CN101666913B - 将从样本发出的第一和第二部分图像束合并为合成图像束的光学系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于将分别源于样本的第一和第二部分图像束合并成合成图像束的光学系统，其特别应用在用于检查已制备的样本的光学仪器中，提供阻挡装置，其包括用于第一和第二部分图像束的各自的可移动的阻挡元件，每个阻挡元件都具有一个或多个阻挡区域，从而通过移动阻挡元件能够将至少一个阻挡区域带到具有部分图像束的工作位置，以便更改各自的部分图像束在合成图像束中的面积比例。该阻挡装置包括用于连接这两个阻挡元件的可移动地设置的连接装置，通过该连接装置的运动，各个部分图像束在合成图像束中的相应面积比例是可更改的。

Description

将从样本发出的第一和第二部分图像束合并为合成图像束的光学系统

技术领域

本发明涉及根据权利要求1的前序部分的用于将第一和第二部分图像束合并为合成图像束的光学系统，其中每个部分图像束来自一个样本。这样的系统尤其用在用于对多个准备好的样本进行检查的光学仪器中，例如比较显微镜或比较显宏镜(macroscope)。

背景技术

当执行比较检查时，第一样品的图像通常与第二样品的图像对比。比较显微镜和比较显宏镜用于执行这样的检查是已知的，其中通过诸如比较桥的光学系统将从两个目标得到的部分图像束结合成一个用户可以看到的合成图像束。在本文中通常存在多种可能的描述，通过设置相应的阻挡件从部分图像产生合成图像；在该本文中，各个部分图像的混合或叠加、或者部分图像的多部分的部分并排移位或并置也是可能的。

在DE1623228A中描述了一般类型的光学系统。所描述的比较桥包括两个可移动的阻挡装置以便产生上面所描述的图像结构。为了该目的，在检查期间用户必须利用两手操作，旋钮大致布置在齐肩高度；这被证实是不舒服并且难以操控的。尤其是在操作中必须使用双手，使得不能同时进行其它的活动。

例如DE938271A中的已知比较桥的其它实施例能够由单手操作。然而，这些比较桥具有这样的缺点，即其不能显示上面所描述的多种图像结构。尤其是不可能实现图像的子区域的可变并置和分隔线的移位。

为了改进刚才描述的机械比较桥，已经发展出了提供对多个不同图像构造方便可用的机动化的配置。然而，这些机动化的实施例的缺点是具有相当大的额外设计复杂性并且因此还增加了生产和维护成本。

发明内容

因此，期望提供一种根据权利要求1的前序部分所述的光学系统，其设计复杂性低并且非机动化，能够被用户尽可能简单且方便的操作并且能够实现多种图像结构。

根据本发明，提供一种用于将第一和第二部分图像束合并为合成图像束的光学系统，该光学系统具有权利要求1的特征。有利的实施例为从属权利要求的主题并下面的描述。

根据本发明的用于将从样本发出的第一和第二部分图像束合并为合成图像束的光学系统尤其能够用在用于(例如，用于法医的)检查已准备好的样本的光学仪器上，例如用于比较显微镜或比较显宏镜。该光学系统包括阻挡装置，该阻挡装置包括用于第一和第二部分图像束的相应的可移动阻挡元件，每个阻挡元件具有一个或多个阻挡区域，其中，可以通过移动阻挡元件将至少一个阻挡区域带入具有部分图像束的工作位置，以便改变各个部分图像束在合成图像束中的面积比例，阻挡装置包括用于连接所述两个阻挡元件的可移动地布置的连接装置。通过连接装置的移动可以更改或设定部分图像束在合成图像束中的各自的面积比例。阻挡元件优选地在例如是中间图像平面的图像平面内移动或进入图像平面内。

本发明的优点

根据本发明的解决方案提供这样的优点，可以获得具有低设计复杂性的普通类型的光学系统，其能够被用户简单且方便的操作并且能够实现多个不同图像结构。依据不同样本的并置图像片段的比较视图，在总的图像中单个的部分图像的比例可以通过机械连接装置的移动而改变，这种移动可以容易地并且还特别地可用单手执行。在该情况下，用户可以容易地并且特别地可用单手将两个部分图像的界面，例如或多或少的明显分隔线或重叠区域在图像域中移位。重叠在下文中也称为混合或叠加，该术语“叠加”不应理解为干涉。还提供简单可操作并且尤其是非机动化的系统，其相对于机动化系统具有明显的成本优势但却可以以类似的方便的方式进行操作。

有利地，连接装置刚性连接所述两个阻挡元件。

优选地，阻挡装置可以被带入阻挡元件的第一位置，在该位置中连接装置的第一运动增加了第一部分图像束在合成图像束中的面积比例并减少了第二部分图像束在合成图像束中的面积比例。相反地，连接装置的第一运动还能减少第一部分图像束在合成图像束中的面积比例并且增加第二部分图像束在合成图像束中的面积比例。该第一位置尤其用于所谓的裂像方法，在该方法中合成图像由并置的，特别地由互补的图像片段形成。为了该目的，在两个阻挡元件上优选设置起半阻挡作用并能够被放入到具有相应的部分图像束的工作区域中的阻挡区域，并且每个阻挡区域遮住相关联部分图像束的一部分。因此，通过仅移动连接装置容易地使在合成图像(裂像)中的图像片段之间的分隔线移位。此外，在两个部分图像彼此对接的区域中分割线还可能不可见，而替代为两个部分图像彼此直接相接而没有可视的分隔线。作为另一种可能是提供部分重叠。优选提供手动驱动(manually actuable)的第一调整装置以实现连接装置的第一运动。

连接装置的第一运动有利地为绕第一旋转轴线的旋转运动。旋转运动是能够以物理简单的方式得到的运动。在这种情况下，该连接装置特别是能够以杆的形式实现。第一旋转轴线有利地垂直于连接装置的纵向轴线延伸，优选在两个阻挡元件之间延伸。

设置偏心装置或凸轮装置以便绕第一旋转轴线来旋转连接装置是有利的。偏心装置或凸轮装置特别容易手动操作并且能够被几乎任意地沿着连接装置布置以便传送旋转运动。设置张紧装置诸如弹簧等，以便获得具有零间隙预加载的旋转轴承也是一个好的选择。

根据优选实施例，能够将该阻挡装置带到阻挡元件的第二位置，在该第二位置，通过两个部分图像束的(特别是完全的)混合或叠置来形成合成图像束。这样可得到用户能够以全部或部分叠置的方式观看到两个样本的观察配置，这特别适合于专业的检查方法。这种配置被称为“混合图像”。

如果能够将阻挡装置带到阻挡元件的第三和第四位置同样是有用的，在该第三和第四位置分别只由第一部分图像束和只由第二部分图像束来形成合成图像束。这些图像配置也特别适合于特定样本检查。

根据特别优选的实施例，至少一个可移动的阻挡元件由可旋转的阻挡盘实现，其旋转轴线被设置为与相关联的部分图像束路径平行间隔。由此在该阻挡盘面积中可以形成不同的阻挡区域，通过旋转该阻挡盘能够将这些不同的阻挡区域带到束路径中。这样，简单的旋转运动就能够更改部分图像的配置。此外，这种类型的阻挡盘特别易于制造和安装在光学系统中。优选的是，每个可移动的阻挡元件都可以由可旋转的阻挡盘实现。

优选的是，通过该连接装置的第二运动，能够将阻挡装置带到阻挡元件的第一、第二、第三或第四位置。有利的是，提供手动驱动的第二调整装置以便引起该连接装置的第二运动。该第二运动特别是能够包括旋转运动或平移运动。有利的是，该连接装置的第二运动是绕第二旋转轴线的旋转运动，该第二旋转轴线优选平行于该连接装置的纵轴而延伸。特别是当这两个阻挡元件由可旋转的阻挡盘实现时，能够通过连接所述盘的连接装置绕其纵轴旋转来更改该图像配置。如果例如在每个阻挡盘上可得到四个阻挡区域并且因此可得到精确的四个图像配置，那么这种运动优选环绕90度。应当理解，能够获得的图像配置的数量不限于四个。在刚刚描述的实施例中，连接装置绕其纵轴的旋转将不同阻挡区域引入具有部分图像束的工作位置，这样可得到不同的图像配置，而该连接装置绕其横轴的旋转更改了该部分图像束在阻挡元件的第一位置处的面积比例。另一方面，如果阻挡元件由(特别是成弧形的)条实现，其中形成图像配置的阻挡区域彼此紧邻，那么绕该连接装置的横轴的旋转对于改变该图像配置可能是有利的。如果阻挡元件包括沿该连接装置的纵向而设置的阻挡区域，那么线性运动可能是有利的。

第一运动对于在第二、第三或第四位置的合成图像束的影响取决于阻挡元件上对应区域的配置和中间图像平面中的图像面积，因此在设计的范围内该影响对于本领域相关技术人员是可确定的。在光学系统中仅实现一种运动或实现这两种运动都是可能的。但是要注意，虽然第一和第二运动在原理上彼此独立，但是根据光学系统的配置它们也能够包括相同的运动。在成弧形的阻挡元件的情况下，例如，第一和第二运动都可以是绕同一个轴线的旋转运动。因此，用于执行第一和第二运动的第一和第二调整装置也可以是对应的。

如果阻挡盘的旋转轴线与第二旋转轴线重合，那么可以去掉例如联动装置、比率变换系统等部件。由此能够进一步降低根据本发明的光学系统的物理复杂性。

根据本发明的比较显微镜或比较显宏镜包括根据本发明的光学系统。

本发明的其他优点和实施例根据说明书和附图是显而易见的。

应当理解，上面列举的特征和下面将要解释的特征不仅能够以所指明的各种组合方式来使用，而且也能够以其他组合方式或单独地使用，而不背离本发明的范围。

在附图中在示例性实施例基础上示意性地描绘了本发明，并且下面将参考附图详细地描述本发明。

附图说明

图1是示意性地示出根据本发明的光学系统的优选实施例的侧视图；

图2是图1的设置在部分图像束的像平面中的两个阻挡元件的示意性平面图；以及

图3是示出图1的阻挡装置连同用于移动该阻挡装置的两个致动设备的透视侧视图。

具体实施方式

在图1中，示意性地描绘了根据本发明的光学系统的优选实施例，并整体上用100来表示。该光学系统由比较桥100实现。光学系统100用于通过将分别源于两个样本10、20的部分图像束112、122合并成一个合成图像束102来观察这两个样本10、20。

比较桥100包括左臂110以及右臂120。位于这两个臂的每一个臂上的是各自的物镜11、12，这两个物镜将各自的部分图像束112、122耦合到比较桥100中。这两个部分图像束112和122在光学混合装置中合并成合成图像束102，并且耦合到比较桥100上安装的光管30中，所述光学混合装置在这里由分光棱镜101实现。该光管按照已知的方式用来将该合成图像束交替地或同时地耦合到目镜、照相机等中。

这两个物镜11、12和光管30通常是可更换或可移除的元件，其可拆卸地与比较桥100相连。也可以提供物镜转盘(objective turret)或其他功能相对应的元件，而不是物镜11、12。比较桥100连同物镜11、12和光管30一起代表比较显微镜或比较显宏镜。

在比较桥100中，左部分图像束112经由偏转元件而发生偏转，所述偏转元件在这里由反射镜113实现。右部分图像束122同样经由偏转元件而发生偏转，该偏转元件在这里由反射镜123实现，因此这两个部分图像束水平地且按照平行偏移的方式到达棱镜101。

比较桥100包括阻挡装置103，该阻挡装置用于得到所希望的图像配置。为此目的，阻挡装置103包括第一可移动的阻挡元件115和第二可移动的阻挡装置125，该第一可移动的阻挡装置115设置在左部分图像束112的中间图像平面114中，该第二可移动的阻挡装置125设置在右部分图像平面122的中间图像平面124中。为了更好地理解，图中以略微透视的方式显示出阻挡元件115和125，但是这两个阻挡元件位于各自的图像平面中，即垂直于图面。借助于连接装置将阻挡元件115和125相连接，该连接装置在这里由杆104实现。

在所描绘的实施例中，绕第一旋转轴线A可旋转地安装阻挡装置103，该第一旋转轴线A沿杆104的横轴延伸，垂直于图面，基本上中央地通过棱镜101。而且，阻挡装置103绕第二轴线B可旋转，该第二轴线B沿杆104的纵轴而延伸。阻挡元件115和125由可旋转的阻挡盘实现，其旋转轴线与杆104的纵轴重合，因此与阻挡装置103的旋转轴线B重合。图2中更加明确地描绘出了阻挡元件的物理配置。

在所描绘的根据本发明的光学系统的实施例中，通过使阻挡装置103绕旋转轴线A旋转，可以更改从部分图像112和122获得的合成图像束102的比例。这通过考虑使阻挡装置103位于阻挡元件的第一位置来实现，其中，借助于阻挡元件115、125中相应配置的区域，通过使部分图像的多个部分成空白来生成分离图像，并且被允许穿过、彼此紧邻设置的这些部分产生合成图像。因此在合成图像中，例如样本10的一半和样本20的一半彼此紧邻、同时可见。应当理解，在设计方面同样能够规定这两个样本的所述一半彼此相隔一个可检测的分隔线或者甚至重叠。

通过使阻挡装置103绕旋转轴线A旋转或者使该阻挡装置相对于旋转轴线A倾斜能够更改各个部分图像在合成图像中的比例。在所示的配置中，例如通过使阻挡装置103逆时针旋转，能够增大第一样本10的图像在合成图像中的比例，而同时减小第二样本20在合成图像中的比例。如在图2中更详细地描绘的，运动和图像变化之间的相互关系由阻挡元件115、125的配置来预先规定，并且从而当配置该比较桥时本领域技术人员能够进行选择这种关系。

阻挡装置103绕旋转轴线B的旋转不仅能够将阻挡装置103引入到刚刚描述过的第一位置，而且能够将阻挡装置103引入到其他位置，在第一位置处两个样本的图像部分彼此紧邻地显示，在上述其他位置处两个样本的图像完全叠置或混合，或者只显示右侧的样本或只显示左侧的样本都是可能的。

图2描绘了图1中阻挡装置103的左侧阻挡元件115和右侧阻挡元件125的平面图。观察点位于旋转轴线A上，因此沿着连接阻挡元件115和125的杆104能够观看到这两个阻挡元件115和125。这两个阻挡元件115和125按照通过它们共同合作的方式被构成，能够得到多个有利的图像配置。这两个阻挡元件中的每一个都被安装成可绕各自的旋转轴线211、221而旋转。此外，这两个阻挡元件包括不同的阻挡区域212至215以及222至225，能够将这些阻挡区域引入到各自的部分图像束路径中。因此，阻挡区域212至215以及222至225实际上构成了光学上的有效阻挡。阻挡区域212至215以及222至225被部分不同地配置。

为了产生所希望的图像配置，借助于连接装置104能够使阻挡元件115、125一起运动(在当前的例子中，是旋转)，以便将所希望的阻挡区域引入到各自的束路径中。在所示出的描绘中，左部分图像束112在旋转轴线211的上方行进，而右部分图像束122在旋转轴线221的下方行进。因此在图示中，分别共同合作的阻挡区域以偏移180度的关系被定位在阻挡元件上；在所描绘的配置中，特别是位于各自的束路径中的阻挡区域212和222，其被称为第一位置(裂像)。借助于阻挡装置绕旋转轴线A的旋转(参考图1所描述的)能够更改各个部分图像在合成图像中的基于百分比的比例或面积比例。

阻挡装置103绕旋转轴线B旋转到指定为第二位置(混合图像)的地方致使由开口实现的阻挡区域214和224被引入到各自的部分图像束路径中，合成图像是这两个部分图像的混合或叠置。

阻挡装置运动到第三位置(完全的右侧图像)或第四位置(完全的左侧图像)分别致使将阻挡区域213、223和215、225被引入到各自的部分图像束路径中，结果是在合成图像中仅出现右部分图像和仅出现左部分图像。为此目的，阻挡区域213和225由实心阻挡件实现，而阻挡区域215和223由开口实现。

图3示意性地描绘了图1中的阻挡装置103连同用于移动该阻挡装置的两个驱动设备的透视侧视图。

提供致动设备310，用以使阻挡装置103绕旋转轴线B旋转。致动设备310由牵引装置驱动器实现，且其包括第一轴311和第二轴313、和环绕这两个轴311和313的牵引装置312。第二轴313不旋转地连接到杆104。还提供联动装置等以便传递所述旋转运动，或者杆104本身用作第二轴313。通过例如连接到旋钮的第一轴311的旋转，可以将阻挡装置103引入到先前描述的阻挡元件的四个位置中的一个位置。有利的是，用户能够用一只手来执行该运动，由此大大简化了比较桥的操作。

提供另一个致动设备320，用以使阻挡装置103绕旋转轴线A旋转，以便更改部分图像在总图像中的比例或者分隔线的位置。为此目的，致动设备320同样由牵引装置驱动器实现，其具有第一轴321和第二轴323、和环绕这两个轴321、323的牵引装置322。致动设备320由偏心装置实现，并且与轴承324共同合作，以便使阻挡装置103旋转或倾斜。操作者再一次能够用一只手例如通过旋钮来操作轴321或使其旋转，结果是由椭圆形或类似凸轮形式实现的第二轴使阻挡装置103在区域330中上升或下降，由此使其绕轴线A旋转。

根据处于所示位置的轴321和323，第一轴321的旋转引起第二轴323在同样的方向旋转，因此阻挡装置103逆时针旋转。阻挡元件125向上移动，由此阻挡区域222也向上移动，而相反的，阻挡元件115向下移动，由此阻挡区域212也向下移动。因此增大了左侧半图像在合成图像中的基于百分比的比例或面积比例，而减小了右侧半图像在合成图像中的基于百分比的比例或面积比例。用这种方式，能够使分隔线在合成图像中移动。

根据本发明的光学系统的配置使其可以获得能够提供简单的且特别是单手调整的致动设备。这能够产生已经讨论过的优点。特别是，该致动设备能够由利用V形带、齿形带、链条等的牵引装置驱动器实现。

本发明提供一种用于将第一和第二部分图像束合并成合成图像束的光学系统，该系统能够有利地用在各种各样的比较检查中。其允许简单且方便的操作，尤其是手动且用一只手进行操作。所提出的优选实施例特别是以人类工程学和功能的方式来操作，因为单手操作允许利用另一只手同时操作其他显微镜或显宏镜的功能。本发明能够以非机动化并且比较经济的方式来实现，但仍然可获得用户所希望的所有图像配置。

部件列表：

A、B：旋转轴线

10、20：样本

11、12：物镜

30：管

100：比较桥

101：分束棱镜

102：合成图像束

103：阻挡装置

104：杆(连接装置)

110、120：臂

112、122：部分图像束

113、123：反射镜

114、124：中间图像平面

115、125：阻挡盘(阻挡元件)

211、221：旋转轴线

212-215：阻挡区域

222-225：阻挡区域

310、320：牵引装置驱动器(调整装置)

311、321：第一轴

312、322：牵引装置

313、323：第二轴

324：轴承

Claims (15)

1.一种用于将分别源于各自样本(10，20)的第一和第二部分图像束(112，122)合并成合成图像束(102)的光学系统，其用在用于检查已制备的样本的光学仪器中，

其中提供有阻挡装置(103)，其包括两个可移动的阻挡元件(115，125)，该两个阻挡元件(115，125)中的一个用于第一部分图像束，另一个用于第二部分图像束，该两个阻挡元件(115，125)中的每个阻挡元件都具有一个或多个阻挡区域(212-215，222-225)，其中通过移动阻挡元件(115，125)能够将至少一个阻挡区域(212-215，222-225)带到具有部分图像束(112，122)的工作位置，以便更改各自的部分图像束(112，122)在合成图像束(102)中的面积比例，

其特征在于该阻挡装置(103)包括用于连接这两个阻挡元件(115，125)的可移动地设置的连接装置(104)，

其中通过该连接装置(104)的运动，各个部分图像束(112，122)在合成图像束(102)中的相应面积比例是可更改的，

其中能够将该阻挡装置(103)带到由阻挡元件(115，125)的第一种布置限定的第一位置，在该第一位置中该连接装置(104)的第一运动连续增大第一部分图像束(122)在合成图像束(102)中的面积比例，并连续减小第二部分图像束(112)在合成图像束(102)中的面积比例，

其中该连接装置(104)的第一运动是绕第一旋转轴线(A)的旋转运动。

2.根据权利要求1所述的光学系统，其中该连接装置(104)刚性地连接这两个阻挡元件(115，125)。

3.根据权利要求1所述的光学系统，其中提供手动驱动的第一调整装置(320)以便引起该连接装置(104)的第一运动。

4.根据权利要求1所述的光学系统，其中第一旋转轴线(A)垂直于连接装置(104)的纵轴延伸。

5.根据权利要求4所述的光学系统，其中第一旋转轴线(A)在阻挡元件(115，125)之间延伸。

6.根据权利要求1或4所述的光学系统，其中提供偏心装置(320)以便使该连接装置(104)绕第一旋转轴线(A)旋转。

7.根据权利要求1所述的光学系统，其中能够将该阻挡装置(103)带到由阻挡元件(115，125)的第二种布置限定的第二位置，在该第二位置中通过两个部分图像束(112，122)的混合来形成合成图像束(102)。

8.根据权利要求7所述的光学系统，其中能够将阻挡装置(103)带到由阻挡元件(115，125)的第三种布置限定的第三位置，在该第三位置中只由第一部分图像束(122)来形成合成图像束(102)，以及能够将阻挡装置(103)带到由阻挡元件(115，125)的第四种布置限定的第四位置，在该第四位置中只由第二部分图像束(112)来形成合成图像束(102)。

9.根据权利要求1所述的光学系统，其中至少一个可移动的阻挡元件(115，125)由可旋转的阻挡盘实现，其旋转轴线(211，221)被设置为与相关联的部分图像束路径平行间隔。

10.根据权利要求8所述的光学系统，其中通过该连接装置(104)的第二运动，能够将阻挡装置(103)分别带到第一、第二、第三和第四位置。

11.根据权利要求10所述的光学系统，其中提供手动驱动的第二调整装置(310)以便引起该连接装置(104)的第二运动。

12.根据权利要求10所述的光学系统，其中该连接装置(104)的第二运动是绕第二旋转轴线(B)的旋转运动。

13.根据权利要求12所述的光学系统，其中至少一个可移动阻挡元件(115，125)由可旋转的阻挡盘实现，其旋转轴线(211，221)被设置为与相关联的部分图像束路径平行间隔，且至少一个可旋转阻挡盘的旋转轴线(211，221)与第二旋转轴线(B)重合。

14.根据权利要求12所述的光学系统，其中该第二旋转轴线(B)平行于该连接装置(104)的纵轴延伸。

15.一种比较显微镜或比较显宏镜，其包括根据权利要求1所述的光学系统(100)。

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