具有超裕度设计的变焦系统的显微镜技术方案

本发明专利技术涉及一种显微镜(10)，其包括物镜系统(30)和变焦系统(32)，该物镜系统具有至少两个有选择地引入到显微镜(10)的光路中的物镜(44、52)。该变焦系统(32)具有总变焦范围(90)，在该总变焦范围内能够调节变焦系统(32)的焦距。在总变焦范围(90)内给每个物镜(44、52)都指配一个变焦子范围(96、98)。

Microscope with over margin design of zoom system

The present invention relates to a microscope (10) comprising an objective lens system (30) and a zoom system (32) having an objective lens (44, 52) having at least two light paths selectively introduced into the microscope (10). The zoom system (32) has a total zoom range (90), and the focal length of the zoom system (32) can be adjusted in the total zoom range. Within the total zoom range (90), a zoom range (96, 98) is assigned to each objective lens (44, 52).

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有超裕度设计的变焦系统的显微镜
本专利技术涉及一种显微镜，其具有物镜系统以及变焦系统，该变焦系统带有总变焦范围。该物镜系统包括至少两个有选择地引入到光路中的带有不同焦距的物镜。待显微的物体的总放大率在此分别由所选物镜的焦距以及变焦系统的调节好的焦距产生。
技术介绍
针对数字显微镜往往采用既有物镜系统又有变焦系统的放大系统，其中，变焦系统把待显微的物体的图像直接成像在数字显微镜系统的图像检测单元上。在此，放大率作为变焦系统的调节好的焦距和位于光路中的物镜的焦距的商得到。为了实现尽可能大的放大率，因而必须针对变焦系统调节出最大的焦距，并且采用具有小焦距的物镜。相反，为了实现低放大率必须通过变焦系统调节出尽可能小的焦距，并且采用具有尽可能大的焦距的物镜。就已知的显微镜而言，尽可能大的变焦倍数即尽可能大的可调节的放大范围的实现方式为，变焦范围总是被充分利用至其极限，并且相应地采用具有极其不同的焦距的物镜。因而通过使得物镜匹配于变焦系统来调节出最大的和最小的放大率。为了实现尽可能大的放大范围，因此必须既采用具有很短的焦距的物镜，又采用具有很长的焦距的物镜。然而具有很短的焦距的物镜是不利的，因为高放大率所需的数值孔径要求对物镜精心设计。于是这种物镜通常只允许很小的视场角，因为否则就无法得到光学矫正。因而，大孔径的复合物镜通常不允许后接变焦系统，并且通过渐晕切分较大的视场角。相反，对于低放大率所需的物镜的长焦距要求在物镜界面与物体平面之间相应大的间距。因此，在把这种物镜引入到光路中时，大多需要使变焦系统移动离开物体，以便获得相距物体平面的必需的大距离。具有长焦距的物镜的另一缺点是，对于给定的物体侧的分辨率而言，光瞳直径必须相应地大，这导致高昂的成本，并且要求物镜尺寸大。另外，采用具有极其不同的焦距的物镜有如下缺点：这些物镜也有极其不同的补偿长度，其中，所述补偿长度是从物镜的安装面至物体平面的间距，且由物镜的结构长度和自由的工作距离组成。由此使得系统的等焦距设计非常繁琐，或者甚至不可能。
技术实现思路
本专利技术的目的是，提出一种显微镜，其具有大的放大范围，而构造却简单而紧凑。该目的通过一种具有权利要求1的特征的显微镜得以实现。本专利技术的有利改进在从属权利要求中给出。根据本专利技术，在总变焦范围内至少给第一物镜指配第一变焦子范围。通过采用一种与所希望的变焦倍数真正需要的相比尺寸设计更大的变焦系统，实现了所采用的物镜的焦距差异不必像传统的显微镜那样大。特别地可以通过指配变焦子范围来实现，对于具有大的放大率的物镜而言也通过变焦系统进行尽可能高程度的放大，该变焦系统因此为了高的总放大率而配合作用。而对于低放大率的物镜来说，在总变焦范围内适当地选取变焦子范围，使得该变焦子范围也对应于较低的放大率，从而实现大的视场角。由此通过指配的变焦子范围来实现使得变焦系统分别适配于相应物镜的各自的要求，从而能够相应地对物镜结构提出较小的要求，特别是能够采用具有近乎相等的焦距的物镜。由此能实现把物镜构造得紧凑，进而成本低廉。特别地由此可以采用具有类似尺寸的物镜，这尤其能实现等焦距的物镜系统。通过对物镜系统的这种等焦距的设计，也实现了在更换物镜时不必重新聚焦。此外可以实现相当大的变焦倍数。这带来了如下优点：特别是对于任何物镜来说，给操作人员实际上留下的变焦倍数一样大。变焦系统的总变焦范围尤其是指由结构决定的最大可供使用的变焦范围。总变焦范围尤其表示能够通过变焦系统调节出来的不同的焦距。因而，总变焦范围的极限由变焦系统的最小焦距和最大焦距给定。物镜系统尤其包括物镜旋座，在该物镜旋座中安置着不同的物镜，通过该物镜旋座的旋转可以分别将所希望的物镜引至光路中。这些物镜本身经过特殊设计，从而针对它们分别使得各个透镜组的布置相互间固定地设定好，而不可调节。而变焦系统具有多个透镜组，其中至少一个透镜组相对于不可移动的透镜组可轴向地移动，由此能够调节变焦系统的焦距，进而调节其放大率。优选在总变焦范围内也给第二物镜指配第二变焦子范围。在一种优选的实施方式中，至少一个物镜的变焦子范围小于总变焦范围。特别有利的是，所有物镜的变焦子范围都分别小于变焦系统的总变焦范围。因而针对每个物镜都只采用总变焦范围的部分范围，该部分范围从其特性方面匹配于物镜的特性。因为物镜的总变焦范围由此大于针对各个物镜所采用的变焦子范围，所以变焦系统也称为“超裕度设计的”或“超尺寸的”变焦系统。这些物镜的变焦子范围在此也可以至少部分地交叠。替代地也可行的是，这些变焦子范围也经过选择，从而不进行交叠。通过这些变焦子范围的交叠，实现了每个物镜都通过对变焦系统焦距的相应调节而具有尽可能大的调节范围，且相应地可以明显地改变放大率。在本专利技术的一种优选的实施方式中，变焦子范围的上限和下限分别经过选择，从而对于不同的变焦子范围在相应的下限和上限之间分别产生相同的预定的变焦倍数。变焦倍数尤其是指相应变焦范围的上限和下限的商，即特别是最大焦距和最小焦距的商。由此实现对于操作人员的每个物镜来说都有相同的变焦倍数可供使用，从而操作人员具有相同的放大方案，而无关于采用哪个物镜，然而，根据所用的物镜，自然会产生不同的总放大率，因为它是作为变焦系统的焦距除以物镜的焦距的商得到的。特别有利的是，至少一个变焦子范围的下限对应于总变焦范围的下限，至少一个变焦子范围的上限对应于总变焦范围的上限。由此实现最佳地充分利用变焦系统的总变焦范围，进而也使得显微镜的总共得到的变焦倍数尽可能大。特别有利的是，变焦子范围经过事先调节，从而具有比另一物镜的焦距大的焦距的物镜的变焦子范围包括比该另一物镜的变焦子范围的最小放大率或焦距小的放大率或焦距。如果一个物镜具有比另一物镜大的焦距，则这意味着，该物镜产生比另一物镜低的放大率。变焦子范围因而经过选择，使得它相对于总变焦范围而言覆盖变焦子范围的较小的焦距，从而最佳地补充物镜的和变焦系统的特性，特别是最佳地补充在低放大率情况下的所希望的大的视场角。相反，这些变焦子范围经过预先调节，从而具有比另一物镜的焦距小的焦距的物镜的变焦子范围包括比另一物镜的变焦子范围的最大的放大率或焦距大的放大率或焦距。由此实现对于具有高放大率的物镜而言该变焦子范围也覆盖总变焦子范围的大的焦距，因而有助于大的总放大率。在本专利技术的一种特别优选的实施方式中，物镜系统具有带第一焦距的第一物镜和带第二焦距的第二物镜，其中，第二焦距大于第一焦距。第二物镜由此产生比第一物镜低的放大率。总变焦范围具有第三焦距作为下限，且具有第四焦距作为上限。指配给第一物镜的第一变焦子范围具有第四焦距作为上限，指配给第二物镜的第二变焦子范围具有第三焦距作为下限。由此实现使得在两个物镜中具有较大放大率的第一物镜在调节出第四焦距时与变焦系统一起实现最大的总放大率。相反，可以通过选择第二物镜和第三焦距来实现尽可能小的放大率。这些焦距尤其也可以经过适当选择，从而在相应地调节时产生<1的总放大率，也就是说，物体被缩小地成像。此外有利的是，设置一些限制机构，通过这些限制机构将变焦系统的可调节性分别限制到被指配给选定的物镜，即当前引入到光路中的那个物镜的变焦子范围。在本专利技术的一种特别优选的实施方式中，作为限制机构，在每个物镜上都设置至少一个止挡，其中，通过该止挡把变焦本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种显微镜，包括：物镜系统(30)，该物镜系统具有至少两个有选择地引入到光路中的带有不同焦距的物镜(44、52)；变焦系统(32)，该变焦系统具有总变焦范围(90)，其中，待显微的物体的相应的总放大率分别由所选物镜(44、52)的焦距和变焦系统(32)的在总变焦范围(90)内的调节好的放大率产生，其特征在于，在总变焦范围(90)内至少给第一物镜(44、52)指配第一变焦子范围(96、98)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.10.06 DE 102014114467.81.一种显微镜，包括：物镜系统(30)，该物镜系统具有至少两个有选择地引入到光路中的带有不同焦距的物镜(44、52)；变焦系统(32)，该变焦系统具有总变焦范围(90)，其中，待显微的物体的相应的总放大率分别由所选物镜(44、52)的焦距和变焦系统(32)的在总变焦范围(90)内的调节好的放大率产生，其特征在于，在总变焦范围(90)内至少给第一物镜(44、52)指配第一变焦子范围(96、98)。2.如权利要求1所述的显微镜(10)，其特征在于，设置了第二物镜(44、52)，在总变焦范围(90)内给第二物镜(44、52)指配第二变焦子范围(96、98)。3.如权利要求1或2所述的显微镜(10)，其特征在于，至少一个物镜(44、52)的变焦子范围(96、98)小于总变焦范围(90)。4.如权利要求3所述的显微镜(10)，其特征在于，所有物镜(44、52)的变焦子范围(96、98)均小于总变焦范围(90)。5.如前述权利要求中任一项所述的显微镜(10)，其特征在于，至少两个物镜(44、52)的变焦子范围(96、98)至少部分地交叠。6.如前述权利要求中任一项所述的显微镜(10)，其特征在于，变焦子范围(96、98)的下限和上限分别经过选择，从而对于不同的变焦子范围(96、98)在相应的下限和上限之间分别产生相同的预定的变焦倍数。7.如前述权利要求中任一项所述的显微镜(10)，其特征在于，至少一个变焦子范围(96)的下限对应于总变焦范围(90)的下限(92)，至少另一个变焦子范围(98)的上限对应于总变焦范围(90)的上限(94)。8.如前述权利要求中任一项所述的显微镜(10)，其特征在于，变焦子范围(96、98)经过事先调节，从而焦距比另一物镜(52)的焦距大的物镜(44)的变焦子范围(96)包括比该另一物镜(52)的变焦子范围(98)的最小放大率小的放大率。9.如前述权利要求中任一项所述的显微镜(10)，其特征在于，变焦子范围(...

【专利技术属性】
技术研发人员：哈拉尔德·施尼茨勒，罗文·海博，
申请(专利权)人：徕卡显微系统瑞士股份公司，
类型：发明
国别省市：瑞士,CH