CN114859541A - 一种荧光显微成像系统的照明装置和位置调节结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种荧光显微成像系统的照明装置和位置调节结构。该位置调节结构包括第一部件、第二部件和多个轴套件；第二部件设有用以容纳且向上支撑第一部件的安装腔和多个用以供全部轴套件一一对应实现轴向移动和定位的调节腔；第一部件的周侧设有两对安装面；任一安装面与轴套件抵接；至少一个安装面与两个及以上的轴套件抵接；与同一对安装面抵接的全部轴套件沿同一方向移动，与两对安装面抵接的轴套件的移动方向相互垂直且均垂直于竖直方向。该位置调节结构利用多个轴套件实现了第一部件沿X轴和Y轴的平移以及绕Z轴的旋转，整体结构精简小巧，易于调节第一部件和第二部件的相对位置关系，有利于以该位置调节结构为部件之一进行产品的集成。

Description

一种荧光显微成像系统的照明装置和位置调节结构

技术领域

本发明涉及工装领域，尤其涉及一种位置调节结构。还涉及一种荧光显微成像系统的照明装置，包括上述位置调节结构。

背景技术

荧光显微成像系统通常包括三类子系统：成像系统、照明系统、对焦系统。

其中，照明系统中需要使用滤光片、光阑、准直透镜、汇聚透镜、二相色镜、LED光源等多种类型的光学元件，相应地需要采用多个结构支撑前述光学元件，保证它们的空间位置。由于照明系统中各个光学元件尤其是LED、光阑、准直透镜的相对位置精度是影响该荧光显微成像系统的使用效果的重要因素之一，而前述光学元件在生产、装配以及操作时又容易产生误差，仅仅使用机械零件支撑前述光学元件已经不足以保证照明系统所需的方向和位置精度。为此，照明系统通常会设置补偿装置来调节LED、光阑、准直透镜等光学元件的相对位置。

现有的补偿装置往往包括可移动的支承件、弹性张拉零件以及各类微调装置，不仅整体结构复杂繁琐，而且体积庞大，不利于操作人员使用，也会影响照明系统在荧光显微成像系统中的集成设置。

发明内容

本发明的目的是提供一种位置调节结构，其结构精简、操作方便，易于操作和集成。本发明的另一目的是提供一种荧光显微成像系统的照明装置，包括上述位置调节结构。

为实现上述目的，本发明提供一种位置调节结构，包括第一部件、第二部件和多个设于所述第一部件和所述第二部件之间的轴套件；所述第二部件设有用以容纳且向上支撑第一部件的安装腔和多个用以供全部所述轴套件一一对应实现轴向移动和定位的调节腔；所述第一部件的周侧设有两对安装面；任一所述安装面与所述轴套件抵接；至少一个所述安装面与两个及以上的所述轴套件抵接；与同一对所述安装面抵接的全部所述轴套件沿同一方向移动，与两对所述安装面抵接的所述轴套件的移动方向相互垂直且均垂直于竖直方向。

优选地，至少一对所述安装面为法线倾斜向上分布的斜面。

优选地，全部所述轴套件包括两个弹性轴套件和多个刚性轴套件；任意一对所述安装面的一者与一个所述弹性轴套件抵接、另一者与所述刚性轴套件抵接。

优选地，两对所述安装面具体包括均呈平面结构的第一安装面、第二安装面、第三安装面和第四安装面；所述第一安装面和所述第二安装面间隔相向，所述第三安装面和所述第四安装面间隔相向；所述第二安装面与两个所述刚性轴套件抵接；所述第三安装面与一个所述刚性轴套件抵接。

优选地，还包括用以沿竖直方向移动的刚性轴套定位件；所述刚性轴套定位件的轴向一端与所述第一部件相对固定。

优选地，所述弹性轴套件具体为弹簧柱塞；所述刚性轴套件具体为周侧设有外螺纹的刚性球头柱塞；与所述刚性轴套件轴孔配合的所述调节腔具体为螺纹孔。

本发明还提供一种荧光显微成像系统的照明装置，包括上述位置调节结构，所述第一部件为透镜套筒；所述第二部件为主支座；还包括定位于所述透镜套筒内的透镜和位于所述透镜上方的照明件。

优选地，所述透镜套筒的外周设有方形定位凸缘；所述方形定位凸缘的外周包括首尾衔接的四个所述安装面。

优选地，所述透镜套筒、所述透镜和位于所述透镜套筒下方的光阑同轴分布且固定连接。

优选地，所述照明件具体为LED；所述LED和位于所述LED上方的散热片通过导向柱连接于所述主支座。

相对于上述背景技术，本发明所提供的位置调节结构包括第一部件、第二部件和多个设于所述第一部件和所述第二部件之间的轴套件。

该位置调节结构中，第二部件设有安装腔和多个调节腔；安装腔用以容纳并向上支撑第一部件，多个调节腔与多个轴套件一一对应，用于实现轴套件的轴向移动和定位。第一部件的周侧设于两对安装面，任意一个安装面与至少一个轴套件抵接，至少一个安装面与两个或两个以上的轴套件抵接。其中，与同一对安装面抵接的全部轴套件沿同一方向实现轴向移动，与两对安装面抵接的全部轴套件的移动方向相互垂直且均垂直于竖直方向。若视竖直方向为Z轴，则与两对安装面抵接的全部轴套件的移动方向可分别视为X轴和Y轴。

操作上述位置调节结构时，针对同一对安装面而言，令与其抵接的全部轴套件同向移动且位移量相等时，可实现第一部件沿该方向的平移；令与其抵接的全部轴套件中，同侧的多个轴套件中仅部分移动且对侧的轴套件做相应移动时，可实现第二部件绕Z轴的旋转。显然，当同侧的多个轴套件同向移动但位移量不等时，第一部件既具有沿特定方向的平移量也绕Z轴旋转。

针对第一部件的两对安装面而言，仅需利用其中一对安装面实现第一部件绕Z轴旋转即可，因此，两对安装面中可令一个安装面与两个及以上的轴套件抵接，从而按照上述记载实现绕Z轴的旋转。

综上，本发明所提供的位置调节结构利用多个轴套件实现了第一部件和第二部件的相对位置调节，整体结构精简小巧，易于操作，有利于以该位置调节结构为部件之一进行产品的集成安装。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例所提供的荧光显微成像系统的照明装置的结构示意图；

图2为图1在透镜套筒处的局部结构示意图。

其中，1-散热片、2-导向柱、3-LED、4-透镜、5-透镜套筒、7-光阑、8-调节柱、9-主支座、10-轴套件、11-第一螺母、12-第二螺母、101-第一弹簧柱塞、102-第二弹簧柱塞、103-第一球头柱塞、104-第二球头柱塞、105-第三球头柱塞、20-刚性轴套定位件、30-安装面、301-第一安装面、302-第二安装面、303-第三安装面、40-导向柱定位件。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为了使本技术领域的技术人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

请参考图1和图2，图1为本发明实施例所提供的荧光显微成像系统的照明装置的结构示意图；图2为图1在透镜套筒处的局部结构示意图。

本发明提供一种位置调节结构，第一部件、第二部件和多个轴套件10；第二部件设有安装腔和多个调节腔。其中，第二部件的安装腔用于容纳和向上支撑第一部件；第二部件的调节腔用于容纳轴套件10，且全部调节腔与全部轴套件10一一对应，任意一个调节腔用于约束轴套件10的自由度，实现轴套件10仅沿自身轴向移动和定位。

其中，轴套件10指轴套类零件，包括且不限于轴状、杆状的零部件或者套筒状的零部件。

该位置调节结构中，第一部件的周侧设有两对安装面30，任意一个安装面30与轴套件10抵接，至少一个安装面30与两个及以上的轴套件10抵接。针对同一对安装面30而言，与其抵接的全部轴套件10沿同一方向移动，也就是说，与其抵接的全部轴套件10的轴向为同一方向。针对两对安装面30而言，与第一对安装面30抵接的轴套件10的移动方向垂直于与第二对安装面30抵接的轴套件10的移动方向，且前述两个移动方向均垂直于竖直方向。简而言之，若视竖直方向为Z轴，则与第一对安装面30抵接的轴套件10和与第二对安装面30抵接的轴套件10分别沿X轴和Y轴移动。

由于轴套件10既与第一部件的安装面30抵接，又与第二部件的调节腔轴孔配合，因此，轴套件10沿其所在的调节腔轴向移动时，可以向第一部件的安装面30施加作用力，令第一部件在第二部件的安装腔内移动或偏转，从而以第二部件为参照物实现调节第一部件的相对位置。

该实施例中，基于轴套件10在调节腔内的移动方向，与第一部件抵接的全部轴套件10的移动可以分为沿X轴移动和沿Y轴移动。可参考图1和图2，以图2的水平方向定义为前述X轴方向。图1和图2提供的示例中，沿X轴移动的轴套件10为三个，两个位于第一部件的右侧，另外一个位于第一部件的左侧。

上述三个轴套件10均向左移动时，则第一部件相对于第二部件向X轴的左侧移动；反之，前述三个轴套件10均向右移动，则第一部件相对于第二部件向X轴的右侧移动。上述过程实现第一部件相对于第二部件的X轴的平移。

上述三个轴套件10中，位于同侧的两个轴套件10若仅其一向左移动，且位于对侧的一个轴套件10向左移动时，则第一部件相对于第二部件绕Z轴实现旋转，转向可定义为第一旋向；反之，前述三个轴套件10中，位于同侧的两个轴套件10若仅其一向右移动，且位于对侧的一个轴套件10向右移动时，则第一部件相对于第二部件绕Z轴实现旋转，转向为第二旋向。前述第一旋向和第二选项互为反向。

同理，沿Y轴移动的多个轴套件10可以令第一部件实现相对于第二部件的Y轴平移和绕Z轴的旋转。

该实施例中，针对第一部件的一对安装面30而言，两个轴套件10可以满足第一部件的平移，三个就可以满足第一部件绕Z轴的旋转，因此，对于第一部件而言，仅需其中一个安装面30与两个及以上的轴套件10抵接。

综上，本发明所提供的位置调节结构利用位于第一部件和第二部件之间的轴套件10实现了第一部件与第二部件的相对位置调节，其结构精简、操作方便快捷。

下面结合附图和实施方式，对本发明所提供的位置调节结构做更进一步的说明。

针对上述位置调节结构而言，第一部件处于第二部件内，第二部件可向上支撑第一部件，方便在第一部件沿X轴、Y轴平移和绕Z轴旋转完毕后，结合全部轴套件10实现第一部件与第二部件的相对固定，从而保障第一部件在当前位置下的稳定。

进一步地，第一部件中至少一对安装面30可设置为斜面。此处斜面定义为法线倾斜向上分布的面。以图2为例，对于第一部件右侧的安装面30而言，其法线向图2的右上角倾斜；对于第一部件左侧的安装面30而言，其法线向图2的左上角倾斜。因此，在图2所示的多个轴套件10沿X轴移动的前提下，任意一个前述轴套件10施加于安装面30的作用力可以分解得到向下挤压第一部件的分力，此分力有利于配合第二部件对第一部件的支撑作用改善第一部件在Z轴上的定位效果，提高第一部件和第二部件的相对稳定性。

为了实现更好的技术效果，该位置调节结构的全部轴套件10包括两个弹性轴套件和多个刚性轴套件。在此基础上，对于第一部件的两对安装面30而言，任意一对安装面30中的其中一面与一个弹性轴套件抵接，另外一面与一个或多个刚性轴套接抵接。

该实施例中，弹性轴套件具有弹性，针对任意一个弹性轴套件而言，当其轴向一端固定不动时，其轴向另一端仍然能够借助弹性实现移动。因此，调整与同一对安装面30所抵接的多个轴套件10时，可以仅调整前述多个轴套件10中的刚性轴套件，弹性轴套件可自适应地发生弹性变形，满足第一部件的位移需求。可见，设于弹性轴套件可以明显简化该位置调节结构的操作，提高操作速度，降低操作难度。

示例性的，如图1所示，第一部件的两对安装面30具体包括均呈平面状的第一安装面301、第二安装面302、第三安装面303和第四安装面。其中，第一安装面301和第二安装面302间隔相向，第三安装面303和第四安装面间隔相向，第一安装面301和第二安装面302分别与一个弹性轴套件抵接，第二安装面302与两个刚性轴套件抵接，第三安装面303与一个刚性轴套件抵接。

在本发明所提供的第二种具体实施例中，除了具备前述第一种具体实施例的各种结构关系以外，进一步包括刚性轴套定位件20。该刚性轴套定位件20同样属于轴套类零件，如图1所示的第一紧定螺钉和第二紧定螺钉，用于沿竖直方向即Z轴方向移动，实现第一部件相对于第二部件的俯仰。该刚性轴套定位件20的轴向一端与第一部件相对固定，另一端向第一部件外延伸，方便操作人员调整该刚性轴套定位件20沿Z轴方向的位置。

上述结构可包括一个或多个刚性轴套定位件20。为了满足第一部件多种角度的俯仰运动，第一部件的周侧设有多个刚性轴套定位件20。调整第一部件的俯仰角度时，操作人员可以单独移动其中一个或多个刚性轴套定位件20。

其中，刚性轴套定位件20具体可设置为紧定螺钉。

为了方便操作，本发明所提供的任一实施例中，弹性轴套件具体设置为弹簧柱塞，例如分别与两对安装面30中其中一面抵接的第一弹簧柱塞101和第二弹簧柱塞102，如图1和图2所示，第一弹簧柱塞101与第一安装面301抵接，第二弹簧柱塞102与第四安装面抵接；刚性轴套件具体设置为球头柱塞，例如分别与两对安装面30中另外一面抵接的第一球头柱塞103、第二球头柱塞104和第三球头柱塞105，如图1和图2所示，第一球头柱塞103和第二球头柱塞104均与第二安装面302抵接，第三球头柱塞105与第三安装面303抵接。球头柱塞的周侧设有外螺纹；与之相适应地，与球头柱塞轴孔配合的调节腔具体为螺纹孔。该示例中，无论是弹簧柱塞还是球头柱塞，均与安装面30点接触。

由于球头柱塞与调节腔螺纹配合，因此，操作人员除了通过旋转球头柱塞实现球头柱塞的轴向移动以外，还可以通过前述旋转的角度精确判断球头柱塞的轴向位移量，进而实现判断第一部件沿X轴、Y轴的位移量和绕Z轴的旋转角度。当然，通过螺纹啮合还能够提高球头柱塞和调节腔的定位连接强度，简而言之，当操作人员未操作球头柱塞时，球头柱塞在调节腔的位置不易受外力影响，可有效保证第一部件和第二部件的稳定性。

本发明还提供一种荧光显微成像系统的照明装置，包括上述任一实施例所提供的位置调节结构。该荧光显微成像系统的照明装置中，第一部件具体为透镜套筒5；第二部件具体为主支座9；此外，该荧光显微成像系统的照明装置还包括定位于透镜套筒5内的透镜4和位于透镜4上方的照明件。

显然，该荧光显微成像系统的照明装置中，位置调节结构用于调节透镜套筒5相对于主支座9和照明件的相对位置，进而实现调节透镜4相对于主支座9和照明件的相对位置，有利于调整透镜4的观测区域内荧光信号强度，保证观测区域内的光照强度均匀，从而提高信噪比。

其中，为了简化结构，透镜套筒5的外周设有方形定位凸缘，此方形定位凸缘的外周包括首尾衔接的四个安装面30。前述四个安装面30两两相对，用于供位置调节结构中的轴套件10抵接。

上述透镜套筒5与安装于其内的透镜4和位于其下方的光阑7同轴分布且固定连接，例如可将透镜4、光阑7和透镜套筒5三者胶粘接固，确保调节时透镜4、光阑7随透镜套筒5同步稳定移动。

该荧光显微成像系统的照明装置可采用板状的LED3作为照明件。LED3的上方可设置散热片1，LED3可通过螺钉固定连接散热片1，散热片1通过导向柱2和调节柱8连接于主支座9。其中，导向柱2插入散热片1的孔内，导向柱2的一端通过第一螺母11锁紧于散热片1的表面，导向柱2的另一端插入主支座9的孔内。调节柱8的一端插入散热片1的孔内并通过第二螺母12锁紧于散热片1，调节柱8的另一端拧入主支座9的螺纹孔内。因此，结合于导向柱2，操作人员可以通过旋转调节柱8可以实现LED3和散热片1一起沿Z轴远离和靠近透镜套筒5及其内透镜4，调整完毕后利用导向柱定位件40将导向柱2与主支座9锁紧固定。

上述荧光显微成像系统的照明装置满足了系统对LED3、光阑7、准直透镜4的相对位置调节，且整个产品的结构紧凑体积小，调整快捷且调整后状态稳定可靠。使用该荧光显微成像系统的照明装置能够保证观测区域内的光效，以便获得合适的荧光信号强度；同时保证观测区域内照明的均匀性，从而使观测区域内的荧光分子或荧光基团获得同等强度的光照，提高信噪比。

以上对本发明所提供的荧光显微成像系统的照明装置和位置调节结构进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种位置调节结构，其特征在于，包括第一部件、第二部件和多个设于所述第一部件和所述第二部件之间的轴套件(10)；所述第二部件设有用以容纳且向上支撑第一部件的安装腔和多个用以供全部所述轴套件(10)一一对应实现轴向移动和定位的调节腔；所述第一部件的周侧设有两对安装面(30)；任一所述安装面(30)与所述轴套件(10)抵接；至少一个所述安装面(30)与两个及以上的所述轴套件(10)抵接；与同一对所述安装面(30)抵接的全部所述轴套件(10)沿同一方向移动，与两对所述安装面(30)抵接的所述轴套件(10)的移动方向相互垂直且均垂直于竖直方向。

2.根据权利要求1所述的位置调节结构，其特征在于，至少一对所述安装面(30)为法线倾斜向上分布的斜面。

3.根据权利要求1所述的位置调节结构，其特征在于，全部所述轴套件(10)包括两个弹性轴套件和多个刚性轴套件；任意一对所述安装面(30)的一者与一个所述弹性轴套件抵接、另一者与所述刚性轴套件抵接。

4.根据权利要求3所述的位置调节结构，其特征在于，两对所述安装面(30)具体包括均呈平面结构的第一安装面(301)、第二安装面(302)、第三安装面(303)和第四安装面；所述第一安装面(301)和所述第二安装面(302)间隔相向，所述第三安装面(303)和所述第四安装面(304)间隔相向；所述第二安装面(302)与两个所述刚性轴套件抵接；所述第三安装面(303)与一个所述刚性轴套件抵接。

5.根据权利要求1至4任一项所述的位置调节结构，其特征在于，还包括用以沿竖直方向移动的刚性轴套定位件(20)；所述刚性轴套定位件(20)的轴向一端与所述第一部件相对固定。

6.根据权利要求3或4所述的位置调节结构，其特征在于，所述弹性轴套件具体为弹簧柱塞；所述刚性轴套件具体为周侧设有外螺纹的刚性球头柱塞；与所述刚性轴套件轴孔配合的所述调节腔具体为螺纹孔。

7.一种荧光显微成像系统的照明装置，其特征在于，包括如权利要求1至6任一项所述的位置调节结构，所述第一部件为透镜套筒(5)；所述第二部件为主支座(9)；还包括定位于所述透镜套筒(5)内的透镜(4)和位于所述透镜(4)上方的照明件。

8.根据权利要求7所述的荧光显微成像系统的照明装置，其特征在于，所述透镜套筒(5)的外周设有方形定位凸缘；所述方形定位凸缘的外周包括首尾衔接的四个所述安装面(30)。

9.根据权利要求7所述的荧光显微成像系统的照明装置，其特征在于，所述透镜套筒(5)、所述透镜(4)和位于所述透镜套筒(5)下方的光阑(7)同轴分布且固定连接。

10.根据权利要求7所述的荧光显微成像系统的照明装置，其特征在于，所述照明件具体为LED(3)；所述LED(3)和位于所述LED(3)上方的散热片(1)通过导向柱(2)连接于所述主支座(9)。

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