具有被弹性地支承的可枢转单元的数字显微镜的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种数字显微镜，其包括固定的台架基座以及枢转单元，该枢转单元可围绕台架基座的轴的纵轴线枢转地支承在该轴上。该枢转单元还具有成像单元(Bilderfassung)，用于对待显微检测的对象获取图像。此外，该显微镜具有用于制动和/或固定枢转单元的制动单元和用于脱开制动单元的操作部件。
【背景技术】
[0002]高品质的数字显微镜包括固定的台架基座，显微镜通过该台架基座支承其设置面，并且包括相对于台架基座可围绕转动轴线枢转的单元，在该单元中尤其布置有数字显微镜的成像单元和物镜系统。通过枢转尤其要实现的是，能够从不同的视角观察对象，这对于深度信息的评价而言会是有利的。
[0003]如果枢转单元经过布置，使得枢转单元恰好布置在对象台(样本台)上方，进而使得重力垂线穿过枢转单元的转动轴线延伸，即穿过轴的纵轴线延伸，就不会有扭矩作用到枢转单元上，枢转单元也将在无制动单元的情况下保持在其位置。相反，如果枢转单元从该位置枢转(摆动)离开，枢转单元的重力就会引起围绕枢转单元转动轴线朝向的扭矩，枢转单元从垂直的位置枢转离开得越远，该扭矩就越大，因为重力的产生扭矩的切向分量越大。
[0004]就已知的数字显微镜而言，该扭矩由制动单元来承受。其缺点是，在为了改变枢转单元的位置而脱开制动单元时，该扭矩必须由操作人员来施加。操作人员并未注意到枢转单元会出现不受控的移动，这会导致显微镜受损，或者导致伤及物品或人员。这还有如下缺点:制动单元必须设计成相应的尺寸，使得它即使在枢转单元最大程度地枢转时也能将该枢转单元可靠地保持在其位置上。为此需要足够大的制动单元，因而要占用很大安装空间地设计其尺寸。
【发明内容】
[0005]本发明的任务是提出一种数字显微镜，其枢转单元能对操作者友好地以最小的力耗费移动。
[0006]该任务通过具有权利要求1所述的特征的数字显微镜来解决。本发明的有利的改进方案在从属权利要求中予以说明。
[0007]根据本发明，显微镜包括弹性元件，其在枢转单元枢转离开预定的零位置时对枢转单元施加复位力矩，其中，该复位力矩反向于由枢转单元的重力引起的扭矩即所谓的切向力矩。
[0008]由此实现在固定状态下，即在制动单元布置于制动位置情况下，制动单元不必承受枢转单元的整个扭矩，而是至少一部分扭矩也由弹性元件来承受。此外，当制动系统脱开时，为了使得枢转单元枢转，相比于未设置弹性元件，操作人员只需施加较小的力，从而可以实现简便的操作。特别地由此避免枢转单元并非所愿地、不受控地移动，以致于造成伤及物品或人员。因为制动系统由此只需施加较小的制动力，因而可以将其尺寸设计得比较小，从而实现紧凑的、成本低廉的结构。
[0009]按照一种优选的实施方式，至少在枢转单元的枢转区域的部分区域内，复位力矩相当于切向力矩的0.8倍到1.2倍。
[0010]弹性元件经过特殊选择，使得复位力矩在整个枢转区域内都相当于切向力矩的
0.8倍到1.2倍。
[0011]由此实现使得所产生的合力矩至少在部分区域内最大为切向力矩的+/_20%，要由操作人员或制动单元施加的力因而较小，且避免在脱开制动单元时枢转单元在两个方向上甩开。
[0012]零位置尤其是如下位置:在该位置中显微镜的光学轴线或显微镜的光路垂直于显微镜载物台的表面布置，在该显微镜载物台上可以布置待显微检测的对象。在零位置中，也校准显微镜相对于显微镜载物台的表面的放缩。
[0013]在一种优选的实施形式中，弹性元件附装(befestigt)在台架基座上，使得台架基座不必与枢转单元一起枢转。由此实现了特别简单的结构。在本发明的一种可替选的实施形式中，弹性元件也可以是枢转单元的一部分，并且因此与枢转单元一起枢转。
[0014]在一种特别优选的实施形式中，弹性元件以扭转弹簧形式设计。由此实现了特别简单、低廉且稳定的结构。
[0015]扭转弹簧尤其布置为使得扭转弹簧的纵轴线与轴的纵轴线重合。扭转弹簧的纵轴线尤其理解为圆柱体的纵轴线，其通过扭转弹簧的线圈形成。由此实现的是，扭转弹簧始终张紧了枢转单元所枢转的角度。尤其是因此实现的是，在枢转单元从零位置沿两个方向枢转时，扭转弹簧分别相应相同地张紧并且因此施加相同的复位力并且由此施加相同的反作用矩。反作用力矩尤其是如下力矩:该力矩通过扭转弹簧的复位力围绕枢转单元的转动轴线即轴的纵轴线产生。
[0016]纵轴线在本申请的范畴内尤其理解为相应的数学术语“轴线”即无限长的直线。纵轴线因此尤其也不限于部件的长度。
[0017]在一种特别优选的实施形式中，台架基座包括运动导路(Kulisse)并且枢转单元包括棒，该棒与枢转单元牢固地连接并且伸入运动导路中。由此一方面实现在枢转时将枢转单元相对于台架基座引导，而另一方面实现对枢转单元从零位置的最大可能的枢转的限制。运动导路尤其设计为，使得枢转单元可以在对称的枢转区域内沿两个相反的方向从零位置枢转。尤其是，枢转单元分别沿两个方向从零位置枢转开60°，使得尤其形成120°的枢转区域。该限制具有如下优点:在沿着两个方向扳倒了 60°时最大形成的重力的切向力即实现扭矩的力相对于枢转单元所枢转的角度近似地成线性，使得通过具有线性特征曲线的弹簧可以施加近似均匀的分量作为反作用力矩。
[0018]运动导路优选圆弧形地设计，其中圆的中心点在枢转单元的转动轴线上即在轴的纵轴线上。
[0019]此外有利的是，扭转弹簧可转动地布置在轴头(Wellenstumpf)上或轴上，并且当扭转弹簧的线材的端部相对于扭转弹簧的实际线圈弯折，使得在其之间设计中间空间。在该中间空间中一方面至少部分布置有在运动导路中引导的棒，而另一方面布置有台架壳体的突出部。
[0020]由此，实现的是，在枢转单元从零位置沿着第一方向枢转时扭转弹簧的线材的第一端部支靠在突起部上，而扭转弹簧的线材的第二端部受棒带动，使得扭转弹簧相应地随着枢转单元从零位置枢转越来越远而张紧并且施加较大的复位力。相反，在枢转单元从零位置沿着与第一方向相反的第二方向枢转时扭转弹簧的线材的第一端部受棒带动，而扭转弹簧的线材的第二端部支靠在突起部上。相应地在此情况下弹簧又越来越张紧，使得根据枢转单元的偏转角度形成增加的复位力。尤其是，通过该结构也实现了，在沿着第一方向和第二方向相同偏转时分别实现相同的复位力。此外，前面所描述的结构实现了简单的安装，因为弹簧必须简单地插接而不必费事地固定。
[0021]此外有利的是，轴头的纵轴线与轴的纵轴线重合，使得得到特别简单的结构并且确保前面所描述的力关系，其中在该轴上支承有枢转单元。
[0022]在零位置中，棒尤其不接触扭转弹簧的两个端部，使得在零状态下扭转弹簧并不张紧并且因此不施加复位力。在零位置中，这也是不必要的，因为本来没有扭矩来自枢转单
J L.ο
[0023]特别有利的是，当枢转单元布置在零位置中时通常弹性元件未张紧。由此尤其预防弹性元件的疲劳。
[0024]特别有利的是，弹性元件设计或布置为使得弹性元件的通过复位力实现的复位力矩克服切向力矩，该切向力矩通过切向力实现，该切向力在枢转单元的在枢转单元的重心中作用的重力划分成朝着轴的纵轴线方向指向的径向力和该切向力时产生。切向力矩尤其通过切向力与切向力距转动轴线的法向距离相乘得到。复位力矩对于枢转单元的每一取向而言优选大致等于或大于切向力矩。
[0025]根据一种简化的模型，枢转单元的枢转力可以想象为在枢转单元的重心中作用的力。重力在枢转单元的任何位置下都可以划分成切向力和径向力，该径向力从枢转单元的重心朝向转动轴线，并且其因此不产生围绕枢转单元的转动轴线的扭矩。在该划分中，得到另一力，即切向力，该力相应地与朝向转动轴线的径向力正交，并且该力因此与在枢转单元的重心与转动轴线之间的连接线正交。该切向力负责产生切向力矩。复位力实现复位力矩，其逆着切向力矩，即具有相反的转动方向。
[0026]复位力矩至少在枢转区域的部分区域中优选在整个枢转区域中大于或者等于切向力矩。因此，枢转单元的特别简单的枢转运动是可行的，其中用户不用耗费大的力就可以始终安全且精确地控制枢转单元。
[0027]复位力矩尤其作为弹性元件的复位力与复位力距转动轴线的距离之积而得到。相应地，切向力矩尤其是作为切向力与切向力距转动轴线的距离之积而得到。
[0028]复位力矩(Mr)和切向力矩(Μτ)尤其在枢转区域的至少部分区域中满足如下等式:
[0029]Mr> = MTO
[0030]特别有利的是，对于枢转单元从零位置每次枢转最大枢转角度的至少83%、优选至少67%、尤其至少50%而言满足该等式。因此，尤其分别在枢转区域的端部处即在最大枢转角度的在83%到100%之间或在67%到100%之间或在50%到100%之间的枢转中满足该等式。由此，避免了强烈地抵靠到用于限制枢转区域的止挡上。
[0031]在一种特别优选的实施形式中对于整个枢转区域都满足该等式。
[0032]特别有利的是，对于枢转单元从零位置每次枢转至少50°、优选至少40°、尤其至少30°而言满足该等式。在一种特别优选的实施形式中对于整个枢转区域都满足该等式。
[0033]在60°的最大枢转角度的情况下，因此尤其在从零位置出来的至少50°到60°之间或者在40°到60°之间或者在30°到60°之间的枢转时满足上述的等式。
[0034]这在沿着任意方向从零位置出来的最大60°的偏转的情况下可看到，尤其通过具有线性特征曲线的弹性元件来实现，因为切向力矩尽管与枢转角度