一種顯微鏡快速調焦載物臺裝置制造方法及圖紙

本發明專利技術公開了一種顯微鏡調焦載物臺裝置，是由上部載物臺、底座、壓電陶瓷執行器、預緊彈簧以及控制單元等部件組成；本發明專利技術通過控制固定在上部載物臺與底座之間的三個壓電陶瓷執行器的獨立或同步伸縮動作可改變載物臺水平度或高度；控制單元通過調節直流電壓驅動壓電陶瓷執行器的徑向位移，改變上部載物臺的傾斜方向和傾斜角度，以及上部載物臺的升降；本發明專利技術可用于生物顯微鏡、體式顯微鏡等多種光學顯微鏡，作為顯微鏡輔助器材，改善顯微鏡成像效果，降低調焦操作難度。由于采用壓電陶瓷執行器，載物臺移動精度可達0.1μｍ級，調焦速度達ms級，并容易實現50μｍ以上精確調焦范圍變化。本發明專利技術具有結構簡單、操作容易等特性，為滿足高倍率顯微觀察提供高精度、快速準確的調焦方案。

【技術實現步驟摘要】
一種顯微鏡快速調焦載物臺裝置
本專利技術涉及一種顯微鏡快速調焦載物臺裝置，用于光學顯微鏡的快速、高精度的微調焦輔助，屬于顯微鏡功能擴展器具。技術背景傳統光學顯微鏡一般采用調節物鏡與試樣之間的距離的方法實現對焦，其調焦機構普遍采用機械齒輪減速及齒輪齒條配合的調焦方法，存在調焦速度慢且易受到齒輪傳動比及齒間距的影響，其調焦精度不好控制等問題，特別是針對40X以上的物鏡顯微鏡而言，精準調整焦距更是一種技能。此外，在高倍率條件下，由于物鏡鏡深較小，顯微鏡原始載物臺與鏡筒垂直度有偏差或載玻片、試樣的不平整都會使成像存在部分區域失焦情況，即局部清晰、邊緣模糊等現象。另外，針對科學研究和微生物檢測等高倍率顯微觀察或多幅面掃描拼接成像要求，以往的光學顯微鏡主要通過提高加工精度，或資深實驗人員純靠經驗完成，其觀察成本高，測試時間長。本專利技術專利針對常規光學顯微鏡的高倍率下調焦和載物臺或試樣的不水平引起的成像效果差的問題，基于三點調整平面水平度和高度的方案，利用壓電陶瓷執行器可快速、高精度調平載物臺的傾斜角度和高度位移。該載物臺裝置結構簡單、操作方便，可用于生物顯微鏡、體式顯微鏡等常規光學顯微鏡上，作為顯微鏡調焦功能的優化。
技術實現思路
本專利技術的目的是為了解決高倍率顯微觀察時調焦難、重復精度差等問題，提供一種顯微鏡快速調焦載物臺裝置，通過該裝置可有效改善調焦精度和顯微成像質量。本專利技術是由上部載物臺、底座、預緊彈簧、連接螺栓、壓電陶瓷執行器、鋼球、載玻片夾具、控制單元組成，其中上部載物臺和底座組成快速調焦裝置的臺架，壓電陶瓷執行器和鋼球實現上部載物臺高度的變化，連接螺栓和預緊彈簧組成預緊單元；上部載物臺和底座通過三個壓電陶瓷執行器和三個鋼球進行三點支撐，鋼球安裝于壓電陶瓷執行器的凹球槽內，同時通過點接觸支撐上部載物臺，通過點接觸確保壓電陶瓷執行器對上部載物臺的支撐力精準傳遞并便于對上部載物臺進行不同角度的調節；壓電陶瓷執行器置于底座表面的壓電陶瓷執行器卡槽內，并通過導線與控制單元相連接，通過控制單元調節壓電陶瓷執行器兩端的直流電壓，獨立或同步驅動、控制壓電陶瓷執行器的徑向位移變化，實現上部載物臺的不同角度和方向的傾斜以及上部載物臺的平行上升、下沉，改變了載玻片與顯微鏡物鏡的距離，完成顯微鏡的微調焦；連接螺栓通過內螺紋孔與上部載物臺相連接，連接螺栓頭部置于底座連接螺栓凹槽內，并采用預緊彈簧對其進行預緊；上部載物臺下沉時，連接螺栓在預緊彈簧的張力作用下，縮短了上部載物臺的降低時間并確保鋼球始終與上部載物臺保持點接觸，避免了降低時的不穩定性；上部載物臺具有通光孔，載玻片夾具通過載玻片夾具固定螺栓固定在上部載物臺上。本專利技術的有益效果:1、本專利技術利用精度高、響應快、易控制的壓電陶瓷執行器支撐上部載物臺，通過調節壓電陶瓷執行器兩端的電壓，使其發生微小的徑向位移變化，改變試樣與物鏡之間的距離，實現上部載物臺的不同角度和方向的傾斜以及上部載物臺的平行上升和下沉。2、本專利技術由于采用壓電陶瓷執行器，載物臺移動精度可達0.1μ m級，調焦速度達ms級,并容易實現50 μ m以上精確調焦范圍變化3、本專利技術裝置結構及操作簡單、方便、時間短、精度高，可用于傳統光學顯微鏡實現快速、精準調焦和調平的功能的優化。【附圖說明】圖1是本專利技術的立體分解示意圖。圖2是本專利技術的上部載物臺與底座之間的連接示意圖。圖3是本專利技術用于顯微鏡時的示意圖。其中:1_預緊彈簧；2-底座；3_連接螺栓；4_壓電陶瓷執行器卡槽；5-通孔；6-連接螺栓凹槽；7_壓電陶瓷執行器；8_鋼球；9_載玻片；10_上部載物臺；11_載玻片夾具；12-載玻片夾具固定螺栓；13-通光孔；14_導線；15-控制單元；16-顯微鏡載物臺；17_固定螺栓；18_顯微鏡；19_物鏡；20_鋼球槽；21_內螺紋孔。【具體實施方式】請參閱圖1和圖2所示，本實施例是由上部載物臺10、底座2、預緊彈簧1、連接螺栓3、壓電陶瓷執行器7、鋼球8、載玻片夾具11、控制單元15組成，其中上部載物臺10和底座2組成快速調焦裝置的臺架，壓電陶瓷執行器7和鋼球8實現上部載物臺10高度的變化，連接螺栓3和預緊彈簧I組成預緊單元；上部載物臺10和底座2通過三個壓電陶瓷執行器7和三個鋼球8進行三點支撐。如圖2所示，鋼球8安裝于壓電陶瓷執行器的凹球槽內，同時通過點接觸支撐上部載物臺10，通過點接觸確保壓電陶瓷執行器7對上部載物臺10的支撐力精準傳遞并便于對上部載物臺10進行不同角度的調節；壓電陶瓷執行器7置于底座2表面的壓電陶瓷執行器卡槽4內，并通過導線14與控制單元15相連接，通過控制單元15調節壓電陶瓷執行器7兩端的直流電壓，獨立或同步驅動、控制壓電陶瓷執行器7的徑向位移變化，實現上部載物臺10的不同角度和方向的傾斜以及上部載物臺10的平行上升、下沉，改變了載玻片9與顯微鏡物鏡19的距離，完成顯微鏡18的微調焦。如圖2所示，連接螺栓3通過內螺紋孔21與上部載物臺10相連接，連接螺栓3頭部置于底座2連接螺栓凹槽內，并采用預緊彈簧I對其進行預緊；上部載物臺10下沉時，連接螺栓3在預緊彈簧I的張力作用下，縮短了上部載物臺10的降低時間并確保鋼球8始終與上部載物臺10保持點接觸，避免了降低時的不穩定性；上部載物臺10具有通光孔13，載玻片夾具11通過載玻片夾具固定螺栓12固定在上部載物臺10上。本專利技術可置于傳統光學顯微鏡載物臺16上,如生物顯微鏡、體式顯微鏡、材料倒置顯微鏡等。如圖3所示，常規生物顯微鏡上，本專利技術可通過底座2表面的通孔5和固定螺栓17將本專利技術固定在顯微鏡載物臺16的表面。本專利技術在顯微鏡18上的使用過程如下:1、需觀察的試樣固定于本專利技術上部載物臺10上，利用載玻片夾具11固定；2、粗調焦利用顯微鏡18本身的調焦環完成；3、尋找到樣本位置和輪廓后改變調焦方法，利用本專利技術進行微調即通過控制單元15對三個壓電陶瓷執行器7的位移同步控制(伸縮)實現精密調焦；4、針對調焦完后顯微鏡視野范圍內的部分區域的模糊(由于試樣或載物臺不平造成的不水平引起)，利用控制單元15調整部分壓電陶瓷執行器7，使三個壓電陶瓷執行器7產生位移差，實現試樣表面與光軸垂直度，實現顯微鏡18視野整體清晰度。5、對于微生物自動檢測、大型樣品的全景拼接掃描觀察，本專利技術結合計算機自動調焦軟件，可實現快速動態定焦和調焦。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種顯微鏡快速調焦載物臺裝置，其特征在于：是由上部載物臺（10）、底座（2）、預緊彈簧（1）、連接螺栓（3）、壓電陶瓷執行器（7）、鋼球（8）、載玻片夾具（11）、控制單元（15）組成，其中上部載物臺（10）和底座（2）組成快速調焦裝置的臺架，壓電陶瓷執行器（7）和鋼球（8）實現上部載物臺（10）高度的變化，連接螺栓（3）和預緊彈簧（1）組成預緊單元；上部載物臺（10）和底座（2）通過三個壓電陶瓷執行器（7）和三個鋼球（8）進行三點支撐，鋼球（8）安裝于壓電陶瓷執行器的凹球槽內，同時通過點接觸支撐上部載物臺（10），通過點接觸確保壓電陶瓷執行器（7）對上部載物臺（10）的支撐力精準傳遞并便于對上部載物臺（10）進行不同角度的調節；壓電陶瓷執行器（7）置于底座（2）表面的壓電陶瓷執行器卡槽（4）內，并通過導線（14）與控制單元（15）相連接，通過控制單元（15）調節壓電陶瓷執行器（7）兩端的直流電壓，獨立或同步驅動、控制壓電陶瓷執行器（7）的徑向位移變化，實現上部載物臺（10）的不同角度和方向的傾斜以及上部載物臺（10）的平行上升或下沉，改變了載玻片（9）與顯微鏡物鏡（19）的距離，完成顯微鏡（18）的微調焦；連接螺栓（3）通過內螺紋孔（21）與上部載物臺（10）相連接，連接螺栓（3）頭部置于底座（2）連接螺栓凹槽內，并采用預緊彈簧（1）對其進行預緊；上部載物臺（10）下沉時，連接螺栓（3）在預緊彈簧（1）的張力作用下，縮短了上部載物臺（10）的降低時間并確保鋼球（8）始終與上部載物臺（10）保持點接觸，避免了降低時的不穩定性；上部載物臺（10）具有通光孔（13），載玻片夾具（11）通過載玻片夾具固定螺栓（12）固定在上部載物臺（10）上。...

【技術特征摘要】
1.一種顯微鏡快速調焦載物臺裝置，其特征在于:是由上部載物臺(10)、底座(2)、預緊彈簧(I)、連接螺栓(3)、壓電陶瓷執行器(7)、鋼球(8)、載玻片夾具(11)、控制單元(15)組成，其中上部載物臺(10)和底座(2)組成快速調焦裝置的臺架，壓電陶瓷執行器(7)和鋼球(8)實現上部載物臺(10)高度的變化，連接螺栓(3)和預緊彈簧(I)組成預緊單元；上部載物臺(10)和底座(2)通過三個壓電陶瓷執行器(7)和三個鋼球(8)進行三點支撐，鋼球(8)安裝于壓電陶瓷執行器的凹球槽內，同時通過點接觸支撐上部載物臺(10)，通過點接觸確保壓電陶瓷執行器(7)對上部載物臺(10)的支撐力精準傳遞并便于對上部載物臺(10)進行不同角度的調節；壓電陶瓷執行器(7)置于底座(2)表面的壓電陶瓷執行器卡槽(4)內，并通過導線(14)與控...

【專利技術屬性】
技術研發人員：金敬福，陳延坤，韓麗曼，盧云，劉曉娟，
申請(專利權)人：吉林大學，
類型：發明
國別省市：