CN101578543A - 样品定位设备 - Google Patents

Abstract

一种样品定位台(4)，其用于相对于光学检测装置(2)定位待检测的样品(8)。所述样品定位台包括：基本上平面的第一主体(18)，待检测的样品可以携带在该第一主体上；和第二主体(20)，所述第二主体通过设置在所述第一主体和所述第二主体之间的至少一个刚性轴承(43，45)和至少一个弹柔性轴承(47)直接连接到所述第一主体上。所述至少一个刚性轴承和至少一个弹柔性轴承基本上彼此相对地布置。通过所述轴承使得所述第一主体和第二主体在基本上平行于所述基本上平面的第一主体的平面的方向上对彼此预加载。所述台还包括电机传动的驱动系统(98)，其可操作地朝着从位置输入装置接收的需求相对位置将第一主体和第二主体相对于彼此在第一平面内驱动。所述台还包括位置传感装置，所述位置传感装置用于提供所述第一主体和所述第二主体的相对位置的测量。

Description

样品定位设备

技术领域

本发明涉及一种样品定位台，例如用于定位用于通过光学检测设备例如显微镜或者分光镜检测的样品的台。

背景技术

可以采用样品定位台例如来相对于显微镜和分光镜定位样品，这些定位台可以包括放置待检测的样品的板。基本上平面的板通常安装在至少一个托架上，使得该板可以在至少一个基本上水平的自由度上相对于托架移动。板和托架通常具有相配合的支承构件，使得板和托架可以在动力驱动机构的控制下在至少一个自由度中相对于彼此移动。板或者托架可以通过轴承连接到另一托架上，这便于板在另一个自由度上移动。板的定位的准确性和可重复性是重要的，以为其使得样品相对于例如检测装置精确和可重复的定位。

已知使用电机来响应于从电子输入装置接收的信号驱动样品定位台的板和托架相对于彼此移动。用于驱动该台的电机的使用是有利的，原因很多。例如，它们能够使得台的移动自动化(例如，样品被检测或者可以自动放置在多个不同的位置使得可以获得样品的装配)。电机的使用还可提供更准确的台定位。电机还可便于当操作者不能接近台时使得台运动。

确保在板和托架的轴承之间很少或者没有间隙是重要的；板和托架的轴承之间在尺寸上提供很少或者不提供运动自由度，除非想使得板和托架运动。当板和托架仅仅通过配合的支承构件的相互作用被保持在一起时，尤其如此。还重要的是，确保配合的支承构件之间的作用力不会变得太大使得难以使板和托架相对于彼此运动，这可导致太多的载荷置于驱动机构上设置导致支承构件压碎。

这些不希望的情况可由于制造的不精确而发生。已知提供可调节的轴承，其位置可以在对台进行操作之前例如通过调节螺钉来设置，以便避免上述情况。还已知在板和托架指尖提供弹簧加载的轴承，其补偿台中的任何不均一性，由此避免了调节轴承的需要。

但是，已经发现，具有弹簧加载的轴承的台比所有的轴承是刚性的台更不精确，提供更少的可重复运动。

本发明涉及对样品定位台的改进，具体地说，提供在台的可动主体之间延伸和偏压的具有刚性和柔性轴承的样品定位台，其中电机传动的驱动系统被构造成在刚性轴承附近作用在主体上，用于提供主体的相对位置的测量的位置测量装置定位成距离刚性轴承比距离弹柔性轴承更近。

发明内容

因此，根据根本发明的一个方面，提供一种样品定位台，其用于相对于光学检测装置定位待检测的样品，所述样品定位台包括：基本上平面的第一主体，待检测的样品可以携带在该第一主体上；第二主体，所述第二主体通过设置在所述第一主体和所述第二主体之间的至少一个刚性轴承和至少一个弹柔性轴承连接到所述第一主体上，所述至少一个刚性轴承和至少一个弹柔性轴承基本上彼此相对地布置，并且通过所述轴承使得所述第一主体和第二主体在基本上平行于所述基本上平面的第一主体的平面的方向上对彼此预加载，并且通过所述轴承所述第一主体相对于所述第二主体的运动被限制到与所述第一主体的平面基本上平行的第一平面；电机传动的驱动系统，其可操作地朝着从位置输入装置接收的需求相对位置将第一主体和第二主体相对于彼此在第一平面内驱动，其中，所述电机传动的驱动系统在距离所述至少一个刚性轴承比距离所述至少一个弹柔性轴承更近的位置在所述台上施加驱动力；以及位置传感装置，所述位置传感装置位于所述第一主体和所述第二主体的至少一个上，并且距离所述至少一个刚性轴承比距离所述至少一个弹柔性轴承更近，所述位置传感装置用于提供所述第一主体和所述第二主体的相对位置的测量。

有利的是，将电机传动的驱动系统构造成使得其在距离刚性轴承比距离柔性轴承更近的位置作用在主体上，并且将位置传感装置定位在距离刚性轴承比距离柔性轴承更近的位置，改进了台的运动的准确性和可重复性。

可以通过轴承将第一主体和第二主体的相对运动限制到位于与第一主体的平面基本上平行的第一自由度。第一自由度可以是线性自由度。任选性地，第一自由度可以是旋转自由度。

用于本发明的适合的轴承(用于刚性轴承和/或弹柔性轴承)包括滑动轴承和滚子轴承，例如交叉滚子轴承。例如，刚性轴承和性柔轴承中的至少一个可包括滚子轴承，例如球轴承，其位于第一主体和第二主体的轨道之间。

优选的是，至少一个刚性轴承和至少一个弹柔性轴承中的每个包括位于第一主体上的第一支承结构和位于第二主体上的第二支承结构，它们协作形成轴承。该支承结构可包括便于主体在第一平面相对运动的支承部分。该支承结构还可包括支座，支承部分通过该支座安装到第一主体和第二主体之一上。例如，第一支承结构和第二支承结构可包括位于第一主体和第二主体之一上的轨道和第一主体和第二主体的另一个上的滑行器，用于与轨道协作配合。应当理解，轨道可以是主体之一上的任何合适的结构，其限定了主体的另一个上的滑行器跟随的路径。该轨道的轮廓可以例如是由齿的。在这种情况下，滑行器可以是齿轮形状，使得轨道和滑行器类似于齿条和齿轮机构的接合。优选的是，轨道是光滑的。在这种情况下，滑行器可以被构造成接合轨道，使得其沿着轨道滑动。任选的是，滑行器可以是滚子，其沿着轨道滚动。例如，滑行器可以是轮。

应当理解，不同轴承类型的结合可以用于至少一个刚性轴承和至少一个弹性可压缩的轴承。例如，至少一个刚性轴承可以是滑动轴承，至少一个弹性可压缩的轴承可以是滚子轴承。优选的是，相同类型的轴承用于至少一个刚性轴承和至少一个弹性可压缩的轴承的每一个。优选的是，至少一个刚性轴承和至少一个弹性可压缩的轴承每个都包括轨道和沿着轨道滚动的滚子。优选的是，用于至少一个刚性轴承的轨道和用于至少一个弹柔性轴承的轨道设置在相同的主体上，例如第一主体。因此，优选的是，用于至少一个刚性轴承的滑行器和用于至少一个弹柔性轴承的滑行器设置在相同的主体上，例如第二主体上。在第一自由度是旋转自由度的实施方式中，至少一个刚性轴承的滑行器与至少一个弹柔性轴承接合相同的轨道。

可以通过第一主体或者第二主体中的至少一个凹槽设置轨道。可以通过第一主体或者第二主体中的至少一个突起设置轨道。垂直于轨道的长度方向的轨道轮廓可以是弯曲的，例如至少一部分是椭圆形，优选至少一部分是圆弧形，例如半圆形。轨道可以设置成第一主体和第二主体的一体的部分。例如，轨道和其设置的主体可以是一个整体。轨道也可以设置成单独的部件，其安装在第一主体和第二主体之一上。例如，第一主体和第二主体之一可以包括用于轨道的支座。优选的是，该支座基本上沿着轨道的长度支撑轨道。

第一主体相对于第二主体的运动通过轴承限制到基本上平行于第一主体的平面的第一平面。因此，第一主体和第二主体在垂直于第一主体的平面的运动通过轴承被限制。第一主体和第二主体上的协作配合形成至少一个刚性轴承和至少一个弹柔性轴承的支承结构可包括配合的结构，其防止第一主体和第二主体在垂直于第一主体的平面内相对于彼此运动。例如，支承结构可以具有相互接合的结构，例如突起和沟槽布置，其防止第一主体和第二主体在垂直于第一主体的平面内相对于彼此运动。任选的是，第一主体和第二主体上的协作配合形成至少一个刚性轴承和至少一个弹柔性轴承的支承结构可以被构造成在预载荷的作用下摩擦接合，以便通过轴承防止第一主体和第二主体在垂直于第一主体的平面内相对于彼此运动。

应当理解，至少一个刚性轴承可以允许第一主体和第二主体在第一自由度相对运动，但是足够刚性以便防止在所有其他自由度相对运动。第一主体和第二主体上的提供刚性支承的支承结构可以足够刚性，以便其位置不能相对于设置其的主体运动。在支承结构包括支承部分和支座的实施方式中，优选的是，支承部分和支座足够刚性，使得其位置不能相对于设置其的主体运动。例如，在刚性轴承包括位于主体中的一个上的轨道和位于主体中的另一个上的滑行器的实施方式中，优选的是，轨道和滑行器是固定成使得它们的位置不能相对于设置其的主体运动。当然，应当理解，在滑行器是滚子例如轮的实施方式中，滚子能够围绕其轴承相对于设置其的主体旋转。在第一主体和第二主体的结构之间延伸有部件例如滚子轴承在主体的每个上的轨道之间延伸的实施方式中，该部件也可以是具有足够的刚性并且其尺寸和形状允许第一主体和第二主体在第一自由度中相对运动并且防止在其他自由度相对运动。

相比之下，至少一个弹柔性轴承可允许第一主体和第二主体在第一自由度相对运动，并且在至少一个其他自由度也是弹柔性的。这使得弹柔性轴承能够第一和第二主体和/或弹柔性轴承的支承结构在相对于彼此运动时其形状和尺寸的不均匀性。优选的是，弹柔性轴承在第一自由度不是柔性的。具体而言，优选的是，弹柔性轴承仅在垂直于第一自由度的方向延伸的方向上是柔性的。优选的是，弹柔性轴承在基本上垂直于第一主体的平面延伸的方向上是刚性的。优选的是，弹柔性轴承在沿着包含至少一个弹柔性轴承和至少一个刚性轴承的平面延伸的方向上是弹柔性的。

应当理解，设置在第一主体和/或第二主体上的支承结构可以提供弹柔性。例如，在轴承通过主体之一上的轨道和主体的另一个上的滑行器提供的实施方式中，轨道侧可以是弹柔性的。优选的是，滑行器侧是弹柔性的。可选的是，轨道侧和滑行器侧是弹柔性的。在任何情况下，优选的是，弹柔性结构在基本上垂直于轨道的长度延伸的方向上在滑行器处是弹柔性的，以便将滑行器和轨道偏压在一起。优选的是，弹柔性结构在所有其他自由度上是刚性的。

还应当理解，在这些情况下，支承部分本身可以是弹柔性的。例如，轨道本身可以是弹柔性的。例如，在支承部分是滑行器的实施方式中，滑行器本身可以是弹柔性的。此外，在支承结构包括滚子轴承的实施方式中，滚子轴承本身可以是弹柔性的。可选的是，在支承结构包括支承部分和支座的实施方式中，支座可以是弹柔性的。优选的是，支承部分本身是刚性的。例如，优选的是，轨道安装到主体上的弹柔性支座上。在支承结构包括滑行器的实施方式中，优选的是，滑行器安装到主体上的弹柔性支座上。

弹柔性支座可以设置为与主体分开的部件。例如，弹柔性支座可以是弹簧装置，例如螺旋弹簧，其在支承结构和设置支承结构的主体之间作用。在这种情况下，支承结构可以通过至少一个臂部连接到主体上，以便支撑支承结构。该臂部可以铰接到主体上，以便允许臂部和支承结构相对于主体运动。可选的是，臂部可以是可变形的，以便允许臂部和支承结构相对于主体运动。

优选的是，弹柔性支座和主体形成为一个整体件。更优选的是，弹柔性支座和主体由相同的材料形成。这可以减小台的复杂性，因为其减少了所需的部件的数量。这可以降低制造成本，并且还可以改进台的可靠性。

弹柔性支座可以被构造成具有至少一个预定的虚弱点，该虚弱点被构造成当第一主体和第二主体组装在一起时变形。这能够使得弹柔性支座的变形以预定的方式控制。

优选的是，弹柔性支座包括至少一个第一臂部，其在主体和支承结构之间延伸，以便从主体悬挂支承构件。第一臂部可以被构造成在第一臂部与主体相遇的点变形。因此，第一臂部沿着其基本上整个长度保持其形状，但是在其与主体连接的点弯曲。

优选的是，弹柔性支座还包括至少一个第二臂部，其在主体和支承结构之间延伸，以便从主体悬挂支承结构。特别优选的是，弹柔性支座还包括至少一个第三臂部，其在主体和支承结构之间延伸，以便从主体悬挂支承结构更优选的是，弹柔性支座还包括至少第四臂部，其在主体和支承结构之间延伸，以便从主体悬挂支承构件。

当仅有一个刚性轴承和仅有一个弹柔性轴承时，优选的是，它们直接彼此相对地布置。优选的是，刚性轴承和弹柔性轴承布置成使得连接轴承的直线垂直于轴承处的第一自由度延伸。但是，应当理解，至少一个刚性轴承和至少一个弹柔性轴承不必一定布置成直接彼此相对地布置。应当理解，当存在多个刚性轴承和/或多个弹柔性轴承时，轴承可以在第一主体和第二主体之间有各种优选的布置。

优选的是，至少一个刚性轴承和至少一个弹柔性轴承布置成基本上彼此相对，使得至少一个刚性轴承承受的净偏压力的方向基本上与至少一个弹柔性轴承承受的净偏压力的方向的基本上相反。

优选的是，设置偏压机构，其被构造成将至少一个刚性轴承和至少一个弹柔性轴承偏压成在第一主体和第二主体之间支承接合。应当理解，由于至少一个刚性轴承和至少一个弹柔性轴承基本上彼此相对布置，该偏压机构倾向于将至少一个刚性轴承和至少一个弹柔性轴承远离彼此或者朝着彼此偏压。该偏压机构可包括可弹性变形的装置，例如弹簧。该可弹性变形的装置可以通过第一主体和第二主体中的至少一个设置。例如，第一主体和第二主体中的至少一个可以包括与至少一个刚性轴承和至少一个弹柔性轴承对应的至少第一部分和第二部分，并且该偏压机构可以被构造成将这些第一部分和第二部分偏压以便将轴承偏压成支承接合。

优选的是，至少一个弹柔性轴承提供偏压力。因此，优选的是，至少一个弹柔性轴承将至少一个刚性轴承和至少一个弹柔性轴承偏压成支承接合。在这种情况下，至少一个弹柔性轴承可具有其被偏压朝向的正常结构。优选的是该检测台设备被构造成使得至少一个弹柔性轴承抵抗其偏压被迫使离开其正常结构。优选的是至少一个弹柔性轴承通过第一主体和第二主体之间的相互作用被迫使抵抗其偏压离开正常结构。

如上所述，至少一个弹柔性轴承可以包括支承部分，其便于主体之间在第一自由度相对运动，该支撑部分可以通过支座安装到第一主体和第二主体之一上。至少一个弹柔性轴承的支承部分可以是弹柔性的。可选的是，至少一个弹柔性轴承的支承部分和支座都可以是弹柔性的。优选的是至少一个弹柔性轴承的支座是弹柔性的。台设备可以被构造成使得弹柔性支座抵抗其偏压被迫使离开其正常结构，使得弹柔性支座处于偏压状态。优选的是，弹柔性支座通过第一主体和第二主体以及轴承之间的相互作用被迫使抵抗其偏压离开正常结构。

应当理解，当至少一个刚性轴承和至少一个弹柔性轴承处于支承接合时，它们便于第一主体和第二主体之间相对运动。例如，在如下将详细讨论的刚性轴承包括轨道和滑行器的实施方式中，当轨道和滑行器被偏压成相互接合时刚性轴承处于支承接合，使得滑行器被沿着轨道引导。优选的是，当至少一个刚性轴承和至少一个弹柔性轴承处于接合时，在轴承中除了在第一自由度之外基本上没有运动自由度。

优选的是，至少一个刚性轴承和至少一个弹柔性轴承被布置成使得在至少一个弹柔性轴承提供偏压力的实施方式中，至少一个弹柔性轴承的每一个被构造成偏压至少一个刚性轴承支承接合。优选的是，至少一个刚性轴承和至少一个弹柔性轴承被布置成使得至少一个弹柔性轴承提供的净力将每个刚性轴承偏压成支承接合。优选的是至少一个弹柔性轴承和至少一个刚性轴承被布置成使得由弹柔性的偏压提供的作用在每个刚性轴承上的力基本上相同。

应当理解，可以提供至少两个弹柔性轴承。

电机传动的驱动系统可以在的任何部位靠近至少一个刚性轴承的位置施加其驱动力(以便使得第一主体和第二主体在第一自由度相对运动)。电机传动的驱动系统可以作用在至少一个刚性轴承上。电机传动的驱动系统可以作用在第一主体上。电机传动的驱动系统可以作用在第二主体上。在这种情况下，电机传动的驱动系统没有作用的主体被保持不在第一自由度运动。可选的是，电机传动的驱动系统可以作用在第一主体和第二主体上，以导致相对运动。该电机传动的驱动系统可以相对于主体之一在至少第一自由度固定，并且被构造成作用在主体的另一个上，以便导致在第一自由度上的相对运动。

优选的是，在i)传动的驱动系统在第一主体或者第二主体上施加其驱动力的点和其最靠近的至少一个弹柔性轴承之间的最短直线距离与ii)传动的驱动系统在第一主体或者第二主体上施加其驱动力的点和其最靠近的至少一个刚性轴承之间的最短直线距离的比大于1∶1，更优选大于2∶1，特别优选为大约5∶1，例如最优选为大于10∶1。

在第一自由度是线性的实施方式中，优选的是，在i)传动的驱动系统在第一主体或者第二主体上施加其驱动力的点和其最靠近的至少一个弹柔性轴承之间的在垂直于第一自由度方向的距离与ii)传动的驱动系统在第一主体或者第二主体上施加其驱动力的点和其最靠近的至少一个刚性轴承之间的在垂直于第一自由度方向的距离的比大于1∶1，更优选大于2∶1，特别优选为大约5∶1，例如最优选为大于10∶1。

在第一自由度是旋转自由度的实施方式中，优选的是至少一个刚性轴承和至少一个弹柔性轴承被布置成使得所有的至少一个弹柔性轴承在整个包括旋转轴线并且沿着由弹柔性轴承的净偏压垂直的方向延伸的平面的一侧上，并且所有的至少一个刚性轴承位于该平面的另一侧上。在这种情况下，优选的是电机传动的驱动系统在该平面的所有的至少一个刚性轴承所位于的侧上作用在主体上。

在第一自由度是线性自由度的实施方式中，优选的是，所有的至少一个弹柔性轴承设置在平行于第一自由度延伸的平面的一侧上，并且所有的至少一个刚性轴承设置在平行于第一自由度延伸的平面的另一侧上。特别的是，优选所有的至少一个弹柔性轴承朝着台的一侧定位，所有的至少一个刚性轴承朝着台的沿着与第一自由度垂直的方向的相对侧定位。在这些情况下，优选的是，电机传动的驱动系统作用在台的所有的至少一个刚性轴承所位于的一侧上。

电机传动的驱动系统可以包括用于控制电机传动的驱动单元的控制器。因此，在这种情况下，电机传动的驱动单元施加驱动力在第一主体或者第二主体上，控制器相应于从位置输入装置接收的需求相对位置控制电机传动的驱动单元的操作。

合适的用于本发明的电机传动的驱动单元包括带驱动、导螺杆、齿条和齿轮驱动、线性驱动和直接驱动。在一种特别优选的实施方式中，电机传动的驱动单元包括电机主体，驱动轴从该电机主体延伸用于与电机轨道接合，使得由电机主体导致的驱动轴的旋转导致驱动轴和电机轨道沿着电机轨道的范围相对运动。优选的是，电机传动的驱动单元被构造成使得驱动轴的旋转导致驱动轴和电机轨道在垂直于驱动轴的旋转轴线的方向上相对运动。优选的是，驱动轴被构造成摩擦接合摩擦杆。

优选的是，在轴承包括轨道的实施方式中，电机传动的驱动系统作用在轨道上以导致相对运动。这是有利的，因为其是的台能够更紧凑和重量轻。其还减少了电机围绕至少一个刚性轴承施加在主体上的扭矩的量。例如，在电机传动的驱动系统包括具有用于与摩擦杆接合的驱动轴的电机的实施方式中，优选的是，驱动轴摩擦接合轨道。因此，轨道可以是摩擦杆。

优选的是，在电机传动的驱动系统作用在轨道上时，由电机传动的驱动系统施加在轨道上的力与第一主体和第二主体的相对运动的第一自由度的方向基本上相同的方向。更优选的是，电机传动的驱动系统作用在轨道的支承表面上。应当理解，该支撑表面可以是配合的滑行器接合的表面。优选的是，在电机传动的驱动系统和轨道的支承表面之间具有至少一个接触点。例如，在电机传动的驱动系统和轨道的支承表面之间具有两个接触点。优选的是，电机传动的驱动系统施加在轨道上的力的方向基本上平行于支承接触线延伸，该支承接触线基本上平行于轨道的长度延伸并且包含滑行器和轨道之间的接触点。更优选的是，所述电机传动的驱动系统作用在所述轨道的支承表面上的点基本上位于所述支承接触线上。因此，优选的是，电机传动的驱动系统施加在轨道上的力的方向基本上沿着支承接触线延伸。应当理解，在轨道是直的的实施方式中，优选的是，电机传动的驱动系统施加在轨道上的力的方向和支承接触线基本上是同轴的。应当理解，可以由多于一条的支承接触线，例如，在滑行器和轨道之间有两个接触点的实施方式中。在这些实施方式中，优选的是，电机传动的驱动系统作用在轨道上，以便施加沿着至少两个支承接触线中的至少两个延伸的力。

在第一主体和第二主体之间可以设置至少两个刚性轴承。例如，在第一主体和第二主体之一上可以设置至少两个刚性滑行器用于与设置在主体的另一个上的刚性轨道接合。应当了理解，刚性滑行器可以沿着轨道的长度分隔开。在这种情况下，优选的是，电机传动的驱动系统在至少两个隔开的刚性滑行器之间的点作用在轨道上。例如，在电机传动的驱动系统包括用于摩擦接合摩擦杆的驱动轴的实施方式中，优选的是，驱动轴在刚性滑行器之间的点接合骨雕。优选的是，电机传动的驱动系统在相邻的刚性滑行器之间的大致中点作用在轨道上。

电机传动的驱动系统可以是刚性的，因为电机传动的驱动系统作用在台上导致相对运动的部分不能相对于主体运动，电机传动的驱动系统在接触点在垂直于第一自由度的第一方向固定在该主体上。优选的是，机传动的驱动系统作用在台上导致相对运动的部分是柔性弹性的。优选的是，机传动的驱动系统作用在台上导致相对运动的部分在整个包含在还整个包括至少一个弹柔性轴承是柔性的方向的柔性平面中的方向上是柔性弹性的。优选的是，机传动的驱动系统作用在台上导致相对运动的部分被偏压到其作用的主体中。例如，在电机传动的驱动系统包括接合轨道的驱动轴的实施方式中，优选的是，提供将驱动轴偏压成与轨道摩擦接合的偏压机构。优选的是，该偏压机构是弹柔性的。该偏压机构可以作用在电机传动的驱动系统在第一自由度所相对固定的主体和驱动轴之间。

优选的是，在i)定位传感装置所根据来确定第一主体和第二主体的相对位置的第一或者第二主体上的点和其最靠近的至少一个弹柔性轴承之间的最短直线距离与ii)定位传感装置所根据来确定第一主体和第二主体的相对位置的第一或者第二主体上的点和其最靠近的至少一个刚性轴承之间的最短直线距离的比大于1∶1，更优选大于2∶1，特别优选为大约5∶1，例如最优选为大于10∶1。

在第一自由度是线性的实施方式中，优选的是，在i)定位传感装置所根据来确定第一主体和第二主体的相对位置的第一或者第二主体上的点和其最靠近的至少一个弹柔性轴承之间的在垂直于第一自由度方向的距离与ii)定位传感装置所根据来确定第一主体和第二主体的相对位置的第一或者第二主体上的点和其最靠近的至少一个刚性轴承之间的在垂直于第一自由度方向的距离的比大于1∶1，更优选大于2∶1，特别优选为大约5∶1，例如最优选为大于10∶1。

在第一自由度是旋转自由度的实施方式中，优选的是，至少一个刚性轴承和至少一个弹柔性轴承被布置成使得所有的至少一个弹柔性轴承在整个包括旋转轴线并且沿着由弹柔性轴承的净偏压垂直的方向延伸的平面的一侧上，并且所有的至少一个刚性轴承位于该平面的另一侧上。在这种情况下，优选的是，位置传感装置在该平面的所有的至少一个刚性轴承所位于的侧上的点测量第一主体和第二主体的相对位置。

在第一自由度是线性自由度的实施方式中，优选的是，所有的至少一个弹柔性轴承设置在平行于第一自由度延伸的平面的一侧上，并且所有的至少一个刚性轴承设置在平行于第一自由度延伸的平面的另一侧上。特别的是，优选所有的至少一个弹柔性轴承朝着台的一侧定位，所有的至少一个刚性轴承朝着台的沿着与第一自由度垂直的方向的相对侧定位。在这些情况下，优选的是，位置传感装置在该平面的所有的至少一个刚性轴承所位于的侧上的点测量第一主体和第二主体的相对位置。

所述位置传感装置包括位于所述第一主体和所述第二主体中的一个上的刻度尺和位于所述第一主体和所述第二主体中的另一个上的刻度尺读取器。在这种情况下，优选的是，所述刻度尺和刻度尺读取器距离所述至少一个刚性轴承比距离所述至少一个弹柔性轴承更近。特别的是，优选所述刻度尺读取器在距离所述至少一个刚性轴承比距离所述至少一个弹柔性轴承更近的点读取刻度尺。

合适的刻度尺包括具有标识的刻度尺，所述标识限定有可通过读取头读取的图案，以便确定它们之间的相对运动。例如，所述刻度尺可以是具有刻度尺标识的增量刻度尺，所述刻度尺标识限定有周期性图案，当刻度尺和读取头之间发生相对运动时所述周期性图案在读取头产生周期性信号。这些周期性信号产生能够确定刻度尺和读取头直接按的位移的向上/向下的计数。例如，欧洲专利申请No.0207121中描述了这种合适的刻度尺，该欧洲专利申请通过引用其全部内容并入本文。该刻度尺可具有可通过读取头检测的参考标识，以便其可确定读取头相对于刻度尺的精确位置。例如，国际专利申请公开文献WO 2005/124282中公开了这种刻度尺，该国际专利申请的全部内容通过引用并入本说明书中。可选的是，刻度尺可以是绝对刻度尺，其具有使得读取头相对于刻度尺的精确绝对位置的刻度标识，而不需要从预定的位置增量计数。这种刻度尺通常具有限定独特位置数据的刻度标识。这些数据可以是例如伪随机序列或者离散代码字的形式。这种刻度尺在国际专利申请PCT/GB2002/001629中公开了，该国际专利申请的全部内容通过引用并入本说明书中。

来自位置传感装置的位置数据可以用来确定第一主体和第二主体的相对位置。这可例如用来通过用户界面显示向用户提供相对位置读数。可选的是，位置数据可以以控制算法用来检测何时第一主体和第二主体正在相对于彼此运动。此外，来自位置传感装置的位置信息可以通过电机传动的驱动系统使用，例如通过电机传动的驱动系统的控制器使用，作为伺服环路的一部分，以便将第一主体和第二主体相对于彼此驱动到需求相对位置。

优选的是，第一主体和第二主体基本上是平面的。优选的是，第一主体和第二主体之一在另一个之间延伸。优选的是，轴承朝着主体的相对侧设置。优选的是，主体之一通过轴承保持在另一个主体中。特别的是，优选主体之一具有从该主体的相对两侧下垂的第一侧壁和第二侧壁，在所述侧壁之间另一主体通过轴承被保持不在垂直于主体的平面的方向上相对运动。优选的是，第一侧壁和第二侧壁是线性的。优选的是，第一侧壁和第二侧壁相对于彼此平行。优选的是，第一侧壁和第二侧壁的每个都设置轨道。因此，优选的是，另一主体的相配合的侧设置至少一个用于接合相对应的轨道的滑行器。

优选的是，第一主体和第二主体(可以有第三主体)的每个的至少一部分允许透过光。应当理解，光可以是可见光、红外或者紫外光。这是有利的，因为其能够使得放置在第一主体上的样品被照亮。该部分可以是主体的透明部分或者半透明部分。可选的是，该部分可以是主体中的开口。优选的是，在第一自由度是线性的实施方式中，优选第一主体和第二主体的至少一个的一部分是细长的。该部分可以在垂直于第一主体和第二主体可相对于彼此运动的线性自由度的方向上是细长的。在第二主体直接连接第三主体的实施方式中，优选的是，第二主体的部分在第二主体和第三主体可相对于彼此运动的线性自由度方向上是细长的。

台设备还可包括第三主体，所述第三主体通过设置在所述第二主体和所述第三主体之间的至少一个刚性轴承和至少一个弹柔性轴承连接到所述第二主体上，所述至少一个刚性轴承和至少一个弹柔性轴承基本上彼此相对地布置，并且使得所述第二主体和第三主体对彼此预加载，以便将所述第一主体相对于所述第二主体的运动限制到第二自由度，所述第二自由度位于与所述第一主体的平面基本上平行的平面中并且与所述第一自由度基本上垂直。可以设置第二电机传动的驱动系统，其能够沿着所述第二自由度朝着从位置输入装置接收的需求相对位置将所述第一主体和第二主体相对于彼此驱动。优选的是，所述第二电机传动的驱动系统在距离所述至少一个刚性轴承比距离所述至少一个弹柔性轴承更近的位置在所述台上施加驱动力以导致在所述第二自由度中的相对运动。

所述样品定位台还可包括第二位置传感装置，所述第二位置传感装置位于所述第二主体和所述第三主体的至少一个上，并且距离所述至少一个刚性轴承比距离所述至少一个弹柔性轴承更近，所述第二位置传感装置用于提供所述第二主体和所述第三主体的相对位置的测量。

该台可以用于检测设备中，例如显微镜或者分光镜。优选的是，该台用于高精度系统中。例如，该台可以用于高精度系统，其中相对于第二主体定位第一主体的精度至少比第一主体和第二主体可以相对于彼此运动的范围高至少四个数量级、更优选高至少五个数量级，特别优选高至少六个数量级。

优选的是，位置输入装置时电子位置输入装置。合适的电子位置输入装置包括操纵杆、跟踪球或者用户可以操纵来输入需求相对位置的其他装置。电子位置输入装置可以是包含预存储的需求相对位置的存储装置。可选的是，位置输入装置时处理器单元，例如通用计算机，其可从计算机程序提供需求相对位置。因此，用户可对一系列位置编程，该程序在这些位置上运行以便控制台设备的位置。

根据本发明的第二方面，提供一种光学检测设备，其包括：光学检测装置；以及根据前面描述的用于相对于光学检测装置定位待检测的样品的样品定位台。

根据本发明的第三方面，提供一种样品定位台，其用于显微镜设备，所述样品定位台包括：基本上平面的第一主体，其具有基本上彼此相对并且平行的第一线性轨道和第二线性轨道，至少所述第一线性轨道相对于所述第一主体刚性固定；第二主体，所述第二主体直接连接到所述第一主体上，使得所述第二主体能够相对于所述第一主体在一自由度内运动，所述第二主体具有至少第一和第二刚性安装的滑行器，所述滑行器与所述第一线性轨道在沿着所述第一线性轨道隔开的点处接合，以便定义所述自由度，所述第二主体还具有至少一个弹柔性滑行器，所述至少一个弹柔性滑行器与所述第二线性轨道接合，其中，所述滑行器和所述轨道将所述第一主体相对于所述第二主体的运动限制到与所述第一主体的平面基本上平行的第一平面；电机传动的驱动系统，其在所述自由度内相对于所述第二主体固定，并且在所述第一和第二刚性安装的滑行器与所述第一线性轨道接合的点之间的点处作用在所述第一线性轨道上，以便沿着所述自由度朝着从位置输入装置接收的需求相对位置将第一主体和第二主体相对于彼此驱动；以及位置传感装置，所述位置传感装置位于所述第一主体和所述第二主体的至少一个上，并且位于所述主体的距离所述刚性安装的滑行器比距离所述弹柔性滑行器更近的一侧上，所述位置传感装置用于提供所述第一主体和所述第二主体的相对位置的测量。

附图说明

以下将通过参照附图示例性地描述本发明。其中：

图1显示了具有根据本发明的样品定位台的光学检测设备的透视图；

图2显示了图1所示的光学检测设备的侧视图；

图3显示出了图1所示的样品定位台的板的透视图；

图4显示了图1所示的样品定位台的下侧的透视图，并且示出了第一托架和板；

图5a和5b显示出了图4所示的托架的平面图和透视图；

图6a显示了图1中所示的样品定位台的下侧的透视图，并且示出了第一托架、第二托架和板；

图6b单独显示出了第二托架的顶侧的透视图；

图7显示了图1所示的样品定位台内安装的驱动机构的详细视图；

图8a和8b显示出了图7所示的驱动机构的透视图；

图9显示了图7所示的驱动机构的支承构件的透视图；

图10示意性显示了样品定位台的托架的滑行器安装的变形；

图11示意性显示了与跟进本发明的样品定位台连接的控制系统和输入装置的示意性视图；

图12示出了操作图11所示的控制系统的位置维持模块的方法的流程图；

图13示出了操作图11所示的控制系统的碰撞/拖拽检测模块的方法的流程图；

图14示出了根据本发明的样品定位台的第二实施方式的下侧透视图；

图15a示出了第二引导杆、驱动轴和图1到14所示的第一和第二托架的支承轮的下侧示意图；以及

图15b示出了图15a所示的驱动轴和引导杆的示意性剖视图；

图15c示出了图15a所示的支承轮和引导杆的剖视图。

具体实施方式

现在参照图1和2，示出了光学检测设备2，其包括样品定位台4(以下称为台4)以及显微镜6形式的光学检测装置。

显微镜6包括物镜10、第一目镜12和第二目镜14、以及支撑样品定位台4的臂部16。

应当理解，光学检测装置不必须是显微镜，其可以是适合于检测放置在台4上的任何装置。例如，检测装置可以是分光镜。此外，应当理解，根本可以没有光学检测装置。例如，台4可以用来支撑待肉眼检测的样品8。

参照图2-5，台包括板18、第一托架20和第二托架22。应当理解，样品定位台4示例性被构造成使得板18水平定位。

第二托架22相对于显微镜6固定，并且相对于物镜19在X和Y方向上固定。

板18具有上表面24，该表面基本上是平的并且基本上为矩形。在所描述的实施方式中，凹入区域26形式的结构用于接收待检测的样品8。此外，还设置开孔27，使得位于板18下方的光源(没有示出)可以照射位于凹入区域26中的样品8。第一边缘28和第二边缘30从板18的相对两侧下垂。

基本上为圆柱形的手柄40从板18的一个角落下垂。手柄40设置在板的远离臂部16的一侧上。这有助于易于接近手柄40。凹槽42设置在板18的上表面24中，用于接收用户的拇指。手柄40和凹槽42便于用户抓握板18。

第一位置测量装置设置成第一刻度尺(图4示出了其一部分)的形式，其设置在板18的下侧上，并且可以通过安装在第一托架20上的第一读取头33(如图5a和5b所示)读取。第一读取头33通过电缆146中的线(没有显示出来)与控制系统电连接，并且可以输出信号，该信号可以由控制系统使用来确定板18相对于第一托架20的位置。合适的刻度尺是可从瑞尼斯豪公司获得的型号为RGS40的刻度尺产品。合适的读取头是可以从瑞尼斯豪公司获得的型号为RGH34的在售读取头产品。

参照图4、5、6a和6b，第一托架20具有主体21，该主体21的形状和尺寸使得其在板18的第一边缘28和第二边缘30之间滑动配合。

第一托架20的主体21具有细长开孔64，以及多个具有减小的深度的部分，例如表示为标记65的部分。这些开孔64允许如下面更详细描述地光通过主体21，并且减小的深度部分65减小了主体21的重量。

第二位置测量装置设置为第二刻度尺的形式，其设置在第一托架20的下侧上，并且可以通过安装在第二托架22上的第二读取头37读取。第二读取头37通过电缆146中的线(没有显示出来)与控制系统200电连接，并且可以输出信号，该信号可以由控制系统200使用来确定第一托架20相对于第二托架22的位置。合适的刻度尺是可从瑞尼斯豪公司获得的型号为RGS40的刻度尺产品。合适的读取头是可以从瑞尼斯豪公司获得的型号为RGH34的在售读取头产品。

第三边缘66和第四边缘68从主体21下垂，并且在安装有第一轮44、第二轮46和第三轮48的第一和第二侧之间延伸。第三边缘66具有沿其长度延伸的第三细长凹槽70，用于接收第三引导杆72。第四边缘68具有沿其长度延伸的第四细长凹槽74，用于接收第四引导杆78。第三引导杆72和第四引导杆78保持在第三细长凹槽70和第四细长凹槽74中。

第一和第二刚性轴承，指示为43和45，在台4的一侧设置在板18和第一托架20之间。第一弹柔性轴承表示为47，其在台4的相对侧上设置在板18和第一托架20之间。轴承43、45、47便于使得板18和第一托架20在X方向上相对运动。

下面将更详细描述，轴承43、45和47由设置在板18和托架20上的协作的轴承结构提供。

第一边缘28具有沿其长度延伸的用于接收第一引导杆34的第一细长凹槽32。第一引导杆34提供用于第一刚性轴承43和第二刚性轴承45的板18上的支承结构的支承部分。第二边缘30具有沿其长度延伸的用于接收第二引导杆38的第二细长凹槽36。第二引导杆38提供用于第一弹柔性轴承47的板18上的支承结构的支承部分。

第一托架20具有在第一托架20的第一侧上间隔开定位的第一刚性轮44和第二刚性轮46。第一刚性轮44和第二刚性轮46提供用于第一刚性轴承43和第二刚性轴承45的第一托架20上的支承结构的支承部分。第一托架20还具有定位在第一托架20的与第一侧相对的第二侧上的第三刚性轮48。第三刚性轮48沿着第二侧的长度定位使得其位于第一侧上的第一刚性轮44和第二刚性轮46中间。第三刚性轮48提供用于第一弹柔性轴承47的第一托架20上的支承结构的支承部分。

第一刚性轮44和第二刚性轮46安装在主体21中的第一圆形凹槽58和第二圆形凹槽60内，其一部分延伸超过主体21的边界。当样品定位台如图4组装时就是这样，第一刚性轮44和第二刚性轮46与第一引导杆34接合，由此提供第一刚性轴承43和第二刚性轴承45。类似，第三刚性轮48安装在主体21中的第三圆形凹槽62中，第三刚性轮48的一部分延伸超过主体21的边界。当样品定位台被组装时，第三刚性轮48与第二引导杆38接合，由此提供第一弹柔性轴承47。

板18和第一托架20被构造成使得当它们组装在一起时，第一托架20上的轮上和检测板上的相应引导杆上的力低得足以使得第一托架20沿着引导杆在板18内自由运动，但是高得足以使得在板18和第一托架20之间在所有其他尺寸维上没有间隙。

第一刚性轮44、第二刚性轮46和第三刚性轮48每个都具有圆形开孔，这些轮通过其开孔与第一方形栓52、第二方形栓54和第三方形栓56的干涉配合而安装在第一圆形凹槽58、第二圆形凹槽60和第三圆形凹槽62中。圆形开孔和方形栓的使用使得在轮和栓之间形成准确和可靠的安装。第一刚性轮44、第二刚性轮46和第三刚性轮48包含使得它们能够相对于栓旋转的轴承。第一刚性轮44、第二刚性轮46和第三刚性轮48的周边边缘具有沟槽，使得这些轮可以部分地包绕其相应的引导杆。这防止了轮和托架相对于板在Z方向上运动，即在垂直于板18的平面运动。

第一栓52和第二栓54安装在第一托架20上，它们不能相对于主体21运动。相比之下，第三栓56安装在第一托架20上，在样品定位台4被组装时其可以相对于主体21在垂直于板18的第二引导杆38的长度的方向上弹性运动。

特别的是，第三栓56安装在平面基底82上，该平面基底82通过限定第一开孔92、第二开孔94和第三开孔96的第一臂部84、第二臂部86和第三臂部88和第四臂部90与主体21连接。第一臂部84、第二臂部86和第三臂部88和第四臂部90可弹性变形，其允许平面基底82和安装在其上的栓56和第三轮48在沿着箭头A方向的施加在平面基底82上的力的作用下沿着箭头A的方向运动到主体21中。第一臂部84、第二臂部86和第三臂部88和第四臂部90被构造成能够沿着其长度如图10(其示出了在本实施方式中臂部能够变形的量的放大)所示变形。

台4被构造成使得当板18和第一托架20组装在一起时，第一臂部84、第二臂部86和第三臂部88和第四臂部90变形。因此，第一臂部84、第二臂部86和第三臂部88和第四臂部90由于其弹性使得第一臂部84、第二臂部86和第三臂部88和第四臂部90将第三刚性轮48偏压到第二引导杆38中。这又导致第一刚性轮44和第二刚性轮46偏压到第一引导杆34中。

在所描述的实施方式中，台4被构造成使得施加在平面基底82上的力(通过第三轮48与第二引导杆38接合的第三轮48上的力所导致)大于第一臂部84、第二臂部86和第三臂部88和第四臂部90的屈服应力。因此，第一臂部84、第二臂部86和第三臂部88和第四臂部90在板18和第一托架20组装时塑性变形。

参照图6a、6b和7，第二托架22具有主体23，该主体23的形状和尺寸使得其在第一托架20的第三边缘66和第四边缘68之间滑动配合。第二托架22基本上与第一托架20一致，除了其开孔67的形状(如下面更详细描述的，允许光通过第二托架22)是圆形的而不是细长的。这是可以的，因为第二托架22相对于光源固定，而第一托架20可以相对于第一托架20在Y方向上运动。

第三和第四刚性轴承，指示为81和83，在台4的一侧设置在第一托架20和第二托架22之间。第二弹柔性轴承表示为85，其在台4的与设置第三刚性轴承81和第四刚性轴承83的侧相对的侧上设置在第一托架20和第二托架22之间。轴承81、83、85便于使得第一托架20和第二托架22在Y方向上相对运动。

下面将更详细描述，轴承81、83、85由设置第一托架20和第二托架22上的协作的轴承结构提供。

第一托架20上的第四引导杆78提供用于第三刚性轴承81和第四刚性轴承83的第一托架20上的支承结构的支承部分。第一托架20上的第三引导杆72提供用于第二弹柔性轴承85的第一托架20上的支承结构的支承部分。

与第一托架20类似，第二托架22具有在第二托架22的第一侧上间隔开定位的第一刚性轮77和第二刚性轮79。第一刚性轮77和第二刚性轮79提供用于第三刚性轴承81和第四刚性轴承83的第二托架22上的支承结构的支承部分。第二托架22还具有定位在第二托架22的与第一侧相对的第二侧上的第三刚性轮80。第三刚性轮80沿着第二侧的长度定位使得其位于第一侧上的第一刚性轮77和第二刚性轮79中间。第三刚性轮80提供用于第二弹柔性轴承85的第二托架22上的支承结构的支承部分。

第一托架20和第二托架22被构造成使得当它们组装在一起时，第二托架22上的轮上和第一托架20上的相应引导杆上的力低得足以使得第二托架22沿着引导杆在第一托架20内自由运动，但是高得足以使得在第一托架20和第二托架22之间在所有其他尺寸维上没有间隙。

第一刚性轮77和第二刚性轮79安装在第二托架22上，它们不能相对于主体23运动。相比之下，第三刚性轮80安装在第二托架22上，在样品定位台4被组装时其可以相对于主体23在垂直于板18的第四引导杆72的长度的方向上运动。

特别的是，第三刚性轮80安装在栓87上，该栓87安装在平面基底89上，该平面基底89通过限定第一开孔99、第二开孔101和第三开孔103的第一臂91、第二臂部93和第三臂部95和第四臂部97与主体23连接。第一臂91、第二臂部93和第三臂部95和第四臂部97可沿着其长度弹性变形，其允许平面基底89和安装在其上的栓87和第三轮80在沿着箭头B方向的施加在平面基底89上的力的作用下沿着箭头B的方向运动到主体23中。

台4被构造成使得当第一托架20和第二托架22组装在一起时，第一臂91、第二臂部93和第三臂部95和第四臂部97变形。因此，第一臂91、第二臂部93和第三臂部95和第四臂部97由于其弹性使得第一臂91、第二臂部93和第三臂部95和第四臂部97将第三刚性轮80偏压到第三引导杆72中。这又导致第一刚性轮77和第二刚性轮79偏压到第四引导杆78中。

在所描述的实施方式中，台4被构造成使得施加在平面基底89上的力(通过第三轮80与第三引导杆72接合的第三轮80上力所导致)大于第一臂91、第二臂部93和第三臂部95和第四臂部97的屈服应力。因此，第一臂91、第二臂部93和第三臂部95和第四臂部97在第一托架20和第二托架22组装时塑性变形。

参照图6a、6b和7，用于相对于样品定位台沿着X方向驱动第一托架20的第一驱动单元98安装在第一托架20上位于第一托架的第三轮48附近，并且与第二引导杆38摩擦接合。用于相对于第一托架20沿着Y方向驱动第二托架22的第二驱动单元100安装在第二托架22上位于第二托架的第一轮77和第二轮79之间附近，并且与第四引导杆78摩擦接合。第一驱动单元98和第二驱动单元100相同。

已经发现，在设置刚性轮的侧上设置驱动单元和定位测量装置提高了样品定位的精度和可重复性。图14示出了台1004的实施方式，其基本上与参照图1到13描述的台4一致，类似的部分具有类似的附图标记。但是，不是将提供板18和第一托架20之间的相对运动的第一驱动单元98设置在弹柔性轴承(没有示出)一侧上，其位于刚性轴承(图中仅可见第一刚性轴承43，第二刚性轴承比较不清楚)一侧上。与参照图1到13描述的实施方式的台4一样，提供第一托架20和第二托架22之间的相对运动的第二驱动单元100还是设置在刚性轴承(仅可见第一刚性轴承83)一侧上。

参照图7-9，第二驱动单元100包括电机主体102和从电机主体102延伸的可由电机主体102驱动旋转的驱动轴104。电机主体102是12伏特的DC直接驱动电机。电机主体102通过电缆(没有示出)从电源(没有示出)接收能量。

驱动轴104具有第一锥形部分106和第二锥形部分(没有显示出来)，每个部分朝着驱动轴的长度的中间会聚到减小的直径部分。当样品定位台4被组装时，第一锥形部分106和第二锥形部分接触第四引导杆78。因此，驱动轴104与引导杆78之间具有两个接触点。如图15a到15c所示，第一接触点105和第二接触点107每个都位于虚线109所示的支承接触平面上，该平面包含第二托架22的第一轮77和第二轮79与第四引导杆78之间的接触点。特别的是，驱动轴104与引导杆78的下侧之间的接触点105位于下侧支承接触线上，该接触线包含第一轮77与引导杆的下侧之间的接触点111和第二轮79与引导杆的下侧之间的接触点113。此外，驱动轴104与引导杆78的上侧之间的接触点107位于上侧支承接触线上，该接触线包含第一轮77与引导杆的上侧之间的接触点115和第二轮79与引导杆的上侧之间的接触点(没有示出)。

第二驱动单元100包括安装臂部108。电机主体102固定到该安装臂部上，使得它们不能相对于彼此运动。安装臂部108具有基部110和臂部116，电机主体102通过第一螺钉112和第二螺钉114固定在该基部110上，该臂部116沿着第四引导杆78的长度延伸离开电机主体102。臂部116的远离电机主体102的端部具有限定有开孔120的延伸部118。

安装臂部108通过弹簧122安装在第二托架22上。弹簧122通过螺钉124固定到第二托架22上，并且通过将弹簧的端部钩过开孔120将弹簧122安装到安装臂部108上。因此，通过这种方式，安装臂部108安装在第二托架22上，使得安装臂部108以及电机主体102与驱动轴104在除了由驱动轴104的旋转轴线B限定的方向上之外的所有其他方向上相对于第二托架22自由运动。安装臂部108的旋转，并且因此电机主体102和驱动轴104的旋转，在第一方向上受到弹簧122的限制，在与第一方向相反的第二方向上由于延伸部118抵靠在第二托架22的主体23上受到限制。

第二驱动单元100还包括偏压机构126，用于将驱动轴104偏压到第四引导杆78上。偏压机构126包括具有头部130和臂部132的主体128以及弹簧144，当样品定位台4被组装时，该弹簧144在头部130和第二托架22的主体23之间作用。

头部130具有第一轴承134、第二轴承136、第三轴承138和第四轴承140。当样品定位台4被组装时，这些轴承接合驱动轴104，并且便于驱动轴104相对于头部130旋转。

臂部132的第一端固定到头部130上，臂部132在远离头部130的第二端具有开孔141。偏压机构126通过延伸穿过臂部132中的开孔141并且与主体23中的螺纹孔接合的螺栓142连接到主体23上。臂部132是柔性的，使得头部130可以通过弹簧144偏压到第二引导杆78上。

为了组装样品定位台4，第一托架20滑动到板18中，使得第一轮44和第二轮46接合第一引导杆34，并且使得第三轮48和第一驱动单元98(其以如上所述的方式安装在第一托架20上)的驱动轴104接合第二引导杆38。

板18和第一托架20的尺寸使得第一托架20可以接收在板18中，第一臂部84、第二臂部86和第三臂部88和第四臂部90变形使得第三轮48压缩到第一托架20的主体21中。此外，在所描述的实施方式中，第一臂部84、第二臂部86和第三臂部88和第四臂部90变形程度使得第一臂部84、第二臂部86和第三臂部88和第四臂部90塑性变形。因此，当第一托架20接收在板18中时，第一臂部84、第二臂部86和第三臂部88和第四臂部90将第三轮48偏压到第二引导杆38上。

此外，弹簧144通过第一驱动单元98的驱动轴104与板18的第二引导杆38之间的相互作用而被压缩，使得驱动轴104被偏压到第二引导杆38上。

第二托架22然后以类似于上面相对于第一托架20和板18的方式滑动到第一托架20中。

第二托架22然后固定到显微镜6上，使得其不能相对于物镜10在X和Y方向上运动。因此，板18的位置可以相对于物镜10在X方向上通过操作第一驱动单元98来移动，并且在Y方向通过第二驱动单元的操作来移动。

光源(没有示出)可以定位在样品定位台4的下方。来自光源的光可以穿过第二托架22中的开孔67、第一托架中的开孔65和板18中的开孔27，以便照亮位于板18上的样品8。

如图11所示，样品定位台4通过输入/输出线202(电缆46中的)链接到控制系统200上。控制系统200包括初始化模块204、位置保持模块(PMM)206和碰撞/拖拽检测模块208。控制系统200通过输入/输出线212链接到输入装置210上。

下面参照图12描述控制系统200的基本操作。当控制系统200首先被打开接通时位置保持模块206在步骤300开始。一起动，位置保持模块206在步骤302进行初始化过程。这包括从初始化模块204调用校准程序，用于校准样品定位台4。一旦完成校准程序，位置保持模块206接收板18相对于第一托架20在X方向的当前位置和第一托架20(因此板18)在Y方向相对于第二托架22的当前位置，并将该数据放入当前位置变量。作为初始化过程302的一部分，位置保持模块206设置需求位置变量，其初始值与当前位置变量相同。

可以通过用户经由输入装置210输入新的需求位置来改变需求位置变量。特别的是，用户可以通过输入装置210将需求X位置和需求Y位置输入到控制系统中。在所描述的实施方式中，用户输入绝对需求位置(即，将板18移动到某一X/Y位置)。但是，应当理解，输入到控制系统200的需求位置可以是相对位置(即，在X/Y方向上移动板18一定数量)。

位置保持模块206连续监控来自第一读取头33和第二读取头37的输出，并在检测到位置改变时更新当前位置变量。

在步骤304，位置保持模块206继续检测看是否需求位置和当前位置相同。如果不是，则在步骤306位置保持模块206根据需要施加DC输出电压(“V”)到第一驱动单元98和第二驱动单元100的电机主体102中的至少一个，以便朝着需求位置移动板18。输入电压V可以增加到最大输出电压，以便逐步朝着需求位置移动板18。当板18被移到时，当前位置变量被继续更新，以便反应当前实际位置。该过程继续，知道当前位置变量与需求位置变量相同。

用户通过将力沿着X和/或Y方向施加到板18上来手动拖动板18。用户可通过操作手柄40将这种力施加到板18上。

碰撞/拖拽检测模块208与位置保持模块206并行运行，用来确定板18是否被用户手动拖拽，或者是否板18已经于物体发生碰撞。如果碰撞/拖拽检测模块208检测到这种情况，则其是的第一驱动单元98和/或第二驱动单元100的电机主体102停用，以便停止它们抵抗外力驱动。下面参照图13描述碰撞/拖拽检测模块208的操作。

当控制系统打开接通时，碰撞/拖拽检测模块208在步骤500开始。在步骤502，由位置保持模块206在步骤306施加的输出电压V被继续监控看是否其处于最大水平。

如图12所示，当板18与物体碰撞时，或者其被拉离需求位置时，位置保持模块206企图通过增加施加到第一驱动单元98和/或第二驱动单元100的电机主体102上的输出电压(“V”)到全功率，以便将当前位置带到更接近于需求位置。因此，只有在当前位置与需求位置不同时输出电压V才处于其最大水平。

如果输出电压V处于其最大电压，则过程继续到步骤504。在步骤504，位置误差记录在PositionError0中，并且计时器(“t”)被启动。位置误差是需求位置和当前位置之间的差别。

控制继续到步骤506，其中计时器继续增量，直到其到达最大值(“T”)的一半。在所描述的实施方式中，“T”是25ms。因此，在大约12.5ms之后，确定是否输出电压V还处于其最大值。如果输出电压V不再处于其最大水平，则意味着施加在板18上的外力已经被移除，因此过程重新启动。

如果输出V还处于其最大水平，则控制继续到步骤508，其中当前位置误差记录在变量PositionError1中。

在步骤510，计时器继续增量，知道其到达其最大值T。因此，在从计时器启动起大约25ms之后，确定是否输出电压V还处于其最大水平。如果输出电压V不再处于其最大水平，则意味着施加在板18上的外力已经被移除，并且因此过程重新启动。

如果输出电压V仍处于其最大水平，则控制继续道步骤512，其中当前位置误差记录在变量PositionError2中。

在步骤514，确定是否外力正被施加在板18上。如果样品定位台4已经与物体碰撞并且停止，则在计时器t正被启动和计时器t到达最大值T之间板的位置没有发生明显改变。因此，如果PositionError0的位置和PositionError2的位置之间的差别小于预定最大移动阈值X，则该方法继续到步骤518。预定最大移动阈值X使得碰撞还能够被检测，即使板18在PositionError0和PositionError2的记录之间移动小的距离。在所描述的实施方式中，预定最大移动阈值X是100μm。

如果在步骤514该方法没有确定板18已经于物体发生碰撞，则该方法继续到步骤516，其中确定是否板18被手动拖拽。

在步骤514，确定是否下面中的任一项成立：

0＞PositionError0＞PositionError1＞PositionError2

0＜PositionError0＜PositionError1＜PositionError2

无论什么时候只要板18被拖拽离开其需求位置，这些条件成立。如果这些条件任一成立，则过程继续到步骤518。如果没有一个成立，则过程返回到步骤502。

在步骤518，电机主体102被关闭。这是通过如下方式导致：碰撞/拖拽检测模块208中断了位置保持模块206并且将施加到驱动单元上的DC输出电压V减小到零。因此，电机主体102将不再试图将板18驱动到需求位置，驱动单元100可以由用户容易地回驱。

控制然后继续到步骤520，其中计时器Voff被启动。计时器Voff具有一秒的最大值。在步骤522，确定是否板18是静止的。如果检测板不是静止的，则控制返回到步骤520，计时器Voff重置到零。

如果确定板18是静止的，则控制继续到步骤526，其中确定是否计时器Voff已经到达其最大值(即一秒)。如果没有，则控制返回到步骤522，并且使得在该过程中，在计时器Voff被启动之后没200μs执行一次步骤524。如果计时器Voff已经到达其最大值(即一秒)，则控制继续到步骤528，其中需求位置变量设置为当前位置，并且位置保持模块206被重新启动(从步骤304)。

参照附图13描述的过程对于第一驱动单元98和第二驱动单元100独立执行。

应当理解，除了上述方法的其他机制可以用来确定何时关闭电机100和104，以便不会抵抗外力驱动板18到需求位置。例如，可以在台4上设置开关，用于使得用户能够在试图驱动板到需求位置的模式和自由允许用户回驱驱动单元98和驱动单元100以便手动定位板18的模式之间切换操作模式。可以设置这种开关，例如在台4上设置按钮。例如，按钮可以设置在板18上的凹槽42的位置。

Claims (19)

1.一种样品定位台，其用于相对于光学检测装置定位待检测的样品，所述样品定位台包括：

基本上平面的第一主体，待检测的样品可以携带在该第一主体上；

第二主体，所述第二主体通过设置在所述第一主体和所述第二主体之间的至少一个刚性轴承和至少一个弹柔性轴承直接连接到所述第一主体上，所述至少一个刚性轴承和至少一个弹柔性轴承基本上彼此相对地布置，并且通过所述轴承使得所述第一主体和第二主体在基本上平行于所述基本上平面的第一主体的平面的方向上对彼此预加载，并且通过所述轴承所述第一主体相对于所述第二主体的运动被限制到与所述第一主体的平面基本上平行的第一平面；

电机传动的驱动系统，其可操作地朝着从位置输入装置接收的需求相对位置将第一主体和第二主体相对于彼此在第一平面内驱动，其中，所述电机传动的驱动系统在距离所述至少一个刚性轴承比距离所述至少一个弹柔性轴承更近的位置在所述台上施加驱动力；以及

位置传感装置，所述位置传感装置位于所述第一主体和所述第二主体的至少一个上，并且距离所述至少一个刚性轴承比距离所述至少一个弹柔性轴承更近，所述位置传感装置用于提供所述第一主体和所述第二主体的相对位置的测量。

2.根据权利要求1所述的样品定位台，其特征在于，所述至少一个刚性轴承包括位于所述第一主体和所述第二主体中的一个上的至少一个轨道以及位于所述第一主体和所述第二主体中的另一个上的与所述轨道接合的至少一个滑行器。

3.根据权利要求2所述的样品定位台，其特征在于，所述电机传动的驱动系统作用在所述轨道上，以便导致相对运动。

4.根据权利要求3所述的样品定位台，其特征在于，所述电机传动的驱动系统作用在所述轨道的支承表面上。

5.根据权利要求4所述的样品定位台，其特征在于，由所述电机传动的驱动系统施加在所述轨道上的力的方向基本上延伸平行于支承接触线。

6.根据权利要求4或者5所述的样品定位台，其特征在于，所述电机传动的驱动系统作用在所述轨道的支承表面上的点基本上位于所述支承接触线上。

7.根据前述权利要求中任一项权利要求所述的样品定位台，其特征在于，通过所述轴承所述第一主体和所述第二主体的相对运动被限制到第一自由度，所述第一自由度基本上平行于所述第一主体的平面。

8.根据权利要求7所述的样品定位台，其特征在于，所述样品定位台包括沿着第一自由度相互分隔开的至少两个刚性轴承，所述电机传动的驱动系统在所述至少两个刚性轴承之间的点处作用在所述第一主体或者第二主体上。

9.根据前述权利要求中任一项权利要求所述的样品定位台，其特征在于，所述第一主体和所述第二主体可在线性方向相对于彼此运动。

10.根据前述权利要求中任一项权利要求所述的样品定位台，其特征在于，所述第一主体是板，所述第二主体是托架。

11.根据权利要求2到10中任一项权利要求所述的样品定位台，其特征在于，所述轨道是摩擦杆，所述滑行器是轮。

12.根据权利要求11所述的样品定位台，其特征在于，所述电机传动的驱动系统包括电机主体和从所述电机主体延伸的驱动轴，所述驱动轴与所述摩擦杆摩擦接合，从而所述驱动轴的旋转使得所述摩擦杆相对于所述驱动轴运动。

13.根据前述权利要求中任一项权利要求所述的样品定位台，其特征在于，所述弹柔性轴承包括便于使得所述两个主体之间相对运动的支承部分以及使得所述支承部分弹性地柔性运动的弹柔性支座。

14.根据权利要求13所述的物体检测设备，其特征在于，所述弹柔性支座将所述轴承偏压成支承接合。

15.根据前述权利要求中任一项权利要求所述的样品定位台，其特征在于，所述位置传感装置包括位于所述第一主体和所述第二主体中的一个上的刻度尺和位于所述第一主体和所述第二主体中的另一个上的刻度尺读取器，所述刻度尺和刻度尺读取器距离所述至少一个刚性轴承比距离所述至少一个弹柔性轴承更近。

16.根据权利要求中7所述的样品定位台，其特征在于，所述样品定位台还包括：

第三主体，所述第三主体通过设置在所述第二主体和所述第三主体之间的至少一个刚性轴承和至少一个弹柔性轴承连接到所述第二主体上，所述至少一个刚性轴承和至少一个弹柔性轴承基本上彼此相对地布置，并且使得所述第二主体和第三主体对彼此预加载，以便将所述第一主体相对于所述第二主体的运动限制到第二自由度，所述第二自由度位于与所述第一主体的平面基本上平行的平面中并且与所述第一自由度基本上垂直；

第二电机传动的驱动系统，其能够沿着所述第二自由度朝着从位置输入装置接收的需求相对位置将所述第一主体和第二主体相对于彼此驱动，其中，所述第二电机传动的驱动系统在距离所述至少一个刚性轴承比距离所述至少一个弹柔性轴承更近的位置在所述台上施加驱动力以导致在所述第二自由度中的相对运动。

17.根据权利要求16所述的样品定位台，其特征在于，所述样品定位台还包括第二位置传感装置，所述第二位置传感装置位于所述第二主体和所述第三主体的至少一个上，并且距离所述至少一个刚性轴承比距离所述至少一个弹柔性轴承更近，所述第二位置传感装置用于提供所述第二主体和所述第三主体的相对位置的测量。

18.一种光学检测设备，其包括：

光学检测装置；以及

根据前述权利要求中任一项权利要求所述的用于相对于光学检测装置定位待检测的样品的样品定位台。

19.一种样品定位台，其用于显微镜设备，所述样品定位台包括：

基本上平面的第一主体，其具有基本上彼此相对并且平行的第一线性轨道和第二线性轨道，至少所述第一线性轨道相对于所述第一主体刚性固定；

第二主体，所述第二主体直接连接到所述第一主体上，使得所述第二主体能够相对于所述第一主体在一自由度内运动，所述第二主体具有至少第一和第二刚性安装的滑行器，所述滑行器与所述第一线性轨道在沿着所述第一线性轨道隔开的点处接合，以便定义所述自由度，所述第二主体还具有至少一个弹柔性滑行器，所述至少一个弹柔性滑行器与所述第二线性轨道接合，其中，所述滑行器和所述轨道将所述第一主体相对于所述第二主体的运动限制到与所述第一主体的平面基本上平行的第一平面；

电机传动的驱动系统，其在所述自由度内相对于所述第二主体固定，并且在所述第一和第二刚性安装的滑行器与所述第一线性轨道接合的点之间的点处作用在所述第一线性轨道上，以便沿着所述自由度朝着从位置输入装置接收的需求相对位置将第一主体和第二主体相对于彼此驱动；以及

位置传感装置，所述位置传感装置位于所述第一主体和所述第二主体的至少一个上，并且位于所述主体的距离所述刚性安装的滑行器比距离所述弹柔性滑行器更近的一侧上，所述位置传感装置用于提供所述第一主体和所述第二主体的相对位置的测量。

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