物镜稳定器及光机的制作方法

1.本发明涉及显微成像技术领域，尤其涉及物镜稳定器及光机。


背景技术：

2.目前市场上主流的基因测序技术是通过检测标记荧光获得基因序列信息，这一检测过程利用到显微成像技术。显微成像技术即照明系统发出的激发光通过滤光片和二向色镜投射到生物芯片上，生物芯片的样本受激光照射产生的荧光通过物镜、二相色镜、管透镜、滤光片最后到达光电传感器成像。物镜作为最重要的一环，其位置对成像质量十分关键。当物镜用于具有自动对焦系统的基因测序仪时，物镜需要不停的上下移动才能实现对焦点的寻找，这一过程会产生振动，同时系统中还包括其他的一直产生振动的设备，这就导致整个基因测序仪是在具备振动的环境下，实现对生物芯片样本的采样。面对复杂的工作环境，物镜必须要快速稳定，其端面要与其他光学镜面始终保证安装角度，才能满足实际需求。
3.市场上的物镜减振与调节设备多为主动式减振，即传感器将监测物镜的偏转角度，反馈给控制程序，控制程序通过一系列计算输出信号，从而控制内部驱动器实现对物镜的减震功能，该主动减震结构存在造价高，结构复杂，体积大难以用于小型基因测序仪，应用范围十分有限，而且响应时间比较久的问题。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于：提供物镜稳定器及光机，以解决相关技术中主动式减振存在造价昂贵，体积大难以用于小型基因测序仪，应用范围十分有限，而且响应时间比较久的问题。
5.一方面，本发明提供物镜稳定器，该物镜稳定器包括：
6.调节套筒，所述调节套筒设置有通孔；
7.固定支架，所述固定支架设置有安装孔，所述固定支架用于将物镜固定于所述安装孔内，所述固定支架穿设于所述通孔且与所述调节套筒间隔设置；
8.减振模块，包括径向减振部和轴向减振部，所述径向减振部套设于所述固定支架，所述径向减振部与所述调节套筒固接且与所述固定支架抵接，所述径向减振部沿所述固定支架的径向具有弹性；所述轴向减振部沿所述固定支架的轴向一端与所述固定支架抵接，另一端与所述调节套筒抵接，所述轴向减振部沿所述固定支架的轴向具有弹性。
9.作为物镜稳定器的优选技术方案，所述径向减振部包括减振环和多个减振组件，所述减振环间隔套设于所述固定支架且与所述调节套筒固接，多个所述减振组件沿所述减振环的周向等夹角设置于所述减振环，所述减振组件沿所述固定支架的径向具有弹性。
10.作为物镜稳定器的优选技术方案，所述减振环沿所述减振环的周向等夹角设置有多个螺纹孔，所述螺纹孔的轴线与所述固定支架的径向一致；
11.多个所述减振组件一一对应设置于多个所述螺纹孔中，所述减振组件包括钢球、
径向弹簧和紧固螺钉，所述钢球与所述固定支架抵接，所述紧固螺钉与所述螺纹孔螺接，所述径向弹簧设置于所述钢球和所述紧固螺钉之间。
12.作为物镜稳定器的优选技术方案，所述减振环的内壁设置有第一卡子，所述固定支架设置有第二卡子，所述固定支架从所述减振环的轴向的一侧指向另一侧的方向抽出时，所述第一卡子与所述第二卡子卡接；
13.所述轴向减振部包括轴向弹簧，所述轴向弹簧套设于所述固定支架且位于所述减振环的另一侧，所述轴向弹簧的一端与所述固定支架固接，所述轴向弹簧的另一端与所述调节套筒固接。
14.作为物镜稳定器的优选技术方案，所述轴向减振部还包括弹簧卡套和螺母，所述弹簧卡套套设于所述固定支架且与所述轴向弹簧的一端抵接，所述螺母与所述固定支架螺接且与所述弹簧卡套远离所述轴向弹簧的一侧抵接。
15.作为物镜稳定器的优选技术方案，还包括调节模块，所述调节模块包括调节座和三个径向调节螺栓，所述调节座均套设于所述调节套筒且与所述调节套筒间隔设置；
16.所述调节座沿周向等角度设置有三个径向调节螺纹孔，三个所述径向调节螺纹孔的轴线分别指向所述调节套筒的径向，三个所述径向调节螺栓一一对应与三个所述径向调节螺纹孔螺接，三个所述径向调节螺栓分别穿过对应的所述径向调节螺纹孔且与所述调节套筒抵接。
17.作为物镜稳定器的优选技术方案，所述调节模块还包括三个径向紧固螺栓，所述调节套筒沿其周向设置有三个连接板，所述连接板开设有固定孔，三个所述径向紧固螺栓一一对应穿过三个所述固定孔且分别与所述调节座螺接，所述固定孔的直径大于所述径向紧固螺栓的螺柱的直径且小于所述径向紧固螺栓的螺头的直径。
18.作为物镜稳定器的优选技术方案，所述调节模块还包括底座、基准件、限位螺钉、限位弹簧和两个轴向调节螺栓，所述底座套设于所述调节套筒，所述限位螺钉沿所述调节套筒的轴向穿过所述调节座且与所述底座螺接，所述限位弹簧套设于所述限位螺钉且一端与所述限位螺钉的螺头抵接，另一端与所述调节座抵接，所述基准件包括第一基准和第二基准，所述基准件位于所述底座和所述调节座之间，所述第一基准和所述第二基准分别与所述底座和所述调节座固接，所述第一基准和所述第二基准相互抵接且使所述底座和所述调节座间隔设置，两个所述轴向调节螺栓与所述调节座螺接且均与所述底座抵接，两个所述轴向调节螺栓和所述基准件两两之间的夹角相等。
19.作为物镜稳定器的优选技术方案，所述第一基准与所述第二基准抵接的面为球面，所述第二基准与所述第一基准抵接的面为平面。
20.作为物镜稳定器的优选技术方案，所述轴向调节螺栓与所述底座抵接的一端为球状结构；
21.所述底座分别设置有第一支撑件和第二支撑件，所述第一支撑件设置有球形凹槽，所述第二支撑件设置有滑槽，所述滑槽沿所述底座的周向设置，两个所述轴向调节螺栓的球状结构分别与所述球形凹槽的槽壁和所述滑槽的槽壁抵接。
22.另一方面，本发明提供光机，包括上述任一方案中的物镜稳定器，包括：
23.底座和载台，所述载台设置于所述底座上且相对所述底座滑动配合，所述载台用于放置被测件；
24.顶板，所述顶板与所述底座间隔设置，所述载台位于所述顶板和所述底座之间且与所述顶板间隔设置；
25.测量组件，包括驱动器、光学元件集成装置、光学套筒、物镜稳定器和物镜，所述光学元件集成装置设置于所述顶板且其光轴与所述被测件相对，所述光学元件集成装置与所述载台相对的一侧固设有光学套筒，所述光学套筒与所述光轴同轴，所述物镜滑动插设于所述光学套筒内，所述物镜稳定器套设于所述物镜且与所述物镜固接，所述驱动器驱动所述物镜稳定器沿所述光学套筒的轴向运动。
26.本发明的有益效果为：
27.本发明提供物镜稳定器，该物镜稳定器包括调节套筒、固定支架和减振模块，调节套筒设置有通孔；固定支架设置有安装孔，固定支架用于将物镜固定于安装孔内，固定支架穿设于通孔且与调节套筒间隔设置；减振模块包括径向减振部和轴向减振部，径向减振部套设于固定支架，径向减振部与调节套筒固接且与固定支架抵接，径向减振部沿固定支架的径向具有弹性；轴向减振部沿固定支架的轴向一端与固定支架抵接，另一端与调节套筒抵接，轴向减振部沿固定支架的轴向具有弹性。该物镜稳定器将物镜固定于固定支架的安装孔内，当在物镜稳定支架移动过程中，轴线减震部沿轴向具有弹性，径向减震部沿径向具有弹性，进而减震模块可以被动式缓解物镜沿其轴向和径向的振动。进而解决了主动式减振存在造价昂贵，体积大难以用于小型基因测序仪，应用范围十分有限，而且响应时间比较久的问题。
附图说明
28.图1为本发明实施例中物镜稳定器的结构示意图一；
29.图2为本发明实施例中物镜稳定器的结构示意图二；
30.图3为图2中b-b处的剖视图；
31.图4为本发明实施例中物镜稳定器的结构示意图一(不包括目镜和固定支架)；
32.图5为本发明实施例中物镜稳定器的结构示意图二(不包括目镜和固定支架)；
33.图6为本发明实施例中减震环的结构示意图；
34.图7为本发明实施例中调节座的结构示意图；
35.图8为本发明实施例中光机的结构示意图。
36.图中：
37.100、物镜；200、底座；300、载台；400、顶板；500、驱动器；600、光学元件集成装置；700、光学套筒；800、被测件；
38.1、调节套筒；11、连接板；111、固定孔；
39.2、固定支架；21、第二卡子；211、上安装架；212、下安装架；22、垫圈；
40.31、径向减振部；311、减振环；3111、螺纹孔；3112、第一卡子；312、减振组件；3121、钢球；3122、径向弹簧；3123、紧固螺钉；
41.321、轴向弹簧；322、弹簧卡套；323、螺母；
42.4、调节模块；41、调节座；411、径向调节螺纹孔；412、径向紧固螺栓；42、径向调节螺栓；43、底座；431、第一支撑件；432、第二支撑件；44、基准件；441、第一基准；442、第二基准；45、限位螺钉；46、限位弹簧；47、轴向调节螺栓。
具体实施方式
43.下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
44.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。其中，术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置，而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
45.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
46.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，而不能理解为对本发明的限制。
47.如图1～7所示，本实施例提供物镜稳定器，该物镜稳定器包括调节套筒1、固定支架2和减振模块，调节套筒1设置有通孔；固定支架2设置有安装孔，固定支架2用于将物镜100固定于安装孔内，固定支架2穿设于通孔且与调节套筒1间隔设置；减振模块包括径向减振部和轴向减振部，径向减振部套设于固定支架2，径向减振部与调节套筒1固接且与固定支架2抵接，径向减振部沿固定支架2的径向具有弹性；轴向减振部沿固定支架2的轴向一端与固定支架2抵接，另一端与调节套筒1抵接，轴向减振部沿固定支架2的轴向具有弹性。该物镜稳定器将物镜100固定于固定支架2的安装孔内，当在物镜100稳定支架移动过程中，轴线减震部沿轴向具有弹性，径向减震部沿径向具有弹性，进而减震模块可以被动式缓解物镜100沿其轴向和径向的振动。进而解决了主动式减振存在造价昂贵，体积大难以用于小型基因测序仪，应用范围十分有限，而且响应时间比较久的问题。
48.对于固定支架2的具体结构，可选地，固定支架2包括下固定架和上固定架，上固定架设置有上安装孔，下固定架设置有下安装孔，上固定架和下固定架相互螺接时，上安装孔和下安装孔围设成安装孔。在安装目镜时，物镜100的一端伸入下安装孔，物镜100的另一端伸入上安装孔，上安装架211和下安装架212相互螺接时，目镜被固定在安装孔中。
49.具体地，下安装孔为圆锥台结构，物镜100的一端和下安装孔抵接后，物镜100无法继续伸入下安装孔内，上安装孔设置有阶梯面，物镜100的另一端卡设有垫圈22，当物镜100的另一端伸入上安装孔时，垫圈22与上安装孔的阶梯结构相抵接，进而限制物镜100的另一端继续伸入上安装孔内。当上固定架和下固定架相互螺接时，进而将物镜100固定于安装孔
内。在其他实施例中，上固定架和下固定架也可以相互可接。
50.对于径向减震部的具体结构，可选地，径向减振部包括减振环311和多个减振组件312，减振环311间隔套设于固定支架2且与调节套筒1固接，多个减振组件312沿减振环311的周向等夹角设置于减振环311，减振组件312沿固定支架2的径向具有弹性。本实施例中，调节套筒1远离上固定架的一端和减震环相互螺接，在其他实施例中，调节套筒1远离上固定架的一端和减震环也可以相互卡接。减震组件设置有三个且分别设置于减震环上，三个减震组件两两夹角呈120度，该设置可以使物镜100在水平面的任意方向上得到减震。
51.对于减震组件的具体结构，可选地，减振环311沿减振环311的周向等夹角设置有多个螺纹孔3111，螺纹孔3111的轴线与固定支架2的径向一致；多个减振组件312一一对应设置于多个螺纹孔3111中，减振组件312包括钢球3121、径向弹簧3122和紧固螺钉3123，钢球3121与固定支架2抵接，紧固螺钉3123与螺纹孔3111螺接，径向弹簧3122设置于钢球3121和紧固螺钉3123之间。本实施例中，钢球3121与固定支架2之间通过点与点接触，进而防止钢球3121对固定支架2的移动造成干涉。弹簧设置于钢球3121和紧固螺钉3123之间，通过调节紧固螺钉3123在螺纹孔3111中的位置，进而可以调节径向弹簧3122作用于钢珠上的力。
52.对于轴向减振部的具体结构，可选地，减振环311的内壁设置有第一卡子3112，固定支架2设置有第二卡子21，固定支架2从减振环311的轴向的一侧指向另一侧的方向抽出时，第一卡子3112与第二卡子21卡接；轴向减振部包括轴向弹簧321，轴向弹簧321套设于固定支架2且位于减振环311的另一侧，轴向弹簧321的一端与固定支架2固接，轴向弹簧321的另一端与调节套筒1固接。本实施例中，为防止固定支架2从减震环的轴向的一侧指向另一侧的方向抽出，进而在减震环和固定支架2上分别设置有第一卡子3112和第二卡子21，当固定支架2从减震环的轴向的另一侧向一侧的方向移动时，第一卡子3112和第二卡子21相互分离，当固定支架2从减震环的轴向的一侧向另一侧的方向移动且固定支架2快从减震环脱离时，第一卡子3112和第二卡子21相互卡接。轴向减震部设置于减震环沿其轴向的另一侧，轴向弹簧321的一端与固定支架2固接，轴向弹簧321的另一端与调节套筒1固接，该设置可以在物镜100受到轴向的振动时，轴向弹簧321缓解物镜100沿轴向的振动。
53.可选地，轴向减振部还包括弹簧卡套322和螺母323，弹簧卡套322套设于固定支架2且与轴向弹簧321的一端抵接，螺母323与固定支架2螺接且与弹簧卡套322远离轴向弹簧321的一侧抵接。本实施例中，螺母323沿固定支架2的轴向与固定支架2螺接，通过旋拧螺母323，进而调节螺母323和固定支架2的相对位置，进而可以调节轴向弹簧321的被压缩量。
54.可选地，物镜稳定器还包括调节模块，调节模块包括调节座41和三个径向调节螺栓42，调节座41均套设于调节套筒1且与调节套筒1间隔设置；调节座41沿周向等角度设置有三个径向调节螺纹孔411，三个径向调节螺纹孔411的轴线分别指向调节套筒1的径向，三个径向调节螺栓42一一对应与三个径向调节螺纹孔411螺接，三个径向调节螺栓42分别穿过对应的径向调节螺纹孔411且与调节套筒1抵接。本实施例中，分别旋拧三个径向调节螺塞，进而可以调节调节套筒1相对调节座41的相对位置，进而可以对物镜100的水平面位置进行微调。
55.可选地，调节模块还包括三个径向紧固螺栓412，调节套筒1沿其周向设置有三个连接板11，连接板11开设有固定孔111，三个径向紧固螺栓412一一对应穿过三个固定孔111且分别与调节座41螺接，固定孔111的直径大于径向紧固螺栓412的螺柱的直径且小于径向
紧固螺栓412的螺头的直径。本实施例中，当三个径向紧固螺栓412的螺头与三个对应的连接板11均间隔设置的时候，由于固定孔111的直径大于径向紧固螺栓412的螺柱的直径且小于径向紧固螺栓412的螺头的直径，所以调节套管可以相对调节座41移动。当三个径向紧固螺栓412的螺头与三个对应的连接板11一一对应抵紧的时候，调节套管与调节座41相对固定。
56.可选地，调节模块还包括底座43、基准件44、限位螺钉45、限位弹簧46和两个轴向调节螺栓47，底座43套设于调节套筒1，限位螺钉45沿调节套筒1的轴向穿过调节座41且与底座43螺接，限位弹簧46套设于限位螺钉45且一端与限位螺钉45的螺头抵接，另一端与调节座41抵接，基准件44包括第一基准441和第二基准442，基准件44位于底座43和调节座41之间，第一基准441和第二基准442分别与底座43和调节座41固接，第一基准441和第二基准442相互抵接且使底座43和调节座41间隔设置，两个轴向调节螺栓47与调节座41螺接且均与底座43抵接，两个轴向调节螺栓47和基准件44两两之间的夹角相等。本实施例中，在对物镜100进行调平时，首先以基准件44作为基准，由于第一基准441和第二基准442相互抵接，进而可以改变第一基准441和第二基准442的夹角，进而旋拧两个轴向调节螺栓47，进而可以使物镜100进行水平调平。限位弹簧46给调节座41一个靠近底座43方向的压力，使周向调节螺栓始终与底座43抵接，第一基准441和第二基准442始终抵接。
57.可选地，还包括轴向紧固螺栓，调节座41设置有轴向紧固螺纹孔，轴向紧固螺纹孔与轴向调节螺栓47相对，轴向紧固螺栓与轴向紧固螺纹孔螺接且具有压紧轴向调节螺栓47和与紧轴向调节螺栓47间隔设置的两个状态。
58.可选地，第一基准441与第二基准442抵接的面为球面，第二基准442与第一基准441抵接的面为平面。本实施例中，该设置使得第一基准441和第二基准442为点与面的抵接，进而改变第一基准441和第二基准442之间的夹角时，第一基准441和第二基准442之间不会产生运动干涉。
59.可选地，轴向调节螺栓47与底座43抵接的一端为球状结构；底座43分别设置有第一支撑件431和第二支撑件432，第一支撑件431设置有球形凹槽，第二支撑件432设置有滑槽，滑槽沿底座43的周向设置，两个轴向调节螺栓47的球状结构分别与球形凹槽的槽壁和滑槽的槽壁抵接。本实施例中，当调节与第一支撑件431对应的轴向调节螺栓47时，调节座41会带动与第二支撑件432相对的另一个轴向调节螺栓47相对底座43滑动，进而将第二支撑件432设置由滑槽，另一个轴向调节螺栓47可以在滑槽内滑动。
60.如图8所示，本实施例还提供光机，包括上述方案中的物镜稳定器，光机包括底座200、载台300、顶板400和测量组件，载台300设置于底座200上且相对底座200滑动配合，载台300用于放置被测件800；顶板400与底座200间隔设置，载台300位于顶板400和底座200之间且与顶板400间隔设置；测量组件包括驱动器500、光学元件集成装置600、光学套筒700、物镜稳定器和物镜100，光学元件集成装置600设置于顶板400且其光轴与被测件800相对，光学元件集成装置600与载台300相对的一侧固设有光学套筒700，光学套筒700与光轴同轴，物镜100滑动插设于光学套筒700内，物镜稳定器套设于物镜100且与物镜100固接，驱动器500驱动物镜稳定器沿光学套筒700的轴向运动。本实施例中，通过对物镜稳定器的调节，进而可以实现物镜100和光学元件集成装置600的光轴同轴；同时，通过驱动器500可以调节物镜100和被测件800之间的焦距；通过调节载台300和底座200的相对位置，可以使载台300
和物镜100不相对，进而可以对被测件800进行更换和安装，也可以通过调节载台300和底座200的相对位置，进而调节物镜100和被测件800之间的相对位置。具体地，顶板400和底座200之间通过多根立柱支撑。
61.显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。