CN117518443A - 一种加长型的人机工程观察装置及显微镜 - Google Patents

Abstract

本发明涉及工业显微镜领域，提供了一种加长型的人机工程观察装置及显微镜，本发明将观察装置分成光程补偿组和摆动机构组两大部分，将加长和可变角度两方面功能分开，方便用户根据需求确定加长的距离，让整个装置更加灵活机动，应用更为广泛。光程补偿组中，通过一系列反光镜、棱镜的反射和折射来实现延长光程的效果，满足人机工程要求，并只通过调节一组调焦透镜组来调焦，得到清晰成像，调节方便简单。

Description

一种加长型的人机工程观察装置及显微镜

技术领域

本发明涉及工业显微镜领域，具体涉及一种加长型的人机工程观察装置及显微镜。

背景技术

在工业显微镜领域，观察头通常分双目观察头、三目观察头，显微镜在匹配不同尺寸的载物台，特别是匹配较大尺寸的载物台时，当载物台在向外移动，由于光轴位置不变，则会造成观察位置时，载物台面顶撞到观察者身体，影响观察体验和使用舒适度。观察者由于身高不同，在使用显微镜时的观察眼点高度也不同，这样就较难兼容不同身高观察者的体验效果。

针对大尺寸大行程的载物台，为了满足客户的使用舒适度，一般通过加长铰链长度，或者通过调整工作桌椅的高度等方式来达到目的。

现有技术方案一，通过加长铰链的长度，从而将眼点位置向外延伸，使得载物台向外移动时，不会顶撞到观察者的身体，但如果铰链增加得太长，眼点在向外移动的同时，眼点高度也在增高，就会造成眼点高度过高，观察者够不着等现象。

现有技术方案二，采用可升降的工作椅或其他高度提升器，根据观察者的身高，适度地调整高度，如专利CN2632703Y中公开的显微镜眼点高度提升器，通过在目镜镜筒组和主体镜背连接面之间加入一个或多个眼点高度提升器，调整观察高整，但是由于眼点位置不变，当载物台向外移动时，还是会顶撞到观察者的身体。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种加长型的人机工程观察装置，旨在改善载物台面易顶撞到观察者身体，影响体验效果的问题。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种加长型的人机工程观察装置，其包括：

光程补偿组，所述光程补偿组设置在管镜与观察头之间；

所述光程补偿组包括分光棱镜、五角棱镜、第一反光镜、调焦透镜组、第二反光镜及第三反光镜，所述分光棱镜设于所述管镜的上方，所述分光棱镜的一分光光路依次经所述五角棱镜折射、第一反光镜反射后到达所述调焦透镜组，所述调焦透镜组的调焦光路依次经所述第二反光镜及第三反光镜反射后到达所述观察头。

优选地，还包括：

连接座，用于安装所述管镜；

摆动机构组，所述摆动机构组包括摆动座及反射镜座，所述摆动座的一端与所述连接座铰接，所述摆动座的另一端与所述观察头连接；所述反射镜座绕所述摆动座的铰接轴同轴转动，所述第三反光镜安装于所述反射镜座中。

优选地，所述摆动机构组还包括钢带及偏心转轴，所述钢带为开口钢带，其开口的一端与所述摆动座的外径相连，其开口的另一端与所述反射镜座的外径相连，其封闭端套接所述偏心转轴，所述偏心转轴调整所述开口钢带的松紧度；所述反射镜座的外径为所述摆动座的外径的若干倍。

优选地，所述反射镜座的外径为所述摆动座的外径的两倍。

优选地，所述摆动机构组还包括拉簧，所述拉簧的一端与所述连接座相连，另一端与所述摆动座相连，所述拉簧的拉力抵消所述摆动座向下的自重力。

优选地，所述摆动机构组还包括扇形摩擦弹片及调整螺钉，所述扇形摩擦弹片的一端固定在摆动座上，另一端通过所述调整螺钉压接在所述连接座的侧面。

优选地，所述摆动机构还包括减磨垫片，所述减磨垫片设置在所述摆动座与所述连接座的结合面间，以及所述摆动座与所述反射座的结合面间。

优选地，所述摆动机构组还包括轴承及导柱，所述轴承设置在所述摆动座的轴向两侧，所述导柱将所述轴承与所述反射镜座的转轴串联在同一轴线上，所述导柱的一端固定在所述连接座上，另一端与所述摆动座和所述反射镜座转动配合。

优选地，所述调焦透镜组内包含一胶合透镜。

本发明的第二目的在于提供一种显微镜，旨在通过利用前述的加长型的人机工程观察装置，载物台面易顶撞到观察者身体，影响体验效果的问题。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种显微镜，包括观察装置，所述观察装置为如前所述的人机工程观察装置。

采用上述技术方案后，本发明与背景技术相比，具有如下优点：

1、本发明通过一系列棱镜和反射镜的折射和反射作用，从而达到延长光程的效果，实现将机架主光轴向外移动一定距离，设计符合人机工程的同时更加人性化，方便观察者使用，同时通过一组胶合透镜组来调焦，得到清晰成像。

2、本发明设有摆动机构组，通过摆动机构组，用户可以灵活摆动观察头的角度，兼容不同身高观察者。

3、本发明的摆动机构组采用钢带作为运动连接，连接牢固可靠，不会因为使用时间较长造成变形等现象，同时，其易于实现观察摆动角度的增大，便于观察者在较大摆动角度范围内，均可实现清晰的观察，从而满足不同观察者的观察需求。

4、本发明摆动座和连接座之间始终被一拉簧向上牵拉着，抵消了摆动座向下的自重力，便于调整摆动座的位置。

5、本发明通过增加扇形摩擦弹片增加摩擦阻力，在摆动座上固定扇形弹片，扇形摩擦弹片受调整螺钉的压紧力，在摆动座摆动过程中，扇形摩擦弹片与连接座接触面产生摩擦阻力，从而调控整个观察装置摆动的手感轻重，其与拉簧配合使用，可以使得摆动座可以可靠停留在允许摆动角度中的任一角度上。

附图说明

图1为本发明所述的一种加长型的人机工程观察装置的整体结构示意图图；

图2为本发明所述的摆动机构组在最大变化角度α2位置的结构示意图；

图3为本发明所述的摆动机构组的局部剖面图；

图4为本发明所述的第三反光镜的反射原理示意图。

附图标记说明：

100、光程补偿组；200、摆动机构组；300、连接座；400、管镜；

500、观察头；600、外壳；

110、分光棱镜；120、五角棱镜；130、第一反光镜；140、调焦透镜组；

150、第二反光镜；160、第三反光镜；141、胶合透镜；

210、摆动座；220、反射镜座；230、钢带；240、偏心转轴；250、拉簧；

260、扇形摩擦弹片；270、调整螺钉；280、减磨垫片；291、轴承；

292、导柱。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

另外，需要说明的是：术语“上”“下”“左”“右”“竖直”“水平”“内”“外”等均为基于附图所示的方位或者位置关系，仅仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或者暗示本发明的装置或者元件必须具有特定的方位，因此不能理解为对本发明的限制。

当元件被称为“固定于”或者“设置于”或者“设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者间接连接至该另一个元件上。

除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或者一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或者两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在发明中的具体含义。

实施例

请参照图1所示，本实施提供了一种加长型的人机工程观察装置，其包括光程补偿组100，光程补偿组100设置在管镜400与观察头500之间，用于实现光程的增长，实现将机架主光轴向外移动一定距离，设计符合人机工程的同时更加人性化，方便观察者使用。

具体地，光程补偿组100包括分光棱镜110、五角棱镜120、第一反光镜130、调焦透镜组140、第二反光镜150及第三反光镜160。其中，如图1所示，分光棱镜110设于管镜400的上方，分光棱镜110的一分光光路依次经五角棱镜120折射、第一反光镜130反射后到达调焦透镜组140，调焦透镜组140的调焦光路依次经第二反光镜150及第三反光镜160反射后到达观察头500。

具体而言，如图1所示，由分光棱镜110射出的分光光束射入五角棱镜120，五角棱镜120将光束定角度(90o)射出并通过第一反光镜130折射后水平进入调焦透镜组140，调焦透镜组140通过调焦得到清晰成像，从调焦透镜组140射出的调焦光束再经过第二反光镜150向下反射及第三反光镜160向左反射后到达观察头500，观察者可通过观察头500看到成像，其中，通过一系列棱镜和反射镜的折射和反射作用，从而达到延长光程的效果，实现将机架主光轴向外移动一定距离A，设计符合人机工程的同时更加人性化，方便观察者使用。

此外，其中选用五角棱镜120参与折射，其一，不论第一面上的入射角为多少，出射光把入射光转向一定角度(90°)，实现对光的引导与聚焦，有效延长光程，其二，与分光棱镜110配合使用，将光线分离成不同颜色，从而实现观察者对样品的观察与分析。

本发明中，调焦透镜组140内包含一胶合透镜141，用于调节焦距，从而在眼点得到清晰的成像。

如图1和图2所示，在一种优选的实施方式中，本发明中的加长型的人机工程观察装置还包括摆动机构组200及连接座300。

连接座300用于安装管镜400。摆动机构组200则包括摆动座210及反射镜座220，摆动座210的一端与连接座300铰接，摆动座210的另一端与观察头500连接；反射镜座220与摆动座210的铰接轴同轴转动，第三反光镜160安装于反射镜座220中。

具体而言，在观察头500设置摆动座210，带动观察头500变换角度，以适应不同身高观察者，但观察头500角度一但变换，可能导致成像不全或不清晰的情况，由于光束最后经过第三反光镜160反射后才到达观察头500，因此，只需使反射镜也能跟随变换角度，即可改变光束反射角度，得到清晰成像，对此，将摆动座210的一端与连接座300铰接，使反射镜座220与摆动座210的铰接轴同轴转动。

在一种可行的实施方式中，反射镜座220可以与摆动座210同步转动，如，通过同轴的键连接，在摆动座210被摆动时，反射镜座220同步转动，此时，也可以满足不同身高的观察者需求。

然而，此时，反射镜座220的摆动角度与摆动座210的摆动角度是1:1的关系，但实际上反射镜座220允许摆动的角度受到制约，并不能过大角度摆动，当摆动角度过大时，光束将无法投射到观察头中，因此，受反射镜座220的摆动角度制约，观察头的可摆动角度也有限，因此，其可满足的不同身高的观察者实际也有限。

因此，如图2所示，在本发明一种更优的实施例中，摆动机构组200还包括钢带230及偏心转轴240，钢带230为开口钢带230，其开口的一端与摆动座210的外径相连，其开口的另一端与反射镜座220的外径相连，其封闭端套接偏心转轴240，偏心转轴240调整开口钢带230的松紧度，使钢带230始终牢牢贴紧在摆动座210和反射镜座220的外径上。同时，将反射镜座220的外径设为摆动座210的外径的若干倍。

应当理解，本发明中所述的若干倍不限于整数比，其也可以是非整数比，如1.5倍。

如此，一方面，本发明的摆动机构组采用开口钢带230作为运动连接，连接牢固可靠，不会因为使用时间较长造成变形等现象，另一方面，通过将反射镜座220的外径设置为摆动座210的外径的若干倍，其易于实现观察摆动角度的增大，便于观察者在较大摆动角度范围内，均可实现清晰的观察，从而满足不同观察者的观察需求。

在一种优选的实施方式中，反射镜座220的外径设为摆动座210的外径的2倍。

如此，由于开口钢带230的一端与反射镜座220的外径相连，另一端与摆动座210的外径相连，反射镜座220的外径设为摆动座210的外径的2倍，当摆动座210摆动角度β时，反射镜座220的摆动角度α为1/2的β角，换言之，摆动座210转过较大角度，反射镜座220仅摆动了其一半的角度。

为进一步理解，请参考图4c所示，根据反射镜的反射规律，入射角θ与出射角θ相同，入射角θ2与出射角θ1始终保持相同，当α角从图4a的10°增大到图4b的20°时，β角从图4a的50°增大到图4b的55°，即α角的变化是β角变化的2倍，也就摆动组变化的角度是反射镜变化的角度2倍。由此，可见，本发明摆动机构调整角度的原理与反射镜的反射原理符，能够有效增大摆动座210的可摆动角度(如图1所示是α角处于最小摆角α1时的示意图，此时在本发明示例中α1为5°；如图2所示是α角处于最小摆角α2时的示意图，此时在本发明示例中α2为45°；可摆动角度达到40°)，其在竖直方向上的落差可达到约90cm,从而满足更广泛的身高要求。

在一种更优选的实施方式中，摆动机构组200还包括拉簧250，拉簧250的一端与连接座300相连，另一端与摆动座210相连，保证摆动座210始终有向上拉的作用力，拉簧250的拉力能够抵消摆动座210向下的自重力，使得摆动座210易于在所需要的位置停留，便于用户操作。

如图2所示，在更优选的实施方式中，摆动机构组200还包括扇形摩擦弹片260及调整螺钉270，扇形摩擦弹片260的一端固定在摆动座210上，另一端通过调整螺钉270压接在连接座300的侧面，使结合面间形成较强的摩擦阻力，其在拉簧250的基础上更进一步平衡了摆动座210由于自重有向下的趋势，调整螺钉270可以通过螺纹的松紧调节结合面间摩擦阻力的大小，从而调节摆动手感，使得摆动座210在其允许摆动范围内可以可靠地停留在任意希望停留的位置。

为减少磨损及异响，本发明中摆动机构还包括减磨垫片280，减磨垫片280设置在摆动座210与连接座300的结合面间，以及摆动座210与反射座的结合面间，减轻摆动座210与连接座300相对运动以及摆动座210与反射座220相对运动带来的摩擦阻力。

如图2和图3所示，在具体连接结构中，摆动机构组200还包括轴承291及导柱292，轴承291设置在摆动座210的轴向两侧，导柱292将轴承291与反射镜座220的转轴串联在同一轴线上，导柱292的一端固定在连接座300上，另一端与摆动座210和反射镜座220转动配合，使反射镜座220与摆动座210的铰接轴实现同轴转动。

如图1所示，本发明还提供了外壳600，外壳600开口下端通过固定螺钉与连接座300固定连接以形成封闭端，用于安装本发明的光程补偿组100，开口左端与摆动座210连接。。

综上，本发明中光程补偿组100通过一系列光线的反射和折射，从而达到加长成像光程的目的，实现了将机架主光轴向外移动一定距离，符合人体工程需求，并只通过调节一组调焦透镜组140来调焦，得到清晰成像，调节方便简单。摆动机构组200用于固定观察铰链组，通过内部的特殊运动机构，实现铰链组角度的规律摆动变化，原理简单，调校方便，从而满足不同观察者的观察需要；摆动座210和连接座300之间有一拉簧250始终连接着，并在拉簧250的拉力作用下，摆动座210始终有向上拉的作用力，用于抵消摆动座210的重力；摆动座210与连接座300之间有一扇形摩擦弹片260，扇形摩擦弹片260，其一侧固定在摆动座210上，随着摆动座210旋转，另一侧通过调整螺钉270压在连接座300的侧面上，使结合面间形成较强的摩擦阻力，从而进一步平衡了摆动座210由于自重有向下的趋势；调整螺钉270可以通过螺纹的松紧调节结合面间摩擦阻力的大小，从而调节摆动手感，整个运动机构结构简洁、运动可靠。

总而言之，本发明将观察装置分成光程补偿组100和摆动机构组200两大部分，将加长和可变角度两方面功能分开，方便用户根据需求确定加长的距离，让整个装置更加灵活机动，应用更为广泛。

由此，本发明第二方面提出了一种显微镜，通过应用前述的加长型的人机工程观察装置，实现观察头的外展以及角度的可调节。

以上，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种加长型的人机工程观察装置，其特征在于，包括：

光程补偿组，所述光程补偿组设置在管镜与观察头之间；

所述光程补偿组包括分光棱镜、五角棱镜、第一反光镜、调焦透镜组、第二反光镜及第三反光镜，所述分光棱镜设于所述管镜的上方，所述分光棱镜的一分光光路依次经所述五角棱镜折射、第一反光镜反射后到达所述调焦透镜组，所述调焦透镜组的调焦光路依次经所述第二反光镜及第三反光镜反射后到达所述观察头。

2.根据权利要求1所述的人机工程观察装置，其特征在于，还包括：

连接座，用于安装所述管镜；

摆动机构组，所述摆动机构组包括摆动座及反射镜座，所述摆动座的一端与所述连接座铰接，所述摆动座的另一端与所述观察头连接；所述反射镜座绕所述摆动座的铰接轴同轴转动，所述第三反光镜安装于所述反射镜座中。

3.根据权利要求2所述的人机工程观察装置，其特征在于：所述摆动机构组还包括钢带及偏心转轴，所述钢带为开口钢带，其开口的一端与所述摆动座的外径相连，其开口的另一端与所述反射镜座的外径相连，其封闭端套接所述偏心转轴，所述偏心转轴调整所述开口钢带的松紧度；所述反射镜座的外径为所述摆动座的外径的若干倍。

4.根据权利要求3所述的人机工程观察装置，其特征在于：所述反射镜座的外径为所述摆动座的外径的两倍。

5.根据权利要求3所述的人机工程观察装置，其特征在于：所述摆动机构组还包括拉簧，所述拉簧的一端与所述连接座相连，另一端与所述摆动座相连，所述拉簧的拉力抵消所述摆动座向下的自重力。

6.根据权利要求3所述的人机工程观察装置，其特征在于：所述摆动机构组还包括扇形摩擦弹片及调整螺钉，所述扇形摩擦弹片的一端固定在摆动座上，另一端通过所述调整螺钉压接在所述连接座的侧面。

7.根据权利要求3所述的人机工程观察装置，其特征在于：所述摆动机构还包括减磨垫片，所述减磨垫片设置在所述摆动座与所述连接座的结合面间，以及所述摆动座与所述反射座的结合面间。

8.根据权利要求2-7任一项所述的人机工程观察装置，其特征在于：所述摆动机构组还包括轴承及导柱，所述轴承设置在所述摆动座的轴向两侧，所述导柱将所述轴承与所述反射镜座的转轴串联在同一轴线上，所述导柱的一端固定在所述连接座上，另一端与所述摆动座和所述反射镜座转动配合。

9.根据权利要求1所述的人机工程观察装置，其特征在于：所述调焦透镜组内包含一胶合透镜。

10.一种显微镜，包括观察装置，其特征在于：所述观察装置为如权利要求1-9任一项所述的人机工程观察装置。