[发明专利]一种适用于显微镜的小体积五轴电动载物台结构

说明书

本发明公开了一种适用于显微镜的小体积五轴电动载物台结构，属于仪器技术领域。所述结构由两维角度调节结构(含载物面)，三维正交坐标系平移结构，侧面照明结构和底座结构构成。该结构能够为现有主流商用显微镜提供精密的五轴自由度的位移调节，包括三维正交平移和两维角度转动，并且确保载物面以光轴为中心。在显微镜同轴光源照明不能获得理想观测的情况下，该结构可提供侧面照明功能，并可以在三个自由度上实现对光源的俯仰角度，水平旋转，垂直升降的控制。该结构相比于商用电动载物台具有更高的性价比，更小的体积，更低的成本，对环境的振动有一定的隔离作用。

技术领域

本发明涉及一种适用于显微镜的小体积五轴电动载物台结构，属于仪器技术领域。

背景技术

光学显微镜在工程，科学研究(物理学，化学，生物学和医学等众多科学技术)以及生产领域发挥着重要作用。随着被测物的不断变化，对显微镜测量精度的要求不断提高，对载物台的位移精度、实现功能要求越来越高，电动化的需求日渐显现，特别是在高倍率物镜下，视野范围小，任何不精准的移动都可能造成被观察的特征移出视野范围的可能。现有手动载物台可以实现多轴的移动或转动调节，并可通过手轮提供精度较高的位移步距。但手动载物台存在一些限制：不能恒定的输出相同的步距，存在人为误差；随使用时间的增加，手轮的阻尼会越来越小，容易出现无法精确定位的情况，且更容易受到外界的干扰；手动载物台需要人为接触操作，当由显示器观察时，因距离的关系操作非常不便，而长时间使用目镜观测会导致眼睛疲劳。电动载物台是放置被测样品并与显微镜光轴垂直的平台。通常装有机械运动装置，以便于物体沿轴移动和绕轴转动，并在轴范围内定位。现在显微镜也会提供一些合作厂家的电动载物台，这些电动载物台能够实现高精度的位移输出，但价格昂贵，且最多只能提供三维方向上的平动调节，无法提供角度偏转调节。用户可以自行购买三维位移平台作为载物台使用，但通用的电动位移台普遍体积较大，在垂直方向和水平方向会与显微镜发生结构干涉。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述问题，提出一种适用于显微镜的小体积五轴电动载物台结构方案。本发明的电动载物台通过购买市面上小尺寸的步进电机配合自行设计的结构，搭建小体积的、高精度的、多轴调节的电动载物台。所发明的电动载物台结构适用于目前市面上多数显微镜，能够满足各个领域对于载物台的需求，并且成本低于电动载物台。

本发明的电动载物台结构提供五轴自由度的精密调节，包括两维水平方向的位移调节，一维垂直方向的位移调节(与光路同方向)，两维角度调整。三维平动的位移精度为0.1μm，每个维度调节范围为10mm。两维角度调节的偏转角度精度为0.1°，每个维度调节范围为±3°。

具体的，一种适用于显微镜的小体积五轴电动载物台结构，能够为现有显微镜提供精密的五轴自由度的位移调节，包括两维角度调节结构(含载物面)，三维正交坐标系平移结构，侧面照明结构和底座结构；实现两维水平方向的位移调节，一维垂直方向的位移调节(与光路同方向)，两维角度转动；结构不会与显微镜发生干涉；对于主流显微镜具有普适性；

底座结构包括底座主体，压块，紧固螺钉，作为电动载物台的支撑平台，结构为载物台上其他结构提供有效的安装配合面；为载物台提供合适的高度；避开显微镜底座突出问题，使得电动载物台的载物面位于光轴中心处；与显微镜紧贴合，减少振动的影响；

三维正交坐标系平移结构包括三个电机，Z方向转接板，角度转接板；该结构可在三维正交坐标系中提供精确的平移，可在显微镜视野内实现被测样品移动和对焦功能；每个维度的移动范围0-10mm；

两维角度调节结构包括载物板，XZ角度电机，YZ角度电机，电机垫块，转动球，固定板及相应的螺钉和拉簧；结构可在垂直于水平X、Y方向上的XZ、YZ两个平面中提供角度偏转功能，角度偏转范围±3°，理论偏转精度可达0.1°；