[发明专利]一种零间隙光纤束耦合器对焦机构及对焦方法

说明书

本发明公开了一种零间隙光纤束耦合器对焦机构及对焦方法，属于光纤束耦合器的技术领域。包括光纤束耦合器和共聚焦探头，光纤束耦合器包括底座、连接套、物镜套和耦合物镜，共聚焦探头包括插头座、插头套和光纤束，底座的上端面滑移设置有滑台，滑台与物镜套之间连接有弹性件，弹性件包括刚性连接端和柔性连接端，刚性连接端与滑台之间为刚性连接，柔性连接端与物镜套之间为刚性连接，弹性件处于拉伸状态，以使其柔性连接端与滑台之间为柔性接触。弹性件的柔性接触端与滑台之间柔性接触，可避免两者运动轴线方向不一致时导致的运动干涉，使得整个对焦机构的轴向间隙接近于零，实现精准地耦合，且在振动干扰的情况下仍可保持精准对焦。

技术领域

本发明属于光纤束耦合器领域，更具体地，涉及一种零间隙光纤束耦合器对焦机构及对焦方法。

背景技术

在基于光纤束的共聚焦成像系统中，激光器发射激光，通过激光扫描装置和耦合物镜对光纤束的端面进行扫描，将激光聚焦后注入到光纤束的每一根纤芯中，每一根纤芯的直径大约为2-3微米。在光纤束的另一端，注入的激光通过微物镜聚焦在被观测物体上，被观测物体在注入激光的激发下发出荧光，荧光沿着同样的路径通过光纤束的纤芯返回，最终被探测器捕捉到并且成像。耦合物镜与光纤束之间需精确定位，微小的距离偏差即会引起成像质量的较大波动，所以对焦机构精确定位及稳定保持，对于保障系统正常工作尤为重要。

专利公开号为CN107065077A的中国专利公开了一种自动对焦定位的光纤束耦合器，包括耦合器插座，用于安装耦合器插头，插头具有定位头，与耦合器插座上的插头定位槽配合，可使得定位头的端面与连接套的对应平面配合，保证光纤束与连接套的轴线垂直；耦合器插头容纳光纤束，耦合器插座上与插头定位槽对应有物镜滑槽，耦合物镜接受控制在物镜滑槽上滑动，接收来自所述光纤束的信号，并将所述信号传输至共聚焦成像系统；通过判断耦合物镜与光纤束断面的相对位置关系，并且反馈控制耦合物镜的滑动，直至找到最佳耦合的位置从而实现自动对焦定位。

该专利的对焦装置使用步长小于1微米的电机，但是由于该电极为直线运动副，间隙较小，而耦合物镜的直线运动副间隙同样较小，电机与耦合物镜之间又是刚性连接，需要极其严格的装调才能保证电机和耦合物镜两个直线运动副的方向一致而不发生干涉，装调难度极大。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种零间隙光纤束耦合器对焦机构及对焦方法，其目的在于解决现有技术中耦合物镜装调难度大的技术问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种零间隙光纤束耦合器对焦机构，包括光纤束耦合器和共聚焦探头，所述光纤束耦合器包括底座、连接套、物镜套和耦合物镜，所述共聚焦探头包括插头座、插头套和光纤束，所述底座的上端面沿所述物镜套的轴线方向滑移设置有滑台，所述滑台与所述物镜套之间连接有弹性件，所述弹性件包括有刚性连接端和柔性连接端，所述弹性件的刚性连接端与所述滑台之间为刚性连接，所述弹性件的柔性连接端与所述物镜套之间为刚性连接，所述弹性件处于拉伸状态，以使其柔性连接端与所述滑台之间为柔性接触。

通过上述技术方案，耦合物镜的运动与滑台的运动之间通过弹性件连接，弹性件的柔性接触端与滑台之间柔性接触，可避免两者运动轴线方向不一致时导致的运动干涉，使得整个对焦机构的轴向间隙接近于零，实现精准地耦合，且在振动干扰的情况下仍可保持精准对焦。

优选地，所述滑台的上端面通过螺钉固定有推板，所述柔性连接端包括螺纹连接在所述物镜套远离所述光纤束一端的活动销，所述推板靠近所述物镜套的一端向远离所述物镜套的方向开设有凹槽。

优选地，所述凹槽的内壁为弧面，所述活动销的下端位于所述凹槽内，所述活动销与所述凹槽的内壁柔性接触且所述凹槽的长度和宽度均大于所述活动销的外径。

优选地，所述活动销的上端面通过螺纹连接在所述物镜套的下端，所述活动销的下端面位于所述凹槽内且高于所述推板的下端面。