技术领域
[0001] 本
发明涉及一种显微镜物镜，所述显微镜物镜包括：物镜壳体，所述物镜壳体容纳透镜系统，所述透镜系统包括透镜单元，所述透镜单元能够被沿着所述透镜系统的光轴移动，以补偿盖玻片的厚度；且进一步包括：调节装置，所述调节装置用于调节所述透镜单元，所述调节装置包括驱动单元和
变速器，所述变速器可由所述驱动单元驱动且连接至所述透镜单元。所述驱动单元可以是单个安装的透镜或透镜元件，即一组组合的透镜。
背景技术
[0002] 在光显微术中，在用显微镜透镜对所述样本成像之前，经常用薄平透明材料件(此后简称为“盖玻片”)
覆盖位于
载玻片上的样本。为了成像目的，优选地，将浸泡介质涂布到所述盖玻片，且使用已知为浸液物镜的物镜，所述物镜的前透镜浸入所述浸泡介质中。这提供了更高的数值孔径，由此提供更高的
分辨率。根据盖玻片的厚度，所述样本通过所述显微镜透镜的成像受位于成像光路中的盖玻片影响。因此，高品质所谓的“盖玻片校正的”显微镜物镜经常具有调节装置，所述调节装置能够使为了这个目的在物镜透镜系统中设置的透镜单元根据被使用的盖玻片的厚度沿着光轴调节，且能够以这样的方式处理：在光学成像过程中精确地考虑所述盖玻片的厚度，使获得样本的精确图像成为可能。这种透镜单元的调节通常在几μm的范围内。
[0003] 这样的常规调节装置典型地包括可手动操作的校正环，所述校正环从外部可获取地安装在物镜壳体上且连接至变速器，所述变速器将手动传递给所述校正环的旋转运动转换成用于盖玻片厚度校正的所述透镜单元的相应线性运动，所述线性运动是沿着所述光轴的。当不同厚度的盖玻片被用于覆盖样本时，对于每个新的盖玻片厚度必须重复这种手动校正。这是耗时的且使所述显微镜的使用复杂。DE 10 2007 002 863 B3描述了一种用于盖玻片厚度校正的可手动操作的调节装置的示例。
[0004] 从US 7 593 173 B2已知一种用于盖玻片厚度校正的机动调节装置。这种调节装置具有驱动
电机，所述
驱动电机安装在物镜转盘(objective turret)上，且所述驱动电机的
驱动轴可以根据需要连接至在所述物镜转盘上承载的多个显微镜物镜中的任何一个。为了这个目的，这些显微镜物镜中的每个均具有最初提及类型的校正环，所述校正环可以与电机轴接合。因为该已知的调节装置用于允许连接至各种显微镜物镜，所以使这种连接如此精确以便允许将被实现的所需高精确度的盖玻片厚度校正是相对困难的。并且，用于安装在所述物镜转盘上的电机的接合和脱离的结构是比较复杂的。另外，所述校正环的精确调节需要使用者的大量实践和技能。
发明内容
[0005] 本发明的目的是提供一种显微镜物镜，所述显微镜物镜具有用于盖玻片厚度校正的简单构造的且精确操作的调节装置。
[0006] 在最初说明类型的显微镜物镜中，因为驱动单元具有电机且安装在物镜壳体上，所以实现根据本发明的这个目的。
[0007] 与典型地利用可手动操作的校正环的
现有技术的方法不同的是，本发明提供了，用于盖玻片厚度校正的透镜单元可以通过电机装置沿着光轴调节。这显著地简化了显微镜的使用，另外，提供了以完全自动的方式，例如，通过适当地控制所述电机以适配地调节所述透镜单元的
位置而执行盖玻片厚度校正的可能性。这保证了所述显微镜物镜总是提供所需的高图像
质量，而不管所使用的盖玻片。
[0008] 因为包括在所述电机内的驱动单元被直接安装在所述物镜壳体上，可以精确的方式驱动用于盖玻片厚度校正的透镜单元。特别地，所述电机可以精确地连接至所述变速器，所述变速器连接至所述透镜单元且将所述电机的驱动
力传递到所述透镜单元。因为所述驱动单元和所述物镜壳体好像形成了一个单元，可以容易地改变物镜，例如，使用承载多个显微镜物镜的物镜转盘。
[0009] 优选地，所述驱动单元安装在所述物镜壳体的外部。在这种情况下，将在所述物镜壳体外部产生的驱动力通过连接至所述电机的变速器传递到所述物镜壳体中，在所述物镜壳体内，其被传递到用于盖玻片厚度校正的透镜单元。
[0010] 在优选
实施例中，所述变速器包括：校正环，所述校正环安装在所述物镜壳体上且可通过所述电机绕着所述光轴旋转；以及力传递机构，所述力传递机构设置在所述物镜壳体之内，连接至所述校正环，且将所述校正环的旋转运动转换成所述透镜单元沿着所述光轴的调节运动。在本实施例的情况下，开始描述的、具有用于盖玻片厚度校正的(前面的手动操作的)校正环的该类型的传统显微镜物镜可以用本发明的驱动单元改型，以方便所需的机动盖玻片厚度校正。为了这个目的，所述电机具有例如承载小
齿轮的驱动轴，所述
小齿轮与所述校正环
啮合，由此将所述电机的旋转转换成所述校正环的旋转运动。
[0011] 优选地，所述力传递机构包括物镜筒，所述物镜筒不可旋转地连接至所述校正环且具有至少部分地绕着所述光轴延伸的
凸轮面；且进一步包括滚动
接触轴承，所述滚动接触轴承被安装在所述透镜单元上，且当所述物镜筒绕着所述光轴旋转时，所述滚动接触轴承在所述凸轮面上滚动且沿着所述光轴移动所述透镜单元。在这个过程中所述凸轮面的作用是将所述校正环和不可旋转地连接至所述校正环的物镜筒的旋转运动转换成需要的所述透镜单元的线性运动。为了这个目的，当沿着与所述光轴垂直的方向观察时，所述凸轮面具有微小斜度。该斜度选择成，所述校正环且由此所述物镜筒绕着所述光轴旋转一定量将导致透镜单元沿着光轴移动对应的调
节距离。凸轮面的斜度可以例如选择成沿着所述光轴的调节距离在几μm的范围内。
[0012] 优选地，所述力传递机构包括
偏压元件，所述偏压元件将所述滚动接触轴承相对所述凸轮面偏压。这保证了所述滚动接触轴承总是没有间隙地与所述凸轮面接合，由此使所述透镜单元沿着所述光轴精确地移动。
[0013] 在另一个有利的实施例中，驱动单元具有驱动壳体，所述驱动壳体被安装在所述物镜壳体的外部，且优选地，以防
水方式容纳所述电机，以使所述电机免受所述浸泡介质影响。在这种情况下，优选地提供旋转
定位装置，所述旋转定位装置使所述驱动壳体在所述物镜壳体的外部绕着所述光轴旋转。所述驱动壳体的相对可旋转性允许所述驱动单元在所述物镜壳体上灵活地定位。这是有利的，例如，当所述显微镜物镜保持在承载另外的物镜的物镜转盘上时，因为在这种情况下，必须以特别节约空间的方式安装所述透镜。
[0014] 优选地，所述旋转定位装置包括保持器，所述驱动壳体连接至所述保持器，且所述保持器安装在所述物镜壳体的外部，这样所述保持器沿着所述光轴静止且可绕着所述光轴旋转。这样，可以容易地用根据本发明的驱动单元改进现有的显微镜物镜，例如通过提供这样的
支撑环：所述支撑环支撑容纳所述电机的驱动壳体且安装在所述物镜壳体的外部，这样所述支撑环可绕着所述光轴旋转。
[0015] 在另一个有利的实施例中，所述旋转定位装置具有脱离机构，所述脱离机构用于将所述电机从所述变速器脱离。所述脱离机构包括：例如，线性引导件，所述线性引导件沿着与所述光轴平行的方向、在所述驱动壳体内引导所述电机；以及脱离杆，所述脱离杆连接至所述电机，且通过所述脱离杆可以使所述电机在接合位置和脱离位置之间移动，在所述接合位置，所述电机与所述变速器接合，在所述脱离位置，所述电机与所述变速器脱离。在例如其中所述电机的轴上安装的小齿轮与所述连接环接合的所述接合位置，就可能执行所需的盖玻片厚度校正。然而，如果将使所述驱动单元在所述物镜壳体上绕着所述光轴旋转到不同的位置，那么通过操作所述脱离杆可以使所述电机从所述变速器脱离，以执行所需的定位。为了使所述电机脱离，使所述电机在所述驱动壳体之内沿着与所述光轴平行的方向移动，而不使所述驱动壳体在该方向上移动。
[0016] 优选地，所述脱离机构具有偏压元件，所述偏压元件使所述电机在所述驱动壳体内偏压到所述接合位置。因此，在本实施例中，通过使所述电机逆着所述偏压元件施加的偏压力与所述光轴平行地移动而使所述电机脱离，然后使所述电机与所述驱动壳体一起移动到所需的位置，然后所述电机自身返回到接合位置。
[0017] 优选地，提供夹持装置，通过所述夹持装置，所述保持器可以在绕着所述光轴的任何旋转位置
锁定至所述物镜壳体的外部。这样的夹持装置使承载所述驱动壳体的保持器以特别简单的方式从所述物镜壳体的外部释放且重新锁定至所述物镜壳体的外部。
[0018] 在可选的实施例中，所述驱动单元被安装在所述物镜壳体之内。将所述驱动单元安装在所述物镜壳体之内允许特别紧凑地设计所述显微镜物镜。在这种情况下，将所述电机的驱动力转换成所述透镜单元的线性运动的所述变速器优选地采取特别节省空间的
涡轮传动的形式。不管所述驱动单元安装在所述物镜壳体之内或者安装在所述物镜壳体之外，使用压电
伺服电机、超声伺服电机、或者具有特别紧凑的设计的任何其他类型的电机用作所述电机是可能的。
[0019] 优选地，所述物镜壳体设有电触头(electrical contact)，用于将所述驱动单元连接至电源单元和/或控制单元。这消除了对令人烦恼的线缆的需要，在其他情况下需要所述线缆用于为所述驱动单元提供电源和控制所述驱动单元。
[0020] 可选地，所述显微镜物镜也可以具有电源单元和用于无线控制所述驱动单元的无线接收单元。通过无线控制所述驱动单元进一步方便使用所述显微镜物镜。
[0021] 在优选的实施例中，提供了盖件，所述盖件在朝向样本的端部围绕所述物镜壳体且适于容纳浸液。例如，在US 2010/0027109 A1中详细地描述了这样的盖件。
[0022] 本发明进一步提供了一种显微镜，所述显微镜包括如此前所描述的至少一个的显微镜物镜。
[0023] 优选地，所述显微镜具有显微镜转盘，所述显微镜转盘承载多个根据本发明的显微镜物镜。
附图说明
[0024] 现在将参考附图更详细地描述本发明，其中：
[0025] 图1是构成第一示例性实施例的显微镜物镜的局部横截面侧视图；
[0026] 图2是所述显微镜物镜的透视图，特别地示出驱动单元；
[0027] 图3是所述显微镜物镜的透视图，示出没有所述驱动壳体的驱动单元；
[0028] 图4是所述显微镜物镜的透视图，其中示出没有所述驱动单元的、连接至所述物镜壳体的保持器；
[0029] 图5是设置在所述驱动单元内的电机的透视图；
[0030] 图6是所述显微镜物镜的透视横截面视图，特别地示出用于所述驱动单元的旋转定位的装置的部分；
[0031] 图7是所述显微镜物镜的横截面视图，特别地示出用于分离所述驱动单元的机构的部分；
[0032] 图8是所述显微镜物镜的横截面视图，特别地示出所述驱动单元连接至连接环；
[0033] 图9是局部横截面透视图，特别地示出用于移动盖玻片厚度校正需要的透镜单元的力传递机构；
[0034] 图10是示出安装在物镜转盘上的显微镜物镜的透视图；
[0035] 图11是构成第二示例性实施例的显微镜物镜的局部横截面侧视图；和[0036] 图12是示出第二示例性实施例的改进的局部横截面侧视图。
具体实施方式
[0037] 下面将参考图1至10描述作为第一示例性实施例的显微镜物镜10。在描述中，仅仅说明那些对于理解本发明必要的图1至10示出的显微镜物镜的部件。
[0038] 显微镜物镜10包括物镜壳体12，驱动单元14安装在物镜壳体12的外部。如可以特别地在图1和2中看出，驱动单元14具有驱动壳体16，驱动壳体16容纳驱动单元14的驱动部件，这将在本文中稍后更详细地描述。
[0039] 驱动壳体16通过保持器18连接至物镜壳体12，保持器18在图4中示出。保持器18包括环状件20和与所述环状件20相邻接的保持臂22。保持器18安装在物镜壳体12上，这样保持器18可绕着显微镜物镜10的光轴O(图1所示)旋转，但是沿着该光轴O静止。为了这个目的，环状件20设有
螺纹孔21和23，
紧定螺钉(图4中未示出)可以拧紧到
螺纹孔21和23内以将保持器以这样的方式固定到物镜壳体12：保持器18可以仍然绕着光轴O旋转。
[0040] 驱动单元14的壳体16固定地连接至保持器18。如图1所示，通过线缆24对驱动单元14提供电源和控制
信号。为了这个目的，线缆24连接至显微镜的控制单元/电源单元(图1中未示出)。
[0041] 如图1、7和8中最佳所示，显微镜物镜10具有透镜盖件26，透镜盖件26有弹性地安装在物镜壳体12的朝向待成像的样本的端部上。由于该弹性安装的结果，在与所述样本(附图中未示出)接触时，透镜盖件26就屈服，由此在一定程度上保护所述样本。通过密封环28将盖件26保持至物镜壳体12。透镜盖件26具有中心开口30，中心开口30位于透镜32朝向所述样本且形成在物镜壳体12内容纳的透镜系统的一部分的区域中。
[0042] 盖件26适于容纳浸液，所述浸液从外部单独地提供。在US 2010/0027109 A1中详细地描述了盖件26的功能和设计。
[0043] 例如如图6所示，驱动单元14的驱动壳体16容纳电机34。电机34也显示在例如图8中、在图5中单独显示以及在图3中，除了底部件35之外，在图3中省略了壳体16。
[0044] 电机34具有驱动轴36，驱动轴36具有固定地安装在其上的小齿轮38。小齿轮38具有边齿(toothing)40，边齿40与校正环44的边齿42啮合。在附图中未详细示出边齿40和42。校正环44安装在物镜壳体12上，这样校正环44可绕着光轴O旋转，例如，也可以在图3、4和9中所示。电机轴36的旋转使校正环44也通过啮合边齿40和42而旋转。
[0045] 如图9所示，校正环44不可旋转地连接至内物镜筒46。当通过电机轴36的旋转使校正环44绕着光轴O旋转时，所述校正环使物镜筒46随其一起旋转。
[0046] 物镜筒46具有凸轮面52，凸轮面52至少部分地绕着光轴O延伸，且当沿着与光轴O垂直的方向观察时，凸轮面52具有微小斜度。通过螺钉56安装到透镜安装件58的环状滚动元件54接合凸轮面52。透镜60保持在透镜安装件58内，在显微镜物镜10的透镜系统中，透镜60是根据本发明的沿着光轴O移动的透镜单元，用于盖玻片厚度校正目的。也通过
弹簧62对透镜安装件58作用，弹簧62相对凸轮面52
挤压滚动元件54。
[0047] 以上描述的部件46、52、54、56、58和62组成力传递机构，所述力传递机构用于将校正环44绕着光轴O的旋转运动转换成透镜60沿着光轴O的运动，这将能够有效地进行盖玻片厚度校正。当校正环44旋转一定量时透镜60沿着光轴O移动的距离通过凸轮面52的斜度确定。如图9所示，凸轮面52的上述斜度是这样小，以致通过比较大的校正环44的旋转使透镜60仅沿着光轴O移动通过较小的调节距离。该调节距离典型地会在几μm的范围内。
[0048] 如图5所示，电机34进一步包括用于连接至线缆24的
端子45，这显示在图1中。
[0049] 在本示例性实施例中，驱动单元14和保持器18可以一起绕着光轴O旋转且在任何旋转位置被锁定，驱动单元14的驱动壳体16连接至保持器18。如图2和6所示，为了这个目的，设置可手动操作的夹持螺钉64。如仅在图6中所示，夹持螺钉64具有杆部66，通过旋转夹持螺钉64移动杆部66与夹持
块68接触。当通过旋转夹持螺钉64相对夹持块68挤压螺杆部66时，夹持块68接着相对拧入环(screw-in ring)69压，拧入环69是不可旋转的，即固定地连接至物镜壳体12。因此，在这种状态下，驱动单元14与保持器18一起在物镜壳体12上锁定在位。通过松开夹持螺钉64，释放保持器18，这样驱动单元14和保持器18可以一起绕着光轴O旋转。
[0050] 为了使驱动单元14以前述方式在所述物镜壳体的外部绕着光轴O旋转，首先使电机34从校正环44脱离是必要的。为了这个目的，电机34的小齿轮38必须从校正环44脱离。为了这个目的，电机34设有脱离杆70，脱离杆70尤其在图5中示出，在图5中，已经省略了驱动壳体16。
[0051] 为了使电机34从校正环44脱离，沿着与光轴O平行的方向向下压脱离杆70。这使电机34和小齿轮38与光轴O平行地向下移动，由此使让小齿轮38向下与环44脱离连接。因为驱动壳体16固定地安装在保持器18上，且这样在与光轴O平行的方向上是静止的，脱离杆70的下陷使电机34在驱动壳体16之内与光轴O平行地向下移动。
[0052] 如可以在图7的视图中看出的，驱动单元14容纳以两个平行的引导销72和74形式的线性引导件，引导销72和74与光轴O平行地延伸且在其脱离运动中与光轴O平行地引导电机34。引导销72保持在销插孔76内，引导销74保持在销插孔78内，所述销插孔形成在保持器18的保持臂22内，如图4所示。
[0053] 图7进一步示出弹簧80，弹簧80使电机34偏压到图3所示的接合位置，在所述接合位置小齿轮38与连接环44啮合。逆着弹簧80施加的偏压力执行脱离杆70的下压。如图4所示，弹簧80容纳在保持器18的保持臂22内形成的弹簧插孔82内。与引导销72和74类似，弹簧80也与光轴O平行地取向，如也可以在图6中可见的。弹簧80在驱动壳体16内夹持在两个部件之间，这两个部件中的一个沿着光轴O的方向静止，而另一个可沿着光轴O的方向与驱动电机34一起可移动。
[0054] 这样，为了使驱动单元14在所述物镜壳体的外部旋转，首先松开夹持螺钉64，然后与光轴O平行地向下压脱离杆70，以使电机34在壳体16之内逆着弹簧80施加的偏压力向下移动，藉此小齿轮38与连接环44脱离。随着下压脱离杆70，然后驱动壳体16绕着光轴O旋转过所需的
角度。一旦驱动壳体16到达目标位置，就释放脱离杆70，于是弹簧80施加的偏压力使电机34在驱动壳体16之内与光轴O平行地向上移动，由此使小齿轮38再次与连接环44啮合。最后，拧紧夹持螺钉64。
[0055] 图10示出了显微镜物镜10如何安装在物镜转盘90上。物镜转盘90具有多个螺纹孔92，显微镜物镜10可以拧紧到螺纹孔92内。在图10所示的示例中，物镜转盘90仅仅装有一个物镜。然而，可以理解的是多个上述类型的物镜可以安装在物镜转盘90上。
[0056] 以上描述和图1至10示出的显微镜物镜10仅仅是本发明的示例性实施例，其可以许多方式改进。仅仅作为举例，这里提到以下实施例：电机驱动单元不是位于所述物镜壳体外，而是位于所述物镜壳体之内。在图11和12中示出这样的实施例。
[0057] 图11示出了显微镜物镜100，显微镜物镜100是从图1至10所示的实施例进行如下改进而得到的：在物镜壳体12的外部设置的驱动单元14被在物镜壳体12之内设置的环形超声电机102代替。超声电机102从上面作用在物镜筒46上，以使物镜筒46绕着光轴O旋转，用于盖玻片厚度校正的目的。同样在本实施例中，物镜筒46的凸轮面52用于将力传递到透镜安装件58，以便使透镜60沿着光轴O移动。关于这种力传递，图11所示的示例性实施例具有与图9所示的示例性实施例相同的部件，这些部件特别地包括滚动元件54、螺钉56和弹簧62。在图11中未示出这些部件，图11是与图9所示的不同的横截面视图。
[0058] 图12示出了作为进一步的示例性实施例的显微镜物镜200。显微镜物镜200是从图11所示的示例性实施例进行如下改进而得到的：超声电机102及由其驱动的部件，即物镜筒46与其凸轮面52、滚动元件54、螺钉56、和弹簧62由微型电机202代替，微型电机202例如诸如是压电伺服电机，微型电机202
直接驱动透镜安装件58。而且，装有
电池和用于无线控制驱动单元202的电源单元(supply unit)设置在物镜壳体12之内。该电源单元通常在图12中以204标出。
[0059] 可以理解的是，与电源单元204相应的单元也可以用于以上描述的示例性实施例中。
