专利名称：用于变换显微镜中物镜的装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于变换显微镜中物镜的装置。尤其涉及一种关于与平台和固定平台结合使用的显微镜物镜变换装置。
当检查活体组织的切片时通常采用竖直显微镜，因为必须从上方进行观察和测定。在物体区域中设置多个具有针状物和毛细管的操纵手并由此接近物体。通常为此目的使用具有一个固定平台的显微镜，移动物镜进行聚焦。因为操纵手不能使平台移动，所以必须移动物镜。这种显微镜的特点总的在于它们密集的结构。例如一个物镜和至少一个操纵手指向一个物体点。这种使用还需要特殊的物镜，物镜顶部应是细长结构以便可以以特定的角度逼近针状物。针状物或操纵手必须以特定的角度逼近以使得能够正确地作用到待检物上。用在传统显微镜中的物镜转动架因为实际上是水平旋转移动，所以导致物镜和操纵手之间的碰撞。用显微镜观察的物体在多数情况下是通常切片、细胞或被体液覆盖的细胞培养。依次地这些液体也被覆盖。覆盖层具备一个开口，物镜通过此开口进入相应的液体中。要变换物镜，因此在作任何旋转运动之前首先必须将其垂直拉出。这种垂直运动一般利用聚焦装置进行。较低放大率的物镜通常也具有较大的工作距离。体液层可以非常薄(例如，使得较大的物镜不能进入得太深)。因此，必须把低放大倍数的物镜降低到焦点以上(并再抬高)，以造成与液体适当地接触。ZEISS和NIKON提供的物镜变换装置消除了物镜的旋转运动。变换通过线性运动的组合而完成。换言之，首先执行垂直运动，然后再向前或向后偏移，以致于因而把位于物镜转动架上的物镜移动到光路上。但用于此目的的机构不必特别稳定的，并且需要不很大的致动力。而且使得只在两物镜之间变换，并且还不能很容易地用电机驱动。必须仍然利用聚焦装置单独地进行物镜必须的快速降低(以便与液体接触)。目前市场上流行的LEICA公司生产的自动显微镜型号标志为DMRA、RXA和IRBE，它在物镜转动架旋转之前升高物镜(浸入式物镜)离开待检物并再把另一个物镜移到光路上。
本发明的目的在于创造一种物镜变换装置，利用该装置可以以简单的、电机驱动的、可靠的并且是经济的方式变换物镜。另外，用于物镜变换的装置在变换物镜期间必须适于执行必不可少的垂直运动以便变换浸入式物镜。而且在变换物镜之前必须尽可能迅速且可靠地返回到备用点处。此目的通过用于在具有固定平台的显微镜中变换物镜的装置来实现。显微镜包括一个端壁和两个由端壁连结的侧壁，以及确定一个相对于一个侧壁倾斜分布的旋转轴的转动架。该目的还通过一个显微镜实现；该显微镜包括一个台座，台座中确定一个端壁和两个由端壁连结的侧壁，还包括确定一个相对于一个侧壁倾斜分布的旋转轴的转动架。此目的还通过一种显微镜实现，该显微镜有一个显微镜台座，该台座确定一个端壁和两个由端壁连结的侧壁，显微镜还有一个使多个物镜进入工作位置的物镜转动架，物镜转动架布置成当发生物镜变换时，在工作位置区域内物镜基本上执行平行于端面的线性运动。
本发明的优点在于具有其旋转运动的常规物镜转动架经济实惠且精确。物镜转动架的旋转运动可以很容易地且可靠地电机驱动。如果旋转轴相对于显微镜台座的侧壁倾斜，则物镜的转进或转出工作位置的旋转运动，将发生实际上与前后运动一致的运动。换言之，物镜在工作位置区域中的运动实际上是线性的。这就提供了特别的有利之处，即此运动避免了操纵手和安置在物镜转动架上的物镜之间的碰撞。显然，此种倾斜布置的物镜转动架还可以与不止两个的物镜适配而不变得笨重并且不丧失这种布置和物镜转动架的上述优点。另一个优点来自于微调焦装置的电机驱动和物镜转动架的电机驱动之间的协同作用。因此可以在两种不同的电机驱动之间实现可认为理想的运动模式。最终导致物镜变换的一系列自动运动，同时达到再聚焦。
下面参考附图中示出的实施例对本发明的主题进行描述，其中
图1为根据现有技术的显微镜侧视图；图2为根据本发明的显微镜侧视图；图3为根据本发明的显微镜正视图；和图4为根据本发明的显微镜及其台座的结构示图。
图1表示根据现有技术的显微镜。该显微镜包括一个由第一和第二侧壁4和6、以及端壁8确定的台座2。第一和第二侧壁4和6还通过后壁3彼此相连。显微镜还包括一个底部10和一个头部12。安装在头部12中的是一个物镜转动架14，该物镜转动架中支承着几个可通过物镜转动架14转动或旋转到工作位置的物镜16。物镜转动架14绕旋转轴旋转。位于工作位置中的物镜16确定一个光轴20。对位于载物台平面24上的物体(未示出)照明的照明装置22例如可以设置在显微镜的底部10。旋转轴18和光轴20分开设置，使得由它们确定的平面平行于显微镜的第一或第二侧壁4或6。
图2表示根据本发明的显微镜，对于相同的部件采用相同的标号。此显微镜也包括一个由第一和第二侧壁4和6确定的台座2。第一和第二侧壁4和6通过端壁8和后壁3彼此相连。显微镜的头部12中有一个支承多个物镜16的物镜转动架14。物镜转动架14绕光轴26旋转(见图3)，由此使得分布在物镜转动架14中的每个物镜16都能够进入工作位置。处于工作位置的物镜16确定一个光轴20。设置在显微镜底部10中的还有一个照明装置22，该照明装置对位于载物台的载物24平面中的物体(未示出)照明。
根据本发明的物镜转动架光轴26的结构如显微镜的前视3所示。正如图2中所述，物镜转动架14确定旋转轴26。物镜转动架14布置成其旋转轴26相对于第一或第二侧壁4或6倾斜。旋转轴相对于第一或第二侧壁的倾斜可处于10°～45°的范围。在一个具体实施例中该倾斜角是22．5°。也可以由光轴和物镜转动架14的旋转轴之间的倾角来决定。与现有技术相比(见图1)，现有技术中物镜转动架14的旋转轴18向显微镜的后壁倾斜，而本发明的旋转轴26布置成其分割由第一和第二侧壁4和6确定的平面。换言之，显微镜的物镜转动架14具有一个横向偏移。在本实施例中，偏移朝向第一侧壁4。由此造成的物镜转动架14的相应偏移以及旋转轴26的倾斜和结构在物镜变换期间将导致物镜在其工作位置领域内以基本上线性的方式延伸运动。“基本上线性的方式”在此是指物镜16沿着从端壁8向后壁3的运动曲线通过并以直线运动。
图4是根据本发明的显微镜及其台座的结构示图。工作台28包括一个基板，其上固定一个第一支柱32和第二支柱34。第一支柱32支承一个支撑件36，工作台38连结在支撑件36上。工作台38结构做成所谓的固定工作台。在工作台上设置一个凹陷40，待检或待处理的物体(未示出)放置于此凹陷处。因为物体被从下方照明，所以显然工作台38或凹陷40是透明的结构。第二支柱34支承一个操纵手42，操纵手的前端连结一个针状物44或吸移管。在那儿连结的操纵手42和针状物44用于穿戳物体并相应地修改物体，该物体例如可以是生物细胞。在本实施例中，显微镜直立在基板30上。对于本领域的技术人员来说很明显，确保工作台30的光轴20、凹陷40和显微镜的照明装置22处于光轴20的区域内的工作台和显微镜的任何其它结构布置都是可以的。图4使物镜转动架14的旋转轴26根据本发明的结构优点更加清晰。由于操纵手42和针状物44的这种结构，按常规分布的物镜转动架(见图1)的旋转运动相当程度地限制在工作台28的一侧。物镜转动架的转动非常容易导致损坏针状物44。如上所述，物镜转动架14的旋转轴26根据本发明的结构导致物镜从显微镜的端壁8向后壁3延伸的变化的运动曲线。物镜16在操纵手42的凹陷40或针状物44的区域内的运动区域基本上是线性的。它避免了物镜朝着操纵手42的针状物向外的转动运动，并极大地减小了损坏的危险。
细胞培养或细胞存在于被带入工作台38的凹陷中。为了显微检查，物镜浸入体液。要变换物镜，必须相应地移动显微镜支承物镜转动架14的部分。在本实施例中，这以电机驱动的方式进行(为了清楚起见图中没有标出相应的电机及其必须的机构)。当需要变换物镜时，沿着光轴20的方向垂直上抬支承物镜转动架14的显微镜。其结果是物镜15从体液中移开并相应地离开操纵手，因而可靠地避免了损坏并使得无阻碍地变换物镜成为可能。一旦物镜处于可以不制约物镜转动架14的旋转的相应位置，电机(未示出)即开始启动，使物镜转动架14绕其旋转轴26转动并使得新物镜16处于工作位置，最终与光轴20对齐。此时相应地降低已经在光轴方向移动了具有物镜转动架14的显微镜的一部分的电机。所述降低以物镜浸入体液比需要的深的方式进行，使得因此能够实现物镜前部充分地浸湿。然后把物镜16移回到粗糙地聚焦位置，并且利用一个自动聚焦装置(未示出)进行细调焦。根据本发明的物镜转动架14的结构使得能够自动进行在变换物镜后返回物镜变换前物体待检点的过程，从而确保物镜变换后物体上相同的点处于视场内。
以上已参考具体实施例对本发明进行了描述，但很明显，对于本领域的技术人员来说可以在不脱离所属权利要求限定的保护范围的前提下对本发明做各种改型和变化。
权利要求
1．一种用于变换显微镜中物镜的装置，包括一个固定平台结构，该结构有一个显微镜台座，台座有一个端壁和由端壁和后壁连结的第一及第二侧壁，该装置还包括一个确定旋转轴的物镜转动架，旋转轴相对于侧壁倾斜分布。
2．如权利要求1所述的装置，其特征在于物镜转动架可以电机驱动的方式旋转。
3．如权利要求1所述的装置，其特征在于处于工作位置的物镜转动架的物镜确定一个光轴，该光轴与物镜转动架的旋转轴围成10°～45°范围内的角。
4．如权利要求4所述的装置，其特征在于光轴与物镜转动架的旋转轴围成22．5°的角。
5．一种显微镜，包括一个台座，台座由第一和第二侧壁确定，第一和第二侧壁由一个端壁和一个后壁连结，还包括一个物镜转动架，物镜转动架支承物镜并使物镜进入相应的工作位置，它被布置成在物镜的工作位置区域内能基本上达到平行于第一和第二侧壁的线性运动。
6．如权利要求5所述的装置，其特征在于所述物镜转动架确定一个相对于第一和第二侧壁倾斜分布的旋转轴。
7．如权利要求5所述的装置，其特征在于光轴和物镜转动架的旋转轴之间的夹角基本上处于10°和45°之间。
8．如权利要求5所述的装置，其特征在于光轴和物镜转动架的旋转轴围成22．5°的角。
9．一种用于对准备的物体进行显微检查的装置，包括一个显微镜；一个工作台，工作台上设置一个带有凹陷的平台和至少一个操纵手；一个由第一和第二侧壁确定的显微镜台座，第一和第二侧壁由一个端壁和一个后壁连结；和一个支承多个物镜的物镜转动架，物镜转动架布置成由其确定的转动轴相对于第一和第二侧壁倾斜移动。
10．如权利要求9所述的装置，其特征在于处于工作位置的物镜转动架的物镜确定一个沿旋转轴围成10°和45°之间角度的光轴。
11．如权利要求9所述的装置，其特征在于处于工作位置的物镜的光轴和物镜转动架的旋转轴围成22．5°的角。
12．如权利要求9所述的装置，其特征在于处于工作位置的物镜的光轴和平台的凹陷以及显微镜中照明装置对齐。
13．如权利要求9所述的装置，其特征在于至少一个操纵手接合到光轴周围的区域中。
14．如权利要求9所述的装置，其特征在于变换物镜期间物镜转动架致使物镜描绘出一条在凹陷区域中以及在光轴周围的区域中呈线性的运动路径。
15．如权利要求14所述的装置，其特征在于物镜的线性运动轨迹基本上平行于第一和第二侧壁。
全文摘要
本发明描述了一种用于变换显微镜中物镜的装置,该显微镜主要与一个具有称作固定平台结构的显微镜平台使用。在台座中物镜转动架的本发明的结构确保在物镜变换中排除对操纵手或待检物的任何损坏。这主要是通过这一事实而实现:物镜转动架确定的旋转轴相对于显微镜的第一和第二侧壁倾斜布置。还进一步确保在物镜变换之后待检物处于视场之内。整个物镜的变换以及放大率的设置和聚焦的要求完全以自动的和电机驱动的形式进行。
文档编号G02B21/02GK1293377SQ0013055
公开日2001年5月2日 申请日期2000年9月30日 优先权日1999年10月4日
发明者M·甘瑟尔, M·吉尔伯特 申请人:莱卡显微系统韦茨拉尔股份有限公司