本實用新型涉及一種顯微鏡系統(tǒng)，特別是涉及一種自動光學(xué)顯微鏡系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

光學(xué)顯微鏡是利用光學(xué)原理，把人眼所不能分辨的微小物體放大成像，以供人們提取微細(xì)結(jié)構(gòu)信息的光學(xué)儀器。傳統(tǒng)的顯微鏡光學(xué)系統(tǒng)主要包括物鏡、目鏡、反光鏡、聚光器、柯勒照明系統(tǒng)、濾光器、蓋玻片和載玻片等，對于數(shù)碼顯微鏡還包括數(shù)碼相機(jī)或數(shù)碼攝像頭。

典型的全自動光學(xué)顯微鏡系統(tǒng)都是在數(shù)碼顯微鏡的光學(xué)系統(tǒng)和照明系統(tǒng)上增加XYZ三個直線運動裝置，在控制系統(tǒng)或者PC機(jī)的控制下，載物臺可以根據(jù)指令控制玻片在XY平面內(nèi)水平移動，同時根據(jù)控制指令載物臺和玻片還可以沿Z軸上下移動。

傳統(tǒng)的顯微鏡光學(xué)系統(tǒng)比較復(fù)雜，照明光路系統(tǒng)的調(diào)整復(fù)雜，包括：照明光源燈室在顯微外的初步調(diào)整、光源發(fā)光體即燈絲在顯微鏡內(nèi)位置的檢驗和校正、柯勒照明系統(tǒng)的調(diào)整等。

傳統(tǒng)的顯微鏡復(fù)雜的光學(xué)系統(tǒng)，導(dǎo)致了固定與調(diào)節(jié)光學(xué)系統(tǒng)的機(jī)械裝置也比較復(fù)雜。除了鏡座、鏡臂、載物臺、鏡筒、物鏡轉(zhuǎn)換器、與調(diào)焦裝置等部件，還要有安裝鹵素?zé)襞轃羰覚C(jī)構(gòu)、視場光闌調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、聚光鏡高度及對中調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、孔徑光闌調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)等。

因此，基于傳統(tǒng)的顯微鏡的結(jié)構(gòu)和原理進(jìn)行設(shè)計的全自動光學(xué)顯微鏡系統(tǒng)，繼承了傳統(tǒng)顯微鏡光學(xué)系統(tǒng)比較復(fù)雜、照明光路系統(tǒng)的調(diào)整復(fù)雜、機(jī)械裝置復(fù)雜等缺點。

此外，柯勒照明系統(tǒng)和聚光器提供的亮度不能滿足配置了高速數(shù)碼相機(jī)的數(shù)碼顯微鏡系統(tǒng)對光源亮度的需求，會造成數(shù)碼相機(jī)采集的圖像亮度較暗，高速動態(tài)的圖像采集過程會被光線亮度噪聲顯著影響，色彩還原度差，不利于高速自動聚焦系統(tǒng)的實現(xiàn)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種自動光學(xué)顯微鏡系統(tǒng)，采用基于點光源照明系統(tǒng)的光學(xué)顯微鏡原理對全自動光學(xué)顯微鏡進(jìn)行設(shè)計，簡化光學(xué)顯微鏡整體結(jié)構(gòu)，并且滿足數(shù)碼相機(jī)對光源亮度的要求，有利于高速自動聚焦系統(tǒng)的實現(xiàn)。

為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型提供的自動光學(xué)顯微鏡系統(tǒng)，包括顯微鏡本體、Z軸調(diào)整機(jī)構(gòu)、載物臺、驅(qū)動及控制系統(tǒng)，還包括安裝在顯微鏡鏡架上的數(shù)碼相機(jī)，以及位于顯微鏡鏡架外的PC機(jī)；所述顯微鏡本體包括目鏡、物鏡、點光源，所述目鏡和物鏡分別設(shè)于所述顯微鏡鏡架頂端的上下兩面，所述點光源設(shè)于所述載物臺的底面，所述物鏡的中心和點光源的中心位于同一垂直線上；所述Z軸調(diào)整機(jī)構(gòu)設(shè)于所述顯微鏡鏡架的中段，并與所述載物臺連接；所述載物臺包括由下至上依次順序連接的XY固定平臺、Y軸運動平臺和X軸運動平臺。

所述Z軸調(diào)整機(jī)構(gòu)包括Z軸電機(jī)、聯(lián)軸器和LM滾動導(dǎo)軌智能組合單元，所述Z軸電機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸、聯(lián)軸器和LM滾動導(dǎo)軌智能組合單元的滾珠絲杠同軸設(shè)置。

所述LM滾動導(dǎo)軌智能組合單元的外側(cè)軌道采用高剛性的U字形斷面，內(nèi)滑塊為兩側(cè)面LM導(dǎo)軌部和滾珠絲杠一體式構(gòu)造。

所述Y軸運動平臺設(shè)于所述XY固定平臺頂面安裝的Y軸工字型導(dǎo)軌上，所述Y軸運動平臺與Y軸滾珠絲杠、Y軸聯(lián)軸器和Y軸電機(jī)依次順序連接。

所述X軸運動平臺設(shè)于所述Y軸運動平臺頂面安裝的X軸工字型導(dǎo)軌上，所述X軸運動平臺與X軸滾珠絲杠、X軸聯(lián)軸器和X軸電機(jī)依次順序連接。

所述自動光學(xué)顯微鏡系統(tǒng)還包括玻片盒，所述玻片盒設(shè)于所述X軸運動平臺頂面開設(shè)的第一凹槽內(nèi)，所述玻片盒與第一凹槽相匹配，并可沿所述第一凹槽內(nèi)壁進(jìn)行往復(fù)運動。

所述自動光學(xué)顯微鏡系統(tǒng)還包括柱塞機(jī)構(gòu)，所述柱塞機(jī)構(gòu)與玻片盒連接，用于壓緊所述玻片盒。

所述玻片盒包括玻片，所述玻片通過設(shè)于其上并依次順序連接的壓片彈簧片、鉚釘、彈簧、壓條和卡爪安裝在所述玻片盒表面開設(shè)的第二凹槽內(nèi)，所述壓條設(shè)于所述第二凹槽的兩端，所述卡爪繞卡爪轉(zhuǎn)軸卡住壓條。

所述驅(qū)動及控制系統(tǒng)一端通過第一控制線路與點光源、X軸電機(jī)、Y軸電機(jī)和Z軸電機(jī)連接，另一端通過第二控制線路與PC機(jī)連接，所述數(shù)碼相機(jī)通過USB3.0線纜與PC機(jī)連接。

所述驅(qū)動及控制系統(tǒng)包括點光源亮度控制器、Z軸電機(jī)驅(qū)動器、Y軸電機(jī)驅(qū)動器、X軸電機(jī)驅(qū)動器和電源模塊。

采用上述技術(shù)方案的自動光學(xué)顯微鏡系統(tǒng)，降低了全自動光學(xué)顯微鏡的結(jié)構(gòu)復(fù)雜性，提高了機(jī)械可靠性，基于點光源的照明系統(tǒng)可以滿足數(shù)碼相機(jī)對光源亮度的要求，有利于高速自動聚焦系統(tǒng)的實現(xiàn)，玻片盒系統(tǒng)可以保證玻片始終處于壓緊狀態(tài)，并且更換玻片比較方便。

綜上所述，本實用新型是一種自動光學(xué)顯微鏡系統(tǒng)，采用基于點光源照明系統(tǒng)的光學(xué)顯微鏡原理對全自動光學(xué)顯微鏡進(jìn)行設(shè)計，簡化光學(xué)顯微鏡整體結(jié)構(gòu)，并且滿足數(shù)碼相機(jī)對光源亮度的要求，有利于高速自動聚焦系統(tǒng)的實現(xiàn)。

附圖說明

圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是載物臺的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是玻片盒的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4是玻片壓緊的原理結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖，進(jìn)一步詳細(xì)說明本專利的具體實施方式。

參見圖1至圖4，自動光學(xué)顯微鏡系統(tǒng)，包括顯微鏡本體、Z軸調(diào)整機(jī)構(gòu)、載物臺3、驅(qū)動及控制系統(tǒng)，還包括安裝在顯微鏡鏡架6上的數(shù)碼相機(jī)7，以及位于顯微鏡鏡架6外的PC機(jī)；顯微鏡本體包括目鏡1、物鏡2、點光源3，目鏡1和物鏡2分別設(shè)于顯微鏡鏡架6頂端的上下兩面，點光源4設(shè)于載物臺3的底面，物鏡2的中心和點光源4的中心位于同一垂直線上；Z軸調(diào)整機(jī)構(gòu)設(shè)于顯微鏡鏡架6的中段，并與載物臺3連接；載物臺3包括由下至上依次順序連接的XY固定平臺12、Y軸運動平臺14和X軸運動平臺16。采用基于點光源照明系統(tǒng)的光學(xué)顯微鏡原理對全自動光學(xué)顯微鏡進(jìn)行設(shè)計，簡化了光學(xué)顯微鏡整體結(jié)構(gòu)，并且可以滿足數(shù)碼相機(jī)對光源亮度的要求，有利于高速自動聚焦系統(tǒng)的實現(xiàn)。

具體地，Z軸調(diào)整機(jī)構(gòu)包括Z軸電機(jī)8、聯(lián)軸器9和LM滾動導(dǎo)軌智能組合單元10，Z軸電機(jī)8的旋轉(zhuǎn)軸、聯(lián)軸器9和LM滾動導(dǎo)軌智能組合單元10的滾珠絲杠同軸設(shè)置。Z軸電機(jī)8的旋轉(zhuǎn)軸帶動聯(lián)軸器9和LM滾動導(dǎo)軌智能組合單元10的滾珠絲杠運動，同軸設(shè)置保證了與Z軸調(diào)整機(jī)構(gòu)連接的載物臺3在垂直方向上運行平穩(wěn)，能很方便的調(diào)節(jié)載物臺3的高度。

具體地，LM滾動導(dǎo)軌智能組合單元10的外側(cè)軌道采用高剛性的U字形斷面，內(nèi)滑塊為兩側(cè)面LM導(dǎo)軌部和滾珠絲杠一體式構(gòu)造。以最小的空間，實現(xiàn)了高剛性、高精度的引動器功能，用LM滾動導(dǎo)軌智能組合單元10代替?zhèn)鹘y(tǒng)的滾珠絲杠加導(dǎo)軌的機(jī)構(gòu)實現(xiàn)Z軸直線運動機(jī)構(gòu)，可以保證高剛性和高精度，同時還可以大幅度減少機(jī)械設(shè)計和組裝所需的工時，從而降低整體成本。

具體地，Y軸運動平臺14設(shè)于XY固定平臺12頂面安裝的Y軸工字型導(dǎo)軌13上，Y軸運動平臺14與Y軸滾珠絲杠、Y軸聯(lián)軸器和Y軸電機(jī)依次順序連接，實現(xiàn)Y軸運動平臺14在XY固定平臺12上的直線運動控制。

具體地，X軸運動平臺16設(shè)于Y軸運動平臺14頂面安裝的X軸工字型導(dǎo)軌15上，X軸運動平臺16與X軸滾珠絲杠、X軸聯(lián)軸器和X軸電機(jī)依次順序連接，實現(xiàn)了X軸運動平臺16在Y軸運動運動14平臺上的直線運動控制。

進(jìn)一步地，新型自動光學(xué)顯微鏡系統(tǒng)還包括玻片盒17，玻片盒17設(shè)于X軸運動平臺16頂面開設(shè)的第一凹槽24內(nèi)，玻片盒17與第一凹槽24相匹配，并可沿第一凹槽24內(nèi)壁進(jìn)行往復(fù)運動。如圖2中雙向箭頭所示，玻片盒17通過抽拉的方式實現(xiàn)與載物臺3中X軸運動平臺16之間的固定和分離操作。

進(jìn)一步地，新型自動光學(xué)顯微鏡系統(tǒng)還包括柱塞機(jī)構(gòu)，柱塞機(jī)構(gòu)與玻片盒連接，用于壓緊玻片盒。優(yōu)選的，柱塞機(jī)構(gòu)可為柱塞氣缸，當(dāng)玻片盒17插入載物臺3中X軸運動平臺16后，通過柱塞氣缸壓緊玻片盒17，實現(xiàn)玻片盒17與X軸運動平臺16之間保持相對靜止的狀態(tài)。優(yōu)選的，柱塞機(jī)構(gòu)可為彈簧球頭柱塞，當(dāng)玻片盒17插入載物臺3中X軸運動平臺16后，通過彈簧球頭柱塞壓緊玻片盒17，實現(xiàn)玻片盒17與X軸運動平臺16之間保持相對靜止的狀態(tài)。

具體地，玻片盒17包括玻片19，玻片19通過設(shè)于其上并依次順序連接的壓片彈簧片18、鉚釘22、彈簧23、壓條20和卡爪21安裝在玻片盒17表面開設(shè)的第二凹槽25內(nèi)，壓條20設(shè)于第二凹槽25的兩端，卡爪21繞卡爪轉(zhuǎn)軸26卡住壓條20。如圖3所示，卡爪21和壓條4都可繞固定的卡爪轉(zhuǎn)軸26轉(zhuǎn)動，當(dāng)按照圖3中右側(cè)箭頭所示方向搬動卡爪21后，壓條20會在彈簧23的彈簧力的作用下彈起來，此時，可將壓條20按照圖3中左側(cè)箭頭所示的方向打開，然后就可以將玻片19從玻片盒17中取出來。玻片19一端由壓片彈簧片18壓住，另外一端由彈簧23和鉚釘22壓住，玻片的兩段均是依靠彈簧23和壓片彈簧片18的彈力將玻片固定在玻片盒17上，可保證載物臺3在運動的過程中，玻片19相對于玻片盒17保持相對靜止?fàn)顟B(tài)。如圖4所示，卡爪21受到來自于壓條20下面彈簧23的向上的彈力為F，其作用點與卡爪轉(zhuǎn)軸26中心之間的距離為d，卡爪21受到的力矩為M＝F*d，力矩方向如圖4中的箭頭所示。從圖4中可以看出，當(dāng)卡爪21將壓條20卡住時，由彈簧23所產(chǎn)生的力矩M會將卡爪21保持在具有向左運動的局勢，不會使得卡爪21向右方向移動，即，卡爪21處于鎖止?fàn)顟B(tài)，因此，可以保證壓條20始終將玻片19壓緊，不會松動。

具體地，驅(qū)動及控制系統(tǒng)一端通過第一控制線路5與點光源4、X軸電機(jī)、Y軸電機(jī)和Z軸電機(jī)8連接，另一端通過第二控制線路11與PC機(jī)連接，數(shù)碼相機(jī)7通過USB3.0線纜與PC機(jī)連接，實現(xiàn)圖像的采集功能。

如圖1所示，驅(qū)動及控制系統(tǒng)包括點光源亮度控制器、Z軸電機(jī)驅(qū)動器、Y軸電機(jī)驅(qū)動器、X軸電機(jī)驅(qū)動器和電源模塊。具體地，點光源亮度控制器、Z軸電機(jī)驅(qū)動器、Y軸電機(jī)驅(qū)動器和X軸電機(jī)驅(qū)動器均與電源模塊連接，點光源亮度控制器與點光源4連接，Z軸電機(jī)驅(qū)動器與Z軸電機(jī)8連接，Y軸電機(jī)驅(qū)動器與Y軸電機(jī)連接，X軸電機(jī)驅(qū)動器與X軸電機(jī)連接，PC機(jī)通過第二控制線路與驅(qū)動及控制系統(tǒng)連接。

參見圖1至圖4，自動光學(xué)顯微鏡系統(tǒng)采用點光源4，物鏡2和點光源4同軸設(shè)置，簡化了光學(xué)顯微鏡整體結(jié)構(gòu)，滿足數(shù)碼相機(jī)對光源亮度的要求，有利于高速自動聚焦系統(tǒng)的實現(xiàn)；LM滾動導(dǎo)軌智能組合單元10以最小的空間，實現(xiàn)了高剛性、高精度的引導(dǎo)其功能，用LM滾動導(dǎo)軌智能組合單元10代替?zhèn)鹘y(tǒng)的滾珠絲杠加導(dǎo)軌的機(jī)構(gòu)實現(xiàn)了Z軸直線運動機(jī)構(gòu)；Y軸滾珠絲杠實現(xiàn)Y軸運動平臺14在XY固定平臺12上的Y軸方向上的直線運動控制；X軸滾珠絲杠實現(xiàn)X軸運動平臺16在Y軸運動平臺14上的X軸方向上的直線運動控制；玻片盒17通過抽拉的方式實現(xiàn)與載物臺3的固定和分離操作，通過彈簧球頭柱塞實現(xiàn)其與X軸運動平臺16之間保持相對靜止，玻片19的兩端分別有壓片彈簧片18和彈簧23壓住，實現(xiàn)玻片19隨載物臺3運動的過程中，玻片19相對于玻片盒17保持相對靜止?fàn)顟B(tài)。

本實用新型的優(yōu)點和積極效果：

1、基于點光源4的照明系統(tǒng)可以滿足數(shù)碼相機(jī)7對光源亮度的要求，有利于高速自動聚焦系統(tǒng)的實現(xiàn)；

2、降低了全自動光學(xué)顯微鏡的結(jié)構(gòu)復(fù)雜性，提高了機(jī)械可靠性；

2、玻片盒17可以保證玻片19始終處于壓緊狀態(tài)，并且方便更換玻片19。