CN103869459A - 一种显微镜物镜镜头微动调焦装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种显微镜物镜镜头微动调焦装置，包含壳体、物镜、镜筒、物镜夹持件、两个簧片、两个斜槽、方形框、电机输出轴以及30DE0电机，其中两个斜槽呈斜面向下的三角状，分别设置在物镜夹持件的两侧，方形框的两侧分别设有一个与侧面垂直且穿过侧面的支撑杆，且与支撑杆平行的一个侧面上设有电机输出孔，电机输出轴与电机输出孔螺纹连接，方形框设置在物镜夹持件的外部，两侧支撑杆的一端分别与物镜夹持件两侧斜槽的斜面相抵，30DE0电机输出轴通过电机输出轴输出位移推动方形框产生运动，进而推动两支撑杆水平运动，从而通过斜槽带动物镜夹持件在光轴方向上运动。本发明结构简单，使用方便，可以有效提高显微镜的观察效果。

Description

一种显微镜物镜镜头微动调焦装置

技术领域

本发明涉及超声电机技术领域，尤其涉及一种显微镜物镜镜头微动调焦装置。

背景技术

传统的电磁电机经过近百年的发展，无论是在理论、结构设计、生产制造及应用方面都已经非常成熟。随着科学技术的发展，目前航空航天、精密仪器、医疗器械等领域对电机提出了诸如结构小巧、长度短、低噪音、重量轻、无电磁干扰等更多更新的要求，传统电磁电机受限于工作原理和结构形式等原因已不能满足这些要求，这就要求研制新型的电机在某些领域代替电磁电机，超声电机就是其中一种先进的微特电机，它的出现弥补了传统电磁电机的不足。该种电机使用压电材料作为换能器件，即利用压电材料的逆压电效应激发出定子弹性体的超声振动来实现电能到机械能的转换，并通过摩擦作用将运动和力传递出去。和传统电磁电机相比，超声电机位移分辨率高、响应快，它既可以作为驱动源来提供力或力矩，又可以用来直接驱动和控制运动平台实现高精度定位或步进功能。超声电机工作过程中不会产生电磁场且不会受到电磁场的干扰，非常适合于用在电磁等复杂环境中。同时，超声电机断电自锁、噪声小、结构设计灵活，可实现短、小、薄等的特点使得它在众多高、精、尖应用领域中成为传统电磁电机的有力补充。

旋转型超声电机属于超声电机的一种，同样是利用压电元件的逆压电效应和弹性体的超声振动，通过定子和动子之间的摩擦作用或气体（液体）耦合作用，把弹性体的微幅振动转换成动子宏观的运动，直接推动负载。旋转型超声电机可以直接输出旋转运动和扭矩。但由于其特定的夹持方式(需要在圆板式定子内径处固定)使得微小化较为困难，目前研究和使用较多的都是直径在30mm以上的电机。

显微镜的物镜工作距离对于显微镜的观察效果有很大影响，现有的光学显微镜其物镜调焦的分辨率一般在0.2um左右，难以达到100nm以下的精度。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对背景技术的缺陷，提供一种基于超声电机的可以有效提高观察效果的显微镜物镜镜头微动调焦装置。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种显微镜物镜镜头微动调焦装置，包含壳体、物镜、镜筒、物镜夹持件、两个簧片、两个斜槽、方形框、电机输出轴以及30DE0电机；

所述物镜上设有外螺纹，所述镜筒内壁上设有与物镜上外螺纹相匹配的内螺纹，所述物镜与镜筒螺纹连接；

所述物镜夹持件为长方体，其上平面设有用于***镜筒的圆孔，所述两个斜槽呈斜面向下的三角形，分别设置在物镜夹持件的两侧，所述两个簧片分别设置在物镜夹持件的上下两端；

所述方形框的两侧分别设有一个与侧面垂直且穿过侧面的支撑杆，所述方形框与支撑杆平行的一个侧面上设有电机输出孔，所述电机输出孔上设有内螺纹；

所述壳体为长方体，其上端面上设有露出镜筒的圆孔，所述物镜夹持件设置在壳体内，所述壳体在对应于物镜夹持件设置斜槽的两侧分别设有一个横向的导向槽；

所述方形框设置在所述壳体与所述物镜夹持件之间，设有支撑杆的两侧对应于所述壳体设有导向槽的两侧，所述方形框两侧的支撑杆均一端设置在导向槽中、另一端与斜槽的斜面相抵；

所述电机输出轴上一端设有与所述电机输出孔上内螺纹相匹配的外螺纹，与所述电机输出孔螺纹连接，另一端设有盲孔，与30DE0电机的外伸轴通过过盈配合连接。

作为本发明一种显微镜物镜镜头微动调焦装置进一步的优化方案，所述电机输出轴与30DE0电机的外伸轴的连接处设有紧定螺钉。

作为本发明一种显微镜物镜镜头微动调焦装置进一步的优化方案，所述壳体两侧的导向槽的表面粗糙度小于等于1.25um、平面度小于等于2um。

作为本发明一种显微镜物镜镜头微动调焦装置进一步的优化方案，所述30DE0电机是行波型旋转超声电机。

30DE0旋转型超声电机通过输出轴输出一微小位移后，显微镜物镜镜头微动调焦装置将超声电机的轴向输出转换为显微镜物镜镜头在光轴方向上的移动，从而将超声电机的步距转换为显微镜物镜镜头的步距，这样显微镜物镜镜头的调焦分辨率可以达到跟旋转型超声电机相同的数量级。

超声电机工作时，输出轴可实现正向和反向的运动，从而推动显微镜物镜在光轴方向上实现上升和下降两个方向上的运动。

整个过程中显微镜物镜的启动、停止和分辨率完全由旋转型超声电机控制，因此可以实现很好的控制精度和高分辨率。

本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

该装置可以实现显微镜物镜镜头纳米级别的焦距微调，对于使用光学显微镜观察微观物体具有重大意义，弥补了手动调焦分辨率难以达到纳米级别的缺陷。

附图说明

  图1是显微镜物镜镜头微动调焦装置物镜部分示意图；

图2是显微镜物镜镜头微动调焦装置物镜夹持部分示意图；

图3是物镜与物镜夹持部分安装示意图；

图4是显微镜物镜镜头微动调焦装置位移转换部分示意图；

图5是物镜夹持部分与位移转换部分安装示意图；

图6是显微镜物镜镜头微动调焦装置外框示意图；

图7是位移转换部分与外框安装示意图；

图8是外框与上下端盖安装示意图；

图9是显微镜物镜镜头微动调焦装置整体示意图；

图中，1-物镜；2-镜筒；3-物镜夹持件；4-簧片；5-斜槽；6-方形框；7-支撑杆；8-30DE0电机输出轴；9-外框部件；10-导向槽；11-上端盖；12-下端盖；13-垫圈；14-30DE0旋转型超声电机。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：

如图9所示，本发明公开了一种显微镜物镜镜头微动调焦装置，包含壳体、物镜、镜筒、物镜夹持件、两个簧片、两个斜槽、方形框、电机输出轴以及30DE0电机；

所述物镜上设有外螺纹，所述镜筒内壁上设有与物镜上外螺纹相匹配的内螺纹，所述物镜与镜筒螺纹连接；

所述物镜夹持件为长方体，其上平面设有用于***镜筒的圆孔，所述两个斜槽呈斜面向下的三角形，分别设置在物镜夹持件的两侧，所述两个簧片分别设置在物镜夹持件的上下两端；

所述方形框的两侧分别设有一个与侧面垂直且穿过侧面的支撑杆，所述方形框与支撑杆平行的一个侧面上设有电机输出孔，所述电机输出孔上设有内螺纹；

所述壳体为长方体，其上端面上设有露出镜筒的圆孔，所述物镜夹持件设置在壳体内，所述壳体在对应于物镜夹持件设置斜槽的两侧分别设有一个横向的导向槽；

所述方形框设置在所述壳体与所述物镜夹持件之间，设有支撑杆的两侧对应于所述壳体设有导向槽的两侧，所述方形框两侧的支撑杆均一端设置在导向槽中、另一端与斜槽的斜面相抵；

所述电机输出轴上一端设有与所述电机输出孔上内螺纹相匹配的外螺纹，与所述电机输出孔螺纹连接，另一端设有盲孔，与30DE0电机的外伸轴通过过盈配合连接。

所述电机输出轴与30DE0电机的外伸轴的连接处设有紧定螺钉。

所述壳体两侧的导向槽的表面粗糙度小于等于1.25um、平面度小于等于2um。

所述30DE0电机是行波型旋转超声电机。

各部件具体装配及工作过程如下：

如图1所示，物镜通过螺纹装入镜筒中作为物镜部分；

如图2所示，两个斜槽通过螺纹连接安装在物镜夹持件的两侧，物镜夹持件的上下端面分别与两个簧片相配合，簧片的作用是起柔性支撑，使得物镜能在光轴方向上运动；

如图3所示，将镜筒***物镜夹持件的圆孔内，这样物镜部分就安装在了物镜夹持部分上；

如图4所示为位移转换部分，它的作用是通过两侧的支撑杆分别与斜槽和壳体上的导向槽配合，将电机输出的轴向运动转换为物镜在光轴方向上的运动；

如图5所示，将按前面步骤装配好的组件放于位移转换部分上，使得两斜槽的斜面与支撑杆圆柱面接触，当30DE0电机输出轴输出一个位移时，即推动位移转换部分产生一个位移，然后通过支撑杆推动斜槽从而使得物镜在光轴方向上产生位移；

如图6所示是外框部分，这其实是一个整体部件，之所以在设计中将其分解为6个部分，是因为导向槽与支撑杆相接触的面对平面度和粗糙度要求很高，需要进行研磨，因此将其分解出来方便进行后续的研磨操作；

如图7所示，两支撑杆置于导向槽端面上，30DE0电机输出轴从外框上的圆孔中通过；

如图8所示，整个装置最后通过垫圈与上端盖和下端盖连接，通过4个螺钉将整个装置密封成一整体；上，下端盖与前面所述的外框部分合起来即为本装置的壳体部分；

如图9所示即为整个装置最终的完成图，30DE0旋转型超声电机电机通过输出轴输出位移，通过左边的位移转换装置即可推动显微镜物镜在光轴方向上实现双向运动。

本发明结构简单，使用方便，具有较大的实用性。

需要指出的是，以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化和替换，都应涵盖在本发明的保护范围内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (4)

1.一种显微镜物镜镜头微动调焦装置，其特征在于，包含壳体、物镜、镜筒、物镜夹持件、两个簧片、两个斜槽、方形框、电机输出轴以及30DE0电机；

所述物镜上设有外螺纹，所述镜筒内壁上设有与物镜上外螺纹相匹配的内螺纹，所述物镜与镜筒螺纹连接；

所述物镜夹持件为长方体，其上平面设有用于***镜筒的圆孔，所述两个斜槽呈斜面向下的三角形，分别设置在物镜夹持件的两侧，所述两个簧片分别设置在物镜夹持件的上下两端；

所述方形框的两侧分别设有一个与侧面垂直且穿过侧面的支撑杆，所述方形框与支撑杆平行的一个侧面上设有电机输出孔，所述电机输出孔上设有内螺纹；

所述壳体为长方体，其上端面上设有露出镜筒的圆孔，所述物镜夹持件设置在壳体内，所述壳体在对应于物镜夹持件设置斜槽的两侧分别设有一个横向的导向槽；

所述方形框设置在所述壳体与所述物镜夹持件之间，设有支撑杆的两侧对应于所述壳体设有导向槽的两侧，所述方形框两侧的支撑杆均一端设置在导向槽中、另一端与斜槽的斜面相抵；

所述电机输出轴上一端设有与所述电机输出孔上内螺纹相匹配的外螺纹，与所述电机输出孔螺纹连接，另一端设有盲孔，与30DE0电机的外伸轴通过过盈配合连接。

2.根据权利要求1所述的显微镜物镜镜头微动调焦装置，所述电机输出轴与30DE0电机的外伸轴的连接处设有紧定螺钉。

3.根据权利要求1所述的显微镜物镜镜头微动调焦装置，其特征在于，所述壳体两侧的导向槽的表面粗糙度小于等于1.25um、平面度小于等于2um。

4.根据权利要求1所述的显微镜物镜镜头微动调焦装置，其特征在于，所述30DE0电机是行波型旋转超声电机。

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