CN108572427A - 自动对焦多波长平行单色光发生装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种自动对焦多波长平行单色光发生装置，涉及光谱分析和成像技术领域，尤其涉及平行单色光发生装置。包括控制器组件、控制线以及平行单色光发生器，所述的控制器组件还包括控制器组件壳体、微处理器单元以及5英寸触摸显示屏，所述的平行单色光发生器还包括平行单色光发生器底板、透镜驱动组件、光源驱动组件、滤波片驱动组件以及平行单色光发生器外壳。通过在控制器组件上的触摸显示屏上输入透镜焦距、所需单色光波长、所需单色光光源直径信息，由控制器组件内的微处理器单元控制步进电机自动完成对各驱动组件的控制，实现自动对焦及滤波片选择等动作，获得所需波长的平行单色光。
Description
技术领域
本发明涉及一种平行单色光发生装置，尤其涉及一种自动对焦多波长平行单色光发生装置，属于光谱分析和成像技术领域。
背景技术
普通的光源是由不同波长的单色光所混合而成的复合光，在物理学上，单色光是指具有单一波长(或频率)不能再通过色散分解的电磁辐射。严格来说，并没有任何光源能制造纯物理意义上的纯单色光。在实际应用中，经过各种滤光片过滤的光波、经过光栅色散的光波也都惯常的称为单色光。
目前的单色光发生装置多采用LED灯或白光灯与滤光片组合，大多为固定焦距的单色光发生装置，只能形成某种单一光径，单一波长的单色光。在某些需求多种波长，不同光径的情况下就无法达到使用的要求了，而且该类单色光发生器的焦距为固定焦距，当光源发生偏移时，需要手动校准，调节的精度很低，误差也很大，极大地影响设备的使用。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中单色光发生装置只能产生单一光径，单一波长单色光的问题而提供一种自动对焦多波长平行单色光发生装置。
本发明的目的是这样实现的：包括控制器组件、平行单色光发生器、用于连接控制器组件和平行单色光发生器的控制线，所述平行单色光发生器包括平行单色发光器外壳、设置在平行单色光发生器外壳上的步进电机一、设置在平行单色光发生器外壳侧面上的步进电机二、设置在平行单色光发生器壳体内的透镜驱动组件和光源驱动组件、设置在平行单色发光器外壳底面上的步进电机三、设置在步进电机三输出端上的滤波片转盘，所述透镜驱动组件包括与步进电机二输出端连接的滚珠丝杠二、设置在滚珠丝杠二商店滑块二、与滑块二固连的透镜承载架、设置在透镜承载架上的透镜，所述光源驱动组件包括与步进电机一输出端连接的滚珠丝杠一、设置在滚珠丝杠一上的滑块一、与滑块一固连的光源承载架、设置在光源承载架上的卤素灯，且滚珠丝杠一设置在平行单色发光器外壳侧面上，滚珠丝杠二设置在平行单色发光器外壳的地面上，所述平行单色发光器外壳与滤波片转盘相对的侧面上设置有通孔，滚珠丝杠二上是水平方向的、滚珠丝杠一是竖直方向的。本发明还包括这样一些结构特征：
1.所述控制器组件包括控制器组件壳体、设置在控制器组件壳体内的微处理器单元、设置在微控制器组件壳体上端触摸显示器、设置在控制器组件壳体侧面的控制线连接卡从和TTL串口通讯接口。
2.滤波片转盘包括与步进电机三输出端连接的圆形安装孔、对称设置在圆形安装孔外的六个圆形卡槽，每个圆形卡槽内设置有滤波片。
3.所述透镜承载架包括与滑块二固连的承载架主体，承载架主体顶部是矩形结构且矩形结构上设置有圆形凹槽，透镜设置在圆形凹槽内，矩形结构的两端还分别设置有一凸起台阶，矩形结构上端对称铰接有两个压杆，每个压杆与凸起台阶之间设置有弹簧，每个压杆上设置有与透镜配合的凹槽。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明提供了自动对焦多波长平行单色光发生装置，光源承载架及透镜承载架均固连在精密滚珠丝杠上，滤波片转盘上设有6个波长的滤波片，只需通过在控制器组件上的5英寸触摸屏上输入透镜焦距、所需单色光波长、所需单色光光源直径信息，光源的对焦和滤波片的选择过程均由控制器组件内的微处理器单元控制步进电机自动完成，无需经过手动对焦、更换滤波片等过程，就可获得所需波长的单色光，方便快捷，且精度极高。
本发明的自动对焦多波长平行单色光发生装置，其上的透镜承载架，通过其上的弹簧、压杆和承载架构成的连杆机构，及压杆和承载架上的三角形截面凹槽，可很好的实现不同直径透镜的固定和定心，只需通过更换透镜就可获得不同光径的单色光，操作十分简单。
本发明的自动对焦多波长平行单色光发生装置结构简单，整体精度较高，移动重复定位精度高，卤素灯光源、透镜、滤波片同轴度得到保证，提高产生单色光的稳定性。
本发明的自动对焦多波长平行单色光发生装置上还设有TTL串口通讯接口，通过该接口实现数据传输，可输出装置内部信息以及外部控制，自动对焦多波长平行单色光发生装置通过该通讯接口可作为其它设备的外设，进一步提高了装置的应用范围和自动化程度。
附图说明
图1为本发明自动对焦多波长平行单色光发生装置的外观示意图。
图2为本发明自动对焦多波长平行单色光发生装置的结构示意图。
图3为本发明自动对焦多波长平行单色光发生装置中控制器组件的结构示意图。
图4为本发明自动对焦多波长平行单色光发生装置中透镜驱动组件的结构示意图。
图5为本发明自动对焦多波长平行单色光发生装置中透镜承载架的结构示意图。
图6为本发明自动对焦多波长平行单色光发生装置中光源驱动组件的结构示意图。
图7为本发明自动对焦多波长平行单色光发生装置中滤波片驱动组件的结构示意图。
附图标号说明：1、控制器组件，2、控制线，3、平行单色光发生器，101、控制器组件壳体，102、微处理器单元，103、5英寸触摸显示屏，104、TTL串口通讯接口105、控制线连接卡槽，310、平行单色光发生器底板，3101、走线夹，320、透镜驱动组件，330、光源驱动组件340、滤波片驱动组件，350、平行单色光发生器外壳，321、步进电机二，322、基座，323、滚珠丝杠二，324、透镜，325、透镜承载架，3251、承载架主体，3252、压杆3253、弹簧，331、步进电机一，332、基座，333、滚珠丝杠一，334、卤素灯，335、光源承载架，341、步进电机支架，342、步进电机三，343、滤波片转盘。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。
本发明的自动对焦多波长平行单色光发生装置，包括：控制器组件、控制线以及平行单色光发生器。所述的控制器组件还包括：控制器组件壳体、微处理器单元以及5英寸触摸显示屏；所述控制器组件壳体外观构造为正方体，控制器组件壳体顶端开有正方形显示屏窗口，控制器组件壳体后端设有控制线连接卡槽和TTL串口通讯接口；所述微处理器单元封装于控制器组件壳体内部，通过引脚与控制线连接卡槽和TTL串口通讯接口相连接；所述5英寸触摸显示屏封装于控制器组件壳体顶部，且可通过5英寸触摸显示屏输入透镜焦距、单色光波长、单色光光源直径等参数。
所述的平行单色光发生器还包括平行单色光发生器底板、透镜驱动组件、光源驱动组件、滤波片驱动组件以及平行单色光发生器外壳，所述平行单色光发生器底板具有4个平面，底板下平面为长条状，其上设有用于安装的定位孔，在底板下平面右端有一长方体凸起台阶，台阶上设有用于安装的定位孔，底板左平面及上平面为规则矩形，其上设有用于安装步进电机的定位孔，底板后平面为梯形状；所述透镜驱动组件封装于平行单色光发生器底板下平面，位于平行单色光发生器底板下平面靠近左平面一端；所述光源驱动组件封装于平行单色光发生器底板后平面，位于平行单色光发生器底板后平面靠近左平面及上平面一端；所述滤波片驱动组件封装于平行单色光发生器底板下平面右端长方体凸起台阶上；所述平行单色光发生器外壳具有3个平面，平行单色光发生器外壳前平面为梯形，平行单色光发生器外壳右平面为矩形，且在右平面上部有一圆形开孔，平行单色光发生器外壳上平面为矩形，平行单色光发生器外壳与平行单色光发生器底板构成的封闭腔室及其内部的透镜驱动组件、光源驱动组件组成了平行光发生腔室。
所述的透镜驱动组件还包括步进电机、基座、滚珠丝杠、透镜以及透镜承载架：所述步进电机安装于平行单色光发生器底板左平面，步进电机尾部连接于控制器组件连接线卡槽内，且另一端步进电机转子与滚珠丝杠连接；所述基座安装于平行单色光发生器底板下平面，左侧基座用于固定直线导向轴，右侧基座用于固定丝杠及直线导向轴；所述丝杠为精密滚珠丝杠；所述透镜为凸透镜，透镜安装于透镜承载架上方的透镜卡槽内；所述透镜承载架固连与丝杠上，且随丝杠可沿丝杠轴线方向移动。
所述的透镜承载架还包括承载架主体、压杆以及弹簧，所述承载架主体材质为钢材，承载架顶部为矩形，且顶部开有圆形凹槽，凹槽截面为三角形，顶部两侧设有矩形凸起台阶，凸起台阶用于安装弹簧，顶部上侧设有矩形凸起台阶，凸起台阶沿圆形凹槽轴线方向设有圆柱形销孔；所述压杆材质为钢材，整体构造为长方体，沿长度方向两端倒有圆角，沿宽度方向一侧开有三角形凹槽，凹槽截面与承载架主体顶端圆形凹槽截面一致，沿长度方向一侧开有两个圆柱型销孔，通过销孔安装于承载架主体上方凸起台阶上；所述弹簧材质为钢材，安装于承载架主体顶部两侧凸起台阶上，弹簧一端与承载架主体连接，另一端与压杆连接；所述弹簧、压杆和承载架主体构成连杆结构，通过两侧弹簧将压杆向上顶起，压杆接触透镜一端下压，可将不同尺寸透镜固定于透镜承载架上，且透镜中心线始终与透镜承载架中心线重合。
所述的光源驱动组件还包括：步进电机、基座、滚珠丝杠、卤素灯以及光源承载架：所述步进电机安装于平行单色光发生器底板上平面，步进电机尾部连接于控制器组件连接线卡槽内，且另一端步进电机转子与滚珠丝杠连接；所述基座安装于平行单色光发生器底板后平面，上侧基座用于固定直线导向轴，下侧基座用于固定丝杠及直线导向轴；所述丝杠为精密滚珠丝杠；所述卤素灯装于光源承载架顶部的光源卡槽内；所述光源承载架材质为钢材，光源承载架固连与丝杠上，且随丝杠可沿丝杠轴线方向移动。
所述的滤波片驱动组件还包括步进电机支架、步进电机以及滤波片转盘：所述步进电机支架材质为钢材，整体构造为L型，一侧设有圆形步进电机安装定位孔，另一侧设有机座安装孔，通过步进电机支架将步进电机安装于平行单色光发生器底板下平面右端长方体凸起台阶上；所述步进电机通过步进电机支架将步进电机安装于平行单色光发生器底板下平面右端长方体凸起台阶上，步进电机尾部连接于控制器组件连接线卡槽内，且另一端步进电机转子与滤波片转盘连接所述滤波片转盘材质为塑料，其中心有圆形安装孔，用于与步进电机转子连接，外侧有6个60°夹角均等分布的圆形卡槽，卡槽内安装有滤波片。
所述的平行单色光发生器底板上还设有走线夹，走线夹位于平行单色光发生器底板靠近光源驱动组件平面及平行单色光发生器底板下平面上。
所述的卤素灯、透镜及滤波片中心轴线在同一平面内。
所述的步进电机与控制器组件连接，受所述控制器组件驱控。
如图1到图7所示，自动对焦多波长平行单色光发生装置，包括控制器组件1、控制线2以及平行单色光发生器3，所述控制器组件1通过所述控制线2与所述平行单色光发生器3相连接，两者之间通过所述控制线2进行通信。
进一步地，所述的控制器组件1还包括控制器组件壳体101、微处理器单元102以及5英寸触摸显示屏103，所述控制器组件壳体101外观构造为正方体，所述控制器组件壳体101顶端开有正方形显示屏窗口，所述控制器组件壳体101后端设有所述控制线连接卡槽105和TTL串口通讯接口104；所述微处理器单元102封装于所述控制器组件壳体101内部，通过引脚与所述控制线连接卡槽105和所述TTL串口通讯接口104相连接；所述5英寸触摸显示屏103封装于所述控制器组件壳体101顶部，且可通过所述5英寸触摸显示屏103输入透镜焦距、单色光波长、单色光光源直径等参数。
进一步地，所述的平行单色光发生器3还包括平行单色光发生器底板310、透镜驱动组件320、光源驱动组件330、滤波片驱动组件340以及平行单色光发生器外壳350，所述平行单色光发生器底板310具有4个平面，底板下平面为长条状，其上设有用于安装的定位孔，在底板下平面右端有一长方体凸起台阶，台阶上设有用于安装的定位孔，底板左平面及上平面为规则矩形，其上设有用于安装步进电机的定位孔，底板后平面为梯形状；所述透镜驱动组件320封装于所述平行单色光发生器底板310下平面，位于所述平行单色光发生器底板310下平面靠近左平面一端；所述光源驱动组件330封装于所述平行单色光发生器底板310后平面，位于所述平行单色光发生器底板310后平面靠近左平面及上平面一端；所述滤波片驱动组件340封装于所平行单色光发生器底板310下平面右端长方体凸起台阶上；所述平行单色光发生器外壳350具有3个平面，所述平行单色光发生器外壳350前平面为梯形，所述平行单色光发生器外壳350右平面为矩形，且在右平面上部有一圆形开孔，所述平行单色光发生器外壳350上平面为矩形，所述平行单色光发生器外壳350与所述平行单色光发生器底板310构成的封闭腔室及其内部的所述透镜驱动组件320、所述光源驱动组件330组成了平行光发生腔室。
本发明提供了自动对焦多波长平行单色光发生装置，只需通过在控制器组件上的5英寸触摸屏上输入透镜焦距、所需单色光波长、所需单色光光源直径信息，光源的对焦和滤波片的选择过程均由控制器组件内的微处理器单元控制各驱动组件自动完成，无需经过手动对焦、更换滤波片等过程，就可获得所需波长的单色光，方便快捷，且精度极高。同时，本发明的控制器组件中的微处理器单元处于完全封闭的控制器组件壳体内，可有效的隔离粉尘、水汽等对控制单元的干扰和腐蚀，有效的保证了控制系统的稳定性，保证了整个自动对焦多波长平行单色光发生装置的稳定性。同时本发明的透镜驱动组件、光源驱动组件也在封闭的平行光发生腔室内，可有效避免杂光对源光源及光路的干扰，保证了自动对焦多波长平行单色光发生装置输出光源的有效性，同时本发明的自动对焦多波长平行单色光发生装置上还设有TTL串口通讯接口，通过该接口实现数据传输，可输出装置内部信息以及外部控制，自动对焦多波长平行单色光发生装置通过该通讯接口可作为其它设备的外设，进一步提高了装置的应用范围和自动化程度。
进一步地，所述的透镜驱动组件320还包括步进电机二321、基座322、滚珠丝杠二323、透镜324以及透镜承载架325，所述步进电机二321安装于所述平行单色光发生器底板310左平面，所述步进电机二321尾部连接于所述控制器组件连接线卡槽内，且另一端所述步进电机二321的转子与所述滚珠丝杠二323连接；所述基座322安装于所述平行单色光发生器底板310下平面，左侧所述基座322用于固定直线导向轴，右侧所述基座322用于固定丝杠及直线导向轴；所述丝杠为精密滚珠丝杠；所述透镜324为凸透镜，所述透镜324安装于所述透镜承载架325上方的透镜卡槽内；所述透镜承载架325固连于丝杠上，且所述透镜承载架325可沿丝杠轴线方向移动。
进一步地，所述的光源驱动组件330还包括：步进电机一331、基座332、滚珠丝杠一333、卤素灯334以及光源承载架335：所述步进电机一331安装于所述平行单色光发生器底板310上平面，所述步进电机一331尾部连接于所述控制器组件连接线卡槽内，且另一端所述的步进电机一331转子与所述滚珠丝杠一333连接；所述基座332安装于所述平行单色光发生器底板310后平面，上侧所述基座332用于固定直线导向轴，下侧所述基座332用于固定丝杠及直线导向轴；所述丝杠为精密滚珠丝杠；所述卤素灯334装于所述光源承载架335顶部的光源卡槽内；所述光源承载架335材质为钢材，所述光源承载架335固连于所述丝杠上，且所述光源承载架335可沿丝杠轴线方向移动。
进一步地，所述的滤波片驱动组件340还包括步进电机支架341、步进电机三342以及滤波片转盘343：所述步进电机支架341材质为钢材，整体构造为L型，一侧设有圆形步进电机安装定位孔，另一侧设有机座安装孔，通过所述步进电机支架341将所述步进电机三342安装于所述平行单色光发生器底板310下平面右端长方体凸起台阶上；所述步进电机三342通过所述步进电机支架341将所述步进电机三342安装于所述平行单色光发生器底板310下平面右端长方体凸起台阶上，所述步进电机三342尾部连接于所述控制器组件连接线卡槽内，且另一端所述的步进电机三342转子与所述滤波片转盘343连接，所述滤波片转盘343材质为塑料，其中心有圆形安装孔，用于与所述步进电机三342转子连接，外侧有6个60°夹角均等分布的圆形卡槽，卡槽内安装有滤波片。
本发明提供了自动对焦多波长平行单色光发生装置，所有驱动组件的安装部件均采用了钢材，这样的优点是保证了主要传动部件的定位精度，最大程度的减少因材料形变产生的位置误差，可有效保证各光学元件的初始位置精度，同时，传动部件采用了精密滚珠丝杠，采用精密滚珠丝杠的优点在于：传动精度高，传动稳定，而且摩擦损失小、传动效率高，刚度大，不易损坏，可极大提高本装置的耐用性，同时，运动驱动部件均采用了精密步进电机，移动重复定位精度高，重复定位精度在±0.01mm，保证了传动的精确性，这些结构保证了卤素灯光源、透镜、滤波片同轴度，提高了装置产生单色光的稳定性。
进一步地，所述的透镜承载架325还包括承载架主体3251、压杆3252以及弹簧3253：所述承载架主体3251材质为钢材，所述承载架顶部为矩形，且顶部开有圆形凹槽，凹槽截面为三角形，顶部两侧设有矩形凸起台阶，凸起台阶用于安装弹簧3253，顶部上侧设有矩形凸起台阶，凸起台阶沿圆形凹槽轴线方向设有圆柱形销孔；所述压杆3252材质为钢材，整体构造为长方体，沿长度方向两端倒有圆角，沿宽度方向一侧开有三角形凹槽，凹槽截面与所述承载架主体3251顶端圆形凹槽截面一致，沿长度方向一侧开有两个圆柱型销孔，通过销孔安装于所述承载架主体3251上方凸起台阶上；所述弹簧3253材质为钢材，安装于所述承载架主体3251顶部两侧凸起台阶上，所述弹簧3253一端与所述承载架主体3251连接，另一端与所述压杆3252连接；所述弹簧3253、压杆3252和承载架主体3251构成连杆结构，通过两侧所述弹簧3253将所述压杆3252向上顶起，所述压杆3252接触透镜一端下压，可将不同尺寸透镜固定于所述透镜承载架325上，且透镜中心线始终与所述透镜承载架325中心线重合。此结构的优点是：使用者只需压下弹簧，即可更换不同直径的透镜，进而获得不同光径的平行光，操作十分简单，解决了平行单色光发生装置，只能产生单一光径单色光的问题。
又进一步地，所述的平行单色光发生器底板310上还设有所述走线夹3101，所述走线夹3101位于所述平行单色光发生器底板310靠近所述光源驱动组件330平面及所述平行单色光发生器底板310下平面上。方便将线路定位，防止线路干涉到设备的正常运行。
所述的卤素灯、透镜及滤波片中心轴线在同一平面内。所述的步进电机与控制器组件连接，受所述控制器组件驱控。
综上，本发明涉及光谱分析和成像技术领域，尤其涉及平行单色光发生装置。包括控制器组件、控制线以及平行单色光发生器，所述的控制器组件还包括控制器组件壳体、微处理器单元以及5英寸触摸显示屏，所述的平行单色光发生器还包括平行单色光发生器底板、透镜驱动组件、光源驱动组件、滤波片驱动组件以及平行单色光发生器外壳。通过在控制器组件上的触摸显示屏上输入透镜焦距、所需单色光波长、所需单色光光源直径信息，由控制器组件内的微处理器单元控制步进电机自动完成对各驱动组件的控制，实现自动对焦及滤波片选择等动作，获得所需波长的平行单色光。
Claims (5)
1.自动对焦多波长平行单色光发生装置，其特征在于：包括控制器组件、平行单色光发生器、用于连接控制器组件和平行单色光发生器的控制线，所述平行单色光发生器包括平行单色发光器外壳、设置在平行单色光发生器外壳上的步进电机一、设置在平行单色光发生器外壳侧面上的步进电机二、设置在平行单色光发生器壳体内的透镜驱动组件和光源驱动组件、设置在平行单色发光器外壳底面上的步进电机三、设置在步进电机三输出端上的滤波片转盘，所述透镜驱动组件包括与步进电机二输出端连接的滚珠丝杠二、设置在滚珠丝杠二商店滑块二、与滑块二固连的透镜承载架、设置在透镜承载架上的透镜，所述光源驱动组件包括与步进电机一输出端连接的滚珠丝杠一、设置在滚珠丝杠一上的滑块一、与滑块一固连的光源承载架、设置在光源承载架上的卤素灯，且滚珠丝杠一设置在平行单色发光器外壳侧面上，滚珠丝杠二设置在平行单色发光器外壳的地面上，所述平行单色发光器外壳与滤波片转盘相对的侧面上设置有通孔，滚珠丝杠二上是水平方向的、滚珠丝杠一是竖直方向的。
2.根据权利要求1所述的自动对焦多波长平行单色光发生装置，其特征在于：所述控制器组件包括控制器组件壳体、设置在控制器组件壳体内的微处理器单元、设置在微控制器组件壳体上端触摸显示器、设置在控制器组件壳体侧面的控制线连接卡从和TTL串口通讯接口。
3.根据权利要求1或2所述的自动对焦多波长平行单色光发生装置，其特征在于：滤波片转盘包括与步进电机三输出端连接的圆形安装孔、对称设置在圆形安装孔外的六个圆形卡槽，每个圆形卡槽内设置有滤波片。
4.根据权利要求1或2所述的自动对焦多波长平行单色光发生装置，其特征在于：所述透镜承载架包括与滑块二固连的承载架主体，承载架主体顶部是矩形结构且矩形结构上设置有圆形凹槽，透镜设置在圆形凹槽内，矩形结构的两端还分别设置有一凸起台阶，矩形结构上端对称铰接有两个压杆，每个压杆与凸起台阶之间设置有弹簧，每个压杆上设置有与透镜配合的凹槽。
5.根据权利要求3所述的自动对焦多波长平行单色光发生装置，其特征在于：所述透镜承载架包括与滑块二固连的承载架主体，承载架主体顶部是矩形结构且矩形结构上设置有圆形凹槽，透镜设置在圆形凹槽内，矩形结构的两端还分别设置有一凸起台阶，矩形结构上端对称铰接有两个压杆，每个压杆与凸起台阶之间设置有弹簧，每个压杆上设置有与透镜配合的凹槽。
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