DE60225551T2 - Leuchtengehäuse - Google Patents

Description

• HINTERGRUND DER ERFINDUNG
• 1. Gebiet der Erfindung
• Diese Erfindung betrifft das Bedürfnis, Lichtquellen generell und insbesondere Bogenlampen genau und auf einfache Weise zu positionieren.
• 2. Stand der Technik
• Um optimal zu funktionieren, müssen die relativen Positionen der Lampe, des zugehörigen Reflektors und der optischen Achse zueinander genau ausgerichtet sein. Zur Lösung dieser Aufgabe wurden bisher eine Vielzahl mechanischer Lösungswege eingesetzt, die jedoch umständlich sind und auf Grund der gegenseitigen Abhängigkeiten ein aufwendiges Trial-and-Error-Verfahren erfordern. Diese Problematik wird noch dadurch vergrößert, dass die relativ kurze Lebensdauer mancher Lampen deren häufigen Austausch erfordert, und dass im Fall von Bogenlampen die kurzzeitigen Veränderungen der Lage des Bogens relativ zu den Lampensockeln ein ständiges Nachjustieren erforderlich macht. Eine automatische Justierung der Lampenposition wird in US-6179448 beschrieben.
• ZWECK DER ERFINDUNG UND ZUSAMMENFASSUNG
• Zweck der Erfindung ist die Bereitstellung eines Lampengehäuses.
• Zweck der Erfindung ist ferner die Bereitstellung eines Lampengehäuses, welches den mit der Erstinstallation (und dem Austausch) von Lampen erforderlichen Justieraufwand minimiert. Zweck der Erfindung ist weiterhin die manuelle oder automatische Durchführung eines kritischen Anteils dieser Justierung mit hoher Genauigkeit.
• Diese Ziele werden dadurch erreicht, dass die bewegliche Lichtquelle auf eine Anordnung montiert wird, welche in der Lage ist, Fehlersignale zum Nachweis von Achslagefehlern zu erzeugen, indem der Lampenreflektor so modifiziert wird, dass er einen Lichtstrahl erzeugt, der die erforderlichen Lagefehlersignale erzeugt, um eine bewegliche Lampenbaugruppe entweder manuell oder automatisch in die korrekte Position in der vertikalen Ebene zu bringen. Der Strahl wird erzeugt, indem in der optischen Achse des Reflektors maschinell ein kleines Loch in diesen eingearbeitet wird. Der kleine Lichtanteil, der durch diese Öffnung fällt, bildet einen eng definierten Strahl, der eine Winkelbewegung proportional zu der Winkelbewegung des Lampenbogens relativ zu dieser Öffnung vollführt. In einem kurzen Abstand hinter dem Reflektor befindet sich eine Sensorplatte. Die Winkelverschiebung des Lichts auf dieser Platte liefert eine visuelle Anzeige der Richtung und des Betrages der Abweichung von der gewünschten Bezugsachse. Zur automatischen Korrektur einer Abweichung erzeugt eine Fotosensor-Anordnung auf der Sensorplatte die erforderlichen Logiksignale als Eingangsgrößen eines geschlossenen Servo-Regelsystems. Bei automatischen Betrieb bewirken kurvenscheibengesteuerte Stellelemente, dass die bewegliche Lampenbaugruppe einen Suchbereich durchfährt, bis der Lichtstrahl auf die Fotodetektoren trifft und damit die Fehlerinformation zur Positionierung des Lichtbogens auf der gewünschten optischen Achse erzeugt.
• Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung ist es, dass die Justierung der Bogenlampe in der Vertikalebene genau und, falls gewünscht, automatisch erfolgt.
• Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist es, dass die Gestaltung des Servoantriebsmechanismus jede Möglichkeit, an mechanische Verfahrwegsgrenzen zu stoßen, ausgeschlossen ist und dass die inhärente Logik ein Suchmuster für den Einlauf auf die Achse unabhängig von den Ausgangs-Lampenpositionen liefert.
• Diese und andere Ziele und Vorteile der Erfindung gehen aus der ausführlichen Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen, angewandt auf das Lampengehäuse einer Mikroskop-Bogenlampe, hervor.
• KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
• 1 ist eine Explosionsdarstellung eines Lampengehäuses,
• 2 ist eine funktionelle Ansicht der optischen Achse des Gehäuses, und
• 3 ist eine Ansicht der Lampenfassungsbaugruppe mit Explosionsdarstellung des Kurvenscheibenantriebsmechanismus.
• BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
• 1 ist eine Explosionsdarstellung des Lampengehäuses. Der Grundaufbau besteht aus einem auf der Innenseite gerippten Strangpressteil 1 mit einer vorderen 2 und einer hinteren Abschlussplatte 3.
• Die vordere Platte ist mit einem Adapter 4 zur mechanischen Anpassung an den Beleuchtungport eines Mikroskops versehen. Dieser Adapter ist konzentrisch zur optischen Achse dieses Ports. Die vordere Platte ist am Strangpressteil mittels Schrauben in den vier Ecken befestigt.
• Die hintere Platte trägt den elektrischen Steckverbinder 5 und einen Lüfter 6 zur Kühlung durch Zwangsbelüftung. In der Platte befindet sich außerdem eine in der optischen Achse liegende Mattglasscheibe 7. Die Bodenfläche des Strangpressteils weist einen mit einer Perforation versehenen Bereich auf, der so positioniert ist, dass eintretende Luft wirkungsvoll an der Bogenlampe 8 vorbei und zum Kühllüfter strömen kann. Die hintere Platte ist am Strangpressteil mittels Schrauben in den vier Ecken befestigt.
• 2 ist eine funktionelle Ansicht der optischen Achse 9 des Gehäuses. Sie zeigt die Anordnung der Mattglasscheibe 7, des Reflektors 10, der Kollektorlinse 11, der Fotozellen-Anordnung 12, der Bogenlampe 8 und des Beleuchtungsport-Adapters 4 zueinander.
• Eine Aluminiumplattform 13 ist fest mit der Rückseite der vorderen Platte verbunden. Sie kann relativ zum Strangpressteil verschoben werden, wobei dessen Rippen in seitliche Führungsnuten der Plattform eingreifen. Damit werden sowohl eine Führung beim Justieren als auch ein Auflager in vertikaler Richtung realisiert. An der Plattform sind die Lampenfassungs-Baugruppe 14, der Reflektor 10 und die vertikale Sensorplatte 19 befestigt.
• Die Lampenfassungs-Baugruppe besteht aus einem beweglichen Teflonblock 14, der eine elektrische Steckfassung für ein Lampenende aufweist. Diese Baugruppe wird in der Vertikalebene, d. h. vertikal und horizontal, mittels zweier motorgetriebener Kurvenscheibenmechanismen positioniert. Die Regelungsdaten zur Positionierung dieser Kurvenscheibenantriebe werden aus dem Logikausgang der Fotosensor-Anordnung gebildet.
• Zwei aus der vorderen Platte herausragende Stäbe 15 dienen als Halterung für das Reflektor-Teilgehäuse und gestatten die korrekte Positionierung des Reflektors in Richtung der optischen Achse. Durch eine kleine, zur optischen Achse konzentrische Bohrung 18 im Reflektor kann ein Teil der Energie der Lampe durch den Reflektor hindurchtreten und auf dessen Rückseite einen konischen Lichtstrahl bilden.
• Die Sensorplatte 19 ist vertikal hinter der Plattform angebracht. Sie enthält eine Anordnung von vier Fotosensoren 12, welche die Position des aus dem Reflektor rückwärts austretenden Lichtstrahls detektieren. Die Fotosensoren sind auf der Sensorplatte in Abständen von jeweils 90° um die optische Achse angeordnet, und zwar so, dass jeweils ein Sensorpaar auf der senkrechten und auf der waagerechten Achse der Sensorplatte liegt. Die Ausgangssignale der Sensoranordnung werden über Kabel zum Steckverbinder an der Rückseite des Gehäuses geführt. Ein externer Zweikanal-Servoverstärker wertet ständig die Sensorausgänge aus und bildet daraus Motoransteuersignale, um die Lampenfassung so zu positionieren, dass die Lampenstrahlung zur optischen Achse ausgerichtet ist. Bei manueller Justierung wird die Fotosensor-Anordnung entfernt. damit der rückwärtsgerichtete Strahl auf die Mattglasscheibe in der hinteren Platte auftreffen kann.
• 3 ist eine Ansicht der Lampenfassungs-Baugruppe und des dazugehörigen Kurvenscheibentriebes. Das vertikale Triebsystem besteht aus einem Motor 20, der Kurvenscheibe 21 und der vertikalen Triebplatte 22. Bei Drehung des Motors wird die vertikale Platte nach oben oder unten bewegt, je nach der Dezentrierung und dem Durchmesser der vertikalen Kurvenscheibe. Die Dicke der Kurvenscheibe in Richtung ihrer Antriebsachse und die Breite der vertikalen Triebplatte sind so bemessen, dass sie für die horizontalen Auswanderungen der Lampenfassung entsprechend dem Antrieb durch das horizontale Kurvenscheibensystem ausreichen.
• In gleicher Weise besteht das horizontale Triebsystem aus einem Motor 23, der Kurvenscheibe 24 und der horizontalen Triebplatte 25. Bei Drehung des Horizontalmotors wird die horizontale Platte nach links oder rechts bewegt, je nach der Dezentrierung und dem Durchmesser der horizontalen Kurvenscheibe. Die Dicke der Kurvenscheibe in Richtung ihrer Antriebsachse und die Breite der horizontalen Triebplatte sind so bemessen, dass sie für die vertikalen Auswanderungen der Lampenfassung entsprechend dem Antrieb durch das vertikale Kurvenscheibensystem ausreichen.
• Zur Durchführung einer manuellen Justierung können die Wellen der beiden Motoren durch die hintere Platte hindurch verlängert und mit Stellknöpfen versehen werden.
• Die vorliegende Erfindung wird durch die obige Beschreibung und die Zeichnungen repräsentiert. Für den Fachmann ist jedoch ersichtlich, dass verschiedene Abwandlungen möglich sind, ohne dass dadurch vom Umfang der vorliegenden Erfindung abgewichen wird.

Claims (5)

1. Ein Lampengehäuse (1), umfassend eine bewegliche Lampenbaugruppe (14), die sich in einer vertikalen Ebene positionieren lässt, um damit eine Ausrichtung in einer gewünschten, zu dieser vertikalen Ebene rechtwinkligen optischen Achse zu erreichen; eine hinter der Lampe angeordnete unbewegliche, lichtundurchlässige Platte (19) mit einer kleinen zentrisch angeordneten Öffnung (18); Mittel zur Detektion des gewünschten axialen Zustandes durch Detektion der Abweichung eines aus der besagten kleinen, zentrischen Öffnung in besagter Platte nach rückwärts projizierten Strahles, wobei bei Verschiebung der Lampe (8) in der vertikalen und der horizontalen Achse, die ihre vertikale Ebene definieren, eine entsprechende Winkelversetzung des rückwärtigen Strahles erfolgt.
2. Das Lampengehäuse wie in Anspruch 1, zusätzlich umfassend: eine Bogenlampe (8), eine Anordnung von Fotodetektoren (12), wobei der besagte Lichtstrahl, der nach rückwärts aus der besagten, hinter der Bogenlampe (8) angeordneten lichtundurchlässigen und mit einer kleinen zentrischen Öffnung (18) versehenen Platte austritt, auf die besagte Anordnung von Fotodetektoren auftrifft, so dass bei Verschiebung der Lampe entlang der vertikalen und der horizontalen Achse, die ihre vertikale Ebene definieren, eine entsprechende Winkelverschiebung des Strahles erfolgt und unterschiedliche Elemente der Anordnung von Fotodetektoren beleuchtet werden, die somit ein lichtangeregtes Muster bilden, welches eine direkte Anzeige der Verschiebungsparameter der Bogenlampe in ihrer vertikalen Ebene darstellt.
3. Das Lampengehäuse wie in Anspruch 2, zusätzlich umfassend: zwei getrennte Positioniertriebe, die geeignet sind, die bewegliche Lampenbaugruppe in zwei zueinander senkrechten Achsen in der vertikalen Ebene der besagten Lampe zu bewegen, wobei beide Achsen rechtwinklig zur optischen Achse (9) des Systems angeordnet sind und wobei Fehlersignale für die Antriebe aus der besagten Anordnung von Fotodetektoren abgeleitet werden und wobei Elemente dieser Anordnung kreuzweise angeordnet und entsprechend den jeweils zugehörigen Antrieben ausgerichtet sind.
4. Das Lampengehäuse wie in Anspruch 3, zusätzlich umfassend: eine Ausgestaltung der lichtundurchlässigen Platte, bei welcher die besagte Platte als ein Reflektor (19) ausgeformt ist, welcher mit einer kleinen zentrischen, auf seiner optischen Achse angeordneten Öffnung versehen ist, wobei eine mechanische Justierung in der Weise erfolgt, dass der besagte Reflektor entlang der optischen Achse (9) des Systems manuell positioniert werden kann, um eine Koinzidenz des von ihm reflektierten Bildes mit einem direkten Bild des Lichtbogens zu erreichen.
5. Das Lampengehäuse wie in Anspruch 4, zusätzlich umfassend: exzentrische Kurvenscheiben (21, 24), die mit der rotierenden Antriebswelle der Motoren der besagten Triebe verbunden sind, wobei sich die besagten Kurvenscheiben an ihrem Umfang in Kontakt mit einer ebenen Fläche der angetriebenen Lampenbaugruppe befinden und somit eine mechanische Vorrichtung bilden, bei der die Verschiebung der Lampenbaugruppe auf einen Abstand beschränkt ist, der die maximalen Exzenterdurchmesser der betreffenden Kurvenscheiben nicht überschreitet, und wobei, wenn sich der Motor/die Motoren (20, 23) bei der Suche der auf der Achse liegenden Position über den Punkt dieses Maximums hinaus weiterdrehen, eine automatische Umkehr der Antriebsrichtung mit einer entsprechenden Inversion der Lageerfassungslogik erfolgt, und wobei weder mechanische Anschläge noch Sensoren erforderlich sind, um übermäßige mechanische Auswanderungen der Antriebsgruppe zu verhindern und keine zusätzliche Logik benötigt wird, um die Antriebsrichtung der Motoren bei Erreichen eines mechanischen Schutzanschlages umzukehren.