磁性光学元件固定器及包括该固定器的显微镜装置 【技术领域】
本发明总的涉及显微术，特别是涉及显微镜，而更具体地涉及一种用于显微镜的光学元件固定器。
背景技术
众所周知，显微镜是一种用来观察、研究和分析细小物体的光学仪器。有多种不同类型的显微镜，每一种都适用于某种特殊的应用。它们包括复式显微镜、立体显微镜、共焦显微镜、倒像显微镜、激光显微镜、荧光显微镜和偏光显微镜，这里仅列举出其中的几个。
本发明总的涉及复式显微镜以及采用与传统复式显微镜中相同或相似的光学结构的显微镜。
有多种活动部件都常被用于复式显微镜来提供不同类型地光，对所研究的物体进行照射。采用不同类型的光照，能够用相同的仪器进行较大范围的观察。这类部件包括滤光器，它可以对某些类型的光，例如紫外光线进行选择性传输，同时阻止其它类型的光到达物体。
在将滤光器和其它活动部件用于显微镜时的一个难点是，必须将它们用一种稳固的方式连接于显微镜而仍然使其易于取下和替换。用螺钉或类似的紧固件所固定的这些部件有时很难且不便于取下或者用其它部件来替换。但是，最小的或无连接的机构又会导致意外的位移或部件失准，同时可能会损坏部件。在教学环境下更是如此，这时，使用者或许是一个没有经验的学生，在限定的时段内会要求他用多种不同的部件来做一些练习。结果，由于要频繁地从显微镜上取下像滤光器之类的部件，因此可能会把它们放错位置从而在进行所要求的研究中产生误差。
有一些已公开的用于显微镜的滤光器安装装置。德国专利申请DE197 02 754公开了一种具有一滤光轮的激光显微镜，该滤光轮支持着多个滤光器用来以不同的波长进行观察，并且各个滤光器都容纳在通过机械和/或磁力方式连接于滤光轮的载物台中。但是，该公开文件并没有包括在显微镜底座处以磁力方式将光学元件固定在光路内的教导。
那么，就需要一种改进的装置将显微镜光学元件稳固地接合。
【发明内容】
本发明宽泛地包括一显微镜装置，该装置包括：具有安装在底座的照明器的显微镜，操作上设置为用于将一光学元件保持于显微镜的光束通道内的光学元件固定器，以及，用来以磁力将光学元件固定器固定于照明器的装置。本发明的光学元件固定器包括：具有顶面和底面的外壳，该外壳具有操作上设置为用于保持诸如滤光器等的光学元件的孔；以及至少一个附着于外壳的底面并从中伸出的磁体，操作上设置为该磁体受到安装在底座上的照明器的一部分的吸引。
本发明还包括磁性光学元件固定器与用于显微镜的光学元件的组合，其具有：环形外壳，在外壳中有带凸缘的孔，该外壳具有一顶面和一底面；操作上设置为保持在带凸缘的孔内的光学元件；以及，附着于外壳的底面的至少一个磁体。
本发明还包括磁性光学元件固定器与显微镜的照明器的组合，其具有：安装在显微镜底座中的照明器，该照明器至少具有一些铁磁性；光学元件固定器，包括外壳，外壳中具有用于支撑光学元件的孔，该外壳具有一顶面和一底面；以及至少一个磁体，该磁体安装于外壳并且设置用于使固定器保持于照明器的一部分。
本发明的一个总目的是提供一种光学元件固定器，其能够以可分离的方式安装到显微镜支架底座中的照明器。
本发明的另一目的是提供一种用于显微镜的光学元件固定器的磁性安装结构。
本发明的还有一个目的是提供一种用于显微镜的光学元件固定器的磁性安装结构，在使用过程中可避免光学元件的非故意移动。
本发明还有另一个目的是在显微镜的底座中提供方便的存放位置，用于在不使用磁性光学元件时存放该磁性光学元件。
对于本领域的一般技术人员来说，通过阅读以下关于本发明的几个附图的详述，可以更容易地明了本发明的这些和其它的目的、特征和优点。
【附图说明】
现在，在以下结合附图的本发明的详细描述中对本发明的特性和操作方式进行更充分的说明。在附图中：
图1为一典型的复式显微镜的透视图，本发明的磁性光学元件固定器适用于该种显微镜；
图2为图1中所示的显微镜的照明器的局部透视图，同时光学元件固定器处于照明器顶部；
图3为类似于图2的示图，只是光学元件固定器被取下以示出照明器的底座；
图4为本发明的光学元件固定器的分解透视图；
图5为本发明的光学元件固定器的顶透视图，同时示出处于固定器内的光学元件(滤光器)；
图6为图5中所示的光学元件固定器的底透视图；
图7为本发明的磁性光学元件固定器的局部剖视图，图中示出该固定器安装于显微镜照明器的顶部，同时光学元件处于固定器内，该图大致沿图2中的线7-7所截取；
图8为图7中所示装置的左上部分的放大图，放大示出磁体/螺钉头部界面的细部；以及
图9为图1中所示的显微镜的底视图，示出由磁力固定于显微镜底座底部的光学元件固定器。
【具体实施方式】
首先，应该理解，不同附图中的相同标号代表的是相同的本发明的构件。虽然本发明是针对目前被认为是优选的实施例来进行描述的，但是，应该理解，本发明并不限于所公布的实施例。
本发明宽泛地包括一显微镜装置，该装置包括一显微镜，该显微镜具有安装在底座上的照明器，操作上设置为用于将光学元件保持于显微镜光路内的光学元件固定器，以及用来以磁力将光学元件固定器固定于照明器的装置。在图1的透视图中示出一传统的复式显微镜。虽然本发明适用于多种显微镜以及其它的光学仪器，但回顾基本的显微镜构造和功能对于理解本发明是有益的。
图1示出复式显微镜10。该显微镜包括支架11，其包括底座12和目镜/物镜安装台13。观察窗体14安装于安装台13的上表面。在所示的实施例中，观察窗体是双目的，包括安装于镜筒29内的双目镜15。观察窗体与本发明的关系不大，其适用于以任意一种观察窗体(单目的，双目的，三目的，视频的，等等)所构建的显微镜。物镜16安装于物镜转盘31，该转盘以可旋转的方式安装于换镜旋座32，换镜旋座又安装于平台13的底面。显微镜包括放置所要观察的样品的载物台18。样品放置在载玻片21上，由机械载物台19所支持。照明器25安装于显微镜10的底座12内。如在本领域所公知的，照明器提供一可控光源以照亮样品。在本发明的几个附图中，示出科勒式(Koehler type)的照明器，但本发明也适合使用其它形式的照明器。照明器通过电源开关22起动。光通过聚光器28以光束形式从照明器向上传播，聚光器起到对光加以汇集和聚焦的作用。除了光源之外，照明器还包括由若干互连叶片构成的虹彩光圈(部分示出于图7的截面图中)，当通过控制杆35(示于图2和3中)进行调节时，这些叶片就打开和关闭光圈来控制光束。旋钮23提供粗调对焦，旋钮24提供精调对焦。
如图1中所示，本发明的光学元件固定器33在显微镜底座处安装于照明器25的顶上。
在图2的局部放大透视图中示出照明器和光学元件固定器装置。照明器25包括照明器外壳(下部安装)34和光圈外壳(上部安装)36。(照明光源位于显微镜的底座之内，但是因为与本发明无特别大的关系而未示出。)此外，光圈由能够在凹槽56内横向滑动的控制杆35所控制。在图2中，示出固定器33固定着滤光器26，其可以是多种滤光器中的任意一种，包括紫外线滤光器、滤色镜、相衬滤光器等，但并不仅限于此。除用于固定滤光器外，该固定器也适用于固定其它光学仪器中的其它光学元件。在所示的实施例中，可看到固定器33包括一具有中心圆孔37(在图4中示出)的环形圆环。该孔包括凸缘55，如图2和7中所示，它的功能是固定并保持光学元件26。优选地，光学元件26通过紫外固化粘合剂，例如通过NordlandTM61牌号的粘合剂而保持在带凸缘的孔37内，但对于本领域的技术人员来说也可用其它合适的粘合剂。应该理解，虽然在优选实施例中光学元件固定器是环形的，但是本发明的权利要求并没有如此限制，而是意图针对任何形状的固定器，例如圆形、椭圆形或多边形。
图3是类似于图2的透视图，只是固定器被取下以示出照明器的光圈外壳(上部安装)36的上表面53。该图还示出安装螺钉38，该螺钉将光圈外壳和照明器外壳(下部安装)34固定于显微镜底座12。在优选实施例中，螺钉陷在表面53以下，并且螺钉由铁磁材料制成。但是，应该清楚，虽然这种方案是优选的，但是使螺钉下陷并不是必须的。
在图4的分解透视图中示出固定器33。如图中所示，光学元件26从下方安装在带凸缘的孔37内。该图还示出安装于固定器33内的凹槽41(示于图6和8中)中的磁体39。在图5的透视图中示出装配好的固定器。在图6的底视图中示出该固定器。该图更清晰地示出磁体39，并且示出固定器33的底部安装面52。图6还示出光学元件26的下侧。在优选实施例中，使用了两个磁体，但是，对于本领域的技术人员来说，应该明白可以使用任意数量的合适的磁体。一种合适的磁体是铵磁体，在纽约州Rochester市Rochester磁体公司有售。可以用环氧树脂或其它本领域技术人员所知的粘合剂来粘合该磁体。
图7是本发明的磁性光学元件固定器的局部剖视图，图中示出该固定器安装于显微镜的照明器的顶上，同时光学元件处于固定器内，该图大致沿图2中的线7-7所截取。该图示出固定器33的底面52与光圈外壳36的顶面53处于面接触状态。该图还示出磁体39如何对齐并且受到螺钉38的吸引，更具体地说，对准并受到螺钉38的头部42(示于图8中)的吸引。如图8中所示，螺钉38包括头部42和带螺纹的主体部分43，它的功能是将光圈外壳36固定到照明器外壳34以及显微镜的底座12。在优选实施例中，螺钉陷在光圈外壳36的顶面53以下，并由铁磁材料制成。该截面图还示出显微镜照明器的其它元件，包括透镜45，固定器46、固定螺钉48、光圈叶片49和照明器玻璃盖51，它们与本发明并无特别大的关系。
图8是图7中所示装置的左上部分的放大图。该图显示在一个优选实施例中，当固定器安装到位时，固定于固定器33的凹槽41内的磁体不接触螺钉38。相反，在磁体39与螺钉38的头部42之间有一个气隙44。当固定器/光圈外壳界面为机器加工的表面之一时，此结构是优选的，这对于使滤光器在光束中对准十分重要。如果允许磁体接触螺钉头部，那么磁体安装公差和螺钉转矩就需要更加精确得多，以确保固定器与光圈外壳正确对准。
虽然可以相对于固定器33的底面52齐平地安装磁体39，但是如图7和8中所示，磁体39优选地安装在固定器33的凹槽41内。如图8中所示，凹槽41优选地具有一定的深度，使磁体39从固定器33的底面52突出。在优选实施例中，磁体从表面52突出约0.55mm。在光学元件安装在显微镜上时，该突出部分有助于固定接合，并且倾向于阻止固定器旋转。在优选实施例中，采用至少一滴量的塑料-金属粘合剂，例如Devcon凝胶，将磁体39固定于凹槽内。
图9是图1中所示的显微镜的底视图。从图中可以看到显微镜的底座12包括：托脚58，托脚将底座抬升于表面之上；以及门60，可以卸下该门以接触到光源。在优选实施例中，显微镜的底座或其一部分是铁磁性的，这为本发明的光学元件固定器提供了一个便利的存放位置。如图9中所示，光学元件固定器33稳固且方便地附着于显微镜底座的一个安全位置内。
在上述实施例中，固定于光学元件固定器底座的磁体受到照明器内的铁磁性螺钉吸引。(铁磁性一词定义为任何受到磁体吸引的材料。)但是，应该清楚，该磁体可以用铁磁材料来替代，并且螺钉可以是磁体。或者，作为选择，整个底座或其一部分可以用铁磁材料制成，照明器的各个部分也是如此。
因此可看出本发明的目的被有效地实现，虽然对于本领域的一般技术人员来说，应该容易地明了关于本发明的各种变化和修改，但是需注意的是这些变化要在本发明权利要求的范围内进行。例如，虽然本发明是结合复式显微镜示出的，但是，应该清楚，本发明适用于多种显微镜类型及其它光学仪器和装置。而且，在所示的本发明的一个实施例中，用两个在直径上对置的磁体来将固定器固定于显微镜的底座。显然，可以使用两个以上的以多种形式和位置分布的磁体。也可以来用单个磁体来执行相同的功能。例如，可以把一个圆形磁体固定于固定器的内面，同时在底座内有一相应的环形槽用于安装。可以使用任意数量的磁性接合装置，只要能够将滤光器正确地放置并与光路对准即可。