壓電式物鏡驅(qū)動臺的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于微驅(qū)動應(yīng)用領(lǐng)域，涉及一種壓電式物鏡驅(qū)動臺。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，在生物學(xué)中光學(xué)顯微鏡一直都是人們探索微觀世界的有力工具，人們利用它不斷對微觀世界加深了認(rèn)知。光學(xué)顯微鏡的發(fā)展對人類認(rèn)識生命現(xiàn)象起著關(guān)鍵性作用。隨著科技水平的不斷進(jìn)步，光學(xué)顯微鏡的應(yīng)用領(lǐng)域在擴(kuò)大延伸，同時也在不斷的提高其成像質(zhì)量。隨著社會發(fā)展的需要，人們對顯微樣本內(nèi)部三維結(jié)構(gòu)觀測的需求越來越大，這就對顯微鏡的分辨率提出了極高的要求。然而，傳統(tǒng)光學(xué)顯微鏡的呈現(xiàn)清晰度完全取決于光學(xué)物鏡的放大倍數(shù)，而當(dāng)前光學(xué)物鏡的最大放大倍數(shù)只能達(dá)到1600倍(人眼分辨的清晰度為Imm左右，以1600倍放大為例，最小觀察精度0.625微米)。顯然傳統(tǒng)的光學(xué)顯微鏡在此已不能滿足需求。
[0003]但目前現(xiàn)有物鏡驅(qū)動裝置一般采用電機(jī)驅(qū)動或者手調(diào)，此類裝置具有精度達(dá)不到要求、響應(yīng)時間慢、體積過大且噪聲大等缺點(diǎn)。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型的目的是提供一種可實(shí)現(xiàn)納米級定位的壓電式物鏡驅(qū)動臺。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案如下:一種壓電式物鏡驅(qū)動臺，包括具有固定桿的底座、固定在所述固定桿上的固定環(huán)、固定在所述固定環(huán)內(nèi)的安裝環(huán)、設(shè)置在所述底座上的移動平臺、固定在所述移動平臺上的運(yùn)動環(huán)、固定在所述運(yùn)動環(huán)內(nèi)的物鏡環(huán)及與所述移動平臺連接的壓電陶瓷，所述移動平臺與固定桿平行設(shè)置，所述物鏡環(huán)設(shè)置在所述安裝環(huán)的一側(cè)且與所述安裝環(huán)平行設(shè)置，所述物鏡環(huán)與安裝環(huán)的軸線方向與固定桿的延伸方向平行設(shè)置，所述壓電陶瓷驅(qū)動所述移動平臺沿物鏡環(huán)的軸線方向移動。
[0006]進(jìn)一步的，所述壓電式物鏡驅(qū)動臺還包括致動部和自所述致動部折彎形成的抵持部，所述致動部的一端與移動平臺鉸接，另一端與底座的固定桿鉸接，所述壓電陶瓷具有抵持在抵持部上的抵持端，所述抵持端上設(shè)置有預(yù)緊力調(diào)節(jié)墊片。
[0007]進(jìn)一步的，所述壓電陶瓷還具有連接至所述移動平臺上的連接端，所述連接端與移動平臺之間通過柔性鉸鏈連接。
[0008]進(jìn)一步的，所述致動部為連架桿，所述連架桿包括與底座鉸接的致動端，所述抵持部自所述致動端彎折延伸形成。
[0009]進(jìn)一步的，所述壓電式物鏡驅(qū)動臺還包括隨動桿，所述隨動桿的一端與移動平臺鉸接，另一端與底座的固定桿鉸接，所述抵持部自所述致動部朝隨動桿的方向彎折延伸形成。
[0010]進(jìn)一步的，所述致動部、移動平臺、隨動桿及底座圍設(shè)形成一個平行四邊形。
[0011]進(jìn)一步的，所述致動部、移動平臺、隨動桿及底座之間通過柔性鉸鏈連接。
[0012]進(jìn)一步的，所述運(yùn)動環(huán)和固定環(huán)分別具有環(huán)部和自所述環(huán)部的一側(cè)向下延伸形成的安裝塊，所述運(yùn)動環(huán)和固定環(huán)分別通過各自的安裝塊固定在移動平臺和底座的固定桿上。
[0013]進(jìn)一步的，所述移動平臺上凹陷形成有第一臺階槽，所述第一臺階槽上開設(shè)有第一梯形孔，所述固定環(huán)通過預(yù)緊頂絲與第一梯形孔固定，所述固定桿上凹陷形成有第二臺階槽，所述第二臺階槽上開設(shè)有第二梯形孔，所述運(yùn)動環(huán)通過預(yù)緊頂絲與第二梯形孔固定。
[0014]借由上述方案，本實(shí)用新型至少具有以下優(yōu)點(diǎn):本實(shí)用新型的壓電式物鏡驅(qū)動臺通過在底座上設(shè)置移動平臺，且將物鏡環(huán)通過運(yùn)動環(huán)固定在移動平臺上，然后由壓電陶瓷驅(qū)動移動平臺沿物鏡環(huán)的軸線方向移動，從而依靠壓電陶瓷驅(qū)動電源的電壓激勵，實(shí)現(xiàn)移動平臺的微型位移，及實(shí)現(xiàn)納米級定位。
[0015]上述說明僅是本實(shí)用新型技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本實(shí)用新型的技術(shù)手段，并可依照說明書的內(nèi)容予以實(shí)施，以下以本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例并配合附圖詳細(xì)說明如后。
【附圖說明】
[0016]圖1是本實(shí)用新型壓電式物鏡驅(qū)動臺的主視圖；
[0017]圖2是圖1的側(cè)視圖；
[0018]圖3為圖1的分解圖；
[0019]圖4是圖2的部分結(jié)構(gòu)圖；
[0020]圖5是圖4的俯視圖；
[0021]圖6A是圖4中鉸鏈機(jī)構(gòu)處于靜止?fàn)顟B(tài)時的原理圖；
[0022]圖6B是圖4中鉸鏈機(jī)構(gòu)處于運(yùn)動狀態(tài)時的變化原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施例用于說明本實(shí)用新型，但不用來限制本實(shí)用新型的范圍。
[0024]參見圖1至圖5，本實(shí)用新型一較佳實(shí)施例所述的一種壓電式物鏡驅(qū)動臺包括底座1、固定在所述底座I上的固定環(huán)5、固定在固定環(huán)5內(nèi)的安裝環(huán)6、設(shè)置在所述底座I上的鉸鏈機(jī)構(gòu)4、固定在所述鉸鏈機(jī)構(gòu)4上的運(yùn)動環(huán)2、固定在所述運(yùn)動環(huán)2內(nèi)的物鏡環(huán)3和抵壓在所述鉸鏈機(jī)構(gòu)4上的壓電陶瓷7。所述底座I上設(shè)置有與鉸鏈機(jī)構(gòu)4連接的固定桿11，所述固定桿11上凹陷形成有第二臺階槽12，所述第二臺階槽12上開設(shè)有兩個第二梯形孔13，所述固定環(huán)5通過預(yù)緊頂絲與第二梯形孔13固定。所述物鏡環(huán)3設(shè)置在所述安裝環(huán)6的一側(cè)且與所述安裝環(huán)6平行設(shè)置，所述物鏡環(huán)3與安裝環(huán)6的軸線方向與固定桿11的延伸方向平行設(shè)置。所述安裝環(huán)6物鏡環(huán)3與顯微鏡(未圖示)的物鏡螺紋孔相連，物鏡環(huán)3與顯微鏡10的物鏡相連。所述運(yùn)動環(huán)2和固定環(huán)5分別具有環(huán)部81和自所述環(huán)部81的一側(cè)向下延伸形成的安裝塊82，所述運(yùn)動環(huán)2和固定環(huán)5分別通過各自的安裝塊82固定在鉸鏈機(jī)構(gòu)4和底座I的固定桿11上，所述物鏡環(huán)3和安裝環(huán)6分別通過預(yù)緊螺絲擰入運(yùn)動環(huán)2的環(huán)部81和固定環(huán)5的環(huán)部上螺紋孔中，以分別固定住物鏡環(huán)3和安裝環(huán)6。
[0025]所述鉸鏈機(jī)構(gòu)4包括相對設(shè)置的隨動桿41和致動部42、分別鉸接隨動桿41和致動部42的移動平臺43及自所述致動部42折彎形成的抵持部44。所述隨動桿41的一端和致動部42的一端分別與移動平臺43的兩端鉸接，所述隨動桿41的另一端和致動部42的另一端分別鉸接于底座I的固定桿11，所述移動平臺43與固定桿11平行設(shè)置。所述運(yùn)動環(huán)2通過其安裝塊82固定在所述移動平臺43上，所述抵持部44靠近致動部42鉸接于底座I的固定桿11的一端，所述壓電陶瓷7抵持于所述抵持部44。在本實(shí)施例中，所述致動部42為連架桿，所述連架桿42包括與底座I鉸接的致動端(未標(biāo)號)，所述抵持部44自所述致動端彎折延伸形成。所述抵持部44自所述致動部42朝隨動桿41的方向彎折延伸形成。所述致動部42、移動平臺43、隨動桿41及底座I的固定桿11圍設(shè)形成一個平行四邊形，所述致動部42、移動平臺43、隨動桿41及底座I的固定桿11之間通過柔性鉸鏈9連接。所述移動平臺43上凹陷形成有第一臺階槽45，所述第一臺階槽45上開設(shè)有第一梯形孔46，所述運(yùn)動環(huán)2通過預(yù)緊頂絲(未圖示)與第一梯形孔46固定。
[0026]所述致動部42、移動平臺43、隨動桿41及底座I的固定桿11形成一個平行四邊形放大機(jī)構(gòu)，其呈一體式結(jié)構(gòu)，所述壓電陶瓷7設(shè)置在該平行四邊形放大機(jī)構(gòu)內(nèi)。所述壓電陶瓷7驅(qū)動所述移動平臺43沿物鏡環(huán)3的軸線方向移動。所述壓電陶瓷7具有抵持在抵持部44上的抵持端(未標(biāo)號)和相對抵持端設(shè)置的連接端(未標(biāo)號)，所述抵持端通過預(yù)緊頂絲(未圖示)固定在抵持部44上，所述抵持端上設(shè)置有預(yù)緊力調(diào)節(jié)墊片47，該預(yù)緊力調(diào)節(jié)墊片47選用鎢鋼片，該預(yù)緊力調(diào)節(jié)墊片47通過環(huán)氧樹脂膠粘連在壓電陶瓷7上，為壓電陶瓷7在整體運(yùn)動時提供一個轉(zhuǎn)動副，所述連接端連接至所述移動平臺43上，該連接端與移動平臺43之間通過柔性鉸鏈9連接。所述壓電陶瓷7是利用壓電陶瓷7的逆壓電效應(yīng)來工作，僅依靠外加電場的大小就能夠?qū)崿F(xiàn)驅(qū)動、壓電陶瓷7克服了以往機(jī)械式、液壓式、氣動式、電磁式等執(zhí)行器慣性大、響應(yīng)慢、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、可靠性差等不足，具有體積小、結(jié)構(gòu)緊湊、無機(jī)械摩擦、無間隙、分辨率高、響應(yīng)快、無發(fā)熱、不受磁場干擾、可在低溫，真空環(huán)境下使用等優(yōu)點(diǎn)，可被廣泛應(yīng)用于微定位技術(shù)中，例如物鏡精密定位、大行程納米對準(zhǔn)系統(tǒng)、高精度顯微納米壓印、線性電動機(jī)和微波聲學(xué)等領(lǐng)域。
[0027]請結(jié)合圖6A、6B，上述壓電式物鏡驅(qū)動臺的工作原理如下:圖6A、6B中C、D點(diǎn)分別為移動平