenden oder eines erzeugten Steuerbefehls vor dessen Ausführung ausgebildet.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und einer Abbildung näher erläutert. Es zeigt:
1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Mikroskops.
Ein erfindungsgemäßes Mikroskop 1 weist in einem in der 1 dargestellten Ausführungsbeispiel eine Rechner- und Steuerungseinheit 2, ein Objektiv 3 und ein Objektivantrieb 4 zum Verstellen des Objektivs 3 auf.
Die Rechner- und Steuerungseinheit 2 steht mit einem Mikrofon 5 zur Erfassung akustischer Informationen, insbesondere von akustischen Sprachinformationen SI in Verbindung. Weiterhin sind eine optische Erfassungseinheit 6 in Form einer Kamera und eine Schnittstelle 7 vorhanden, die jeweils mit der Rechner- und Steuerungseinheit 2 in einer zum Austausch von Daten geeigneten Form in Verbindung stehen.
Die optische Erfassungseinheit 6 ist zur optischen Erfassung von graphisch dargestellten Sprachinformationen SI ausgebildet und ist beispielsweise eine CCD-Kamera, eine CMOS-Kamera oder eine Videokamera.
In weiteren Ausführungen des Mikroskops 1 ist die optische Erfassungseinheit 6 ein Scanner.
Die Schnittstelle 7 ist zur Erfassung elektronisch kodierter Sprachinformationen SI ausgebildet.
Die Rechner- und Steuerungseinheit 2 weist eine integrierte Datenbank 8 auf, in der Referenzbefehle RB, Steuerbefehle StB und/oder Schlüsselwörter SW wiederholt abrufbar gespeichert sind.
Die Datenbank 8 ist in einer weiteren möglichen Ausführung programmierbar, insbesondere sind die in der Datenbank 8 gespeicherten Referenzbefehle RB, Steuerbefehle StB und/oder Schlüsselwörter SW durch einen Benutzer des Mikroskops 1 oder mittels eines selbstlernenden Programms ergänzbar, löschbar und/oder veränderbar.
In weiteren Ausführungen des Mikroskops 1 ist die Datenbank 8 außerhalb der Rechner- und Steuerungseinheit 2 ausgebildet und steht mit diese in einer zum Austausch von Daten geeigneten Verbindung.
Mittels der Rechner- und Steuerungseinheit 2 ist der Objektivantrieb 4 ansteuerbar und das Objektiv 3 in Z-Richtung Z verstellbar. Durch eine Verstellung des Objektivs 3 in Z-Richtung Z wird dessen Abstand zu einer Objektebene 9, in der beispielsweise eine zu mikroskopierende Probe angeordnet werden kann, verändert.
Die Rechner- und Steuerungseinheit 2 ist dazu ausgebildet, die akustische, die graphisch dargestellte und/oder die elektronisch kodierte Sprachinformation SI mit den gespeicherten Referenzbefehlen RB zu vergleichen und einen Sprachbefehl SB in Abhängigkeit eines vorbestimmten Maßes an Übereinstimmung zwischen mindestens einem Teilabschnitt der Sprachinformation SI und einem der Referenzbefehle RB zu ermitteln. Anschließend ist derjenige Referenzbefehl RB auswählbar, mit dem der Sprachbefehl SB in einem vorbestimmten Maße übereinstimmt.
Die Rechner- und Steuerungseinheit 2 ist ferner dazu ausgebildet, mindestens eine zum Betrieb des Mikroskops geeigneten Steuerbefehl StB zu erzeugen, wobei der Steuerbefehl StB entweder ein dem ausgewählten Referenzbefehl RB zugeordneter unveränderlicher Steuerbefehl StB ist oder der Steuerbefehl StB in Abhängigkeit einer dem Referenzbefehl RB zugeordneten Vorschrift zur Bildung eines generierten Steuerbefehls StB erzeugt wird. Mittels des zugeordneten oder des generierten Steuerbefehls StB ist das Mikroskop 1 durch die Rechner- und Steuerungseinheit 2 steuerbar.
Anhand des in der 1 dargestellten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Mikroskops 1 wird das nachfolgend beispielhaft das erfindungsgemäße Verfahren beschrieben.
Eine akustische Sprachinformation SI wird mittels des Mikrofons 5 akustisch erfasst.
Zusätzlich oder alternativ wird eine graphisch dargestellte Sprachinformation SI, welche die gleiche Bedeutung wie die akustische Sprachinformation SI hat, mittels der optischen Erfassungseinheit 6 erfasst, beispielsweise eingelesen oder abgelichtet. Die graphisch dargestellte Sprachinformation SI kann eine Grafik, eine Abbildung mindestens eines Wortes, mindestens eines Zeichens und/oder mindestens einer Zahl sein. Die graphisch dargestellte Sprachinformation SI kann auch von einem Schriftstück, beispielsweise einer handschriftlichen oder ausgedruckten Notiz, erfasst werden.
Ebenfalls zusätzlich oder alternativ zur akustischen Sprachinformation SI und/oder zur graphisch dargestellten Sprachinformation SI wird mittels der Schnittstelle 7 eine elektronisch kodierte Sprachinformation SI erfasst. Die elektronisch kodierte Sprachinformation SI ist eine Textdatei, beispielsweise einer elektronischen Kurznachricht (SMS, MMS), eine E-Mail, eine Datei eines Schreibprogramms oder eine Datei eines Grafikprogramms.
Die erfasste Sprachinformation SI wird an die Rechner- und Steuerungseinheit 2 übermittelt und dort in ein Format überführt, das eine Analyse der erfassten Sprachinformation SI ermöglicht.
Die erfasste Sprachinformation SI wird mittels eines geeigneten Programms in einzelne Einheiten, beispielsweise in einzelne Worte, Zeichen und/oder Zahlen unterteilt. Die derart unterteilte Sprachinformation SI wird analysiert und auf das Vorhandensein von Sprachbefehlen SB untersucht.
Dabei wird die Sprachinformation SI in einer möglichen Ausgestaltung des Verfahrens auf Konstellationen von Worten, Zeichen und/oder Zahlen untersucht und deren Bedeutung ermittelt. Diese Vorgehensweise erfolgt beispielsweise nach dem aus dem Stand der Technik bekannten Konzept des latenten semantischen Indizierens (LSI). Bei dem Konzept des LSI muss ein gesuchter Begriff nicht selbst in der Sprachinformation enthalten sein, sondern es wird untersucht, ob ein hinreichendes Maß an Relevanz zu dem gesuchten Begriff aufgefunden wird.
In der Sprachinformation SI enthaltene Füllworte wie „und“, „ist“ etc. sind in einer Ausgestaltung des Verfahrens identifizierbar und werden bei der Ermittlung eines Sprachbefehls SB nicht berücksichtigt.
In einem weiteren Konzept, das alternativ oder zusätzlich zu LSI angewandt wird, erfolgt eine Suche nach Schlüsselwörtern SW in der erfassten Sprachinformation SI. Die Schlüsselworte umfassen beispielsweise Fachbegriffe und oftmals verwendete
Abkürzungen aus dem Gebiet der Mikroskopie, die beispielsweise zur Beschreibung von Experimenten in der Fachliteratur wie wissenschaftlichen Veröffentlichungen oder Fachbüchern häufig benutzt werden.
Solche Begriffe betreffen zum Beispiel Kontrastmethoden (z. B. Fluoreszenz, DIC, digital interference contrast, digitaler Interferenzkontrast), Parameter zur Einstellung eines Mikroskops (z. B. Detektor-Gain, Laserpower, Filter), Fluoreszenzfarbstoffe (z. B. GFP, Alexa 488) und Aufnahmemodi (z. B. z-Stapel, Mehrkanalbild).
Zu jedem Schlüsselwort SW kann in der Datenbank 8 die Information vorliegen, ob vor oder nach dem Schlüsselwort SW mindestens eine Parameterinformation PI erwartet wird, durch die der Begriff des Schlüsselworts SW konkretisiert wird.
Beispielsweise wird in der erfassten Sprachinformation SI der Term „Zoom 5“ gefunden. Aufgrund der Analyse der erfassten Sprachinformation SI und des Abgleichs mit der Datenbank 8 wird als Schlüsselwort SW „Zoom“ identifiziert. Mit dem Schlüsselwort SW „Zoom“ ist die Information verknüpft, dass üblicherweise nach dem Schlüsselwort SW eine Zahl als Parameterinformation PI angegeben ist, durch die der Vergrößerungsfaktor (Zoomfaktor) angegeben ist. In diesem Fall folgt dem Schlüsselwort SW „Zoom“ die Zahl „5“. Es wird also das Schlüsselwort SW „Zoom 5“ erkannt, welches als Referenzbefehl RB in der Datenbank 8 gespeichert ist.
Dabei kann der dem Schlüsselwort SW zugeordnete Referenzbefehl RB „Zoom 5“ lauten. In einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens ist der Referenzbefehl RB beispielsweise als „Zoom 0–10“ gespeichert. Die Parameterinformation PI fällt in den derart angegebenen Parameterbereich des Referenzbefehls RB und es wird daher ein sehr hohes Maß an Übereinstimmung zwischen dem Schlüsselwort SW und dem Referenzbefehl RB festgestellt. Daraufhin wird der Referenzbefehl RB ausgewählt und das Vorliegen eines Sprachbefehls SB festgestellt, der durch das sehr hohe Maß an Übereinstimmung verifiziert ist.
Dem ausgewählten Referenzbefehl RB ist eine Vorschrift zur Bildung eines Steuerbefehls StB zugeordnet. Aufgrund der Vorschrift wird der Steuerbefehl StB mit einer feststehenden Komponenten „Zoom“ und einer variablen Komponente „5“ in einer für die Steuerung des Objektivantriebs 4 geeigneten Maschinensprache generiert.
In einer weiteren Ausführung des Mikroskops 1 ist die Rechner- und Steuerungseinheit 2 zur Durchführung einer Plausibilitätsprüfung des generierten Steuerbefehls StB vor dessen Ausführung ausgebildet. Dabei wird überprüft, ob der generierte Steuerbefehl StB innerhalb der technischen Spezifikationen des Mikroskops 1 liegt, beispielsweise ob eine 5-fache Vergrößerung überhaupt möglich ist.
Es kann ferner überprüft werden, ob der generierte Steuerbefehl StB logisch in den bis zu diesem Zeitpunkt erfolgten technologischen Mikroskopierablauf passt.
Wird der generierte Steuerbefehl StB als plausibel eingestuft, wird dieser ausgeführt. Liegt keine Plausibilität vor, wird die Ausführung des generierten Steuerbefehls StB entweder abgebrochen oder dessen Ausführung erfolgt gar nicht erst. Es ist auch möglich, dass bei fehlender Plausibilität eine Bestätigung des generierten Steuerbefehls StB durch den Benutzer des Mikroskops 1 angefordert wird und der generierte Steuerbefehl StB erst nach gegebener Bestätigung ausgeführt wird.
Aufgrund des generierten Steuerbefehls StB wird das Objektiv 3 durch den angesteuerten Objektivantrieb 4 in Z-Richtung Z eines kartesischen Koordinatensystems verfahren bis eine 5-fache Vergrößerung eingestellt ist.
In weiteren Ausgestaltungen des Verfahrens wird die Analyse der erfassten Sprachinformation SI in unterschiedlichen Varianten durchgeführt.
Beispielsweise erfolgt eine sequentielle Analyse der Schlüsselwörter SW. Dabei wird Vorwissen zu auftretenden Abfolgen von Schlüsselwörtern SW genutzt, um die Qualität der Analyse, insbesondere die korrekte Ermittlung der Sprachbefehle SB zu verbessern.
Nutzbar sind dazu beispielsweise Ansätze der Mustererkennung im multidimensionalen Raum. Dazu werden beispielsweise Ansteuerungszustände (Konfigurationen) des Mikroskops 1 in einem Raum (dictionary space) abgelegt. In dem Raum wird nach einem nächsten Nachbarn, also nach einem Ansteuerungszustand gesucht, der zu einer Abfolge von Schlüsselwörtern SW möglichst ähnlich ist.
Um eine schnelle Analyse, vorzugsweise in Echtzeit, zu realisieren, wird der Raum in weiteren Ausgestaltungen des Verfahrens in seiner Dimensionalität reduziert.
Zur Reduzierung der Dimensionalität können beispielsweise Hauptkomponentenanalysen (principal component analysis) eingesetzt werden. Es kann auch vorhandenes a-priori-Wissen genutzt werden, um den zur Analyse herangezogenen Raum in Teilräume zu untergliedern. Bei der Analyse werden nur ausgewählte Teilräume durchsucht und somit die Analyse beschleunigt. Alternativ oder zusätzlich kann eine Auswahl der Referenzbefehle RB getroffen werden, anhand derer das Vorliegen eines Sprachbefehls SB ermittelt wird.
Bezugszeichenliste

1: Mikroskop
2: Rechner- und Steuerungseinheit
3: Objektiv
4: Objektivantrieb
5: Optische Erfassungseinheit (Kamera)
6: Mikrofon
7: Schnittstelle (für elektronisch kodierte Sprachinformation)
8: Datenbank
9: Objektebene
SI: Sprachinformation
SB: Sprachbefehl
RB: Referenzbefehl
StB: Steuerbefehl
SW: Schlüsselwörter
PI: Parameterinformation
X: X-Richtung
Y: Y-Richtung
Z: Z-Richtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102012220195 A1 [0005]

Claims

Mikroskopsteuerungsverfahren zum Betreiben eines Mikroskops (1), mit den Schritten: – Erfassen einer akustischen, einer graphisch dargestellten und/oder einer elektronisch kodierten Sprachinformation (SI), – Vergleichen der Sprachinformation (SI) mit gespeicherten Referenzbefehlen (RB) und Ermitteln eines Sprachbefehls (SB) in Abhängigkeit eines vorbestimmten Maßes an Übereinstimmung zwischen mindestens einem Teilabschnitt der Sprachinformation (SI) und einem Referenzbefehl (RB), – Auswählen desjenigen Referenzbefehls (RB), mit dem der Sprachbefehl (SB) mindestens in einem vorbestimmten Maße übereinstimmt, – Erzeugen mindestens eines zum Betrieb des Mikroskops (1) geeigneten Steuerbefehls (StB), wobei der Steuerbefehl (StB) entweder ein dem ausgewählten Referenzbefehl (RB) unveränderlicher zugeordneter Steuerbefehl (StB) ist oder der Steuerbefehl (StB) in Abhängigkeit einer dem Referenzbefehl (RB) zugeordneten Vorschrift zur Bildung eines generierten Steuerbefehls (StB) erzeugt wird und – Steuern des Mikroskops (1) mittels des zugeordneten oder des generierten Steuerbefehls (StB).
Mikroskopsteuerungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die graphisch dargestellte Sprachinformation (SI) ein Zeichen, eine Zeichenkette oder ein Text ist.
Mikroskopsteuerungsverfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronisch kodierte Sprachinformation (SI) eine Textdatei oder ein Sonogramm ist.
Mikroskopsteuerungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erfasste Sprachinformation (SI) auf ein Vorhandensein mindestens einer Parameterinformation (PI) überprüft wird.
Mikroskopsteuerungsverfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Parameterinformation (PI) eine Information ausgewählt aus einer Gruppe umfassend eine Ortsangabe, eine Richtungsangabe, eine Entfernung, ein Betrag oder eine Schrittweite, eine Kennzeichnung eines Elements des Mikroskops (1) und ein Parameterwert ist.
Mikroskopsteuerungsverfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der ermittelte Sprachbefehl (SB) mit mindestens einer vorhandenen Parameterinformation (PI) zu einem zusammengesetzten Sprachbefehl (StB) kombiniert und der ausgewählte Referenzbefehl (RB) mit der Parameterinformation (PI) zu einem generierten Steuerbefehl (StB) ergänzt wird.
Mikroskopsteuerungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass der Sprachbefehl (SB) in Abhängigkeit von in der Sprachinformation (SI) enthaltenen bekannten Schlüsselworten (SW) ermittelt wird.
Mikroskopsteuerungsverfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass ausgewählten Schlüsselworten (SW) eine Zuordnungsvorschrift zugewiesen wird, durch die zu dem Schlüsselwort (SW) gehörende Parameterinformationen (PI) in der Sprachinformation (SI) identifiziert und das Schlüsselwort (SW) mit den Parameterinformationen (PI) zu einem zusammengesetzten Sprachbefehl (SB) kombiniert werden.
Mikroskopsteuerungsverfahren den Ansprüchen 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Sprachinformation (SI) auf ein Vorhandensein einer räumlichen und/oder zeitlichen Abfolge von Schlüsselworten (SW) wenigstens in einem Teilabschnitt der Sprachinformation (SI) überprüft wird, wobei bei einem Vorhandensein der Abfolge von Schlüsselworten (SW) diese als Sprachbefehl (SB) ermittelt wird.
Mikroskopsteuerungsverfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Abfolge von Schlüsselworten (SW) mit einer Anzahl von Referenzbefehlen (RB) in Form vorbestimmter Ansteuerungszustände des Mikroskops (1) auf das Vorhandensein einer Übereinstimmung verglichen wird und mindestens der die Abfolge enthaltende Teilabschnitt der Sprachinformation (SI) demjenigen Ansteuerungszustand zugeordnet wird, mit dem die Abfolge mindestens in einem vorbestimmten Maße übereinstimmt.
Mikroskopsteuerungsverfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass in den vorbestimmten Ansteuerungszuständen diskrete Parameterwerte zu dem Schlüsselwort (SW) gehörender Parameterinformationen (PI) zu Parameterwertbereichen zusammengefasst sind.
Mikroskopsteuerungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erfasste Sprachinformation (SI) analysiert und in Abhängigkeit der erfassten Sprachinformation (SI) mindestens ein wahrscheinlicher zukünftiger Ablauf des Verfahrens ermittelt wird.
Mikroskopsteuerungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass aus einer Gesamtheit von Referenzbefehlen (RB) eine Auswahl von Referenzbefehlen (RB) getroffen wird und für die Ermittlung des Sprachbefehls (SB) die ausgewählten Referenzbefehle (RB) verwendet werden.
Mikroskopsteuerungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Ausführung eines Steuerbefehls (StB) dieser auf Plausibilität überprüft wird und der Steuerbefehl (StB) im Falle fehlender Plausibilität nicht ausgeführt wird.
Mikroskop (1) mit einer Rechner- und Steuerungseinheit (2), dadurch gekennzeichnet, dass die Rechner- und Steuerungseinheit (2) dazu ausgebildet ist, – eine akustische, eine graphisch dargestellte und/oder eine elektronisch kodierte Sprachinformation (SI) mit gespeicherten Referenzbefehlen (RB) zu vergleichen und einen Sprachbefehl (SB) in Abhängigkeit eines vorbestimmten Maßes an Übereinstimmung zwischen mindestens einem Teilabschnitt der Sprachinformation (SI) und einem Referenzbefehl (RB) zu ermitteln, – denjenigen Referenzbefehl (RB) auszuwählen, mit dem der Sprachbefehl (SB) in einem vorbestimmten Maße übereinstimmt, – mindestens eine zum Betrieb des Mikroskops (1) geeigneten Steuerbefehl (StB) zu erzeugen, wobei der Steuerbefehl (StB) entweder ein dem ausgewählten Referenzbefehl (RB) zugeordneter unveränderlicher Steuerbefehl StB) ist oder der Steuerbefehl (StB) in Abhängigkeit einer dem Referenzbefehl (RB) zugeordneten Vorschrift zur Bildung eines generierten Steuerbefehls (StB) erzeugt wird und – das Mikroskop (1) mittels des zugeordneten oder des generierten Steuerbefehls (StB) zu steuern.
Mikroskop (1) nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Rechner- und Steuerungseinheit (2) zur Durchführung einer Plausibilitätsprüfung eines erzeugten Steuerbefehls (StB) vor dessen Ausführung ausgebildet ist.