DE102017120651B3 - Microscope with collision protection and corresponding procedure - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Mikroskop mit einem Stativ (20), an dem ein Mikroskoptisch (40) zum Tragen eines Präparats (41) und ein Objektiv (30) angeordnet sind, und mit einem Positioniersystem (21) zur Einstellung eines Abstandes zwischen dem Mikroskoptisch (40) und dem Objektiv (30) und/oder zur Einstellung einer X-Y-Position des Mikroskoptisches, wobei das Mikroskop (10) einen Kraft- oder Drucksensor (32, 42) aufweist, der derart angeordnet und eingerichtet ist, dass eine Kraftübertragung von dem Mikroskoptisch (40) auf das Objektiv (30) oder umgekehrt erkannt wird.The invention relates to a microscope with a stand (20) on which a microscope stage (40) for carrying a preparation (41) and a lens (30) are arranged, and with a positioning system (21) for adjusting a distance between the microscope stage ( 40) and the objective (30) and / or for adjusting an XY position of the microscope stage, the microscope (10) having a force or pressure sensor (32, 42) which is arranged and arranged such that a force transmission from the Microscope (40) on the lens (30) or vice versa is detected.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Mikroskop mit Kollisionsschutz gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1, 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, sowie ein entsprechendes Verfahren.The present invention relates to a microscope with collision protection according to the preamble of claim 1, in particular a microscope with a microscope stage for carrying a preparation, a lens for generating an intermediate image of the preparation and a positioning system for adjusting a distance between microscope stage and lens and / or setting a XY position of the microscope stage, and a corresponding method.

Stand der TechnikState of the art

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.Collisions between the objective and the microscope stage of a microscope can occur, for example, when searching for the focus position. If the objective collides with the microscope stage or with the specimen lying on the microscope stage, either the objective or the specimen or both can be damaged. Consequently, such collisions must be prevented. For focusing, by means of the Z drive, which is typically part of the positioning system, the distance between the microscope stage and the objective is set on the microscope by moving the objective and / or the microscope stage. Modern microscopes drive the microscope stage in Z-direction, those with autofocus system automatically. Even in the latter case, there is a risk of collision if a sample is difficult to detect. With manual focusing this danger is increased again. In the event of a collision, the sometimes very expensive and sensitive lenses can be destroyed. The preparation can also be damaged.

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.Known is a so-called preparation protection, in which the lens is spring-loaded and in case of contact with the sample or the microscope stage by 2.5 mm at a spring force of about 10 N yields until the spring bearing is compressed and lens and / or specimen damage can take. This preparation is not used on all lenses, lenses with a working distance greater than 1 mm are usually not equipped with a preparation protection. The preparation protection is limited to about 2.5 mm travel. If the user does not notice in manual operation that he already has contact with the sample, a further process of the Z-drive inevitably leads to the destruction of the sample and possibly of the objective. When the motorized microscope stage is switched on, an initialization procedure usually takes place which covers all end stops of the positioning system i.d.R. in all three spatial directions (X, Y, Z) moves to recognize the work area. In this initialization procedure, superstructures or the like on the table can also collide with and destroy the lens.

Die DD 2 13 525 A1 betrifft eine Vorrichtung zur Objektfokussierung für Mikroskope. Dabei ist es das Ziel, die Fokussierung mittels einer Fernbedienung auszuführen. Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein extern angeordnetes Hydrauliksystem vorgeschlagen, das mit einem inkompressiblen Medium arbeitet, das durch ein Übertragungskabel mit einem Hohlraum im Inneren des Mikroskoptisches verbunden ist. Durch Ein- bzw. Ausleiten des Mediums in den Hohlraum kann der Mikroskoptisch in z-Richtung bewegt werden und somit Fokussierbewegung erzeugen.The DD 2 13 525 A1 relates to a device for object focusing for microscopes. The aim is to perform the focusing by means of a remote control. To solve this problem, an externally arranged hydraulic system is proposed, which operates with an incompressible medium, which is connected by a transmission cable with a cavity in the interior of the microscope stage. By introducing or discharging the medium into the cavity, the microscope stage can be moved in the z direction and thus produce focusing movement.

Die US 2002/0 176 161 A1 offenbart ein Mikroskop mit einem Objektiv und einem Sensor, der einen Kontakt zwischen Objektiv und Probe erkennt. Der Kontaktsensor ist dabei auf der der Probe zugewandten Seite eines Objektivs angebracht. Eine derartige Anordnung eines Sensors ist von Nachteil, da die Zugänglichkeit der Probe auf diese Weise eingeschränkt wird. Hinzu kommt, dass der Sensor jedes Mal am betreffenden Objektiv angebracht werden muss bzw. an allen Objektiven des Objektivhalters serienmäßig angebaut sein müsste.The US 2002/0176161 A1 discloses a microscope with an objective and a sensor that detects contact between the objective and the specimen. The contact sensor is mounted on the side of a lens facing the sample. Such an arrangement of a sensor is disadvantageous because the accessibility of the sample is limited in this way. In addition, the sensor has to be attached to the respective objective each time or must be mounted as standard on all lenses of the objective holder.

Die JP S60- 97 265 A offenbart ein Akusto-Mikroskop, dessen empfindliche Ultraschall-Sammellinse gegen einen Kontakt mit der Oberfläche einer Probe geschützt werden soll. Dazu ist ein Drucksensor zwischen Objektiv und Stativ angeordnet.JP S60-97 265 A discloses an acousto-microscope whose sensitive ultrasonic condenser lens is to be protected against contact with the surface of a sample. For this purpose, a pressure sensor between the lens and tripod is arranged.

Die AT 197 096 B beschreibt ein Mikroskopobjektiv mit einer innerhalb des Objektivs angeordneten Sensor-Anordnung. Bei Kontakt der Objektivlinsen mit dem Präparat werden diese in das Gehäuse gedrückt, wodurch ein in ein Fenster ragender Stift gegen eine Feder stößt, wodurch der elektrische Kontakt geschlossen wird. Der entsprechende Sensor ist folglich innerhalb des Objektivs angeordnet.The AT 197 096 B describes a microscope objective with a sensor arrangement arranged inside the objective. Upon contact of the objective lenses with the preparation they are pressed into the housing, whereby a projecting into a window pin abuts against a spring, whereby the electrical contact is closed. The corresponding sensor is thus arranged inside the objective.

Die DE 102 39 794 A1 beschreibt eine Messvorrichtung zur präzisen Abtastung der Oberfläche bzw. der Topologie eines Werkstückes. Die Messvorrichtung weist ein sogenanntes Bewegungsteil auf, das über das Werkstück geführt wird. Um einen Zusammenstoß des Bewegungsteils mit dem Werkstück zu vermeiden, ist eine separat angeordnete Schutzvorrichtung vorgesehen. Sie besteht aus einem elastisch verformbaren Sensor, der in geeigneter Weise an einem Schutzeinrichtungskörper angebracht ist, der wiederum einen Dehnungsmessstreifen trägt. Die Gefahr einer Kollision wird dadurch erfasst, dass der Sensor die Objekte berührt, dadurch ausgelenkt wird, wobei diese Auslenkung durch den Dehnungsmessstreifen registriert wird. Der Sensor funktioniert nach Art einer Antenne oder eines Fühlers. Dieses Konzept ist auf Mikroskopobjektive nicht übertragbar, da hervorstehende Sensoren den ohnehin kurzen Arbeitsabstand des Objektivs verkürzen bzw. ein Fokussieren ganz verhindern würden.The DE 102 39 794 A1 describes a measuring device for precise scanning of the surface or the topology of a workpiece. The measuring device has a so-called moving part, which is guided over the workpiece. In order to avoid a collision of the moving part with the workpiece, a separately arranged protective device is provided. It consists of an elastically deformable sensor, which is suitably attached to a guard body, which in turn carries a strain gauge. The risk of a collision is detected by the fact that the sensor touches the objects, is deflected thereby, this deflection is registered by the strain gauge. The sensor works in the manner of an antenna or a sensor. This concept is not transferable to microscope objectives, since protruding sensors would shorten the already short working distance of the lens or would completely prevent focusing.

Die DE 102 49 991 A1 offenbart ein konfokales Scanmikroskop mit einem Mittel zur Überwachung des Abstandes zwischen Objektiv und Probe, das Teil einer Kollisionsschutzeinrichtung sein kann. Als mögliches Abstandsüberwachungsmittel wird ein Mittel zur Ermittlung des Wärmeabflusses an der Probe genannt. Alternativ wird eine Tastnase vorgeschlagen. Als weitere Alternative wird vorgeschlagen, den Abstand kapazitiv oder induktiv zu messen. The DE 102 49 991 A1 discloses a confocal scanning microscope with means for monitoring the distance between the objective and the sample, which may be part of a collision protection device. As a possible distance monitoring means, a means for determining the heat flow at the sample is called. Alternatively, a Tastnase is proposed. As a further alternative, it is proposed to measure the distance capacitively or inductively.

Die DE 4112 010 A1 betrifft eine Endschaltvorrichtung mit definiertem Überlauf zum Objekt-Objektvschutz.The DE 4112 010 A1 relates to a limit switch device with defined overflow for object object protection.

Aufgabe vorliegender Erfindung ist es daher, einen zuverlässigeren Kollisionsschutz von Mikroskoptisch oder darauf befindlichen Aufbauten oder Präparaten und Objektiv bei einem Mikroskop anzugeben.Object of the present invention is therefore to provide a more reliable collision protection of microscope stage or structures or preparations thereon and lens in a microscope.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

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.The present invention proposes a microscope and a method for collision protection in such a microscope according to the independent patent claims. Advantageous embodiments are the subject of the respective subclaims and the following description.

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.In a microscope according to the invention with a stand, with a microscope stage for supporting a specimen, an objective and a positioning system for adjusting a distance between the microscope stage and the objective and / or for setting an XY position of the microscope stage, a force or pressure sensor is arranged on the microscope and arranged to detect a power transmission from the microscope stage to the lens or vice versa. Under "microscope stage" also on the microscope stage located preparations or structures fall.

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.The objective can in classical manner together with a tube optics generate an intermediate image of the preparation, which can then be viewed visually by means of the eyepieces. It is also conceivable that the production of such an intermediate image and the visual observation is dispensed with. Thus, instead, an image of the preparation can be generated directly on a sensor or on the chip of an electronic camera. It is also conceivable to provide both images in a microscope system.

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.The positioning system is a device for adjusting the distance between the microscope stage and the objective, that is to say about a Z drive for focusing adjustment, and / or for setting an XY position of the microscope stage, the XY plane generally perpendicular to the microscope stage Z-direction, so the adjustment of the Z-drive is. In the most common cases, a collision of the objective and the microscope stage or the superstructures or specimens located thereon is caused by too small a distance in the Z direction. However, especially in the case of structures or specimens located on the microscope stage, such a collision can also be caused by an X-Y adjustment of the microscope stage if, for example, the abutments or specimens laterally collide with the objective. Of course, a mixture of these causes is conceivable.

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 Kraft-oder 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.By means of a force or pressure sensor, a force transmission from the microscope stage to the objective or vice versa, ie already a contact of the objective and the microscope stage or the preparation located thereon, can be detected or detected. Force sensors, also called force transducers, are known from the prior art in various embodiments, wherein as a rule an elastic deformation is converted by an occurring force into an electrical voltage. The same applies to pressure sensors. Such an electrical output signal output by the sensor can be used to signal a touch or collision to a user of the microscope without delay and / or automatically switch off the positioning system in order to prevent possible damage. The force or pressure sensor can consist of several individual sensors. In general, all types of pressure, force or displacement sensors can be used for the present invention. Strain gauges are often integrated into the sensors for this purpose. Piezo materials are also useful for detecting a pressure or a force or path change. It can also be used sensors that contact from a certain force or from a certain pressure make contact or interrupt it, for example, a spring that produces an electrical contact from a certain spring caused by a force travel. A potentiometer can also be used if, for example due to a power transmission, the mechanical actuator of the potentiometer undergoes a path change, due to which an electronically measurable signal is output via the associated change in resistance of the potentiometer. Finally, a path change caused by a force transmission can also be measured and evaluated optically, for example by means of an interferometer. It follows from these explanations that the force or pressure sensor used in accordance with the invention also comprises a displacement sensor which detects a displacement change on the basis of an exerted force or an exerted pressure.

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.An inventive method for protection against a collision between a Lens and one located on a microscope stage preparation or the microscope stage itself in a microscope provides that a power transmission from the microscope stage to the lens or vice versa by means of a force or pressure sensor, which is arranged on the microscope, is detected. This recognition already effectively leads to collision protection, since appropriate measures can be taken. In the following, a collision between the microscope stage and the objective is always to be understood as the possibility of a collision of a specimen located on the microscope stage or abutments there with the objective, without this needing to be mentioned explicitly.

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. Erfindungsgemäß ist der Kraft- oder Drucksensor in einem bei Berührung von Objektiv und Mikroskoptisch entstehenden Kraftübertragungsbereich zwischen Objektivhalter, der mehrere Objektive trägt, und Stativ angeordnet. 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.A microscope usually has a stand with which on the one hand a lens or a lens holder, which carries a plurality of lenses, and on the other hand, a microscope stage is mechanically connected. The objective holder may be, for example, a rotatable objective revolver or else an objective holder with linear displacement of the objectives. According to the invention, the force or pressure sensor is arranged in a force transmission region arising from the contact of the objective and the microscope stage between the objective holder carrying a plurality of objectives and the stand. Upon contact or contact or collision between the objective and the microscope stage, a force transmission region is created which extends between the objective and the microscope stage and on both sides into the stand. Thus, somewhere in this power transmission area, the power transmission can be detected. In this way, in the event of a collision, the advantageous effect is achieved that a force acting laterally on the lens, which acts from the X or Y direction against the lens due to the collision, acts through a force or pressure sensor attached in the Z direction. is detected, as long as acting in the Z direction force component of this laterally acting force acts on the force or pressure sensor.

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 (F_x, F_y, F_z) 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.In general, in the event of a collision between the objective and the microscope stage, a force acts on the force or pressure sensor which, according to known physical laws, can be decomposed into its respective spatial components (F _x , F _y , F _z ). If the sensor detects force transmission exclusively in the Z direction, lateral forces can nevertheless still be detected as long as they have a component in the Z direction.

Der Kraft- oder Drucksensor ist an einer Verbindungsstelle 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.The force or pressure sensor is arranged at a connection point between the lens holder and the stand in said power transmission area. The arrangement is generally advantageously at a point where the power transmission between the lens and the microscope stage can still be measured with sufficient accuracy before it is picked up by the elements of the microscope and dissipated there.

Es ist vorteilhaft, wenn der Kraft- öder 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.It is advantageous if the force or pressure sensor is in operative connection with a controller or control unit, wherein the control unit can use said electrical output signal of the sensor to control microscope components. Under active connection is to be understood as any type of signal-transmitting connection, which may be an electrical connection but also a wireless connection, for example by wireless or wireless, or for example, an opto-electronic connection.

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.Alternatively or additionally, the output signal of the force or pressure sensor, for example, with electronics, are evaluated. If the output signal exceeds a predetermined threshold value, an optical and / or acoustic signal transmitter can be triggered, which warns the user of the microscope. It is also conceivable, depending on the height of the threshold value of the output signal to make an emergency shutdown of the positioning. In all variants, it is possible that the control unit is integrated into the microscope or its stand, or that the control unit is arranged in a separate unit which is connected to the microscope or is in operative connection with it.

Es ist vorteilhaft, wenn diese Steuerungseinheit aus dem Ausgangssignal des Kraft-oder 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.It is advantageous if this control unit derives a magnitude of a force transmitted to the objective from the output signal of the force or pressure sensor. This variable may be a force value to be calibrated previously (measured in Newtons) or a variable proportional thereto. It is advantageous if said control unit is in operative connection with the positioning system of the microscope and shuts it off in a power transmission above a predetermined limit value or reverses in its drive direction. The threshold is adjustable to avoid damage to the lens and / or specimen in the event of a collision. In the case of a manual or automatic actuation of the positioning system (XYZ direction), this is switched off, for example, if the power transmission exceeds the stated limit value. It is also possible to reverse the drive direction to counteract amplification of the collision.

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.It also makes sense if the control unit is in operative connection with a, in particular the above-mentioned optical and / or acoustic signal generator, wherein in the event of detection of a collision or contact between lens and microscope stage or preparation, a suitable optical and / or acoustic Warning can be issued. Latest at Exceeding the mentioned limit value, such a warning should be issued or, in the case of an already previously issued warning signal, this should change or increase in its optical or acoustic effect.

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.Said control unit should be calibrated advantageous in the absence of power transmission to a zero point to compensate for an existing weight of a microscope component on the sensor. For example, the predetermined threshold of net power transmission may correspond to a force of 10 N transmitted to the lens determined by the sensor. Smaller forces than 10 N are also possible. Even higher limits of 20 N, 30 N, 40 N or 50 N are possible, for example, certain lenses are designed for a maximum weight of 50 N before they are damaged. These transmission limits should therefore never be exceeded. It is also possible to define two or more limit values, wherein, for example, a first warning occurs at a first limit value (10 N), when a second limit value (for example 40 N) is reached, a second warning occurs, for example when the positioning system is switched off.

Die Ausgestaltungen und Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich in analoger Weise aus den obigen Erläuterungen zu den Ausgestaltungen und Vorteilen des erfindungsgemäßen Mikroskops.The embodiments and advantages of the method according to the invention result in an analogous manner from the above explanations of the embodiments and advantages of the microscope according to the invention.

Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.Further advantages and embodiments of the invention will become apparent from the description and the accompanying drawings.

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.It is understood that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the particular combination given, but also in other combinations or in isolation, without departing from the scope of the present invention.

Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben.The invention is illustrated schematically with reference to an embodiment in the drawing and will be described below with reference to the drawing.

Figurenlistelist of figures

• 1 zeigt schematisch ein Mikroskop mit einem zwischen Stativ und Mikroskoptisch angeordneten Drucksensor zum Kollisionsschutz in einer möglichen Ausführungsform, 1 1 schematically shows a microscope with a pressure sensor arranged between stand and microscope stage for collision protection in a possible embodiment,
• 2 zeigt schematisch ein Mikroskop mit einem zwischen Objektiv und Stativ angeordneten Drucksensor zum erfindungsgemäßen Kollisionsschutz gemäß einer möglichen Ausführungsform, 2 1 schematically shows a microscope with a pressure sensor arranged between objective and stand for collision protection according to the invention, according to a possible embodiment,
• 3 zeigt schematisch ein Mikroskop mit am Mikroskopstativ angeordneten Dehnungsmessstreifen gemäß einer weiteren Ausführungsform, 3 1 schematically shows a microscope with strain gauges arranged on the microscope stand according to a further embodiment,
• 4 zeigt schematisch ein inverses Mikroskop mit verschiedenen möglichen Anordnungen von Kraft-oder Drucksensoren gemäß einer möglichen Ausführungsform und 4 schematically shows an inverted microscope with various possible arrangements of force or pressure sensors according to a possible embodiment and
• 5 zeigt schematisch eine weitere Ausführungsform eines inversen Mikroskops mit an der Aufhängung des Objektivhalters angebrachten Dehnungsmessstreifen. 5 schematically shows another embodiment of an inverted microscope with attached to the suspension of the lens holder strain gauges.

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.The figures are discussed below. A combination of features from the figures is possible. Furthermore, the microscopes show lenses on a lens holder, which is designed here as a nosepiece. Of course, other embodiments as well as individual lenses are conceivable.

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 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 1a gezeigt, die den umrandeten Ausschnitt B aus 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 1b dargestellt, die die Schnittansicht A-A aus 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. 1 schematically shows an embodiment of a microscope 10 with tripod 20 , Objective 30 and microscope stage 40 , The microscope stage carries in a known manner a preparation 41 , The objective 30 generated during operation of the microscope 10 an intermediate image of the preparation 41 , Through further images in the tube and eyepiece and / or a camera of the microscope 10 may be an enlarged picture of the preparation 41 be generated. The objective 30 is together with other lenses 30 on a nosepiece 31 attached, so by several lenses 30 the desired can be introduced into the observation beam path. On the tripod 20 is located as a positioning system (or part of the same) of the so-called Z-shoot 21 which can be operated manually or by motor to the microscope stage 40 in the Z direction (double arrow in 1 ) to move. This movement focuses the preparation 41 for each pivoted lens 30 , Between microscope stage 40 and tripod 20 there is a pressure sensor 42 , The pressure sensor 42 expediently consists of a plurality of individual sensors. These individual sensors are mounted on the microscope stage such that the preparation 41 on the table 40 and this in turn rests distributed on the individual sensors. An exemplary distribution of the individual sensors is in 1a shown the edged neckline B out 1 enlarged represents. To recognize is a part of the microscope stage 40 , where between microscope stage 40 and tripod 20 pressure sensors 42y and 42z are arranged, wherein the pressure sensors 42y a power transmission between microscope stage 40 and tripod 20 in the Y direction and the pressure sensors 42z a power transmission between microscope stage 40 and tripod 20 in the Z direction. In this way not only force transmissions in the Z-direction can be detected, as in particular with a faulty focus adjustment when the objective collides 30 with the microscope stage 40 but also acting perpendicular forces, such as shear forces or in a lateral collision of structures on the microscope stage 40 and the lens 30 occurring forces. In particular, as in 1b shown that the sectional view AA 1 represents, also a pressure sensor 42x between microscope stage 40 and tripod 20 be provided to detect power transmission in the X direction. In this way, for each of the three spatial directions X, Y and Z, one or more different limit values for quantities of the respective power transmission can be predetermined, for example to trigger warnings step by step or to switch off the positioning system in one or more spatial directions.

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.In operation, the preparation 41 manually or automatically by means of an autofocus system in the focus of the lens 30 brought. Typical working distances are fractions of a millimeter down to a few millimeters. As a result, there is a high risk of collision between lenses during the focusing but also in the subsequent examination of the preparation 30 and microscope stage 40 or preparation 41 , In the arrangement shown here, the pressure sensor 42z the weight of the microscope stage 40 and the preparation 41 detect and output a corresponding electrical signal. In this respect, it is expedient to the pressure sensor 42z to calibrate. If the weight of the preparation 41 is not known, this calibration should be done at each change of specimen. The pressure sensor 42 is with a control unit 50 connected by a signal line. Said calibration is performed such that in the absence of power transmission of the lens 30 on the drug 41 or the microscope stage 40 from the pressure sensor 42 no signal is output or the output signal from the control unit 50 is used as zero point.

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.Now, for example, in the Z direction, a pressure on the preparation 41 exerted, so is a power transmission from the lens 30 on the drug 41 and thus on the microscope stage 40 recognized. That of the pressure sensor 42 to the control unit 50 transmitted signal thus differs from zero. In this embodiment, the control unit 50 with the Z shoot 21 , with a signal lamp 60 as well as with a speaker 70 electrically connected. Furthermore, the control unit with a schematically illustrated switch 22 connected to the control panel, by the operation of the mentioned calibration takes place. By prior calibration, the control unit 50 the signal of the pressure sensor 42 Assign a size of the power transmission, for example, corresponds to a force transmitted to the lens. In this way, the control unit 50 For example, recognize a transmitted to the lens force of 10 N and output a corresponding warning signal. This warning signal can be sent to the signal lamp 60 and / or to the speaker 70 are delivered to emit an optical and / or acoustic signal. In this case, a user thus recognizes a touch of the lens 30 and preparation 41 or table 40 , This may already be the limit at which the control unit 50 the Z-shoot 21 turns off, so no further manual or even automatic further approach of microscope stage 40 to the lens 30 is possible. The drive direction can also be reversed in this case, so that microscope stage 40 and lens 30 automatically remove each other.

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.However, it is also conceivable for the mentioned control of the Z drive (in general of the positioning system in X, Y and Z movement) 21 through the control unit 50 specify a second higher limit, for example, one on the lens 30 transferred force of 40 N corresponds. Since lenses are typically destroyed or damaged at a force of 50 N and above, this limit must be avoided at all costs. The limits may additionally or alternatively also depending on a possible damage to the preparation 41 and be selected accordingly for the other spatial directions X and Y.

1b zeigt schematisch die Ansicht A-A aus 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 1) und die Drucksensoren 42y eine Kraftübertragung in Y-Richtung (vergleiche 1 und 1a). 1b schematically shows the view AA 1 with the Z shoot 21 through which the microscope stage 40 can be moved in the Z direction. Part of the fixed tripod is with 20 designated. Between microscope stage 40 and tripod 20 or the likewise stationary part of the Z-drive 21 are pressure sensors 42 arranged in the manner schematically illustrated. In this case, the pressure sensors detect 42x a power transmission in the X direction (see 1 ) and the pressure sensors 42y a power transmission in the Y direction (cf. 1 and 1a ).

2 zeigt eine andere Ausführungsform eines Mikroskops 10, wobei diese Ausführungsform nur in ihren Unterschieden zu 1 erläutert werden soll, um Wiederholungen zu vermeiden. Im Unterschied zur Ausführungsform gemäß 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 1, sodass zu weiteren Erläuterungen auf die Ausführungen dort verwiesen wird. 2 shows another embodiment of a microscope 10 , this embodiment only in their differences 1 should be explained in order to avoid repetition. In contrast to the embodiment according to 1 is a pressure sensor 32 on the lens 30 More specifically, in the power transmission area between the lens 30 or the lens holder 31 and tripod 20 when applying a force to the lens 30 through the microscope stage 40 arranged. Again, there is the pressure sensor 32 made up of several individual sensors attached to the lens holder 31 are suitably distributed. For existing lenses 30 on the lens holder 31 is a calibration of the pressure sensor 32 to do it once. Each time you replace the lens holder 31 the calibration has to be done again. Collides the lens 30 now with the product 41 or the microscope stage 40 , the pressure in the pressure sensor rises 32 , so that a corresponding signal via the illustrated electrical line to the control unit 50 is delivered. Moreover, the collision protection is carried out in this embodiment in a completely analogous manner to the embodiment of 1 , so that further explanations to the remarks there refer.

Es sei angemerkt, dass die Ausführungsformen der 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.It should be noted that the embodiments of the 1 and 2 can also be combined in a microscope, which then both a pressure sensor 42 at the microscope stage and a pressure sensor 32 on the lens. On the one hand, such an embodiment can increase the measurement accuracy and, due to the existing redundancy, increase the security against collisions.

3 zeigt schematisch eine weitere Ausführungsform eines aufrechten Mikroskops 10, wie es an sich bereits ausführlich in Zusammenhang mit den 1 und 2 behandelt worden ist. Im Unterschied zu diesen Ausführungsformen weist das Mikroskop 10 gemäß 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 1 und/oder 2 eingesetzten Kraft- oder Drucksensoren am Mikroskop 10 vorhanden sein. 3 schematically shows another embodiment of an upright microscope 10 as it is already in detail in connection with the 1 and 2 has been treated. Unlike these embodiments, the microscope has 10 according to 3 two strain gauges 42 as (further) force or pressure sensors on the tripod 20 are arranged. As in the previous embodiments, these are on the tripod 20 arranged strain gauges 42 with a (not shown here) control unit 50 connected. In the absence of power transmission between the lens 30 or lens holder 31 and microscope stage 40 there is no output signal from the strain gauges 42 or the output signal is calibrated to zero. In a collision between the lens 30 and microscope stage 40 will force in the tripod 20 transferred, leaving a slight deformation of the strain gauges 42 The result is. This deformation can be detected. Again, a magnitude of the force transmission may be the output of the strain gauges 42 be assigned, so that a certain limit of power transmission between lens 30 and microscope stage 40 can be determined. The illustrated strain gauges 42 may alternatively or in addition to those associated with 1 and / or 2 force or pressure sensors used on the microscope 10 to be available.

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 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 4b) angeordnet sein. Der Ausschnitt B aus 4 ist in 4a nochmals vergrößert dargestellt. Es gelten hier die Erläuterungen zu den 1 und 1a 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 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 4 dargestellten Kraft-oder Drucksensoren 32, 42 bei dem inversen Mikroskop 10 zum Einsatz kommen kann. 4 schematically shows an embodiment of an inverted microscope 10 with tripod 20 and lens holder 31 with an example lens shown 30 , Inverse microscopes are familiar per se from the prior art, so that it is possible to dispense with further details on this type of microscope here. In 4 are some possible arrangements for single or multiple force or pressure sensors 32 . 42 exemplified. Between microscope stage 40 and tripod 20 can pressure sensors 42y and 42z such as 42x (please refer 4b ) can be arranged. The detail B off 4 is in 4a shown enlarged again. Here are the explanations to the 1 and 1a in an analogous way. Alternatively or additionally, between lens holder 31 and tripod 20 pressure sensors 32y and 32z such as 32x (not shown) may be appropriate. Alternatively or additionally, as a further force or pressure sensors strain gauges 42 at the microscope stage 40 for example in the in 4 be shown attached manner. In a collision between the lens 30 and microscope stage 40 there is a slight deformation of these gauges 42 that can be measured. All sensors 32 and 42 are with a control unit 50 which, as already explained with reference to the previous embodiments, a signal lamp 60 and / or a speaker 70 can trigger. Again, a switch 22 on the control panel of the microscope 10 be provided for calibration purposes. It should be noted that even single or any combination of in 4 illustrated force or pressure sensors 32 . 42 at the inverted microscope 10 can be used.

4b zeigt eine Draufsicht auf das Mikroskop 10 gemäß 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 1b verwiesen. 4b shows a plan view of the microscope 10 according to 4 , You can see the microscope stage 40 and the tripod 20 or on the tripod 20 stationary arranged microscope components as well as between the tripod 20 or the said microscope components and the microscope stage 40 arranged pressure sensors 42y for detecting a power transmission in the Y direction and 42x for detecting a power transmission in the X direction. For the rest, please refer to the explanatory notes 1b directed.

Schließlich zeigt 5 in Analogie zu 3 eine alternative oder zusätzliche Möglichkeit der Anordnung von Kraft- oder Drucksensoren 32 bei einem inversen Mikroskop gemäß 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 4) eine Kraft F, wie in 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 3.Finally shows 5 In analogy to 3 an alternative or additional possibility of arranging force or pressure sensors 32 in an inverted microscope according to 4 , here strain gauges 32 at different locations of the Z-direction movable lens mount 31 are attached. Acts due to collision between lens 30 and microscope stage 40 (see 4 ) a force F , as in 5 shown schematically, this force leads F to a slight deformation of the illustrated suspension of the microscope holder 31 with resulting deformation of the strain gauges 32 , This deformation can be detected. Incidentally, the analogous statements apply here as well 3 ,

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010

Mikroskopmicroscope

2020

Stativtripod

2121

Z-Trieb, PositioniersystemZ-drive, positioning system

2222

Schalter switch

3030

Objektivlens

3131

Objektivhalterlens holder

3232

Drucksensor pressure sensor

4040

Mikroskoptischmicroscope stage

4141

Präparatpreparation

4242

Drucksensor pressure sensor

5050

Steuerungseinheitcontrol unit

6060

SignallampeWarning light

7070

Lautsprecherspeaker

Claims (13)

Mikroskop (10) mit einem Stativ (20), an dem ein Mikroskoptisch (40) zum Tragen eines Präparats (41) und ein Objektiv (30) angeordnet sind, und mit einem Positioniersystem (21) zur Einstellung eines Abstandes zwischen dem Mikroskoptisch (40) und dem Objektiv (30) und/oder zur Einstellung einer X-Y-Position des Mikroskoptisches, wobei das Mikroskop (10) einen Kraft- oder Drucksensor (32, 42) aufweist, der derart angeordnet und eingerichtet ist, dass eine Kraftübertragung von dem Mikroskoptisch (40) auf das Objektiv (30) oder umgekehrt erkannt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraft- oder Drucksensor (32, 42) in einem bei Berührung zwischen Objektiv (30) und dem Mikroskoptisch (40) oder dem darauf befindlichem Präparat (41) oder darauf befindlichen Aufbauten entstehenden Kraftübertragungsbereich, der sich zwischen Objektiv (30) und Mikroskoptisch (40) und zu beiden Seiten in das Stativ (20) erstreckt, angeordnet ist und sich an einer Verbindungsstelle zwischen einem das Objektiv (30) haltenden Objektivhalter (31), der mehrere Objektive trägt, und dem Stativ (20) befindet.Microscope (10) with a stand (20) on which a microscope stage (40) for supporting a preparation (41) and a lens (30) are arranged, and with a positioning system (21) for adjusting a distance between the microscope stage (40 ) and the objective (30) and / or for setting an XY position of the microscope stage, the microscope (10) having a force or pressure sensor (32, 42) which is arranged and arranged such that a force transmission from the microscope stage (40) is recognized on the objective (30) or vice versa, characterized in that the force or pressure sensor (32, 42) in a contact between the lens (30) and the microscope stage (40) or the preparation thereon (41 ) or on superstructures located thereupon force transmission region extending between the lens (30) and microscope stage (40) and on both sides in the stand (20) is arranged and located at a junction between the objecti v (30) holding lens holder (31), which carries a plurality of lenses, and the tripod (20). Mikroskop (10) nach Anspruch 1, wobei der Kraft- oder Drucksensor (32, 42) an dem Objektivhalter (31) angeordnet ist.Microscope (10) after Claim 1 , wherein the force or pressure sensor (32, 42) is arranged on the lens holder (31). Mikroskop (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 2, wobei der Kraft- oder Drucksensor (32, 42) mit einem optischen und/oder akustischen Signalgeber (60, 70) in Wirkverbindung steht, der bei Erkennen einer Kraftübertragung ein optisches und/oder akustisches Signal ausgibt.Microscope (10) according to one of Claims 1 to 2 , wherein the force or pressure sensor (32, 42) is in operative connection with an optical and / or acoustic signal transmitter (60, 70) which outputs an optical and / or acoustic signal upon detection of a power transmission. Mikroskop (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Kraft- oder Drucksensor (32, 42) mit einer Steuerung (50) in Wirkverbindung steht, wobei die Steuerung (50) in das Mikroskop (10) integriert ist und/oder außerhalb des Mikroskops (10) angeordnet ist.Microscope (10) according to one of Claims 1 to 3 wherein the force or pressure sensor (32, 42) is in operative connection with a controller (50), wherein the controller (50) is integrated into the microscope (10) and / or arranged outside the microscope (10). Mikroskop (10) nach Anspruch 4, wobei die Steuerung (50) aus dem Ausgangssignal des Kraft- oder Drucksensors (32, 42) eine Größe der Kraftübertragung ableitet.Microscope (10) after Claim 4 wherein the controller (50) derives a magnitude of the power transmission from the output of the force or pressure sensor (32, 42). Mikroskop (10) nach Anspruch 5, wobei die Steuerung (50) bei nicht vorhandener Kraftübertragung auf einen Nullpunkt kalibrierbar ist.Microscope (10) after Claim 5 wherein the controller (50) is calibratable to a zero point in the absence of power transmission. Mikroskop (10) nach Anspruch 6, wobei die Steuerung (50) für jedes der Objektive (30) kalibrierbar ist und dadurch jedem der Objektive (30) eine individueller Kalibrierwert zugeordnet ist.Microscope (10) after Claim 6 wherein the controller (50) is calibratable for each of the lenses (30) and thereby each of the lenses (30) is associated with an individual calibration value. Mikroskop (10) nach einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei die Steuerung (50) mit dem Positioniersystem (21) in Wirkverbindung steht und dieses bei einer Größe der Kraftübertragung oberhalb eines vorgegebenen Grenzwertes abschaltet oder in seiner Antriebsrichtung umkehrt.Microscope (10) according to one of Claims 5 to 7 wherein the controller (50) is operatively connected to the positioning system (21) and shuts it off at a magnitude of power transmission above a predetermined limit or reverses in its drive direction. Mikroskop (10) nach Anspruch 8, wobei der vorgegebene Grenzwert der Größe der Kraftübertragung zwischen -50 N und +50 N liegt.Microscope (10) after Claim 8 , wherein the predetermined limit of the size of the power transmission is between -50 N and +50 N. Mikroskop (10) nach einem der Ansprüche 4 bis 9, wobei die Steuerung (50) mit einem optischen und/oder akustischen Signalgeber (60, 70) in Wirkverbindung steht, der bei Erkennen einer Kraftübertragung ein optisches und/oder akustisches Signal ausgibt.Microscope (10) according to one of Claims 4 to 9 wherein the controller (50) is in operative connection with an optical and / or acoustic signal generator (60, 70) which outputs an optical and / or acoustic signal upon detection of a power transmission. Verfahren zum Schutz vor einer Kollision zwischen einem Objektiv (30) und einem auf einem Mikroskoptisch (40) befindlichen Präparat (41) oder dem Mikroskoptisch (40) selbst in einem Mikroskop (10), wobei eine Kraftübertragung von dem Mikroskoptisch (40) auf das Objektiv (30) oder umgekehrt mittels eines Kraft- oder Drucksensors (32, 42) erkannt wird, der am Mikroskop (10) in einem bei Berührung zwischen Objektiv (30) und dem Mikroskoptisch (40) oder dem darauf befindlichem Präparat (41) oder darauf befindlichen Aufbauten entstehenden Kraftübertragungsbereich, der sich zwischen Objektiv (30) und Mikroskoptisch (40) und zu beiden Seiten in das Stativ (20) erstreckt, angeordnet ist und sich an einer Verbindungsstelle zwischen einem das Objektiv (30) haltenden Objektivhalter (31), der mehrere Objektive trägt, und dem Stativ (20) befindet.Method for protecting against a collision between a lens (30) and a specimen (41) on a microscope stage (40) or the microscope stage (40) itself in a microscope (10), wherein a force transmission from the microscope stage (40) to the Lens (30) or vice versa by means of a force or pressure sensor (32, 42) is detected on the microscope (10) in a contact between the lens (30) and the microscope stage (40) or the preparation thereon (41) or On the superjacent structures resulting force transmission area extending between the lens (30) and microscope stage (40) and on both sides in the stand (20) is arranged, and at a junction between an objective (30) holding the lens holder (31), which carries multiple lenses, and the tripod (20) is located. Verfahren nach Anspruch 11, wobei bei Überschreiten einer Größe der Kraftübertragung über einen vorgegebenen Grenzwert ein den Abstand zwischen Mikroskoptisch (40) und Objektiv (30) einstellendes Positioniersystem (21) abgeschaltet oder in seiner Antriebsrichtung umgekehrt wird.Method according to Claim 11 , Wherein exceeding a size of the power transmission over a predetermined limit, the distance between the microscope stage (40) and lens (30) adjusting positioning (21) is switched off or reversed in its drive direction. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, wobei bei Erkennen einer Kraftübertragung ein optisches und/oder akustisches Signal ausgegeben wird.Method according to Claim 11 or 12 , wherein upon detection of a power transmission, an optical and / or acoustic signal is output.

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