DE3630632A1

DE3630632A1 - LENS REVOLVER FOR MICROSCOPE

Info

Publication number: DE3630632A1
Application number: DE19863630632
Authority: DE
Inventors: Bernd Dipl Ing Spruck
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH; Carl Zeiss AG
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH; Carl Zeiss AG
Priority date: 1986-03-14
Filing date: 1986-09-09
Publication date: 1987-09-24
Also published as: FR2595832A1; GB2187905A; GB2187905B; GB8705686D0

Description

Die Erfindung betrifft einen Objektivrevolver für Mikroskope mit einer Einrichtung zur Indexierung der Revolverstellung.The invention relates to a nosepiece for microscopes with a device for indexing the turret.

Eine solche Einrichtung ist beispielsweise aus der DE-AS 22 19 521 bekannt. Sie wird dort verwendet, um optische Elemente im Beleuchtungsstrahlengang an das in der momentanen Revolverstellung eingeschaltete Objektiv anzupassen. Dazu ent hält die Einrichtung entweder Nockenscheiben oder elektrische Kontakte, die mit unterschiedlich dimensionierten Widerständen verbunden sind. Beide Lösungen basieren auf einer berührenden Abtastung zwischen der beweglichen Revolverschale und deren Halterung und sind deshalb verschleiß- und störanfällig. Es ist als weitere Variante eine berührungslose optische Abtastung, allerdings nicht der Revolverschale sondern der daran befestig ten Objektive beschrieben worden (Fig. 5 der genannten Schrift). Eine solche optische Abtastung des Objektivs wird auch in der DE-PS 28 46 655 vorgeschlagen. Der Realisierung dieses Vorschlags stehen allerdings Schwierigkeiten bedingt durch die nicht eindeutige Winkellage des eingeschraubten Objektivs entgegen.Such a device is known for example from DE-AS 22 19 521. It is used there to adapt optical elements in the illumination beam path to the lens switched on in the current turret position. For this purpose, the device contains either cam disks or electrical contacts, which are connected to resistors of different dimensions. Both solutions are based on touching scanning between the movable turret shell and its holder and are therefore prone to wear and failure. It has been described as a further variant of a contactless optical scanning, but not the turret but the lenses attached to it ( FIG. 5 of the cited document). Such an optical scanning of the lens is also proposed in DE-PS 28 46 655. However, the implementation of this proposal is hampered by difficulties due to the ambiguous angular position of the screwed-in lens.

Aus der DE-PS 32 02 461 ist eine ebenfalls die Objektive selbst optisch berührungslos abtastende Einrichtung bekannt. Dort ist auf der Rückseite der mit einer Bajonettbefestigung versehenen Objektive ein digitaler Code aufgebracht. Abgesehen davon, daß hier spezielle Objektive eingesetzt werden müssen, erfolgt das Lesen des Strich-Codes dynamisch, d.h. nach der Inbetriebnahme des Mikroskops muß der Revolver erst einmal bewegt werden, bevor eine Information über das in Arbeitsstellung befindliche Objektiv erhalten wird.From DE-PS 32 02 461 is also the lenses themselves optically contactless scanning device known. There is on the back of the bayonet mount Lenses applied a digital code. Besides that special lenses have to be used here, this is done Reading the bar code dynamically, i.e. after commissioning of the microscope, the revolver must first be moved, before information about what is in the working position Lens is obtained.

Aus der DE-PS 31 45 615 ist es bekannt, an Photoobjektiven eine magnetische Codierung in Form z.B. unterschiedlich starker Magnete anzubringen und zur Code-Erkennung einen einzelnen Magnetfeldsensor am Kameragehäuse vorzusehen. Dieser Sensor ist mit einer Pegeldiskriminierschaltung verbunden, die das Analog- Signal mit einer von der Anzahl der verschiedenen Objektive abhängigen Auflösung auswertet. Eine derartige analoge Codie rung erfordert jedoch das Einhalten sehr kleiner mechanischer Toleranzen, einen genauen Abgleich der elektronischen Bauteile und ist relativ störanfällig z.B. gegenüber Alterungsprozessen.From DE-PS 31 45 615 it is known to use a photo lens magnetic coding in the form e.g. of different strengths Attach magnets and a single one for code recognition Magnetic field sensor to be provided on the camera housing. This sensor is connected to a level discrimination circuit, which Signal with one of the number of different lenses dependent resolution evaluates. Such an analog code However, very small mechanical requirements are required Tolerances, a precise comparison of the electronic components and is relatively prone to failure e.g. against aging processes.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den Objektivre volver eines Mikroskops mit einer berührungslos arbeitenden Einrichtung zur Indexierung der Revolverstellung auszustatten, die einfach aufgebaut und störunanfällig ist, und die für die Zurückmeldung der Revolverposition an einen den Revolver an treibenden Motor geeignet ist.It is the object of the present invention, the objective volver of a microscope with a non-contact one Equip device for indexing the turret adjustment, which is simple and not susceptible to interference, and which for Feedback of the turret position to the turret driving motor is suitable.

Diese Aufgabe wird gemäß dem Kennzeichen des Hauptanspruches dadurch gelöst, daß für die verschiedenen Arbeitsstellungen des Revolvers jeweils mindestens ein Magnet in einer einen digita len Code bildenden Anordnung an der drehbaren Revolverschale befestigt ist und mehrere Magnetfeldsensoren für die Code- Erkennung vorgesehen sind.This task is performed according to the hallmark of the main claim solved in that for the various working positions of the Revolvers each have at least one magnet in a digita len code-forming arrangement on the rotating revolver is attached and several magnetic field sensors for the code Detection are provided.

Diese Lösung bietet den Vorteil, daß die Revolverschale sehr leicht auch nachträglich codiert werden kann und zur Code- Abtastung der Einsatz handelsüblicher Bauelemente, vorzugsweise Hall-Elemente mit eingebautem Schwellwertschalter, möglich ist. Die Signale der Hall-Elemente können in digitaler Form direkt mit Sollwerten verglichen werden, die über ein Tastenfeld in einem Bedienpult eingegeben werden, so daß bei geringem elek tronischen Aufwand eine hohe Störsicherheit gegeben ist.This solution has the advantage that the revolver shell is very can also be easily encoded subsequently and used for code Scanning the use of commercially available components, preferably Hall elements with built-in threshold switch is possible. The signals from the Hall elements can be sent directly in digital form can be compared with setpoints that are entered via a keypad a control panel can be entered so that with low elec tronic effort high interference immunity is given.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehen den Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Fig. 1-5 der Zeichnungen.Further advantages of the invention result from the description below of an exemplary embodiment with reference to FIGS. 1-5 of the drawings.

Fig. 1 zeigt den Objektivrevolver eines Mikroskops mit Ein richtung zur Revolverindexierung in einem die Dreh achse enthaltenden Schnitt; Fig. 1 shows the nosepiece of a microscope with a device for revolver indexing in a section containing the axis of rotation;

Fig. 2 ist eine Aufsicht auf die Innenseite der Revolver schale 1 aus Fig. 1; Fig. 2 is a plan view of the inside of the turret shell 1 of Fig. 1;

Fig. 3 stellt ein Blockschaltbild der für die Signalverarbei tung verwendeten Elektronik dar. Fig. 3 shows a block diagram of the electronics used for signal processing.

Fig. 4 zeigt die Innenseite eines Objektivrevolvers nach einem zweiten, abgewandelten Ausführungsbeispiel in Aufsicht; Fig. 4 shows the inside of a nosepiece according to a second, modified embodiment in supervision;

Fig. 5 ist ein Blockschaltbild der für das Ausführungsbei spiel nach Fig. 4 verwendeten Elektronik. FIG. 5 is a block diagram of the electronics used for the embodiment in FIG. 4.

Der in Fig. 1 dargestellte Objektivrevolver besteht aus einem am Stativ eines hier nicht näher dargestellten Mikroskops befe stigten Teil (3) und einer drehbaren Revolverschale (1), deren Achse (2) im feststehenden Teil (3) gelagert ist.The nosepiece shown in Fig. 1 consists of a BEFE on the tripod of a microscope not shown here part ( 3 ) and a rotatable turret ( 1 ), the axis ( 2 ) of which is mounted in the fixed part ( 3 ).

Die Revolverschale (1) besitzt fünf Gewindeaufnahmen (8 a-8 e) für die anzuschraubenden Objektive. In den Fig. 1 und 2 ist allein das in Arbeitsstellung befindliche Objektiv (4) darge stellt.The revolver shell ( 1 ) has five thread mounts ( 8 a - 8 e ) for the lenses to be screwed on. In Figs. 1 and 2 alone is the lens located in the working position (4) provides Darge.

Am feststehenden Teil (3) des Revolvers sind nebeneinander drei Hall-Elemente (6 a-6 c) in radialer Anordnung in Bezug auf die Achse (2) in ein Langloch (7) eingesetzt und z.B. durch Kleber fixiert. Bei den Hall-Elementen kann es sich beispielsweise um die unter der Bezeichnung TL 172 von der Firma Texas Instru ments vertriebene Typen mit eingebautem Schwellwertschalter handeln.On the fixed part ( 3 ) of the revolver, three Hall elements ( 6 a - 6 c ) are placed next to each other in a radial arrangement with respect to the axis ( 2 ) in an elongated hole ( 7 ) and fixed, for example, by adhesive. The Hall elements can be, for example, the types sold under the name TL 172 by the company Texas Instruments with built-in threshold switches.

Die Revolverschale (1) besitzt fünfzehn Bohrungen, wobei immer drei Bohrungen einer der fünf Gewindeaufnahmen (8 a-8 e) für die Objektive zugeordnet sind. Die jeweils drei Bohrungen einer der fünf Gruppen sind ebenfalls in Bezug auf die Achse (2) radial angeordnet und stehen den Sensoren (6 a-6 c) gegenüber, wenn sich das zugehörige Objektiv in Arbeitsstellung befindet. In einige der Bohrungen sind Permanentmagnete so eingesetzt, daß sie einen eindeutigen, d.h. für jeden der fünf Gruppen unterschied lichen digitalen Code darstellen. Dieser Code wird durch die drei Hall-Elemente (6 a-6 c) gelesen, wenn die Magnete in der entsprechenden Schaltstellung des Revolvers vor den Hall-Ele menten positoniert werden. Beispielsweise stehen in der Dar stellung nach Fig. 1 zwei Magnete (5 a und 5 b) den Sensoren (6 a und 6 b) gegenüber, während die Bohrung (5 c) unbestückt ist. Die Hall-Elemente (6 a-6 c) geben daher ein paralleles Signal ab, das im Binärcode der Zahl drei entspricht und das der Schaltstel lung zugeordnete Objektiv kennzeichnet.The revolver shell ( 1 ) has fifteen holes, whereby three holes are always assigned to one of the five threaded receptacles ( 8 a - 8 e ) for the objectives. The three holes in each of the five groups are also arranged radially with respect to the axis ( 2 ) and face the sensors ( 6 a - 6 c ) when the associated lens is in the working position. In some of the holes, permanent magnets are used in such a way that they represent a unique digital code, ie different for each of the five groups. This code is read by the three Hall elements ( 6 a - 6 c ) when the magnets are positioned in the corresponding switch position of the turret in front of the Hall elements. For example, possible at Dar position of FIG. 1, two magnets (5 a and 5 b) the sensors (6 a and 6 b) compared with, while the bore (5 c) is unequipped. The Hall elements ( 6 a - 6 c ) therefore emit a parallel signal which corresponds to the number three in binary code and which identifies the lens associated with the switching position.

Das parallele Signal der Sensoren (6 a-6 c) wird dem Eingang B eines Vergleichers (11) zugeführt. Dessen Eingang A ist mit dem Ausgang (10) eines Tastenfeldes in einem hier nicht dargestell ten Bedienpult verbunden. Am Bedienpult läßt sich das in Arbeitsstellung zu bringende Objektiv durch Druck auf eine von fünf verschiedenen Tasten aufrufen, die entsprechend der Be stückung des Revolvers beschriftet sind. Zu diesem Zweck eignen sich besonders Tasten, deren Beschriftung auswechselbar ist, so daß die Beschriftung vom Anwender selbst vorgenommen werden kann. Bei Tastenbetätigung liefert der Ausgang des Tasten feldes einen Code, der in der Schaltung (11) mit dem der Senso ren (6 a-6 c) verglichen wird. Wenn die Ist-Position nicht mit der gewünschten Soll-Position übereinstimmt, liefert der Ver gleicher (11) ein Ausgangssignal an die Steuerschaltung (12) für den Motor (13), der dann die Revolverschale (1) dreht, bis beide Codes an den Eingängen A und B übereinstimmen. Bei Über einstimmung stoppt der Motor (13) und eine an sich bekannte und deshalb hier nicht dargestellte Kugelraste sorgt für die zent riergenaue Feinpositionierung der Revolverschale (1) mit dem daran befestigten Objektiv in Bezug auf die optische Achse des Mikroskops. The parallel signal from the sensors ( 6 a - 6 c ) is fed to input B of a comparator ( 11 ). Whose input A is connected to the output ( 10 ) of a keypad in a control panel not shown here. On the control panel, the lens to be brought into the working position can be called up by pressing one of five different keys, which are labeled according to the loading of the revolver. Keys are particularly suitable for this purpose, the labeling of which can be exchanged, so that the labeling can be carried out by the user himself. When a key is pressed, the output of the key field supplies a code which is compared in the circuit ( 11 ) with that of the sensors ( 6 a - 6 c ). If the actual position does not match the desired position, the comparator ( 11 ) delivers an output signal to the control circuit ( 12 ) for the motor ( 13 ), which then turns the turret ( 1 ) until both codes are sent to the Inputs A and B match. If there is agreement, the motor ( 13 ) stops and a ball catch, which is known per se and therefore not shown here, ensures that the revolver shell ( 1 ) with the attached lens is attached with respect to the optical axis of the microscope.

Der Vergleicher (11) enthält zusätzlich einen Speicher, dem die Reihenfolge der verschiedenen Codes der Revolverschale (1) eingegeben ist. Ein Logikkreis sorgt dafür, daß die Drehung des Motors (13) in Richtung der geringsten Entfernung zu der vorge wählten Revolverstellung erfolgt, wodurch die für den Wechsel vorgang benötigte Zeit minimiert ist.The comparator ( 11 ) additionally contains a memory, in which the sequence of the different codes of the revolver shell ( 1 ) is entered. A logic circuit ensures that the rotation of the motor ( 13 ) in the direction of the closest distance to the pre-selected turret adjustment takes place, whereby the time required for the change process is minimized.

Es ist klar, daß die Ausgangssignale der Sensoren (6 a-6 c) dazu dienen können, weitere Funktionen im Mikroskop zu steuern, wie z.B. Blenden oder Linsensysteme im Beleuchtungsstrahlengang oder Anzeigeeinheiten beispielsweise für die eingestellte Mik roskopvergrößerung.It is clear that the output signals of the sensors ( 6 a - 6 c ) can serve to control further functions in the microscope, such as, for example, diaphragms or lens systems in the illumination beam path or display units for the set microscope magnification.

Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Hall-Elemente und die zugeordneten Gruppen von Magneten radial gerichtet zwischen der Achse (2) und den Gewindeaufnahmen (8 a-e) angeordnet. Insbeson dere bei Platzproblemen im Revolver kann es zweckmäßig sein, die Magnete anstelle der sternförmigen Anordnung zwischen der Achse (2) und den Gewindeaufnahmen (8 a-8 e) jeweils zwischen benachbarte Gewindeaufnahmen zu setzen. Natürlich können auch andere Arten der Anbringung, beispielsweise hintereinander auf einem zur Achse (2) konzentrischen Kreis gewählt werden.In the exemplary embodiment shown, the Hall elements and the associated groups of magnets are arranged in a radially directed manner between the axis ( 2 ) and the threaded receptacles ( 8 a - e ). In particular with space problems in the turret, it may be appropriate to place the magnets instead of the star-shaped arrangement between the axis ( 2 ) and the thread receptacles ( 8 a - 8 e ) between adjacent thread receptacles. Of course, other types of attachment can also be selected, for example one behind the other on a circle concentric to the axis ( 2 ).

Ein solches Ausführungsbeispiel ist in Fig. 4 dargestellt. Hier ist mit (101) die um die Achse (102) drehbare Revolverschale mit den Gewindeaufnahmen (108) für die Objektive bezeichnet. Die Revolverschale ist außerdem mit V-förmigen Nuten (114 a-e) versehen, die im Zusammenwirken mit einer angefederten Rastku gel (120) am feststehenden Teil (109) des Mikroskopstativs die Schaltstellungen des Revolvers festlegen.Such an embodiment is shown in FIG. 4. Here, ( 101 ) denotes the revolver shell, which can be rotated about the axis ( 102 ), with the threaded receptacles ( 108 ) for the objectives. The revolver shell is also provided with V-shaped grooves ( 114 a - e ) which, in cooperation with a spring-loaded locking ball ( 120 ) on the fixed part ( 109 ) of the microscope stand, determine the switch positions of the revolver.

In den Außenumfang des Revolvers sind fünf Gruppen von je drei Bohrungen eingebracht. Diese Bohrungen nehmen die den Schalt stellungen des Revolvers zugeordneten Permanentmagnete auf, die in der Darstellung nach Fig. 4 schwarz gezeichnet sind. Den mit ihren Feldrichtungen radial nach außen zeigenden Magneten ste hen in den Rastpositionen drei Hallelemente (106 a-c) am gerä tefesten Teil (109) gegenüber, die den von den Magneten in den Bohrungen (105 a-c) gebildeten Code lesen.Five groups of three holes are drilled in the outer circumference of the revolver. These holes accommodate the switching positions of the turret assigned permanent magnets, which are shown in black in the illustration in FIG. 4. The magnets with their field directions pointing radially outwards are opposed in the locking positions by three Hall elements ( 106 a - c ) on the fixed part ( 109 ), which read the code formed by the magnets in the holes ( 105 a - c ).

Da die Magnete und die Hallelemente (106 a-c) auf einem zur Achse (102) konzentrischen Kreis angeordnet sind, liefern die Hallelemente (106) beim Vorscheischwenken des Revolvers (101) in eine Rastposition erst einmal falsche Code-Signale. Um deren Verarbeitung zu unterdrücken, ist am gerätefesten Teil (109) ein Mikroschalter (117) angebracht, dessen Schaltarm in eine der Nuten (114 e) eingreift, sobald der Revolver (101) seine Ruhestellung eingenommen hat.Since the magnets and the Hall elements ( 106 a - c ) are arranged on a circle concentric to the axis ( 102 ), the Hall elements ( 106 ) initially deliver incorrect code signals when the revolver ( 101 ) is swiveled forward into a latching position. In order to suppress their processing, a microswitch ( 117 ) is attached to the part ( 109 ) fixed to the device, the switching arm of which engages in one of the grooves ( 114 e ) as soon as the revolver ( 101 ) has taken its rest position.

Dieser Schalter (117) ist wie aus Fig. 5 hervorgeht mit der Steuerschaltung (118) verbunden, über den die Ausgänge der Hall-Elemente (106 a-c) mit der Vergleichsschaltung (111) ver bunden sind. Von der Steuerschaltung 118 wird nur der gelesene Code für gültig erklärt und an die Vergleichsschaltung (111) weitergegeben, der bei einer definierten Stellung des Schalters (117) von den Hallelementen (116 a-c) abgegeben wird.This switch ( 117 ) is as shown in Fig. 5 connected to the control circuit ( 118 ) through which the outputs of the Hall elements ( 106 a - c ) with the comparison circuit ( 111 ) are connected. Only the read code is declared valid by the control circuit 118 and passed on to the comparison circuit ( 111 ), which is emitted by the Hall elements ( 116 a - c ) when the switch ( 117 ) is in a defined position.

Claims

1. nosepiece for microscopes with a device for indexing the turret position, characterized in that for the different working positions of the turret each have at least one magnet ( 5 a , 5 b ) in a digita len code-forming arrangement attached to the rotatable turret shell ( 1 ) is and several magnetic field sensors ( 6 a - c ) are provided for code recognition.

2. Nosepiece according to claim 1, characterized in that the magnetic field sensors ( 6 a - c ) are Hall elements with a built-in threshold switch.

3. Nosepiece according to claim 2, characterized in that the outputs of the Hall elements ( 6 a - c ) are connected to a digital comparison circuit ( 11 ) and the second input ( A ) of the comparison circuit ( 11 ) with a keypad ( 10 ) is connected in a control panel for the microscope.

4. Nosepiece according to claim 3, characterized in that the comparison circuit ( 11 ) with the control electronics ( 12 ) for a revolver ( 1 ) driving motor ( 13 ) is connected.

5. Nosepiece according to claim 3, characterized in that the outputs of the Hall elements ( 106 a - c ) are connected via a control circuit ( 118 ) to the comparison circuit ( 111 ) and the control circuit with a by latching ( 114 ) on the turret ( 101 ) actuated switch ( 117 ) is connected.