專利名稱：用于自動關閉顯微鏡的方法和設備的制作方法
技術領域：
概括地說，本發明涉及一種用于控制顯微鏡的方法和設備，特別涉及一種用于自動關閉顯微鏡的方法和設備。更特別涉的是，本發明提供了一種用于數字式跟蹤顯微鏡內經過時間的方法和設備，以便在經過一段時間后監控瞬時單刀單擲(SPST)開關的非工作狀態(inactivity)并關閉所有顯微鏡內光源。
與許多具有“斷電”功能特點的家用和其它設備以及電子設備不同，對顯微鏡而言，通常理想的是在某個觸發事件之后以較長的時間(即，長達一或兩個小時)起動“斷電”特點。因此，雖然希望可以在不使用之后的幾分鐘內使家用熨斗斷電，但是這種方式通常不適用于顯微鏡。重要的是要注意，在從觸發事件開始的長時間之后，有時用于這種設備的模擬切斷裝置并不適用或不能使裝置斷電。
斷電電路在除光學裝置(如顯微鏡)以外的裝置中是眾所周知的。例如，美國專利No.5,595,672(Sham等人)披露了一種用于電子裝置(如熨斗)的自動斷電設備。Sham等人的設備使用了一種用于檢測裝置是否在使用的觸敏開關(電容開關)。當人手中斷與開關的接觸時，設備會起動一模擬定時電路(它利用電容作為定時裝置)以切斷對熨斗的供電。該發明包括一第二溫度敏感關閉電路，如果熨斗中的加熱元件達到預定水平，該電路則能關閉該裝置。雖然可以論證與以前的水銀開關關閉裝置相比，該專利的裝置有了改進，但是，該發明中的電路使用了較昂貴的觸敏開關，且模擬定時電路不能進行長時間的時間定時(例如，比大約一分鐘更長的任何時間)。
用于光學裝置的自動控制電路在本領域也是已知的。美國專利No.5,861,985(Ikon)披露了一種自動顯微鏡，它包括一個用于在顯微鏡周圍的預定范圍內探測顯微鏡的觀測者存在的探測器。該專利發明的探測器的功能還在于當觀測者離開顯微鏡周圍的預定范圍時，會使顯微鏡斷電。雖然在該專利中未詳細描述，但是在該發明中的探測器似乎為光電晶體管。當使用者阻擋了投射到晶體管上的外界入射光線時，光電晶體管會觸發適當電路以對光源進行供電。類似地，當觀測者離開預定的范圍時，外界光線恢復且晶體管開關會發出一個適當的信號以使光源斷電。該發明實際上披露了三個這種光電晶體管探測器。這種電路存在一些缺點。第一，探測器依靠環境光線的強度且該電路的設計者預計顯微鏡始終在一定的環境光線條件下，但情況并非總是如此。(例如，在較弱的外界光線環境中該電路不能正常工作)。第二，與簡單的機械開關相比，光電晶體管造價較高，并且該專利發明使用了三個光電晶體管。最后，也是最重要的是，該專利并未給出用于控制照明的定時機構的任何教導。相反，照明電源被直接固定在正朝向檢測觀察者的方向。一旦在要求范圍內探測到人或人離開該范圍，電源便會相應地幾乎立刻地接通和關閉。這種控制方案的缺點在于會造成電驅動電路以及配套的電源循環工作，并且本領域還熟知反復循環工作會縮短某些光源(如白熾燈泡)的使用壽命。
在PCT國際申請No.WO98/18036(Rühl等人)中披露了一種類似的顯微鏡控制裝置。在該申請中披露的發明包括一個接近傳感器，它能夠檢測到觀測者的接近并作出響應來控制顯微鏡中的照明和馬達功能。該發明具有與以前所述相同的缺點。
最后，在歐洲專利申請No.81105036.8(Hattori)中披露了一種用于光學設備(即內窺鏡)的光源裝置。該發明的設備包括一個發光裝置以及一個光接收裝置，這兩個裝置最好均設置在內窺鏡的目鏡中。發光裝置發射出光強度調制光線。調制并過濾所接收的光線，隨后使所接收的信號的頻率分量與施密特觸發器參考電壓相比較。當觀測者使其眼睛接近目鏡時，從發射器發出的較多光線達到接收器。最后供給至施密特觸發器的信號強度超預定數值且配套的電子元件會接通內窺鏡內的光源(或控制快門)。同樣，該發明給出了一種用于控制光源的“通-斷”方案的教導。所述光源或是接通或是斷開的；但它并未給出使光源關閉的延時的教導。
因此，可以理解迫切需要用于自動關閉顯微鏡的方法和設備，特別是一種用于數字式跟蹤顯微鏡內經過時間的方法和設備，以便在經過一段時間后監控瞬時SPST開關的非工作狀態并關閉所有顯微鏡內光源。
本發明總的目的在于提供一種用于控制顯微鏡中的光源的方法和設備。
本發明的另一個目的在于提供一種在控制光源的開關的一段預定時間的非工作狀態后自動關閉顯微鏡中光源的方法和設備。
本發明的另一個目的在于提供一種用于以數字式監控顯微鏡中開關的工作狀態的方法和設備，該方法和設備在開關經過較長的非工作狀態后能夠關閉顯微鏡的光源，這種控制對于傳統的模擬定時和控制裝置和電路是不可能的。
本發明的另一個目的在于提供一種用于更有效操縱顯微鏡的方法和設備，以便維持照明源的壽命，并防止在研究中的樣品由于過度照明造成的損壞。
對于本領域普通技術人員來說，通過閱讀和研究以下對本發明的詳細描述，并結合附圖和所附權利要求將能夠容易地理解本發明的這些和其它目的，特點和優點。
對最佳實施例的描述首先，應理解在不同附圖中的相同參考標號表示了本發明中相同的電路/結構元件。還應理解以下的定義有助于理解本發明和解釋
權利要求
開關；作為用于本發明說明書中的術語，“開關”意味著任意電子開關，以及機電式開關。所述開關可采用許多不同的形式。它可以是按鈕式開關，撥動式開關，轉動式開關，滑動式開關，水銀開關等。雖然在一最佳實施例中描述并披露了一種機械式開關，但是術語開關不應局限于機械式開關。所述“開關”還可包括電子開關，如電容開關，光電晶體管，紅外線探測器，壓電開關等。術語“開關”意味著“常開”和“常閉”的開關。
光源包括用于顯微鏡的任意光源，它們包括但不限于白熾燈炮(鹵素、鎢等)。
非工作狀態此處利用術語“非工作狀態”來描述在開關操作之間的開關狀態。它是在未操作開關的時間段。例如，如果開關在下午1200“接通”，在下午200“關閉”，則開關“非工作狀態”的時間將為2個小時。同樣，如果開關在下午1200“關閉”，在下午200“接通”，則開關“非工作”的時間為2個小時。由最后起動所述開關(即，接通或關閉)的時刻測定非工作狀態的時間周期。對于瞬時接觸SPST開關而言，例如，非工作狀態是由推動按鈕開關的的最后時間測定或檢測的。
參見附圖，
圖1為用于控制顯微鏡的本發明電子系統中一個最佳實施例的示意性框圖。部件A為國際電工委員會(IEC)型設備耦合器，其具有用于接收任意IEC-60320-1型電源線的雙極熔絲盒。部件B為一種通用電源。部件C為主控制器印刷電路板，它包括電壓調節器U1(LM340T-5.0或類似裝置)，微控制器U3(PIC16C54C-04P(18)或類似裝置)，復位管理器U2(MCP100-460DI/TO或類似裝置)，多個發光二極管(DS1-DSN)，兩個MOSFET(Q1&Q2)(IRLZ44N或類似裝置)以及在圖2A，2B和2C的詳細電路示意圖中所示的各種電阻器和電容器。
通過所述設備耦合器將范圍為100-240VAC+/-10％，50/60Hz的輸入功率信號施加至通用電源，從通用電源的輸出端將12.0VDC的輸出電壓輸送至主控制器印刷電路板上的U1的輸入端和燈座組件D的聯接器。U1使12.0VDC的信號降至能夠對主板C內所有集成電路供電的5.0VDC的信號。
一旦對主板供電，U2便以一預先設定的時間段使U3保持在復位狀態，以允許U3的晶體穩定。在所述預先設定的時間段之后，U3開始工作。由U3執行的第一程序為初始化程序，該程序配置U3的內部寄存器并使U3將外部裝置設定在預定狀態。隨后，設計該系統通過將一個邏輯低(0.0VDC)信號發送至每一個門電路而使Q1和Q2處于截止狀態。因此，在初始化之后，所有的光源均處于切斷狀態或停止供電狀態。
在初始化程序后，執行主程序。在執行主程序期間，應監測兩種主要情況。首先，查詢開關E的動作且從開關E的最后激勵開始監測時間。如果在一段預定的時間之后未探測到開關E上的動作，則關閉所有光源。在開關E上的任意動作將會使U3內的寄存器跟蹤時間復原至零。
在每次壓下所述開關時，U3均會循環通過以下四種情況。首先，接通燈座組件中的光源。第二，接通LED，同時關閉燈座組件中的光源。第三，在使所述LED保持接通的同時，接通燈座組件中的光源。第四，關閉所有的光源。
從瞬時SPST開關上的最后動作開始的跟蹤時間的過程是包括在軟件程序(這里包括在光盤上的軟件程序)主體內的自動關閉功能的一部分。
在微機控制器內并根據晶體振蕩器值，所執行的每一指令均需要固定的時間段。利用驅動U3的20MHz晶體振蕩器，每一次指令均以200nS執行。
在監控開關E的動作(查詢所述開關)的過程期間，由于為跟蹤時間25.000mS，25.0012mS，以及25.0024mS建立的分支結構，因此主程序以三種恒定速率執行一系列指令。在主程序的最后，軟件返回主程序的開始端。從主程序開始至主程序結束的標準時間為25.000mS。在執行40次主程序以產生1秒指令后，主程序產生分支以使“秒”跟蹤寄存器/計數器增加。類似地，在60秒之后，主程序產生分支以使“分鐘”跟蹤寄存器/計數器增加。當主程序必須使秒計數器或分鐘計數器增加時，將1.2μS的誤差加至實際時間。因此，在整個一個小時期間，實際時間只偏差4.392mS，這個誤差可以被糾正。
如果在軟件內的一段預定時間后，在開關E上未探測到動作，那么通過將邏輯低信號(0.0VDCV)信號發送至Q1和Q2，將關閉顯微鏡內的所有光源。在開關E上的任意的動作均會將毫秒，秒和分鐘計數器復位為零，并再次開始跟蹤經過時間。
為了使本領域普通技術人員能夠實現本發明，在描述了所有電路元件，它們的值以及相互連接的圖2A，2B以及2C中提供了詳細的電路示意圖。通過標出A1，A2，A3…B1，B2，B3…的跳接線在不同附圖中說明相互連接。例如，在圖2A中標為A3的引線連接至圖2B上標為A3的引線等。
因此，可理解雖然能夠有效地實現本發明的目的，但是本領域普通技術人員能夠容易地理解本發明的改變和改進，并且這些改變和改進都落入在權利要求書中限定的思想和范圍內。
權利要求
1.一種用于自動關閉顯微鏡中光源的設備，包括可操作地設置以控制所述光源的開關；用于探測所述開關的非工作狀態并用于在一段預定的非工作狀態時間后關閉所述光源的裝置。
2.根據權利要求1所述的設備，其中所述開關為機械式開關。
3.根據權利要求2所述的設備，其中所述開關為單刀單擲開關。
4.根據權利要求1所述的設備，其中用于探測所述開關的非工作狀態并用于在一段預定的非工作狀態時間后關閉所述光源的所述裝置包括微處理器。
5.根據權利要求1所述的設備，其中用于探測所述開關的非工作狀態的所述裝置包括數字式半導體裝置，該數字半導體裝置可操作地設置以探測所述開關的一個終端處的邏輯電平。
6.根據權利要求1所述的設備，其中所述光源為白熾燈泡。
7.一種用于自動關閉顯微鏡中電源的設備，包括至少一個可操作地設置以控制所述電源的開關；和用于探測所述至少一個開關元件的非工作狀態并用于在一段預定的非工作狀態時間后關閉所述電源的裝置。
8.根據權利要求7所述的設備，還包括一個光源，它由用于探測所述至少一個開關元件的非工作狀態的裝置控制。
9.一種用于自動關閉顯微鏡中光源的方法，包括以下步驟監控一個可操作地設置成控制所述光源的開關的動作；以及在一段預定的非工作狀態時間后關閉所述光源。
10.根據權利要求9所述的方法，其中所述監控開關動作的步驟包括監控在所述開關一個終端處的邏輯電平，并在發生了所述邏輯電平的轉變時觸發所述光源的切斷。
11.根據權利要求9所述的方法，其中所述監控的步驟是以數字方式進行的。
全文摘要
一種用于自動關閉顯微鏡中光源的設備，包括可操作地設置以控制所述光源的開關，以及用于探測所述開關的非工作狀態并用于在一段預定的非工作狀態時間后關閉所述光源的裝置。本發明還包括一種用于自動關閉顯微鏡中光源的方法，包括以下步驟監控可操作地設置成控制所述光源的開關的動作，以及在一段預定的非工作狀態時間后關閉所述光源。
文檔編號G02B21/06GK1432839SQ0214816
公開日2003年7月30日 申請日期2002年10月31日 優先權日2002年1月7日
發明者大衛·J·卡什, 文森特·瓦卡雷利 申請人:萊卡股份有限公司