用于对准光轴的框架部件以及激光聚焦仪器的制作方法

1.本实用新型涉及一种用于细胞检测设备的光学部件，并且更具体地涉及一种用于对准激光聚焦仪器的光发射源的光轴的框架部件以及激光聚焦仪器。


背景技术：

2.在已知的细胞检测设备中，激光从发射源发射，照射到细胞液流中，并经由细胞反射或激发荧光至接收装置，以使操作者能够观察并检测细胞。
3.为了能够更好地进行观察和检测，需要对进光角度和照射面积及形状进行调整。为此目的，在激光的发射源处通常安装有铝制的框架部件，该框架部件具有筒形的中空轴，用于安装光圈头，使得从发射源发射的激光经过框架部件控制在较佳的位置和角度。该框架部件还安装有调节镜片等光学部件，使得光的形状经过框架部件后从圆形变为例如条形，从而使接收到的目标区域可探测截面变大且在被照射到的各个位置有尽可能相近的光强，以更有效地进行观察和检测。
4.此外，各个光学部件应精确对准，具体地，光学部件应对准激光光束的光轴，以获得最清晰的观察效果。
5.然而，框架部件具有如下的缺点：在装配框架部件内的光学部件时，装配精度并不能保证，具体地，装配时可能造成极其微小的误差，使得光学部件没有对准光轴。在这种情况下，发射的激光在经过框架部件后会变成诸如感叹号之类的形状，并且分辨率变低，从而使得观察和检测效果不佳，并导致细胞的信噪比不理想。
6.已知的框架部件在完成装配后，该框架部件内的光学部件是固定的。如果其中一个或多个光学部件与光轴有偏差，则难以进行调整。
7.因此，现在期望一种用于对准光轴的框架部件，该框架部件能够通过调整使光学部件对准光轴，并且调整精度小于0.01mm。


技术实现要素：

8.本实用新型提供了一种用于对准由光源发出的光束的光轴的框架部件，该框架部件具有调节机构，调节机构对激光源的运动进行了限制，使其只能在二维平面上平移，不能在各维度旋转(不能沿x/y/z轴旋转，不能沿着z轴移动，只有两个自由度：x/y轴上的移动)。
9.具体地，该框架部件包括本体，该本体位于框架部件的前部，该前部具有面向光源的前端面；以及轴，该轴装配在本体中，以允许轴对准光轴。本体具有相对于前端面向内凹入的凹部以及向外突出的突起，凹部包括内侧壁，突起沿着本体的周缘间隔开，并限定突起的水平间隔和垂直间隔。框架部件还包括运动部件，该运动部件放置在凹部上，并且与凹部的内侧壁之间具有调节距离，轴相对于运动部件固定，其中，运动部件包括基部以及从基部突出的指部，指部沿着运动部件的周缘间隔开，并限定指部的水平间隔和垂直间隔；第一驱动部件，该第一驱动部件具有第一肩部和第一颈部，其中，第一驱动部件安装在本体中，使得第一肩部装配在指部的水平间隔内且第一颈部装配在突起的垂直间隔内以允许运动部
件随着第一驱动部件水平运动，或者第一肩部装配在指部的垂直间隔内且第一颈部装配在突起的水平间隔内以允许运动部件随着第一驱动部件垂直运动；以及第一调节元件，该第一调节元件联接于第一驱动部件，以调节第一驱动部件在突起的水平间隔或垂直间隔内的运动。
10.在一优选实施例中，轴与运动部件一体地形成。
11.在一优选实施例中，还包括第二驱动部件，该第二驱动部件具有第二肩部和第二颈部，其中，第二驱动部件垂直于第一驱动部件安装在本体中，使得第二、肩部装配在指部的垂直间隔内且第二颈部装配在突起的水平间隔内以允许运动部件随着第二驱动部件垂直运动，或者第二肩部装配在指部的水平间隔内且第二颈部装配在突起的垂直间隔内以允许运动部件随着第二驱动部件垂直运动。
12.在进一步的实施例中，第一驱动部件和第二驱动部件具有相同的形状和尺寸。
13.在进一步的实施例中，还包括第二调节元件，该第二调节元件联接于第二驱动部件，以调节第二驱动部件的位置。
14.在进一步的实施例中，还包括弹性连接部，弹性连接部将调节元件与第一驱动部件和第二驱动部件中对应的一个相联接。
15.在一优选实施例中，还包括轴向限制部件，用于使运动部件保持在轴向限制部件与凹部之间而不沿轴向方向运动。
16.在进一步的实施例中，轴向限制部件是磁环，并且运动部件夹持在磁环与本体的凹部之间。
17.在一优选实施例中，本体由碳钢制成。
18.在一优选实施例中，还包括盖部，盖部装配在本体上。
19.在进一步的实施例中，盖部包括螺纹孔，调节元件通过螺纹孔装配，并经由螺纹孔调节第一驱动部件和第二驱动部件的位置。
20.在一优选实施例中，第一调节元件是螺距为0.2mm的m3螺钉。
21.在一优选实施例中，突起包括沿周向分布的第一突起、第二突起、第三突起、第四突起，第一突起和第二突起限定突起的第一水平间隔，第三突起和第四突起限定突起的第二水平间隔，第一突起和第三突起限定突起的第一垂直间隔，第二突起和第四突起限定突起的第二垂直间隔。指部包括沿周向分布的第一指部、第二指部、第三指部、第四指部，第一指部和第二指部限定指部的第一水平间隔，第三指部和第四指部限定指部的第二水平间隔，第一指部和第三指部限定指部的第一垂直间隔，第二指部和第四指部限定指部的第二垂直间隔。第一驱动部件的第一肩部装配在指部的第一水平间隔与第二水平间隔中的至少一个内且第一颈部装配在突起的第一垂直间隔与第二垂直间隔中的至少一个内，或者第一肩部装配在指部的第一垂直间隔与第二垂直间隔中的至少一个内且第一颈部装配在突起的第一水平间隔与第二水平间隔中的至少一个内。
22.本实用新型还包括一种激光聚焦仪器，激光聚焦仪器包括如前述任一实施例所描述的框架部件。
23.本文所描述的框架部件的额外特征和优点将在下文的详细描述中陈述，并且通过下文对于本领域技术人员显然或者从通过实践本文所描述的实施例而被本领域技术人员认识到，这些描述包括下文的详细描述以及附图。
附图说明
24.参考以上目的，本实用新型的技术特征在下面的权利要求中清楚地描述，并且其优点从以下参照附图的详细描述中显而易见，附图以示例方式示出了本实用新型的优选实施例，而不限制本实用新型构思的范围。
25.图1a示出了根据本实用新型的一种实施例的框架部件的前视图；
26.图1b示出了图1a的框架部件的轴测图；
27.图2a示出了根据本实用新型的一种实施例的运动部件的轴测图；
28.图2b示出了装配有图2a所示的运动部件的框架部件的前视图；
29.图2c示出了装配有图2a所示的运动部件的框架部件的轴测图；
30.图3a示出了根据本实用新型的一种实施例的磁环的轴测图；
31.图3b示出了装配有图3a所示的磁环的框架部件的前视图；
32.图3c示出了装配有图3a所示的磁环的框架部件的轴测图；
33.图4a示出了根据本实用新型的一种实施例的驱动部件的轴测图；
34.图4b示出了装配有图4a所示的驱动部件的框架部件的前视图；
35.图4c示出了装配有图4a所示的驱动部件的框架部件的轴测图；
36.图4d示出了图4a所示的驱动部件的肩部与框架部件的本体的突起之间的间隙的放大细节图；
37.图5示出了根据本实用新型的另一种实施例的框架部件的各部件的组装分解图；
38.图6a示出了根据本实用新型的另一种实施例的装配有图5所示的第一驱动部件和第二驱动部件的框架部件的前视图；
39.图6b示出了根据本实用新型的另一种实施例的装配有图5所示的第一驱动部件和第二驱动部件的框架部件的轴测图；
40.图7示出了根据本实用新型的另一种实施例的装配有第一调节元件和第二调节元件的框架部件的前视图；
41.图8a示出了根据本实用新型的另一种实施例的装配有盖部的框架部件的前视图；以及
42.图8b示出了根据本实用新型的另一种实施例的装配有盖部的框架部件的轴测图。
43.附图标记列表
[0044]1ꢀꢀꢀꢀ
框架部件；
[0045]2ꢀꢀꢀꢀ
轴；
[0046]
100
ꢀꢀ
本体；
[0047]
110
ꢀꢀ
凹部；
[0048]
120
ꢀꢀ
突起；
[0049]
122a 水平面；122b垂直面；120a第一突起；
[0050]
120b 第二突起；
[0051]
120c 第三突起；
[0052]
120d 第四突起；
[0053]
131
ꢀꢀ
第一水平间隔；
[0054]
132
ꢀꢀ
第二水平间隔；
[0055]
141
ꢀꢀ
第一垂直间隔；
[0056]
142
ꢀꢀ
第二垂直间隔；
[0057]
200
ꢀꢀ
运动部件；
[0058]
210
ꢀꢀ
基部；
[0059]
220
ꢀꢀ
指部；
[0060]
220a 第一指部；
[0061]
220b 第二指部；
[0062]
220c 第三指部；
[0063]
220d 第四指部；
[0064]
221
ꢀꢀ
承载部；
[0065]
222
ꢀꢀ
突出部；
[0066]
222a 水平面；
[0067]
222b 垂直面；
[0068]
231
ꢀꢀ
第一水平间隔；
[0069]
232 第二水平间隔；
[0070]
241 第一垂直间隔；
[0071]
242 第二垂直间隔；
[0072]
300 轴向限制部件(磁环)；
[0073]
410 第一驱动部件；
[0074]
411 肩部；
[0075]
412 颈部；
[0076]
420 第二驱动部件；
[0077]
421 肩部；
[0078]
422 颈部；
[0079]
510 第一调节元件；
[0080]
520 第二调节元件；
[0081]
600 盖部；以及
[0082]
601 螺纹孔。
具体实施方式
[0083]
以下将结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明，以便更清楚理解本实用新型的目的、特点和优点。应理解的是，附图所示的实施例并不是对本实用新型范围的限制，而只是为了说明本实用新型技术方案的实质精神。
[0084]
为了便于说明，在以下的描述中，相同或相似的部件使用相同的参考标记。
[0085]
本文使用xyz坐标系来描述各个部件的结构和方位，具体地，在附图中， x轴或第一轴线方向是水平方向，y轴或第二轴线方向是垂直方向，并且z轴方向垂直于x轴方向和y轴方向。
[0086]
在本文中，“前”是沿着z轴朝向观察者的方向，而“后”是指沿着z 轴远离观察者的方向。
[0087]
本文使用的术语“轴向”是指与x轴线和y轴线形成的xy平面的垂直或大致垂直方向，并且具体地对应于与光源的光轴平行/基本平行的方向。
[0088]
本文使用的术语“水平”和“垂直”是相对于示例性实施例的特征的位置来定义的。为了便于说明，本文中的各种部件示出为水平或垂直的，但应当理解的是，“水平”和“垂直”不一定是严格水平和垂直的，并且在空间上可以形成与轴向方向垂直的平面的任意两个方向都属于本技术的范围内。
[0089]
本文使用的术语“上”、“下”、“左”、“右”是用于参考在图中所示的示例性实施例的特征的位置来定义的。
[0090]
根据一种实施例，图1a
‑
1b示出了框架部件1的前视图和轴测图，该框架部件1具有前部和后部，前部具有面向光源的前端面。框架部件1包括本体 100，该本体100位于具有相对于前端面向内凹入的凹部110以及向外突出的突起120a、120b、120c、120d(以下统称为“突起120”)。凹部110可选地是圆筒形弹坑形状，并且包括内侧壁，该内侧壁形成了凹部110的圆形区域。突起120沿着本体100的周缘间隔开，并限定突起120的水平间隔131、132 和垂直间隔141、142。在该实施例中，突起120包括第一突起120a、第二突起120b、第三突起120c、第四突起120d，这些突起沿着本体100的周缘等距间隔开，其中第一突起120a和第二突起120b限定第一水平间隔131，第三突起120c和第四突起120d限定第二水平间隔，第一突起120a和第三突起120c 限定第一垂直间隔141，第二突起120b和第四突起120d限定第二垂直间隔142。更具体地说，突起122各自具有水平面122a以及垂直面122b，第一突起120a 和第二突起120b的垂直面(即面向彼此的两个垂直面122b)限定了第一水平间隔131、即在x轴方向上的间隔；第三突起120c和第四突起120d的垂直面限定了第二水平间隔132；第一突起120a和第三突起120c的水平面(即面向彼此的两个水平面122a)限定了第一垂直间隔141、即在y轴方向上的间隔；并且第二突起120b和第四突起120d的水平面限定了第二垂直间隔142。可以理解到，突起120的垂直面122b本身优选是垂直的，即垂直于x轴方向延伸，但也不排除限定水平间隔的两个突起中的至少一者的垂直面122b偏离垂直方向；同理，突起120的水平面122a本身优选是水平的，即垂直于y轴方向延伸，但也不排除限定垂直间隔的两个突起中的中的至少一者的水平面122a偏离水平方向。
[0091]
注意，虽然在附图中，突起120是沿着本体100的周缘等距间隔开的四个弧形突起，但这是示例性的而非限制，实际上，只要能限定出突起120的水平间隔和垂直间隔，突起120可以设计成任意数量和形状，且其在xy平面上的分布可以是不均匀的，即多个突起120彼此之间的角度间隔是不同的。此外，在本实施例中，突起120的水平间隔131、132与垂直间隔141、142相等，但是在其它实施例中，根据突起120的设计，突起的水平间隔131、132与垂直间隔141、142可以不等。
[0092]
其中，框架部件1还包括运动部件200、驱动部件410和调节元件510，以下参照附图对各个部件进行详细说明。
[0093]
图2a
‑
2c示出了运动部件200，该运动部件200放置在凹部110上，并且可在凹部110的圆形区域内滑动。运动部件200与内侧壁之间的可滑动距离是调节距离。该调节距离沿水平或x方向以及沿垂直或y方向的范围均为 /
‑
0.5mm，但这仅是示例而非限制。实际上，调节距离沿x方向或y方向的范围可以大于或小于 /
‑
0.5mm。
[0094]
运动部件200包括基部210和轴2，该轴2可选地相对于运动部件200、具体地是相对
于运动部件200的基部210固定，或者在运动部件200的中心与运动部件一体地形成。轴2用于安装诸如光圈头之类的光学部件。
[0095]
进一步地，运动部件200还包括从基部210突出的220a、220b、220c和 220d(以下统称为“指部220”)，这些指部沿着运动部件200的周缘间隔开，并限定指部的水平间隔和垂直间隔。具体地，指部220优选呈现出“凸”形形状，并具有承载部221和突出部222。从图中可以看到，突出部222各自具有弧形面、水平面222a以及垂直面222b，其中突出部222的水平面222a限定出指部220的垂直间隔241、242，并且突出部222的垂直面222b限定出指部220 的水平间隔231、232。在该实施例中，指部220包括第一指部220a、第二指部220b、第三指部220c、第四指部220d，这些指部沿着基部210的周缘等距间隔开，其中，第一指部220a和第二指部220b(具体地是面向彼此的两个垂直面222b)限定第一水平间隔231，第三指部220c和第四指部220d限定第二水平间隔232，第一指部220a和第三指部220c(具体地是面向彼此的两个水平面222a)限定第一垂直间隔241，第二指部220b和第四指部220d限定第二垂直间隔242。可以理解到，指部220的垂直面222b本身优选是垂直的，即垂直于x轴方向延伸，但也不排除限定水平间隔的两个指部中的至少一者的垂直面222b偏离垂直方向；同理，指部220的水平面222a本身优选是水平的，即垂直于y轴方向延伸，但也不排除限定垂直间隔的两个指部中的至少一者的水平面222a偏离水平方向。
[0096]
注意，虽然指部220在附图中示出为沿着基部210的周缘等距间隔开的四个弧形的“凸”状部，但这是示例性的而非限制，实际上，只要能限定出指部 220的水平间隔231、232和垂直间隔241、242，指部220可以设计成任意数量和形状。此外，在本实施例中，指部220的水平间隔231、232与垂直间隔 241、242相等，但是在其它实施例中，根据指部220的设计，指部220的水平间隔231、232与垂直间隔241、242可以不等。指部220的水平间隔231、232 与垂直间隔241、242分别大于突起120的水平间隔131、132和垂直间隔141、 142，具体地至少大于0.5mm。
[0097]
可选地，框架部件1还包括轴向限制部件300，该轴向限制部件300安装在本体100中，使得运动部件200夹持在轴向限制部件300与凹部110之间，从而限制运动部件200的轴向运动。在该实施例中，如图3a
‑
3c所示，轴向限制部件是磁环，并且框架部件1的本体100由碳钢制成，该磁环300 利用磁力不断地将光学运动部件200推向圆柱形碳钢部件，以实现限制运动部件200的轴向运动的效果。此时运动部件200仍然可以在凹部110上自由滑动和旋转。
[0098]
图4a
‑
4d示出了驱动部件410。该驱动部件410在相对侧上具有肩部411 和颈部412，并且在中间区域具有孔洞。该孔洞是大于运动部件200的轴2的椭圆形孔洞，但这是示例而非限制，并且只要不影响光学部件的安装，其它形状的孔洞同样符合要求。
[0099]
可选地，驱动部件410安装在本体100中，使得肩部411无缝地装配在指部220的垂直间隔内且颈部412无缝地装配在突起120的水平间隔内。具体地，肩部411装配在指部220的第一垂直间隔241与第二垂直间隔242的至少一个内且颈部412装配在突起120的第一水平间隔131与第二水平间隔132的至少一个内。由于驱动部件410的肩部411装配在运动部件200的指部220的垂直间隔内，因此限制了运动部件200沿垂直方向的运动和旋转。由此，运动部件 200可随着驱动部件410沿着突起120的水平间隔的垂直移动而垂直运动。
[0100]
在另一种情况下，驱动部件410安装在本体100中，使得肩部411无缝地装配在指部
220的水平间隔内且颈部412无缝地装配在突起120的垂直间隔内。具体地，肩部411装配在指部220的第一水平间隔231与第二水平间隔232的至少一个内且颈部412装配在突起120的第一垂直间隔141与第二垂直间隔 142的至少一个内。由于驱动部件410的肩部411装配在指部220的水平间隔内，因此限制了运动部件200沿水平方向的运动和旋转。由此，运动部件200 可随着驱动部件410沿着突起120的垂直间隔的水平移动而水平运动。
[0101]
框架部件1还包括调节元件510，该调节元件510联接于驱动部件410，具体地联接于驱动部件410的颈部412，以调节驱动部件410在突起120的水平间隔或垂直间隔内的运动。优选地，在调节元件510与驱动部件410的颈部 412之间设置弹性连接部，以便于调节元件510对驱动部件410的运动的调节。
[0102]
在该实施例中，调节元件510是螺距为0.2mm的m3螺钉，并通过旋拧进行调节。通常，m3x0.2螺钉的精度为10度，使得驱动部件410的调节精度为0.2mm米*(10/360)＝0.0056mm。
[0103]
根据另一种实施例，图5示出了框架部件1及其各个部件的组装分解图。框架部件1包括本体100、运动部件200、第一驱动部件410、第二驱动部件 420、第一调节元件510和第二调节元件520。其中本体100和运动部件200 类似于上述本体100和运动部件200，因此不再详细描述。
[0104]
框架部件1可选地包括轴向限制部件，该轴向限制部件安装在本体100 中，使得运动部件200夹持在轴向限制部件与凹部110之间，从而限制运动部件200的轴向运动。在该实施例中，轴向限制部件是磁环，并且框架部件1 的本体100由碳钢制成，该磁环利用磁力不断地将光学运动部件200推向圆柱形碳钢部件，以实现限制运动部件200的轴向运动的效果。此时运动部件 200仍然可以在凹部110上自由滑动和旋转。
[0105]
进一步参照图5，示出了第一驱动部件410和第二驱动部件420。第一驱动部件410和第二驱动部件420在相对侧上分别具有肩部411、421和颈部412、 422，并且在中间区域具有孔洞。第一驱动部件410和第二驱动部件420的孔洞可以是相同的、大于运动部件200的轴2的椭圆形孔洞，但这是示例而非限制，并且只要不影响光学部件的安装，其它形状的孔洞同样符合要求。
[0106]
可选地，如图6a和6b所示，第一驱动部件410和第二驱动部件420安装在本体100中，使得第一驱动部件410的肩部411无缝地装配在指部220的垂直间隔内且颈部412无缝地装配在突起120的水平间隔内，并且第二驱动部件420的肩部421无缝地装配在指部220的水平间隔内且颈部422无缝地装配在突起120的垂直间隔内。具体地，第一驱动部件410的肩部411装配在指部 220的第一垂直间隔241与第二垂直间隔242的至少一个内且颈部412装配在突起120的第一水平间隔131与第二水平间隔132的至少一个内，并且第二驱动部件420的肩部421装配在指部220的第一水平间隔231与第二水平间隔232 的至少一个内且颈部422装配在突起120的第一垂直间隔141与第二垂直间隔 142的至少一个内。由于第一驱动部件410的肩部411和第二驱动部件420的肩部421分别装配在运动部件200的指部220的垂直间隔和水平间隔内，因此分别限制了运动部件200沿垂直方向和水平方向的运动以及旋转。由此，运动部件200可随着第一驱动部件410沿着突起120的水平间隔的垂直移动而垂直运动，并可随着第二驱动部件420沿着突起120的垂直间隔的水平移动而水平运动。
[0107]
在另一种情况下，第一驱动部件410和第二驱动部件420安装在本体100 中，使得
第一驱动部件410的肩部411无缝地装配在指部220的水平间隔内且颈部412无缝地装配在突起120的垂直间隔内，并且第二驱动部件420的肩部 421无缝地装配在指部220的垂直间隔内且颈部422无缝地装配在突起120的水平间隔内。具体地，第一驱动部件410的肩部411装配在指部220的第一水平间隔231与第二水平间隔232的至少一个内且颈部412装配在突起120的第一垂直间隔141与第二垂直间隔142的至少一个内，并且第二驱动部件420的肩部421装配在指部220的第一垂直间隔241与第二垂直间隔242的至少一个内且颈部422装配在突起120的第一水平间隔131与第二水平间隔132的至少一个内。由于第一驱动部件410的肩部411和第二驱动部件420的肩部421分别装配在运动部件200的指部220的水平间隔和垂直间隔内，因此分别限制了运动部件200沿水平方向和垂直方向的运动以及旋转。由此，运动部件200可随着第一驱动部件410沿着突起120的间隔的水平移动而运动，并可随着第二驱动部件420沿着突起120的水平间隔的垂直移动而垂直运动。
[0108]
在上述任一种情况下，指部220的水平间隔大于突起120的水平间隔，并且指部220的垂直间隔大于突起120的垂直间隔，由此驱动部件410、420的肩部411、421与指部220的垂直面和水平面之间均存在间隙(参考图4d)，这些间隙允许运动部件200在第一驱动部件410或第二驱动部件420中的一个不移动的情况下进行垂直滑动或水平滑动。
[0109]
在该实施例中，第一驱动部件410和第二驱动部件420具有相同的形状和尺寸，而在其它实施例中，第一驱动部件410和第二驱动部件420可以具有不同的形状和尺寸。此外，优选地，第一驱动部件410和第二驱动部件420由相同的材料制成。
[0110]
如图7所示，框架部件1还包括第一调节元件510和第二调节元件520，这些调节元件分别联接于第一驱动部件410和第二驱动部件420，具体地联接于第一驱动部件410和第二驱动部件420的颈部412、422，以分别调节第一驱动部件410和第二驱动部件420在突起120的水平间隔或垂直间隔内的运动。优选地，在第一调节元件510与第一驱动部件410的颈部412之间和/或者在第二调节元件520与第二驱动部件420的颈部422之间设置弹性连接部，以有助于对第一和/或第二驱动部件420的运动的调节。
[0111]
此外，在该实施例中，框架部件1还包括盖部600(参见图5)，该盖部装配在本体100上，并且用螺丝进行固定。
[0112]
如图8a
‑
8b所示，盖部600具有螺纹孔601，并且第一调节元件510和第二调节元件520是如上所述的m3螺钉。第一调节元件510和第二调节元件520 经由螺纹配合装配到螺纹孔601中并穿过螺纹孔601联接于第一驱动部件410 和第二驱动部件420。
[0113]
虽然以上结合了较佳实施例对本实用新型的结构进行了说明，但是本技术领域中的普通技术人员应当认识到，上述示例仅是用来说明的，而不能作为对本实用新型的限制。因此，可以对本实用新型进行修改和变型，这些修改和变型都将落在本技术所附权利要求书所限定的范围之内。