顯微鏡物鏡轉(zhuǎn)換裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種顯微鏡物鏡轉(zhuǎn)換裝置，包括：物鏡轉(zhuǎn)換器，用于安裝復(fù)數(shù)個(gè)顯微鏡物鏡并將特定的顯微鏡物鏡轉(zhuǎn)動(dòng)至使用位置；壓電位移升降臺，圓環(huán)柱形，上表面可以進(jìn)行升降運(yùn)動(dòng)；安裝基座，圓環(huán)柱形，上端與壓電位移升降臺的下表面相連，用于固定和支撐壓電位移升降臺；連接件，穿過壓電位移升降臺和安裝基座，上部與壓電位移升降臺的上表面相連，下部和物鏡轉(zhuǎn)換器的上端相連，使得壓電位移升降臺通過連接件來帶動(dòng)物鏡轉(zhuǎn)換器進(jìn)行上下移動(dòng)；其特征在于，還包括：橫向負(fù)載消除機(jī)構(gòu)，設(shè)置在安裝基座和連接件之間，用于抵消物鏡轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生的橫向負(fù)載。
【專利說明】顯微鏡物鏡轉(zhuǎn)換裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及掃描顯微鏡領(lǐng)域，特別涉及一種基于壓電位移升降臺的顯微鏡物鏡轉(zhuǎn)換裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著微細(xì)加工技術(shù)的發(fā)展逐步豐富和精細(xì)，微電路、微光學(xué)元件、微機(jī)械以及其它各種微結(jié)構(gòu)不斷出現(xiàn)，使得測量微結(jié)構(gòu)表面形貌的需求越發(fā)迫切。微結(jié)構(gòu)表面是由微觀結(jié)構(gòu)單元組成的復(fù)雜三維結(jié)構(gòu)，其測量一般都需要借助直接的或間接的顯微放大，而且要求有較高的橫向分辨率和縱向分辨率。同時(shí)，與測量平滑表面不同，測量微結(jié)構(gòu)表面不僅要測量表面的粗糙度或瑕疵，還要測量表面的輪廓、形狀偏差和位置偏差。
[0003]干涉顯微法是光學(xué)干涉法和顯微系統(tǒng)相結(jié)合的產(chǎn)物，通過在干涉儀上增加顯微放大視覺系統(tǒng)，提高了干涉圖的橫向分辨率，從而能夠?qū)崿F(xiàn)微納結(jié)構(gòu)的三維表面形貌測量。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代控制技術(shù)以及圖像處理技術(shù)的發(fā)展，干涉顯微法出現(xiàn)了測量精度達(dá)到納米級的單色光相移干涉法(PSI)和白光垂直掃描干涉法(VSI)。這兩種干涉顯微測量方法都需要顯微物鏡進(jìn)行縱向掃描，使得共焦顯微鏡可以根據(jù)接收光強(qiáng)值的大小將整個(gè)物面上點(diǎn)的高度進(jìn)行精密測定。
[0004]顯微物鏡縱向掃描可以通過普通的線性電動(dòng)導(dǎo)軌來實(shí)現(xiàn)。但是對于類似干涉顯微測量和共焦顯微測量等精密的三維測量領(lǐng)域，基于各種電機(jī)的線性電動(dòng)導(dǎo)軌往往難以達(dá)到分辨率的要求。此時(shí)就需要使用壓電位移升降臺，特別是基于柔性鉸鏈放大的壓電升降平臺來提供顯微物鏡的升降驅(qū)動(dòng)。
[0005]縱向掃描顯微鏡往往還需要使用物鏡轉(zhuǎn)換器來提供多個(gè)物鏡之間的切換，從而切換物鏡時(shí)不需要手動(dòng)拆裝物鏡。然而，物鏡轉(zhuǎn)換器裝上多個(gè)顯微物鏡后，其非對稱的結(jié)構(gòu)會導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)其升降的壓電位移升降臺受到橫向負(fù)載。如果基于柔性鉸鏈放大的壓電升降平臺承受橫向負(fù)載，就會導(dǎo)致壓電位移升降臺的壽命大大縮短。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明是針對上述問題進(jìn)行的，目的在于提供一種能夠消除非對稱的顯微鏡物鏡轉(zhuǎn)換器對壓電位移升降臺所造成的橫向負(fù)載的顯微鏡物鏡轉(zhuǎn)換裝置。
[0007]本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述目的，采用了以下的技術(shù)方案:
[0008]本發(fā)明提供一種顯微鏡物鏡轉(zhuǎn)換裝置，包括:物鏡轉(zhuǎn)換器，用于安裝復(fù)數(shù)個(gè)顯微鏡物鏡并將特定的顯微鏡物鏡轉(zhuǎn)動(dòng)至使用位置；壓電位移升降臺，圓環(huán)柱形，上表面可以進(jìn)行升降運(yùn)動(dòng)；安裝基座，圓環(huán)柱形，上端與壓電位移升降臺的下表面相連，用于固定和支撐壓電位移升降臺；連接件，穿過壓電位移升降臺和安裝基座，上部與壓電位移升降臺的上表面相連，下部和物鏡轉(zhuǎn)換器的上端相連，使得壓電位移升降臺通過連接件來帶動(dòng)物鏡轉(zhuǎn)換器進(jìn)行上下移動(dòng)；其特征在于，還包括:橫向負(fù)載消除機(jī)構(gòu)，設(shè)置在安裝基座和連接件之間，用于抵消物鏡轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生的橫向負(fù)載。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的顯微鏡物鏡轉(zhuǎn)換裝置，還可以具有這樣的特征:其中，橫向負(fù)載消除機(jī)構(gòu)具有:至少兩條滑軌，分別設(shè)置在安裝基座的內(nèi)表面，滑軌的延伸方向與壓電位移升降臺的上表面的運(yùn)動(dòng)方向相平行；和與滑軌的個(gè)數(shù)相對應(yīng)的滑塊，分別與滑軌相卡合，并與連接件固定相連。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的顯微鏡物鏡轉(zhuǎn)換裝置，還可以具有這樣的特征:其中，橫向負(fù)載消除機(jī)構(gòu)是直線運(yùn)動(dòng)軸承，該直線運(yùn)動(dòng)軸承的外圓安裝在安裝基座內(nèi)表面上，內(nèi)圓與連接件相接觸。
[0011]發(fā)明的作用與效果
[0012]根據(jù)本發(fā)明所涉及的顯微鏡物鏡轉(zhuǎn)換裝置，因?yàn)樵谶B接件和安裝基座之間設(shè)置了橫向負(fù)載消除機(jī)構(gòu)，從而抵消安裝有多個(gè)物鏡的非對稱物鏡轉(zhuǎn)換器所產(chǎn)生的橫向負(fù)載，因此可以保護(hù)壓電位移升降臺不受橫向負(fù)載的影響，提高壓電位移升降臺的使用壽命。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1是實(shí)施例一的顯微鏡物鏡轉(zhuǎn)換裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖2是實(shí)施例一的橫向負(fù)載消除機(jī)構(gòu)的縱向剖面示意圖；
[0015]圖3是實(shí)施例二的橫向負(fù)載消除機(jī)構(gòu)的橫向剖面示意圖；以及
[0016]圖4是實(shí)施例二的橫向負(fù)載消除機(jī)構(gòu)的縱向剖面示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0017]以下結(jié)合附圖，對本發(fā)明所涉及的顯微鏡物鏡轉(zhuǎn)換裝置作詳細(xì)闡述。
[0018]〈實(shí)施例一〉
[0019]圖1是實(shí)施例一的顯微鏡物鏡轉(zhuǎn)換裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]如圖1所示，顯微鏡物鏡轉(zhuǎn)換裝置10包括物鏡轉(zhuǎn)換器11、壓電位移升降臺12、安裝基座13、連接件14以及橫向負(fù)載消除機(jī)構(gòu)15。
[0021]物鏡轉(zhuǎn)換器11具有復(fù)數(shù)個(gè)顯微鏡物鏡的安裝位置(圖中未示出)，用于安裝不同的顯微鏡物鏡。在圖1中，僅畫出了物鏡16和物鏡17作為示意。物鏡轉(zhuǎn)換器11能夠繞其中軸旋轉(zhuǎn)，將所需的顯微鏡物鏡轉(zhuǎn)動(dòng)到使用位置，如圖1中的物鏡16。
[0022]壓電位移升降臺12是圓環(huán)柱形結(jié)構(gòu)，其上表面可以在壓電位移升降臺12中的壓電陶瓷(圖中未示出)的驅(qū)動(dòng)下進(jìn)行緊密的升降運(yùn)動(dòng)。
[0023]安裝基座13也是圓環(huán)柱形結(jié)構(gòu)，其上端和壓電位移升降臺12的下表面固定相連，用于支撐和固定壓電位移升降臺12。
[0024]連接件14用于連接壓電位移升降臺12和物鏡轉(zhuǎn)換器11，連接件14的上部與壓電位移升降臺12的上表面固定相連，下部和物鏡轉(zhuǎn)換器11的上端固定相連。
[0025]橫向負(fù)載消除機(jī)構(gòu)15安裝在安裝基座13和連接件14之間，用于抵消顯微鏡物鏡轉(zhuǎn)換器11產(chǎn)生的橫向負(fù)載。
[0026]圖2是實(shí)施例一的橫向負(fù)載消除機(jī)構(gòu)的縱向剖面示意圖。
[0027]如圖1所示，在本實(shí)施例中，橫向負(fù)載消除機(jī)構(gòu)15具有滑軌18、滑軌19和相應(yīng)的滑塊20以及滑塊21。
[0028]滑軌18和滑軌19相對向地設(shè)置在安裝基座13的內(nèi)表面。
[0029]滑塊20和滑塊21分別固定在連接件14上，并分別與滑軌18和滑軌19相卡合。連接件14上下移動(dòng)時(shí)，滑塊20和滑塊21分別在滑軌18和滑軌19上進(jìn)行上下滑動(dòng)。
[0030]如圖1、2所示，壓電位移升降臺12的上表面進(jìn)行緊密的升降運(yùn)動(dòng)，通過連接件14帶動(dòng)物鏡轉(zhuǎn)換器11進(jìn)行升降運(yùn)動(dòng)，從而將顯微鏡物鏡16的焦點(diǎn)調(diào)整到被測物(圖中未示出)的表面，以便進(jìn)行顯微觀察。
[0031]因?yàn)槲镧R轉(zhuǎn)換器11在不同安裝位置上安裝了不同的顯微鏡物鏡，而只有一個(gè)顯微鏡物鏡位于使用位置，因此物鏡轉(zhuǎn)換器11為非對稱結(jié)構(gòu)，在進(jìn)行升降運(yùn)動(dòng)時(shí)會對壓電位移升降臺12造成橫向負(fù)載。橫向負(fù)載消除機(jī)構(gòu)15通過滑軌18和滑塊20的配合、以及滑軌19和滑塊21的配合將物鏡轉(zhuǎn)換器11產(chǎn)生的橫向負(fù)載抵消，從而使壓電位移升降臺12不會受到橫向負(fù)載。
[0032]〈實(shí)施例二〉
[0033]在本實(shí)施例中，顯微鏡物鏡轉(zhuǎn)換裝置10的物鏡轉(zhuǎn)換器11、壓電位移升降臺12、安裝基座13以及連接件14的結(jié)構(gòu)與實(shí)施例一的相同，并且顯微鏡物鏡轉(zhuǎn)換裝置10也包含橫向負(fù)載消除機(jī)構(gòu)15。
[0034]圖3是實(shí)施例二的橫向負(fù)載消除機(jī)構(gòu)的橫向剖面示意圖；
[0035]圖4是實(shí)施例二的橫向負(fù)載消除機(jī)構(gòu)的縱向剖面示意圖。
[0036]如圖3、4所示，本實(shí)施例中的橫向負(fù)載消除機(jī)構(gòu)15是直線運(yùn)動(dòng)軸承22。
[0037]如圖3、4所示，直線運(yùn)動(dòng)軸承22的外圓安裝在安裝基座13的內(nèi)表面，內(nèi)圓與連接件14的外表面相配合。直線運(yùn)動(dòng)軸承22包括圍繞在連接件14圓周的多個(gè)承載球23。
[0038]當(dāng)壓電位移升降臺12的上表面通過連接件14帶動(dòng)物鏡轉(zhuǎn)換器11進(jìn)行升降運(yùn)動(dòng)時(shí)，連接件14在承載球23上滑動(dòng)，連接件14與承載球23之間是點(diǎn)接觸，使連接件14能夠平穩(wěn)地運(yùn)動(dòng)，而且直線運(yùn)動(dòng)軸承22能夠?qū)⑽镧R轉(zhuǎn)換器11產(chǎn)生的橫向負(fù)載抵消，從而使壓電位移升降臺12不會受到橫向負(fù)載。
[0039]實(shí)施例的作用與效果
[0040]根據(jù)實(shí)施例一和二的顯微鏡物鏡轉(zhuǎn)換裝置，因?yàn)樵谶B接件和安裝基座之間設(shè)置了橫向負(fù)載消除機(jī)構(gòu)，通過滑軌和滑塊的配合，或直線運(yùn)動(dòng)軸承與連接件之間的點(diǎn)接觸，抵消了安裝有多個(gè)物鏡的非對稱物鏡轉(zhuǎn)換器所產(chǎn)生的橫向負(fù)載，因此可以保護(hù)壓電位移升降臺不受橫向負(fù)載的影響，提高壓電位移升降臺的使用壽命，使該顯微鏡物鏡轉(zhuǎn)換裝置能夠穩(wěn)定地運(yùn)作。
[0041]當(dāng)然，本發(fā)明所涉及的顯微鏡物鏡轉(zhuǎn)換裝置并不僅僅限定于以上實(shí)施例所述的結(jié)構(gòu)，以上僅為本發(fā)明構(gòu)思下的基本說明，而依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案所作的任何等效變換，均應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種顯微鏡物鏡轉(zhuǎn)換裝置，包括: 物鏡轉(zhuǎn)換器，用于安裝復(fù)數(shù)個(gè)顯微鏡物鏡并將特定的所述顯微鏡物鏡轉(zhuǎn)動(dòng)至使用位置； 壓電位移升降臺，圓環(huán)柱形，上表面可以進(jìn)行升降運(yùn)動(dòng)； 安裝基座，圓環(huán)柱形，上端與所述壓電位移升降臺的下表面相連，用于固定和支撐所述壓電位移升降臺； 連接件，穿過所述壓電位移升降臺和所述安裝基座，上部與所述壓電位移升降臺的所述上表面相連，下部和所述物鏡轉(zhuǎn)換器的上端相連，使得所述壓電位移升降臺通過所述連接件來帶動(dòng)所述物鏡轉(zhuǎn)換器進(jìn)行上下移動(dòng)； 其特征在于，還包括: 橫向負(fù)載消除機(jī)構(gòu)，設(shè)置在所述安裝基座和所述連接件之間，用于抵消所述物鏡轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生的橫向負(fù)載。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯微鏡物鏡轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于: 其中，所述橫向負(fù)載消除機(jī)構(gòu)具有:至少兩條滑軌，分別設(shè)置在所述安裝基座的內(nèi)表面，所述滑軌的延伸方向與所述壓電位移升降臺的所述上表面的運(yùn)動(dòng)方向相平行；和與所述滑軌的個(gè)數(shù)相對應(yīng)的滑塊，分別與所述滑軌相卡合，并與所述連接件固定相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯微鏡物鏡轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于: 其中，所述橫向負(fù)載消除機(jī)構(gòu)是直線運(yùn)動(dòng)軸承，該直線運(yùn)動(dòng)軸承的外圓安裝在所述安裝基座內(nèi)表面上，內(nèi)圓與所述連接件相接觸。
【文檔編號】G02B21/02GK104503071SQ201410779091
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年12月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月16日
【發(fā)明者】萬新軍, 朱偉超, 嚴(yán)帥, 楊波 申請人:上海理工大學(xué)