DE102012204796A1 - Camera system for microscope has control unit to apply antiphase mechanical vibrations and/or change movement of cooling element in dependence of oscillating signal to reduce undesirable mechanical vibrations - Google Patents
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kamerasystem mit einem Bildsensor und einer Kühleinrichtung zum Kühlen des Bildsensors, wobei die Kühleinrichtung ein bewegtes Kühlelement enthält, das unerwünschte mechanische Schwingungen im Kamerasystem erzeugt, sowie ein Verfahren zur Kühlung eines solchen Kamerasystems. The present invention relates to a camera system with an image sensor and a cooling device for cooling the image sensor, wherein the cooling device includes a moving cooling element that generates unwanted mechanical vibrations in the camera system, and a method for cooling such a camera system.
Die Kühlung des Bildsensors, der beispielsweise ein CCD- oder ein CMOS-Sensor sein kann, dient dazu, den im Bildsensor entstehenden unerwünschten Dunkelstrom zu verringern. The cooling of the image sensor, which may be a CCD or a CMOS sensor, for example, serves to reduce the unwanted dark current generated in the image sensor.
Es sind zwar passive Kühlsysteme bekannt, die keine unerwünschten mechanischen Schwingungen im Kamerasystem erzeugen. Jedoch weisen diese passiven Kühlsysteme große Kühlflächen auf, so daß ein hoher Platzbedarf vorliegt, und besteht die Schwierigkeit, daß die erforderliche Kühltemperatur von z.B. –30°C zur effektiven Unterdrückung des Dunkelstroms des Bildsensors nicht erreicht werden kann. Bei der heutigen Tendenz, immer kompaktere Kamerasysteme zur Verfügung zu stellen, ist dies nachteilig. Ferner sind auch Kühleinrichtungen mit flüssigen Kühlmitteln bekannt, die jedoch sehr platzintensiv und zusätzliche Kosten verursachen, da auch noch eine Pumpe zum Pumpen des Kühlmittels notwendig ist. Although passive cooling systems are known which do not generate unwanted mechanical vibrations in the camera system. However, these passive cooling systems have large cooling surfaces, so that a large space is required, and there is the difficulty that the required cooling temperature of e.g. -30 ° C can not be achieved for the effective suppression of the dark current of the image sensor. With today's tendency to provide ever more compact camera systems, this is disadvantageous. Furthermore, cooling devices with liquid coolants are also known, but they are very space-consuming and cause additional costs, since a pump for pumping the coolant is also necessary.
Des weiteren ist es bekannt, das sich bewegende Kühlelement, das z.B. ein Lüfter ist, mechanisch vom Kamerasystem zu trennen und den vom Lüfter erzeugten Luftstrom über einen leichten Schlauch zum Kamerasystem zu leiten, so daß möglichst keine Schwingungen übertragen werden. Dies führt jedoch wiederum nachteilig dazu, daß der Platzbedarf erhöht ist und häufig auch eine mechanische Modifikation am Kamerasystem notwendig ist. Furthermore, it is known to use the moving cooling element, e.g. a fan is to mechanically disconnect from the camera system and direct the airflow generated by the fan via a light tube to the camera system, so that as possible no vibrations are transmitted. However, this in turn leads to a disadvantage that the space requirement is increased and often a mechanical modification to the camera system is necessary.
Bei einem Kamerasystem der eingangs genannten Art kann zwar in kompakter Weise eine ausgezeichnete Kühlung des Bildsensors bereitgestellt werden. Durch die vom bewegten bzw. aktiven Kühlelement erzeugten unerwünschten mechanischen Schwingungen im Kamerasystem, die sich bis zur untersuchenden Probe und/oder bis zum Bildsensor übertragen können, werden in nachteiliger Weise die mittels dem Bildsensor durchgeführten Aufnahmen qualitativ schlechter. So kann eine laterale Verschiebung der Probe um mehrere Pixel des Bildsensors auftreten, die zu unscharfen oder verschmierten Aufnahmen führen kann oder die, sofern die Belichtungszeit kürzer als die Schwingung der Probe ist, z.B. als örtliche Oszillation der Probe bei einer Zeitreihenaufnahme sichtbar wird. Bei Mehrkanalaufnahmen, bei denen verschiedene Fluoreszenzkanäle sequentiell aufgenommen und dann übergelagert werden, ergeben sich dadurch starke Artefakte, die zu Fehlinterpretationen (z.B. nicht vorhandene oder falsche Colokalisation von Fluorochromen) führen können. Besonders im Life Cell Imaging bei lebenden Zellen in Nährlösungen oder z.B. bei Bildaufnahmen mit Laserscannern ist dies sehr störend, da die Klarheit der Abbildung gestört (das Bild verschwimmt) und die Auflösung der Bilder deutlich reduziert ist. In a camera system of the type mentioned above, although excellent cooling of the image sensor can be provided in a compact manner. Due to the unwanted mechanical vibrations generated by the moving or active cooling element in the camera system, which can be transmitted to the examining sample and / or to the image sensor, the images taken by the image sensor are disadvantageously qualitatively inferior. Thus, a lateral displacement of the sample by several pixels of the image sensor may occur, which may lead to blurred or smeared images or, if the exposure time is shorter than the vibration of the sample, e.g. as a local oscillation of the sample in a time series recording is visible. In multichannel imaging, where different fluorescence channels are sequentially acquired and then overlaid, this results in strong artifacts that can lead to misinterpretation (e.g., absent or incorrect colocalization of fluorochromes). Especially in life cell imaging of living cells in nutrient solutions or e.g. This is very annoying when taking pictures with laser scanners because the clarity of the picture is disturbed (the picture is blurred) and the resolution of the pictures is significantly reduced.
Ferner werden die unerwünschten mechanischen Schwingungen häufig von einem Benutzer des Kamerasystems akustisch wahrgenommen, was als störend empfunden werden kann. Furthermore, the unwanted mechanical vibrations are often acoustically perceived by a user of the camera system, which can be perceived as disturbing.
Ausgehend hiervon ist es Aufgabe der Erfindung, ein Kamerasystem der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß die beschriebenen Nachteile möglichst vollständig behoben werden können. Ferner soll ein Verfahren zur Kühlung eines Kamerasystems der eingangs genannten Art so verbessert werden, daß dem die beschriebenen Probleme möglichst vollständig behoben werden können. Based on this, it is an object of the invention to provide a camera system of the type mentioned in such a way that the disadvantages described can be completely eliminated as possible. Furthermore, a method for cooling a camera system of the type mentioned is to be improved so that the problems described can be completely eliminated as possible.
Die Aufgabe wird bei einem Kamerasystem der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß das Kamerasystem einen ersten Sensor zur Messung der unerwünschten mechanischen Schwingungen, der ein entsprechendes Schwingungssignal ausgibt, und eine Steuereinheit aufweist, die in Abhängigkeit des Schwingungssignals das Kamerasystem mit den zu den gemessenen Schwingungen gegenphasigen Schwingungen beaufschlagt und/oder eine Änderung der Bewegung des Kühlelementes bewirkt, um die mechanischen Schwingungen im Kamerasystem, die vom bewegten Kühlelement verursacht sind, zu reduzieren. The object is achieved in a camera system of the type mentioned above in that the camera system has a first sensor for measuring the unwanted mechanical vibrations, which outputs a corresponding vibration signal, and a control unit which, depending on the vibration signal, the camera system with the measured vibrations subjected to antiphase oscillations and / or causes a change in the movement of the cooling element to reduce the mechanical vibrations in the camera system, which are caused by the moving cooling element.
Bei dem erfindungsgemäßen Kamerasystem kann somit durch die Beaufschlagung von gegenphasigen Schwingungen und/oder durch Änderung der Bewegung des Kühlelementes eine Reduzierung der vom Kühlelement verursachten unerwünschten mechanischen Schwingungen erreicht werden, wodurch die beschriebenen Schwierigkeiten (Störung bei Bildaufnahme und/oder akustische Störung des Benutzers) vermindert sind. Die Probe und/oder der Bildsensor werden bzw. wird somit nicht mehr so stark oder gar nicht mehr mit mechanischen Schwingungen beaufschlagt, so daß die durchgeführten Aufnahmen qualitativ besser sind. Zusätzlich oder alternativ können die akustischen Störungen reduziert werden. In the camera system according to the invention can thus be achieved by the application of antiphase oscillations and / or by changing the movement of the cooling element, a reduction of the cooling element caused unwanted mechanical vibrations, thereby reducing the difficulties described (interference with image acquisition and / or acoustic interference of the user) are. The sample and / or the image sensor are or will not be so strong or no longer subjected to mechanical vibrations, so that the recordings performed are qualitatively better. Additionally or alternatively, the acoustic interference can be reduced.
Der erste Sensor kann insbesondere als Beschleunigungssensor ausgebildet sein. Der Beschleunigungssensor kann ein zweidimensionaler oder dreidimensionaler Beschleunigungssensor sein. Solche Beschleunigungssensoren können z.B. als MEMS-Sensor (Micro-Electro-Mechanical-Sensor bzw. Mikrosystem-Sensor) ausgebildet sein. Dabei handelt es sich um äußerst kleine und kostengünstige Sensoren, mit denen die mechanischen Schwingungen leicht und genau gemessen werden können. Ferner kann der erste Sensor z.B. als Piezoelement, Mikrophon, etc. ausgebildet sein. The first sensor may be designed in particular as an acceleration sensor. The acceleration sensor may be a two-dimensional or three-dimensional acceleration sensor. Such acceleration sensors can be designed, for example, as a MEMS sensor (micro-electro-mechanical sensor or microsystem sensor). These are extremely small and inexpensive sensors with which the mechanical Vibrations can be measured easily and accurately. Furthermore, the first sensor can be designed, for example, as a piezo element, microphone, etc.
Bei dem erfindungsgemäßen Kamerasystem kann der erste Sensor zusammen mit der Steuereinheit als Regelungseinheit ausgebildet sein, die die gewünschte Reduzierung der vom bewegten Kühlelement erzeugten unerwünschten mechanischen Schwingungen und somit quasi eine Vibrationsdämpfung durchführt. In the camera system according to the invention, the first sensor may be formed together with the control unit as a control unit, which performs the desired reduction of the unwanted mechanical vibrations generated by the moving cooling element and thus virtually a vibration damping.
Der erste Sensor ist bevorzugt nahe an dem bewegten Kühlelement positioniert. So kann der erste Sensor beispielsweise an einem Halter oder einem Gehäuse des bewegten Kühlelementes positioniert sein. The first sensor is preferably positioned close to the moving cooling element. For example, the first sensor may be positioned on a holder or a housing of the moving cooling element.
Des weiteren kann das erfindungsgemäße Kamerasystem einen zweiten Sensor zur Messung der unerwünschten mechanischen Schwingungen aufweisen. Es ist auch möglich, noch weitere Sensoren zur Messung der unerwünschten mechanischen Schwingungen vorzusehen. Damit können dann z.B. an verschiedenen Stellen des erfindungsgemäßen Kamerasystems die erzeugten unerwünschten mechanischen Schwingungen gemessen werden, so daß diese Messungen alle dazu genutzt werden können, um mittels der Steuereinheit eine ausgezeichnete Reduzierung der unerwünschten mechanischen Schwingungen zu bewirken (mittels der Beaufschlagung der gegenphasigen mechanischen Schwingungen und/oder der Änderung der Bewegung des Kühlelementes). Durch die zumindest zwei Sensoren liegen somit zumindest zwei verschiedene Meßpunkte vor, an denen die unerwünschten mechanischen Schwingungen gemessen werden können, was zu einer verbesserten Reduzierung dieser unerwünschten mechanischen Schwingung genutzt werden kann. Furthermore, the camera system according to the invention may have a second sensor for measuring the unwanted mechanical vibrations. It is also possible to provide even more sensors for measuring the unwanted mechanical vibrations. This can then be used e.g. at various points of the camera system according to the invention, the generated unwanted mechanical vibrations are measured, so that these measurements can all be used to cause by means of the control unit an excellent reduction of unwanted mechanical vibrations (by applying the antiphase mechanical vibrations and / or the change the movement of the cooling element). As a result of the at least two sensors, there are thus at least two different measuring points at which the unwanted mechanical vibrations can be measured, which can be used to improve the reduction of this undesired mechanical oscillation.
Die Änderung der Bewegung des Kühlelementes kann nicht nur in Abhängigkeit des Schwingungssignals sondern zusätzlich auch in Abhängigkeit der Temperatur durchgeführt werden. Dazu kann insbesondere ein Temperatursensor zur Temperaturmessung vorgesehen sein. Dieser kann am Bildsensor, nahe am Bildsensor oder an einer sonstigen geeigneten Stelle am oder nahe dem Kamerasystem angeordnet sein. The change in the movement of the cooling element can be carried out not only in response to the vibration signal but also in dependence on the temperature. For this purpose, in particular, a temperature sensor may be provided for temperature measurement. This can be arranged on the image sensor, close to the image sensor or at any other suitable location on or near the camera system.
Bei dem bewegten Kühlelement kann es sich um einen Lüfter handeln. The moving cooling element may be a fan.
Die Steuereinheit kann insbesondere so ausgebildet sein, daß für verschiedene Temperaturen verschiedene Drehzahlbereiche vorgegeben sind und die Steuereinheit in Abhängigkeit der Temperatur und in Abhängigkeit des Schwingungssignales die Drehzahl einstellt, die noch in dem vorgegebenen Drehzahlbereich liegt und die beste Verringerung der durch das Kühlelement verursachten mechanischen Schwingungen bewirkt. The control unit may in particular be designed so that different speed ranges are predetermined for different temperatures and the control unit adjusts the speed depending on the temperature and in dependence of the vibration signal, which is still in the predetermined speed range and the best reduction caused by the cooling element mechanical vibrations causes.
Insbesondere kann die Steuereinheit die Bewegung des Kühlelementes so ändern, daß die durch das Kühlelement bewirkten mechanischen Schwingungen eine Frequenz aufweisen, die sich von der Eigenfrequenz des Kamerasystems unterscheidet. Auch bei dieser Änderung der Bewegung kann noch die gemessene Temperatur berücksichtigt werden. In particular, the control unit may change the movement of the cooling element so that the caused by the cooling element mechanical vibrations have a frequency which is different from the natural frequency of the camera system. Even with this change of movement, the measured temperature can still be taken into account.
Die Steuereinheit kann einen oder mehrere Aktuatoren aufweisen, der bzw. die mit dem Kamerasystem mechanisch verbunden oder gekoppelt ist bzw. sind, wobei die Steuereinheit mittels dem Aktuator bzw. den Aktuatoren die gegenphasigen mechanischen Schwingungen an das Kamerasystem anlegt. The control unit may include one or more actuators that are mechanically connected or coupled to the camera system, the control unit applying the antiphase mechanical vibrations to the camera system via the actuator (s).
Bei dem Aktuator bzw. den Aktuatoren kann es sich z.B. um einen elektromagnetischen Schwinger oder ein Piezo-Stellglied handeln. The actuator (s) may be e.g. to act an electromagnetic oscillator or a piezo actuator.
Zumindest ein Aktuator ist bevorzugt nahe am bewegten Kühlelement positioniert. So kann der Aktuator beispielsweise an einem Halter oder einem Gehäuse des bewegten Kühlelementes positioniert sein. Dadurch kann das Kamerasystem mit den gegenphasigen mechanischen Schwingungen quasi am Ort der Entstehung der unerwünschten mechanischen Schwingungen beaufschlagt werden, so daß eine ausgezeichnete Reduzierung der unerwünschten mechanischen Schwingungen erreicht und eine Ausbreitung der unerwünschten mechanischen Schwingungen auf weitere Teile oder Komponente des Kamerasystems effektiv verhindert werden kann. Der bzw. die Aktuatoren können auch an anderen Stellen, die vom Kühlelement beabstandet sind, angeordnet sein. At least one actuator is preferably positioned close to the moving cooling element. For example, the actuator can be positioned on a holder or a housing of the moving cooling element. As a result, the camera system can be subjected to the antiphase mechanical vibrations virtually at the place of origin of the unwanted mechanical vibrations, so that an excellent reduction of unwanted mechanical vibrations can be achieved and a propagation of the unwanted mechanical vibrations to other parts or components of the camera system can be effectively prevented. The actuator (s) may also be located at other locations spaced from the cooling element.
Unter einer gegenphasigen mechanischen Schwingung wird insbesondere eine solche Schwingung verstanden, die um 180° phasenverschoben ist zu den vom Kühlelement verursachten mechanischen Schwingungen. Bei dieser Phasenverschiebung kann natürlich noch die Stelle der Einkopplung der gegenphasigen mechanischen Schwingungen berücksichtigt werden. Wesentlich ist, die gegenphasigen mechanischen Schwingungen so zu erzeugen und an das Kamerasystem anzulegen, daß die gewünschte Dämpfung eintritt. An antiphase mechanical oscillation is understood in particular to mean such a vibration which is phase-shifted by 180 ° with respect to the mechanical vibrations caused by the cooling element. In this phase shift, of course, the point of coupling the antiphase mechanical vibrations can be considered. It is essential to generate the antiphase mechanical vibrations so and apply to the camera system that the desired attenuation occurs.
Wenn das erfindungsgemäße Kamerasystem an ein anderes System, wie z.B. ein Mikroskop, angeschlossen ist, führt die erfindungsgemäße Messung der unerwünschten mechanischen Schwingungen zusammen mit der aktiven Kompensation dieser unerwünschten mechanischen Schwingungen mittels der Steuereinheit zu dem großen Vorteil, daß bei der Messung der unerwünschten mechanischen Schwingungen das Gesamtsystem (das andere System mit angeschlossenem erfindungsgemäßen Kamerasystem) bzw. dessen Resonanz gemessen und so geregelt wird, daß die unerwünschten mechanischen Schwingungen des Gesamtsystems kompensiert werden. When the camera system according to the invention is connected to another system, such as a microscope, the measurement according to the invention of the unwanted mechanical vibrations together with the active compensation of these unwanted mechanical vibrations by means of the control unit leads to the great advantage that when measuring the unwanted mechanical vibrations the whole system (the other System with connected camera system according to the invention) or its resonance is measured and regulated so that the unwanted mechanical vibrations of the entire system can be compensated.
Da bei dem erfindungsgemäßen Kamerasystem die mechanischen Schwingungen mittels dem ersten Sensor (und gegebenenfalls mittels weiterer Sensoren) gemessen werden, können auch etwaige Alterungseffekte oder Toleranzen des bewegten Kühlelementes, die häufig auftreten, in breiten Grenzen kompensiert oder ausgeregelt werden. Since in the camera system according to the invention, the mechanical vibrations are measured by means of the first sensor (and optionally by means of other sensors), also any aging effects or tolerances of the moving cooling element, which often occur, can be compensated or compensated within wide limits.
Bei dem erfindungsgemäßen Kamerasystem kann dazu der erste Sensor (und gegebenenfalls der oder die weiteren Sensoren) z.B. laufend die unerwünschten mechanischen Schwingungen messen und laufend ein entsprechendes Schwingungssignal ausgeben und die Steuereinheit kann laufend das Kamerasystem mit den zu den gemessenen Schwingungen gegenphasigen mechanischen Schwingungen beaufschlagen und/oder die Änderung der Bewegung des Kühlelementes bewirken. In the case of the camera system according to the invention, the first sensor (and possibly the one or more other sensors) may be used, for example. continuously measure the unwanted mechanical vibrations and continuously output a corresponding vibration signal and the control unit can constantly act on the camera system with the opposite vibrations to the measured vibrations mechanical vibrations and / or cause the change of movement of the cooling element.
Insbesondere kann das erfindungsgemäße Kamerasystem als digitale Kamera oder als Mikroskopsystem (also z.B. Kamerasystem + Mikroskop) ausgebildet sein. Die Kameraeinheit, die zumindest den Bildsensor und die Kühleinrichtung enthält, kann mechanisch und/oder optisch mit dem Mikroskop verbunden sein. In particular, the camera system according to the invention can be designed as a digital camera or as a microscope system (that is, for example, a camera system + microscope). The camera unit, which contains at least the image sensor and the cooling device, can be mechanically and / or optically connected to the microscope.
Bei dem erfindungsgemäßen Kamerasystem kann das Kühlelement durch seine Bewegung einen Luftstrom zum Kühlen des Bildsensors erzeugen. Insbesondere kann die Kühlung des Bildsensors so durchgeführt sein, daß direkt am Bildsensor ein oder mehrere thermoelektrische Kühlelemente (beispielsweise ein oder mehrere Peltier-Elemente) positioniert ist bzw. sind, dessen bzw. deren Abwärme direkt durch den Luftstrom oder über einen Kühlkörper und dann mittels dem Luftstrom abgeführt wird. In the camera system according to the invention, the cooling element can generate an air flow for cooling the image sensor by its movement. In particular, the cooling of the image sensor can be carried out so that directly on the image sensor one or more thermoelectric cooling elements (for example, one or more Peltier elements) is positioned or whose waste heat directly through the air flow or a heat sink and then by means the air flow is discharged.
Die Kühleinrichtung kann bei dem erfindungsgemäßen Kamerasystem in engem thermischen Kontakt mit dem Bildsensor stehen. Insbesondere kann ein Element der Kühleinrichtung in engem oder direktem thermischen Kontakt mit dem Bildsensor stehen. So kann z.B. das thermoelektrische Kühlelement direkt oder möglichst nah am Bildsensor angeordnet sein. The cooling device may be in close thermal contact with the image sensor in the camera system according to the invention. In particular, an element of the cooling device may be in close or direct thermal contact with the image sensor. Thus, e.g. the thermoelectric cooling element may be arranged directly or as close as possible to the image sensor.
Mit dem erfindungsgemäßen Kamerasystem kann eine äußerst kleine Bauform des Kamerasystems ohne störende Anbauten, wie z.B. eine Wasserkühlung oder Schlauch zur Luftzuführung, realisiert werden. Insbesondere ist eine effektive Kühlung des Kamerasystems mit kleinen, schnellen Lüftern für eine hohe Empfindlichkeit durch geringen Dunkelstrom des Bildsensors möglich, da die vom Lüfter erzeugten mechanischen Schwingungen ausgezeichnet kompensiert werden können. With the camera system according to the invention, an extremely small design of the camera system without disturbing attachments, such. a water cooling or hose for air supply can be realized. In particular, an effective cooling of the camera system with small, fast fans for high sensitivity by low dark current of the image sensor is possible because the mechanical vibrations generated by the fan can be compensated excellently.
Dies führt auch zu dem Vorteil, daß die native Auflösung des Bildsensors sicher genutzt werden kann. Bei Mehrkanalaufnahmen ist dann eine exakte Registrierung der einzelnen Kanäle (beispielsweise Fluoreszenzkanäle) zueinander möglich, was zu einer hohen Meßgenauigkeit führt. This also leads to the advantage that the native resolution of the image sensor can be safely used. In multi-channel recordings then an exact registration of the individual channels (for example, fluorescence channels) to each other is possible, resulting in a high accuracy of measurement.
Insbesondere kann bei dem erfindungsgemäßen Kamerasystem die Eigenresonanz des Kamerasystems (also z.B. die Eigenresonanz vom gesamten Mikroskopsystem einschließlich angeschlossener Kameraeinheit) ermittelt und das Kühlelement so gesteuert werden, daß die Eigenresonanz vermindert wird. Ferner können Änderungen der Eigenresonanz des Kamerasystems, die durch mechanische Anbauten auftreten können, ermittelt und berücksichtigt werden. In particular, in the camera system according to the invention, the self-resonance of the camera system (that is to say the self-resonance of the entire microscope system including the connected camera unit) can be determined and the cooling element can be controlled such that the self-resonance is reduced. Furthermore, changes in the natural resonance of the camera system, which can occur due to mechanical attachments, can be determined and taken into account.
Auch ist es bei dem erfindungsgemäßen Kamerasystem unwesentlich, wie der Bildsensor (als z.B. ein den Bildsensor enthaltendes Kameramodul) montiert wird, da durch die Messung mittels dem ersten Sensor stets die tatsächlich erzeugten mechanischen Schwingungen gemessen werden und in Abhängigkeit davon die Schwingungsdämpfung in der beschriebenen Art und Weise durchgeführt wird. It is also immaterial in the camera system according to the invention, as the image sensor (as a camera sensor containing the image sensor) is mounted, as measured by the first sensor always the actually generated mechanical vibrations and depending on the vibration damping in the manner described and manner is performed.
Die Aufgabe wird bei einem Verfahren zur Kühlung eines Kamerasystems der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß die durch das Kühlelement bedingten unerwünschten mechanischen Schwingungen gemessen werden und in Abhängigkeit der gemessenen Schwingungen das Kamerasystem mit den zu den gemessenen Schwingungen gegenphasigen mechanischen Schwingungen beaufschlagt und/oder eine Änderung der Bewegung des Kühlelementes bewirkt wird, um die mechanischen Schwingungen im Kamerasystem, die vom bewegten Bildelement verursacht sind, zu reduzieren. The object is achieved in a method for cooling a camera system of the type mentioned above in that the conditional by the cooling element unwanted mechanical vibrations are measured and applied depending on the measured vibrations, the camera system with the measured vibrations to the opposite vibrations of the mechanical vibrations and / or one Changing the movement of the cooling element is effected in order to reduce the mechanical vibrations in the camera system, which are caused by the moving picture element.
Die Beaufschlagung mit den gegenphasigen Schwingungen kann bevorzugt nahe oder direkt am bewegten Kühlelement (z.B. nahe oder direkt an einem Halter oder einem Gehäuse des Kühlelementes) durchgeführt werden. Ferner kann das Kamerasystem an mehreren unterschiedlichen Stellen mit den gegenphasigen Schwingungen beaufschlagt werden. The application of the antiphase oscillations may preferably be carried out close to or directly on the moving cooling element (for example close to or directly on a holder or a housing of the cooling element). Furthermore, the camera system can be acted upon at several different locations with the antiphase oscillations.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren können die vom Kühlelement erzeugten mechanischen Schwingungen an einem oder an mehreren Meßpunkten gemessen werden. Zur Messung kann zumindest ein Beschleunigungssensor verwendet werden. Dabei handelt es sich um ein kostengünstiges Bauteil, so daß das Verfahren kostengünstig realisiert werden kann. In the method according to the invention, the mechanical vibrations generated by the cooling element can be measured at one or more measuring points. At least one acceleration sensor can be used for the measurement. This is a low-cost component, so that the process can be realized inexpensively.
Ferner kann die Kühleinrichtung einen sich drehenden Lüfter aufweisen und kann zur Änderung der Bewegung des Kühlelements die Drehzahl des Lüfters geändert werden. Furthermore, the cooling device can have a rotating fan and can be changed to change the movement of the cooling element, the speed of the fan.
Des weiteren können die vom Kühlelement erzeugten mechanischen Schwingungen laufend gemessen werden und kann das Kamerasystem mit den zu den gemessenen Schwingungen gegenphasigen Schwingungen laufend beaufschlagt und/oder die Änderung des Kühlelements laufend bewirkt werden. Furthermore, the mechanical vibrations generated by the cooling element can be continuously measured and the camera system can be continuously charged with the oscillations in phase opposition to the measured vibrations and / or the change of the cooling element can be effected continuously.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann die Bewegung des Kühlelementes insbesondere so geändert werden, daß die durch das Kühlelement bewirkten mechanischen Schwingungen eine Frequenz aufweisen, die sich von der Eigenfrequenz des Kamerasystems unterscheidet. Damit wird eine ausgezeichnete Schwingungsdämpfung erreicht. In the method according to the invention, the movement of the cooling element can in particular be changed so that the mechanical vibrations caused by the cooling element have a frequency which differs from the natural frequency of the camera system. This achieves excellent vibration damping.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann in gleicher Weise wie das erfindungsgemäße Kamerasystem weitergebildet werden und kann die in Verbindung mit der Beschreibung des erfindungsgemäßen Kamerasystems sowie den Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Kamerasystems erwähnten Verfahrensschritte aufweisen. In gleicher Weise kann das erfindungsgemäße Kamerasystem so weitergebildet werden, daß das erfindungsgemäße Verfahren zur Kühlung eines Kamerasystems ausgeführt werden kann. The method according to the invention can be developed in the same way as the camera system according to the invention and can have the method steps mentioned in connection with the description of the camera system according to the invention and the further developments of the camera system according to the invention. In the same way, the camera system according to the invention can be developed so that the inventive method for cooling a camera system can be performed.
Es versteht sich, daß die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in den angegebenen Kombinationen, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung einsetzbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen. It is understood that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the specified combinations but also in other combinations or alone, without departing from the scope of the present invention.
Nachfolgend wird die Erfindung beispielsweise anhand der beigefügten Zeichnung, die auch erfindungswesentliche Merkmale offenbart, noch näher erläutert. Es zeigt: The invention will be explained in more detail for example with reference to the accompanying drawing, which also discloses features essential to the invention. It shows:
Bei der in
Der Abstand zwischen der Abbildungsoptik
Damit kann in bekannter Art und Weise eine auf dem Probentisch
Die Kamera
Um diese nachteiligen Effekte zu verringern oder sogar vollständig zu eliminieren, werden mittels dem Beschleunigungssensor
Basierend auf dem Schwingungssignal steuert die Steuereinheit
Bei dem Aktuator
Insbesondere kann die Steuereinheit
Durch diese Art der aktiven Schwingungsdämpfung können insbesondere Alterungseffekte des Lüfters
Ferner kann die Steuereinheit
Natürlich kann das erfindungsgemäße Kamerasystem
Bei dem Beschleunigungssensor
Natürlich kann der Aktuator
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