[实用新型]一种用于共聚焦显微镜三维成像的控制机构

说明书

本实用新型涉及一种用于共聚焦显微镜三维成像的控制机构，该控制机构是由激光焦点轴向移动机构、激光焦点X向移动机构和激光焦点Y向移动机构组装构成；本实用新型主要应用于皮肤反射式共聚焦显微镜等光学影像设备上，用于实现激光焦点在待检测样本上，进行三维方向移动的功能，进而实现皮肤等人体组织的原位、在体、实时、动态三维成像。

技术领域

本实用新型涉及一种用于共聚焦显微镜三维成像的控制机构，主要应用于皮肤反射式共聚焦显微镜等光学影像设备上，用于实现激光焦点在待检测样本上，进行三维方向移动的功能，进而实现皮肤等人体组织的原位、在体、实时、动态三维成像。

背景技术

激光共聚焦显微镜三维扫描成像的原理，其本质是激光焦点在样本表面上的二维扫描探测和样本垂直方向上的层析探测。这就需要激光焦点相对样本在空间一定范围内做三维运动，即让激光焦点扫描整个需要探测的样本空间。

在材料探测领域上，激光共聚焦成像设备其三维扫描成像的方式多是让激光焦点保持不动，而让固定样本的平台做三维运动，这种扫描方式实现起来相对简单，光路设计也不复杂。但是在医学领域上，由于人体皮肤等组织无法实现空间上的精确位移控制，既无法实现活体组织的原位、在体探测，因此该种方式不适合在医学领域上使用。此外，也可让样品保持不动，而激光焦点做三维运动。这种方式比较适合人体皮肤等活体组织的原位、在体探测，但是该种方式的缺点是光路设计复杂，稳定性差。

激光共聚焦成像设备在医学领域的应用上并不多见，比较成熟的是在皮肤检测领域上的应用，如：美国公司生产的系列皮肤反射式共聚焦显微镜产品。实现皮肤反射式共聚焦显微镜产品的三维成像功能的主要技术难点是大视野高精度层析探测成像，其中轴向的层析探测功能要求控制位移精度极高。目前该类设备轴向层析探测多是使用旋转马达带动齿轮传动或蜗轮蜗杆传动，将旋转运动传递给凸轮槽和带销的物镜固定筒，使凸轮槽驱动物镜固定筒做往复直线运动，实现物镜的前后平移，进而实现设备的轴向层析探测功能。这种轴向层析探测的方式存在一定的缺陷：齿轮传动、蜗轮蜗杆传动和凸轮槽传动都存在较大的固有回程间隙，该间隙会影响设备对皮肤等组织的动态成像，如:在显示界面上回看上一图像时，反向驱动电机，由于是μ级位移驱动，执行机构存在的固有间隙会使马达空转一定角度，因此需要点击驱动按钮多次才能回看的上一图像。即便提高部件的加工和装配精度，由于该类执行机构的传动特点，该回程间隙仍然很大，影响动态成像。使用电控设置弥补该回程间隙，可以解决动态成像问题，但是会增加驱动控制系统的复杂程度，且每一台设备的回程间隙不一样，这就要求电控参数需要根据不同设备去分别设置，不适宜设备量产。另外该类光学精密设备要求齿轮和蜗轮蜗杆传动装配精度较高，装配略紧就会影响齿轮和蜗轮蜗杆的正常传动，发生卡滞现象，给装调工作带来困难。因此，发明一款可应用于皮肤激光共聚焦成像设备上，且能够解决上述问题的三维扫描控制机构，实现对皮肤组织的三维成像功能极具现实意义。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了克服现有技术的上述不足，提供一种用于共聚焦显微镜三维成像的控制机构，该控制机构①使用消间隙的直线驱动机构和导向机构，驱动物镜在轴向上做往复直线运动，实现激光焦点在皮肤组织上的层析探测。避免齿轮/蜗轮蜗杆、凸轮槽等执行机构的固有传动间隙对皮肤组织动态成像的影响；②物镜轴向上，使用直线驱动机构和导向机构不但可以解决齿轮/蜗轮蜗杆、凸轮槽由于高精度装配而产生的传动卡滞现象，还可以简化传动结构，降低装配难度和成本；③二维平面上，分别使用直线驱动机构和导向机构，驱动物镜外罩带动皮肤组织进行小范围的二维移动，配合激光焦点在轴向上的精确移动，实现皮肤组织的原位、在体、实时、动态的三维层析成像。

本实用新型的目的是这样实现的，一种用于共聚焦显微镜三维成像的控制机构，它是由激光焦点轴向移动机构、激光焦点X向移动机构和激光焦点Y向移动机构组装构成；