[发明专利]显微镜载台和载台移动机构

说明书

公开一种显微镜载台平移机构(100)，其包括：驱动器(110)，该驱动器(110)刚性地附接到或可附接到底座(105)，该驱动器提供驱动器元件(114)的基本线性的运动；摇杆(130)，该摇杆(130)布置成用于围绕枢转轴线(A‑A)枢转运动，所述轴线相对于所述底座(105)静止，该摇杆具有布置成可直接与驱动器元件(114)接合的第一区域(122)以及相对于轴线远离第一区域(122)的第二区域(124)；以及从动件，该从动件具有从动件表面(134)，该从动件表面(134)布置成可直接与摇杆的第二区域(124)接合，该从动件(130)附接到或可附接到载台的竖直可移动部分；该机构(100)的特征在于，驱动器元件(114)和第一区域(122)在接合时在第一接触点(P)处具有点接触，且其中第二区域(124)和从动件表面(134)在接合时在第二接触点(P)处也具有点接触。

技术领域

本发明涉及显微镜载台，且特别地涉及适于在一个或多个方向上移动(例如，向上和向下-Z平移)此类载台的部分的移动机构。

背景技术

显微镜载台大体上需要沿所有运动轴线都是高度准确且可重复的。典型地，显微镜载台将具有三个正交轴线：X、Y和Z，其大体上由显微镜的光轴限定。对于大多数应用，沿Z轴线的运动(其通常为朝向和远离显微镜的光学元件的运动)应以高分辨率(例如，小于约0.10μm的步距)和高可重复性(例如，小于约0.20μm的对相同目标Z位置的多次访问之间的误差)为特征。另外，显微镜系统大体上试图最大限度地减小Z与X和Y坐标轴线上的运动之间的交联，由于此类交联趋于使成像操作期间获取的数据失真，其继而降低所取得数据的质量和可用性。显微镜滑动件(slide)的典型Z扫描可由在13μm的总Z轴线位移内以0.20μm的间隔得到的65个点组成。此外，理想上，Z行程总计应大约10mm，以适应不同高度的样品安装件。

根据常规的载台技术，如受让人的编号为6,781,753和5,812,310的美国专利(其公开内容由此通过引用以其整体并入)中例示的，常规的显微镜系统载台使用成斜坡构造的一系列线性滑动件。滑动件和斜坡协作以在Z维度上引导设置在载台上的显微镜滑动件。产生Z平移所需要的此类多个线性滑动件构造(必然地)受过度约束。因此，部分的公差、规格和组装方法必须极其准确，以提供可重复的移动。即使如此，摩擦力减损可重复的定位。

另外，常规系统典型地与伴随高成本(其由前述规格、公差和组装需求所引起)相关联。例如，可需要六个单独的线性滑动件和多个定制的机加工板或滑动安装件，以便允许在常规系统中Z轴线平移。

US7705323B2(其进一步通过引用并入本文中)中示出解决上面问题的一种途径，其使用挠曲来提供至少Z移动(虽然带有某一径向分量)。然而，US7705323B2中没有完全解决提供可重复精确平移的手段。客户期望对样品安装区域有相对开放的接入，此类开放区域还允许在用来研究样品的光学元件与样品安装区域之间不受阻碍的相对运动。紧凑且低成本的显微镜也是重要的客户需求。图像分析方面的进步意味着3维成像更常用。相对快速且可重复的Z移动增进提供高质量3D图像的能力。发明人认识到，可改进用于载台移动的机构以解决上面问题和客户需要/需求。

发明内容

本发明的实施例的目标在于提供一种显微镜载台平移机构，该显微镜载台平移机构借助于线性驱动器来给出显微镜样品载台的精确、可重复的位置控制，该线性驱动器大体上水平地定位，且布置成经由可枢转的摇臂来提供所述载台的大体上竖直的运动，以将水平的线性驱动运动转换成小竖直空间内的竖直定位。该目标通过机构的优选特征来增进，其具有在移动部分之间提供基本滚动运动的几何形状，从而最大限度地减小随机定位误差，该随机定位误差可在例如更广泛地使用滚子轴承或采用完全滑动元件的情况下出现。

本文中描述的机构的一个优点在于，滚动运动减小摩擦，其提供更可重复的再定位。另外，较低的摩擦减小磨损，且因此保持更长期的精度。

根据本发明的方面，提供一种显微镜载台平移机构，其包括：