CN2128745Y

CN2128745Y - 精密宽范围调焦装置

Info

Publication number: CN2128745Y
Application number: CN 92227031
Authority: CN
Inventors: 师汉民; 张鸿海; 朱峰; 黄奇葵; 陈日曜; 江福祥
Original assignee: Huazhong University of Science and Technology
Current assignee: Huazhong University of Science and Technology
Priority date: 1992-06-26
Filing date: 1992-06-26
Publication date: 1993-03-24
Anticipated expiration: 2002-06-26

Abstract

本实用新型为一种可用于调节显微镜类仪器位置的装置。在一块板材上依照杠杆原理加工出n级杠杆弹性支承机构，利用安装在第一级杠杆上的作用力源，逐级推动杠杆位移，使之调节所需调节的仪器。本实用新型特别适用于对显微镜的聚焦检测位置进行自动控制定位调节，实现显微镜的层析检测功能。本实用新型具有无机械摩擦、无间隙、不需要润滑、不振动、无噪声、定位精度高等优点。

Description

本实用新型属于一种利用杠杆原理实现位移调节的装置，可适用于精密仪器的位移调节之中。

在实际生活与工作中，许多场合都需要对某些仪器、设备的位置进行精确度较高的调节。例如，在显微镜、放大机等等机件的使用中均需要精确调整焦距，以获得最佳工作效果。仍以显微镜为例，如扫描声学显微镜，光声显微镜等为了检测样品表层状态特征，需要能够在较大范围内准确地对显微镜的聚焦位置进行定位调节，以便有效地控制及实现显微镜的层析扫描检测功能。

现有技术中的调焦装置主要有蜗轮、蜗杆传动，凸轮升程机构，差分螺纹传动，控制微电机驱动以及压电陶瓷直接驱动等。在这些现有技术中，蜗轮蜗杆传动，凸轮升程机构及差分螺纹传动等属于机械传动构件，这些机构尽管具有调节范围大的优点，但由于运动时存在机械摩擦和反向间隙，且惯量较大，需要手动调节，因此存在较大的运动误差，同时也无法实现计算机控制层析扫描检测技术所必需的自动调焦要求。用控制微电机驱动技术，虽可实现自动调焦功能，并具有调节范围大等优点，但由于其运动同样是采用机械传动来完成的，故同样存在运动误差较大的缺点，并且电机运行时还会给系统带来振动、发热、噪声等不利影响。采用压电陶瓷直接驱动调焦技术，可克服机械传动的不足，能实现自动且精确的位置调节，但调节范围却十分有限，不能满足实际使用要求，此外，该方法还存在着工作电压高，有电滞和老化现象等缺点。

本实用新型的目的在于提出一种能弥补现有技术中的不足，并能在较宽范围内实现用计算机精密调节装置。

本实用新型的构成要点在于，在一块经过处理的弹性材料板材（1）上，加工出槽和缝，其槽和缝形成n级杠杆（n＝1.2.3.……），每一个杠杆均有弹性支承点（b），力作用点（a）和端点（c），并且每一级杠杆的端点（c）均与下一级力作用点（a）相连，并为下一级杠杆提供作用力。在第一级杠杆的力作用点（a）上安置有一个作用力源（2），第n级杠杆的端点处（3）与被调节器件相连接。

若需要放大的效果，在制造本实用新型所述的调焦装置时，可使每一级杠杆的弹性支承点与力作用点之间的距离小于力作用点与端点之间的距离，从而构成杠杆放大弹性支承驱动机构。在第一级杠杆的力作用点（a）上可安置由计算机或其它控制操作装置所控制的电致伸缩陶瓷微位移器，作为作用力源（2），当作用力源（2）对第一级杠杆（a）处施加一作用力后，由于支承点（b）的弹性变形，使第一级杠杆的端点（c）产生位移，同时又对第二级杠杆的力作用点（a）施加作用力……如此经过n级杠杆放大作用，使初始作用在第一级杠杆（a）处的微位移在第n级杠杆的端点处（3）得到放大，使安装在第n级杠杆端点处（3）的被调节器件可产生一较大的位移，从而实现无摩擦、无间隙的精密宽范围的位移调节功能。

本实用新型的优点有，具有较大的调节范围（可达数百微米），无机械摩擦，无间隙，不需要润滑，不产生热量、振动、噪声，并具有较高的定位精度。可利用微型计算机实现开环或闭环控制；可用于各种需要精确调节焦距的场合，特别适用于显微镜层析扫描检测。

附图1：n级（四级）杠杆原理图；

附图2：支承点在端部的二级杠杆放大调节装置示意图；

附图3：支承点在中部的二级杠杆放大调节装置示意图；

附图4：本实用新型用于扫描声学显微镜的调焦装置示意图。

附图1给出了本实用新型在板材上刻制出四级混合杠杆的工作原理图。附图2、3、4是本实用新型中的某具体实施例。在本实施例中采用了两级杠杆放大弹性支承机构，并在第二级杠杆中采用了两根平行杠杆联合组成一级杠杆。采用这种结构的好处在于可提高被调节器件的稳定性，使其能够平行地上下移动。附图4中的（6）为声学透镜，通过连接架（5）和螺钉（4）安装在二级杠杆放大支承机构本体的第二级杠杆端点处（3）。

附图2是一种弹性支承点（b）位于力作用点（a）外，与端点（c）相对的杠杆中一端的杠杆放大调节装置；

附图3是一种弹性支承点（b）位于力作用点（a）与端点（c）之间的杠杆放大调节装置。无论用哪种结构形式，在其弹性支承点处最好被加工成圆弧切口形式。

Claims

1、一种宽范围精密调焦装置，其特征在于，在一块板材上依照杠杆原理加工出槽和缝，其槽和缝形成n级杠杆(n=1.2.3.……)每一个杠杆均有弹性支承点，力作用点和端点，每一级杠杆的端点均与一下一级杠杆的力作用点相连；在第一级杠杆的力作用点的位置安置有一个作用力源，第n级杠杆(n=1.2.3.……)的端点处为与被调节器件相连接处。

2、按照权利要求1所说的调焦装置，其特征在于，所说的弹性支承点可位于力作用点外，与端点相对的杠杆另一端；也可位于力作用点与端点之间。

3、按照权利要求3所说的调焦装置，其特征在于，在所说的弹性支承点处，可被加工成圆弧切口形式。

4、按照权利要求3所说的调焦装置，其特征在于，所说的每一级杠杆均可由两根或两根以上的杠杆联合组成同一级杠杆。

5、按照权利要求4所说的调焦装置，其特征在于，采用两级杠杆。

6、按照权利要求5所说的调焦装置，其特征在于，所说的作用力源可以是电致伸缩陶瓷微位移器。