[發明專利]一種顯微鏡物鏡鏡頭微動調焦裝置

有效

• 申請號: 201410082218.6
• 申請日: 2014-03-07
• 公開（公告）號: CN103869459A
• 公開（公告）日: 2014-06-18
• 發明（設計）人: 黃衛清;王寅;周昇
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: G02B21/24
• 分類號: G02B21/24
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 賀翔

技術領域

本發明涉及超聲電機技術領域，尤其涉及一種顯微鏡物鏡鏡頭微動調焦裝置。

背景技術

傳統的電磁電機經過近百年的發展，無論是在理論、結構設計、生產制造及應用方面都已經非常成熟。隨著科學技術的發展，目前航空航天、精密儀器、醫療器械等領域對電機提出了諸如結構小巧、長度短、低噪音、重量輕、無電磁干擾等更多更新的要求，傳統電磁電機受限于工作原理和結構形式等原因已不能滿足這些要求，這就要求研制新型的電機在某些領域代替電磁電機，超聲電機就是其中一種先進的微特電機，它的出現彌補了傳統電磁電機的不足。該種電機使用壓電材料作為換能器件，即利用壓電材料的逆壓電效應激發出定子彈性體的超聲振動來實現電能到機械能的轉換，并通過摩擦作用將運動和力傳遞出去。和傳統電磁電機相比，超聲電機位移分辨率高、響應快，它既可以作為驅動源來提供力或力矩，又可以用來直接驅動和控制運動平臺實現高精度定位或步進功能。超聲電機工作過程中不會產生電磁場且不會受到電磁場的干擾，非常適合于用在電磁等復雜環境中。同時，超聲電機斷電自鎖、噪聲小、結構設計靈活，可實現短、小、薄等的特點使得它在眾多高、精、尖應用領域中成為傳統電磁電機的有力補充。

旋轉型超聲電機屬于超聲電機的一種，同樣是利用壓電元件的逆壓電效應和彈性體的超聲振動，通過定子和動子之間的摩擦作用或氣體（液體）耦合作用，把彈性體的微幅振動轉換成動子宏觀的運動，直接推動負載。旋轉型超聲電機可以直接輸出旋轉運動和扭矩。但由于其特定的夾持方式(需要在圓板式定子內徑處固定)使得微小化較為困難，目前研究和使用較多的都是直徑在30mm以上的電機。

顯微鏡的物鏡工作距離對于顯微鏡的觀察效果有很大影響，現有的光學顯微鏡其物鏡調焦的分辨率一般在0.2um左右，難以達到100nm以下的精度。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是針對背景技術的缺陷，提供一種基于超聲電機的可以有效提高觀察效果的顯微鏡物鏡鏡頭微動調焦裝置。

本發明為解決上述技術問題采用以下技術方案：

一種顯微鏡物鏡鏡頭微動調焦裝置，包含殼體、物鏡、鏡筒、物鏡夾持件、兩個簧片、兩個斜槽、方形框、電機輸出軸以及30DE0電機；

所述物鏡上設有外螺紋，所述鏡筒內壁上設有與物鏡上外螺紋相匹配的內螺紋，所述物鏡與鏡筒螺紋連接；

所述物鏡夾持件為長方體，其上平面設有用于插入鏡筒的圓孔，所述兩個斜槽呈斜面向下的三角形，分別設置在物鏡夾持件的兩側，所述兩個簧片分別設置在物鏡夾持件的上下兩端；

所述方形框的兩側分別設有一個與側面垂直且穿過側面的支撐桿，所述方形框與支撐桿平行的一個側面上設有電機輸出孔，所述電機輸出孔上設有內螺紋；

所述殼體為長方體，其上端面上設有露出鏡筒的圓孔，所述物鏡夾持件設置在殼體內，所述殼體在對應于物鏡夾持件設置斜槽的兩側分別設有一個橫向的導向槽；

所述方形框設置在所述殼體與所述物鏡夾持件之間，設有支撐桿的兩側對應于所述殼體設有導向槽的兩側，所述方形框兩側的支撐桿均一端設置在導向槽中、另一端與斜槽的斜面相抵；

所述電機輸出軸上一端設有與所述電機輸出孔上內螺紋相匹配的外螺紋，與所述電機輸出孔螺紋連接，另一端設有盲孔，與30DE0電機的外伸軸通過過盈配合連接。

作為本發明一種顯微鏡物鏡鏡頭微動調焦裝置進一步的優化方案，所述電機輸出軸與30DE0電機的外伸軸的連接處設有緊定螺釘。

作為本發明一種顯微鏡物鏡鏡頭微動調焦裝置進一步的優化方案，所述殼體兩側的導向槽的表面粗糙度小于等于1.25um、平面度小于等于2um。

作為本發明一種顯微鏡物鏡鏡頭微動調焦裝置進一步的優化方案，所述30DE0電機是行波型旋轉超聲電機。

30DE0旋轉型超聲電機通過輸出軸輸出一微小位移后，顯微鏡物鏡鏡頭微動調焦裝置將超聲電機的軸向輸出轉換為顯微鏡物鏡鏡頭在光軸方向上的移動，從而將超聲電機的步距轉換為顯微鏡物鏡鏡頭的步距，這樣顯微鏡物鏡鏡頭的調焦分辨率可以達到跟旋轉型超聲電機相同的數量級。

超聲電機工作時，輸出軸可實現正向和反向的運動，從而推動顯微鏡物鏡在光軸方向上實現上升和下降兩個方向上的運動。

整個過程中顯微鏡物鏡的啟動、停止和分辨率完全由旋轉型超聲電機控制，因此可以實現很好的控制精度和高分辨率。

本發明采用以上技術方案與現有技術相比，具有以下技術效果：