技术领域
[0001] 本
发明涉及一种用于显微镜的转换装置，包括承载主体，其被可旋转地围绕旋
转轴而
支撑且具有第一耦合部件，还包括具有第二耦合部件的至少一个光学元件，该第二耦合部件可耦合到第一耦合部件以将光学元件可释放地安装在承载主体上。
背景技术
[0002] 上述类型的转换装置在显微镜中被用作
定位器，以可选择地接附光学元件，例如
荧光滤光
块。具体的接合方式可示例性地参考DE 199 36497A1，其公开了一种转换装置，在该装置中待安装在承载主体上的每个光学元件上装备有燕尾式
导轨，该燕尾式导轨安装在承载主体的对接表面上。接附到对接表面前方的是相配合的定位部件，包括栓状螺钉和栓状螺钉旁的
压缩弹簧，其中
压缩弹簧在螺钉的拉
力作用下向远处弯曲。由于弯曲的压缩弹簧的拉力，弹簧和螺钉被按压到被推靠至对接表面的燕尾式导轨的内侧。
[0003] 之前已知的转换装置的缺点在于，各自具有其燕尾式导轨的光学元件必须从一侧，即在基本平行于承载主体的对接表面的方向上，被夹紧至由
螺栓和压缩弹簧构成的弹簧结构上。因此承载主体必须例如通过采用专
门为其提供的
制动装置而固定不动，以使光学元件能耦合至其上，从而防止承载主体的不希望的旋转运动，这使得安装过程很复杂。另外，利用上述的弹簧结构，压缩弹簧的偏转必须被精确地调节，以达到所需的安装状态中的夹紧效果。
[0004] 从文件DE 199 24 686 A1和US 2008/0043324 A1中可知一种如下的转换装置，其包括承载主体、被可旋转地围绕
旋转轴而支撑。光学元件能够被可释放地安装在承载主体上。
发明内容
[0005] 本发明的目的在于描述一种结构简单的用于显微镜的转换装置，其能够牢固保持光学元件并使其精确定位，还能够简单地转换所述元件。
[0006] 本发明通过具有根据以下特征的用于显微镜的转换装置实现上述目的。
[0007] 根据本发明的转换装置的特点在于所述第一耦合部件包括第一机械编码结构，所述第二耦合部件包括第二机械编码结构，所述第二机械编码结构实现为在预定的朝向所述第一编码结构的安装对准中与所述第一编码结构互补的形式，且在该安装对准中，所述第二机械编码结构垂直于承载主体的旋转轴地安装在所述第一编码结构上。
[0008] 因此本发明在所述耦合部件上提供了机械编码结构，这些机械编码结构实现为以如下的方式互补：它们仅以相互之间预定的安装对准互相耦合。所实现这种机械编码结构能够使（位于光学元件上的）所述第二编码结构垂直于承载主体的旋转轴（即在径向方向）放置在（位于承载主体上的）所述第一编码结构上。“互补”结构在本文中可被理解为在所需的安装对准中及在垂直于所述承载主体的旋转轴的径向方向中，以
锁和匙原理的方式形成三维上相互配合的固态物理结构。因此互补的编码结构所产生的界面几何结构可确保光学元件在承载主体上的明确定位并避免错误安装。
[0009] 编码结构使用户能简单将光学元件在径向方向放置在承载主体上。与
现有技术中已知的光学元件从一侧被夹持定位在承载主体上的方法相比，该转换装置的操作极其简单。特别地，由于通过将光学元件径向地放置在承载主体上可避免安装力旋转地作用在承载主体上，因此为了安装光学元件不再需要例如通过制动装置固定承载主体，或用螺钉进行安装。因此光学元件的“安装”自此可被理解为光学元件接附或放置在承载主体上，尤其包括不使用工具。
[0010] 由于径向互补的编码结构，光学元件还可抵抗承载主体绕其旋转轴旋转时
加速或减速而产生的
离心力，从而有效地固定。
[0011] 两个编码结构中的一个包括至少一个第一
啮合元件，例如栓和/或细长的突出部，同时对应的另一个编码结构包括至少一个与所述第一啮合元件互补的第二啮合元件，例如凹槽和/或沟槽，其能够垂直于承载主体的旋转轴与所述第一啮合元件相啮合。这些相互啮合的元件的结果是，光学元件能够以简单的方式安装到承载主体上，并被牢固地保持在其上。
[0012] 除上述啮合元件外或可替代地，在另一更有益
实施例中，两个编码结构中的一个包括至少一个第一平面对接元件，对应的另一编码结构包括至少一个与所述第一平面对接元件互补的第二平面对接元件，所述第二平面对接元件能够垂直于承载主体的旋转轴与所述第一平面对接元件对接。尤其是当所述两个编码结构不仅包括一个相互啮合的元件（诸如栓和孔或细长的突出部和沟槽），还包括平面
接触的对接元件时，一方面这能够确保编码结构能够简单的径向放置光学元件，同时避免错误安装，另一方面光学元件可牢固地保持在承载主体上。
[0013] 其中成对地相互啮合的啮合元件，和/或成对地相互接靠的对接元件限定三点支撑。这种三点支撑明确地（即既不超过也不低于）限定安装平面，从而确保光学元件牢固地安装在承载主体上。
[0014] 如果将沟槽用作啮合元件，则它们优选为矩形或三
角形横截面。这种所谓的U形或V形沟槽可分别确保光学元件可靠地耦合到承载主体上。尤其是V形沟槽，因为它们的横截面形状逐渐缩成一点，因此可促进光学元件在承载主体上的自对准。
[0015] 在优选实施例中，提供至少两个沟槽，其中的第一沟槽优选为矩形横截面，平行于所述承载主体的所述旋转轴延伸，其中的第二沟槽优选为三角形横截面，相对于所述第一沟槽横向延伸。由于采用这种成对地相互啮合并彼此横向布置的元件，该实施例促进了光学元件在承载主体上的牢固的保持力。
[0016] 所述第二沟槽优选为被所述第一沟槽中断的沟槽，所述第二突出部实现为横向穿过所述第一突出部的杆形元件。在该实施例中，这两个沟槽在某种意义上相对于彼此交叉布置，这进一步促进了光学元件在承载主体上的自对准安装。
[0017] 优选地，第一编码结构包括至少一个第一连接元件，第二编码结构包括至少一个第二连接元件，这两个编码结构可分离地形成相互接触，即能够耦合，以用于所述两个编码结构的耦合。在一个优选实施例中，每个连接元件实现在相互啮合的啮合元件中的一个上，和/或实现在相互对接的对接元件中的一个上。例如，两个连接元件中的一个实现在横截面为矩形的沟槽的底表面上，另一个连接元件实现在啮合到所述沟槽中的突出部的朝向所述底表面的平坦端面上。这尤其能够确保光学元件在承载主体上的牢固的保持力。
[0018] 优选地，第一连接元件和第二连接元件包括
磁性吸引元件。例如磁体安装在第一连接元件上，
铁磁材料安装在第二连接元件上，还能够想到的是，第一连接元件和第二连接元件可包括相互吸引的磁体，或类似的实施方式。这种元件之间产生的磁吸引力的范围使得编码元件在插入光学元件相互靠近后，以自对准的方式被相互牵拉。这便于光学元件在转换装置上的安装。可想到将磁效应元件（即磁体、磁化的或可磁化的元件）的各种组合作为连接元件。例如，可使用由亚铁磁或铁磁材料制成的
永磁体和/或元件。还可以使用电磁体作为连接元件。
[0019] 在一个有益实施例中，两个可相互对接的对接元件中的每一个由相互之间成角度的两个表面形成，优选为成直角。如果这些表面中的一个在安装状态下
水平对准，那么其可作为支撑表面，使与其相关联的对接元件在重力的作用下坐于该表面上。这种支撑表面可实现在例如承载主体的下端。
[0020] 在特别优选实施例中，互相连接的编码结构的磁性相互吸引的元件被布置为相互之间具有偏移，并由此产生具有两个分力的磁吸引力，每个分力在所述对接元件的那些相互对接的表面之间形成磁吸引力。例如，如果对接元件中的一个坐于水平布置的支撑表面上，那么能够通过磁效应连接元件相互之间的垂直偏移来产生斜向下方向的吸引力，其具有水平方向的分力和竖直向下方向的分力。通过水平分力使竖直对准的表面相互按压，同时除任何情况下都存在的重力以外，竖直向下方向的分力使坐在水平支撑表面上的表面按压到该支撑表面上。
[0021] 替代磁效应连接元件的其他类型的连接元件，例如螺钉，栓，弹簧等，也可以被用作力产生机构。在优选实施例中，例如，第一或第二连接元件包括弹簧夹具，对应的另一个连接元件包括闭锁到弹簧夹具中的闭锁元件。弹性力作用在两个对接元件的支撑表面上，使其相互压靠，由此确保对接元件靠于支撑表面的自对准接触，并因此确保光学元件在转换装置上的牢固的保持力。
[0022] 需注意的是，上述啮合元件、对接元件和连接元件能够以任意组合被使用，只要确保由这些元件构成的编码结构以根据本发明的方式相互作用，以使得径向耦合同时避免错误安装，并能确保光学元件在承载主体上的牢固保持力。只要能够确保其根据本发明的相互作用，啮合元件、对接元件和连接元件还可任意分布在承载主体上和光学元件上。在一个具体实 施例中，例如，沟槽可位于承载主体上，啮合进沟槽中的突出部可位于光学元件上，而在一个可替换的实施例中，对应的沟槽布置在光学元件上，突出部位于承载主体上。
[0023] 优选地，所述至少一个光学元件包括多个光学元件，每个光学元件具有第二耦合部件，承载主体包括多个第一耦合部件，每个第一耦合部件与第二耦合部件中的一个相关联。在这种情况中，承载主体上可安装有多个光学元件，并可根据需要在显微镜中旋转，从而使所述光学元件中的一个被选择以进行操作。光学元件可以例如为荧光滤光块，每个荧光滤光块可包括感光滤光片、分束器和阻挡滤光片；因此转换装置可有益地被用于荧光显微镜中以可交替地选择与滤光片设置相关的荧光区域。
[0024] 承载主体优选为能够绕其旋转轴
旋转对称的转动架。在这种情况中，布置在转动架上的耦合部件以及与其相关联的被提供到光学元件上的耦合部件优选具有相同设计。因此每个光学元件可连接到转动架上的每个耦合部件。
[0025] 本发明还提供了一种具有上述类型的转换装置的显微镜。
附图说明
[0026] 下面参照附图对本发明作进一步描述，其中：
[0027] 图1示意性地示出布置有对应于本发明的转换装置的荧光显微镜；
[0028] 图2为转动架的透视图，该转动架为对应于第一示例性实施例的转换装置的一部分；
[0029] 图3为荧光滤光块的示意图，该荧光滤光块为对应于第一示例性实施例的转换装置的一部分；
[0030] 图4为对应于第一示例性实施例的其上安装有光学元件的转换装置的侧视图；
[0031] 图5为根据第一示例性实施例的处于安装状态的转换装置的剖面图；
[0032] 图6为根据第一示例性实施例的处于安装状态的转换装置的透视图；
[0033] 图7为作为根据第二示例性实施例的转换装置的一部分的转动架的透视图；
[0034] 图8示出了作为根据第二示例性实施例的转换装置的一部分的滤光块；
[0035] 图9示出了作为根据第三示例性实施例的转换装置的一部分的转动 架；
[0036] 图10示出了作为根据第三示例性实施例的转换装置的一部分的滤光块；
[0037] 图11为根据第三示例性实施例的处于安装状态的转换装置的透视图；
[0038] 图12为根据第三示例性实施例的转换装置的剖面图；
[0039] 图13为作为根据第四示例性实施例的转换装置的一部分的转动架的透视图；
[0040] 图14为根据第四示例性实施例的处于安装状态的转换装置的透视图；
[0041] 图15为根据第四实施例的处于安装状态的转换装置的俯视图；以及[0042] 图16为根据第四实施例的处于安装状态的转换装置的侧视图。
具体实施方式
[0043] 图1示出了一种倒置的荧光显微镜10，其包括根据本发明的转换装置12。图1中的描述仅为示意性的，仅旨在示出荧光显微镜10中的转换装置12的布置。
[0044] 转换装置12被安装在荧光显微镜10的架子14上，其包括绕旋转轴R可旋转地安装的承载主体16，下文中被称为“转动架”。转动架16上装有多个滤光块18，其中的两个在根据图1的描述中以平面视图示出。在下文中将以不同实施例详细描述转动架16和滤光块18。
[0045] 照明光束路径21从
光源19开始，穿过照明光元件23，与荧光滤光块18相遇，滤光块18包括感光滤光片24、以45°角放置在照明光束路径中的分束器25以及阻挡滤光片26（也称为“输出滤光片”）。照明光束穿过感光滤光片24，并在分束器25处被导向安装在物镜转动架
20上的物镜22。物镜转动架20可绕着转动架旋转轴T旋转，并包括用于其他物镜的第二、未安装
位置27（暗灰色）。照明光束路径21照亮布置在显微镜载物台29上的样品28。
[0046] 转换装置12用于可选择地使滤光块（18a、18b）中的一个绕枢轴旋转到照明光束路径21中。
[0047] 物镜22将样品28成像至第一中间像平面30。为此，成像光束路径39穿过物镜22、分束器25、阻挡滤光片26和镜筒透镜31，并被第一偏转镜32导向第一中间像平面30。中间像由不产生进一步放大的传送光元件33成像，并通过第二偏转镜34和第三偏转镜35到达第二中间像平面 36。用户37可通过目镜38观察该中间像。可替换地，中间像可被导向至
照相机（未示出）。
[0048] 图2至图5示出了根据第一示例性实施例的转换装置。图2和图3描述了该转换装置的各个部件，图4和图5示出了安装状态中的转换装置。
[0049] 根据第一示例性实施例的转换装置包括图2所示的转动架50，其上能够安装6个滤光块，图3中以示例性的方式示出了其中一个滤光块，用100表示。
[0050] 转动架50包括六个具有相同设计的耦合部件52，每个上可安装有滤光块100（或在耦合方面具有相同设计的其他滤光块）。各个耦合部件52被设置在转动架50的侧表面54上。
[0051] 转动架50的耦合部件52包括在图2中总体上用56表示的第一机械编码结构。该第一机械编码结构56在侧表面54的耦合部件的下半部具有两个沟槽基部58、60，每个沟槽基部中具有V形沟槽62和64。沟槽62和64相互对准地取向。因此他们也可被看作为一个但被中断的沟槽。支撑表面66被构成在侧表面54的上端部，栓68从该支撑表面突出。第一圆形磁体70约位于侧表面54的中心。
[0052] 如从图5所示最容易看出，
轴承孔72以阶梯方式穿过转动架50，用于绕旋转轴R可旋转地支撑转动架50（图中仅示意性地示出）。
[0053] 图3中单独示出的滤光块100具有与转动架50的耦合部件52相关联的耦合部件102。所述部件102包括第二机械编码结构，以互补的方式接合于转动架50的第一机械编码结构56，在图3中总体表示为104。该互补编码结构104由从端面108突出的立方形凸起106形成。凸起的下端部具有两个侧向突出的突出部110、112，上端部具有矩形凹槽114。第二圆形磁体约位于凸起106的中心。
[0054] 编码结构56和104互相之间适于为这样的方式：滤光块100与其耦合部件102在垂直于旋转轴R的径向方向被放置到转动架50的耦合部件52上。当滤光块100以这种方式安装到转动架50上时（即不使用工具），那么突出部112与沟槽62相啮合，突出部110与沟槽64相啮合，凸起58的端面的上部与对接表面66相对接，凹槽114与栓68相啮合。另外，两个磁体70和116相互对接并产生磁吸引力，由此使滤光块34固定地保持在转动架50上。如图5中箭头所示，吸引力作用在垂直于旋转轴R的径向方向上。
[0055] 转动架50上的啮合元件62、64和68与设置在滤光块100上的啮合元件110、112和114相互作用形成三点支撑，其确保滤光块100牢固定位到转动架50上。另外，在将滤光块
100耦合到转动架50上时，磁体70和116产生的吸引力促进了相互关联的互补编码结构56和
104之间的自对准。重校准尤其是工具的使用是多余的，因为滤光块100仅通过放置就位即可进入最优化的位置。
[0056] 作为根据图2至图4所描述内容的补充，根据图5所示的剖面图可明显看出，本发明中的示意性实施例滤光块100包括感光滤波片24、阻挡滤光片26和分束器25。
[0057] 图4至图6示出了根据第一示例性实施例的在安装状态中的转换装置，图4为侧视图，图5为剖面图。尤其是在图4和图5中，可清晰地看到在安装状态中，滤光块100径向安装到转动架50上。
[0058] 下面参考图7至图16描述根据本发明的转换装置的其他示例性实施例。这些实施例在相互关联的互补编码结构的各个元件上与图2至图6中描述的第一示例性实施例不同。在图7至图16中，互补的编码结构同样总体上分别用56和104表示。另外，与第一示例性实施例中的那些部件相对应的部件也使用在第一示例性实施例中所使用的数字表示。此后这些部件不再描述。
[0059] 图7示出了根据第二示例性实施例的转动架150，其编码结构56包括两个V形沟槽152和154，这两个沟槽在转动架150的横向方向中相互对准。在沟槽152和154之间，编码结构56包括平行于旋转轴R延伸的U形沟槽156。因此V形沟槽152和154在某种意义上形成一个被U形沟槽156中断的沟槽。磁体160布置在U形沟槽156的底表面158上。
[0060] 图8示出了与图7中所示的转动架150相关联的滤光块200。滤光块200的机械编码结构104包括立方形凸
耳202，其在滤光块200耦合到转动架150时啮合到U形沟槽156中。凸耳202在横向方向上被杆204穿过，杆204的相对端部段206和208旨在啮合到V形沟槽152和154中。凸耳202在其端面210上还包括磁体212，当滤光块200耦合到转动架150上时，磁体
212与U形沟槽156中布置的磁体160对接，因此确保滤光块200牢固保持在转动架150上。凸耳202的下侧设置有
螺纹孔214，定位
螺丝钉（图8中未示出）可插入到该
螺纹孔214中以将杆
204固定到凸耳202上不动。
[0061] 在图7和图8中描述的示例性实施例中，一方面的啮合元件152、154、206、208与另一方面的啮合元件156、202相对于彼此交叉地布置。结果使滤光块200极其牢固地保持在转动架150上。
[0062] 图9至图12示出了根据第三示例性实施例的转换装置。图9示出的转动架250的机械编码结构56包括两个对接表面252、254和栓256。编码结构56还包括位于转动架250的下端的两个支撑表面258和260，该支撑表面258和260从侧表面54水平地突出。两个磁体262和264在垂直方向上相互偏移，并布置在侧表面54上。
[0063] 图10示出了旨在与转动架250耦合的滤光块300。滤光块300的机械编码结构104提供一细长的、垂直延伸的凹槽302，该凹槽302朝滤光块300的上端开口。编码结构104还包括垂直方向上相互偏移的磁体304和306。
[0064] 当滤光块300耦合到转动架250时，栓256啮合到凹槽302。另外，设置在转动架侧向表面54上的对接表面252和254与滤光块300的朝向
侧壁54的端面部分相对接。
[0065] 可以根据图12所示的内容看出，成对互相关联的磁体262、304和264、306中的每对被布置成相互之间具有垂直偏移。因此每对磁体262、304和264、306产生的磁吸引力包括水平作用的分力和垂直向下作用的分力。这在图12中用斜向下指向的箭头表示。垂直向下的分力的结果是使那些支撑在转动架250支撑表面258和260上的滤光块250部分压紧支撑表面258和260。另一方面，水平方向的分力确保滤光块300的那些与对接表面252和254相对接的部分被推靠至对接表面252和254。最后，水平方向的分力还确保栓256到凹槽302中的牢固啮合。
[0066] 图13至图16示出了根据本发明的转换装置的第四示例性实施例。该转换装置包括图13中单独示出的转动架350，其与根据图2中描述的第一示例性实施例的转动架50不同之处基本仅在于，图13中的转动架50在其上端部包括弹簧夹具，从而替代了图2中提供的磁体70，该弹簧夹具由两个夹具元件354和356构成。夹具元件354和356的自由端具有相互面对的向内弯折成V形的闭锁段358和360。
[0067] 图14至图16示出了在安装状态下的根据第四实施例的转换装置。如图清晰所示，与转动架350关联的滤光块400与图3中描述的根据第一示例性实施例的滤光块100的不同之处仅在于，在图3中提供的磁体116被 闭锁元件替换，该闭锁元件由两个突出部404和406构成，突出部404和406设置在立方形凸起106的上端并侧向突出。从图5中很容易看出，在滤光块400放置到转动架350上时，由突出部404和406构成的闭锁元件闭锁到弹簧夹具352中。
[0068] 部件列表
[0069] 10 荧光显微镜
[0070] 12 转换装置
[0071] 14 架子
[0072] 16 转动架
[0073] 18，18a，18b 滤光块
[0074] 19 光源
[0075] 20 物镜转动架
[0076] 21 照明光束路径
[0077] 22 物镜
[0078] 23 照明光元件
[0079] 24 感光滤光片
[0080] 25 分束器
[0081] 26 阻挡滤光片
[0082] 30 第一中间像平面
[0083] 31 镜筒透镜
[0084] 32 偏转镜
[0085] 33 传送光元件
[0086] 34 偏转镜
[0087] 35 偏转镜
[0088] 36 第二中间像平面
[0089] 37 用户
[0090] 38 目镜
[0091] 50 转动架
[0092] 52 耦合部件
[0093] 54 侧表面
[0094] 56 第一机械编码结构
[0095] 58，60 沟槽基部
[0096] 62，64 V形沟槽
[0097] 66 对接表面
[0098] 68 栓
[0099] 70 磁体
[0100] 100 滤光块
[0101] 102 耦合部件
[0102] 104 第二机械编码结构
[0103] 106 凸起
[0104] 108 端面
[0105] 110，112 突出部
[0106] 114 凹槽
[0107] 116 磁体
[0108] 150 转动架
[0109] 152，154 V形沟槽
[0110] 156 U形沟槽
[0111] 158 底表面
[0112] 160 磁体
[0113] 200 滤光块
[0114] 202 凸耳
[0115] 204 杆
[0116] 206，208 端部段
[0117] 210 端面
[0118] 212 磁体
[0119] 214 螺纹孔
[0120] 250 转动架
[0121] 252，254 对接表面
[0122] 256 栓
[0123] 258，260 支撑表面
[0124] 263，264 磁体
[0125] 300 滤光块
[0126] 302 凹槽
[0127] 304，306 磁体
[0128] 350 转动架
[0129] 352 弹簧夹具
[0130] 354，356 夹具元件
[0131] 358，360 闭锁段
[0132] 400 滤光块
[0133] 404，406 突出部
