DE102004051940B4

DE102004051940B4 - Beleuchtungseinrichtung in einem Mikroskop

Info

Publication number: DE102004051940B4
Application number: DE102004051940A
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: 2008-08-21
Anticipated expiration: 2024-10-26
Also published as: DE102004051940A1; US20060087730A1; US7446936B2; JP2006126836A

Abstract

Beleuchtungseinrichtung in einem Mikroskop (1) mit mehreren Lichtquellen (7), die an einem Spiegelhaus angeordnet sind und die mittels eines Spiegels (9) im Spiegelhaus dem Beleuchtungsstrahlengang wahlweise zuschaltbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Spiegelhaus drei Lichtquellen (7) angebracht sind und dass der drehbare Spiegelhalter (8) zwei Aufnahmen für den Spiegel aufweist, die ein reversibles Aufnehmen und Umstecken des Spiegels (9) erlaubt und dem aufgesteckten Spiegel jeweils zwei der drei Lichtquellen (7) zuordnet, so dass durch Drehen des Spiegelhalters (8) wahlweise eine von drei Lichtquellen (7) dem Beleuchtungsstrahlengang zuschaltbar ist.

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.
So offenbaren die DE 29 02 961 C2 und die DE 42 31 469 A1 eine Beleuchtungseinrichtung in einem Mikroskop mit mehreren Lichtquellen, die an einem Spiegelhaus angeordnet sind und die mittels eines schwenkbaren Spiegels im Spiegelhaus dem Beleuchtungsstrahlengang wahlweise zuschaltbar sind. Die DE 196 49 605 A1 offenbart ein Modul zur Fluoreszenzkorrelationsspektroskopie mit einem reversibel einsetzbaren Trägerhalter für Filter und Strahlteiler.
Es ist daher Aufgabe dieser Erfindung, eine Beleuchtungseinrichtung in einem Mikroskop mit mehreren Lichtquellen anzugeben, welche eine schnelle, manuelle oder motorische Umschaltung zwischen 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 bis 8 näher erläutert. Es zeigen:
1: ein Mikroskop mit einer Beleuchtungseinrichtung mit drei Lichtquellen;
2: ein Spiegelhaus mit motorischem Antrieb;
3: dasselbe Spiegelhaus aus 2 mit eingeschwenktem Spiegelhalter;
4: das motorisches Spiegelhaus aus 3 mit umgekehrt eingesetztem Spiegelhalter;
5: eine Außenansicht eines manuelles Spiegelhauses;
6: das mechanische Spiegelhaus aus 5 ohne die obere Abdeckung;
7: eine alternative Ausgestaltung eines motorischen Spiegelhauses;
8: die in 7 gezeigte Anordnung in der Draufsicht.
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.
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 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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Der Schwenkbereich und der ausgeschwenkte Spiegelhalter 8 ist in 4 gestrichelt angedeutet.
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.
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.
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.
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.
Der Schwenkbereich und der eingeschwenkte Spiegelhalter 8 sind in 6 gestrichelt angedeutet.
7 zeigt eine Alternativ-Lösung zum eben beschriebenen 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.
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.
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.
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

Beleuchtungseinrichtung in einem Mikroskop (1) mit mehreren Lichtquellen (7), die an einem Spiegelhaus angeordnet sind und die mittels eines Spiegels (9) im Spiegelhaus dem Beleuchtungsstrahlengang wahlweise zuschaltbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Spiegelhaus drei Lichtquellen (7) angebracht sind und dass der drehbare Spiegelhalter (8) zwei Aufnahmen für den Spiegel aufweist, die ein reversibles Aufnehmen und Umstecken des Spiegels (9) erlaubt und dem aufgesteckten Spiegel jeweils zwei der drei Lichtquellen (7) zuordnet, so dass durch Drehen des Spiegelhalters (8) wahlweise eine von drei Lichtquellen (7) dem Beleuchtungsstrahlengang zuschaltbar ist.
Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Spiegel auf der Aufnahme drehbar oder verschiebbar angeordnet ist, und dass mindestens ein Antrieb vorgesehen ist, der den Spiegel auf der Aufnahme dreht oder verschiebt und damit jeweils eine der Lichtquellen (7) zuschaltet.
Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb motorisch ist.
Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass dem Spiegel mindestens ein Sensor (14) zugeordnet ist, der die aktuelle Position des Spiegels (9) erfasst.
Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem Ausgangssignal des mindestens einen Sensors (14) ein Steuersignal für den motorischen Antrieb abgeleitet wird.
Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem Ausgangssignal des mindestens einen Sensors (14) ein Richtungssignal abgeleitet wird, welches die Bewegungsrichtung des Spiegels (9) angibt.
Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Sensor ein Ausgangssignal mit einer Information über die zugeschaltete Lichtquelle (7) liefert.
Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor und/oder ein weiteres Messmittel die Funktion der Lichtquelle (7) überwacht und bei Nichtfunktion oder Funktionsstörung der Lichtquelle (7) ein Steuersignal für den motorischen Antrieb abgeleitet wird, so dass der Spiegel gedreht und eine andere Lichtquelle (7) zugeschaltet wird.
Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Spiegel auf einem drehbaren Spiegelhalter (8) angeordnet ist.
Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Spiegel auf einer verschiebbaren Verfahrbühne angeordnet ist.