[发明专利]一种最小位移量可变的模块化物镜驱动装置

说明书

本发明公开了一种最小位移量可变的模块化物镜驱动装置。本发明包括致动模块和物镜安装座；物镜安装座包含接触机构、连杆传动机构和物镜安装环；连杆传动机构与接触机构通过铰接的第一和第二回转副连接，物镜安装环通过连杆传动机构上的安装孔安装在连杆传动机构中央，并通过螺纹孔旋入紧钉实现完全固定；致动模块产生单向线性微小形变；连杆传动机构一端通过接触机构与致动模块连接，另一端与物镜安装环连接，并借此将致动模块的微小形变传递到物镜安装环；物镜安装环径向固定，通过传动作用能够进行轴向位置的变动。本发明物镜安装座和致动模块间能够自由拆卸组合，通过选用不同的物镜安装座模块，来实现驱动物镜时的最小位移量的改变。

技术领域

本发明属于微驱动应用领域，涉及一种物镜驱动装置，具体涉及利用连杆机构进行位移放大的物镜驱动装置。本发明可适用于各类显微成像场合如扫描型干涉仪，表面结构分析，生物和半导体测试装置等。

背景技术

显微成像系统在现代测量技术中有着广泛应用，对于显微成像系统而言，自动聚焦或变焦的最便捷手段就是实现对物镜的驱动。传统的物镜驱动装置多采用电机驱动或手动，精度较低，响应较慢，体积较大。

压电物镜驱动器拥有响应速度较快，精度较高，体积较小的优势，但常见的压电驱动器为使结构紧凑，多采用柔性铰链传动，高度集成造成无法快速改变位移放大倍率，柔性铰链自身的性质导致刚度较低且系统迟滞有一定增加。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种可提高运动放大倍数，且能通过更换传动组件快速改变放大倍数的物镜驱动装置。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种最小位移量可变的模块化物镜驱动装置，包括致动模块和物镜安装座；物镜安装座包含接触机构、连杆传动机构和物镜安装环；连杆传动机构与接触机构通过铰接的第一回转副和第二回转副连接，物镜安装环通过连杆传动机构上的安装孔安装在连杆传动机构中央，并通过螺纹孔旋入紧钉实现完全固定；所述致动模块产生单向线性微小形变；连杆传动机构一端通过接触机构与致动模块连接，另一端与物镜安装环连接，并借此将致动模块的微小形变传递到物镜安装环；所述物镜安装环径向固定，轴向具有活动间隙，通过传动作用能够进行轴向位置的变动；且物镜安装座和致动模块间能够自由拆卸组合。

所述的致动模块由叠层压电陶瓷元件、抵持端和弹簧组成，两个抵持端Ⅰ的内侧分别贴合在左右分布设置的两个叠层压电陶瓷元件的两个制动端上，弹簧的两端分别与抵持端Ⅰ的内侧相连接，且每个叠层压电陶瓷元件的两侧均分布有一个弹簧，并通过弹簧提供的拉力使抵持端Ⅰ压紧在压电陶瓷元件的制动端上；所述的抵持端Ⅰ为长条形。

所述的物镜安装座中，接触机构中的抵持端Ⅱ的内侧与致动模块的抵持端Ⅰ外侧贴合，并由抵持端Ⅱ和外框之间的弹簧提供压紧力，使致动模块和物镜安装座相组合。

所述的抵持端Ⅱ和外框通过2个弹簧连接，弹簧的两端分别与抵持端Ⅱ外侧和外框的内侧相连接；通过这种组合形式，物镜安装座和致动模块之间能够不通过其他工具进行拆卸和更换。

所述的连杆传动机构的四个回转副：第一回转副、第二回转副、第三回转副、第四回转副按照等腰梯形排列，四个回转副分别位于等边梯形的四个顶点，且均为铰接。

本发明工作过程如下：

当在叠层压电陶瓷元件上施加电压后，由于逆压电效应，叠层压电陶瓷元件产生近似线性的形变，与抵持端Ⅰ贴合的叠层压电陶瓷元件的两个制动端间的距离增大，产生微小位移，通过互相贴合的抵持端Ⅰ与抵持端Ⅱ，该位移传递到抵持端Ⅱ的两端之间；由于连杆传动机构与接触机构通过铰接的第一回转副和第二回转副连接，所以叠层压电陶瓷元件产生的位移最终传递到第一回转副和第二回转副之间，使第一回转副和第二回转副的间距增大。

本发明相对于现有技术的有益效果为：