CN1210594C - 立体显微镜 - Google Patents

Abstract

一个立体显微镜，包括：配置有物镜的镜筒；配置有载物台的基座，该载物台用于放置将要观察的目标样本，用于驱动镜筒以改变镜筒与样本之间的距离从而进行聚焦操作的导引机构；用于给导引机构的可动部分传递驱动力的聚焦驱动元件；和可以从外部操作用于给聚焦驱动元件提供驱动力以驱动导引机构的聚焦操作元件。所述导引机构被安置在基座的一端，聚焦驱动元件被安置在基座的内部，聚焦操作元件被安置在基座的另一端。

Description

立体显微镜

本申请要求日本专利申请No.11-326591的权益，通过引用合并在这里。

技术领域

本发明涉及一种立体显微镜，尤其涉及一种其显微镜的镜筒移动到要被观察的样本以进行聚焦的立体显微镜。

背景技术

在普通显微镜中，通过改变要被观察的样本和显微镜之间的距离来进行聚焦操作。为了改变这个距离，这里使用要么样本的位置是固定的而显微镜的镜筒被移动(它被称为垂直移动，因为大多数情况下镜筒是垂直移动的)一种方法，如图6所示，要么显微镜是固定的而样本自身做垂直移动的另一种方法，如图7所示。这些方法使用于立体显微镜。

图6中的基座部分600配置了用于在其上放置样本的载物台600a，为了细致地观察有一定尺寸的样本，不可避免地要留出用于移动样本的空间。为此，能够垂直移动的导引机构300a和400a被安置在远离载物台600a的位置。导引机构300a和400a的固定支柱400被安置在基座600上，用于固定立体显微镜的镜筒1的固定件300被安置在导引机构300a和400a的移动侧。

在图6中，为了进行聚焦操作，即，垂直移动显微镜的镜筒1，一个导轨形成于导引机构300a上，用于啮合这个导轨的小齿轮500a形成于聚焦旋钮500上。导轨和小齿轮可以相同的方式反向安装。

在图7的情况中，为了垂直移动样本，垂直移动的导引机构800a和900a被安置在基座800内，通过聚焦旋钮900操作。在这种情况下，显微镜的镜筒200被固定在显微镜的主体700上。对于导引机构800a和900a，一般使用导轨-小齿轮结构。

因为立体显微镜的放大倍数低于普通显微镜，为了提高工作效率，观察者经常直接用他或她自己的手拿着样本移动进行观察。要观察的样本可能是工业领域的一个精密零件，或者可能是植物或小动物例如小昆虫。该样本也可能是在液体中的样本，例如在培养液中飘浮的培养细胞。

很多这种立体的样本具有水平差(在物镜的光轴方向的水平差)，它可以达到数十毫米到数毫米。

在这种情况下，为了细致地观察样本，需要增加显微镜的放大倍数。然而，如果放大倍数被设置的高了，仅能够获得几百毫米的景深，因要考虑到样本具有的水平差不小于这个景深，具有这样的水平差的两个位点不能在同时被聚焦。结果，需要对每个要观察的位点进行反复的聚焦操作。另外，即使在景深内，任何时候当被观察的部分改变时，都需要重复聚焦操作以得到最佳的聚焦状态。

结果，在如图6中显示的立体显微镜中(根据垂直移动显微镜的镜筒200的方法)，难免要将导引机构300a和400a周围的聚焦旋钮500安置在实际上在纵深方向离开载物台600a的位置。再者，较大幅度的垂直移动需要考虑具有一定高度的样本，因此需要将聚焦旋钮500安置在基座600的上表面以上相当高的位置。

当要观察一个具有水平差的样本时，因为这样的样本要观察的每个部分都需要进行聚焦操作，需要频繁地进行确认聚焦旋钮500的位置的操作以及在上纵深方向移动进行操作的手，这实在是件很麻烦的事。同时，向上抬举手臂也使观察者很累。

另一方面，在图7显示的立体显微镜中(根据垂直移动要观察的样本的聚焦方法)，聚焦旋钮900可以很方便地安置在载物台的周围，这可以有效地解决上述问题。然而，当样本是液体中的漂浮物时，垂直移动样本引起所不愿意要的样本自身的移动，搅动了液体表面，从而极大地损坏了观察到的图像。

如果把聚焦旋钮900安置在载物台800的周围，特别是安置在高于放置样本的表面的部位，当在载物台上更换样本时，发生预想之外的在聚焦操作元件和样本之间的接触的可能性增高，这可能发生损坏样本的事故，最坏的情况是损坏显微镜。

发明内容

考虑到上述的问题，本发明的一个目的是提供一种立体显微镜，能够改进立体显微镜特有的观察条件的可操作性，并能够避免与聚焦元件(聚焦旋钮)的意外接触。

根据本发明的主要方面，立体显微镜包括：配置有物镜的镜筒；配置有载物台的基座，其中载物台是放置要观察的样本的；用于驱动镜筒和改变镜筒与样本之间的距离以便聚焦的导引机构；聚焦驱动元件，用于发出驱动力给导引机构的可动部分；能从外部操作从而给聚焦驱动元件驱动力以驱动导引机构的聚焦操作元件，其特征是，导引机构被安置在基座的一端，聚焦驱动元件被安置在基座内，聚焦操作元件被安置在基座的另一端。结果，该立体显微镜的观察的可操作性被提高，从而在不摇动样本的情况下进行观察就不会很困难。

根据本发明的第一个优选方面，立体显微镜在前面的主要方面提供的特征的基础上，聚焦操作元件被安置在比基座的放置样本的载物台平面低的部位，因此可以避免在观察时发生不想要的与聚焦操作元件的接触事件，这就增强了可操作性。

根据本发明的第二个优选方面，该立体显微镜在上述主要方面或所说的第一优选方面提供的特征的基础上，导引机构被安置在位于基座的一端并沿光轴方向延伸的支柱上，聚焦操作元件采用转盘形式，该聚焦操作元件被平行于水平面地安置在基座的另一端内，它的一部分暴露于基座的另一端，这一端是立体显微镜的操作者侧。因为可以避免在观察时发生不想要的与聚焦操作元件的接触的事件，这就增强了可操作性。

根据本发明的第三个优选方面，该立体显微镜在主要方面或在第一优选方面提供的特征的基础上，从立体显微镜的操作者侧来看，聚焦操作元件被安置在基座的右或左面或基座的右和左面都有，结果，因为可以避免在观察时发生不想要的与聚焦操作元件的接触的事件，这就增强了可操作性。

根据本发明的第四个优选方面，该立体显微镜在主要方面、第二方面和第三方面中任意一方面的基础上，还包括：用于驱动镜筒和改变镜筒与样本之间的距离以便聚焦的第二导引机构，用于给第二导引机构的可动部分传递驱动力的第二聚焦驱动元件，以及用于驱动第二导引机构的第二聚焦操作元件，其特征是，第二导引机构、第二聚焦驱动元件和第二聚焦操作元件被安置在导引机构上。结果，就可能不仅通过聚焦操作元件而且可以通过第二聚焦操作元件进行聚焦操作，从而使操作者完全可以根据操作条件(物镜的更换、样本的更换、聚焦操作、操作姿势)等来选择其中一个元件。这样就提高了可操作性。

根据本发明的第五个优选方面，该立体显微镜在第四个优选方面提供的特征基础上，导引机构和第二导引机构的驱动量步距(pitch)以这样的方式设定，即用导引机构和第二导引机构改变的镜筒和样本之间的距离各不相同，导引机构被设定为微细移动，而第二导引机构被设定为粗大移动。结果，根据操作者的操作条件，如果在进行物镜更换或样本更换时使用第二聚焦操作元件和第二导引机构用于粗大移动，在观察时聚焦用聚焦操作元件和导引机构的微细移动，可操作性增强。

根据本发明的第六个优选方面，该立体显微镜在第四个优选方面提供的特征基础上，导引机构和第二导引机构适于通过某个共用部件来垂直移动镜筒，结果，用于构成这两个导引机构的一些部件可被共用，驱动机构可以集中的方式被安置在一个位置，显微镜可以被配置的很紧凑，可以降低生产成本。

附图说明

下面结合附图说明本发明的实施例。附图中：

图1是根据本发明的第一实施例的立体显微镜的剖视图。

图2是图1的A-A剖面图，表示了线性导引机构的截面。

图3是图1的B-B剖视图。

图4是根据本发明的第二实施例的立体显微镜的剖视图。

图5是图4的C-C剖面图。

图6是传统的立体显微镜的剖视图。

图7是另一种传统的立体显微镜的剖视图。

具体实施方式

(第一实施例)

图1到图3显示了根据本发明的第一实施例的立体显微镜。其中图1是立体显微镜的剖视图，图2是显示导引机构的视图，沿图1的箭头A-A指示的线截取，图3是用于显示沟通聚焦操作元件和聚焦驱动元件的机构，沿图1的箭头B-B指示的线截取。

参考图1和图2，附图标记1代表立体显微镜的镜筒，2代表用于固定立体显微镜的镜筒1的固定件，3代表待观察的样本，4代表用于放置样本3于其上的载物台，5代表安置载物台8的基座，6代表将聚焦导引机构(它的截面显示在图2)固定于基座5上的固定构件，7代表聚焦导引机构的可动件，它配置有用于固定立体显微镜的镜筒1的固定件2。

固定件6被固定在基座5的一端，是一个线性导引机构在物镜的光轴方向向下U-形伸展，物镜包含在立体显微镜的镜筒1里。

可动件7可以沿着物镜的光轴方向被移动，通过一个滚动件6a被导引到固定件6，如图2所示，在它的一部分配置了内导引螺杆7a。这个内导引螺杆7a与配置在聚焦驱动轴8的一部分上的外导引螺杆8a啮合，而聚焦驱动轴8被可旋转地安装在基座5上。固定件6、滚动件6a和可动件7构成了用于显微镜的镜筒1的聚焦操作的导引机构。导引螺杆7a和8a构成用于传递聚焦操作的驱动力的聚焦驱动元件。这里，聚焦操作指的是通过改变镜筒1和样本3之间的距离进行包含在立体显微镜的镜筒1内的物镜的聚焦调节操作。

导轨7b形成于可动件7的表面，聚焦旋钮100的小齿轮100a与这个导轨7b以这样一种方式啮合，即使得由固定件2固定的显微镜的镜筒1可以在光轴方向移动。固定件2还配置了一个向下的U-形导向器2a(它与图2显示的固定件6具有相同的构成)，它如图2所示的同样方式通过滚动件安装在可动件7的外表面，以便在光轴方向导引显微镜的镜筒1的移动。可动件7和导向器2a构成用于聚焦显微镜的镜筒1的聚焦操作的第二导向机构。这个第二导向机构使得固定件2相对于可动件7垂直移动，共用导引机构6、6a、7的一部分组成部分7。导轨7b和小齿轮100a组成用于传递聚焦操作驱动力的第二聚焦驱动元件。

对于预定转动角度的聚焦转盘10和聚焦旋钮100，导轨7b和小齿轮100a在光轴方向的驱动量步距设定成大于导引螺杆7a和8a的驱动量步距，从而在聚焦操作时可使用导引螺杆7a和8a进行微细移动，而使用导轨7b和小齿轮100a进行粗大移动。

驱动轴8可旋转地安装在基座5的一端，用于齿形带的带轮9被固定在导引螺杆8a的相对端。

参考图3，聚焦转盘10可转动地安置在面对安装可动件7的基座5的另一端的中心，被安置在低于载物台4的部位，因为它部分暴露于基座5的外面，所以可从外部操作。然后，用于齿形带上的带轮11也固定在这个聚焦转盘10上。

两个带轮9和11被安置在基座5的内部，通过齿形带12彼此连接，用于把旋转驱动力传递到聚焦驱动轴8。

驱动力传递部件包括聚焦转盘10、带轮9和11以及齿形带12，它们都被平行于水平面安装在基座5内部，被排列成很紧凑安装的形式。

参考图1，聚焦旋钮100相对于物镜的光轴，被安置在基座5的载物台4的上方，位于离开立体显微镜使用者的位置。另一方面，聚焦转盘10相对于物镜的光轴，位于载物台4的下方靠近使用者的位置。

上面描述了第一实施例的设置。

下面描述该立体显微镜的操作。

在该立体显微镜中，需要更换镜筒1的物镜，或当更换样本3时需要镜筒1和基座5之间有较大的空间。还需要粗聚焦将要观察的样本3。

显微镜的镜筒1能够通过聚焦旋钮100的一次操作被大幅度地垂直移动，这是因为聚焦旋钮100的驱动量步距设定得很大，因此，在这种情况下，操作聚焦旋钮100以迅速地垂直移动显微镜的镜筒1。通过聚焦操作旋钮100的操作，用于固定镜筒1的固定件2通过小齿轮100a和导轨7b相对于可动件7以较大的驱动量步距被移动，从而执行显微镜的镜筒1的垂直移动。在这些情况下，可动件7静止不动，起到驱动机构的固定件的作用。

之后，样本3必须被精确聚焦以便于观察。然而，在这种情况下，如果显微镜的镜筒1被一次操作移动的很大，就不能很平稳地进行聚焦操作。同时，立体显微镜经常要被用来观察具有立体水平差的样本3。因此，观察者在观察过样本3的观察位点31后，可能要通过移动样本3来观察另一个观察位点32。在这种情况下也不能进行很平稳的聚焦操作。

因此，在这种情况下，可以通过操作聚焦转盘10精细地调节聚焦操作。通过转动聚焦转盘10，把驱动力依次传递到带轮11、齿形带12和带轮9，从而转动驱动轴8。

由于位于驱动轴8上的外导引螺杆8a和位于线性导引机构的可动件7上的内导引螺杆7a的螺纹啮合，驱动轴8的转动被转换成相对于固定件6的移动件7的垂直移动，这个移动件7不转动，但可以通过由固定件6和滚动件6a组成的线性导引机构直线驱动。结果，位于可动件7上的固定件2和显微镜的镜筒1相对于基座5以较小的驱动量步距被一起垂直移动。因为聚焦转盘10这样被转动，因此可以以微细移动执行聚焦操作。

因为聚焦转盘10位于样本观察位置(物镜的光轴)的观察者侧(大约在20cm范围内)，当移动样本或操作聚焦转盘10时，可通过触摸非常容易地感觉到聚焦转盘10的位置。

结果，当通过显微镜的镜筒1进行观察时，观察者不需要用眼睛不停地确认聚焦转盘10的位置。因此，观察者可以保持他的观察姿势用眼睛固定在显微镜上而进行聚焦操作，从而改善观察效率。

还有一个优点是，聚焦转盘10位于基座5里，即和基座合为一体，不会占用桌面太多的空间。

当聚焦转盘10位于基座5的前表面中心(观察者侧)，在同样条件下，观察者可以用右手或左手操作转盘。

因为聚焦转盘10位于基座上比样本放置平面4a低的位置，这样就减少了在用另一个样本更换样本3时发生样本3和聚焦转盘10之间不必要的接触的可能性。

图4和图5图示了本发明的第二实施例，图4是一个立体显微镜的剖视图，主要显示聚焦操作元件和聚焦驱动元件，图5是沿图4的箭头C-C指示的线的剖面图。第二实施例不同于第一实施例的地方是设有聚焦旋钮60A和60B，而不是聚焦转盘10。这里省略其它与第一实施例相同的设置的描述。

用于齿形带的带轮59被固定到聚焦驱动轴58上。聚焦旋钮60A、60B通过连接轴60C连接在一起，并被可旋转地安置在靠近载物台54的基座55的右和左面。聚焦带轮61被固定到连接轴62上，两个带轮59和61通过齿形带62彼此连接。

以这种配置，观察者可以通过他或她的惯用的手，或根据要观察的样本的形式，用方便的那只手进行聚焦操作。

尽管没有显示，在观察限定的条件下，显微镜在桌子上占据的空间可通过使用具有右或左聚焦旋钮的结构得以减少，从而可以有效地使用桌子的空间。

在前述实施例中，齿形带用来连接聚焦操作元件(聚焦旋钮、聚焦转盘等)和聚焦驱动元件。然而，另一个操作传动机构使用铁丝、齿轮组、连杆机构等类似结构，来取代齿形带。同样，使用马达用作聚焦驱动元件，在聚焦操作元件中的装置可以是电动的，聚焦操作元件和聚焦驱动元件之间的连接可以用电连接(电线)来执行，从而可以增强聚焦操作元件的位置的自由度。

如上所述，根据本发明的立体显微镜具有如下优点，即当细致观察具有水平差的立体样本时，如果由于移动样本发生视线模糊的状态时，观察者可以不必时常用眼睛来确认聚焦操作元件的位置，并且不必将手从桌子上抬到高于所需的位置就可以进行观察，减轻了观察者的疲劳程度。同时，因为考虑到了样本更换工作的安全性问题，也减轻了观察者在这方面的精神压力。

根据本发明的立体显微镜被配制成显微镜的主体可以被安置在基座另一端的聚焦操作元件驱动，从而使立体显微镜观察时的可操作性增强，观察操作不会因为被观察样本的摇动而变得困难。

根据本发明立体显微镜的第一个优选方面，聚焦操作元件被安置在低于基座的载物台的样本放置平面，从而操作者不会不小心地触碰到聚焦操作元件，这增强了可操作性。

根据本发明立体显微镜的第二个优选方面，导引机构被配置在位于基座的一端并沿光轴方向延伸的支柱上，聚焦操作元件被安置在基座另一端的立体显微镜的操作者侧，它的一部分暴露于基座外。结果，操作者不会不小心地触碰到聚焦操作元件，这增强了可操作性。

根据本发明立体显微镜的第三个优选方面，从立体显微镜的操作者侧来看，聚焦操作元件被安置在基座的右边或左边，或者基座的两边都有。从而操作者不会不小心地触碰到聚焦操作元件，这增强了可操作性。

根据本发明立体显微镜的第四个优选方面，该立体显微镜还包括用于驱动显微镜的镜筒以改变镜筒与样本之间的距离，从而进行聚焦操作的第二导引机构，以及用于给第二导引机构的可动部分传递驱动力的第二聚焦驱动元件，还有用于驱动第二导引机构的第二聚焦操作元件，第二导引机构、第二聚焦驱动元件和第二聚焦操作元件被安置在导引机构上。结果，就可能不仅通过聚焦操作元件而且可以通过第二聚焦操作元件进行聚焦操作，从而使操作者可以根据操作者的操作条件(物镜的更换、样本的更换、聚焦操作、操作姿势)等来选择其中一个合适元件，结果提高可操作性。

根据本发明的立体显微镜的第五个优选方面，导引机构和第二导引机构的驱动量步距被以这样的方式设定，即使用导引机构和第二导引机构改变的镜筒和样本之间的距离各不相同，导引机构被设定为微细移动，而第二导引机构被设定为粗大移动。结果，根据操作者的操作条件，如果在进行物镜更换或样本更换时使用第二聚焦操作元件和第二导引机构用于粗大移动，在观察时用聚焦操作元件和导引机构微细移动进行聚焦，可操作性增强。

根据本发明的立体显微镜的第六个优选方面，导引机构和第二导引机构可以共用构成这两个导引机构的一些器件，驱动机构可以集中的方式被安置在一个位置，显微镜可以被配置的很紧凑，从而可以降低生产成本。

Claims (7)

1.一种立体显微镜，包括：

配置有物镜的镜筒；

配置有载物台的基座，该载物台用于放置将要观察的目标样本；

第一导引机构，用于驱动所述镜筒以改变所述镜筒与所述样本之间的距离，从而进行聚焦操作；

用于给所述第一导引机构的可动部分传递驱动力的第一聚焦驱动元件；和

第一聚焦操作元件，可以从外部操作而把驱动力提供到所述第一聚焦驱动元件，从而驱动所述第一导引机构；

其中，从所述立体显微镜的操作者的角度来看，所述第一导引机构设置在所述基座的上部，所述第一聚焦驱动元件设置在所述基座的内部，而所述第一聚焦操作元件设置在所述基座的下部。

2.根据权利要求1的立体显微镜，其中所述第一聚焦操作元件设置在比放置样本的基座上的载物台平面低的位置。

3.根据权利要求1的立体显微镜，其中所述第一导引机构被配置在位于所述基座上部并沿内置于立体显微镜中的物镜的光轴方向延伸的支柱上，所述第一聚焦操作元件采用转盘形式，它平行于水平面放置在基座内部另一端的所述立体显微镜的操作者侧，它的一部分暴露于所述基座外。

4.根据权利要求1的立体显微镜，其中从所述立体显微镜的操作者侧来看，所述第一聚焦操作元件设置在所述基座的右边或左边，或者所述基座的左右两边。

5.根据权利要求1的立体显微镜，还包括：

用于驱动所述镜筒以改变所述镜筒与所述样本之间的距离，从而进行聚焦操作的第二导引机构；

用于给所述第二导引机构的可动部分传递驱动力的第二聚焦驱动元件；以及

用于驱动所述第二导引机构的第二聚焦操作元件；

其中所述第二导引机构、第二聚焦驱动元件和第二聚焦操作元件设置在所述第一导引机构上。

6.根据权利要求5的立体显微镜，其中所述第一导引机构和所述第二导引机构的驱动量步距以这样的方式设定，即用所述第一导引机构和所述第二导引机构改变的所述镜筒和所述样本之间的距离各不相同，所述第一导引机构设定为微细移动，而所述第二导引机构设定为粗大移动。

7.根据权利要求5的立体显微镜，其中所述第一导引机构和所述第二导引机构适合于通过几个共用的部件垂直移动所述镜筒。

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