CN107076977A - 具有可手动或机动移动的台的显微镜 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种显微镜(10)，其具有可移动台(18)和用于使台(18)移动的调节单元(24)。调节单元(24)包括驱动轴(38)，台(18)和显微镜(10)的底座(22)之间的距离通过该驱动轴的旋转可调节。进一步，该显微镜(10)包括具有第一输出轴(46)的手动可操作的操作单元(26)和电驱动单元(28)，电驱动单元(28)用于台(18)的机动运动，电驱动单元(28)包括第二输出轴(52)。在手动操作模式中，驱动轴(38)经由第一联接单元(54)联接到第一输出轴(46)，并且在机动操作模式中，驱动轴(38)经由第二联接单元(56)联接到第二输出轴(52)。

Description

具有可手动或机动移动的台的显微镜

技术领域

本发明涉及一种显微镜，其包括放置待用显微镜观察的物体的可移动台。为了移动该台，设置有调节单元，通过该调节单元，台相对于显微镜的底座可移动，使得台与底座之间的距离增加。通过移动台，可特别实现对物体进行聚焦。该调节单元包括驱动轴，通过旋转驱动轴可调节台与底座之间的距离。

背景技术

标准显微镜具有高度可调节的台，从而可执行对放置在台上的待用显微镜观察的物体的聚焦。一方面，已知通过适当的聚焦旋钮手动调节台高度的显微镜。这样做的优点是调节不需要电力，并且在调节期间给予用户直接的反馈。然而，缺点是，难以实现对位置的精确的、特别是可重复的调节，并且需要用户具有很大的敏感度。

另一方面，已知通过电动马达机动地调节台的高度的显微镜。以这种方式，可以非常精确且可重复地调节期望的位置。然而，这种显微镜的缺点是用户无法得到任何直接的反馈，并且显微镜需要电源、昂贵并且具有复杂的结构。

文献DE 8715891 U1中，已知通过电动马达可调节台的高度的显微镜。通过旋钮控制期望的调节，旋钮的旋转运动由适当的传感器检测并且由电动马达相应地实现。旋钮的轴向运动允许在精驱动和粗驱动之间切换。

然而，这种显微镜的缺点是移动大量部件，结果会发生不准确的情况，并且显微镜更容易出错。此外，显微镜具有复杂的结构，因此成本高。此外，操作其中一个切换旋钮的效果是仅触发一个信号，不管是对于粗驱动还是精驱动都是如此。通过切换旋钮的相应旋转运动不可能执行灵敏的聚焦设置。

发明内容

本发明的目的是提出一种具有简单结构并且允许待被观察的物体在显微镜下精确聚焦的显微镜。

该目的通过具有权利要求1的特征的显微镜来实现。

在从属权利要求中提出了本发明的有利发展。

根据本发明，用于调节台的调节单元一方面可由手动可操作的操作单元驱动，另一方面可由电驱动单元驱动。手动操作单元具有由操作单元相应地驱动的第一输出轴。电驱动单元具有相应地电驱动的第二输出轴。在手动操作模式中，操作单元的第一输出轴通过第一联接单元联接到调节单元的驱动轴，使得当手动操作操作单元时，调节单元由操作单元驱动，并且因此台相对于底座移动。另一方面，在机动操作模式中，电驱动单元的第二输出轴通过第二联接单元联接到调节单元的驱动轴，使得在该机动操作模式中，调节单元由电驱动单元驱动。特别地，在手动操作模式中，驱动轴不经由第二联接单元联接到第二输出轴，并且在机动操作模式中，驱动轴不经由第一联接单元联接到第一输出轴。因此，在手动操作模式中，驱动轴仅联接到第一输出轴，并且在机动操作模式中，驱动轴仅联接到第二输出轴。结果，可以在台的手动调节和台的机动调节之间进行选择性切换。

通过在手动操作模式下操作显微镜，实现了焦平面中快速、直观的样本定位。此外，在该手动操作模式下，不需要将显微镜连接到电源。

与此相比，使用机动操作模式具有以下优点：精确和可重复的聚焦操作、自动聚焦、z堆叠以及可以实施进一步的自动化功能。因此，平衡了速度(手动操作模式)和精度(机动操作模式)的对立要求。

电驱动单元特别地包括电马达和/或齿轮箱。

在手动操作模式下，手动操作单元特别地设计且联接到调节单元，使得台的高度纯机械地调节，因为实现了全机械联接。特别地，操作元件的旋转运动不由编码器检测并传送到随后实施该检测运动的电驱动单元。

在本发明的优选实施方式中，第一联接单元和/或第二联接单元均设计为电磁离合器。电磁离合器的使用具有许多优点：一方面，这种电磁离合器具有紧凑的结构、不容易出错、发展成熟、并且购买成本低。此外，在这种电磁离合器的非激活状态下，输出轴与驱动轴完全脱离联接，使得当在操作模式之间切换时，台的位置不变，并且台始终可靠地保持在之前设定的位置。此外，使用电磁离合器确保在任何安装位置均具有零残余扭矩和通过离合器片之间的非接触间隙和驱动轴以及输出轴辅助的扭矩传递期间的零反冲。此外，电磁离合器仅需要很少的维护。另外，由于电磁离合器，实现了最大可传递扭矩的限制，因为在超过电磁离合器的相应摩擦所预定的扭矩的情况下，离合器打滑并且因此较高扭矩的传递是不可能的。以这种方式，保护了部件。特别地，电磁离合器设计成使得选择最大可传递扭矩从而可靠地防止对调节单元的损坏。

第一联接单元和/或第二联接单元特别地为电磁摩擦片离合器。这种摩擦片离合器具有特别简单的结构，并且不容易出错。

第一联接单元和第二联接单元中的每一个特别地具有两个摩擦片，其中一个固定到相应的输出轴，另一个固定至驱动轴。通过激活相应的联接单元，该联接单元的磁体产生磁场，通过该磁场将两个摩擦片压在一起，使得当输出轴旋转时，由于摩擦片之间的摩擦，力被传递，并且驱动轴也被驱动。

可替代的，电磁离合器也可以是多个盘式离合器、电磁齿离合器、电磁粒子离合器和/或滞后供电离合器。第一和第二联接单元特别地设计为相同。可替代的，也可以使用不同的联接单元。

特别地，每个联接单元均被设计成使得具有激活和停用模式，其中在激活模式中，相应的输出轴和驱动轴之间的联接建立，并且在停用模式中，相应的输出轴和驱动轴之间无联接。

激活模式特别地为其中电流施加到联接单元的一种模式，而在停用模式中没有电流施加到联接单元。因此，两个操作模式之间的切换简单地通过两个联接单元的相应的激活或停用来实现。

在手动操作模式中，特别地仅联接单元的第一联接单元通电，并且在机动操作模式中仅联接单元的第二联接单元通电。

在特别优选的实施方式中，操作单元具有用于旋转第一输出轴的至少一个旋钮。当手动旋转该旋钮时，第一输出轴旋转，并且如果手动操作模式打开，则调节单元的驱动轴也旋转。因此，可以以特别容易的方式纯机械且纯手动地进行台的调节。此外，给予用户对调节的直接反馈，从而可以直观地操作显微镜。

特别有利地，当操作单元包括第一旋钮和第二旋钮时，第一旋钮用于台的粗调节，第二旋钮用于台的精调节。粗调节特别地意味着当第一旋钮旋转了预定角度时，与用于精调节的第二旋钮的相同旋转相比，台移动了明显更长的距离。因此，第一旋钮用于快速调节以找到物体，特别是找到近似焦平面，使得可以快速调节近似焦平面。随后使用用于精调节的第二旋钮可以精确调节聚焦。

驱动轴特别设计成小齿轮轴，从而实现了特别简单和稳定的结构。

在优选实施方式中，驱动轴形成调节单元的固定单元的一部分，其中该固定单元相对于显微镜的底座不移动。此外，调节单元包括齿条和小齿轮机构，该齿条和小齿轮机构由驱动轴可驱动，并且借助于该齿条和小齿轮机构，台可相对于固定单元移动，用于台的相应的高度调节，从而用于聚焦在物体上。

在本发明的特别优选的实施方式中，显微镜具有用于确定台的位置的传感器单元。因此，台的位置在任何时候都是已知的，这对于自动聚焦或恢复预定位置来说是重要的。

该传感器单元特别设计成使得其独立于操作单元和马达工作，使得其在显微镜当前***作的操作模式中不相关。特别地，由此实现了例如在机动操作模式且操作单元与驱动轴对应地脱离联接的情况下，即使用户操作操作元件，传感器信号也不会***作元件的此操作畸变。为此，传感器单元特别地设计成使得其既不确定操作单元的部件的位置也不确定马达的部件的位置，并且特别地也不形成操作单元或马达的一部分。

特别有利地，当传感器单元具有第一传感器元件和第二传感器元件时，第一传感器元件与台一起移动，为此其特别地布置在与台牢固地联接并且相应地通过调节单元与台一起移动的部件处。另一方面，第二传感器元件形成调节单元的固定单元的一部分，并且因此在调节单元被驱动时不移动。基于第一传感器元件和第二传感器元件相对于彼此的位置，传感器单元确定台的位置，因为两个传感器元件相对于彼此的移动也对应于台的移动。

传感器单元特别地设计为编码器。编码***和调节单元的驱动机构特别地处于相同的焦点轴上，通过一个单个位置测量***，其可以在相应的离合器未接合时独立于手动操作单元和马达而操作。

特别有利地，当显微镜包括用于在手动操作模式和机动操作模式之间切换的切换单元时，该切换单元特别地设计成使得，可选地，始终只有第一联接单元或第二联接单元被激活，使得驱动轴一度仅与第一输出轴或第二输出轴联接。因此，特别地防止了发生驱动轴与两个输出轴的同时联接。结果，进而不会发生用户手动旋转具有如此高的扭矩的操作单元而使马达可能被损坏的情况。此外，因此防止了在机动操作模式中操作单元的旋钮旋转，这可能会使用户不快。

在特别优选的实施方式中，还提供了用于将物体保持在预定位置的自锁模式。在这种自锁模式中，台通过驱动轴并通过第一联接单元连接到手动操作单元和/或通过激活的第二联接单元连接到马达。因此防止了例如当在台上施加力时台的无意的调节。

附图说明

本发明的其它特征和优点参见以下描述，其结合附图基于实施方式更详细地解释了本发明。

图1是显微镜的示意性立体图。

图2是用于根据图1的显微镜的台的高度调节的调节机构的示意立体图。

图3是根据图2的调节机构的示意性立体图，其中壳体部件被移除。

图4是根据图2和图3的调节机构的一部分的另一示意性立体图。

图5是根据图2至图4的调节机构的剖视图。

图6是根据图2至图5的调节机构的俯视图。

图7是根据图2至图6的调节机构的另一俯视图，其中离合器被移除。

图8是根据图2至图7的调节机构的细节的示意性立体图。

具体实施方式

在图1中，示出了数字显微镜10的示意性立体图。显微镜10包括固定支架基体12，显微镜10可以借助于其立于表面上。进一步，显微镜10具有相对于支架基体12可枢转的枢转单元14。枢转单元14包括至少一个图像捕获单元，通过该图像捕获单元可以捕获待被显微镜观察的物体的图像。特别地，借助于图像捕获单元，不仅可以捕获单个图像，而且可以捕获视频。这些视频使得可以从不同的视角观看待被显微镜观察的物体。

进一步，枢转单元14具有物镜***或变焦***，通过该***可以设定待被显微镜观察的物体的不同放大率。物镜***特别地包括许多物镜，其中一个物镜可选地枢转到显微镜的光束路径中。

图像捕获单元，特别是照相机，和物镜***在图1中不可见，因为它们被枢转单元14的壳体16覆盖。

物镜***的物镜特别地为齐焦物镜，使得在改变物镜时，不需要用户重新聚焦。物镜特别地调节到旋转轴线(枢转单元绕其旋转)与物镜的界面(即，当下正在使用的物镜所布置的区域)之间的距离，使得产生一个共心(eucentric)***，由于该共心***的存在，当枢转单元14相对于支架基体12枢转时，不需要重新聚焦。

进一步，放置待被显微镜观察的物体的台18安装至支架基体12。该台18可以通过调节机构20进行高度调节，即，可以改变台18与显微镜10的底座22之间的距离。通过对台18的这种高度调节，实现了对待被显微镜观察的物体的聚焦，使得可以以灵敏聚焦的方式观察这些物体。台18特别地在双向箭头P1的方向上线性地调节。

在图2至图8的每一个中，示出了调节机构20的图示，图2示出了示意性立体概图，图3示出了壳体被移除的立体图，图4示出了另一立体图，图5示出了剖视图，图6和图7都示出了俯视图，图8示出了调节机构20的细节的示意性立体图。

调节机构20包括调节单元24，通过该调节单元可以移动台18。该调节单元24可以可选地通过用于手动驱动的操作单元26驱动或通过电驱动单元28驱动。

调节单元24具有固定单元30，固定单元30相对于显微镜底座22不可移动并且牢固地连接至支架基体12。进一步，调节单元24具有可移动单元32，其类似于滑动件，可以相对于固定单元30位移，其中，通过该位移，在图2中在可移动单元32的上侧固定到该可移动单元32的台18被移动。

固定单元30具有壳体34，其在图3中省略，使得内部部件，特别是可移动单元32的可移动滑动件36可见。

调节单元24具有固定安装的驱动轴38(例如参见图5)，在本示例中，其被设计为小齿轮轴。该驱动轴38经由齿条和小齿轮机构40联接到滑动件36，使得当驱动轴38旋转时，滑动件36取决于驱动轴38的旋转方向而在双向箭头P1的方向上移动，使得台18相应地调节高度。

手动操作单元26包括两个旋钮42、44，当旋转旋钮时，手动操作单元26的第一输出轴46旋转。两个旋钮42、44中的一个用作精驱动器，另一个用作粗驱动器，其中，当给出相同的旋转时，与精驱动器相比，粗驱动器的轴旋转得更快，使得实现台18更快地调节。粗驱动器特别用于首先将台18快速移动到物体大致聚焦的位置。然后通过精驱动器在焦平面上精确定位。

电驱动单元28包括马达48，特别是电动马达，以及齿轮箱50，马达48经由齿轮箱50联接到第二输出轴52。在本发明的替代实施方式中，马达48还可以直接联接到第二输出轴52。

如图5和图7所示，调节单元24的驱动轴38和两个输出轴46、52布置成使得它们的纵向轴线在直线L上延伸。此外，从图中可以容易看出，驱动轴38和输出轴46之间以及驱动轴38和输出轴52之间形成有间隙。因此，驱动轴38不是永久地联接到所述输出轴36、52。

相反，驱动轴38和手动操作单元26的第一输出轴46之间的联接经由设计为电磁离合器的第一联接单元54建立，驱动轴38与电驱动单元28的第二输出轴52之间的联接经由同样设计为电磁离合器的第二联接单元56来建立。

两个电磁离合器54、56特别地相同地设计。在替代实施方式中，两个离合器54、56可以不相同地设计。替代的，也可以使用除了电磁离合器之外的其它类型的离合器。

图2至图8所示的电磁离合器54、56是所谓的摩擦片离合器，其中每次一个摩擦片以旋转固定的方式连接到相应的输出轴46、52，并且另一个摩擦片以旋转固定方式连接到驱动轴38。当各个离合器54、56被停用时，即没有施加电流时，则在摩擦片之间存在小的间隙，使得当相应的输出轴46、52旋转时，没有扭矩传递到驱动轴38并且驱动轴38不旋转。

另一方面，当电流施加到相应的离合器54、56时，相应的离合器54、56的磁体使得两个摩擦片被压在一起，使得由于摩擦，相应的输出轴46、52的扭矩可以被传递到驱动轴38，并且驱动轴38也因此旋转。

显微镜10可以以两种操作模式操作，即手动操作模式和机动操作模式。在手动操作模式中，第一离合器54通电，使得其被激活，并且在第一输出轴46和驱动轴38之间建立联接。另一方面，第二离合器56在该手动操作模式中被停用，即没有通电，使得在电驱动单元28的第二输出轴52和驱动轴38之间没有扭矩传递。因此，在该手动操作模式中，驱动轴38可以仅由手动操作单元26驱动，使得台18可以手动调节高度。

另一方面，在机动操作模式中，第二离合器56被激活，即被通电，使得扭矩从第二输出轴52、并因此从电驱动单元28传递到驱动轴38。第一离合器54被停用，即不通电，使得在手动操作单元26的第一输出轴46和驱动轴38之间不存在联接。在该机动操作模式中，台18因此通过电驱动单元28调节。

特别地，提供了切换单元，借助于该切换单元，用户可以选择在这两种操作模式之间切换，使得用户总是能够容易地确定如何进行台18的调节。

在本发明的替代实施方式中，还可以使用其他类型的电磁离合器。替代的，对于两个离合器54、56也可以使用不同类型的离合器。

此外，调节机构20包括传感器单元60，通过该传感器单元可以检测台18的相应的当前位置。传感器单元60形成调节单元24的一部分，使得其独立于操作模式并独立于手动操作单元26和电驱动单元28工作。

传感器单元60特别地具有第一传感器元件62，该第一传感器元件62安装到滑动件36并因此与台18一起移动。此外，传感器单元具有第二传感器元件64，该第二传感器元件64形成调节单元24的固定单元30的一部分，并因此不与台一起移动。传感器单元60设计成使得其始终可以检测第一传感器元件62和第二传感器元件64彼此的相对位置，因此也可以确定台18的位置。以这种方式，实现了在任何时候都可以可靠地确定台18的位置，而不管操作模式被切换的频率和时间如何。

通过上述调节单元20，特别地实现了以容易的方式将台18的手动调节的所有优点以及台18的机动调节的所有优点组合，但是所实现的结构非常简单。特别地，由于通过电磁离合器使未使用的单元完全脱离联接，而该一个驱动单元对另一驱动单元没有任何影响，因此手动调节和机动调节可以彼此完全独立地使用。

特别地，手动机构的粗驱动允许用户非常快速地驱动台18以找到物体，之后再切换到精驱动机构以找到精确焦点。在快速动作中，用户还可以通过激活/停用对应的离合器54、56来切换到机动操作模式，以接合机动驱动器而获得更精确和准确的聚焦。

使用手动聚焦驱动使得可以在焦平面上快速、直观的采样定位，同时使用马达驱动同一轴可实现精确和可重复的聚焦操作和自动聚焦。因此，平衡了速度和精度的对立要求。

此外，电磁离合器54、56通过限制到驱动轴38的扭矩传递而对主***具有另外的优点。当施加的扭矩超过接合离合器54、56的保持扭矩时，离合器54、56将打滑以尽量减少由于不适当处理而造成的***的磨损。因此，可以避免***的损坏。

附图标记清单

10 显微镜

12 支架基体

14 枢转单元

16 壳体

18 台

20 调节机构

22 底座

24 调节单元

26 手动调节单元

28 电调节单元

30 固定单元

32 可移动单元

34 壳体

36 滑动件

38 驱动单元

40 齿条和小齿轮机构

42、44 旋钮

46 第一输出轴

48 马达

50 齿轮箱

52 第二输出轴

54、56 离合器

60 传感器单元

62、64 传感器元件

P1 方向

L 纵向轴线

Claims (15)

1.一种显微镜，包括：

可移动台(18)，其用于保持待被显微镜观察的物体；

调节单元(24)，其用于使台(18)相对于所述显微镜(10)的底座(22)移动，用于在物体上聚焦，所述调节单元(24)包括驱动轴(38)，所述台(18)和所述底座(22)之间的距离通过所述驱动轴的旋转可调节；

手动可操作的操作单元(26)，用于手动移动台(18)，所述操作单元(26)包括可手动驱动的第一输出轴(46)；以及

电驱动单元(28)，用于所述台(18)的机动运动，所述电驱动单元(28)包括第二输出轴(52)，

其中在手动操作模式中，所述第一输出轴(46)经由第一联接单元(54)联接到所述驱动轴(38)，并且

其中在机动操作模式中，所述第二输出轴(52)经由第二联接单元(56)联接到所述驱动轴(38)。

2.根据权利要求1所述的显微镜(10)，其特征在于，在所述手动操作模式中，所述驱动轴(38)不联接至所述第二输出轴(52)，且在所述机动操作模式中，所述驱动轴(38)不联接至所述第一输出轴(46)。

3.根据权利要求1或2所述的显微镜(10)，其特征在于，所述第一联接单元(54)和/或所述第二联接单元(56)均设计为电磁离合器。

4.根据权利要求3所述的显微镜(10)，其特征在于，所述第一联接单元(54)和/或所述第二联接单元(56)均设计为电磁摩擦片离合器。

5.根据权利要求2或3所述的显微镜(10)，其特征在于，在所述手动操作模式中，两个联接单元(54、56)中仅第一联接单元(54)通电，并且在所述机动操作模式中，两个联接单元(54、56)中仅第二联接单元(56)通电。

6.根据前述权利要求中任一项所述的显微镜(10)，其特征在于，所述操作单元(24)包括用于旋转所述第一输出轴(46)的至少一个旋钮(42、44)。

7.根据权利要求6所述的显微镜(10)，其特征在于，所述操作单元(24)具有用于所述台(18)的粗调节的第一旋钮和用于所述台(18)的精调节的第二旋钮。

8.根据前述权利要求中任一项所述的显微镜(10)，其特征在于，所述驱动轴(38)设计为小齿轮轴。

9.根据前述权利要求中任一项所述的显微镜(10)，其特征在于，所述驱动轴(38)形成所述调节单元(24)的固定单元(30)的一部分，并且所述调节单元(24)包括可由所述驱动轴(38)驱动的齿条和小齿轮机构(40)，用于使台(18)相对于所述固定单元(30)移动。

10.根据前述权利要求中任一项所述的显微镜(10)，其特征在于，设置有用于确定所述台(18)的位置的传感器单元(60)。

11.根据权利要求10所述的显微镜(10)，其特征在于，所述传感器单元(60)独立于所述操作单元(26)以及独立于所述电驱动单元(28)操作，特别是所述传感器单元(60)既不检测所述操作单元(26)的部件的位置也不检测所述电驱动单元(28)的部件的位置。

12.根据权利要求10或11所述的显微镜(10)，其特征在于，所述传感器单元(60)包括与所述台(18)一起移动的第一传感器元件(62)和形成所述调节单元(24)的固定单元(30)的一部分的第二传感器元件(64)，所述传感器单元(60)检测所述第一传感器元件(62)和所述第二传感器元件(64)相对于彼此的位置。

13.根据前述权利要求中任一项所述的显微镜(10)，其特征在于，设置有用于在所述手动操作模式和所述机动操作模式之间切换的手动可操作切换单元。

14.根据权利要求13所述的显微镜(10)，其特征在于，所述切换单元设计为使得在任何时候都只有第一联接单元(54)或第二联接单元(56)被激活。

15.根据前述权利要求中任一项所述的显微镜(10)，其特征在于，在用于将所述台保持在预定位置的自锁模式中，所述台经由所述第一联接单元(54)联接到所述手动操作单元(26)和/或经由所述第二联接单元(56)联接到所述电驱动单元(28)。