专利名称：用于自动关闭显微镜的方法和设备的制作方法
技术领域：
概括地说，本发明涉及一种用于控制显微镜的方法和设备，特别涉及一种用于自动关闭显微镜的方法和设备。更特别涉的是，本发明提供了一种用于数字式跟踪显微镜内经过时间的方法和设备，以便在经过一段时间后监控瞬时单刀单掷(SPST)开关的非工作状态(inactivity)并关闭所有显微镜内光源。
与许多具有“断电”功能特点的家用和其它设备以及电子设备不同，对显微镜而言，通常理想的是在某个触发事件之后以较长的时间(即，长达一或两个小时)起动“断电”特点。因此，虽然希望可以在不使用之后的几分钟内使家用熨斗断电，但是这种方式通常不适用于显微镜。重要的是要注意，在从触发事件开始的长时间之后，有时用于这种设备的模拟切断装置并不适用或不能使装置断电。
断电电路在除光学装置(如显微镜)以外的装置中是众所周知的。例如，美国专利No.5,595,672(Sham等人)披露了一种用于电子装置(如熨斗)的自动断电设备。Sham等人的设备使用了一种用于检测装置是否在使用的触敏开关(电容开关)。当人手中断与开关的接触时，设备会起动一模拟定时电路(它利用电容作为定时装置)以切断对熨斗的供电。该发明包括一第二温度敏感关闭电路，如果熨斗中的加热元件达到预定水平，该电路则能关闭该装置。虽然可以论证与以前的水银开关关闭装置相比，该专利的装置有了改进，但是，该发明中的电路使用了较昂贵的触敏开关，且模拟定时电路不能进行长时间的时间定时(例如，比大约一分钟更长的任何时间)。
用于光学装置的自动控制电路在本领域也是已知的。美国专利No.5,861,985(Ikon)披露了一种自动显微镜，它包括一个用于在显微镜周围的预定范围内探测显微镜的观测者存在的探测器。该专利发明的探测器的功能还在于当观测者离开显微镜周围的预定范围时，会使显微镜断电。虽然在该专利中未详细描述，但是在该发明中的探测器似乎为光电晶体管。当使用者阻挡了投射到晶体管上的外界入射光线时，光电晶体管会触发适当电路以对光源进行供电。类似地，当观测者离开预定的范围时，外界光线恢复且晶体管开关会发出一个适当的信号以使光源断电。该发明实际上披露了三个这种光电晶体管探测器。这种电路存在一些缺点。第一，探测器依靠环境光线的强度且该电路的设计者预计显微镜始终在一定的环境光线条件下，但情况并非总是如此。(例如，在较弱的外界光线环境中该电路不能正常工作)。第二，与简单的机械开关相比，光电晶体管造价较高，并且该专利发明使用了三个光电晶体管。最后，也是最重要的是，该专利并未给出用于控制照明的定时机构的任何教导。相反，照明电源被直接固定在正朝向检测观察者的方向。一旦在要求范围内探测到人或人离开该范围，电源便会相应地几乎立刻地接通和关闭。这种控制方案的缺点在于会造成电驱动电路以及配套的电源循环工作，并且本领域还熟知反复循环工作会缩短某些光源(如白炽灯泡)的使用寿命。
在PCT国际申请No.WO98/18036(Rühl等人)中披露了一种类似的显微镜控制装置。在该申请中披露的发明包括一个接近传感器，它能够检测到观测者的接近并作出响应来控制显微镜中的照明和马达功能。该发明具有与以前所述相同的缺点。
最后，在欧洲专利申请No.81105036.8(Hattori)中披露了一种用于光学设备(即内窥镜)的光源装置。该发明的设备包括一个发光装置以及一个光接收装置，这两个装置最好均设置在内窥镜的目镜中。发光装置发射出光强度调制光线。调制并过滤所接收的光线，随后使所接收的信号的频率分量与施密特触发器参考电压相比较。当观测者使其眼睛接近目镜时，从发射器发出的较多光线达到接收器。最后供给至施密特触发器的信号强度超预定数值且配套的电子元件会接通内窥镜内的光源(或控制快门)。同样，该发明给出了一种用于控制光源的“通-断”方案的教导。所述光源或是接通或是断开的；但它并未给出使光源关闭的延时的教导。
因此，可以理解迫切需要用于自动关闭显微镜的方法和设备，特别是一种用于数字式跟踪显微镜内经过时间的方法和设备，以便在经过一段时间后监控瞬时SPST开关的非工作状态并关闭所有显微镜内光源。
本发明总的目的在于提供一种用于控制显微镜中的光源的方法和设备。
本发明的另一个目的在于提供一种在控制光源的开关的一段预定时间的非工作状态后自动关闭显微镜中光源的方法和设备。
本发明的另一个目的在于提供一种用于以数字式监控显微镜中开关的工作状态的方法和设备，该方法和设备在开关经过较长的非工作状态后能够关闭显微镜的光源，这种控制对于传统的模拟定时和控制装置和电路是不可能的。
本发明的另一个目的在于提供一种用于更有效操纵显微镜的方法和设备，以便维持照明源的寿命，并防止在研究中的样品由于过度照明造成的损坏。
对于本领域普通技术人员来说，通过阅读和研究以下对本发明的详细描述，并结合附图和所附权利要求将能够容易地理解本发明的这些和其它目的，特点和优点。
对最佳实施例的描述首先，应理解在不同附图中的相同参考标号表示了本发明中相同的电路/结构元件。还应理解以下的定义有助于理解本发明和解释
权利要求
开关；作为用于本发明说明书中的术语，“开关”意味着任意电子开关，以及机电式开关。所述开关可采用许多不同的形式。它可以是按钮式开关，拨动式开关，转动式开关，滑动式开关，水银开关等。虽然在一最佳实施例中描述并披露了一种机械式开关，但是术语开关不应局限于机械式开关。所述“开关”还可包括电子开关，如电容开关，光电晶体管，红外线探测器，压电开关等。术语“开关”意味着“常开”和“常闭”的开关。
光源包括用于显微镜的任意光源，它们包括但不限于白炽灯炮(卤素、钨等)。
非工作状态此处利用术语“非工作状态”来描述在开关操作之间的开关状态。它是在未操作开关的时间段。例如，如果开关在下午1200“接通”，在下午200“关闭”，则开关“非工作状态”的时间将为2个小时。同样，如果开关在下午1200“关闭”，在下午200“接通”，则开关“非工作”的时间为2个小时。由最后起动所述开关(即，接通或关闭)的时刻测定非工作状态的时间周期。对于瞬时接触SPST开关而言，例如，非工作状态是由推动按钮开关的的最后时间测定或检测的。
参见附图，
图1为用于控制显微镜的本发明电子系统中一个最佳实施例的示意性框图。部件A为国际电工委员会(IEC)型设备耦合器，其具有用于接收任意IEC-60320-1型电源线的双极熔丝盒。部件B为一种通用电源。部件C为主控制器印刷电路板，它包括电压调节器U1(LM340T-5.0或类似装置)，微控制器U3(PIC16C54C-04P(18)或类似装置)，复位管理器U2(MCP100-460DI/TO或类似装置)，多个发光二极管(DS1-DSN)，两个MOSFET(Q1&Q2)(IRLZ44N或类似装置)以及在图2A，2B和2C的详细电路示意图中所示的各种电阻器和电容器。
通过所述设备耦合器将范围为100-240VAC+/-10％，50/60Hz的输入功率信号施加至通用电源，从通用电源的输出端将12.0VDC的输出电压输送至主控制器印刷电路板上的U1的输入端和灯座组件D的联接器。U1使12.0VDC的信号降至能够对主板C内所有集成电路供电的5.0VDC的信号。
一旦对主板供电，U2便以一预先设定的时间段使U3保持在复位状态，以允许U3的晶体稳定。在所述预先设定的时间段之后，U3开始工作。由U3执行的第一程序为初始化程序，该程序配置U3的内部寄存器并使U3将外部装置设定在预定状态。随后，设计该系统通过将一个逻辑低(0.0VDC)信号发送至每一个门电路而使Q1和Q2处于截止状态。因此，在初始化之后，所有的光源均处于切断状态或停止供电状态。
在初始化程序后，执行主程序。在执行主程序期间，应监测两种主要情况。首先，查询开关E的动作且从开关E的最后激励开始监测时间。如果在一段预定的时间之后未探测到开关E上的动作，则关闭所有光源。在开关E上的任意动作将会使U3内的寄存器跟踪时间复原至零。
在每次压下所述开关时，U3均会循环通过以下四种情况。首先，接通灯座组件中的光源。第二，接通LED，同时关闭灯座组件中的光源。第三，在使所述LED保持接通的同时，接通灯座组件中的光源。第四，关闭所有的光源。
从瞬时SPST开关上的最后动作开始的跟踪时间的过程是包括在软件程序(这里包括在光盘上的软件程序)主体内的自动关闭功能的一部分。
在微机控制器内并根据晶体振荡器值，所执行的每一指令均需要固定的时间段。利用驱动U3的20MHz晶体振荡器，每一次指令均以200nS执行。
在监控开关E的动作(查询所述开关)的过程期间，由于为跟踪时间25.000mS，25.0012mS，以及25.0024mS建立的分支结构，因此主程序以三种恒定速率执行一系列指令。在主程序的最后，软件返回主程序的开始端。从主程序开始至主程序结束的标准时间为25.000mS。在执行40次主程序以产生1秒指令后，主程序产生分支以使“秒”跟踪寄存器/计数器增加。类似地，在60秒之后，主程序产生分支以使“分钟”跟踪寄存器/计数器增加。当主程序必须使秒计数器或分钟计数器增加时，将1.2μS的误差加至实际时间。因此，在整个一个小时期间，实际时间只偏差4.392mS，这个误差可以被纠正。
如果在软件内的一段预定时间后，在开关E上未探测到动作，那么通过将逻辑低信号(0.0VDCV)信号发送至Q1和Q2，将关闭显微镜内的所有光源。在开关E上的任意的动作均会将毫秒，秒和分钟计数器复位为零，并再次开始跟踪经过时间。
为了使本领域普通技术人员能够实现本发明，在描述了所有电路元件，它们的值以及相互连接的图2A，2B以及2C中提供了详细的电路示意图。通过标出A1，A2，A3…B1，B2，B3…的跳接线在不同附图中说明相互连接。例如，在图2A中标为A3的引线连接至图2B上标为A3的引线等。
因此，可理解虽然能够有效地实现本发明的目的，但是本领域普通技术人员能够容易地理解本发明的改变和改进，并且这些改变和改进都落入在权利要求书中限定的思想和范围内。
权利要求
1.一种用于自动关闭显微镜中光源的设备，包括可操作地设置以控制所述光源的开关；用于探测所述开关的非工作状态并用于在一段预定的非工作状态时间后关闭所述光源的装置。
2.根据权利要求1所述的设备，其中所述开关为机械式开关。
3.根据权利要求2所述的设备，其中所述开关为单刀单掷开关。
4.根据权利要求1所述的设备，其中用于探测所述开关的非工作状态并用于在一段预定的非工作状态时间后关闭所述光源的所述装置包括微处理器。
5.根据权利要求1所述的设备，其中用于探测所述开关的非工作状态的所述装置包括数字式半导体装置，该数字半导体装置可操作地设置以探测所述开关的一个终端处的逻辑电平。
6.根据权利要求1所述的设备，其中所述光源为白炽灯泡。
7.一种用于自动关闭显微镜中电源的设备，包括至少一个可操作地设置以控制所述电源的开关；和用于探测所述至少一个开关元件的非工作状态并用于在一段预定的非工作状态时间后关闭所述电源的装置。
8.根据权利要求7所述的设备，还包括一个光源，它由用于探测所述至少一个开关元件的非工作状态的装置控制。
9.一种用于自动关闭显微镜中光源的方法，包括以下步骤监控一个可操作地设置成控制所述光源的开关的动作；以及在一段预定的非工作状态时间后关闭所述光源。
10.根据权利要求9所述的方法，其中所述监控开关动作的步骤包括监控在所述开关一个终端处的逻辑电平，并在发生了所述逻辑电平的转变时触发所述光源的切断。
11.根据权利要求9所述的方法，其中所述监控的步骤是以数字方式进行的。
全文摘要
一种用于自动关闭显微镜中光源的设备，包括可操作地设置以控制所述光源的开关，以及用于探测所述开关的非工作状态并用于在一段预定的非工作状态时间后关闭所述光源的装置。本发明还包括一种用于自动关闭显微镜中光源的方法，包括以下步骤监控可操作地设置成控制所述光源的开关的动作，以及在一段预定的非工作状态时间后关闭所述光源。
文档编号G02B21/06GK1432839SQ0214816
公开日2003年7月30日 申请日期2002年10月31日 优先权日2002年1月7日
发明者大卫·J·卡什, 文森特·瓦卡雷利 申请人:莱卡股份有限公司