DE102004051940A1 - Beleuchtungseinrichtung in einem Mikroskop - Google Patents
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Abstract
Eine Beleuchtungseinrichtung in einem Mikroskop weist mehrere Lichtquellen auf, die an einem Spiegelhaus angeordnet sind und mittels eines Spiegels im Spiegelhaus dem Beleuchtungsstrahlengang wahlweise zuschaltbar sind. Erfindungsgemäß ist der Spiegel drehbar oder verschiebbar angeordnet und es ist mindestens ein Antrieb vorgesehen, der den Spiegel dreht oder verschiebt und damit jeweils eine der Lichtquellen zuschaltet. Durch geeignete Anordnung von zwei Spiegeln sind bis zu drei Lichtquellen wahlweise zuschaltbar. Vorzugsweise ist der Antrieb motorisch und ein Sensor erfasst die aktuelle Position und/oder die Bewegungsrichtung des Spiegels und liefert ein Steuersignal für den motorischen Antrieb.
Description
- Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungseinrichtung in einem Mikroskop mit mehreren Lichtquellen, die an einem Spiegelhaus angeordnet sind und mittels eines Spiegels im Spiegelhaus wahlweise dem Beleuchtungsstrahlengang zuordenbar sind.
- Beleuchtungseinrichtungen dieser Art sind bekannt bei Mikroskopen, die beispielsweise in mehreren Spektralbereichen abbilden und entsprechend mehrere Lichtquellen aufweisen. Die Spektralbereiche können beispielsweise den sichtbaren, den infraroten oder den ultravioletten Spektralbereich oder spektrale Bereiche oder Spektrallinien-Linien darin betreffen. Diese Beleuchtungseinrichtungen enthalten den Spektralbereichen zugeordnete Lichtquellen.
- Dazu ist es bekannt, im Beleuchtungsstrahlengang zwischen der eigentlichen Lichtquelle und der Beleuchtungsoptik eine sogenanntes 2-faches Spiegelhaus anzuordnen, an dem zwei Lichtquellen angebracht sind. Zur Umschaltung zwischen den beiden Lichtquellen ist meistens ein klappbarer Spiegel angeordnet. Ein manuelles Umschalten zwischen den Lichtquellen ist meist umständlich und kostet unnötige Zeit, da die Schaltmechanismen teilweise schlecht zugänglich sind.
- Weiterhin kommt es zu einem hohen Zeitverlust beim Austausch von einer defekter Lampe, da die Umgebung der Lampe und diese selbst sehr heiß ist. Ist der zweite Anschluss bei einem 2-fachen Spiegelhaus frei, schaltet man einfach zur zweiten Lichtquelle um, ist dieser aber mit eine Lichtquelle für ein anderes Verfahren belegt, muss man seine Arbeit unterbrechen, bis das System abgekühlt ist.
- Es ist daher Aufgabe dieser Erfindung, eine Beleuchtungseinrichtung in einem Mikroskop mit mehreren Lichtquellen anzugeben, welche eine schnelle, motorische Umschaltung zwischen mehreren, speziell bis zu drei Lichtquellen ermöglicht.
- Diese Aufgabe wird bei einer Beleuchtungseinrichtung in einem Mikroskop mit mehreren Lichtquellen, die an einem Spiegelhaus angeordnet sind und mittels eines Spiegels im Spiegelhaus wahlweise dem Beleuchtungsstrahlengang zuordenbar sind, durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
- Um hierbei eine Redundanz zu gewährleisten, können bei dieser Erfindung alle drei Anschlüsse bestückt sein, wobei an zwei Anschlüsse die gleichen Lichtquellen kommen. Fällt eine Lichtquelle aus, kann sofort zur anderen umgeschaltet werden.
- Dieses Verfahren könnte automatisiert werden, wenn die Funktion der Lichtquellen mittels eines Lichtsensors überprüft würden. Meldet ein Sensor den Ausfall der einen Lichtquelle, könnte automatisch durch eine intelligente Ansteuerung des Motors auf die andere Lichtquelle gleicher Art umgeschaltet werden.
- Durch die Möglichkeit, den Spiegel mit Spiegelhalter aus dem Spiegelhaus herausnehmen zu können, kann dieser auch jederzeit durch einen anderen Spiegel ausgetauscht werden. Wenn dann eine spezielle Untersuchung auch spezielle Spiegelbeschichtungen verlangt, kann ein anderer Spiegel mit geforderter Spezifikation (Wellenlänge, Reflektionsschicht, Farbe, Form, o.ä.) eingesetzt werden.
- Auch braucht bei Beschädigung des Spiegels das Spiegelhaus nicht mehr zur Reparatur eingeschickt, sondern nur ein Ersatzspiegel bestellt werden.
- Die Erfindung wird nachfolgend anhand der schematischen Zeichnung mit den
1 bis8 näher erläutert. Es zeigen: -
1 : ein Mikroskop mit einer Beleuchtungseinrichtung mit drei Lichtquellen; -
2 : ein Spiegelhaus mit motorischem Antrieb; -
3 : dasselbe Spiegelhaus aus2 mit eingeschwenktem Spiegelhalter; -
4 : das motorisches Spiegelhaus aus3 mit umgekehrt eingesetztem Spiegelhalter; -
5 : eine Außenansicht eines manuelles Spiegelhauses; -
6 : das mechanische Spiegelhaus aus5 ohne die obere Abdeckung; -
7 : eine alternative Ausgestaltung eines motorischen Spiegelhauses; -
8 : die in7 gezeigte Anordnung in der Draufsicht. -
1 zeigt ein Mikroskop1 , bestehend aus einem Stativ2 mit einer Rückwand3 und einem Beleuchtungsarm4 . Das motorische Spiegelhaus5 ist ein stabiles Gehäuse und wird räumlich orientiert an der Rückwand3 befestigt. Am Spiegelhaus5 können bis zu drei Zwischenrohre6 befestigt sein, an welchen bis zu drei Lichtquellen7 befestigt sein können. Als Lichtquellen können neben den dargestellten Lampenhäuser auch Faserlichtleiter, Laser, o.ä. dienen. - Die Zwischenrohre
6 können in unterschiedlichen Längen bereitgestellt werden, um auf unterschiedliche Anforderungen, z.B. Einsatz in einer Klimakammer, reagieren zu können. -
2 zeigt das motorische Spiegelhaus5 an der Rückwand3 des Mikroskops in der Draufsicht ohne die obere Abdeckung mit zwei montierten Zwischenrohren6 . Die Lichtquelle7 wird hier nur schematisch dargestellt. Die dritte Anschlussmöglichkeit für eine Lichtquelle ist durch ein Abdeckblech22 verschlossen. - Der Spiegelhalter
8 mit montiertem Spiegel9 ist auf einer Drehachse10 drehbar gelagert. Im Spiegelhalter8 befinden sich oben und unten Geber11 und jeweils eine Mitnehmer-Nut12 . Die Geber11 können z.B. als Magnete, Fahnen, o. ä. ausgebildet sein. - Unter dem Spiegelhalter
8 befindet sich eine Platine13 mit fünf Sensoren14 und einer intelligenten Steuerung. Als Sensoren14 können z.B. Hall-Sensoren, Lichtschranken o. ä. verwendet werden. Die intelligente Steuerung erkennt, über welchen Sensoren14 sich die Geber11 des Spiegelhalters8 befinden und somit ist die momentane Position bzw. Schaltstellung des Spiegelhalters8 und dessen Umschaltrichtung bei Betätigung der Umschaltung bekannt. - Ein Motor
15 mit montiertem Schwenkarm16 bewirkt die Umschaltung des Spiegelhalters8 . Dabei wird die Schwenkbewegung des Schwenkarms16 über ein Verbindungsstück17 zu den beiden Spiegelhalter-Aufnahmen18 übertragen. Diese Spiegelhalter-Aufnahmen18 sind ebenfalls um die Drehachsen10 drehbar gelagert und besitzen am einen Ende einen Mitnehmer-Stift19 , der sich beim Einsetzen des Spiegelhalters8 in dessen Mitnehmer-Nut12 setzt und diesen bei Schwenkung mitnimmt. Die Rastpositionen werden durch eine Kugelrastung20 realisiert. -
3 zeigt dasselbe motorische Spiegelhaus5 mit eingeschwenktem Spiegelhalter8 , so dass die rechte Lichtquelle7 zum Einsatz kommt. Die genaue Position, in diesem Fall der Winkel, des Spiegels9 kann über eine Einstellschraube21 justiert werden. Die Kugelrastung20 drückt hierbei die Spiegelhalter-Aufnahme18 immer gegen die Einstellschraube21 . - Durch die Geber
11 über den entsprechenden Sensoren14 weiß die intelligente Steuerung, in welche Richtung der Spiegelhalter8 bei nächstem Schaltbefehl gedreht werden muss. -
4 zeigt das motorisches Spiegelhaus5 mit dem Zwischenrohr6 und der Lichtquelle7 auf der linken Seite. Um das Licht von dieser Seite in das Mikroskop zu bekommen, muss der Spiegelhalter8 von der linken Drehachse10a seitenverkehrt auf die rechte Drehachse10b gesteckt werden. Die intelligente Steuerung erkennt auch diese Umrüstung und die neue Stellung des Spiegelhalters8 und damit auch die nächste Schwenkrichtung. - Der Schwenkbereich und der ausgeschwenkte Spiegelhalter
8 ist in4 gestrichelt angedeutet. -
5 zeigt die Außenansicht eines manuelles Spiegelhauses23 mit den Zwischenrohren6 und den Lichtquellen7 auf der geraden und rechten Seite. Diese Variante ist kostengünstiger als die motorische Variante, stellt aber eine nicht so komfortable Lösung dar. Sie könnte ebenfalls auch so ausgeführt werden, dass drei Anschluss-Seiten mit Lichtquellen zu bestücken sind. - Das mechanische Spiegelhaus
23 ist wie das motorische räumlich orientiert an der Rückwand3 befestigt. Durch Drehen am Drehknopf24 erfolgt die Umschaltung zwischen den Lichtquellen7 . -
6 zeigt das mechanische Spiegelhaus23 an der Rückwand3 des Mikroskops in der Draufsicht ohne die obere Abdeckung mit zwei montierten Zwischenrohren6 . Die Lichtquelle7 wird auch hier nur schematisch dargestellt. - Der Drehknopf
24 ist fest mit dem Spiegelhalter8 verbunden und befindet sich in der Verlängerung der Drehachse10 . Der Spiegelhalter8 wird durch die Kugelrastung20 in der jeweiligen Position gehalten und mit der Einstellschraube21 kann die Abblendrichtung genau justiert werden. - Der Schwenkbereich und der eingeschwenkte Spiegelhalter
8 sind in6 gestrichelt angedeutet. -
7 zeigt eine Alternativ-Lösung zum eben beschriebenen motorischen Spiegelhaus, an dem ebenfalls gleichzeitig drei Lichtquellen7 mit drei Zwischenrohren6 angebaut werden können. Bei der Darstellung wurde aus Übersichtsgründen auf die Darstellung des Gehäuses vom Spiegelhaus und die Rückwand des Mikroskops verzichtet. - Die Ausspiegelung erfolgt durch zwei Spiegelflächen
25 , die im vorliegenden Ausführungsbeispiel durch zwei Prismen realisiert sind. Die beiden Spiegelflächen, im vorliegenden Fall die Prismen, sind fest auf einer Verfahrbühne26 befestigt. Der Verfahrweg muss durch entsprechende Maßnahmen, z.B. durch eine Führung und Endanschläge (hier nicht dargestellt), realisiert und sichergestellt werden. Als Antrieb der Verstellung kann ein Motor27 mit Ritzel28 dienen, das in eine Zahnstange29 eingreift. Durch Drehung des Motors27 wird die Verfahrbühne26 nach oben bzw. nach unten gefahren. In der Mittelposition hat die Verfahrbühne ein Durchgangsloch, um den Lichtstrahl der Lichtquelle7 durchzulassen, welches in gerader Ausrichtung montiert ist. Die Einstellung dieser Beleuchtungsvariante ist in7 dargestellt. -
8 zeigt die in7 gezeigte Anordnung in der Draufsicht. Die Lichtquellen7 sind hier wieder nur schematisch dargestellt und die Rückwand3 wird in ihrer Position gezeigt. - Natürlich kann von dieser Alternativ-Lösung ebenfalls eine manuelle Verstellung der Verfahrbühne
26 abgeleitet werden, die hier nicht dargestellt wird. -
- 1
- Mikroskop
- 2
- Stativ
- 3
- Rückwand
- 4
- Beleuchtungsarm
- 5
- Motorisches Spiegelhaus
- 6
- Zwischenrohr
- 7
- Lichtquelle
- 8
- Spiegelhalter
- 9
- Spiegel
- 10
- Drehachse
- 11
- Geber
- 12
- Mitnehmer-Nut
- 13
- Platine
- 14
- Sensor
- 15
- Motor
- 16
- Schwenkarm
- 17
- Verbindungsstück
- 18
- Spiegelhalter-Aufnahme
- 19
- Mitnehmer-Stift
- 20
- Kugelrastung
- 21
- Einstellschraube
- 22
- Abdeckblech
- 23
- Spiegelhaus mechanisch
- 24
- Drehknopf
- 25
- Spiegelfläche
- 26
- Verfahrbühne
- 27
- Motor
- 28
- Antriebsritzel
- 29
- Zahnstange
Claims (13)
- Beleuchtungseinrichtung in einem Mikroskop mit mehreren Lichtquellen, die an einem Spiegelhaus angeordnet sind und die mittels eines Spiegels im Spiegelhaus dem Beleuchtungsstrahlengang wahlweise zuschaltbar sind, dadurch gekennzeichnet, – dass der Spiegel drehbar oder verschiebbar angeordnet ist, – und dass mindestens ein Antrieb vorgesehen ist, der den Spiegel dreht oder verschiebt und damit jeweils eine der Lichtquellen zuschaltet.
- Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb motorisch ist.
- Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass dem Spiegel mindestens ein Sensor zugeordnet ist, der die aktuelle Position des Spiegels erfasst.
- Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem Ausgangssignal des mindestens einen Sensors ein Steuersignal für den motorischen Antrieb abgeleitet wird.
- Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem Ausgangssignal des mindestens einen Sensors ein Richtungssignal abgeleitet wird, welches die Bewegungsrichtung des Spiegels angibt.
- Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Sensor ein Ausgangssignal mit einer Information über die zugeschaltete Lichtquelle liefert.
- Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor und/oder ein weiteres Messmittel die Funktion der Lichtquelle überwacht und bei Nichtfunktion oder Funktionsstörung der Lichtquelle ein Steuersignal für den motorischen Antrieb abgeleitet wird, so dass der Spiegel gedreht und eine andere Lichtquelle zugeschaltet wird.
- Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Spiegel auf einem drehbaren Spiegelhalter angeordnet ist.
- Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Spiegelhalter ein Aufnahme für den Spiegel aufweist, die ein reversibles Aufnehmen des Spiegels erlaubt.
- Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Spiegelhaus bis zu drei Lichtquellen angebracht sind und dass der drehbare Spiegelhafter zwei Aufnahmen für den Spiegel aufweist, die ein reversibles Aufnehmen und Umstecken des Spiegels erlaubt, so dass durch Drehen des Spiegelhalters wahlweise eine von drei Lichtquellen zuschaltbar ist.
- Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Spiegel auf einer verschiebbaren Verfahrbühne angeordnet ist.
- Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Spiegelhaus bis zu drei Lichtquellen angebracht sind und dass auf der verschiebbaren Verfahrbühne zwei Spiegel angeordnet sind, so dass durch Verschieben der Verfahrbühne wahlweise eine von drei Lichtquellen zuschaltbar ist.
- Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Spiegel als Spiegelflächen zweier Prismen ausgebildet sind.
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