CN1499237A

CN1499237A - 比较光学系统

Info

Publication number: CN1499237A
Application number: CNA2003101138504A
Authority: CN
Inventors: M; M·吉尔伯特
Original assignee: Leica Mikroskopie und Systems GmbH
Current assignee: Leica Microsystems CMS GmbH
Priority date: 2002-10-31
Filing date: 2003-10-31
Publication date: 2004-05-26
Anticipated expiration: 2023-10-31
Also published as: EP1416308A1; US20090180177A1; JP2004151732A; DE50209087D1; EP1416308B1; CN100370305C; US8009353B2; US20040090671A1

Abstract

本发明公开一种比较光学系统(1)，该系统由多个摄像的光学分系统组成。一个桥形架(3)将该光学分系统机械地、光学地连接起来。摄像的光学分系统具有一个可由马达驱动的XYZ工作台(8a、8b)，在该工作台上放置一个待研究的试样。另外设置一个控制元件，该元件使可由马达驱动的XYZ工作台(8a、8b)同步地沿所有三个空间方向运动。XYZ工作台(8a、8b)的同步运动可由使用者接通或者断开。

Description

比较光学系统

技术领域

本发明涉及一种比较光学系统。本发明尤其涉及一种具有多个摄像的光学分系统的比较光学系统，该分系统通过一个桥形架互相连接起来，该桥形架将多个摄像的光学分系统机械地、光学地连接起来。

背景技术

德国专利文献DE30 06 379公开了一种用于比较地测试标准对象和试样的缺陷测试系统(Defectpruefungssystem)。试样和标准对象在一个共同的支架上；不但标准对象而且试样都通过光学机构进行显影并组合，这样可以进行比较。

德国公开文献DE41 03 457示出了一种用于通过两个物镜来观察两个相似对象的比较显微镜，该比较显微镜设置一个用于将两幅图像组合以便进行比较地观察的机构。这两个物镜分别是一个单个显微镜的一部分，其中设置一个视频混合装置作为用于组合两幅图像的机构，两个接收显微镜图像的摄像机的视频信号传输给该机构。显微镜工作台的同步调节没有披露。

美国专利4,403,839示出了一个比较光学机构，该机构设计用于同时观察两个对象。一个桥形架包括用于组合由显微镜或者宏观镜(Makroskop)产生的光路的光学机构。在这种情况下，照明光线借助于光电管(Fototubu)输入到该系统中。如何将单独的对象必须布置在一个或者多个工作台上，在该文献中未提及。

这些上述的宏观镜或者显微镜在相应的系统中用于进行法医的比较研究，这些宏观镜设计为比较宏观镜。在已知的实施形式中，使用两个通过一个桥形架互相连接起来的单独的显微镜或者单独的宏观镜。在该桥形架中包括用于将两个通过单独显微镜/宏观镜所产生的单独图像进行组合的装置。因此，比较显微镜/宏观镜的使用者可以经过一个布置在桥形架上的共同的镜筒将布置在两个不同的工作台上的对象的图像看作为重叠布置的。通过分别将两个试样的部分部位互相相应地分择出而形成一个组合的图像，该图像可以使例如一半试样与另一半试样进行直接比较成为可能。

在进行法医研究时，为了查明犯罪而经常需要将一个第一试样的图像与一个第二试样的图像进行比较，以便得到有关犯罪过程的详细信息。

这样例如将通过一件武器的撞针在弹壳上所产生的印迹作为对象而进行互相比较，以便确定是否在两次或者多次犯罪时使用的是同一件作案武器。

光学比较研究的另一种已知的应用是监督文件的真实性、尤其是监督钞票的真实性，以便查明是否是假钞。

最后，为了查明犯罪经常需要将例如在作案地点处发现的衣服纤维与已知衣服的纤维进行比较，以便对此得出结论：在犯罪行为中作案者衣着如何。

发明内容

本发明的任务是，创造出一种比较光学系统，该系统对操作者友好并且提供可再现的结果。

这项任务通过一种具有权利要求1的特征的比较光学系统来解决。

本发明的优点是，每一个摄像的光学分系统具有一个可由马达驱动的XYZ工作台，在该工作台上放置了一个待研究的试样。另外设置一个控制单元，该单元使可由马达驱动的XYZ工作台(8a、8b)同时沿着所有三个空间方向运动。如果该比较光学系统为宏观镜，那么控制单元为控制调节装置，在该装置上设置一个接通/断开器，通过该接通/断开器可以使XYZ工作台的同步调节接通或者断开。同步调节具有的优点是，在对于一个XYZ工作台的运动方向操作操作元件时，精确地同时同步地调节两个XYZ工作台。一个可以用于工作台-焦距控制的遥控机构也可以分别配置于该宏观镜。在这种情况下也可以如此完成对于两个遥控机构的工作台-焦距的控制：可以进行同步地运动。该比较光学系统也可以由显微镜构成。在这种情况下使每个显微镜分别与一个遥控机构相连接，它们可以如此进行接通：例如通过操作遥控机构的操作元件而可以同步地调节固定在显微镜三角架上的XYZ工作台。在待研究的对象上存在的结构在其尺寸上经常大于视觉上的或者用所连接的照相机所看到的部位。为了对比全部的对象，必须同步地沿X方向、Y方向和Z方向移动这两个XYZ工作台。该同步调节可以这样来实现：只用对于轴线X、Y和Z的每一条的X操作元件或者Y操作元件或者Z精调来同步地推移这两个XYZ工作台。其优点是，明显地改善了对于待研究的对象的分析。为了实现同步化的先决条件是马达驱动至少将XYZ工作台的三条轴线。

本发明的其它优选方案可以由从属权利要求获知。

附图说明

在附图中示意性地示出本发明的主题，并在下面借助于附图进行说明。在这里示出：

图1 比较光学系统的第一种实施例的透视图，其中光学分系统为宏观镜；

图2 比较光学系统的第二种实施例的透视图，其中光学分系统为显微镜；

图3 控制单元的细节视图，使用该控制单元可使比较光学系统的XYZ工作台同步运动。

具体实施方式

图1示出了一个比较光学系统1。比较光学系统1在该实施形式中由一个第一和一个第二宏观镜2a和2b组成，该宏观镜设计为摄像的光学分系统。第一和第二宏观镜2a和2b通过一个桥形架3机械地、光学地互相连接起来。桥形架3具有一个用于使用者的详查器(Einblick)4和一个带有一个用于照相机(未示出)的接头6的镜筒5。用于使用者的详查器4可以设计为可摆动的，以便为使用者提供一个人机工程学的工作位置。镜筒5还可以具有另一个接头7，通过该接头可以放置一个第二照相机(未示出)。一个第一XYZ工作台8a配置于第一宏观镜2a。一个第二XYZ工作台8b配置于第二宏观镜2b。不但在第一而且在第二XYZ工作台8a、8b上分别放置一个待比较的对象(未示出)。在比较宏观镜中不但子弹而且工具都视为对象，将对因此留下的踪迹进行光学地互相比较和分析。为此，在大多数情况下将图像从中部分开，这样在左半部分中观看位于第一XYZ工作台8a上的对象，在右半部分中观看位于第二XYZ工作台8b上的对象。

桥形架3与第一和第二XYZ工作台8a和8b一起通过一个燕尾形导轨11安装在一个立柱10上。桥形架3沿Z方向、也就是说在高度上相对于XYZ工作台8a、8b通过立柱10的高度调节而可以进行调节。桥形架3的运动可以使位于两个工作台8a和8b之上的对象进行粗略调节，该对象的结构要进行比较。立柱10本身与一个地面件12相连接，该地面件明显比立柱10宽，以便使比较光学系统1实现足够的稳定性和可靠性。在第一和第二XYZ工作台8a、8b之间设置一个控制调节装置14，通过该装置可以调节或者改变比较光学系统1的不同功能。控制调节装置14具有多个操作单元(对此参见对于图3的描述)，通过该操作单元可以操作比较光学系统1的不同功能。当然在图1中示出的控制调节装置14可以进行不同地设计。

两个XYZ工作台8a和8b可以通过多个马达16沿着X方向、Y方向和Z方向进行调节。另外一个第一和一个第二遥控机构18a、18b也可以配置于比较光学系统1。第一和第二遥控机构18a、18b在该实施形式中分别通过一根电缆19与比较光学系统1相连接。遥控机构18a和18b的每一个具有多个操作元件24，该操作元件可以用于比较光学系统1的不同的马达驱动的功能。当然该连接可以采用任意的技术方案，例如无线电、红外线等等。一个个人计算机(PC)20可以附加地配置于比较光学系统1，个人计算机20通过一条RS232电缆或者一条USB电缆21将控制信号输送到比较光学系统1处，或者从比较光学系统1得到图像数据或调节数据。在监视器22上为使用者示出图像数据，该监视器与个人计算机20相连接。也可以在监视器22上为使用者示出比较光学系统1当前的调节数据。

在图2上示出了比较光学系统1的一个第二实施形式的透视图，其中光学分系统在该实施形式中由一个第一和一个第二显微镜30a、30b组成。相应于图1中的元件的元件用相同的附图标记表示。第一和第二显微镜30a、30b通过一个桥形架3互相连接。每一个显微镜30a、30b由一个三角架组成，该三角架由一个基础件32构成。基础件32分为三个主要部分，该主要部分由一个横向主要部分34、一个三角架立柱部分36和一个三角架脚部分35所组成。在三角架立柱部分36上固定一个XYZ工作台8a或者8b。每一个显微镜30a和30b设置一个透射光照明机构和一个反射光照明机构(两者均未示出)。

三角架脚部分35在相对三角架立柱部分36的部位上凸出地弯曲，并在凸出弯曲的部位37上具有一个显示器40。显示器40也可以设计为触摸式屏幕，该屏幕可以在这方面为使用者输出参数，或者可以为使用者调用某种测量方法。如果显示器40不设计为触式屏幕，那么每一个显微镜30a或30b的当前的调节数据通过显示器40可视地示出。对此在每一个显微镜30a和30b上分别安装一个操作按钮42，该按钮例如沿着配置于每一个显微镜30a或者30b的XYZ操作台8a或8b的高度(Z方向)调节该操作台。也可以设想在操作按钮42上附加其它功能。

在围绕操作按钮42的部位上设置多个操作元件44，通过该操作元件也可以转换显微镜功能。该显微镜功能例如是过滤转换(Filterwechse1)、光圈选择(Blendenwahl)、旋转运动(Revolverbewegung)等等。

桥形架3固定在每个显微镜30a和30b的接头元件50a和50b上。桥形架3类似于图1具有一个为了使用者的详查器4和一个具有一个用于照相机(未示出)的接头6的镜筒5。为了使用者的详查器4可以设计为可摆动的，以便使使用者得到一个人机工程学的工作位置。两个XYZ工作台8a和8b通过多个马达16可以沿着X方向、Y方向和Z方向进行调节。另外类似于图1，第一和第二遥控机构18a、18b也配置于比较光学系统1。该遥控机构分别通过一根电缆19与比较光学系统1相连接或者与个人计算机20相连接，这样该连接可以采用任意的技术方案，例如无线电、红外线等等。另外一个显示器22配置于个人计算机20。

图3是图1中的控制调节装置14的细节视图，比较光学系统的XYZ工作台8a和8b通过该控制调节装置可以同步运动。控制调节装置14包括多个用于比较光学系统1的调节元件。在控制调节装置14的前端面14a上设置一个开关60，通过操作该开关可以将立柱10进行高度调节(图1)。因此进行到对象上的粗略调节(焦距)，该对象位于图1的比较光学系统1的XYZ工作台8a和8b上。紧挨在开关60的上方是一个用于同步调节这两个XYZ工作台8a和8b的接通/断开器61。在开关60附近的左边是一个用于沿X方向调节第一XYZ工作台8a的X操作元件62a。在开关60附近的右边是一个用于沿X方向调节第二XYZ工作台8b的X操作元件62b。在X操作元件62a的上方设置一个用于照明的调节元件63a，通过该调节元件可以改变一个外部的光源(未示出)的光强度。在X操作元件62b的上方是用于照明的调节元件63b，通过该调节元件可以改变一个外部的光源(未示出)的光强度，该光源的光线对准第二XYZ工作台8b。

在图3中可视地只示出了控制调节装置14的一个第一侧面14b。在第一侧面14b上是一个用于沿Y方向调节第二XYZ工作台8b的操作元件64b。在第一侧面14b上也设置一个用于沿Z方向调节第二XYZ工作台8b的Z精调65b。在第二侧面14c上设置用于第一XYZ工作台8a的Z精调65a。

控制调节装置14还有一个覆盖面14d，在该覆盖面上安装多个操作元件70、71、72、73、74、75和76。它们设置为用于改变图像显示。操作元件70用于产生一幅混合图像，其中在第一XYZ工作台8a上的对象的图像与在第二XYZ工作台8b上的对象相重叠。操作元件71用于产生在第一XYZ工作台8a上的对象与在第二XYZ工作台8b上的对象的并列图像。操作元件72用于产生在第一XYZ工作台8a上的对象的图像的图形。操作元件73用于产生在第二XYZ工作台8b上的对象的图像的图形。操作元件74用于手动地调节光圈(Blende)。操作元件75用于手动地侧面推动光圈。在一种特别的实施形式中设置1.5倍的扩大。

用于同步调节两个XYZ工作台的8a和8b的接通/断开器61如此进行构造：操作元件的功能如此耦合，即先前独立的X操作元件62a和62b、Y操作元件64a和64b以及用于每个单独的XYZ工作台8a和8b的Z精调65a和65b同步地作用到XYZ工作台8a和8b上。在一次调节两个XYZ工作台8a和8b之后将待研究的结构进行比较。该结构的尺寸通常大于视觉或者用所连接的照相机看到的部位。为了可以比较全部的对象，同时沿X方向、Y方向和Z方向推移这两个XYZ工作台8a和8b。以此可以分别使用对于一条X、Y、Z轴线的一个X操作元件或者Y操作元件或者Z精调来同时推移这两个XYZ工作台8a和8b，以便以此改善对于待研究对象的分析。这样使全部的比较光学系统1的人机工程学得到显著改善。进行同步化的前提是对XYZ工作台8a和8b的三条轴线进行马达驱动。这对于通过桥形架3来连接的宏观镜2a和2b或者显微镜30a和30b都是合适的。

除了用于宏观镜2a和2b的控制调节装置14，一个第一遥控机构和第二遥控机构18a和18b配置于该宏观镜。在以通常的方式将宏观镜2a和2b或者显微镜30a和30b进行一次调节之后，通过个人计算机的一个按键或者一条指令(经RS232，USB等等)使操作元件的功能相耦合，这样在操作一个任意的操作元件或者用于一个方向的Z精调时使两个XYZ工作台同时运动。现在可以例如通过第二XYZ工作台8b的X操作元件62b和第一XYZ工作台8a的X操作元件62a使两个XYZ工作台8a和8b同时沿x方向移动。这同样适于沿Y方向和Z方向的轴线。

例如在其中应用宏观镜2a和2b的比较光学系统1中，该功能可以通过所构造的电子元件(Electronic)来接通。如果由两个独立的功能化的三角架所构成的两个显微镜30a和30b用一个桥形架3连接在一起，那么XYZ工作台8a和8b的电子同步化通过接口或者个人计算机20来完成。如在图2中示出的，一个第一遥控机构18a和一个第二遥控机构18b分别配置于第一显微镜30a和第二显微镜30b，该遥控机构具有用于每一个XYZ工作台8a和8b的X方向、Y方向、Z方向的操作元件24。如在宏观镜2a和2b的情况下通过同步化可以只用一个遥控机构18a或者18b来同步地控制显微镜30a和30b的两个XYZ工作台8a和8b。

Claims

1、比较光学系统(1)，具有多个摄像的光学分系统，该光学分系统通过一个桥形架(3)互相连接起来，该桥形架将多个摄像的光学分系统机械地、光学地互相连接起来，其特征在于，每一个摄像的光学分系统具有一个通过马达而可以运动的XYZ工作台(8a、8b)，在该工作台上放置一个待研究的试样；设置一个控制单元，该控制单元使通过马达而可以运动的XYZ工作台(8a、8b)同步地沿所有三个空间方向运动。

2、根据权利要求1的比较光学系统，其特征在于，每个摄像的光学分系统是一个宏观镜(2a、2b)。

3、根据权利要求1的比较光学系统，其特征在于，每个摄像的光学分系统是一个显微镜(30a、30b)。

4、根据权利要求1至4中任一项的比较光学系统，其特征在于，设置两个摄像的光学分系统，该光学分系统用桥形架(3)机械地和光学地连接起来。

5、根据权利要求1和3的比较光学系统，其特征在于，该控制单元是一个配置于第一显微镜(30a)的第一遥控机构(18a)；一个第二遥控机构(18b)配置于第二显微镜(30b)。

6、根据权利要求5的比较光学系统，其特征在于，一个控制调节装置(14)具有一个用于调节第一XYZ工作台(8a)的X操作元件(62a)、一个用于调节第二XYZ工作台(8b)的X操作元件(62b)、一个用于调节第一XYZ工作台(8a)的Y操作元件(64a)、一个用于调节第二XYZ工作台(8b)的Y操作元件(64b)、一个用于第一XYZ工作台(8a)的Z精调器(65a)、一个用于第二XYZ工作台(8b)的Z精调器(65b)。

7、根据权利要求6的比较光学系统，其特征在于，控制调节装置(14)包括一个用于同步调节两个XYZ工作台(8a和8b)的接通/断开器61，它如此作用：在接通用于同步调节的接通/断开器61时，两个XYZ工作台(8a和8b)——可以与X操作元件(62a)或者X操作元件(62b)的操作无关地、与Y操作元件(64a)或者Y操作元件(64a)的操作无关地、与Z精调器(65a)或者Z精调器(65b)的操作无关地同步运动。

8、根据权利要求1的比较光学系统，其特征在于，为了沿X方向、Y方向和Z方向调节XYZ工作台(8a、8b)至少设置一个马达(16)，该马达接收控制单元的信号并将其转换成相应的旋转。

9、根据权利要求1的比较光学系统，其特征在于，一个个人计算机(20)配置于比较光学系统(1)，该个人计算机通过一条RS232电缆或者一条USB电缆21将控制信号供给比较光学系统(1)或者接收比较光学系统(1)的图像数据或调节数据。