DE102004064115B4

DE102004064115B4 - Illumination device for use in microscope uses motor to rotate mirror for selectively switching light source into illumination beam path

Info

Publication number: DE102004064115B4
Application number: DE200410064115
Authority: DE
Inventors: Claus Bender
Original assignee: Leica Microsystems CMS GmbH
Current assignee: Leica Microsystems CMS GmbH
Priority date: 2004-10-25
Filing date: 2004-10-25
Publication date: 2014-02-06
Anticipated expiration: 2024-10-26

Abstract

A rotatable mirror arranged on motorized mirror housing (5), selectively switches one of the three light sources (7) into an illumination beam path. The motor rotates the mirror so as to switch a light source at a time into the illumination beam path according to the output of sensors associated with the mirror. The sensors associated with the rotatable mirror, monitor the functioning of light source that is switched into the illumination beam path and provide a control signal to the motor based on non-functioning or functional disruption of the switched-in light source. The motor rotates the mirror so as to switch another light source into the illumination beam path.

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.The invention relates to a lighting device in a microscope with a plurality of light sources, which are arranged on a mirror house and by means of a mirror in the mirror house optionally the illumination beam path can be assigned.

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.Lighting devices of this type are known in microscopes, which image for example in several spectral regions and correspondingly have a plurality of light sources. The spectral regions may, for example, relate to the visible, the infrared or the ultraviolet spectral region or spectral regions or spectral line lines therein. These illumination devices contain light sources assigned to the spectral regions.

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.For this purpose, it is known to arrange a so-called 2-fold mirror house in the illumination beam path between the actual light source and the illumination optics, to which two light sources are attached. For switching between the two light sources usually a hinged mirror is arranged. A manual switching between the light sources is usually cumbersome and costs unnecessary time, since the switching mechanisms are sometimes difficult to access.

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.Furthermore, there is a high loss of time when replacing a defective lamp, since the environment of the lamp and this itself is very hot. If the second port is free for a 2-mirror house, you simply switch to the second light source, but if it is assigned a light source for another procedure, you must stop working until the system cools down.

Die DE 29 02 961 C2 und die DE 42 31 469 A1 offenbaren jeweils eine Beleuchtungseinrichtung in einem Mikroskop mit mehreren, an einem Spiegelhaus angeordneten Lichtquellen. Jeweils eine der Lichtquellen ist wahlweise mittels eines drehbaren Spiegels im Spiegelhaus einem gemeinsamen Beleuchtungsstrahlengang zuschaltbar.The DE 29 02 961 C2 and the DE 42 31 469 A1 each reveal a lighting device in a microscope with a plurality of light sources arranged on a mirror house. In each case one of the light sources can optionally be switched by means of a rotatable mirror in the mirror house a common illumination beam path.

Die WO 2004/077 121 A1 offenbart ein Mikroskop mit mehreren Lichtquellen. Ihr Licht wird über separate Beleuchtungstrahlengänge in das Mikroskop geführt und dort durch einen drehbaren oder verschiebbaren Multiplexer auf der optischen Achse des Objektivs aktiv oder inaktiv geschaltet.The WO 2004/077 121 A1 discloses a microscope with multiple light sources. Their light is guided via separate illumination beam paths into the microscope and switched there by a rotatable or displaceable multiplexer on the optical axis of the lens active or inactive.

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.It is therefore an object of this invention to provide a lighting device in a microscope with multiple light sources, which allows fast, motorized switching between several, especially up to three light sources.

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.This object is achieved with a lighting device in a microscope with multiple light sources, which are arranged on a mirror house and by means of a mirror in the mirror house optionally the illumination beam path can be assigned, solved by the characterizing features of claim 1.

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 andere umgeschaltet werden.In order to ensure redundancy in this case, all three ports can be equipped in this invention, with two ports, the same light sources come. If one light source fails, you can switch to the other immediately.

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.This method could be automated if the function of the light sources were checked by means of a light sensor. If a sensor reports the failure of one light source, it could automatically be switched to the other light source of the same type by an intelligent control of the motor.

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.By being able to remove the mirror with mirror holder from the mirror house, this can also be replaced at any time by another mirror. If then a special investigation also requires special mirror coatings, another mirror with required specification (wavelength, reflection layer, color, shape, etc.) can be used.

Auch braucht bei Beschädigung des Spiegels das Spiegelhaus nicht mehr zur Reparatur eingeschickt, sondern nur ein Ersatzspiegel bestellt werden.Also, if the mirror is damaged, the mirror house no longer needs to be sent in for repair, but only a replacement mirror can be ordered.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der schematischen Zeichnung mit denThe invention will be described below with reference to the schematic drawing

1 bis 8 näher erläutert. Es zeigen: 1 to 8th explained in more detail. Show it:

1: ein Mikroskop mit einer Beleuchtungseinrichtung mit drei Lichtquellen; 1 : a microscope with a lighting device with three light sources;

2: ein Spiegelhaus mit motorischem Antrieb; 2 : a mirror house with motor drive;

3: dasselbe Spiegelhaus aus 2 mit eingeschwenktem Spiegelhalter; 3 : the same mirror house 2 with swiveled mirror holder;

4: das motorisches Spiegelhaus aus 3 mit umgekehrt eingesetztem Spiegelhalter; 4 : the motorized mirror house 3 with reversed mirror holder;

5: eine Außenansicht eines manuelles Spiegelhauses; 5 : an exterior view of a manual mirror house;

6: das mechanische Spiegelhaus aus 5 ohne die obere Abdeckung; 6 : the mechanical mirror house 5 without the top cover;

7: eine alternative Ausgestaltung eines motorischen Spiegelhauses; 7 : an alternative embodiment of a motorized mirror house;

8: die in 7 gezeigte Anordnung in der Draufsicht. 8th : in the 7 shown arrangement in plan view.

1 zeigt ein Mikroskop 1, bestehend aus einem Stativ 2 mit einer Rückwand 3 und einem Beleuchtungsarm 4. Das motorische Spiegelhaus 5 ist ein stabiles Gehäuse und wird räumlich orientiert an der Rückwand 3 befestigt. Am Spiegelhaus 5 können bis zu drei Zwischenrohre 6 befestigt sein, an welchen bis zu drei Lichtquellen 7 befestigt sein können. Als Lichtquellen können neben den dargestellten Lampenhäuser auch Faserlichtleiter, Laser, o. ä. dienen. 1 shows a microscope 1 consisting of a tripod 2 with a back wall 3 and a lighting arm 4 , The motorized mirror house 5 is a sturdy housing and is spatially oriented on the back wall 3 attached. At the mirror house 5 can have up to three intermediate tubes 6 be attached to which up to three light sources 7 can be attached. As light sources, fiber optic cables, lasers, o. Ä. Serve next to the lamp housings shown.

Die Zwischenrohre 6 können in unterschiedlichen Längen bereitgestellt werden, um auf unterschiedliche Anforderungen, z. B. Einsatz in einer Klimakammer, reagieren zu können.The intermediate pipes 6 can be provided in different lengths to accommodate different requirements, e.g. B. use in a climatic chamber to respond.

2 zeigt das motorische Spiegelhaus 5 an der Rückwand 3 des Mikroskops in der Draufsicht ohne die obere Abdeckung mit zwei montierten Zwischenrohren 6. Die Lichtquelle 7 wird hier nur schematisch dargestellt. Die dritte Anschlussmöglichkeit für eine Lichtquelle ist durch ein Abdeckblech 22 verschlossen. 2 shows the motor mirror house 5 on the back wall 3 of the microscope in plan view without the top cover with two mounted intermediate tubes 6 , The light source 7 is shown here only schematically. The third connection option for a light source is through a cover plate 22 locked.

Der Spiegelhalter 8 mit montiertem Spiegel 9 ist auf einer Drehachse 10 drehbar gelagert. Im Spiegelhalter 8 befinden sich oben und unten Geber 11 und jeweils eine Mitnehmer-Nut 12. Die Geber 11 können z. B. als Magnete, Fahnen, o. ä. ausgebildet sein.The mirror holder 8th with mounted mirror 9 is on a rotation axis 10 rotatably mounted. In the mirror holder 8th are up and down donors 11 and in each case a driver groove 12 , The givers 11 can z. B. as magnets, flags, o. Ä. Be formed.

Unter dem Spiegelhalter 8 befindet sich eine Platine 13 mit fünf Sensoren 14 und einer intelligenten Steuerung. Als Sensoren 14 können z. B. Hall-Sensoren, Lichtschranken o. ä. verwendet werden. Die intelligente Steuerung erkennt, über welchen Sensoren 14 sich die Geber 11 des Spiegelhalters 8 befinden und somit ist die momentane Position bzw. Schaltstellung des Spiegelhalters 8 und dessen Umschaltrichtung bei Betätigung der Umschaltung bekannt.Under the mirror holder 8th there is a circuit board 13 with five sensors 14 and a smart controller. As sensors 14 can z. B. Hall sensors, light barriers o. Ä. Are used. The intelligent control recognizes over which sensors 14 the givers 11 the mirror holder 8th are and thus is the current position or switching position of the mirror holder 8th and its switching direction upon actuation of the switching known.

Ein Motor 15 mit montiertem Schwenkarm 16 bewirkt die Umschaltung des Spiegelhalters 8. Dabei wird die Schwenkbewegung des Schwenkarms 16 über ein Verbindungsstück 17 zu den beiden Spiegelhalter-Aufnahmen 18 übertragen. Diese Spiegelhalter-Aufnahmen 18 sind ebenfalls um die Drehachsen 10 drehbar gelagert und besitzen am einen Ende einen Mitnehmer-Stift 19, der sich beim Einsetzen des Spiegelhalters 8 in dessen Mitnehmer-Nut 12 setzt und diesen bei Schwenkung mitnimmt. Die Rastpositionen werden durch eine Kugelrastung 20 realisiert.An engine 15 with mounted swivel arm 16 causes the switching of the mirror holder 8th , In this case, the pivoting movement of the swivel arm 16 via a connector 17 to the two mirror holder shots 18 transfer. These mirror holder shots 18 are also about the axes of rotation 10 rotatably mounted and have at one end a driver pin 19 , who is inserting the mirror holder 8th in the driver groove 12 sets and takes this with swinging. The locking positions are by a ball catch 20 realized.

3 zeigt dasselbe motorische Spiegelhaus 5 mit eingeschwenktem Spiegelhalter 8, so dass die rechte Lichtquelle 7 zum Einsatz kommt. Die genaue Position, in diesem Fall der Winkel, des Spiegels 9 kann über eine Einstellschraube 21 justiert werden. Die Kugelrastung 20 drückt hierbei die Spiegelhalter-Aufnahme 18 immer gegen die Einstellschraube 21. 3 shows the same motorized mirror house 5 with swiveled mirror holder 8th so that the right light source 7 is used. The exact position, in this case the angle, of the mirror 9 can via an adjusting screw 21 to be adjusted. The ball catch 20 presses the mirror holder holder 18 always against the adjusting screw 21 ,

Durch die Geber 11 über den entsprechenden Sensoren 14 weiß die intelligente Steuerung, in welche Richtung der Spiegelhalter 8 bei nächstem Schaltbefehl gedreht werden muss.By the donors 11 above the corresponding sensors 14 the intelligent controller knows in which direction the mirror holder 8th at the next switching command must be rotated.

4 zeigt das motorisches Spiegelhaus 5 mit dem Zwischenrohr 6 und der Lichtquelle 7 auf der linken Seite. Um das Licht von dieser Seite in das Mikroskop zu bekommen, muss der Spiegelhalter 8 von der linken Drehachse 10a seitenverkehrt auf die rechte Drehachse 10b gesteckt werden. Die intelligente Steuerung erkennt auch diese Umrüstung und die neue Stellung des Spiegelhalters 8 und damit auch die nächste Schwenkrichtung. 4 shows the motorized mirror house 5 with the intermediate pipe 6 and the light source 7 on the left. To get the light from this side into the microscope, the mirror holder must 8th from the left axis of rotation 10a reversed to the right axis of rotation 10b be plugged. The intelligent controller also recognizes this conversion and the new position of the mirror holder 8th and thus also the next pivoting direction.

Der Schwenkbereich und der ausgeschwenkte Spiegelhalter 8 ist in 4 gestrichelt angedeutet.The swivel range and swung-out mirror holder 8th is in 4 indicated by dashed lines.

5 zeigt die Außenansicht eines manuelles Spiegelhauses 23 mit den Zwischenrohren 6 und den Lichtquellen 7 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. 5 shows the exterior of a manual mirror house 23 with the intermediate pipes 6 and the light sources 7 on the straight and right side. This variant is more cost-effective than the motor variant, but represents a not so convenient solution. It could also be designed so that three connection sides are equipped with light sources.

Das mechanische Spiegelhaus 23 ist wie das motorische räumlich orientiert an der Rückwand 3 befestigt. Durch Drehen am Drehknopf 24 erfolgt die Umschaltung zwischen den Lichtquellen 7.The mechanical mirror house 23 is like the motor spatially oriented on the back wall 3 attached. Turn the knob 24 the switchover takes place between the light sources 7 ,

6 zeigt das mechanische Spiegelhaus 23 an der Rückwand 3 des Mikroskops in der Draufsicht ohne die obere Abdeckung mit zwei montierten Zwischenrohren 6. Die Lichtquelle 7 wird auch hier nur schematisch dargestellt. 6 shows the mechanical mirror house 23 on the back wall 3 of the microscope in plan view without the top cover with two mounted intermediate tubes 6 , The light source 7 is also shown here only schematically.

Der Drehknopf 24 ist fest mit dem Spiegelhalter 8 verbunden und befindet sich in der Verlängerung der Drehachse 10. Der Spiegelhalter 8 wird durch die Kugelrastung 20 in der jeweiligen Position gehalten und mit der Einstellschraube 21 kann die Abblendrichtung genau justiert werden.The knob 24 is stuck with the mirror holder 8th connected and located in the extension of the axis of rotation 10 , The mirror holder 8th gets through the ball catch 20 held in the respective position and with the adjusting screw 21 The dimming direction can be adjusted exactly.

Der Schwenkbereich und der eingeschwenkte Spiegelhalter 8 sind in 6 gestrichelt angedeutet.The swivel range and the swiveled mirror holder 8th are in 6 indicated by dashed lines.

7 zeigt die erfindungsgemäße Lösung mit einem motorischen Spiegelhaus, an dem ebenfalls gleichzeitig drei Lichtquellen 7 mit drei Zwischenrohren 6 angebaut werden können. Bei der Darstellung wurde aus Übersichtsgründen auf die Darstellung des Gehäuses vom Spiegelhaus und die Rückwand des Mikroskops verzichtet. 7 shows the solution according to the invention with a motorized mirror house, at the same time also three light sources 7 with three intermediate pipes 6 can be grown. For reasons of clarity, the representation of the housing from the mirror house and the back wall of the microscope were omitted in the presentation.

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 Verfahrbühne 26 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 Motor 27 mit Ritzel 28 dienen, das in eine Zahnstange 29 eingreift. Durch Drehung des Motors 27 wird die Verfahrbühne 26 nach oben bzw. nach unten gefahren. In der Mittelposition hat die Verfahrbühne ein Durchgangsloch, um den Lichtstrahl der Lichtquelle 7 durchzulassen, welches in gerader Ausrichtung montiert ist. Die Einstellung dieser Beleuchtungsvariante ist in 7 dargestellt.The mirroring is done by two mirror surfaces 25 , which are realized in the present embodiment by two prisms. The two mirror surfaces, in the present case the prisms, are fixed on a travel stage 26 attached. The travel must by appropriate measures, eg. B. by a guide and end stops (not shown here), realized and ensured. As drive of the adjustment can a motor 27 with pinion 28 Serve that in a rack 29 intervenes. By rotation of the engine 27 becomes the travel stage 26 moved up or down. In the middle position, the travel stage has a through hole to the light beam of the light source 7 let through, which is mounted in a straight alignment. The setting of this lighting variant is in 7 shown.

8 zeigt die in 7 gezeigte Anordnung in der Draufsicht. Die Lichtquellen 7 sind hier wieder nur schematisch dargestellt und die Rückwand 3 wird in ihrer Position gezeigt. 8th shows the in 7 shown arrangement in plan view. The light sources 7 are shown here only schematically and the back wall 3 is shown in their position.

Natürlich kann von dieser Lösung ebenfalls eine manuelle Verstellung der Verfahrbühne 26 abgeleitet werden, die hier nicht dargestellt wird.Of course, this solution can also be a manual adjustment of the travel stage 26 derived, which is not shown here.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Mikroskopmicroscope
22: Stativtripod
33: Rückwandrear wall
44: Beleuchtungsarmillumination arm
55: Motorisches SpiegelhausMotorized mirror house
66: Zwischenrohrintermediate pipe
77: Lichtquellelight source
88th: Spiegelhaltermirror Mounts
99: Spiegelmirror
1010: Drehachseaxis of rotation
1111: Gebergiver
1212: Mitnehmer-NutFollower groove
1313: Platinecircuit board
1414: Sensorsensor
1515: Motorengine
1616: Schwenkarmswivel arm
1717: Verbindungsstückjoint
1818: Spiegelhalter-AufnahmeMirror holder support
1919: Mitnehmer-StiftFollower pin
2020: Kugelrastungball catch
2121: Einstellschraubeadjustment
2222: AbdeckblechCover plate
2323: Spiegelhaus mechanischMirror house mechanically
2424: Drehknopfknob
2525: Spiegelflächemirror surface
2626: VerfahrbühneVerfahrbühne
2727: Motorengine
2828: Antriebsritzelpinion
2929: Zahnstangerack

Claims

Lighting device in a microscope ( 1 ) with several light sources ( 7 ), which are connected to the back wall ( 3 ) of the microscope ( 1 ) mirror house ( 5 ; 23 ) are arranged and the means of a mirror in the mirror house optionally an illumination beam path of the microscope ( 1 ) are switchable, characterized in that - at the mirror house ( 5 ; 23 ) up to three light sources ( 7 ), - that in the mirror house ( 5 ; 23 ) on a movable traveling platform ( 26 ) the mirror as two differently oriented mirror surfaces ( 25 ) is formed of two prisms, - and that at least one drive ( 29 ) is provided, the traverser ( 26 ), so that by moving the travel stage ( 26 ) optionally one of the three light sources ( 7 ) is switchable.

Lighting device according to claim 1, characterized in that the drive ( 27 ) is motor.

Lighting device according to one of claims 1 or 2, characterized in that the mirror at least one sensor ( 14 ), which is the current position of the mirror ( 25 ) detected.

Lighting device according to claim 3, characterized in that from the output signal of the at least one sensor, a control signal for the motor drive ( 27 ) is derived.

Lighting device according to claim 3, characterized in that from the output signal of the at least one sensor, a direction signal is derived which the direction of movement of the mirror ( 25 ) indicates.

Lighting device according to claim 3, characterized in that the at least one sensor an output signal with information about the switched light source ( 7 ).