一种随动定焦装置及随动定焦显微成像系统的制作方法

1.本说明书涉及显微成像领域，特别涉及一种随动定焦装置及随动定焦显微成像系统。


背景技术：

2.在显微观测应用中，常规使用手动调焦或自动调焦的方式来进行成像观测；手动调焦成本低、但依赖经验，定焦精度欠佳；自动调焦依赖复杂的控制结构及算法，成本高，且稳定性欠佳。因此，需要提供一种结构简单、稳定性强、定焦精度高的定焦装置以解决上述问题。


技术实现要素：

3.本说明书实施例之一提供一种随动定焦装置。该随动定焦装置包括成像装置、随动结构和支架；所述成像装置设置在所述随动结构上，所述随动结构与所述支架活动连接，所述随动结构上设有卡位槽，所述支架上设有限位装置；所述限位装置与所述卡位槽之间具有配合状态和脱离状态，在所述配合状态，所述限位装置用于限制所述随动结构相对于所述支架移动，在所述脱离状态，所述随动结构能够相对于所述支架移动。
4.在一些实施例中，所述随动结构包括安装块和连接板，所述成像装置设置在所述安装块上，所述安装块与所述支架活动连接，所述卡位槽设置在所述安装块上，所述连接板与所述安装块的顶端固定连接，所述连接板上形成有通孔，所述成像装置的镜头通过所述通孔成像。
5.在一些实施例中，所述连接板上还形成有随动件，所述随动件的顶端用于与样品板抵接；所述成像装置的镜头凸出于所述连接板的上表面的高度小于所述随动件的高度。
6.在一些实施例中，所述支架上设有沿竖直方向延伸的导向部，所述安装块上设有滑动部，所述导向部与所述滑动部滑动配合，以使所述安装块能够相对于所述支架沿所述竖直方向移动。
7.在一些实施例中，所述随动定焦装置还包括弹性部件，所述弹性部件的一端与所述连接板抵接，另一端与所述支架连接。
8.在一些实施例中，所述限位装置包括电磁铁，所述电磁铁具有可伸缩的锁舌，所述锁舌能够与所述卡位槽配合或脱离。
9.在一些实施例中，所述限位装置还包括支撑座，所述电磁铁设于所述支撑座上；所述支撑座的顶端形成有限位侧围，所述限位侧围用于止挡在所述电磁铁的两侧。
10.在一些实施例中，所述随动定焦装置还包括驱动机构，所述成像装置与所述随动结构活动连接，所述驱动机构用于驱动所述成像装置相对于所述随动结构移动。
11.本说明书实施例之一提供一种随动定焦显微成像系统，包括如上任一项实施例所述的随动定焦装置。
12.在一些实施例中，所述随动定焦显微成像系统还包括样品台和压块；所述样品台
能够承载样品板，所述压块用于对所述样品板施加向下的压力；所述随动结构的顶端与样品板的下表面抵接；所述随动结构用于使所述成像装置与所述样品板的下表面之间的垂直距离保持不变。
13.根据上述随动定焦装置的结构，当限位装置与随动结构的卡位槽处于脱离状态时，成像装置设置在随动结构上，通过随动结构相对于支架的运动来调整成像装置与被观察物之间一直保持最佳的相对距离，从而保证清晰的成像。当限位装置与随动结构的卡位槽处于配合状态时，限位装置可以限制随动结构相对于支架的运动，以便于随动定焦装置在某些场景下保证成像装置相对于支架的稳定性，例如在移动场景、运输场景、更换被观察物(如样品板)场景等。
附图说明
14.本说明书将以示例性实施例的方式进一步说明，这些示例性实施例将通过附图进行详细描述。这些实施例并非限制性的，在这些实施例中，相同的编号表示相同的结构，其中：
15.图1是根据本说明书一些实施例所示的随动定焦装置的结构示意图；
16.图2是根据图1所示的随动定焦装置沿a-a线截取的纵向剖视图，其中，限位装置与卡位槽为脱离状态；
17.图3是根据图1所示的随动定焦装置沿a-a线截取的纵向剖视图，其中，限位装置与卡位槽为配合状态；
18.图4是根据本说明书一些实施例所示的随动定焦装置的侧视图；
19.图5是根据本说明书一些实施例所示的随动定焦装置的局部结构示意图；
20.图6是根据本说明书一些实施例所示的随动定焦显微成像系统的结构示意图。
21.其中，附图标记为：1、随动定焦装置；10、成像装置；110、镜头；120、轴肩；20、随动结构；210、卡位槽；220、安装块；221、滑动部；230、连接板；231、随动件；232、通孔；233、台阶；30、支架；310、导向部；320、避让孔；40、限位装置；410、电磁铁；411、锁舌；420、支撑座；421、限位侧围；50、底座；60、弹性部件；70、驱动机构；710、丝杆电机；711、丝杆；712、输出螺母；80、导向轴；2、随动定焦显微成像系统；21、样品台；22、压块；23、样品板。
具体实施方式
22.为了更清楚地说明本说明书实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本说明书的一些示例或实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图将本说明书应用于其它类似情景。除非从语言环境中显而易见或另做说明，图中相同标号代表相同结构或操作。
23.如本说明书和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其它的步骤或元素。
24.本说明书的一些实施例提供一种随动定焦装置，该随动定焦装置主要应用于显微
成像系统中以使得成像装置与被观察物之间一直保持最佳的相对距离，从而保证清晰的成像。
25.图1是根据本说明书一些实施例所示的随动定焦装置的结构示意图。
26.如图1所示，本说明书的一些实施例提供一种随动定焦装置1，该随动定焦装置1包括成像装置10、随动结构20和支架30。在一些实施例中，成像装置10是用于采集图像的装置，如显微镜、照相机、摄影机、扫描仪等。在一些实施例中，随动结构20能够根据被观察物(如下文提及的样品板23)的表面位置变化而使自身位置产生适应性变化的结构。
27.在一些实施例中，成像装置10设置在随动结构20上。在一些实施例中，成像装置10与随动结构20活动连接(如滑动连接、滚动连接等)。在一些实施例中，成像装置10与随动结构20固定连接，例如焊接、螺纹固接、一体成型、粘接等。
28.在一些实施例中，随动结构20与支架30活动连接，其中，活动连接可以是滑动连接、滚动连接等能够改变相对位移的连接方式。随动结构20能够相对于支架30运动，从而使成像装置10能够相对于支架30运动。
29.在一些实施例中，随动结构20上设有卡位槽210(可参见下文图2中所示)，支架30上设有限位装置40。限位装置40与卡位槽210之间具有配合状态和脱离状态，在配合状态，限位装置40用于限制随动结构20相对于支架30移动，在脱离状态，随动结构20能够相对于支架30移动。在一些实施例中，限位装置40与卡位槽210的配合状态可以是限位装置40伸入到卡位槽210中形成限位配合的状态。在一些实施例中，限位装置40与卡位槽210的脱离状态可以是限位装置40与卡位槽210分离的状态。有关随动结构20和限位装置40的更多内容可以参见图2、图3和图5及其相关描述。
30.根据上述随动定焦装置1的结构，当限位装置40与随动结构20的卡位槽210处于脱离状态时，成像装置10设置在随动结构20上，通过随动结构20相对于支架30的运动来调整成像装置10与被观察物之间一直保持最佳的相对距离，从而保证清晰的成像。当限位装置40与随动结构20的卡位槽210处于配合状态时，限位装置40可以限制随动结构20相对于支架30的运动，以便于随动定焦装置1在某些场景下保证成像装置10相对于支架30的稳定性，例如在移动场景、运输场景、更换被观察物(如样品板23)场景等。
31.图2是根据图1所示的随动定焦装置沿a-a线截取的纵向剖视图，其中，限位装置与卡位槽为脱离状态。图3是根据图1所示的随动定焦装置沿a-a线截取的纵向剖视图，其中，限位装置与卡位槽为配合状态。
32.结合图1至图3所示，在一些实施例中，随动结构20包括安装块220。在一些实施例中，成像装置10设置(如固定)在安装块220上，例如，成像装置10可以通过螺栓与安装块220可拆卸地固定。在一些实施例中，卡位槽210设置在安装块220上，示例地，卡位槽210可以是设置在安装块220上的通槽、沉槽等。
33.在一些实施例中，安装块220与支架30活动连接。在一些实施例中，如图1所示，支架30上设有沿竖直方向延伸的导向部310，安装块220上设有滑动部221，导向部310与滑动部221滑动配合，以使安装块220能够相对于支架30沿竖直方向移动。在一些实施例中，导向部310可以是滑槽或凸轨，滑动部221可以是滑块等。在一些实施例中，滑动部221设置在安装块220的下部分，以使安装块220的顶端在运动过程中始终高于支架30的顶端，便于在安装块220的顶端安装其他组件(如连接板230)。其中，下部分是指与安装块220的顶端保持一
定间距的部分。
34.在一些实施例中，随动定焦装置1还包括底座50，支架30固定在底座50上。在一些实施例中，支架30构造为平板结构，该平板结构沿竖直方向固定在底座50上，安装块220可滑动地设置在平板结构的一侧。在一些实施例中，导向部310通过螺栓等结构可拆卸地固定在平板结构上。在一些实施例中，导向部310与平板结构一体成型。
35.在一些实施例中，随动结构20包括连接板230。在一些实施例中，连接板230与安装块220的顶端固定连接，例如，连接板230可以与安装块220一体成型，或连接板230可以通过焊接、粘接、铆接、螺纹连接等方式固定到安装块220上。在一些实施例中，连接板230和安装块220可以构造为l型或t字型，即安装块220可以沿竖直方向或基本竖直方向布置，连接板230可以沿水平方向或基本水平方向布置。
36.在一些实施例中，成像装置10可以用于采集盛放有生物样品的样品板23(参见图6中所示)的图像，样品板23可以设置在成像装置10的上方。在一些实施例中，连接板230上还形成有随动件231，随动件231的顶端用于与样品板23抵接，以使成像装置10能够与样品板23之间一直保持最佳的相对距离，从而保证清晰的成像。若样品板23的下表面存在凸起或凹坑，通过随动件231抵接在凸起或凹坑上推动安装块220相对于支架30在竖直方向移动，从而调整成像装置10相对于样品板23的距离保持恒定，以提高成像的清晰度。
37.在一些实施例中，随动件231可以是柱状，随动件231的底端固定在连接板230的上表面，顶端沿竖直方向延伸布置。在一些实施例中，随动件231的顶端可以是半球形、拱形等形状，以能够与样品板23的凸起或凹坑形成稳定抵接。在一些实施例中，随动件231也可以是半球状等其他形状。
38.在一些实施例中，连接板230上形成有通孔232，成像装置10的镜头110通过通孔232成像。在一些实施例中，通孔232的孔径大于成像装置10的镜头110的径向尺寸，以使成像装置10的镜头110可以穿过连接板230的通孔232靠近样品板23。在一些实施例中，镜头110凸出于连接板230的上表面的高度小于随动件231的高度。在一些实施例中，通孔232内可以设置台阶233，使通孔232上部分的孔径小于通孔232下部分的孔径，对应的，成像装置10的镜头110外侧设置有轴肩120，在镜头110向上穿过通孔232的过程中，台阶233能够限制镜头110向上移动的位移，从而使镜头110的顶端低于随动件231的顶端，防止镜头110伸出过多而抵接或撞击到样品板23上。
39.在一些实施例中，随动定焦装置1还包括驱动机构70，成像装置10与随动结构20活动连接，驱动机构70用于驱动成像装置10相对于随动结构20移动。在一些实施例中，成像装置10与随动结构20可以沿竖直方向滑动连接。在一些实施例中，成像装置10与随动结构20可以通过滑槽和滑块等滑动副结构滑动连接，或者，成像装置10与随动结构20可以丝杠螺母机构或齿轮齿条机构滑动连接。
40.在一些实施例中，驱动机构70与随动结构20固定相连，当驱动机构70驱动成像装置10时，驱动机构70相对于随动结构20保持不动。在一些实施例中，驱动机构70与安装块220的底端固定相连。
41.在一些实施例中，驱动机构70为丝杆电机710，丝杆电机710包括丝杆711和输出螺母712，输出螺母712套设在丝杆711上，丝杆电机710控制丝杆711正转和反转使输出螺母712沿丝杆711往复移动。在一些实施例中，丝杆电机710设置在随动结构20上，成像装置10
固定在丝杆电机710的输出螺母712上，丝杆电机710启动后，输出螺母712能够带动成像装置10相对于随动结构20移动，使成像装置10和被观察物调整到最佳的相对距离，从而保证清晰的成像。
42.在一些实施例中，驱动机构70可以为直线驱动电机、电动缸、电动推杆、齿轮齿条、气缸等其他结构，本说明书实施例对此不作限制。
43.图4是根据本说明书一些实施例所示的随动定焦装置的侧视图。
44.结合图1至图4，在一些实施例中，随动定焦装置1还包括弹性部件60，弹性部件60的一端与连接板230抵接，另一端与支架30连接。在一些实施例中，弹性部件60包括但不限于压缩弹簧、橡胶块等。在一些实施例中，弹性部件60可以是一个，也可以是多个，例如两个、三个、四个等。在一些实施例中，支架30的顶端具有安装弹性部件60的弹簧座或固定平面。
45.在一些实施例中，随动定焦装置1还包括导向轴80(参见图2和图3中示出的导向轴80)，导向轴80的一端与连接板230固定，另一端与支架30固定，弹性部件60套设在导向轴80上，以防止弹性部件60在伸缩过程中发生侧向偏移。
46.在一些实施例中，弹性部件60可以用于至少部分地平衡随动结构20的重力。示例地，随动结构20的滑块和支架30的导向结构之间滑动配合，随动结构20在重力作用下具有向下滑动的趋势，此时连接板230会向下挤压弹性部件60，使弹性部件60对随动结构20施加垂直向上的弹性力，从而至少部分地平衡随动结构20的重力。
47.在一些实施例中，弹性部件60可以用于使连接板230的随动件231与样品板23(样品板23在图6中示出)保持抵接状态，从而使随动结构20能够根据样品板23的表面变化而适应性调整自身位置。随动件231与样品板23抵接时，样品板23对随动件231产生向下的压力，通过连接板230传递到弹性部件60，进一步使弹性部件60压缩，则弹性部件60通过随动件231能够向样品板23产生向上的弹性力。在一些实施例中，当样品板23上有凸起时，样品板23通过挤压随动件231使随动结构20相对于支架30向下运动，此时弹性部件60再次被压缩而产生向上的弹性力，保证随动件231与样品板23的凸起保持抵接，则可以保持成像装置10与样品板23之间一直处于最佳的相对距离，从而保证清晰的成像。在一些实施例中，当样品板23上有凹坑时，弹性部件60对连接板230向上的弹性力可以使随动结构20相对于支架30向上运动，从而使随动件231的顶端向上抵接到样品板23的凹坑中，以保持成像装置10与样品板23之间一直处于最佳的相对距离，从而保证清晰的成像。
48.图5是根据本说明书一些实施例所示的随动定焦装置的局部结构示意图。
49.结合图2、图3和图4所示，在一些实施例中，限位装置40包括电磁铁410，电磁铁410具有可伸缩的锁舌411，锁舌411能够与卡位槽210配合或脱离。在一些实施例中，当电磁铁410断电时，锁舌411伸长至卡位槽210中，以限制随动结构20相对于支架30在竖直方向的位移。当电磁铁410通电时，锁舌411缩短并从卡位槽210脱离，以解除对随动装置的限制。
50.在一些实施例中，限位装置40还可以包括电动伸缩杆或电动锁等结构来代替电磁铁410。在其他实施例中，限位装置40也可以是其他具有限位功能的结构。
51.在一些实施例中，限位装置40还包括支撑座420，电磁铁410设于支撑座420上，支撑座420可以将电磁铁410支撑到适宜的高度，使电磁铁410的锁舌411与卡位槽210对应布置。在一些实施例中，支撑座420的顶端形成有限位侧围421，限位侧围421用于止挡在电磁
铁410的两侧，电磁铁410可以通过螺栓等紧固件可拆卸地固定在限位侧围421上，以提高电磁铁410与支撑座420的连接稳定性。
52.在一些实施例中，电磁铁410也可以直接设于底座50上。
53.在一些实施例中，限位装置40和随动装置可以分别设置在支架30的两侧，以避免限位装置40干涉随动装置的运动。在一些实施例中，支架30上形成有避让电磁铁410的锁舌411的避让孔320，电磁铁410的锁舌411能够穿过避让孔320并伸出到支架30另一侧的卡位槽210中，从而与卡位槽210形成限位卡止。
54.图6是根据本说明书一些实施例所示的随动定焦显微成像系统的结构示意图。
55.本说明书的一些实施例还提供一种随动定焦显微成像系统2，该随动定焦成像系统包括上述任意实施例中的随动定焦装置1。
56.如图6所示，在一些实施例中，随动定焦显微成像系统2还包括样品台21和压块22；样品台21能够承载样品板23，压块22用于对样品板23施加向下的压力，以使样品板23稳定地抵接在样品台21上。在一些实施例中，样品板23可以用于细胞培养、细胞计数、浓度测定、成像分析或其他测定。在一些实施例中，样品板23还可用来分析细胞系(nci-60癌细胞等)、原代细胞(pbmc、脾细胞、白细胞分离术、单采、胸腺细胞)、干细胞、血小板、血红细胞、酵母菌、和藻类、cho细胞等。
57.在一些实施例中，随动定焦装置1设置在成像装置10的下方，通过成像装置10获取样品板23的图像进行分析。
58.在一些实施例中，随动结构20的顶端与样品板23的下表面抵接；随动结构20用于使成像装置10与样品板23的下表面之间的垂直距离(或相对距离)保持不变。在一些实施例中，成像装置10与样品板23的下表面之间所保持的垂直距离可以为最佳的相对距离(如使成像最清晰的相对距离)。随动定焦装置1根据样品板23的设置位置以及样品板23的表面平整度，通过随动结构20适应性调整成像装置10与样品板23之间一直保持最佳的相对距离，以提高成像的清晰度。
59.本技术实施例可能带来的有益效果包括但不限于：
60.(1)根据上述随动定焦装置的结构，当限位装置与随动结构的卡位槽处于脱离状态时，成像装置设置在随动结构上，通过随动结构相对于支架的运动来调整成像装置与被观察物之间一直保持最佳的相对距离，从而保证清晰的成像，结构简单，定焦精度高。当限位装置与随动结构的卡位槽处于配合状态时，限位装置可以限制随动结构相对于支架的运动，以便于随动定焦装置在某些场景下保证成像装置相对于支架的稳定性，例如在移动场景、运输场景、更换被观察物(如样品板)场景等；
61.(2)连接板上还形成有随动件，随动件的顶端用于与样品板抵接，以使成像装置能够与样品板保持恒定的相对距离；
62.(3)通过随动结构根据样品板表面的凹坑或凸起适应性调整成像装置的焦距，可以保持成像装置与样品板之间一直保持最佳的相对距离，从而保证清晰的成像；
63.(4)弹性部件可以用于使连接板的随动件与样品板保持抵接状态，从而使随动结构能够根据样品板的位置变化而适应性调整自身位置。
64.需要说明的是，不同实施例可能产生的有益效果不同，在不同的实施例里，可能产生的有益效果可以是以上任意一种或几种的组合，也可以是其他任何可能获得的有益效
果。
65.上文已对基本概念做了描述，显然，对于本领域技术人员来说，上述详细披露仅仅作为示例，而并不构成对本说明书的限定。虽然此处并没有明确说明，本领域技术人员可能会对本说明书进行各种修改、改进和修正。该类修改、改进和修正在本说明书中被建议，所以该类修改、改进、修正仍属于本说明书示范实施例的精神和范围。
66.应当注意的是，为了简化本说明书披露的表述，从而帮助对一个或多个实施例的理解，前文对本说明书实施例的描述中，有时会将多种特征归并至一个实施例、附图或对其的描述中。但是，这种披露方法并不意味着本说明书对象所需要的特征比权利要求中提及的特征多。实际上，实施例的特征要少于上述披露的单个实施例的全部特征。
67.最后，应当理解的是，本说明书中所述实施例仅用以说明本说明书实施例的原则。其他的变形也可能属于本说明书的范围。因此，作为示例而非限制，本说明书实施例的替代配置可视为与本说明书的教导一致。相应地，本说明书的实施例不仅限于本说明书明确介绍和描述的实施例。