CN108474933A - 具有能围绕轴转动的部件支架的光学仪器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种光学仪器(10)，其包括：一个能绕轴(1)转动的用于接纳光学元件(12)的部件支架(1)，该部件支架具有一个或多个第一卡锁结构(13)；和一个相对于所述轴(1)不可相对转动地安装弹簧臂(14)，该弹簧臂带有一个第二卡锁结构(15)，其中，第二卡锁结构(15)能通过使部件支架(11)绕所述轴(1)转动而在一个或多个卡锁位置中与所述一个第一卡锁结构或所述多个第一卡锁结构(13)之一卡锁接合。规定，所述部件支架(11)和所述弹簧臂(14)具有彼此磁性互补的元件(16、17)，当部件载体(11)位于所述一个或多个卡锁位置中时，借助所述元件给弹簧臂(14)加载磁性吸引力。

Description

具有能围绕轴转动的部件支架的光学仪器

技术领域

本发明涉及一种按照独立权利要求的前序部分所述的光学仪器，其包括一个能绕轴转动的用于接纳光学元件的部件支架。

背景技术

为了在光学仪器中定位光学元件，已知经常使用能绕轴转动的部件支架。例如，已知用于引入不同的滤光镜到照明光路中的滤光镜轮或用于引入不同光阑、例如相位对比光阑到照明光路中的光阑轮以及物镜转塔。

相应的部件支架为了能实现精确地定位部件，当其绕轴转动时，典型地卡锁在一个或多个位置(卡锁位置)中。为此，相应的部件支架典型地具有一个或多个第一卡锁结构、例如卡锁凹槽或刻槽。一个相对于轴安装在不可相对转动的位置上的第二卡锁结构、例如弹性的凸起或被弹簧加载的球可以与所述一个或所述多个第一卡锁结构卡锁接合。例如，在这方面也可以使用一个带有第二卡锁结构的弹簧臂。

第二卡锁结构因此能通过部件支架绕轴转动而分别在一个或多个卡锁位置中与所述一个第一卡锁结构或所述多个卡锁结构之一卡锁接合，从而部件支架能定位在限定的位置中。

为了确保可靠的定位，所阐述的第二卡锁结构或者说辅助用的弹簧或弹簧臂在传统上必须用可观的弹力预紧，然而该弹力可能随时间减弱。此外不可避免的是，第二卡锁结构、例如被弹簧加载的球也在卡锁位置之外在为此设置的工作面或工作轨道上接触部件支架并且在该工作面或工作轨道上滑动或滚动。由此可以调节不仅在第二卡锁结构上而且在部件支架上的磨损现象。

例如在DE 10 2009 024 599 A1中提及了这个问题。如在那里所讨论的，例如可以使用滚动轴承、尤其是球轴承用作第二卡锁结构，所述滚动轴承具有经由滚动体可转动地支承的外圈，该外圈在部件支架的工作面上滚动。在这里，虽然工作面和第一卡锁结构受到保护，然而还对滚动轴承加载。

在JP2003-090960A中描述了一种物镜转塔，在该物镜转塔中，当物镜转塔到达所希望的卡锁位置时，安装在卡锁弹簧上的球被马达压到在工作面上构成的卡锁凹槽中。由此可以保护部件支架的工作面。然而在这种的技术方案中不利的是，由马达施加的将球压到卡锁凹槽中的压紧力必须在大量的切换循环中保持精确恒定，以便一方面确保部件支架可靠地锁定在所希望的卡锁位置中并且另一方面避免球和接纳球的卡锁刻槽的过强的机械应力。此外，马达必须特别快速地工作，以便能在部件支架的转速高时可靠地满足其功能。这个目的只能以技术上耗费的并且成本高的马达实现。

而在已经提到的DE 10 2009 024 599 A1中提出一种松开装置，该松开装置能通过控制装置根据部件支架的所检测到的转动位置来操控，并且该松开装置引起相应的第二卡锁元件克服由弹簧臂施加的压紧力从部件支架抬起，当部件支架应转动时。由此，在部件支架转动期间对第二卡锁元件、在部件支架上的工作面以及第一卡锁元件没有机械载荷。然而，按照该解决方案也需要耗费的电动机用于使第二卡锁元件抬起。

因此，原则上对光学仪器存在需求，所述光学仪器具有绕轴转动的部件支架和相应的卡锁元件，所述光学仪器能更简单并以更小的成本制造并且更可靠地工作，并且在所述光学仪器中不出现所阐述的问题。

发明内容

按照本发明提出一种具有独立权利要求之特征的光学仪器，该光学仪器具有绕轴转动的部件支架。有利的实施方案分别是从属权利要求以及后续说明书的技术方案。

本发明从以下认知出发，即，特别有利的是，将安装在弹簧臂上的相应的第二卡锁元件、例如被弹簧记载的球或滚动轴承借助磁力在一个或多个卡锁位置处主动地吸引到一个或多个第一卡锁结构、例如卡锁凹槽中，代替将第二卡锁元件在卡锁位置之外用马达从所述一个卡锁凹槽或多个卡锁凹槽压出来或在卡锁位置中压到该卡锁凹槽中，如之前引用的现有技术提出这一点那样。

在此，本发明提出一种光学仪器，该光学仪器包括一个能绕轴转动的用于接纳光学元件的部件支架和一个相对于所述轴不可相对转动地安装弹簧臂。部件支架具有一个或多个第一卡锁结构、例如一个或多个卡锁凹槽。弹簧臂带有一个第二卡锁结构、例如卡锁球或滚动轴承。第二卡锁结构能通过使部件支架绕所述轴转动而在一个或多个卡锁位置中与所述一个第一卡锁结构或所述多个第一卡锁结构之一卡锁接合。就此而言，按照本发明提出的部件支架不同于现有技术的部件支架。

按照本发明现在规定，所述部件支架和所述弹簧臂具有彼此磁性互补的元件，当部件载体位于所述一个或多个卡锁位置中时，借助所述元件给弹簧臂加载磁性吸引力。换言之，如已经阐述的那样，部件支架一进入相应的卡锁位置中，第二卡锁结构就被磁力吸引到第一卡锁结构中。

以这种方式可以确保：当部件支架转动并且第二卡锁结构位于第一卡锁结构之外时，第二卡锁结构、例如卡锁球或滚动轴承既不磨损，在部件支架本身上、例如在如常规方式设置的工作面上也不出现相应的磨损现象。

本发明的另一优点是，必须以比现有技术小的力预紧相应的弹簧臂。弹簧臂或者说弹性材料由此被卸载并且疲劳现象得以防止。尽管放弃了如例如在所提到的DE 10 2009024 599 A1中描述的主动的卡锁取消，本发明仍能实现精确并且能再现地机械定位相应的部件支架或接纳在该部件支架中的光学元件。

如果在这里提及“磁性互补的元件”，则在这里是指所有的在其之间在足够近地空间定位时形成起机械作用的磁性吸引力的元件。磁性互补的元件例如可以是彼此以适当的方式设置的永磁铁，或由永磁铁和被永磁铁吸引的铁磁性元件组成的元件对。相互磁性互补的元件可以在一个卡锁位置处单重或多重地存在，例如为了增强施加到弹簧臂上的磁力。

换言之，所述彼此磁性互补的元件因此有利地包括：永磁铁和铁磁性元件或者设置成相互吸引的永磁铁。因为相应的元件可以在部件支架上设置在一个或多个限定的位置处，所以这些元件确保，弹簧臂仅在这个或这些位置处被吸引并且在这里在弹簧臂上的第二卡锁结构与部件支架的第一卡锁结构进入卡锁接合。在限定的卡锁位置之外，如提到的那样，弹簧臂的第二卡锁结构从部件支架抬起或者至少以小的弹力压靠到该部件支架上。

为了确保这样的限定的吸引，尤其是当永磁铁设置在弹簧臂上时，有利的可以是，所述部件支架除了永磁铁和/或铁磁性元件之外基本上由非磁性材料制成。例如，可以使用铝、黄铜或合适的塑料作为用于部件支架的材料。当然，如果在这里提及部件支架“基本上”由非磁性材料制成，则部件支架可以在合适的位置处自然具有磁性材料、例如用于机械增强、用于识别确定位置等等，只要其不对按照本发明提出的机理起作用。

当所述弹簧臂在部件支架的一个区域上延伸时，其中，弹簧臂和部件支架的之前已阐述的磁性互补的元件之中的至少两个元件在所述一个或多个卡锁位置中在俯视图中沿着轴的假想的延长部彼此重叠，相应的光学元件是特别有利的。按这种方式可以使磁性互补的元件彼此间在空间上非常靠近并且由此可以使磁力最大化。

在相应的光学仪器中，所述弹簧臂有利地如提到的那样这样预紧，使得当部件支架不位于所述一个或多个卡锁位置中时，所述部件支架不被第二卡锁结构接触。如已经详细阐述的，按这种方式减少在第二卡锁结构上和/或在部件支架上的磨损现象。

有利地，部件支架的所述一个第一卡锁结构或所述多个第一卡锁结构构成为凹槽，并且所述第二卡锁结构包括凸起的元件、尤其是球或滚动轴承。尤其是滚动轴承对于用在本发明的范围内是特别有利的，因为这样的滚动轴承可以从第一卡锁结构“滚出来”并且该第一卡锁结构因而也随时间不或者至少微小地磨损。因为在卡锁结构之外有利地在滚动轴承和部件支架之间不存在接触或仅存在具有很小压紧压力的接触，所以滚动轴承也以比之前描述的现有技术小很多的程度磨损。用在本发明的范围内滚动轴承例如可以构成为球轴承、圆柱滚子轴承、或者特别有利地构成为滚针轴承。

相应的部件支架有利地用在光学仪器中，该光学仪器包括用于部件支架的电力驱动装置。部件支架因此有利地具有用于这种电力驱动装置的接合结构。本发明在这样的电力驱动的部件支架中发挥特别的优点，因为在这里进行高的切换速度和卡锁位置的频繁变换，并且因此在常规的部件支架中出现大的磨损。接合结构例如可以是在部件支架上周边环绕的齿圈，由电力驱动装置驱动的小齿轮与该齿圈啮合。

按照本发明的优选的实施方式，部件支架可以构成为透镜支架、尤其是构成为物镜转塔或放大器、构成为荧光滤光镜支架或其他滤光镜的支架和/或构成为光阑支架、例如用于相位对比光阑的光阑支架。在所有应用领域中，本发明发挥其优点。尤其是，本发明的光学仪器构成为组装的显微镜、例如构成为倒置显微镜，并且部件支架设置在照明光路中。

本发明的有利的优点和实施方案由说明书和附图得出。

当然，前面提到的和后面还将要阐述的特征不仅能以相应给出的组合应用、而且能以其他组合或者单独地应用，而不离开本发明的范围。

附图说明

依据附图中的实施例示意性示出并且在下文参照附图描述本发明。

图1A和1B以斜视图在卡锁位置中和在卡锁位置之外示出按照本发明的一种实施方式的配置系统。

图2A和2B以侧视图和局部剖视图在卡锁位置中和在卡锁位置之外示出按照图1A和1B的配置系统。

图3以明显简化的视图示出了按照本发明的一中实施方式的光学仪器。

具体实施方式

在图1A和1B中以斜视图分别示出按照本发明的一种特别优选的实施方式的一种配置系统。该配置系统包括一个能围绕轴1转动的部件支架11，该部件支架设置用于容纳光学元件(例如透镜或滤光镜)的接纳部12。在部件支架11中构成有多个第一卡锁结构13，这里以卡锁凹槽的形式。

在图1A和1B中示出的配置结构还包括一个相对于轴1不可相对转动地安装的弹簧臂14，该弹簧臂具有一个第二卡锁结构15，该第二卡锁结构在这里作为滚动轴承阐述。通过使部件支架11围绕轴1转动，能在第一卡锁结构13和弹簧臂14上的第二卡锁结构之间建立卡锁接合。

在按照图1A的图示中，第二卡锁结构15与一个第一卡锁结构13处于卡锁接合，因为部件支架11已转动到一个卡锁位置中。而在按照图1B的图示中，第二卡锁结构15则处于第一卡锁结构13旁边，因为部件支架11未处于卡锁位置中。

在弹簧臂14上和在部件支架11上设置有彼此磁性互补的元件17或16。如果部件支架11转动到一个卡锁位置中，如在图1A中所示，则弹簧臂14的磁性互补的元件17和部件支架11的相应互补的元件16彼此相对，从而对弹簧臂14施加磁力，该磁力将第二卡锁结构15拉入第一卡锁结构13中并且因此在第一卡锁结构13和第二卡锁结构15之间建立或者加强卡锁接合。

如果部件支架11从图1所示的卡锁位置转动出来，如图1B所示，则在彼此磁性互补的元件16或17之间的距离增大，磁力减小，并且弹簧臂的第二卡锁结构15通过弹簧臂14的弹性材料的适当的预紧力而与第一卡锁结构13脱开接合。如已经提到的，弹簧臂14的弹性材料的预紧力在此可以这样选择，使得当部件支架已经从卡锁位置转动出来时，弹簧臂的第二卡锁结构15不再与部件支架11机械接触。以这种方式明显减少了磨损现象。

作为在图1A和1B中示出的配置系统的另外的元件，设有电力驱动装置18，该驱动装置带有未单独标记的小齿轮并且在所示出的情况下同样相对于轴1不可相对转动地固定。电动机18的小齿轮接合到部件支架11的接合结构19中，从而该部件支架能转动。

图2A和2B与图1A和1B对应，然而以侧视图和通过边界线2限界地以局部剖视图示出配置系统。已经在图1A和1B中示出的元件设有相同的附图标记并且为清晰起见不再重复阐述。如在图2A和2B中所示，在部件支架11中尤其是嵌入有磁铁或铁磁性的销，该磁铁或铁磁性的销与弹簧臂14上的磁铁或铁磁性的销对置。这些磁铁或铁磁性的销分别构成彼此磁性互补的元件16、17。如果弹簧臂14由铁磁性的材料制成，则弹簧臂14的铁磁性的销17也可以与弹簧臂构成为一体的，这节省了材料成本并且简化了生产。

在图3中显微镜形式的光学仪器以简化的视图示出并且整体上用10标记。相应的部件支架如在前面的图中那样用11标记。部件支架11在这里构成为光学仪器10中的滤光镜支架。设置在部件支架11中的光学元件可以通过借助电动机18使部件支架11转动而被置入光学仪器10的入射光路3中。替代地或附加地，也可以设有物镜转塔形式的部件支架11'，该物镜转塔支承相应的物镜作为光学元件12'。本发明在原理上也可以在使用相应的物镜转塔11'的情况下实现，该物镜转塔围绕倾斜设置的轴转动。物镜转塔11'也可以借助适当的电动机18'转动，从而物镜可以被置于入射光路3中。

在物镜两侧，在光学仪器10中示出物镜支架4，该物镜支架可以在物镜台5上借助同轴传动装置6沿x方向和y方向运动。借助照明单元7能将照明光经由分束器8耦合输入到入射光路3中。经由镜子9能使光路转向并且通过观测目镜20能使其可观测，为此，有利地提供在图3中未单独示出的其他光学元件。

附图标记列表

1 轴

2 边界线

3 入射光路

4 物镜支架

5 物镜台

6 同轴传动装置

7 照明单元

8 分束器

9 镜子

10 光学仪器

11 部件支架

12 用于光学元件的接纳部

13 第一卡锁结构

14 弹簧臂

15 第二卡锁结构

16、17 磁性互补的元件

18 电力驱动装置

19 接合结构

20 观测目镜

Claims (9)

1.光学仪器(10)，其包括：一个能绕轴(1)转动的用于接纳光学元件的部件支架(1)，该部件支架具有一个或多个第一卡锁结构(13)；和一个相对于所述轴(1)不可相对转动地安装弹簧臂(14)，该弹簧臂带有一个第二卡锁结构(15)，其中，第二卡锁结构(15)能通过使部件支架(11)绕所述轴(1)转动而在一个或多个卡锁位置中与所述一个第一卡锁结构或所述多个第一卡锁结构(13)之一卡锁接合，其特征在于，所述部件支架(11)和所述弹簧臂(14)具有彼此磁性互补的元件(16、17)，当部件载体(11)位于所述一个或多个卡锁位置中时，借助所述彼此磁性互补的元件给弹簧臂(14)加载磁性吸引力。

2.根据权利要求1所述的光学仪器(10)，其中，所述彼此磁性互补的元件(16、17)包括：永磁铁和铁磁性元件或者设置成相互吸引的永磁铁。

3.根据权利要求2所述的光学仪器(10)，其中，所述部件支架(11)除了永磁铁和/或铁磁性元件之外基本上由非磁性材料制成。

4.根据上述权利要求之一所述的光学仪器(10)，其中，所述弹簧臂(14)在部件支架(11)的一个区域上延伸，弹簧臂(14)和部件支架(11)的磁性互补的元件(16、17)之中的至少两个元件在所述一个或多个卡锁位置中在俯视图中彼此重叠。

5.根据上述权利要求之一所述的光学仪器(10)，其中，所述弹簧臂(14)这样预紧，使得当部件支架(11)不位于所述一个或多个卡锁位置中时，所述部件支架(11)不被第二卡锁结构(15)接触。

6.根据上述权利要求之一所述的光学仪器(10)，其中，所述一个第一卡锁结构(13)或所述多个第一卡锁结构(13)构成为卡锁凹槽，并且所述第二卡锁结构(15)包括凸起的元件、尤其是滚动轴承。

7.根据上述权利要求之一所述的光学仪器(10)，所述光学仪器包括电力驱动装置(18)，部件支架(11)具有用于电力驱动装置(18)的接合结构(19)。

8.根据上述权利要求之一所述的光学仪器(10)，其中，所述部件支架(11)构成为透镜支架、尤其是构成为物镜转塔、构成为荧光滤光镜支架和/或构成为光阑支架。

9.根据上述权利要求之一所述的光学仪器(10)，所述光学仪器构成为组装的显微镜。