显微镜物镜转换装置制造方法
【专利摘要】本发明提供一种显微镜物镜转换装置，包括：物镜转换器，用于安装复数个显微镜物镜并将特定的显微镜物镜转动至使用位置；压电位移升降台，圆环柱形，上表面可以进行升降运动；安装基座，圆环柱形，上端与压电位移升降台的下表面相连，用于固定和支撑压电位移升降台；连接件，穿过压电位移升降台和安装基座，上部与压电位移升降台的上表面相连，下部和物镜转换器的上端相连，使得压电位移升降台通过连接件来带动物镜转换器进行上下移动；其特征在于，还包括：横向负载消除机构，设置在安装基座和连接件之间，用于抵消物镜转换器产生的横向负载。
【专利说明】显微镜物镜转换装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及扫描显微镜领域，特别涉及一种基于压电位移升降台的显微镜物镜转换装置。
【背景技术】
[0002]随着微细加工技术的发展逐步丰富和精细，微电路、微光学元件、微机械以及其它各种微结构不断出现，使得测量微结构表面形貌的需求越发迫切。微结构表面是由微观结构单元组成的复杂三维结构，其测量一般都需要借助直接的或间接的显微放大，而且要求有较高的横向分辨率和纵向分辨率。同时，与测量平滑表面不同，测量微结构表面不仅要测量表面的粗糙度或瑕疵，还要测量表面的轮廓、形状偏差和位置偏差。
[0003]干涉显微法是光学干涉法和显微系统相结合的产物，通过在干涉仪上增加显微放大视觉系统，提高了干涉图的横向分辨率，从而能够实现微纳结构的三维表面形貌测量。随着计算机技术、现代控制技术以及图像处理技术的发展，干涉显微法出现了测量精度达到纳米级的单色光相移干涉法(PSI)和白光垂直扫描干涉法(VSI)。这两种干涉显微测量方法都需要显微物镜进行纵向扫描，使得共焦显微镜可以根据接收光强值的大小将整个物面上点的高度进行精密测定。
[0004]显微物镜纵向扫描可以通过普通的线性电动导轨来实现。但是对于类似干涉显微测量和共焦显微测量等精密的三维测量领域，基于各种电机的线性电动导轨往往难以达到分辨率的要求。此时就需要使用压电位移升降台，特别是基于柔性铰链放大的压电升降平台来提供显微物镜的升降驱动。
[0005]纵向扫描显微镜往往还需要使用物镜转换器来提供多个物镜之间的切换，从而切换物镜时不需要手动拆装物镜。然而，物镜转换器装上多个显微物镜后，其非对称的结构会导致驱动其升降的压电位移升降台受到横向负载。如果基于柔性铰链放大的压电升降平台承受横向负载，就会导致压电位移升降台的寿命大大缩短。
【发明内容】
[0006]本发明是针对上述问题进行的，目的在于提供一种能够消除非对称的显微镜物镜转换器对压电位移升降台所造成的横向负载的显微镜物镜转换装置。
[0007]本发明为实现上述目的，采用了以下的技术方案:
[0008]本发明提供一种显微镜物镜转换装置，包括:物镜转换器，用于安装复数个显微镜物镜并将特定的显微镜物镜转动至使用位置；压电位移升降台，圆环柱形，上表面可以进行升降运动；安装基座，圆环柱形，上端与压电位移升降台的下表面相连，用于固定和支撑压电位移升降台；连接件，穿过压电位移升降台和安装基座，上部与压电位移升降台的上表面相连，下部和物镜转换器的上端相连，使得压电位移升降台通过连接件来带动物镜转换器进行上下移动；其特征在于，还包括:横向负载消除机构，设置在安装基座和连接件之间，用于抵消物镜转换器产生的横向负载。
[0009]根据本发明的显微镜物镜转换装置，还可以具有这样的特征:其中，横向负载消除机构具有:至少两条滑轨，分别设置在安装基座的内表面，滑轨的延伸方向与压电位移升降台的上表面的运动方向相平行；和与滑轨的个数相对应的滑块，分别与滑轨相卡合，并与连接件固定相连。
[0010]根据本发明的显微镜物镜转换装置，还可以具有这样的特征:其中，横向负载消除机构是直线运动轴承，该直线运动轴承的外圆安装在安装基座内表面上，内圆与连接件相接触。
[0011]发明的作用与效果
[0012]根据本发明所涉及的显微镜物镜转换装置，因为在连接件和安装基座之间设置了横向负载消除机构，从而抵消安装有多个物镜的非对称物镜转换器所产生的横向负载，因此可以保护压电位移升降台不受横向负载的影响，提高压电位移升降台的使用寿命。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1是实施例一的显微镜物镜转换装置的结构示意图；
[0014]图2是实施例一的横向负载消除机构的纵向剖面示意图；
[0015]图3是实施例二的横向负载消除机构的横向剖面示意图；以及
[0016]图4是实施例二的横向负载消除机构的纵向剖面示意图。
【具体实施方式】
[0017]以下结合附图，对本发明所涉及的显微镜物镜转换装置作详细阐述。
[0018]〈实施例一〉
[0019]图1是实施例一的显微镜物镜转换装置的结构示意图。
[0020]如图1所示，显微镜物镜转换装置10包括物镜转换器11、压电位移升降台12、安装基座13、连接件14以及横向负载消除机构15。
[0021]物镜转换器11具有复数个显微镜物镜的安装位置(图中未示出)，用于安装不同的显微镜物镜。在图1中，仅画出了物镜16和物镜17作为示意。物镜转换器11能够绕其中轴旋转，将所需的显微镜物镜转动到使用位置，如图1中的物镜16。
[0022]压电位移升降台12是圆环柱形结构，其上表面可以在压电位移升降台12中的压电陶瓷(图中未示出)的驱动下进行紧密的升降运动。
[0023]安装基座13也是圆环柱形结构，其上端和压电位移升降台12的下表面固定相连，用于支撑和固定压电位移升降台12。
[0024]连接件14用于连接压电位移升降台12和物镜转换器11，连接件14的上部与压电位移升降台12的上表面固定相连，下部和物镜转换器11的上端固定相连。
[0025]横向负载消除机构15安装在安装基座13和连接件14之间，用于抵消显微镜物镜转换器11产生的横向负载。
[0026]图2是实施例一的横向负载消除机构的纵向剖面示意图。
[0027]如图1所示，在本实施例中，横向负载消除机构15具有滑轨18、滑轨19和相应的滑块20以及滑块21。
[0028]滑轨18和滑轨19相对向地设置在安装基座13的内表面。
[0029]滑块20和滑块21分别固定在连接件14上，并分别与滑轨18和滑轨19相卡合。连接件14上下移动时，滑块20和滑块21分别在滑轨18和滑轨19上进行上下滑动。
[0030]如图1、2所示，压电位移升降台12的上表面进行紧密的升降运动，通过连接件14带动物镜转换器11进行升降运动，从而将显微镜物镜16的焦点调整到被测物(图中未示出)的表面，以便进行显微观察。
[0031]因为物镜转换器11在不同安装位置上安装了不同的显微镜物镜，而只有一个显微镜物镜位于使用位置，因此物镜转换器11为非对称结构，在进行升降运动时会对压电位移升降台12造成横向负载。横向负载消除机构15通过滑轨18和滑块20的配合、以及滑轨19和滑块21的配合将物镜转换器11产生的横向负载抵消，从而使压电位移升降台12不会受到横向负载。
[0032]〈实施例二〉
[0033]在本实施例中，显微镜物镜转换装置10的物镜转换器11、压电位移升降台12、安装基座13以及连接件14的结构与实施例一的相同，并且显微镜物镜转换装置10也包含横向负载消除机构15。
[0034]图3是实施例二的横向负载消除机构的横向剖面示意图；
[0035]图4是实施例二的横向负载消除机构的纵向剖面示意图。
[0036]如图3、4所示，本实施例中的横向负载消除机构15是直线运动轴承22。
[0037]如图3、4所示，直线运动轴承22的外圆安装在安装基座13的内表面，内圆与连接件14的外表面相配合。直线运动轴承22包括围绕在连接件14圆周的多个承载球23。
[0038]当压电位移升降台12的上表面通过连接件14带动物镜转换器11进行升降运动时，连接件14在承载球23上滑动，连接件14与承载球23之间是点接触，使连接件14能够平稳地运动，而且直线运动轴承22能够将物镜转换器11产生的横向负载抵消，从而使压电位移升降台12不会受到横向负载。
[0039]实施例的作用与效果
[0040]根据实施例一和二的显微镜物镜转换装置，因为在连接件和安装基座之间设置了横向负载消除机构，通过滑轨和滑块的配合，或直线运动轴承与连接件之间的点接触，抵消了安装有多个物镜的非对称物镜转换器所产生的横向负载，因此可以保护压电位移升降台不受横向负载的影响，提高压电位移升降台的使用寿命，使该显微镜物镜转换装置能够稳定地运作。
[0041]当然，本发明所涉及的显微镜物镜转换装置并不仅仅限定于以上实施例所述的结构，以上仅为本发明构思下的基本说明，而依据本发明的技术方案所作的任何等效变换，均应属于本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种显微镜物镜转换装置，包括: 物镜转换器，用于安装复数个显微镜物镜并将特定的所述显微镜物镜转动至使用位置； 压电位移升降台，圆环柱形，上表面可以进行升降运动； 安装基座，圆环柱形，上端与所述压电位移升降台的下表面相连，用于固定和支撑所述压电位移升降台； 连接件，穿过所述压电位移升降台和所述安装基座，上部与所述压电位移升降台的所述上表面相连，下部和所述物镜转换器的上端相连，使得所述压电位移升降台通过所述连接件来带动所述物镜转换器进行上下移动； 其特征在于，还包括: 横向负载消除机构，设置在所述安装基座和所述连接件之间，用于抵消所述物镜转换器产生的横向负载。
2.根据权利要求1所述的显微镜物镜转换装置，其特征在于: 其中，所述横向负载消除机构具有:至少两条滑轨，分别设置在所述安装基座的内表面，所述滑轨的延伸方向与所述压电位移升降台的所述上表面的运动方向相平行；和与所述滑轨的个数相对应的滑块，分别与所述滑轨相卡合，并与所述连接件固定相连。
3.根据权利要求1所述的显微镜物镜转换装置，其特征在于: 其中，所述横向负载消除机构是直线运动轴承，该直线运动轴承的外圆安装在所述安装基座内表面上，内圆与所述连接件相接触。
【文档编号】G02B21/02GK104503071SQ201410779091
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2014年12月16日 优先权日:2014年12月16日
【发明者】万新军, 朱伟超, 严帅, 杨波 申请人:上海理工大学