[发明专利]包括枢转支架的数码显微镜，该数码显微镜的校准方法和自动对焦及图像中心跟踪的方法

说明书

本发明涉及一种具有枢转支架的数码显微镜、校准上述支架的方法以及驱动该枢转支架后自动对焦跟踪和图像中心跟踪的方法。根据本发明，该枢转支架包括用于确定枢转臂(07)的当前枢转角度的角度传感器。当前枢转角度在控制单元中被处理以在驱动枢转臂(07)之后执行自动对焦跟踪和/或中心跟踪。校准是使用两个枢转角度来进行的，其中偏离焦点和图像中心位置被确定，且据此确定用于对焦和图像中心位置的枢转角度相关函数。

技术领域

本公开总体涉及本文所述的数码显微镜，数码显微镜的校准方法，以及该数码显微镜操作过程中自动对焦和图像中心跟踪的方法。

背景技术

理论上，在具有枢转支架的显微镜中，成像系统的光学轴和支架的枢转轴应设置为彼此垂直。然而，在枢转过程中，当观察的物体不在枢转轴的平面中或当观察的细节不在轴的交点上时成像和对焦会发生变化。

在先技术包括多个操作显微镜，其可通过显微物体上方的特定悬挂机制来自由定位。例如，DE 42 13 312 A1公开了一种操作显微镜，其中，根据放大倍率调整，对焦速度可调整使得可进行对焦调整、偏转调整或倾斜调整。在此情况下，缩放马达调整用作对焦以及X和Y调整的设置信号。在DE 697 16 018 T2和US 5 825 536中，已知具有多部件铰接臂的操作显微镜的控制机制。马达被启动以使多个臂部执行预定的动作。力/扭矩传感器被用于确定在多个轴方向上的作用力，以使臂部和关节被致动以协助操作。角度传感器被用于检测每个关节的当前角度，以使可由此计算显微镜的定位和移动模式。

美国专利公开2005/0117207 A1公开了一种操作显微镜，其具有多部件铰接臂和控制机制，该控制机制大体上维持对焦区域大体恒定地独立于臂运动。在此情况下，角度传感器也被用于检测关节的定位以便于确定显微镜的定位。

JP-2001059599-A2和JP-2010102344-A2描述了一种用于数码显微镜的枢转臂支架，其包括可绕水平转轴枢转的枢转臂。枢转臂包括上部对焦单元，其可沿一柱子垂直移动以初步粗调并通过手轮夹紧到位。与上述简单的导柱相平行的缩放元件/目标组合的支撑可被更精细地定位用于对焦。上述说明涉及到枢转臂的垂直调整，即当枢转臂绕转轴枢转时，在相应的枢转角度下发生对焦运动。为了避免破坏性错位，使用者必须调整三个旋钮直至光学轴与涉及的实际转轴相交。对于不熟悉上述调整过程的使用者而言，极其难以快速并足够准确地进行上述调整。为了松开一个旋钮，至少其他两个旋钮中的一个必须旋紧，且在绝大多数情况下通过旋紧过程得到的实际调整方向与所需的调整方向并不相同。此外，该组件相当昂贵且极大地降低了该系统作为一个整体的稳定性；因此，相机成像尤其在操作旋钮之时或紧随其操作之后容易振荡，从而进一步妨碍了调整程序。如果旋钮被无意触碰或被误以为调节螺丝时调整也可很容易丢失。

JP 2013-072996描述了一种显微镜系统，其中观察点的移位和离焦可被修正。为了达到这一点，关于对焦调整和枢转支架的转轴相一致的阶段的状态信息被存储在存储单元中。这些阶段可在以后被具体调集。这种情况下的问题是，对于未存储的每个阶段，有必要进行昂贵的校准程序，且因此枢转角度的改变所导致的偏差不能在整个枢转角度范围内得到补偿。

总之，校准成本很高，因为轴定位和轴对齐在各个设备中可由于制造公差而不同。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有枢转支架的数码显微镜，以及校准该显微镜的方法。数码显微镜应被校准以使其系统可容易被甚至是没有经验的使用者理解和易于操作，且使得在任何枢转角度均可确保标本细节能快速生成聚焦图像，且其相对于水平调整不会在图像中横向位移。这一点甚至在自动操作时也应能实现。

这一目标通过具有权利要求1中特征的数码显微镜、具有权利要求7中特征的方法以及具有权利要求10中特征的方法得以实现。

该数码显微镜以已知的方式包括光学单元，其包括至少一个目标和图像处理单元。目标的纵轴(Z轴)。