一种显微光路激光耦合重复定位装置的制作方法

本发明涉及光学设备领域，具体的是一种显微光路激光耦合重复定位装置。

背景技术：

在显微激光测试设备中，如显微拉曼、显微荧光等测试系统，需要配置多个激光器，而将激光光路耦合到显微光路中需要不同的光学滤光片，如图1所示，其中含有探测器1、激光器2、显微照明3、样品4、显微镜5、摄像头6、激光耦合滤光片7、光谱仪耦合光路8和光谱仪9。

在切换激光器时，就需要切换相对应的光学滤光片，如果光学滤光片的安装重复定位精度不好的话，将严重影响到显微光路中的激光光路，严重的话，激光将无法通过显微光路，造成系统无法工作。

在目前的激光光路耦合到显微光路中，一般采用高精度转盘切换的方式。将激光对应的耦合滤光片安装成一个组件，滤光片组件安装在一个高精度的转盘上，整体转盘再安装在显微光路中。当需要用到那路激光光路时，再用电控方式或者手动方式将转盘上的滤光片组件进行切换，也就是通过转盘转动的方式，将激光对应的滤光片组件转到显微光路中，实现将激光光路耦合到显微光路的功能。

采用转盘切换滤光片的方式来切换激光光路，其缺点在于：如果转盘设计定型下来，那么在转盘上安装滤光片组件的个数也就确定下来，因此，能够耦合的激光光路的数量也就确定下来，后续如果再需要拓展增加激光光路，将无法实现。另外采用转盘的技术方案，需要采用高精度转盘，其成本也比较高。

技术实现要素：

为了实现高重复性的显微光路激光耦合，本发明提供了一种显微光路激光耦合重复定位装置，该显微光路激光耦合重复定位装置不但可以实现高重复性的显微光路激光耦合，并且可以方便后续拓展增加激光光路。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种显微光路激光耦合重复定位装置，包括上下设置的上镜架和底座，上镜架和底座之间设有三个滚珠，底座的上表面内设有三个上凹槽，所述三个上凹槽呈三角形分布，所述三个上凹槽依次分别为第一上凹槽、第二上凹槽和第三上凹槽，第一上凹槽的底面为锥形面，第二上凹槽的底面的为v形面，第三上凹槽的底面为平面，上镜架的下表面内设有三个下凹槽，三个滚珠的位置、所述三个上凹槽的位置与所述三个下凹槽的位置一一对应，滚珠的上部位于所述下凹槽内，滚珠的下部位于所述上凹槽内，三个滚珠的球心位于一个基准平面内。

所述锥形面的轴线与所述基准平面垂直。

所述v形面含有左右对称设置的左斜面和右斜面，左斜面能够绕一条中心轴线旋转180度后与右斜面重合，中心轴线与所述基准平面垂直。

第三上凹槽的底面平行于所述基准平面。

第一上凹槽、第二上凹槽和第三上凹槽呈等腰三角形分布，第二上凹槽与第三上凹槽的连线与该等腰三角形的底边相对应。

第一上凹槽的底部内设有第一更换块，第一上凹槽的底面为第一更换块的上表面；第二上凹槽的底部内设有第二更换块，第二上凹槽的底面为第二更换块的上表面；第三上凹槽的底部内设有第三更换块，第三上凹槽的底面为第三更换块的上表面。

所述三个上凹槽的断面均为圆形，所述上凹槽的内径大于滚珠的直径，第一更换块与第一上凹槽匹配插接，第二更换块与第二上凹槽匹配插接，第三更换块与第三上凹槽匹配插接。

底座的上表面内设有多个上磁铁槽，所述上磁铁槽内固定有下磁铁，上镜架的下表面内设有多个下磁铁槽，所述下磁铁槽内固定有上磁铁，下磁铁与上磁铁一一对应连接。

底座的上表面内设有四个上磁铁槽，上镜架的下表面内设有四个下磁铁槽，所述四个上磁铁槽呈矩形分布，所述矩形的中心与所述三角形的中心重合。

上镜架呈倒t形结构，底座为板状结构，上镜架的下表面和底座的上表面均平行于所述基准平面。

本发明的有益效果是：

1、有效地解决了显微光路中的激光耦合重复定位精度问题，同时可以很方便地拓展增加激光光路，既将激光相应的光学滤光片组成一个组件，然后将组件底座设计本发明技术方案，就可以安装到显微光路中实现激光耦合。

2、有效地降低高精度激光耦合的设计加工成本。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1是现有光谱仪及其光路的示意图。

图2是显微光路激光耦合重复定位装置的主视图。

图3是显微光路激光耦合重复定位装置的俯视图。

图4是第一上凹槽、第二上凹槽和第三上凹槽部位的剖视图。

图5是第一上凹槽内更换块的示意图。

图6是第二上凹槽内更换块的示意图。

图7是第三上凹槽内更换块的示意图。

10、上镜架；20、底座；30、滚珠；40、滤光片；

11、上磁铁；12、上立板；13、下横板；

21、第一上凹槽；22、第二上凹槽；23、第三上凹槽；24、第一更换块；25、第二更换块；26、第三更换块；27、下磁铁。

221、左斜面；222、右斜面；223、中心轴线。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

一种显微光路激光耦合重复定位装置，包括上下设置的上镜架10和底座20，上镜架10和底座20之间设有三个滚珠30，底座20的上表面内设有三个上凹槽，所述三个上凹槽呈三角形分布，即该三个上凹槽不在同一条直线上，所述三个上凹槽依次分别为第一上凹槽21、第二上凹槽22和第三上凹槽23，第一上凹槽21的底面为锥形面，第二上凹槽22的底面的为v形面，第三上凹槽23的底面为平面(可以称为底平面)，上镜架10的下表面内设有三个下凹槽，三个滚珠30的位置、所述三个上凹槽的位置与所述三个下凹槽的位置一一对应，滚珠30的上部匹配地位于所述下凹槽内，滚珠30与所述下凹槽抵接，滚珠30的下部位于所述上凹槽内，滚珠30与所述上凹槽抵接，三个滚珠30的球心位于一个基准平面内，如图2至图4所示。

在本实施例中，第一上凹槽21的底面(即所述锥形面)的轴线与所述基准平面垂直，所述锥形面为圆锥形面，所述圆锥形面的底端朝上，所述圆锥形面的顶端朝下。第二上凹槽22的底面(所述v形面)含有左右对称设置的左斜面221和右斜面222，左斜面221和右斜面222互为镜像，左斜面221和右斜面222均相对于所述基准平面倾斜设置，左斜面221能够绕一条中心轴线223旋转180度后与右斜面222重合，中心轴线223与所述基准平面垂直。第三上凹槽23的底面平行于所述基准平面。

在本实施例中，第一上凹槽21、第二上凹槽22和第三上凹槽23呈等腰三角形分布，第二上凹槽22的中心与第三上凹槽23的中心的连线与该等腰三角形的底边相对应，第一上凹槽21的中心与第二上凹槽22的中心的连线与该等腰三角形的一个腰相对应，第一上凹槽21的中心与第三上凹槽23的中心的连线与该等腰三角形的另一个腰相对应。

在本实施例中，第一上凹槽21的底部内设有第一更换块24，第一上凹槽21的底面为第一更换块24的上表面；第二上凹槽22的底部内设有第二更换块25，第二上凹槽22的底面为第二更换块25的上表面；第三上凹槽23的底部内设有第三更换块26，第三上凹槽23的底面为第三更换块26的上表面。第一更换块24、第二更换块25和第三更换块26均呈圆柱形结构，第一更换块24的直径、第二更换块25的直径和第三更换块26的直径相同，如图5、图6和图7所示。

在本实施例中，所述三个上凹槽的断面均为圆形，所述三个上凹槽的内径相同，三个滚珠30的直径相同，所述上凹槽的内径大于滚珠30的直径。第一更换块24与第一上凹槽21可拆卸连接，第二更换块25与第二上凹槽22可拆卸连接，第三更换块26与第三上凹槽23可拆卸连接。第一更换块24与第一上凹槽21匹配插接，第二更换块25与第二上凹槽22匹配插接，第三更换块26与第三上凹槽23匹配插接，如图4所示。

在本实施例中，底座20的上表面内设有多个上磁铁槽，每个所述上磁铁槽内均固定有下磁铁27，上镜架10的下表面内设有多个下磁铁槽，每个所述下磁铁槽内均固定有上磁铁11，所述上磁铁槽的位置与下磁铁槽的位置一一对应，下磁铁27与上磁铁11依靠磁力一一对应连接，下磁铁27和上磁铁11均为圆形结构。

具体的，底座20的上表面内设有四个上磁铁槽，上镜架10的下表面内设有四个下磁铁槽，所述四个上磁铁槽呈矩形分布，即相邻的两个上磁铁槽的中心的连线呈矩形。所述矩形的中心与所述三角形的中心重合，所述矩形的边长与所述等腰三角形的底边长度大致相等。所述上磁铁槽的直径与下磁铁槽的直径相同，所述上磁铁槽的直径略大于第一上凹槽21的直径。

上镜架10与底座20能够分离，上镜架10呈倒t形结构，上镜架10含有上下连接的上立板12和下横板13，底座20为板状结构，下横板13与底座20平行，所述三个下凹槽均位于下横板13的下表面，下横板13与底座20之间的距离可以为0mm至3mm，三个滚珠30的球心可以位于下横板13的下表面和底座20的上表面之间，上镜架10的下表面、底座20的上表面和底座20的下表面均平行于该基准平面。

该显微光路激光耦合重复定位装置含有一个底座20和多个上镜架10，每个上镜架10均相同，每个上镜架10的下横板13均完全相同，每个上镜架10的上立板12内均安装有不同的滤光片40，每个滤光片的光心在上立板12上位置均相同，这样多个不同的上镜架10可以与一个底座20配合使用，而且可以保证不同的上镜架10与底座20的连接位置相同，每个上镜架10的滤光片40的光心在底座20上的位置均相同(重复)。

下面介绍该显微光路激光耦合重复定位装置的工作过程。

步骤1、将底座20设置于显微光路的设定位置。

步骤2、在底座20的所述三个上凹槽内分别放置3个滚珠30。

步骤3、将含有所需滤光片40的上镜架10与底座20对应连接，即上镜架10的三个下凹槽与底座20的三个上凹槽一一对应，滚珠30与下凹槽的底面和上凹槽的底面抵接，下磁铁27和上磁铁11一一对应连接。

步骤4、上镜架10与底座20连接稳固组成该显微光路激光耦合重复定位装置，该显微光路激光耦合重复定位装置位于图1中所示的激光耦合滤光片7。

步骤5、可以根据需要，将上镜架10卸下，即将上镜架10与底座20分离，更换含有所需滤光片的上镜架10，即重复上述步骤3。

在重复定位中，底座20内的所述锥形面与滚珠30形成环形线接触，保证以该锥形面的轴线为轴心的上镜架10的轴向定位；底座20的所述v形面与滚珠30形成两点接触，保证了径向定位，从而保证了该显微光路激光耦合重复定位装置的重复定位功能。底座20的所述平面(即所述底平面而非所述基准平面)与滚珠30形成单点接触。

为了便于理解和描述，本发明中采用了绝对位置关系进行表述，其中的方位词“上”表示图4的上侧方向，“下”表示图4的下侧方向，“左”表示图4的左侧方向，“右”表示图4的右侧方向。本发明采用了阅读者的观察视角进行描述，但上述方位词不能理解或解释为是对本发明保护范围的限定。

以上所述，仅为本发明的具体实施例，不能以其限定发明实施的范围，所以其等同组件的置换，或依本发明专利保护范围所作的等同变化与修饰，都应仍属于本专利涵盖的范畴。另外，本发明中的技术特征与技术特征之间、技术特征与技术方案、技术方案与技术方案之间均可以自由组合使用。