激光扫描共聚焦显微镜用二维针孔电动实时调整方法

摘要

本发明涉及一种激光扫描共聚焦显微镜用二维针孔电动实时调整方法及系统，该系统包括X直线步进电机、X传动螺母、Y直线步进电机、Y传动螺母、X导轨、X滑块、Y导轨、Y滑块、X光耦、X挡片、Y光耦、Y挡片、分光片、成像透镜、CCD、电控单元及针孔。X传动螺母、X滑块及所述X挡片紧固安装，X滑块与X导轨滑动连接；Y传动螺母、Y滑块及Y挡片紧固安装，Y滑块与Y导轨滑动连接；X传动螺母在X直线步进电机驱动下作直线运动；Y传动螺母在Y直线步进电机驱动下作直线运动；Y导轨紧固安装于X滑块；针孔紧固安装于Y滑块。本发明可实现对针孔二维方向位置进行实时电动调节，消除系统中其他光学部件引入的激光光斑位置变化所带来的影响。

说明书

【技术领域】

本发明涉及显微物镜光学检测技术领域，尤其涉及一种激光扫描共聚焦显 微镜用二维针孔电动实时调整方法及系统。

【背景技术】

在激光扫描共聚焦显微镜光学系统中，由于存在大量需要实时切换的光学 器件并且光学器件间存在装调误差，因此在不同光学器件切换后入射激光在针 孔面上的位置可能存在漂移。激光扫描共聚焦显微镜用二维针孔电动实时调整 方法可以实现对针孔进行实时检测及调整，以确保针孔准确定位在装调后标定 的不同光学部件所对应入射激光在针孔面上的位置。

【发明内容】

本发明旨在解决上述现有技术中存在的问题，提出一种激光扫描共聚焦显 微镜用二维针孔电动实时调整方法及系统。

本发明一方面提供一种激光扫描共聚焦显微镜用二维针孔电动实时调整系 统，包括X直线步进电机、X传动螺母、Y直线步进电机、Y传动螺母、X导 轨、X滑块、Y导轨、Y滑块、X光耦、X挡片、Y光耦、Y挡片、分光片、成 像透镜、CCD、电控单元以及针孔，其中，所述X传动螺母、X滑块以及X挡 片紧固构成刚体；所述Y传动螺母、Y滑块以及Y挡片紧固构成刚体；所述 X传动螺母、X滑块以及所述X挡片紧固安装，所述X滑块与所述X导轨滑动 连接；所述Y传动螺母、Y滑块以及所述Y挡片紧固安装，所述Y滑块与所述 Y导轨滑动连接；所述X传动螺母在所述X直线步进电机驱动下作直线运动； 所述Y传动螺母在所述Y直线步进电机驱动下作直线运动；所述Y导轨紧固安 装于所述X滑块；所述针孔紧固安装于所述Y滑块。

本发明另一方面提供一种激光扫描共聚焦显微镜用二维针孔电动实时调整 方法，包括以下步骤：入射激光通过针孔后经分光片反射，经成像透镜成像在 CCD上；由CCD检测针孔在光学系统中的位置，并反馈至电控单元；上位机根 据电控单元反馈的数据计算得出X直线步进电机和Y直线步进电机运动步距及 方式。

本发明提出的一种激光扫描共聚焦显微镜用二维针孔电动实时调整方法及 方法可以实现对针孔二维方向位置进行实时电动调节和检测，从而可以以带反 馈方式精确定位针孔在激光扫描共焦显微镜中的二维方向位置，消除共焦光学 系统中由于其他需要运动的光学部件所引入的激光光斑位置变化所带来的影 响。

【附图说明】

图1为本发明一实施例的激光扫描共聚焦显微镜用二维针孔电动实时调整 系统的结构图。

【具体实施方式】

下面结合具体实施例及附图对本发明作进一步详细说明。下面详细描述本 发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的 标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图 描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明的技术方案，而不应当理解为对 本发明的限制。

在本发明的描述中，术语“内”、“外”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“顶”、 “底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了 便于描述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不应当 理解为对本发明的限制。

本发明一方面提供一种激光扫描共聚焦显微镜用二维针孔电动实时调整系 统，该系统包括X直线步进电机、X传动螺母、Y直线步进电机、Y传动螺母、 X导轨、X滑块、Y导轨、Y滑块、X光耦、X挡片、Y光耦、Y挡片、分光片、 成像透镜、CCD（Charge Coupled Device，电荷藕合器件）、电控单元以及针孔。 X传动螺母和X滑块及X挡片紧固构成刚体，和X导轨构成直线运动副；Y传 动螺母和Y滑块及Y挡片紧固构成刚体，和Y导轨构成直线运动副；X传动螺 母和X直线步进电机构成螺纹传动副，Y传动螺母和Y直线步进电机构成螺纹 传动副；Y导轨及Y直线运动副紧固安装在X滑块上；针孔紧固安装在Y滑 块上；CCD检测针孔光学位置反馈至电控系统，并通过电控系统准确调整针孔 在光学系统中位置。

其中，分光片、成像透镜、CCD用于检测针孔在光学系统中的位置，对针 孔在激光扫描共聚焦光学系统中光学位置进行准确检测和反馈。

X直线步进电机、X传动螺母、X导轨、X滑块、X光耦、X挡片用于精确 调整针孔在激光扫描共聚焦光学系统中X方向的光学位置。

Y直线步进电机、Y传动螺母、Y导轨、Y滑块、Y光耦、Y挡片用于精确 调整针孔在激光扫描共聚焦光学系统中Y方向的光学位置。

X光耦、X挡片用于准确标定针孔在激光扫描共聚焦光学系统中X方向的 起点位置。

Y光耦、Y挡片用于准确标定针孔在激光扫描共聚焦光学系统中Y方向的 起点位置。

分光片、成像透镜、CCD均紧固固定；系统启动后，针孔通过分光片分光 后经成像透镜成像在CCD上，CCD精确检测针孔在保持静止的CCD靶面上的 精确位置；CCD将针孔精确位置反馈至电控单元后，电控单元将根据已经标定 准确的针孔位置计算得出精确调整距离，并且驱动X直线步进电机、Y直线步 进电机，并且以此分别驱动X滑块和Y滑块，从而调整针孔在光学系统中的X 轴和Y轴位置。

请参考图1，在一实施例中，本发明提出的用于激光扫描共聚焦显微镜的二 维针孔1600电动实时调整系统包括X直线步进电机100、X传动螺母200、Y 直线步进电机300、X导轨400、X滑块500、Y导轨600、Y滑块700、X光耦 800、X挡片900、Y光耦1000、Y挡片1100、分光片1200、成像透镜1300、 CCD1400、电控单元1500、针孔1600、Y传动螺母1700。X传动螺母200和X 滑块500及X挡片900紧固构成刚体，和X导轨400构成直线运动副；Y传动 螺母1700和Y滑块700及Y挡片1100紧固构成刚体，和Y导轨600构成直线 运动副；X传动螺母200和X直线步进电机100构成螺纹传动副，Y传动螺母 1700和Y直线步进电机300构成螺纹传动副；Y导轨600及Y直线运动副紧 固安装在X滑块500上；针孔1600紧固安装在Y滑块700上；CCD1400检测 针孔1600光学位置反馈至电控系统，并通过电控系统准确调整针孔1600在光 学系统中位置。

系统启动时，光学系统中入射激光将成像在针孔1600面上，通过针孔1600 后经分光片1200反射至成像透镜1300，并成像在CCD1400上。系统装调时， 在激光扫描共焦显微镜中不同运动光学部件切换过程中，通过CCD1400准确标 定记录所切换的不同光学部件在CCD1400上的精确坐标位置；系统完成调试后， 在激光扫描共焦显微镜中不同运动光学部件切换过程中，根据目前处于光学系 统中光学部件在系统中编号以及在系统装调试对应标定位置坐标，电控单元 1500将驱动X直线步进电机100和Y直线步进电机300分别驱动X滑块500 和Y滑块700运动至X光耦800和Y光耦1000分别被X挡片900和Y挡片1100 触发位置，即针孔1600零位；此后电控单元1500将驱动X直线步进电机100 和Y直线步进电机300分别驱动X滑块500和Y滑块700运动至针孔1600对 应的标定位置坐标。

本发明另一方面提出了一种激光扫描共聚焦显微镜用二维针孔电动实时调 整方法，包括以下步骤：一、入射激光通过针孔后经分光片反射，经成像透镜 成像在CCD上；二、由CCD检测针孔在光学系统中的位置，并反馈至电控单 元；三、上位机根据电控单元反馈的数据计算得出X直线步进电机和Y直线步 进电机运动步距及方式。

本发明提出的一种激光扫描共聚焦显微镜用二维针孔电动实时调整方法及 系统可以实现对针孔二维方向位置进行实时电动调节，从而可以以带反馈方式 精确定位针孔在激光扫描共焦显微镜中的二维方向位置，消除共焦光学系统中 由于其他需要运动的光学部件所引入的激光光斑位置变化所带来的影响。

虽然本发明参照当前的较佳实施方式进行了描述，但本领域的技术人员应 能理解，上述较佳实施方式仅用来解释和说明本发明的技术方案，而并非用来 限定本发明的保护范围，任何在本发明的精神和原则范围之内，所做的任何修 饰、等效替换、变形、改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。