显微镜是一种典型的光学仪器,经历了近400年的发展历程。400年来,显微镜不论在外观、性能还是应用上都在不断地发展和进步。现代显微镜早已不是一种单一的观察生物细胞的仪器,而是集光学、机械、电子和计算机技术于一身的,应用于教学、医疗、材料学以及工业、测量等广阔领域的完整系统。这样的发展和变化,不仅仅是显微镜这一仪器的特点,而是几乎所有现代仪器的发展趋势,它既继承了传统仪器的特点,又富有现代仪器设计的新理念。 

1、现代仪器设计的新理念 

整体造型

从外观造型而言,现代仪器在设计时更加重视和强调外观,外观设计更加自由。随着计算机辅助设计和辅助制造技术的进步,仪器的整体式造型和自由曲面式造型成为可能。这使得曲面化和一体化的外观造型成为现代仪器设计的新潮流。现代仪器的外形不再局限于传统的平面或球面或其简单而单调的组合,造型自由而丰富、美观,整体感很强,富有现代感。以显微镜为例,由于设计和加工水平的进步,现代显微镜主体主要采用整体造型,并讲究流线型设计,这样的外观非常富有现代气息。

人性化设计

现代仪器在设计时更加重视人机工程学,处处体现“用户友好设计”,使得仪器更加“人性化”。人机工程学是研究“人-机环境”系统中人、机、环境三大要素之间的关系,为解决系统中人的效能、健康问题提供理论与方法的科学。人机工程学是在二十世纪被人们提出并发展起来的。但在科技进步、生活节奏紧张的现代,它才受到前所未有的重视,使得“人性化设计”成为当今主要设计理念之一。它要求设计者在设计和选择参数时,除了考虑仪器的功能之外,还要以人机工程学提供的人体参数为依据,综合考虑到使用者的工作姿势、工作环境和工作心理并尽量考虑到不同使用者的个体生理差异,使得设计出的仪器能够让大多数使用者感到舒适,无疲劳感。

传统的仪器比较重视产品的功能性,只要能很好地实现功能,满足使用者要求,便是一个好的产品。而评价现代仪器时却往往还考虑到仪器的安全性、舒适性、可靠性、高效率性和无疲劳性。这种理念在现代显微镜中有很好的现。例如,从前的观察镜筒,只有固定角度型,45度或者30度,这样,不同身材不同坐高的使用者必须同样眼点高度的显微镜,必然造成身材偏高或偏矮的用户在使用中感到不便或疲劳。因此,现代的显微镜制造者们推出了观察角度可变的观察镜筒,观察角可在一定范围内变化,不同身材的用户可以根据自身需要,随意调整观察高度,非常方便。还有,载物台的X/Y向旋钮和调焦旋钮,传统显微镜该旋钮的位置都偏高,用户在使用时,需要抬起两臂,势必容易疲劳。而现代显微镜把这些旋钮的位置都设计在离仪器基座(桌面)很近的位置,这样,使用者无须抬起手臂,只要把双手放在桌面上,就可以进行操作了。

 2、显微镜的发展趋势

综观显微镜的发展史,从简单的光学放大镜,到能用来观察细胞的简易显微镜,到后来带照明系统,物镜和目镜的复合式显微镜,到带各种附件形式的近代显微镜,再到光、机、电结合的现代显微镜,可以发现,每一次科学的进步,都将影响到显微镜的发展。因此,可以预见,随着计算机技术的飞速发展和现代光学的发展,未来的显微镜发展趋势必然具有如下特性:

高精度化和三维化。由于工业水平的进步、计算机技术的发展以及激光技术的进步及其在显微镜中的应用,显微镜必然向更微观的领域发展,能够观测到的目标更细微、更精确。它能实现的测量也从传统的二维测量向三维测量的方向发展,实现更高的精度测量,应用领域更为宽广。

系统化。未来的显微镜必然朝系统化方向发展。它将是包括光学技术、机械技术、材料技术、电子技术、控制技术和计算机技术在内的多学科整合的完整系统。

数字化、自动化和智能化。现在有一些显微镜已经开始使用电机和自动控制电路,以实现显微镜的自动调焦,自动变倍等功能。将来显微镜必然朝该方向发展,并实现更多自由度意义上的自动化。此外,随着计算机技术及软件技术的发展,现代的显微镜已经能够实现观测结果的自动记录、加工和保存。而将来,必然会朝更加智能化的方向发展,使人类从传统的显微镜的使用方式中摆脱出来。作为典型光学仪器的显微镜,以上特点和发展趋势同时也是现代仪器的发展趋势。随着现代工业化水平的进步,现代仪器必然朝高精度化、系统化、自动化和智能化的方向发展。同时仪器的发展和进步也带动检测技术的进步,从而推动工业水平的提高。