專利名稱：光學(xué)自動(dòng)顯微鏡的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光學(xué)自動(dòng)顯微鏡，該顯微鏡帶有自動(dòng)調(diào)焦自動(dòng)掃描的控制器及電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。
背景技術(shù)：
中國專利95242962.4公開了一種顯微鏡，由目鏡、物鏡、鏡臂、平臺、底盤、轉(zhuǎn)換器、聚光鏡、熒光燈構(gòu)成。該顯微鏡手屬于工操作的顯微鏡，通過手工操作，完成平臺X、Y、Z軸移動(dòng)和焦點(diǎn)調(diào)整；光源調(diào)整和物鏡轉(zhuǎn)換；此外，還有一種電控操作的顯微鏡，該顯微鏡由主體顯微鏡、電機(jī)控制可垂直移動(dòng)的聚焦器，電機(jī)控制可水平移動(dòng)的載物臺、帶有操作手柄的控制器組成，當(dāng)進(jìn)行圖像自動(dòng)聚焦自動(dòng)掃描時(shí)，通過電控機(jī)械裝置和半導(dǎo)體芯片控制載物臺沿Z軸移動(dòng)。該電控操作顯微鏡，雖然解決了載物臺Z軸方向的電動(dòng)控制，實(shí)現(xiàn)圖像自動(dòng)聚焦自動(dòng)掃描。但是，由于無法實(shí)現(xiàn)對物鏡轉(zhuǎn)換器和光源明暗度的自動(dòng)控制，尤其是在自動(dòng)聚焦自動(dòng)掃描過程中，使物鏡轉(zhuǎn)換和光源調(diào)整同步隨動(dòng)，從而大大限制了圖像自動(dòng)聚焦自動(dòng)掃描速度和圖像質(zhì)量，更無法適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)在線的圖像實(shí)時(shí)傳輸過程中的對圖像自動(dòng)聚焦自動(dòng)掃描的要求。因此，需要提出一種新型的光學(xué)自動(dòng)顯微鏡。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種光學(xué)自動(dòng)顯微鏡，該顯微鏡可實(shí)現(xiàn)圖像自動(dòng)聚焦自動(dòng)掃描，樣品的自動(dòng)轉(zhuǎn)換，光源照明度的調(diào)整與物鏡轉(zhuǎn)換同步進(jìn)行。
本發(fā)明的目的是由下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種光學(xué)自動(dòng)顯微鏡，有一個(gè)由目鏡、物鏡、載物臺、聚光鏡、照明光源構(gòu)成的主體顯微鏡，所述主體顯微鏡頂部裝有一個(gè)圖像掃描攝像機(jī)，所述物鏡上設(shè)有電動(dòng)轉(zhuǎn)換器，所述載物臺上設(shè)有水平橫軸電機(jī)和水平縱軸電機(jī)，所述主體顯微鏡的立柱上設(shè)有豎直軸電機(jī)；所述水平橫軸電機(jī)通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與一個(gè)樣品夾定位架驅(qū)動(dòng)連接，所述水平縱軸電機(jī)通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與所述載物臺驅(qū)動(dòng)連接，所述豎直軸電機(jī)通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與載物臺驅(qū)動(dòng)連接；有一個(gè)控制器，該控制器由嵌入式控制電路、液晶顯示屏、水平橫軸電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、水平縱軸電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、豎直軸電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、水平移動(dòng)控制指令編碼器、豎直移動(dòng)控制指令編碼器、燈光亮度控制指令編碼器、物鏡轉(zhuǎn)換控制指令編碼器、操作手柄構(gòu)成；所述控制器電路通過通訊接口電路與上位控制計(jì)算機(jī)連接；所述圖像掃描攝像機(jī)與上位控制計(jì)算機(jī)連接。
本發(fā)明與已有技術(shù)相比，具有如下的優(yōu)點(diǎn)1、由于本發(fā)明的載物臺采用了沿X、Y、Z軸的電控移動(dòng)方式，可實(shí)現(xiàn)圖像的自動(dòng)聚焦自動(dòng)掃描。
2、由于本發(fā)明采用可拆卸式的加裝式設(shè)計(jì)，可以在不破壞顯微鏡的原有結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，將攝像機(jī)、控制器及驅(qū)動(dòng)電機(jī)加裝到顯微鏡上，可大大提高顯微鏡的性能，大大降制造成本。
3、由于本發(fā)明的燈光亮度控制裝置具有隨動(dòng)轉(zhuǎn)換功能，光源亮度自動(dòng)隨轉(zhuǎn)換高倍物鏡而同步增強(qiáng)，隨轉(zhuǎn)換低倍物鏡而同步減弱，因此，可以以滿足實(shí)時(shí)圖像自動(dòng)聚焦自動(dòng)掃描的需要。
4、本發(fā)明不僅能實(shí)現(xiàn)載物臺的X、Y、Z軸的移動(dòng)，還可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)物鏡自動(dòng)轉(zhuǎn)換，光源亮度的隨動(dòng)調(diào)整，因此，控制范圍寬，并且各種控制指令和控制狀態(tài)可以通過控制器表達(dá)。
5、本發(fā)明可以通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程圖像傳送，并通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行遠(yuǎn)程操控。
以下結(jié)合附圖及實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。


圖1、本發(fā)明的電氣原理框2、本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意3、本發(fā)明的載物臺俯視圖(圖2的A-A剖視圖未顯示立柱)圖4、本發(fā)明的載物臺正視圖(圖3的E向視圖)圖5、本發(fā)明的載物臺仰視圖(圖2的B-B剖視圖未顯示立柱)圖6、本發(fā)明的電機(jī)與載物臺齒輪傳動(dòng)關(guān)系圖(圖2的C-C剖視圖)圖7、本發(fā)明的電機(jī)與載物臺皮帶傳動(dòng)關(guān)系8、本發(fā)明的電機(jī)與載物臺齒形帶傳動(dòng)關(guān)系9、本發(fā)明的電機(jī)與載物臺齒輪傳動(dòng)關(guān)系圖(圖2的D-D剖視圖)圖10、本發(fā)明的控制器外形11、本發(fā)明的另外一個(gè)實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖具體實(shí)施方式
參見圖1及圖2，本發(fā)明的光學(xué)自動(dòng)顯微鏡，有一個(gè)主體顯微鏡1，該主體顯微鏡由一個(gè)立柱3、兩個(gè)目鏡、二至四個(gè)物鏡4、一個(gè)載物臺5、一個(gè)聚光鏡9、一個(gè)照明光源10構(gòu)成，所述立柱底部固定在一個(gè)底盤8上。所述物鏡放大倍數(shù)可以是100倍、40倍、20倍、10倍和4倍，所述物鏡上設(shè)有電動(dòng)轉(zhuǎn)換器，啟動(dòng)該轉(zhuǎn)換器可以實(shí)現(xiàn)不同放大倍數(shù)的物鏡的位置轉(zhuǎn)換。所述主體顯微鏡頂部裝有一個(gè)圖像掃描攝像機(jī)2，該攝像機(jī)可以直接將圖像送到一個(gè)微型計(jì)算機(jī)內(nèi)并在其屏幕上顯示。所述載物臺上設(shè)有水平橫軸電機(jī)6和水平縱軸電機(jī)12，所述主體顯微鏡的立柱3下部設(shè)有豎直軸電機(jī)11，該電機(jī)對側(cè)設(shè)有微調(diào)焦旋鈕7。該電機(jī)與微調(diào)焦旋鈕可以采用柔性連接，即可以手動(dòng)調(diào)焦又可以自動(dòng)調(diào)焦。為了描述上的便利，水平橫軸電機(jī)可以定義為X軸電機(jī)，水平縱軸電機(jī)可以定義為Y軸電機(jī)，豎直軸電機(jī)可以定義為Z軸電機(jī)。在本實(shí)施例中，所述水平橫軸電機(jī)通過齒條傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與一個(gè)樣品夾定位架驅(qū)動(dòng)連接，所述水平縱軸電機(jī)通過齒條傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與所述載物臺驅(qū)動(dòng)連接，所述豎直軸電機(jī)通過摩擦輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與載物臺驅(qū)動(dòng)連接。參見圖3及圖4，樣品夾定位架501設(shè)置在載物臺上，可沿載物臺表面進(jìn)行左右移動(dòng)。該樣品夾定位架固定被檢測的樣品。參見圖5，本實(shí)施例中的驅(qū)動(dòng)電機(jī)采用高速細(xì)分步進(jìn)電機(jī)(簡稱電機(jī)細(xì)分)，并采用光電開關(guān)15檢測樣品夾定位架和載物臺的行程、位置。
參見圖2、圖3及圖6，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述齒條602與樣品夾定位架501固定連接，所述齒輪601與水平橫軸電機(jī)的輸出軸固定，齒輪齒條嚙合傳動(dòng)，通過X軸電機(jī)與光電開關(guān)配合控制樣品夾定位架沿X軸線方向左右移動(dòng)。參見圖2、圖3及圖9，所述齒條602與載物臺5固定，所述齒輪601與水平縱軸電機(jī)的輸出軸固定，通過Y軸電機(jī)與光電開關(guān)配合控制載物臺Y軸線方向前后移動(dòng)，將被檢測的樣品與物鏡對正。
參見圖7，在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，所述水平橫軸電機(jī)通過皮帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)603與一個(gè)樣品夾定位架驅(qū)動(dòng)連接，即一個(gè)皮帶輪固定在載物臺上，另一個(gè)皮帶輪裝在電機(jī)上，樣品夾定位架與皮帶剛性連接。所述水平縱軸電機(jī)通過皮帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與所述載物臺驅(qū)動(dòng)連接(由于該結(jié)構(gòu)與圖7的基本相同，因此該圖沒有給出)。
參見圖8，在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，所述水平橫軸電機(jī)通過同步齒形帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)604與一個(gè)樣品夾定位架驅(qū)動(dòng)連接，即一個(gè)齒輪固定在載物臺上，另一個(gè)齒輪裝在電機(jī)上，樣品夾定位架與齒形帶剛性連接。所述水平縱軸電機(jī)通過同步齒形帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與所述載物臺驅(qū)動(dòng)連接(由于該結(jié)構(gòu)與圖8基本相同，因此在圖中沒有給出)。
參見圖1及圖10，本實(shí)施例中有一個(gè)控制器16，該控制器由嵌入式控制電路、液晶顯示屏、水平橫軸電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、水平縱軸電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、豎直軸電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、水平移動(dòng)控制指令編碼器、豎直移動(dòng)控制指令編碼器、燈光亮度控制指令編碼器、物鏡轉(zhuǎn)換控制指令編碼器、操作手柄構(gòu)成；所述控制器電路通過通訊接口電路與上位控制計(jì)算機(jī)連接；所述圖像掃描攝像機(jī)與上位控制計(jì)算機(jī)連接。所述上位控制計(jì)算機(jī)可采用普通的微型計(jì)算機(jī)。圖10顯示出該控制器的俯視形態(tài)，在控制器中部設(shè)有一個(gè)條狀液晶顯示屏，該顯示屏右下端設(shè)有燈光亮度控制旋鈕161，該旋鈕與燈光亮度控制指令編碼器電連接，該控制器的下部是一個(gè)鍵盤，該鍵盤的右部設(shè)有物鏡轉(zhuǎn)換控制器162，該控制器的中部是一個(gè)X-Y軸電機(jī)控制鍵盤165，該鍵盤的左側(cè)是X-Y軸電機(jī)操作手柄163，該鍵盤和操作手柄與水平移動(dòng)控制指令編碼器、豎直移動(dòng)控制指令編碼器電連接。該控制器的左下端是一個(gè)Z軸電機(jī)控制旋鈕164，該旋鈕與豎直移動(dòng)控制指令編碼器電連接。
本發(fā)明的嵌入式控制電路，是控制器的核心部分。以通用的單片機(jī)(如80C196或8051等)為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)而成，為支持多軸聯(lián)動(dòng)的控制要求，控制器所配置的軟件具有實(shí)時(shí)多任務(wù)的調(diào)度能力；其最小時(shí)間片的設(shè)定小于50μs，以滿足多個(gè)步進(jìn)電機(jī)并發(fā)的高速細(xì)分運(yùn)動(dòng)需要。
本發(fā)明的指令編碼器，包括水平移動(dòng)(X-Y軸方向)指令編碼器、垂直移動(dòng)指令(Z軸方向)編碼器和燈光控制指令編碼器，用于提供載物臺移動(dòng)的控制指令；由于上述控制指令連續(xù)地表達(dá)操作者的控制意圖，因此這些輸入單元均具備連續(xù)物理量的表達(dá)能力；另外，操作手柄桿或脈沖編碼器被作為實(shí)施的首選方案。
參見圖1，本發(fā)明采用兩級分層控制，使大量的步進(jìn)電機(jī)控制信號直接由底層的嵌入式控制電路形成，只有相當(dāng)少的控制指令流需要與上位控制計(jì)算機(jī)進(jìn)行交換。控制器通過通訊接口與上位控制計(jì)算機(jī)交換信息。接口標(biāo)準(zhǔn)可以采用從RS-232，USB到各種并口協(xié)議。
參見圖11，在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，所述聚光鏡下方串聯(lián)設(shè)置一個(gè)高倍聚光鏡13，所述控制器中設(shè)有聚光鏡位置控制轉(zhuǎn)換器，可以實(shí)現(xiàn)高倍聚光鏡的適時(shí)的自動(dòng)投入與退出。該高倍聚光鏡主要用于放大倍數(shù)為10倍以上的物鏡的情況。
本發(fā)明使用時(shí)，將被測樣品放入顯微鏡載物臺，啟動(dòng)控制器，輸出指令，可以令顯微鏡載物臺進(jìn)行X、Y、Z軸的電控移動(dòng)；可以令顯微鏡物鏡進(jìn)行電控轉(zhuǎn)換，同時(shí)顯微鏡光源亮度隨之同步變化；所有操作的狀態(tài)均可顯示在控制器的液晶顯示屏上。與上位控制計(jì)算機(jī)連接，使用自動(dòng)聚焦自動(dòng)掃描軟件，即可完成實(shí)時(shí)圖像的自動(dòng)聚焦自動(dòng)掃描操作。
參見圖11，為了實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)共享，在本實(shí)施例中，所述主體顯微鏡一側(cè)設(shè)有全景攝像機(jī)14，該攝像機(jī)與上位控制計(jì)算機(jī)連接。所述上位控制計(jì)算機(jī)可采用普通的微型計(jì)算機(jī)。所述圖像掃描攝像機(jī)獲取的圖像可利用上位控制計(jì)算機(jī)進(jìn)行圖像儲存、重放、分析并利用網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程傳送。所述全景攝像機(jī)可以將現(xiàn)場的主體顯微鏡的工作景像實(shí)時(shí)記錄，并利用網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程傳送。本發(fā)明還可以通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行操作通過。即將本發(fā)明通過上位控制計(jì)算機(jī)接入互聯(lián)網(wǎng)，或者局域網(wǎng)，適用者就可以通過網(wǎng)絡(luò)操作本發(fā)明。
權(quán)利要求
1.一種光學(xué)自動(dòng)顯微鏡，有一個(gè)由目鏡、物鏡(4)、載物臺(5)、聚光鏡(9)、照明光源(10)構(gòu)成的主體顯微鏡(1)，其特征在于所述主體顯微鏡頂部裝有一個(gè)圖像掃描攝像機(jī)(2)，所述物鏡上設(shè)有電動(dòng)轉(zhuǎn)換器，所述載物臺上設(shè)有水平橫軸電機(jī)(6)和水平縱軸電機(jī)(12)，所述主體顯微鏡的立柱(3)上設(shè)有豎直軸電機(jī)(11)；所述水平橫軸電機(jī)通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與一個(gè)樣品夾定位架驅(qū)動(dòng)連接，所述水平縱軸電機(jī)通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與所述載物臺驅(qū)動(dòng)連接，所述豎直軸電機(jī)通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與載物臺驅(qū)動(dòng)連接；有一個(gè)控制器(16)，該控制器由嵌入式控制電路、液晶顯示屏、水平橫軸電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、水平縱軸電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、豎直軸電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、水平移動(dòng)控制指令編碼器、豎直移動(dòng)控制指令編碼器、燈光亮度控制指令編碼器、物鏡轉(zhuǎn)換控制指令編碼器、操作手柄構(gòu)成；所述控制器電路通過通訊接口電路與上位控制計(jì)算機(jī)連接；所述圖像掃描攝像機(jī)與上位控制計(jì)算機(jī)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)自動(dòng)顯微鏡，其特征在于所述水平橫軸電機(jī)通過齒條傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與一個(gè)樣品夾定位架驅(qū)動(dòng)連接，所述水平縱軸電機(jī)通過齒條傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與所述載物臺驅(qū)動(dòng)連接，所述豎直軸電機(jī)通過摩擦輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與載物臺驅(qū)動(dòng)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)自動(dòng)顯微鏡，其特征在于所述聚光鏡下方串聯(lián)設(shè)置一個(gè)高倍聚光鏡，所述控制器中設(shè)有聚光鏡位置控制轉(zhuǎn)換器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)自動(dòng)顯微鏡，其特征在于所述控制器通過接口驅(qū)動(dòng)電路與微型計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)自動(dòng)顯微鏡，其特征在于所述水平橫軸電機(jī)通過皮帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與一個(gè)樣品夾定位架驅(qū)動(dòng)連接，所述水平縱軸電機(jī)通過皮帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與所述載物臺驅(qū)動(dòng)連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)自動(dòng)顯微鏡，其特征在于所述水平橫軸電機(jī)通過同步齒形帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與一個(gè)樣品夾定位架驅(qū)動(dòng)連接，所述水平縱軸電機(jī)通過同步齒形帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與所述載物臺驅(qū)動(dòng)連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的光學(xué)自動(dòng)顯微鏡，其特征在于所述主體顯微鏡一側(cè)設(shè)有全景攝像機(jī)，該攝像機(jī)與上位控制計(jì)算機(jī)連接。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種光學(xué)自動(dòng)顯微鏡，由目鏡、物鏡、載物臺、聚光鏡、照明光源構(gòu)成主體顯微鏡，所述主體顯微鏡頂部裝有一個(gè)圖像掃描攝像機(jī)，所述物鏡上設(shè)有電動(dòng)轉(zhuǎn)換器，所述載物臺上設(shè)有水平橫軸電機(jī)和水平縱軸電機(jī)，所述主體顯微鏡的立柱上設(shè)有豎直軸電機(jī)；所述水平橫軸電機(jī)通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與一個(gè)樣品夾定位架驅(qū)動(dòng)連接，所述水平縱軸電機(jī)通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與所述載物臺驅(qū)動(dòng)連接，所述豎直軸電機(jī)通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與載物臺驅(qū)動(dòng)連接；有一個(gè)控制器，該控制器由嵌入式控制電路、液晶顯示屏、電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、控制指令編碼器、操作手柄構(gòu)成。本發(fā)明具有可實(shí)現(xiàn)圖像的自動(dòng)聚焦自動(dòng)掃描及網(wǎng)絡(luò)共享的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號G06F3/14GK1553241SQ0314059
公開日2004年12月8日 申請日期2003年6月5日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月5日
發(fā)明者陳生, 肖繼昌, 李昕昱, 李運(yùn)祥, 闞淑麗, 王磊, 李之友, 高水德, 陳 生 申請人:北京普利生儀器有限公司