DE10345367A1

DE10345367A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Justierung und automatisierten Nachjustierung der Lampe in einem Mikroskop

Info

Publication number: DE10345367A1
Application number: DE10345367A
Authority: DE
Inventors: Matthias Dipl.-Ing. Gonschor
Original assignee: Carl Zeiss Jena GmbH
Current assignee: Jenoptik AG
Priority date: 2003-09-26
Filing date: 2003-09-26
Publication date: 2005-05-19
Also published as: US7045984B2; US20050127270A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung dient der Justierung der Lampe in einem Mikroskop. DOLLAR A Bei der erfindungsgemäßen Lösung wird die Kipprichtung (6) des Glaskörpers (7) gegenüber dem Lampensockel (2) an der Lampe (1) gekennzeichnet. Der Lampensockel (2) erhält ebenfalls eine Kennzeichnung zum orientierten Einsetzen der gekennzeichneten Lampe (1), damit die Kipprichtung (6) der Lampe (1) nach dem Einsetzen in Richtung der optischen Achse (9) des Kollektors (3) liegt. Zur Justierung wird die Kollektor-Reflektor-Einheit (5) in Richtung der optischen Achse (9) des Kollektors (3) verschoben und danach der Lampensockel (2) in vertikaler Richtung auf die optische Achse (9) des Kollektors (3) ausgerichtet. Zur automatisierten Nachjustierung verfügt der Lampensockel (2) über einen Stellantrieb. Von einer vorhandenen Steuereinheit (11) wird in Auswertung von Lampenspannung (12) oder Lampenstrom eine Führungsgröße für den Stellantrieb bestimmt. DOLLAR A Die vorgeschlagene Lösung kann in allen Geräten angewendet werden, bei denen eine vorhandene Höchstdruckgasentladungslampe in eine Fokuslage zu bringen und/oder zu halten ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein dazugehöriges Verfahren zur Justierung der Lampe in einem Mikroskop. Dabei soll die Lampe in die Fokusebene gebracht und in dieser entsprechend der optischen Achse ausgerichtet werden.
In der Fluoreszenz- und Lichtmikroskopie werden als Anregungs- bzw. Beleuchtungslichtquellen Höchstdruckgasentladungslampen, beispielsweise Xenon- oder Quecksilberhöchstdrucklampen eingesetzt, die entsprechend im Strahlengang zu positionieren sind. Um den abgestrahlten Lichtstrom der Lampe besser ausnutzen zu können, ist ein zusätzlicher Reflektorspiegel vorhanden, der das Bild des Lichtbogens möglichst genau in die Ebene des Lichtbogens abbildet. Mit dem Einsatz derartiger Lampen sind im wesentlichen zwei Nachteile verbunden.
Zum einen unterliegen die eingesetzten Lampen einem Verschleiß, der sich mit zunehmender Brenndauer durch einen sich vergrößernden Elektrodenabstand infolge Abbrandes äußert. Dadurch bewegt sich der Intensitätsschwerpunkt des Beleuchtungslichtes aus der auf der optischen Achse befindlichen Fokuslage heraus, wodurch sich zusätzlich die Homogenität des Ausleuchtungsfeldes verschlechtert. Um diese Bewegung zu kompensieren, befindet sich normalerweise an der Beleuchtungseinrichtung eine manuelle Höhenverstellung.
Zum anderen weisen die eingesetzten Gasentladungslampen aufgrund ihres Fertigungsverfahrens große mechanische Toleranzen auf. Diese äußern sich beispielsweise durch einen unterschiedlichen Elektrodenabstand vom Sockel oder einem Taumelschlag, bei dem der Glaskörper schräg auf dem Lampenfuß sitzt.
Diese Tatsachen machen es erforderlich, dass mit jedem Lampenwechsel eine genaue Justierung der Lampe und gegebenenfalls des Reflektorspiegels bezüglich der optischen Achse des Kollektors erforderlich wird.
Nach dem Stand der Technik sind dazu Anordnungen bekannt, bei denen die Lampe in der Fokusebene des Kollektors, sowie der Reflektorspiegel in einer parallelen Ebene zur Fokusebene und entlang der optischen Achse justiert werden kann.
Des weiteren sind Anordnungen bekannt, bei denen der Reflektorspiegel fest mit dem Lampengehäuse verbunden ist, so dass nur noch die Lampe in der Fokusebene des Kollektors und in Richtung der optischen Achse des Kollektors justiert werden kann. In beiden Fällen besteht zusätzlich die Möglichkeit den Kollektor zu fokussieren.
Die genannten Anordnungen haben jedoch den Nachteil, dass die jeweils vorzunehmenden Justierschritte in ihrem Ablauf, aufgrund der hohen Anzahl von Freiheitsgraden sehr komplex sind und zum Erreichen der optimalen Einstellungen ein gewisses Grundwissen über Justierung erfordern.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Lösung zu entwickeln mit der bei möglichst wenig Justierfreiheitsgraden eine Justierung der Lampe selbst für Benutzer ohne Grundwissen über Justierung sowohl bei der Montage der Leuchte als auch während ihres Betriebes möglich ist.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

Die Vorrichtung zur Justierung und automatisierten Nachjustierung der Lampe in einem Mikroskop besteht aus einem Kollektor und einem Reflektor, die eine mechanische Einheit bilden, sowie einem, zwischen Kollektor und Reflektor angeordneten Lampensockel zur Aufnahme der Lampe und Vorrichtungen zur Justierung der Lampe sowie der Kollektor-Reflektor-Einheit. Gemäß dem Verfahren wird die Kipprichtung des Glaskörpers gegenüber dem Lampenfuß ermittelt und an der Lampe gekennzeichnet. Um ein orientiertes Einsetzen der Lampe zu ermöglichen weist der Lampensockel ebenfalls eine Kennzeichnung auf, damit die Kipprichtung der Lampe nach dem Einsetzen in Richtung der optischen Achse des Kollektors liegt.

Zur Justierung wird die Kollektor-Reflektor-Einheit in Richtung der optischen Achse des Kollektors verschoben, um den zwischen den Elektroden der Lampe erzeugten Lichtbogen in die Fokusebene des Kollektors und danach durch Verschieben des Lampensockels in vertikaler Richtung auf die optische Achse des Kollektors auszurichten.

Für die Nachjustierung während des Betriebes wird von einer vorhandenen Steuereinheit in Auswertung der Lampenspannung oder des Lampenstromes eine Führungsgröße für einen am Lampensockel vorhandenen Stellantrieb bestimmt und ein entsprechendes Steuersignal an diesen übermittelt.

Die vorgeschlagene Lösung kann in allen Geräten angewendet werden, bei denen es darauf ankommt, eine vorhanden Höchstdruckgasentladungslampe in eine Fokuslage zu bringen und/oder zu halten.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben. Dazu zeigen:
1: eine Prinzipanordnung zur Lampen- und Kollektorfokussierung in einem Mikroskop,
2: eine Lampe, die einen Taumelschlag aufweist,
3: gekennzeichnete Lampenfassungen zum orientierten Einsetzen gekennzeichneter Lampen,
4: eine Anordnung zur Justierung und automatisierten Nachjustierung der Lampe und
5: die grafische Darstellung des Verlaufs der Lampenspannung in Abhängigkeit vom Elektrodenabstand.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren und der Vorrichtung zur Justierung und automatisierten Nachjustierung der Lampe in einem Mikroskop besteht die Vorrichtung gemäß 1 aus einem die Lampe 1 aufnehmenden Lampensockel 2, der zwischen einem Kollektor 3 und einem Reflektor 4, die beide eine mechanische Einheit 5 bilden, angeordnet ist. Sowohl die Kollektor-Reflektor-Einheit 5 als auch der Lampensockel 2 verfügen dabei über Vorrichtungen zur Justierung. Dabei fällt die optische Achse 9 des Kollektors 3 mit der des Reflektors 4 zusammen.
Gemäß dem Verfahren wird die Kipprichtung 6 des Glaskörpers 7 gegenüber dem Lampenfuß 8 bestimmt und an der Lampe 1 vorzugsweise am Lampenfuß 8 gekennzeichnet. 2 zeigt dazu eine Lampe 1, die einen Taumelschlag aufweist. Zum orientierten Einsetzen der gekennzeichneten Lampe 1 weist der Lampensockel 2 ebenfalls eine Kennzeichnung 10 auf, damit die Kipprichtung 6 der Lampe 1 nach dem Einsetzen in Richtung der optischen Achse 9 des Kollektors 3 liegt. 3 zeigt zwei gekennzeichnete Lampenfassungen.
Zur Justierung wird die Kollektor-Reflektor-Einheit 5 in Richtung der optischen Achse 9 des Kollektors 3 verschoben, um den zwischen den Elektroden der Lampe 1 erzeugten Lichtbogen in die Fokusebene des Kollektors 3 und danach durch Verschieben des Lampensockels 2 in vertikaler Richtung auf die optische Achse 9 des Kollektors 3 auszurichten.
Durch dieses orientierte Einsetzen der gekennzeichneten Lampe 1 und einer Fokussierung der Kollektor-Reflektor-Einheit 5 wird erreicht, dass unabhängig vom Kippwinkel und der Kipprichtung der Lampe 1 immer gleichzeitig eine scharfe Abbildung des Lichtbogens und seines Spiegelbildes in einer Ebene, nämlich der Fokusebene des Kollektors erreicht wird.
Der Krümmungsmittelpunkt des Reflektors 4 liegt in der Fokusebene des Kollektors 3. Durch diese Anordnung ist gewährleistet, dass das Spiegelbild des zwischen den Elektroden der Lampe 1 erzeugten Lichtbogens bei optimaler Justierung in die Ebene des Lichtbogens 1, d.h. in die Fokusebene des Kollektors 3 abgebildet wird.
In 4 ist eine mögliche Anordnung zur Justierung und automatisierten Nachjustierung der Lampe dargestellt. Diese besteht aus einem die Lampe 1 aufnehmenden Lampensockel 2, der zwischen einem Kollektor 3 und einem Reflektor 4, die beide eine mechanische Einheit 5 bilden, angeordnet ist. In 2 ist zusätzlich eine Lampe 1 abgebildet, die einen Taumelschlag aufweist. Sowohl die Kollektor-Reflektor-Einheit 5 als auch der Lampensockel 2 verfügen dabei über Vorrichtungen zur Justierung.
Zur Nachjustierung während des Betriebes wird von einer vorhandenen Steuereinheit 11 in Auswertung der Lampenspannung 12 oder des Lampenstromes eine Führungsgröße für einen am Lampensockel 2 vorhandenen Stellantrieb bestimmt und ein entsprechendes Steuersignal an diesen übermittelt. Dies ist möglich da sich mit zunehmender Brenndauer der Lampe 1, durch den ständigen Abbrand der Elektroden, die über den Elektroden anliegende Lampenspannung steigt. Die Abhängigkeit der Lampenspannung vom Elektrodenabstand ist in 6 grafisch dargestellt.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung kann durch vorhandene Messeinrichtungen 13 eine Auswertung des Ausleuchtungsprofils erfolgen und das Erreichen der optimalen Justierung über Ausgabegeräte zur Anzeige gebracht werden. Die Messvorrichtung 13 misst dabei das Ausleuchtungsprofil in einer zur optischen Achse 9 des Kollektors 3 senkrechten Achse. Als Messvorrichtung 13 kann beispielsweise eine CCD-Zeilenkamera mit einer vorgeordneten Abbildungsoptik 14 verwendet werden.
Auch ist es möglich, dass sowohl die Kollektor-Reflektor-Einheit 5 als auch der Lampensockel 2 über Stellantriebe zur motorischen Justierung verfügen und eine vorhandene Steuereinheit 11 in Auswertung des Ausleuchtungsprofils eine Führungsgröße für die Stellantriebe bestimmt und ein entsprechendes Steuersignal an diese übermittelt.
Für bestimmte Anwendungsfälle ist es wünschenswert eine möglichst große Leuchtfläche zu erzeugen. Dazu ist die Lampe 1, die dafür einen Taumelschlag aufweisen muss, so zu justieren, dass der Lichtbogen und sein Spiegelbild seitlich direkt nebeneinander in der selben Ebene liegen. Dies kann mit einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung erreicht werden. Dazu wird die Kipprichtung des Glaskörpers 7 gegenüber dem Lampenfuß 8 in beschriebener Weise an der Lampe 1 gekennzeichnet. Die Kennzeichnung auf dem Lampensockel 2 zum orientierten Einsetzen der gekennzeichneten Lampe 1 erfolgt jedoch so, dass die Kipprichtung der Lampe 1 nach dem Einsetzen in einem Winkel α zur Richtung der optischen Achse 9 des Kollektors 3 liegt. Siehe dazu die rechte Abbildung in 3. Der Winkel α ist von der Größe des Kippwinkels der Lampe 1 abhängig und kann dabei einen Wert bis zu 10°, vorzugsweise 1–2° annehmen.
Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden die Justierfreiheitsgrade dadurch verringert, dass Kollektor und Spiegel als eine Einheit ausgeführt sind. Die vorgeschlagene Lösung ermöglicht es auch den Lichtbogen und dessen Spiegelbild so in einer Ebene abzubilden, dass sich diese entweder decken um so eine große Leuchtdichte zu erreichen oder diese seitlich nebeneinander abgebildet werden um eine größere Leuchtfläche zu erzielen.
Durch die Nutzung der Lampenspannung oder des Lampenstromes als Führungsgröße für die automatisierte Nachjustierung der Lampe, kann gewährleistet werden, dass die Lampe über ihre gesamte Lebensdauer durch den Benutzer nicht mehr justiert zu werden braucht.

Claims

Vorrichtung zur Justierung der Lampe (1) in einem Mikroskop, bestehend aus einem Kollektor (3) und einem Reflektor (4), die eine mechanische Einheit (5) bilden, sowie einem, zwischen Kollektor (3) und Reflektor (4) angeordneten Lampensockel (2) zur Aufnahme der Lampe (1) und Vorrichtungen zur Justierung der Lampe (1) sowie der Kollektor-Reflektor-Einheit (5), bei der die Lampe (1) eine Kennzeichnung der Kipprichtung (6) seines Glaskörpers (7) gegenüber dem Lampensockel (2) aufweist, der Lampensockel (2) eine Kennzeichnung zum orientierten Einsetzen der gekennzeichneten Lampe (1) aufweist, damit die Kipprichtung (6) der Lampe (1) nach dem Einsetzen in Richtung der optischen Achse (9) des Kollektors (3) liegt, die Kollektor-Reflektor-Einheit (5) zur Justierung in Richtung der optischen Achse (9) verschiebbar ist und der Lampensockel (2) zur Justierung in vertikaler Richtung verschiebbar ist.
Vorrichtung zur Justierung nach Anspruch 1, bei der durch vorhandene Messeinrichtungen (13) eine Auswertung des Ausleuchtungsprofil erfolgen und das Erreichen der optimalen Justierung über Ausgabegeräte zur Anzeige gebracht werden kann.
Vorrichtung zur Justierung nach mindestens einem der vorgenannten Ansprüche, bei der die Kollektor-Reflektor-Einheit (5) und der Lampensockel (2) über Stellantriebe zur motorischen Justierung verfügt und eine Steuereinheit (11) vorhanden ist, die in Auswertung des gemessenen Ausleuchtungsprofils eine Führungsgröße für die Stellantriebe ermittelt und ein entsprechendes Steuersignal an diese übermittelt.
Vorrichtung zur Justierung nach mindestens einem der vorgenannten Ansprüche, bei der die Lampe (1) eine Kennzeichnung der Kipprichtung (6) seines Glaskörpers (7) gegenüber dem Lampensockel (2) aufweist und der Lampensockel (2) eine Kennzeichnung zum orientiertem Einsetzen der gekennzeichneten Lampe (1) aufweist, damit die Kipprichtung (6) der Lampe (1) nach dem Einsetzen in einem Winkel α zur Richtung der optischen Achse (9) des Kollektors (3) liegt, wobei der Winkel α vorzugsweise bis zu 10° beträgt.
Vorrichtung zur automatisierten Nachjustierung vorzugsweise nach Anspruch 1, bei der der Lampensockel (2) zur Nachjustierung während des Betriebes über einen Stellantrieb verfügt und eine vorhandene Steuereinheit (11) in Auswertung von Lampenspannung (12) oder Lampenstrom eine Führungsgröße für den Stellantrieb bestimmt und ein entsprechendes Steuersignal an diesen übermittelt.
Verfahren zur Justierung der Lampe in einem Mikroskop bei dem ein die Lampe (1) aufnehmender Lampensockel (2) zwischen einem Kollektor (3) und einem Reflektor (4), die beide eine mechanische Einheit (5) bilden, angeordnet ist und sowohl der Lampensockel (2) als auch die Kollektor-Reflektor-Einheit (5) über Vorrichtungen zur Justierung verfügen, bei dem die Kipprichtung (6) des Glaskörpers (7) gegenüber dem Lampensockel (2) an der Lampe (1) gekennzeichnet wird, der Lampensockel (2) ebenfalls eine Kennzeichnung zum orientiertem Einsetzen der gekennzeichneten Lampe (1) erhält, damit die Kipprichtung (6) der Lampe (1) nach dem Einsetzen in Richtung der optischen Achse (9) des Kollektors (3) liegt, zur Justierung die Kollektor-Reflektor-Einheit (5) in Richtung der optischen Achse (9) des Kollektors (3) verschoben wird, um den zwischen den Elektroden der Lampe (1) erzeugten Lichtbogen in die Fokusebene des Kollektors (3) und danach durch Verschieben des Lampensockels (2) in vertikaler Richtung auf die optische Achse (9) des Kollektors (3) auszurichten.
Verfahren zur Justierung der Lampe nach Anspruch 6, bei dem durch vorhandene Messeinrichtungen (13) eine Auswertung des Ausleuchtungsprofil erfolgen und das Erreichen der optimalen Justierung über Ausgabegeräte zur Anzeige gebracht werden kann.
Verfahren zur Justierung der Lampe nach mindestens einem der Ansprüche 6 bis 7, bei dem sowohl die Kollektor-Reflektor-Einheit (5) als auch der Lampensockel (2) über Stellantriebe zur motorischen Justierung verfügen und eine vorhandene Steuereinheit (11) in Auswertung des gemessenen Ausleuchtungsprofils eine Führungsgröße für die Stellantriebe bestimmt und ein entsprechendes Steuersignal an diese übermittelt.
Verfahren zur Justierung der Lampe nach mindestens einem der Ansprüche 6 bis 8, bei dem die Kipprichtung (6) des Glaskörpers (7) gegenüber dem Lampensockel (2) an der Lampe (1) gekennzeichnet wird und der Lampensockel (2) ebenfalls eine Kennzeichnung zum orientiertem Einsetzen der gekennzeichneten Lampe (1) erhält, damit die Kipprichtung (6) der Lampe (1) nach dem Einsetzen im einem Winkel α zur Richtung der optischen Achse (9) des Kollektors (3) liegt, wobei der Winkel α vorzugsweise bis zu 10° beträgt.
Verfahren zur automatisierten Nachjustierung der Lampe vorzugsweise nach Anspruch 6, bei dem zur Nachjustierung während des Betriebes eine vorhandene Steuereinheit (11) in Auswertung von Lampenspannung (12) oder Lampenstrom eine Führungsgröße für einen am Lampensockel (2) vorhandenen Stellantrieb bestimmt und ein entsprechendes Steuersignal an diesen übermittelt.