CN110596876A - 多功能物镜转盘 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多功能物镜转盘，物镜转盘上安装有物镜转盘旋转电机模组、电动对焦模组、自动光阑模组以及物镜识别模组，上述模组协同工作，可实现物镜的精准切换，而不会发生物镜空转的问题；可实现各个物镜的精确对焦，实现N个物镜的精确齐焦，同时可用于深度成像；可实现对比度与亮度自动调节，提高成像的灵活性；可自动实现明场暗场的自动切换，在大数值孔径下实现暗场成像。

Description

多功能物镜转盘

技术领域

本发明属于光学显微成像技术领域，具体涉及一种多功能物镜转盘。

背景技术

显微镜是一种广泛应用于工业、医疗以及检验检测领域的仪器，是一种可以高效快捷的获取物体微观图像的设备。当前，为了提高显微镜的性能，大量的研究人员利用新颖的光机电算方法以及器件对显微镜性能进行升级，比如使用自动化的载物台，实现自动化的样品扫描，在显微镜的数字相机前增加微透镜阵列，实现光场成像。显微镜的自动化以及多模态成像性能因此得到了不断的提高。

在显微镜系统中，成像模组的核心是物镜。而物镜转盘作为夹持物镜的重要光机设备，其重要性不言而喻。在本发明专利中，我们将利用光机电技术，实现物镜转盘的多功能化，进一步的提高显微镜的自动化。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提出一种多功能物镜转盘，通过在物镜转盘上增加自动光阑模组、电动调焦模组、物镜转盘旋转电机模组以及物镜识别模组，实现物镜的光阑直径自动变化、单个物镜的自动调焦、物镜的准确切换功能。

为此，本发明采用如下技术方案：

本发明包括物镜转盘（1）、物镜转盘旋转电机模组（2）、电动对焦模组（3）、自动光阑模组（4）以及物镜识别模组（5），物镜转盘用于安装物镜，通过物镜转盘旋转电机模组实现物镜转盘的旋转，在物镜转盘的每一个通孔位置，布置电动对焦模组和自动光阑模组，实现单个物镜的独立对焦以及光阑调节，在物镜转盘切换物镜的过程中，使用物镜识别模组，判断物镜切换的准确性。

所述物镜转盘（1），其外型为圆形，中心安装中空轴承（1a），内部均匀分布N个通孔，N是大于0的整数，通孔开有固定螺纹，用于安装电动对焦模组，在N个通孔的旁边安置物镜编号电极（1b），通孔的圆心到物镜转盘的圆心均相等，物镜转盘的外围由均匀的齿轮（1c）组成。

所述物镜转盘旋转电机模组（2），由显微镜固定件（2a）、轴承固定轴（2b）以及旋转电机（2c）组成，显微镜固定件与显微镜机身固定，轴承固定轴与物镜转盘的中空轴承组合固定，旋转电机的齿轮与物镜转盘的齿轮结合，旋转电机的转动带动了物镜转盘的转动。

所述电动对焦模组（3），由微型对焦电机（3a）与伸缩镜筒（3b）组成，安装于物镜转盘的通孔处，微型对焦电机的旋转，带动伸缩镜筒，实现镜筒长度的变化，进而实现电动对焦。

所述自动光阑模组（4），包括光学光阑（4a）以及微型光阑电机（4b），微型光阑电机的转动带动光阑的通光直径的变化。

所述物镜识别模组（5），安装有N个识别电极，物镜识别模组安装在物镜转盘的中心，物镜识别模组安装有电流源以及电压传感器，用于探测不同识别电极的端电压。

进一步地，物镜采集到的成像光束，通过物镜转盘的通孔后，进入显微镜机身。

进一步地，在物镜转盘中，需要分别安装N个电动对焦模组和N个自动光阑模组，用于独立的对N个物镜进行控制。

进一步地，物镜转盘中的N个物镜编号电极，分别具有不同的电学参数，在于物镜识别模组的识别模组配对后，通过读取电学参数的排布，可实现物镜的方位读取。

本发明的另外一面，提供了一种N个物镜自动精确切换、独立自动对焦、对比度与亮度自动调节、明场暗场切换成像方法，具体包括如下步骤：

S1：在物镜自动精确切换的时刻，通过物镜转盘旋转电机模组的旋转电机，带动物镜转盘的齿轮，实现物镜转盘的转动，同时读取物镜识别模组的电压信息，根据电压信息指示，在目标物镜旋转到预先位置时，停止物镜转盘的转动；

S2：在首次使用每一个物镜进行成像时，使用电学驱动电动对焦模组中的微型对焦电机，完成每一个物镜的精确对焦，并记录当前微型对焦电机的旋转刻度，在以后进行物镜切换后，使用记录的旋转刻度高速完成物镜对焦；在进行不同深度平面成像的过程中，顺序调节成像物镜的电动对焦模组，带动伸缩镜筒，实现镜筒长度的变化，改变成像物镜的焦面，完成不同深度平面成像；

S3：在成像过程中，通过电学驱动自动光阑模组的微型光阑电机转动，实现光阑通光直径的变换，对通过物镜的成像光线的直径进行改变，进而改变到达光学数字相机处的光线量，实现对比度与亮度自动调节；

S4：在暗场成像模式下，照明光线以斜入射方式照明成像物体，并通过电学驱动自动光阑模组的微型光阑电机转动，缩小光阑，只通过部分散射光线，避免斜入射光线到达光学数字相机，实现明场到暗场的模式切换；在暗场到明场的模式切换过程中，通过电学驱动自动光阑模组的微型光阑电机转动，增大光阑。

本发明的有益效果：

通过本发明的结构设置，实现一种多功能物镜转盘，物镜转盘上安装有物镜转盘旋转电机模组、电动对焦模组、自动光阑模组以及物镜识别模组，上述模组协同工作，可实现物镜的精准切换，而不会发生物镜空转的问题；可实现各个物镜的精确对焦，实现N个物镜的精确齐焦，同时可用于深度成像；可实现对比度与亮度自动调节，提高成像的灵活性；可自动实现明场暗场的自动切换，在大数值孔径下实现暗场成像。

附图说明

图1为一种多功能物镜转盘示意图。

图2为物镜转盘示意图。

图3为物镜转盘旋转电机模组示意图。

图4为电动对焦模组示意图。

图5为自动光阑模组示意图。

图6为物镜识别模组示意图。

具体实施方式

为了使公众能够更加清楚地理解本发明的技术实质和有益效果，申请人将在下面以实施例的方式作详细说明，但是对实施例的描述均不是对本发明方案的限制，任何依据本发明构思所作出的仅仅为形式上的而非实质性的等效变换都应视为本发明的技术方案范畴。

实施例1

如图1所示，本实施例公开一种多功能物镜转盘，包括：物镜转盘（1）、物镜转盘旋转电机模组（2）、电动对焦模组（3）、自动光阑模组（4）以及物镜识别模组（5），物镜转盘用于安装物镜，通过物镜转盘旋转电机模组实现物镜转盘的旋转，在物镜转盘的每一个通孔位置，布置电动对焦模组和自动光阑模组，实现单个物镜的独立对焦以及光阑调节，在物镜转盘切换物镜的过程中，使用物镜识别模组，判断物镜切换的准确性；其中：

如图2所示，物镜转盘（1）的外型为圆形，中心安装中空轴承（1a），内部均匀分布N个通孔，N是大于0的整数，通孔开有固定螺纹，用于安装电动对焦模组，在N个通孔的旁边安置物镜编号电极（1b），通孔的圆心到物镜转盘的圆心均相等，物镜转盘的外围由均匀的齿轮（1c）组成。

如图3所示，物镜转盘旋转电机模组（2），由显微镜固定件（2a）、轴承固定轴（2b）以及旋转电机（2c）组成，显微镜固定件与显微镜机身固定，轴承固定轴与物镜转盘的中空轴承组合固定，旋转电机的齿轮与物镜转盘的齿轮结合，旋转电机的转动带动了物镜转盘的转动。

如图4所示，电动对焦模组（3），由微型对焦电机（3a）与伸缩镜筒（3b）组成，安装于物镜转盘的通孔处，微型对焦电机的旋转，带动伸缩镜筒，实现镜筒长度的变化，进而实现电动对焦。

如图5所示，自动光阑模组（4），包括光学光阑（4a）以及微型光阑电机（4b），微型光阑电机的转动带动光阑的通光直径的变化。

如图6所示，物镜识别模组（5），安装有N个识别电极（5a），物镜识别模组安装在物镜转盘的中心，物镜识别模组安装有电流源（5b）以及电压传感器（5c），用于探测不同识别电极的端电压。

进一步地，物镜采集到的成像光束，通过物镜转盘的通孔后，进入显微镜机身。

进一步地，在物镜转盘中，需要分别安装N个电动对焦模组和N个自动光阑模组，用于独立的对N个物镜进行控制。

进一步地，物镜转盘中的N个物镜编号电极，分别具有不同的电学参数，在于物镜识别模组的识别模组配对后，通过读取电学参数的排布，可实现物镜的方位读取。

实施例2

本实施例公开一种多功能物镜转盘，采用了实施例1中所描述的结构，提供了一种4个物镜自动精确切换、独立自动对焦、对比度与亮度自动调节、明场暗场切换成像方法，具体包括如下步骤：

S1：在物镜自动精确切换的时刻，通过物镜转盘旋转电机模组的旋转电机，带动物镜转盘的齿轮，实现物镜转盘的转动，物镜转盘中的编号电极的电阻分别是1欧姆、2欧姆、3欧姆与4欧姆，物镜识别模组中放置1毫安电流源、4个识别电极以及一个电压传感器，识别电极的电阻接近0，当物镜转盘转动后，识别电极分别于不同的物镜转盘中的编号电极连接，1欧姆、2欧姆、3欧姆与4欧姆的编号电极的端电压将分别为1毫伏、2毫伏、3毫伏与4毫伏，当识别同时读取物镜识别模组的电压信息，根据电压信息指示，在目标物镜旋转到预先位置时，停止物镜转盘的转动；

S2：在首次使用每一个物镜进行成像时，使用电学驱动电动对焦模组中的微型对焦电机，完成每一个物镜的精确对焦，并记录当前微型对焦电机的旋转刻度，在以后进行物镜切换后，使用记录的旋转刻度高速完成物镜对焦；在进行不同深度平面成像的过程中，顺序调节成像物镜的电动对焦模组，带动伸缩镜筒，实现镜筒长度的变化，改变成像物镜的焦面，完成不同深度平面成像；

S3：在成像过程中，通过电学驱动自动光阑模组的微型光阑电机转动，实现光阑通光直径的变换，对通过物镜的成像光线的直径进行改变，进而改变到达光学数字相机处的光线量，实现对比度与亮度自动调节；

S4：在暗场成像模式下，照明光线以斜入射方式照明成像物体，并通过电学驱动自动光阑模组的微型光阑电机转动，缩小光阑，只通过部分散射光线，避免斜入射光线到达光学数字相机，实现明场到暗场的模式切换；在暗场到明场的模式切换过程中，通过电学驱动自动光阑模组的微型光阑电机转动，增大光阑。

Claims (7)

1.一种多功能物镜转盘，其特征在于包括物镜转盘（1）、物镜转盘旋转电机模组（2）、电动对焦模组（3）、自动光阑模组（4）以及物镜识别模组（5），物镜转盘用于安装物镜，通过物镜转盘旋转电机模组实现物镜转盘的旋转，在物镜转盘的每一个通孔位置，布置电动对焦模组和自动光阑模组，实现单个物镜的独立对焦以及光阑调节，在物镜转盘切换物镜的过程中，使用物镜识别模组，判断物镜切换的准确性。

2.根据权利要求1所述的一种多功能物镜转盘，其特征在于所述的物镜转盘（1），其外型为圆形，中心安装中空轴承（1a），内部均匀分布N个通孔，N是大于0的整数，通孔开有固定螺纹，用于安装电动对焦模组，在N个通孔的旁边安置物镜编号电极（1b），通孔的圆心到物镜转盘的圆心均相等，物镜转盘的外围由均匀的齿轮（1c）组成。

3.根据权利要求1所述的一种多功能物镜转盘，其特征在于所述的物镜转盘旋转电机模组（2），由显微镜固定件（2a）、轴承固定轴（2b）以及旋转电机（2c）组成，显微镜固定件与显微镜机身固定，轴承固定轴与物镜转盘的中空轴承组合固定，旋转电机的齿轮与物镜转盘的齿轮结合，旋转电机的转动带动了物镜转盘的转动。

4.根据权利要求1所述的一种多功能物镜转盘，其特征在于所述的电动对焦模组（3），由微型对焦电机（3a）与伸缩镜筒（3b）组成，安装于物镜转盘的通孔处，微型对焦电机的旋转，带动伸缩镜筒，实现镜筒长度的变化，进而实现电动对焦。

5.根据权利要求1所述的一种多功能物镜转盘，其特征在于所述的自动光阑模组（4），包括光学光阑（4a）以及微型光阑电机（4b），微型光阑电机的转动带动光阑的通光直径的变化。

6.根据权利要求1所述的一种多功能物镜转盘，其特征在于所述的物镜识别模组（5），安装有N个识别电极，物镜识别模组安装在物镜转盘的中心，物镜识别模组安装有电流源以及电压传感器，用于探测不同识别电极的端电压。

7.一种多功能物镜转盘，提供了一种N个物镜自动精确切换、独立自动对焦、对比度与亮度自动调节、明场暗场切换成像方法，具体包括如下步骤：

S1：在物镜自动精确切换的时刻，通过物镜转盘旋转电机模组的旋转电机，带动物镜转盘的齿轮，实现物镜转盘的转动，同时读取物镜识别模组的电压信息，根据电压信息指示，在目标物镜旋转到预先位置时，停止物镜转盘的转动；

S2：在首次使用每一个物镜进行成像时，使用电学驱动电动对焦模组中的微型对焦电机，完成每一个物镜的精确对焦，并记录当前微型对焦电机的旋转刻度，在以后进行物镜切换后，使用记录的旋转刻度高速完成物镜对焦；在进行不同深度平面成像的过程中，顺序调节成像物镜的电动对焦模组，带动伸缩镜筒，实现镜筒长度的变化，改变成像物镜的焦面，完成不同深度平面成像；

S3：在成像过程中，通过电学驱动自动光阑模组的微型光阑电机转动，实现光阑通光直径的变换，对通过物镜的成像光线的直径进行改变，进而改变到达光学数字相机处的光线量，实现对比度与亮度自动调节；

S4：在暗场成像模式下，照明光线以斜入射方式照明成像物体，并通过电学驱动自动光阑模组的微型光阑电机转动，缩小光阑，只通过部分散射光线，避免斜入射光线到达光学数字相机，实现明场到暗场的模式切换；在暗场到明场的模式切换过程中，通过电学驱动自动光阑模组的微型光阑电机转动，增大光阑。