一種光電陶瓷驅動的微鏡微調節(jié)裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種光電陶瓷驅動的微鏡微調裝置，包括粗動臺、X方向位移微調節(jié)機構、Y方向位移微調節(jié)機構、俯仰調節(jié)機構和反射鏡。粗動臺、X方向位移微調節(jié)平臺和Y方向位移微調節(jié)平臺疊加在一起，反射鏡俯仰調節(jié)機構位于X方向位移微調節(jié)平臺上。Y方向光電陶瓷致動器在紫外光源照射下產生驅動力，通過位移放大機構推動Y方向位移微調節(jié)平臺進行Y方向上的微調節(jié)；同理，X方向光電陶瓷致動器推動X方向位移微調節(jié)平臺進行X方向上的微調節(jié)，其中，滾動導軌做為導向機構；光電陶瓷俯仰致動器在紫外光源的照射下產生驅動力，通過三角形放大機構推動反射鏡俯仰轉動。本發(fā)明結構簡單緊湊，可以實現(xiàn)光控非接觸式控制，且可避免電磁干擾。
【專利說明】一種光電陶瓷驅動的微鏡微調節(jié)裝置
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種微鏡微調節(jié)驅動裝置，特別是一種光電陶瓷驅動的微鏡微調節(jié)裝置。
【背景技術】
[0002]微鏡被廣泛應用于光學系統(tǒng)、微機械光開關、精密測量、醫(yī)療成像、生物技術和航空航天等國防和民用領域。近年來，通過對微鏡配備不同功能的驅動裝置，可以實現(xiàn)對入射光強度和相位的調制以及光路的選通，使得微鏡具有光開關、自適應光學校正等功能。傳統(tǒng)的微鏡工作臺采用精密絲桿副及滾動導軌、精密螺旋楔塊機構、渦輪-凹輪機構、齒輪-杠桿式機構等機械傳動式驅動，由于機械摩擦、間隙、爬行等原因，很難一次性定位成功，往往需要進行微調節(jié)。對于壓電驅動、電磁驅動、電熱驅動和靜電驅動的微鏡微調節(jié)機構，需要導線連接，易受到電磁噪聲干擾。對于真空或者特定操作環(huán)境下，我們無法直接操作控制，需要一種非接觸式控制裝置，但是現(xiàn)有技術中尚無相關描述。

【發(fā)明內容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種光電陶瓷驅動的微鏡微調節(jié)裝置。
[0004]實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術解決方案為:一種光電陶瓷驅動的微鏡微調節(jié)裝置，包括X方向位移微調節(jié)平臺、俯仰調節(jié)機構、Y方向位移微調節(jié)平臺、粗動臺、X方向光電陶瓷致動器、X方向位移放大機構、Y方向位移放大機構、Y方向光電陶瓷致動器、滾動導軌、三角形放大機構、光電陶瓷俯仰致動器、俯仰致動器擋板、Y方向致動器擋板和X方向致動器擋板；
其中Y方向位移微調節(jié)平臺、Y方向位移放大機構和Y方向光電陶瓷致動器均設置在粗動臺上，Y方向位移微調節(jié)平臺與粗動臺之間設置滾動導軌，Y方向位移微調節(jié)平臺和Y方向位移放大機構通過柔性鉸鏈相連，Y方向位移放大機構通過柔性鉸鏈推動Y方向位移微調節(jié)平臺在滾動導軌上移動，Y方向位移放大機構與Y方向光電陶瓷致動器相連，Y方向位移放大機構對Y方向光電陶瓷致動器的驅動位移進行放大；
Y方向位移微調節(jié)平臺上方設置X方向位移微調節(jié)平臺、X方向光電陶瓷致動器和X方向位移放大機構，Y方向位移微調節(jié)平臺和X方向位移微調節(jié)平臺之間設置滾動導軌，X方向位移放大機構與X方向位移微調節(jié)平臺通過柔性鉸鏈相連，X方向位移放大機構通過柔性鉸鏈推動X方向位移微調節(jié)平臺在滾動導軌上移動，X方向位移放大機構與X方向光電陶瓷致動器相連，X方向位移放大機構對X方向光電陶瓷致動器的驅動位移進行放大；x方向位移微調節(jié)平臺上設置俯仰調節(jié)機構。
[0005]俯仰調節(jié)機構包括三角形放大機構、反射鏡、光電陶瓷俯仰致動器和俯仰致動器擋板；反射鏡支架固定在X方向位移微調節(jié)平臺上，反射鏡支架上設置旋轉軸，反射鏡可在旋轉軸上轉動，所述旋轉軸與X方向位移微調節(jié)平臺平行，三角形放大機構一端通過柔性鉸鏈與X方向位移微調節(jié)平臺相連，三角形放大機構的另一端通過柔性鉸鏈與反射鏡相連，光電陶瓷俯仰致動器一端與三角形放大機構連接，光電陶瓷俯仰致動器的另一端與俯仰致動器擋板相固連，所述俯仰致動器擋板固定在X方向位移微調節(jié)平臺上。
[0006]還包括Y方向致動器擋板和X方向致動器擋板，其中Y方向致動器擋板固定在粗動臺上并與Y方向光電陶瓷致動器固連，X方向致動器擋板固定在Y方向位移微調節(jié)平臺上并與X方向光電陶瓷致動器固連。
[0007]所述X方向光電陶瓷致動器、Y方向光電陶瓷致動器和光電陶瓷俯仰致動器的材料均為鑭改性鋯鈦酸鉛。
[0008]本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，其顯著優(yōu)點為:本發(fā)明的光電陶瓷驅動的微鏡微調節(jié)裝置利用光電陶瓷的光致形變效應，使光能直接轉化為機械能，取消了中間機械傳動環(huán)節(jié)，使結構簡單緊湊。 同時，該裝置的驅動源為紫外光，可實現(xiàn)光控非接觸式操作，避免了電磁噪聲干擾，適用于各種介質環(huán)境工作。
[0009]下面結合附圖對本發(fā)明作進一步詳細描述。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1為光電陶瓷驅動的微鏡微調節(jié)裝置示意圖。
[0011]圖2為滾動導軌側面示意圖。
[0012]圖3為俯仰調節(jié)機構示意圖。
[0013]圖中標號所代表的含義為:1.X方向位移微調節(jié)平臺，2.俯仰調節(jié)機構，3.Y方向位移微調節(jié)平臺，4.粗動臺，5.X方向光電陶瓷致動器，6.X方向位移放大機構，7.Y方向位移放大機構，8.Y方向光電陶瓷致動器，9.滾動導軌，10.三角形放大機構，11.反射鏡，12.俯仰光電陶瓷致動器，13.俯仰致動器擋板，14.Y方向致動器擋板，15.X方向致動器擋板。
【具體實施方式】
[0014]結合圖1，本發(fā)明的一種光電陶瓷驅動的微鏡微調節(jié)裝置，包括X方向位移微調節(jié)平臺1、俯仰調節(jié)機構2、Υ方向位移微調節(jié)平臺3、粗動臺4、Χ方向光電陶瓷致動器5、Χ方向位移放大機構6、Y方向位移放大機構7、Y方向光電陶瓷致動器8、和滾動導軌；
其中Y方向位移微調節(jié)平臺3、Υ方向位移放大機構7和Y方向光電陶瓷致動器8均設置在粗動臺4上，Y方向位移微調節(jié)平臺3與粗動臺4之間設置滾動導軌，Y方向位移微調節(jié)平臺3和Y方向位移放大機構7通過柔性鉸鏈相連，Y方向位移放大機構7通過柔性鉸鏈推動Y方向位移微調節(jié)平臺3在滾動導軌上移動，Y方向位移放大機構7與Y方向光電陶瓷致動器8相連，Y方向位移放大機構7對Y方向光電陶瓷致動器8的驅動位移進行放大；
Y方向位移微調節(jié)平臺3上方設置X方向位移微調節(jié)平臺1、X方向光電陶瓷致動器5和X方向位移放大機構6，Y方向位移微調節(jié)平臺3和X方向位移微調節(jié)平臺I之間設置滾動導軌，X方向位移放大機構6與X方向位移微調節(jié)平臺I通過柔性鉸鏈相連，X方向位移放大機構6通過柔性鉸鏈推動X方向位移微調節(jié)平臺I在滾動導軌上移動，X方向位移放大機構6與X方向光電陶瓷致動器5相連，X方向位移放大機構6對X方向光電陶瓷致動器5的驅動位移進行放大；Χ方向位移微調節(jié)平臺1上設置俯仰調節(jié)機構2。
[0015]所述俯仰調節(jié)機構2包括三角形放大機構10、反射鏡11、光電陶瓷俯仰致動器12和俯仰致動器擋板13 ;反射鏡支架固定在X方向位移微調節(jié)平臺I上，反射鏡支架上設置旋轉軸，反射鏡11可在旋轉軸上轉動，所述旋轉軸與X方向位移微調節(jié)平臺I平行，三角形放大機構10 —端通過柔性鉸鏈與X方向位移微調節(jié)平臺I相連，三角形放大機構10的另一端通過柔性鉸鏈與反射鏡11相連，光電陶瓷俯仰致動器12 —端與三角形放大機構10連接，光電陶瓷俯仰致動器12的另一端與俯仰致動器擋板13相固連，所述俯仰致動器擋板13固定在X方向位移微調節(jié)平臺I上。
[0016]本發(fā)明的光電陶瓷驅動的微鏡微調節(jié)裝置還包括Y方向致動器擋板14和X方向致動器擋板15，其中Y方向致動器擋板14固定在粗動臺4上并與Y方向光電陶瓷致動器8固連，X方向致動器擋板15固定在Y方向位移微調節(jié)平臺3上并與X方向光電陶瓷致動器5固連。
[0017]所述X方向光電陶瓷致動器5、Y方向光電陶瓷致動器8和光電陶瓷俯仰致動器12的材料均為鑭改性鋯鈦酸鉛。
[0018]本發(fā)明的光電陶瓷驅動的微鏡微調節(jié)裝置適用于微鏡無線連接和非接觸式遠程光控領域，尤其適用于易受電磁干擾的微鏡微調節(jié)機構。
[0019]下面進行具體描述:
本發(fā)明的一種光電陶瓷驅動的微鏡微調節(jié)裝置，包括粗動臺、X方向位移微調節(jié)機構、Y方向位移微調節(jié)機構、俯仰調節(jié)機構、反射鏡、滾動導軌、光電陶瓷致動器，粗動臺、X方向位移微調節(jié)平臺和Y方向位移微調節(jié)平臺相互疊加在一起，平臺之間有滾動導軌作為導向機構，俯仰調節(jié)機構位于X方向位移微調節(jié)平臺上。粗動臺對微鏡進行初定位后，X方向光電陶瓷致動器和Y方向光電陶瓷致動器在紫外光源的照射下輸出驅動力，通過柔性鉸鏈和位移放大機構放大，實現(xiàn)微鏡X、Y兩方向的位移微調節(jié)。俯仰調節(jié)機構在俯仰光電陶瓷致動器驅動下，通過柔性鉸鏈和三角形放大機構，推動反射鏡轉動，實現(xiàn)微鏡的角度微調節(jié)。
[0020]結合圖1，本發(fā)明的一種光電陶瓷驅動的微鏡微調節(jié)裝置，包括X方向位移微調節(jié)機構、Y方向位移微調節(jié)機構、俯仰調節(jié)機構、粗動臺等。X方向位移微調節(jié)機構包括X方向光電陶瓷致動器5、X方向位移放大機構6、X方向位移微調節(jié)平臺I和X方向致動器擋板15 ;Υ方向位移微調節(jié)機構包括Y方向光電陶瓷致動器8、Y方向位移放大機構7、Y方向位移微調節(jié)平臺3和Y方向致動器擋板14 ;俯仰調節(jié)機構2包括俯仰光電陶瓷致動器12、三角形放大機構10、反射鏡11和俯仰致動器擋板13。
[0021]Y方向光電陶瓷致動器8在紫外光源的照射下發(fā)生光致形變，產生驅動力，并作用在Y方向位移放大機構7上，Y方向位移放大機構7由柔性鉸鏈制成，在Y方向光電陶瓷致動器8的驅動作用下推動Y方向位移微調節(jié)平臺3，Y方向位移微調節(jié)平臺3在滾動導軌上沿Y方向移動。
[0022]X方向光電陶瓷致動器5在紫外光源照射下發(fā)生光致形變，產生驅動力，并作用在X方向位移放大機構6上，驅動力經X方向位移放大機構6放大后推動X方向位移平臺1，X方向位移微調節(jié)平臺I在滾動導軌上沿X方向移動。
[0023]X方向位移放大機構6和Y方向位移放大機構7均用杠桿放大機構進行位移放大，杠桿放大機構采用兩級位移放大，輸出端和輸入端連接均為柔性鉸鏈。
[0024]結合圖3，俯仰調節(jié)機構2中，三角形放大機構10的一端通過柔性鉸鏈和反射鏡11連接，另一端通過柔性鉸鏈固定在X方向位移平臺I上，中間端與俯仰光電陶瓷致動器12連接。反射鏡通過X方向位移平臺I上的支撐架固定。
[0025]在X、Y兩方向的位移微調后，俯仰光電陶瓷致動器12在紫外光源照射下產生驅動力，經三角形放大機構放大后作用在反射鏡上，推動反射鏡旋轉，實現(xiàn)反射鏡的俯仰調節(jié)。光電陶瓷俯仰致動器12通過三角形放大機構10控制反射鏡11轉動。
[0026]由上可知，Χ、Υ方向和俯仰的光電陶瓷致動器在光源照射下產生驅動力，在位移放大機構的作用下推動微鏡實現(xiàn)三自由度的微調節(jié)。其中，X方向光電陶瓷致動器5、Y方向光電陶瓷致動器8和光電陶瓷俯仰致動器12均用紫外光源照射驅動，實現(xiàn)無導線連接。并且由光致形變材料鑭改性鋯鈦酸鉛(PLZT )陶瓷做成的光電陶瓷致動器把光能直接轉化成機械能，取消了中間的機械傳動環(huán)節(jié)，消除了機械傳動誤差。
【權利要求】
1.一種光電陶瓷驅動的微鏡微調節(jié)裝置，其特征在于，包括X方向位移微調節(jié)平臺[I]、俯仰調節(jié)機構[2]、Y方向位移微調節(jié)平臺[3]、粗動臺[4]、X方向光電陶瓷致動器[5]、X方向位移放大機構[6]、Y方向位移放大機構[7]、Y方向光電陶瓷致動器[8]、和滾動導軌；其中Y方向位移微調節(jié)平臺[3]、Y方向位移放大機構[7]和Y方向光電陶瓷致動器[8]均設置在粗動臺[4]上，Y方向位移微調節(jié)平臺[3]與粗動臺[4]之間設置滾動導軌，Y方向位移微調節(jié)平臺[3]和Y方向位移放大機構[7]通過柔性鉸鏈相連，Y方向位移放大機構[7]通過柔性鉸鏈推動Y方向位移微調節(jié)平臺[3]在滾動導軌上移動，Y方向位移放大機構[7]與Y方向光電陶瓷致動器[8]相連，Y方向位移放大機構[7]對Y方向光電陶瓷致動器[8]的驅動位移進行放大；Y方向位移微調節(jié)平臺[3]上方設置X方向位移微調節(jié)平臺[I]、X方向光電陶瓷致動器[5]和X方向位移放大機構[6]，Y方向位移微調節(jié)平臺[3]和X方向位移微調節(jié)平臺[I]之間設置滾動導軌，X方向位移放大機構[6]與X方向位移微調節(jié)平臺[I]通過柔性鉸鏈相連，X方向位移放大機構[6]通過柔性鉸鏈推動X方向位移微調節(jié)平臺[I]在滾動導軌上移動，X方向位移放大機構[6]與X方向光電陶瓷致動器[5]相連，X方向位移放大機構[6]對X方向光電陶瓷致動器[5]的驅動位移進行放大；X方向位移微調節(jié)平臺[I]上設置俯仰調節(jié)機構[2]。
2.根據(jù)權利要求1所述的光電陶瓷驅動的微鏡微調節(jié)裝置，其特征在于，所述俯仰調節(jié)機構[2]包括三角形放大機構[10]、反射鏡[11]、光電陶瓷俯仰致動器[12]和俯仰致動器擋板[13];反射鏡支架固定在X方向位移微調節(jié)平臺[I]上，反射鏡支架上設置旋轉軸，反射鏡[11]可在旋轉軸上轉動，所述旋轉軸與X方向位移微調節(jié)平臺[I]平行，三角形放大機構[10] —端通過柔性鉸鏈與X方向位移微調節(jié)平臺[I]相連，三角形放大機構[10]的另一端通過柔性鉸鏈與反射鏡[11]相連，光電陶瓷俯仰致動器[12] —端與三角形放大機構[10]連接，光電陶瓷俯仰致動器[12]的另一端與俯仰致動器擋板[13]相固連，所述俯仰致動器擋板[13]固定在X方向位移微調節(jié)平臺[I]上。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的光電陶瓷驅動的微鏡微調節(jié)裝置，其特征在于，還包括Y方向致動器擋板[14]和X方向致動器擋板[15]，其中Y方向致動器擋板[14]固定在粗動臺[4]上并與Y方向光電陶瓷致動器[8]固連，X方向致動器擋板[15]固定在Y方向位移微調節(jié)平臺[3]上并與X方向光電陶瓷致動器[5]固連。
4.根據(jù)權利要求1或2所述的光電陶瓷驅動的微鏡微調節(jié)裝置，其特征在于，X方向光電陶瓷致動器[5]、Y方向光電陶瓷致動器[8]和光電陶瓷俯仰致動器[12]的材料均為鑭改性鋯鈦酸鉛。
【文檔編號】G02B26/08GK103487934SQ201310442565
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年9月25日 優(yōu)先權日:2013年9月25日
【發(fā)明者】王新杰, 黃家瀚, 王炅, 陸靜, 黃學功 申請人:南京理工大學