專利名稱：光學變換器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于在可通過插入通道從外部進入的光學裝置的變換器室內的 目標位置布置光學元件的光學變換器(opticschanger)。
背景技術：
人們常常希望在諸如顯微鏡的光學裝置中，顧客能夠自己更換光學元件(例如， 顯微鏡的透鏡旋轉器支承中的光路)。光學裝置的可獲得的全部空間能夠用來容納光學元 件，但是該空間難以從外部進入，這常常是一個難點。這就是為什么通常顧客不能在光學裝 置中更換光學元件。即使光學裝置提供了這種更換的可能性，也常常難以施行。常常需要拆 卸各種零件以布置光學元件。明顯地，這些零件隨后需要再次裝配，這強力地限制了快速、 用戶友好地更換。
發(fā)明內容
因此，鑒于上述問題提出本發(fā)明，并且本發(fā)明的目的是提供一種光學變換器，用于 在可通過插入通道從外部進入的光學裝置的變換器室內的目標位置布置光學元件，利用該 光學變換器能夠實現光學元件的簡單布置。這個目的可通過如下方式實現，即一種光學變換器，用于在可通過插入通道從外 部進入的光學裝置的變換器室中的目標位置布置光學元件，包括基礎框架和光學元件，所 述光學元件通過旋轉機構樞轉地固定于所述基礎框架，其中，當所述光學變換器自預定插 入深度開始，通過所述插入通道插入所述變換器室，所述旋轉機構引起所述光學元件的樞 轉運動，因此，在完成所述插入后，所述光學元件受到推動并樞轉到所述目標位置。甚至當插入通道的尺寸小于所述變換器室的尺寸時，利用這種光學變換器來布置 變換器室中的目標位置的所述光學元件也是可能的。這樣，就可能使所述插入通道的尺寸 達到減小，由此，甚至在存在有限空間的插入通道的復雜光學裝置的情況下，顧客也能夠更 換光學元件。所述插入運動優(yōu)選為線性運動，從而為將光學元件布置到目標位置，顧客或使用 者僅需要通過所述插入通道插入所述光學變換器。所述變換器可以布置成在所述變換器插入到預定插入深度的過程中，旋轉機構防 止光學元件相對于所述基礎框架的任何樞轉或轉動。因此，光學元件僅僅執(zhí)行(與所述基 礎框架一起)插入到預定插入深度的插入運動。旋轉機構僅僅確保所述光學元件從所述預 定插入深度執(zhí)行除插入運動外的相對于所述基礎構架的樞轉運動(與基礎構架一起)，以 因此到達所述目標位置。特別地，所述光學變換器包括插入和/或轉動運動的導向裝置。該導向裝置可由 所述插入通道自身來設置。此外，所述變換器室或其部分可以用作導向裝置。所述光學變換器可包括將所述光學元件保持在所述目標位置的保持單元。從而確 保一旦光學元件布置到了所述目標位置，它將永久地保持在那里。
特別地，所述保持單元在目標位置將所述光學元件壓在所述光學變換器的止檔 上。這可利用例如彈簧來實現，使得可實現理想地阻止在所述目標位置。在所述光學變換器中，在所述光學變換器的插入到預定插入深度的過程中，所述 旋轉機構可將所述光學元件阻止在移位位置，并在僅從所述預定插入深度開始的移位位置 引起樞轉運動。因此，所述光學變換器所需要的插入通道中的空間以及因此插入通道自身 的尺寸能夠達到最小。特別地，移位位置可以與發(fā)生所述移位運動的平面的平行對齊。在水平移位的情 況下，所述光學元件能水平地對齊。所述光學變換器的基礎框架可具有兩條平行的腿，所述光學元件在兩條腿之間布 置成旋轉軸沿垂直于所述兩條腿的延伸方向延伸。這是俯視圖中以呈大致U形的方式布置 的所述基礎框架特別簡便的布置。所述移位位置可位于光學變換器中的所述兩條腿在其中延伸的平面上。在所述目 標位置，所述光學元件可相對于這個平面傾斜。特別地，這個傾斜角可以是45°。在這種情 況下，所述光學元件可布置成分光鏡或不完全透明的板。所述光學元件可布置在容納框架中，所述容納框架包括靠在所述變換器室的導向 平面上的目標位置的三個接觸面。從而能夠實現所述容納框架在所述目標位置的唯一確定 性定位。旋轉機構可布置成旋轉軸沿平行于所述插入通道中的插入方向延伸。旋轉軸還可 與所述插入方向成0°和90°之間的角度。所述旋轉軸還可沿垂直于插入方向地延伸。所 述旋轉軸優(yōu)選地位于(或平行于)如下平面，即在通過插入通道插入到預定深度的過程中 所述光學元件位于該平面中，以及從該平面開始，所述光學元件開始從所述預定深度樞轉 或轉動。所述光學變換器還可布置成所述光學變換器沿僅一個方向地精確地插入到所述 插入通道中。從而防止所述光學變換器反向插入到所述插入通道中。所述光學元件特別地可設置在可相對于所述基礎構架縱向地移位的容納框架中。 在這種情況下，彈簧優(yōu)選地布置在所述容納框架和基礎框架之間，所述彈簧壓著兩個框架 分開。這可用在所述光學變換器的插入位置，以將所述光學元件或容納框架以彈簧處于彈 性狀態(tài)的方式阻止在目標位置。一種光學裝置，尤其是顯微鏡，包括能從外部通過插入通道進入的變換器室，所述 顯微鏡具有依據本發(fā)明的光學變換器，或者依據本發(fā)明的進一步發(fā)展的光學變換器。此外，本發(fā)明還提供了一種用于將光學元件布置到能從外面通過插入通道進入的 光學裝置的變換器室中的目標位置的方法，其中，所述光學元件從外部插入到插入通道中， 并從預定插入深度附加地樞轉，從而在完成插入運動后，光學元件受到推動并樞轉到目標 位置。利用依據本發(fā)明的方法能容易地將所述光學元件置于所述變換器室中的目標位置上。應當理解的是，在不偏離本發(fā)明的范圍的前提下，前面所提及的以及下面將要介 紹的特征不僅能用于所述的組合中，還可用于其它組合或單獨使用。
以下將結合顯示本發(fā)明有關特征的附圖，利用實施例更詳細地說明本發(fā)明，其 中圖1是顯示依據第一實施方式的光學變換器的透視圖；圖2是顯示至少部分地插入到透鏡旋轉器支承中的圖1的光學變換器的剖視圖；圖3是顯示完全插入到透鏡旋轉器支承中的光學變換器1的剖視圖；圖4是顯示處于圖3的插入位置的光學變換器1的透視圖；圖5是顯示圖4的光學變換器的部分透視圖；圖6是顯示部分插入的光學變換器1的透視圖；圖7是顯示完全插入的光學變換器1的透視圖；圖8是顯示第二光學變換器1的第二實施方式的透視圖；圖9是顯示依據本發(fā)明的光學變換器的另一實施方式的透視圖；圖10是顯示圖9的光學變換器的剖視圖，其中，光學變換器部分地插入到透鏡旋 轉器支承中；圖11是顯示完全插入到透鏡旋轉器支承中的圖9的光學變換器的剖視圖；圖12是顯示處于圖11中的插入位置的圖9的光學變換器的透視圖；圖13是顯示圖9的部分插入的光學變換器的透視圖；圖14是顯示圖9的完全插入的光學變換器的透視圖；圖15是顯示根據另一實施方式的光學變換器的俯視示意圖，以及圖16是顯示根據又一實施方式的光學變換器的俯視示意圖。
具體實施例方式根據第一實施方式的光學變換器1包括基礎構架2 (圖1)，以無張力的方式承載作 為光學元件3的分光鏡。分光鏡3位于容納框架4中，容納框架4以可旋轉或樞轉的方式 通過筒形銷5固定到中間框架6上(箭頭Pl)。中間框架6可相對于基礎構架2沿縱向(由圖1中的雙向箭頭P2所示)移動，下 面將更詳細地說明。尤其如圖2至5所示，大致呈U形的第一壓力彈簧7在底部固定于中間框架6，第 一壓力彈簧7的兩條浮腿(free legs)8從下方壓緊容納框架4，因此，如圖1所示，分光鏡 可布置在閑置位置或運動位置。
圖2至6顯示了處于如下狀態(tài)的變換器1，即通過插入通道9，變換器1部分地插入 到顯微鏡的透鏡旋轉器支承11的變換器室10中，透鏡旋轉器支承11包括透鏡接觸面12。 透鏡旋轉器支承11還包括變換器室10中的引導面13，其上當前鄰近容納框架4的前部的、 稍微彎曲的端部。光學變換器1的進一步插入導致如下結果，即容納框架4的前端將沿引 導面13向下彎曲，從而容納框架4繞筒形銷5的軸線做樞轉運動。這樣光學元件3就部分 地上升了。如圖3至7所示，光學變換器1進一步插入到變換器室10中一段時間，直到容納 框架4在目標位置倚靠到引導面13上。目標位置中容納框架4的樞轉位置還示于圖4至5中，為了更清晰地例示，所示的光學變換器1不具有透鏡旋轉器支承11。在圖5中未示出基礎構架2。作為樞轉運動的結果，第一壓力彈簧7受到下壓，因而第一壓力彈簧7的回復力將 容納框架4壓在引導面13上。為了防止由此將光學變換器1再次推出變換器室10，鎖定銷 15利用承接螺釘(socket screw) 14變成透鏡旋轉器支承11的鎖定縫隙16。第一壓力彈 簧7的回復力因而用于將容納框架4壓在引導面13上。另外，第二壓力彈簧18設置在中間框架6和基礎構架2的底部17之間，用于圖3 所示的位置中以將可沿相對于基礎構架2的縱向移動的中間框架6壓向引導面13。結果，容納框架4在筒形銷5的區(qū)域內(通過第二壓力彈簧18)以及壓力彈簧7 的腿8和容納框架4之間的接觸點區(qū)域內壓在引導面13上，從而可安全地達到并保持在光 學元件的理想的目標位置。兩個壓力彈簧7和18與鎖定銷15、基礎構架2、中間框架6和容納框架4共同地 形成保持單元，保持單元將光學元件3保持在目標位置。為了確保中間框架6相對于基礎構架2的縱向可移動性，中間框架6包括三個橢 圓形孔19 (圖5)，為了將基礎構架的上部21固定到底部17，三個固定螺釘20 (圖1、4)分 別通過三個橢圓形孔19旋擰到基礎構架2的底部17中。作為中間框架6相對于基礎構架2的縱向可移動性和筒形銷5以預定動作固定于 中間框架6中的事實的結果，可確保容納框架4最佳地在理想目標位置倚靠于引導面13。為了從透鏡旋轉器支承11中移除光學變換器1，僅僅需要通過轉動承接螺釘14， 從而將鎖定銷15從鎖定縫隙16中樞轉出，使得作為第一壓力彈簧7的回復力的結果，容納 框架6可樞轉回水平位置，因此整個光學變換器1從透鏡旋轉器支承11開始的線性運動還 一起受到第二壓力彈簧18的回復力的影響。如圖1至7所示，基礎構架2可具有大致呈立方體或板型的基體22，并從此延伸出 兩條彼此分隔開的腿23。光學元件3保持成可繞兩條腿23之間的、沿大致垂直于兩條腿 23的延長線的方向的軸線旋轉或樞轉。在光學變換器1的插入過程中，腿23優(yōu)選地沿移動 方向延伸，從而可能實現如圖1所示光學變換器1的平面布置。這樣，插入通道9的高度能 夠非常小，雖然在目標位置對光學元件3的空間沿這個方向(在圖2和3中從底到頂)的 高度的需要是很高的。光學元件3用于如圖3所示的位置以向上地將例如來自左邊的835nm的光束偏轉 90°，光束通過光學通道K從外部延伸到達變換器室10，并從而將光束送到固定于透鏡接 觸面12的透鏡(未圖示)。為此，光學元件3以相對于光學顯微鏡軸線成45°地豎放，在 圖3中表示為從底到頂。光學元件3可作為諸如陷波濾波器的窄帶濾光片布置，從而反射窄波長范圍的 光，并傳遞具有此波長范圍外的波長的光。特別地，光學元件3能按照如圖3中的方式布 置，即來自左邊并具有15-50nm的頻帶寬(bandwidth)、835nm的中心波長的窄帶光向上偏 轉90°。光通過透鏡(未圖示)，并反射到待檢測的樣品上或樣品夾持器(例如，薄玻璃 板)上，并通過該對象返回到達光學元件3，接著由光學元件3向左方偏轉90° (如圖3所 示)。該偏轉的光能被檢測到并用于顯微鏡的自動聚焦。既然光學元件對可見光(例如， 在340-780nm范圍內)是透明的，由于這種可見光由光學元件3傳遞，可沿光學顯微鏡軸線 (圖3中從底到頂)進行樣品的理想測試。在紅外范圍內的檢測自然也是可能的，因為波長
6大于890nm的光或電磁輻射也可由光學元件3傳遞。圖8示出了圖1的光學變換器1的變型。在此變型中，容納框架4包括三個接觸面24，優(yōu)選地布置成容納框架4的區(qū)域的中心與保持在那里的分光鏡3 —起設置在由三個 接觸面24切成的三角區(qū)域中。優(yōu)選地，容納框架4(包括分光鏡3)的重心，設置在由接觸 面24所切成的三角形的區(qū)域中心。區(qū)域的中心優(yōu)選地位于容納框架4的旋轉軸。容納框架4通過接觸面24上的三點支承恰好靠在引導面13上。在進一步的改進中，接觸面24可布置成球形或半球形。此外，根據進一步的改進，能用磁鐵做成容納框架4來代替壓力彈簧7和18，其中， 如果引導面13是磁性的，在光學變換器1的插入過程中，磁鐵牽拉容納框架4，并使其保持 在目標位置。容納室10優(yōu)選地布置成當光學變換器被拉出時，容納框架從傾斜的位置折回 水平位置，其中，另外的磁鐵能設置在基礎構架2中，保持容納構架4在水平位置。圖9示出了依據本發(fā)明的光學變換器1的另外的實施方式。在此實施方式中，光 學變換器包括分光鏡3的容納框架31以可直接旋轉的方式保持在其中的基礎框架30。第 一壓力彈簧32設置在容納框架31和基礎框架30之間，彈簧部分地顯示在圖12的例示中， 并引起容納框架4相對于基礎框架30轉動(圖9中的箭頭P3)。如圖9所示，為了防止在基本位置中的該轉動而設置了止擋元件33。止擋元件33 的前端與容納框架31交疊，從而防止容納框架31的轉動(圖9)。止擋元件33包括移位 螺釘34旋擰于其中的通孔(未圖示)，圖9中可見該螺釘的螺釘頭。第二壓力彈簧35(圖 10)作用在背對容納框架31的止擋元件33的端部上。止擋元件33可在基礎框架30中沿 縱向方向(雙向箭頭P4)移動，為此目的而為移位螺釘34設置的橢圓形孔36沿縱向方向 延伸。第二壓力彈簧35擠壓止擋元件33，進而擠壓移位螺釘34到如圖9所示的位置，使得 容納框架31沿水平運動位置固定。此外，圖9示出了曲面板37，如圖10所示，曲面板37在透鏡旋轉器支承11中固定 于固定板38。當圖9的光學變換器1通過插入通道9滑動到透鏡旋轉器支承11中時，容納框架 31沿水平位置保持，直至圖10和13所示的插入深度。在這個移位位置，還存在固定于容 納框架31的底側的接觸元件39和曲面板37之間的接觸，如圖9和10所表示的那樣。此 夕卜，移位螺釘34的止擋(未圖示)設置在插入通道9的此插入深度中，從而在光學變換器 1的進一步插入過程中，移位螺釘34不再受到光學變位器1的拖動，并且因而，移位螺釘34 和光學變換器1的后端之間的距離將變小。結果，止擋元件33朝向光學變位器1的后端移 動，從而不再由止擋元件33來防止容納框架31的轉動。由于作為第一壓力彈簧32的結果，接觸元件39壓在曲面板37上，從而另外的位 移將導致如下結果，即接觸元件39將向下滑動到曲面板37上，且因此容納框架31相對于 基礎框架30轉動，直到其到達如圖11所示的目標位置。這個目標位置還顯示于圖12的例 示中。一旦光學變換器1如圖11和14所示豎放在端位置，其中容納框架31以及從而分 光鏡3位于目標位置，基礎框架30的鎖定銷(未圖示)能利用承接螺釘14以與第一實施 方式相同的方式轉動到固定板38的相應的凹進處(未圖示)。從而防止光學變換器1疏忽 地再次移出透鏡旋轉器支承11。
基礎框架30的鎖定銷與基礎框架30、容納框架31和第一壓力彈簧32 —起形成保 持單元，保持單元將光學元件3保持在目標位置。為了將光學變換器1拉出透鏡旋轉器支承11，僅僅需要將鎖定銷利用承接螺釘14 旋出凹進處。由于在插入過程中第二壓力彈簧35受到壓縮而產生的回復力，光學變換器1 被壓出透鏡旋轉器支承11，并且然后能被移除，其中，由于利用了曲面板37，容納框架31從 如圖11所示的轉動位置轉動到圖9和10所示的水平位置。在這個位置，止擋元件33與容 納框架31交疊，并且止擋元件33用作止擋以保持容納框架31的水平基本位置，從而能將 光學變換器1通過插入通道9拉出透鏡旋轉器支承11。如圖9至12所示，曲面板37包括具有橢圓形孔41的固定部分40。從而，可沿相 對于固定板38的插入方向調整曲面板37的位置，因此，光學元件3的傾斜角度能預定在圖 11的位置。此外，固定板38還包括橢圓形孔42，從而固定板38的位置可在插入通道9中沿縱 向調整。這樣，傾斜的光學元件的位置能沿插入方向預定在圖11所示的端位置中。圖15示出了依據本發(fā)明的光學變換器1的另外的實施方式的俯視示意圖。圖15 的光學變換器1包括承載保持在容納框架46中的光學元件3的基礎框架45。容納框架 46，進而光學元件3，可繞旋轉軸47旋轉地與基礎框架45連接。如前面所描述的實施方式， 旋轉軸不是與插入方向垂直地對齊，而是平行于插入方向，其方向在圖中用雙向箭頭P5表 示。當插入通道9和光學通道K圍成90°的角度時，旋轉軸的這個對齊是有利的。圖16顯示了與圖15所示的例示類似的光學變換器1的另外的變型，同樣的參考 數字表示同樣的元件，并參考上述為說明它們而做的描述。容納框架46在圖16的光學變 換器1的基礎框架45中保持成旋轉軸47與進給方向(雙向箭頭P5)成約45°角。尤其當 插入通道9和光學通道K圍成45°角，可采用光學變換器1的這種布置。應當理解的是，旋 轉軸47和插入方向P5之間的角還可能是其他角度。如圖15和16所示，旋轉軸47的對齊 可設置在關于圖1至14所描述的光學變換器中。
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權利要求
一種光學變換器，用于在可通過插入通道從外部進入的光學裝置的變換器室中的目標位置布置光學元件，包括基礎框架(2)和所述光學元件(3)，所述光學元件(3)通過旋轉機構可樞轉地固定于所述基礎框架(2)，其中，當所述光學變換器(1)自預定插入深度開始，通過所述插入通道(9)插入所述變換器室(10)時，所述旋轉機構引起所述光學元件(3)的樞轉運動，使得在完成所述插入后，所述光學元件(3)已受到推動并樞轉到所述目標位置。
2.如權利要求1所述的光學變換器，包括所述插入和/或旋轉運動的導向裝置。
3.如權利要求1或2所述的光學變換器，包括將所述光學元件(3)保持在所述目標位 置的保持單元。
4.如權利要求3所述的光學變換器，其中，所述保持單元在所述目標位置將所述光學 元件(3)壓在所述光學變換器的所述止檔上。
5.如權利要求4所述的光學變換器，其中，在所述光學變換器(1)直至所述預定插入深 度的插入過程中，所述旋轉機構將所述光學元件(3)阻止在移位位置，并且從所述預定插 入深度引起自所述移位位置的旋轉運動。
6.如前述權利要求中的任一項所述的光學變換器，其中，所述基礎框架(2)包括兩條 平行的腿(23)，所述光學元件(3)在所述兩條平行的腿(23)之間布置成使得轉動軸相對于 所述兩條腿(23)的延伸方向垂直地延伸。
7.如權利要求6所述的光學變換器，其中，在所述目標位置，所述光學元件(3)相對于 兩條腿(23)設置于其中的平面是傾斜的。
8.如前述權利要求中的任一項所述的光學變換器，其中，所述旋轉軸通過所述插入通 道而平行于所述插入方向，或與所述插入方向形成大于0°或小于等于90°范圍內的角 度。
9.如前述權利要求中的任一項所述的光學變換器，其中，所述光學元件布置在容納框 架(4)中，所述容納框架(4)包括位于所述變換器室(10)的引導面(13)上的所述目標位 置的三個接觸面(24)。
10.如前述權利要求中的任一項所述的光學變換器，其中，所述光學元件(3)布置在可 相對于所述基礎框架縱向移位的容納框架(4)中。
11.一種光學裝置，尤其是顯微鏡，包括可通過插入通道(9)從外部進入的變換器室 (10)，以及根據前述權利要求中的任一項所述的光學變換器(1)。
12.一種用于將光學元件布置在可從外部通過插入通道進入的光學裝置的變換器室的 目標位置中的方法，其中，所述光學元件自外部被推到所述插入通道中，并且以如下方式從 預定插入深度額外地旋轉，即在完成所述插入后，所述光學元件已經受到推動并轉到所述 目標位置。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于在可通過插入通道從外部進入的光學裝置的變換器室中的目標位置布置光學元件的光學變換器，包括基礎構架(2)和光學元件(3)，所述光學元件(3)通過旋轉機構樞轉地固定于所述基礎構架(2)，其中，當所述光學變換器(1)自預定插入深度開始，通過所述插入通道(9)插入所述變換器室(10)，所述旋轉機構引起所述光學元件(3)的樞轉運動，使得在插入后，所述光學元件(3)樞轉并置于所述目標位置。
文檔編號G02B21/26GK101874220SQ200880117834
公開日2010年10月27日 申請日期2008年11月3日 優(yōu)先權日2007年11月29日
發(fā)明者烏韋·沃爾夫, 休伯特·沃爾, 法蘭克·鮑爾, 瑞納爾·米茨庫斯, 皮特·謝謬爾 申請人:卡爾·蔡司顯微成像有限公司