CN218036360U - 光路定位校准机构、超分辨成像装置及其光路组件 - Google Patents

Abstract

本申请公开一种光路定位校准机构、超分辨成像装置及其光路组件。光路定位校准机构包括：安装座和安装座可拆卸安装的校准盘；安装座上设置有安装通孔，校准盘固定设置在安装通孔；校准盘上开设有校准通孔，校准盘设置有校准通孔的开口的至少一侧面设置有校准图案；校准图案包括多个环形刻度线，多个环形刻度线以校准通孔的中心为中心呈共中心设置；校准图案还包括相垂直设置的第一基准线和第二基准线，第一基准线和第二基准线均经过校准通孔的中心；其中，第一基准线和第二基准线二者中的至少一者上连接有多个间隔设置的第二刻度线，多个第二刻度线与多个环形刻度线交错设置。通过上述光路定位校准机构可以快速简单的对预设光路进行精确校准。

Description

光路定位校准机构、超分辨成像装置及其光路组件

技术领域

本申请涉及视觉成像设备领域，尤其涉及一种光路定位校准机构、超分辨成像装置及其光路组件。

背景技术

随着科技的进步，数字多媒体技术也不断发展，如今3D视觉已应用在工业领域，激光扫描三维测量技术凭借其非接触、精度高、适用范围广等优点，目前已经成为工业领域中不可或缺的技术，具有很高的研究价值。该项技术被广泛用于产品缺陷检查、自动化装配、尺寸测量、文物重建和视觉导航等领域，具有非常高的实用价值。2006年以来各国研究人员提出结构光超分辨显微镜(StructureIlluminationMicroscopy，SIM)等。

在结构光超分辨显微镜设备中需要将激光光源发出的激光经过设定的光路处理后，形成预设的结构光，进而通过该结构光照射至待检测物表面形成激发光，进而根据该激发光的光信号转换对应的电信号，然后同主控装置对该电信号进行处理，从而成像。然而，现有的结构光超分辨显微镜设备的光源光路需要设置偏转或者反射系统对光路的光线方向进行调整，导致整个光路结构复杂，且整个光路完成安装后光路中光线的方向很难满足设计要求。因此通常需要采用校准装置对整个光路进行校准，现有的校准装置对整个光路进行校准时通常较为复杂且通常只能对具有特定形状光斑的光线进行校准。

实用新型内容

本申请的主要目的是提出一种光路定位校准机构、超分辨成像装置及其光路组件，旨在解决上述的技术问题。

为实现上述目的，本申请提出一种光路定位校准机构，包括：

安装座和所述安装座可拆卸安装的校准盘；

所述安装座上设置有安装通孔，所述校准盘固定设置在所述安装通孔；

所述校准盘上开设有校准通孔，所述校准盘设置有所述校准通孔的开口的至少一侧面设置有校准图案；所述校准图案包括多个环形刻度线，多个所述环形刻度线以所述校准通孔的中心为中心呈共中心设置；

所述校准图案还包括相垂直设置的第一基准线和第二基准线，所述第一基准线和所述第二基准线均经过所述校准通孔的中心；

其中，所述第一基准线和所述第二基准线二者中的至少一者上连接有多个间隔设置的第二刻度线，多个所述第二刻度线与多个所述环形刻度线交错设置。

可选地，所述环形刻度线与待测光路所形成的光斑的轮廓形状相匹配；

所述环形刻度线为圆形或者椭圆形。

可选地，所述校准盘的相对两侧均设置有所述校准图案；且所述校准盘相对两侧的所述校准图案分别具有匹配不同光斑的轮廓形状的所述环形刻度线。

可选地，所述第一基准线或者所述第二基准线为与其所连接的所述第二刻度线的中垂线。

可选地，所述第一基准线和所述第二基准线均连接有多个所述第二刻度线的中垂线；

多个所述环形刻度线分别将所述第一基准线和所述第二基准线分割成多个等距段，每一所述等距段上连接有至少一所述第二刻度线。

可选地，所述校准图案为开设在所述校准盘表面的凹槽；或者

所述校准图案为设置在所述校准盘表面的凸起。

可选地，所述安装座与所述校准盘螺接。

可选地，所述安装座包括主体板和连接于所述主体板的两底板；

两所述底板间隔设置，且两所述底板上均设置有安装部，以将所述安装座与预设的构件固定安装；

每一所述底板上均设置有定位部，以对所述底板的固定位置进行定位。

为实现上述目的，本申请还提出一种超分辨成像装置的光源光路组件，所述光源光路组件包括：安装基板和如前文所述的光路定位校准机构；

所述安装基板设置有多个光学器件安装部，多个所述光学器件安装部分别用于固定安装设定的光学器件，以基于所述安装基板形成设定的光路；

所述光路定位校准机构可拆卸安装在所述安装基板的边缘，且对应所述光路的末端设置。

为实现上述目的，本申请还提出一种超分辨成像装置，包括如前文所述的光源光路组件。

本申请提供的技术方案中，通过将安装座和校准盘可拆卸安装，且在校准盘上设置具有与待测光路所形成的光斑的轮廓形状相匹配的多个环形刻度线的校准图案，通过将光斑的轮廓形与该校准图案对齐，可以简单快速的实现对该待测光路的方向性进行精确校正调节。另外，可以通过尺寸设计和公差限定，将校准通孔轴线设置为与待测光路的设计光路的光轴相重合，进一步的，通过将待测光路照射至该校准盘设置有校准图案的表面，进而通过设置成同心设置的多个环形刻度线，可以简单直接识别出待测光路的光轴与校准通孔轴线的偏移尺寸，进而对该待测光路中的器件进行调节，直至将其光斑中心调整至与校准通孔的轴线相重叠为止，则可以将待测光路的光轴调整为与其设计光路光轴重叠，从而完成对该光路的校准。

附图说明

为了更清楚地说明本申请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申请的一些实施例，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，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1是本申请提供的一种光路定位校准机构一实施例的结构示意图；

图2是图1所示光路定位校准机构的剖视图；

图3是图1所示光路定位校准机构的爆炸图；

图4是图1所示光路定位校准机构中的校准盘一实施例的结构示意图。

图5是本申请提供的一种超分辨成像装置的光源光路组件一实施例的结构示意图；

图6是本申请提供的一种超分辨成像装置一实施例的结构示意图。

本申请目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

需要说明，若本申请实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本申请实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，全文中出现的“和/或”的含义，包括三个并列的方案，以“A和/或B”为例，包括A方案、或B方案、或A和B同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本申请要求的保护范围之内。

为了解决上述问题，本申请提供一种光路定位校准机构，请参阅图1-图4，图1是本申请提供的一种光路定位校准机构一实施例的结构示意图；图2是图1所示光路定位校准机构的剖视图；图3是图1所示光路定位校准机构的爆炸图；图4是图1所示光路定位校准机构中的校准盘一实施例的结构示意图。

光路定位校准机构10包括安装座110和安装座110可拆卸安装的校准盘120。

安装座上110设置有安装通孔101，校准盘120固定设置在安装通孔101内。校准盘120上开设有校准通孔102，校准盘120设置有校准通孔102的开口的至少一侧面设置有校准图案121；校准图案121包括多个环形刻度线1211，多个环形刻度线1211以校准通孔102的中心为中心呈共中心设置；其中，环形刻度线1211与待测光路所形成的光斑的轮廓形状相匹配。

因此，本实施例中，通过将安装座110和校准盘120可拆卸安装，且在校准盘120上设置具有与待测光路所形成的光斑的轮廓形状相匹配的多个环形刻度线1211的校准图案121，通过将光斑的轮廓形与该校准图案121对齐，可以简单快速的实现对该待测光路的方向性进行精确校正调节。

本实施例中，若待测光路所形成的光斑的轮廓形状为圆形，则多个环形刻度线1211可以形成一组同心圆；若待测光路所形成的光斑的轮廓形状为椭圆形，则多个环形刻度线1211可以形成一组同心椭圆。其中，待测光路所形成的光斑的轮廓形状还可以是正方形或者长方形或者其他的正多边形，光斑的轮廓形状可以根据需要进行设置，在此不作进一步限定。其中，将环形刻度线1211与待测光路所形成的光斑的轮廓形状相匹配，还可以对待测光路所形成的光斑的轮廓形状进行检测；从而在检测到待测光路所形成的光斑的轮廓形状与环形刻度线1211的轮廓形状不同时可便于对待测光路中的光学棱镜等光学器件进行校正，使得待测光路所形成的光斑的轮廓形状复合设定要求。

其中，可选地，可以分别在校准盘120的相对两侧面设置对应不同校准图案121，且不同的校准图案121分别包括不同形状的环形刻度线1211。因此，可以通过调整校准盘120的朝向而对具有不同外形的光斑对应的光路进行校正。

其中，本实施例中，可以根据待测光路所形成的光斑的轮廓形状的不同，而更换不同的校准盘120进行匹配。因此，可以通过定位安装座110，且更换校准盘120的方式，匹配校准不同的待测光路，此方案中，由于不需要更换安装座110，因此可以确保该安装座110在进行校准时的安装定位位置不发生变更，即，在确保安装座110不变时，通过更换不同的校准盘120而匹配校准不同的待测光路，此方案可以确保该光路定位校准机构10的定位精度，进而确保对待测光路进行校准的准确度。

进一步的，本实施例中，校准图案121还包括相垂直设置的第一基准线1212和第二基准线1213，第一基准线1212和第二基准线1213均经过校准通孔102的中心；其中，第一基准线1212和第二基准线1213二者中的至少一者上连接有多个间隔设置的第二刻度线1214，多个第二刻度线1214与多个环形刻度线1211交错设置。

因此，本实施例中，可以通过尺寸设计和公差限定，将校准通孔102轴线设置为与待测光路的设计光路的光轴相重合，进一步的，通过将待测光路照射至该校准盘120设置有校准图案121的表面，进而通过设置成同心设置的多个环形刻度线1211，可以简单直接识别出待测光路的光轴与校准通孔102轴线的偏移尺寸，进而对该待测光路中的器件进行调节，直至将其光斑中心调整至与校准通孔102的轴线相重叠为止，则可以将待测光路的光轴调整为与其设计光路光轴重叠，从而完成对该光路的校准。

请进一步参阅图1和图4，第一基准线1212或者第二基准线1213为与其所连接的第二刻度线1214的中垂线。

其中，第二刻度线1214尺寸小于环形刻度线1211，第二刻度线1214可以进一步作为刻度线，所以边缘简单细致且精确识别出待测光路的光轴与校准通孔102轴线的偏移尺寸。

本实施例中，第二刻度线1214设置为直线；在其他实施例中，第二刻度线1214也可以设置为弧形线，当第二刻度线1214为弧形线时，第一基准线1212或者第二基准线1213为与其所连接的第二刻度线1214的两端连线的中垂线。

进一步的，多个环形刻度线1211分别将第一基准线1212和第二基准线1213分割成多个等距段，每一等距段上连接有至少一第二刻度线1214。其中，如图4所示，本实施例中，在每一等距段上连接有一第二刻度线1214，该第二刻度线1214可以将该等距段等分为两段；在其他的实施例中，每一等距段上可以连接有多个第二刻度线1214，此时，多个第二刻度线1214同样可以将该等距段等分为多段。

其中，可选地，校准图案121为开设在校准盘120表面的凹槽；或者校准图案121为设置在校准盘120表面的凸起。

本实施例中，具体的，第一基准线1212和第二基准线1213为开设在校准盘120表面的直线形凹槽；环形刻度线1211为开设在校准盘120表面的环形凹槽，第二刻度线1214为开设在校准盘120表直线或者弧线形凹槽。

其中，可选地，第一基准线1212和第二基准线1213、环形刻度线1211以及第二刻度线1214所对应的凹槽的深度相等。

与之对应的，第一基准线1212和第二基准线1213为设在校准盘120表面的直线形凸起；环形刻度线1211为设在校准盘120表面的环形凸起，第二刻度线1214为设在校准盘120表直线或者弧线形凸起。且第一基准线1212和第二基准线1213、环形刻度线1211以及第二刻度线1214所对应的凸起的高度相等。

进一步的，本实施例中，安装座110与校准盘120螺接固定。具体的，在安装座110的安装通孔101内壁上设置有螺纹，校准盘120可以通过安装通孔101内壁上设置有螺纹与安装通孔101的内壁螺接，而固定于安装通孔101内。

本实施例中，校准盘120整体进入安装通孔101内，因此，可以在校准盘120设置安装孔，以便于转动校准盘120而将方便对校准盘120进行拆装。

请进一步参阅图3，本实施例中，安装座110包括主体板111和连接于主体板111的两底板112；两个底板112间隔设置，且两底板112上均设置有安装部1121，以将安装座110与预设的构件固定安装。

其中，安装部1121为分别开设在两个底板112上的通孔，通过插入螺钉等紧固件，则可以将安装座110与预设的构件固定安装。

进一步，在两个底板112上还均设置有定位部1122。其中，定位部1122为设在两个底板112上的定位孔或者定位凸起。

其中，对应的预设的构件上则有两个底板112上的定位孔或者定位凸起相插接匹配的定位凸起或者定位孔。通过对定位孔或者定位凸起的尺寸公差进行限定，则可以实现对安装座110与预设的构件固定安装位置进行精确定位。

基于同样的发明构思，本申请还提供了一种超分辨成像装置的光源光路组件。

请参阅图5，图5是本申请提供的一种超分辨成像装置的光源光路组件一实施例的结构示意图。

光源光路组件20包括：安装基板210和如前文所述的光路定位校准机构10。

安装基板210设置有多个光学器件安装部，多个光学器件安装部分别用于固定安装设定的光学器件，以基于安装基板210形成设定的光路；光路定位校准机构10可拆卸安装在安装基板210的边缘且对应光路的末端设置的安装位置21上。

其中，多个光学器件安装部可以均设置在安装基板210的安装面上，则使得多个光学器件安装部中对应的光学器件均可以以安装基板210的安装面为基准进行安装，从而确保光学器件形成光路的光轴的准确度。

在一具体的实施方式中，安装基板210上的多个光学器件安装部可以分别用于安装激光光源201、第一透镜202、分光镜203、光学元件204、第一反射镜205、第二透镜206、第二反射镜207、第三反射镜208以及第三透镜209。激光光源201发出的光线依次透过第一透镜202、分光镜203进入光学元件204，通过光学元件204对光线进行处理后反射回分光镜203，进而通过分光镜203的反射可以将光线传输至第一反射镜205，通过第一反射镜205反射则可以将光线传输至透过第二透镜206后，传输至第二反射镜207，进而通过第二反射镜207进行反射光传输至第三反射镜208，且通过第三反射镜208将光线导向第三透镜209，使得光线透过第三透镜209后照射至待测物表面。

对于激光光源201而言，通常可以采用光纤传导激光而形成所需的激光光源201，光纤通常通过设置的接口及安装座固定安装于安装基板210，且激光光源201的出光方向可以进行微调。

首先，可以在将正对并远离激光光源201的一端设置光路定位校准机构10。通过对激光光源201的出光方向进行微调，从而可以使得激光光源201发出光照射至校准盘120形成的光斑，且该光斑的中心与校准通孔102的孔心相重合，从而对激光光源201发出的光线的方向进行校准，使得对激光光源201发出的光线沿X方向设置。

当完成对激光光源201发出的光线的方向进行校准后，则可以依次安装激光光源201和定位校准机构10之间的光学器件：第一透镜202、分光镜203、光学元件204。第一透镜202、分光镜203、光学元件204可以通过尺寸设计和定位，以确保形成的光路光轴共轴。

其中，激光光源201发出的光线可以依次穿过第一透镜202、分光镜203传输至光学元件204，进而通过光学元件204对光线进行处理后将光线返回分光镜203，且经过分光镜203的反射向上端传输。

进一步的，可以将定位校准机构10安装至分光镜203的正上方的位置，通过调节光学元件204，使得在至分光镜203发向该调节光学元件204的光沿垂直于X的Y方向向上传输。

因此，通过将定位校准机构10安装在不同的地方(对应光路不同段的末端)，则可以分别对不同段的光路中光线的传输方向进行校准，进而可以提高光路的准确度。

进一步的，基于同样的发明构思，本申请还提供了一种超分辨成像装置。请参阅图6，图6是本申请提供的一种超分辨成像装置一实施例的结构示意图。

超分辨成像装置30可以包括显微成像装置310、主控装置320、光电转换装置330及如前文所述的光源光路组件20，其中，光源光路组件20发出的光通过显微成像装置310的物镜而将光线导向待测物上，待测物经过激光的照射则可以发出激发光，激发光可以沿显微成像装置310的物镜返回且传导至光电转换装置330，光电转换装置330可以将该激发光的光信号转化为电信号，且将该电信号传输至主控装置320，进而通过主控装置320则可以对该电信号进行处理，从而成像。

以上仅为本申请的优选实施例，并非因此限制本申请的专利范围，凡是在本申请的发明构思下，利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种光路定位校准机构，其特征在于，包括：

安装座和所述安装座可拆卸安装的校准盘；

所述安装座上设置有安装通孔，所述校准盘固定设置在所述安装通孔；

所述校准盘上开设有校准通孔，所述校准盘设置有所述校准通孔的开口的至少一侧面设置有校准图案；所述校准图案包括多个环形刻度线，多个所述环形刻度线以所述校准通孔的中心为中心呈共中心设置；

所述校准图案还包括相垂直设置的第一基准线和第二基准线，所述第一基准线和所述第二基准线均经过所述校准通孔的中心；

其中，所述第一基准线和所述第二基准线二者中的至少一者上连接有多个间隔设置的第二刻度线，多个所述第二刻度线与多个所述环形刻度线交错设置。

2.根据权利要求1所述的光路定位校准机构，其特征在于，

所述环形刻度线与待测光路所形成的光斑的轮廓形状相匹配；

所述环形刻度线为圆形或者椭圆形。

3.根据权利要求2所述的光路定位校准机构，其特征在于，

所述校准盘的相对两侧均设置有所述校准图案；且所述校准盘相对两侧的所述校准图案分别具有匹配不同光斑的轮廓形状的所述环形刻度线。

4.根据权利要求1所述的光路定位校准机构，其特征在于，

所述第一基准线或者所述第二基准线为与其所连接的所述第二刻度线的中垂线。

5.根据权利要求4所述的光路定位校准机构，其特征在于，

所述第一基准线和所述第二基准线均连接有多个所述第二刻度线的中垂线；

多个所述环形刻度线分别将所述第一基准线和所述第二基准线分割成多个等距段，每一所述等距段上连接有至少一所述第二刻度线。

6.根据权利要求1-5任一项所述的光路定位校准机构，其特征在于，

所述校准图案为开设在所述校准盘表面的凹槽；或者

所述校准图案为设置在所述校准盘表面的凸起。

7.根据权利要求6所述的光路定位校准机构，其特征在于，

所述安装座与所述校准盘螺接。

8.根据权利要求6所述的光路定位校准机构，其特征在于，

所述安装座包括主体板和连接于所述主体板的两底板；

两所述底板间隔设置，且两所述底板上均设置有安装部，以将所述安装座与预设的构件固定安装；

每一所述底板上均设置有定位部，以对所述底板的固定位置进行定位。

9.一种超分辨成像装置的光源光路组件，其特征在于，所述光源光路组件包括：安装基板和如权利要求1-8任一项所述的光路定位校准机构；

所述安装基板设置有多个光学器件安装部，多个所述光学器件安装部分别用于固定安装设定的光学器件，以基于所述安装基板形成设定的光路；

所述光路定位校准机构可拆卸安装在所述安装基板的边缘，且对应所述光路的末端设置。

10.一种超分辨成像装置，其特征在于，包括如权利要求9所述的光源光路组件。

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