專利名稱：用于光線的可變偏轉(zhuǎn)的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于光線的可變偏轉(zhuǎn)的裝置，其包括微機(jī)械鏡排列，該排列具有多個(gè)反光鏡致動(dòng)器；以及控制單元，通過該控制單元可控制鏡致動(dòng)器至不同反射位置以改變光偏轉(zhuǎn)。
背景技術(shù)：
顯微鏡、特別是共焦顯微鏡中通常在成像光路的末端設(shè)置能夠選擇性檢測(cè)所檢測(cè)光的各個(gè)光譜分量的裝置。通常使用分光器于此；它們透射光的特定光譜分量而反射其他的光譜分量。結(jié)果是例如，能夠選擇性地檢測(cè)從樣本發(fā)射的待成像的熒光輻射。能夠用于選擇性光檢測(cè)的可替代方式是首先將所探測(cè)的光穿過光學(xué)色散元件，例如棱鏡，其以波長(zhǎng)相關(guān)方式折射所探測(cè)的光并因此產(chǎn)生光譜分散的、離散的光束。該光束然后傳輸至鏡滑塊設(shè)備，其由多層鏡柵(mirror cascade)組成。這些鏡柵中的每一個(gè)都由兩個(gè)鏡元件組成，這兩個(gè)鏡元件由間隙彼此間隔。部分光譜上分開的光束穿過該間隙，而光束的其余部分在鏡元件上反射至其他鏡柵上，后者進(jìn)而導(dǎo)引特定光譜分量至另一檢測(cè)器。這種類型的鏡滑塊設(shè)備對(duì)比于現(xiàn)有技術(shù)主要使用的分光器具有優(yōu)勢(shì)，即通過移動(dòng)鏡元件而以簡(jiǎn)單方式改變將被傳輸至檢測(cè)器的光譜分量。這種類型的鏡滑塊設(shè)備的實(shí)例在DE 43 30 347 Al 和 DE 100 38 049 Al 中描述。然而鏡滑塊設(shè)備具有劣勢(shì)，它們具有相對(duì)復(fù)雜結(jié)構(gòu)以使得在選擇待檢測(cè)的光譜分量中的所需靈活性。因此需要精確地操作馬達(dá)以將鏡元件移動(dòng)至各自需要的位置。此外鏡元件的位移是相對(duì)耗時(shí)的。US 6, 396, 053 BI公開了一種掃描顯微鏡,其包括光偏轉(zhuǎn)裝置,該光偏轉(zhuǎn)裝置可選擇地將通過棱鏡光譜分散光束的光譜分量傳輸至不同的檢測(cè)器。該光偏轉(zhuǎn)裝置包括微機(jī)械鏡排列，其具有多個(gè)鏡致動(dòng)器，它們能夠各自移動(dòng)至不同反射位置。例如，針對(duì)這些鏡致動(dòng)器中的每個(gè)設(shè)置五個(gè)不同的反射位置并因此五個(gè)不同偏轉(zhuǎn)角，從而將光可選擇地引導(dǎo)至不同檢測(cè)器。每個(gè)單個(gè)鏡致動(dòng)器能夠呈現(xiàn)的相對(duì)大數(shù)量的不同反射位置需要對(duì)各自鏡致動(dòng)器的精確控制應(yīng)用；因此使得這種先前已知光偏轉(zhuǎn)裝置的技術(shù)實(shí)施變得困難。關(guān)于現(xiàn)有技術(shù)，此外參照所謂的數(shù)字光處理(DLP)系統(tǒng)，它們用于投影技術(shù)，例如，用于視頻投影機(jī)。這些DLP系統(tǒng)類似地包括微機(jī)械鏡排列，其包括多個(gè)以矩陣形式布置的鏡致動(dòng)器。然而對(duì)于這些鏡致動(dòng)器中每一個(gè)，只精確提供了兩個(gè)反射位置，鏡致動(dòng)器能夠在這兩個(gè)反射位置之間每秒前后移動(dòng)多達(dá)幾千次。每個(gè)鏡致動(dòng)器能夠表示一個(gè)像點(diǎn)或像素，它們的亮度在整個(gè)時(shí)間內(nèi)調(diào)節(jié)，在該時(shí)間該相應(yīng)鏡致動(dòng)器在預(yù)定時(shí)間間隔內(nèi)定位在一個(gè)或另一個(gè)反射位置。由于轉(zhuǎn)換時(shí)間短，例如在共焦顯微鏡中也需要使用上述的DLP技術(shù)以將所檢測(cè)的光偏轉(zhuǎn)至不同檢測(cè)器。然而實(shí)施這些短切換時(shí)間的唯一方式是通過僅精確地設(shè)置兩個(gè)限定的反射位置，其最終同樣使得僅兩個(gè)不同偏轉(zhuǎn)方向成為可能。然而在通常共焦應(yīng)用中，需要多于兩個(gè)方向的光偏轉(zhuǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是進(jìn)一步開發(fā)一種文中開頭所述類型的光偏轉(zhuǎn)裝置，從而通過簡(jiǎn)單技術(shù)手段使得快速且精確地轉(zhuǎn)換偏轉(zhuǎn)方向成為可能。根據(jù)權(quán)利要求1，本發(fā)明通過背反射結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)該目的，該背反射結(jié)構(gòu)系統(tǒng)性地適于鏡排列，用于將從一部分鏡致動(dòng)器反射至背反射結(jié)構(gòu)的光以目標(biāo)形式反射返回至另一部分鏡致動(dòng)器。因此本發(fā)明在微機(jī)械鏡排列之外還提供了背反射結(jié)構(gòu)，其以如下方式適于鏡排列，即根據(jù)鏡致動(dòng)器的不同反射位置能夠在偏轉(zhuǎn)裝置中實(shí)現(xiàn)針對(duì)光的不同偏轉(zhuǎn)路徑，從而由根據(jù)本發(fā)明的裝置引起的光偏轉(zhuǎn)能夠根據(jù)需要控制。針對(duì)該目的，背反射結(jié)構(gòu)關(guān)于鏡排列以如下方式布置，即使得與構(gòu)成鏡排列的鏡致動(dòng)器相互作用時(shí)獲得期望的偏轉(zhuǎn)路徑，其能夠通過對(duì)鏡致動(dòng)器的相應(yīng)控制應(yīng)用而自由選擇。背反射結(jié)構(gòu)針對(duì)鏡排列的“系統(tǒng)適應(yīng)”因此意味著背反射結(jié)構(gòu)相對(duì)于鏡排列的合適空間布置，通過該空間布置可以建立不同的偏轉(zhuǎn)路徑。根據(jù)本發(fā)明的背反射結(jié)構(gòu)能夠因此具體為根據(jù)鏡致動(dòng)器的反射位置，鏡致動(dòng)器和背反射結(jié)構(gòu)之間的以鏡柵的方式的多次反射是可能的。能夠想象到的是，例如對(duì)于各個(gè)鏡致動(dòng)器而言，在第一反射位置，鏡致動(dòng)器發(fā)送通過背反射結(jié)構(gòu)反射至其上的光返回至背反射結(jié)構(gòu)，并因此保持光線于鏡排列和背反射結(jié)構(gòu)所構(gòu)成的單元內(nèi)，而在第二反射位置，鏡致動(dòng)器反射光線離開該單元。該原理的應(yīng)用允許光偏轉(zhuǎn)在廣泛的限度內(nèi)變化。所使用的微機(jī)械鏡排列優(yōu)選為DLP模塊，其中鏡致動(dòng)器能夠以毫秒級(jí)的短切換時(shí)間獨(dú)立地控制。各個(gè)鏡致動(dòng)器通常具有邊界長(zhǎng)度，它們處于數(shù)微米至數(shù)百微米的區(qū)間范圍。這種類型的微機(jī)械鏡排列因此使得空間和時(shí)間上的高分辨率可變光偏轉(zhuǎn)成為可能。此外，它能夠以微型MOEM元件的形式而經(jīng)濟(jì)的生產(chǎn)，所述MOEM元件具有長(zhǎng)的使用壽命并在很大程度上對(duì)溫度變化和大氣濕度不敏感。本發(fā)明因此使得可以使用操作精確且迅速的數(shù)字光選擇器。由于背反射結(jié)構(gòu)與鏡致動(dòng)器構(gòu)成的鏡排列的交互作用使得在根據(jù)本發(fā)明的裝置中的多次反射成為可能，鏡致動(dòng)器還能夠僅具有幾個(gè)，優(yōu)選為剛剛兩個(gè)限定的反射位置，以在裝置中實(shí)現(xiàn)所期望的多個(gè)偏轉(zhuǎn)路徑。這簡(jiǎn)化了對(duì)鏡致動(dòng)器的控制應(yīng)用，以及此外增加了利用其來偏轉(zhuǎn)光線的精確性。本發(fā)明的原理——利用與背反射結(jié)構(gòu)結(jié)合的多次反射——包含了光線被偏轉(zhuǎn)的光路的任意可逆性。因此能夠使用根據(jù)本發(fā)明的裝置以例如轉(zhuǎn)換從不同空間分布的光源發(fā)射的光至(單個(gè))預(yù)定方向。同樣可以想象到的是將源自單一光源的光線轉(zhuǎn)換至不同方向。還能夠想象到上述這兩個(gè)偏轉(zhuǎn)原理的組合形式。鏡致動(dòng)器優(yōu)選為具有相同尺寸的相同設(shè)計(jì)元件。然而它們也能夠具有不同尺寸，例如在根據(jù)本發(fā)明的光偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)在其前方布置有在光譜上分散光線的棱鏡并因此將其轉(zhuǎn)換為以波長(zhǎng)相關(guān)方式發(fā)散的光束時(shí)。在該情形中，能夠通過各個(gè)鏡致動(dòng)器的相應(yīng)尺寸調(diào)節(jié)而考慮光束的波長(zhǎng)相關(guān)的擴(kuò)展。根據(jù)本發(fā)明的快速轉(zhuǎn)換鏡致動(dòng)器和面朝它們的背反射結(jié)構(gòu)的交互作用使得在每個(gè)情形中偏轉(zhuǎn)裝置對(duì)偏轉(zhuǎn)幾何結(jié)構(gòu)的靈活調(diào)節(jié)成為可能。例如能夠想象到的是，首先光線中心地入射鏡排列，并然后在從該裝置出射前交替地在兩個(gè)方向上通過多次反射傳遞。光線同樣能夠首先入射鏡排列的邊緣，并然后在預(yù)定方向上傳遞。此外，待引導(dǎo)的光線還能夠由全部以相同角度或不同角度入射在偏轉(zhuǎn)裝置上的多個(gè)光束構(gòu)成。反射離開偏轉(zhuǎn)裝置的光束同樣能夠具有相同出射角度或不同出射角度。優(yōu)選的實(shí)施方式，其中鏡致動(dòng)器的每個(gè)可精確地控制至兩個(gè)反射位置，針對(duì)每個(gè)鏡致動(dòng)器設(shè)置兩個(gè)停止點(diǎn)以限定兩個(gè)反射位置。結(jié)果是鏡致動(dòng)器能夠分別快速且精確地轉(zhuǎn)換至期望的偏轉(zhuǎn)方向，從而實(shí)現(xiàn)期望的光偏轉(zhuǎn)。背反射結(jié)構(gòu)優(yōu)選以靜止方式實(shí)現(xiàn)?？赊D(zhuǎn)換鏡致動(dòng)器和靜止背反射結(jié)構(gòu)的組合特別有利于微機(jī)械鏡排列的簡(jiǎn)單控制從而實(shí)現(xiàn)期望的光偏轉(zhuǎn)。可替代的，背反射結(jié)構(gòu)還能夠由可動(dòng)元件組成。還能夠特別地為背反射結(jié)構(gòu)設(shè)置微機(jī)械鏡排列。在優(yōu)選實(shí)施方式中，鏡致動(dòng)器形成多個(gè)彼此平行排放的鏡排(mirror rows)。這些鏡排中的每個(gè)能夠例如用于以期望方式偏轉(zhuǎn)從不同方向入射的光線或光束的特定光譜分量。布置在相應(yīng)鏡排中的鏡致動(dòng)器在它們的反射位置上例如具有相對(duì)于鏡排列共同參考平面的相同傾斜角度。該相同傾斜角度的設(shè)置簡(jiǎn)化了微機(jī)械鏡排列的結(jié)構(gòu)。然而，可替代的，布置在相應(yīng)鏡排中的鏡致動(dòng)器的每個(gè)還能夠在它們的反射位置上具有相對(duì)于鏡排列共同參考平面的不同傾斜角度。因此例如在光線以居中方式進(jìn)入時(shí)，能夠以所有可能的出射區(qū)域具有相同的光出射角度的方式實(shí)現(xiàn)由鏡布置和背反射結(jié)構(gòu)構(gòu)成的單元中的多次反射。在優(yōu)選實(shí)施方式中，背反射結(jié)構(gòu)包括多個(gè)反射元件和多個(gè)透明透射元件，至少一個(gè)透射元件構(gòu)成待偏轉(zhuǎn)光線的光線入射區(qū)，而其他透射元件構(gòu)成針對(duì)被鏡致動(dòng)器反射的光線的光出射區(qū)。在本文中，進(jìn)入光線入射區(qū)的光線可選擇地根據(jù)反光鏡致動(dòng)器的反射位置偏轉(zhuǎn)至一個(gè)光出射區(qū)。在該實(shí)施方式中，與鏡致動(dòng)器交互的反射元件提供了鏡排列和背反射結(jié)構(gòu)構(gòu)成的單元內(nèi)的多次反射，而透明透射元件使得光線進(jìn)入以及光線離開該單元成為可能。反射元件和透射元件優(yōu)選地彼此平行且交替地布置。這里反射元件和透射元件構(gòu)成一種帶狀背反射模式，其能夠根據(jù)需要適應(yīng)鏡排列的幾何形狀，其中鏡致動(dòng)器優(yōu)選平行于鏡排布置。在優(yōu)選實(shí)施方式中，光入射區(qū)布置在光出射區(qū)之間的中間。該配置例如在需要中間光入射以及隨后從中間朝向裝置邊緣偏轉(zhuǎn)時(shí)是有用的。然而同樣可以想象到的是，光入射區(qū)設(shè)置在裝置的邊緣處，從而之后光線從以預(yù)定方向重定向離開該邊緣。反射元件和透射元件優(yōu)選地布置在遠(yuǎn)離鏡排列的平面上并當(dāng)投影在鏡排列上時(shí)正交于該鏡行延伸。在該配置中，構(gòu)成背反射結(jié)構(gòu)和鏡行的元件因此可以說是布置為十字交叉的。這特別使得背反射結(jié)構(gòu)與鏡排列的簡(jiǎn)單系統(tǒng)調(diào)節(jié)成為可能，從而例如引起由于光譜擴(kuò)展引起發(fā)散的光束偏轉(zhuǎn)上的所需的多次反射。優(yōu)選地，在相應(yīng)鏡行中的至少一個(gè)鏡致動(dòng)器當(dāng)投影至背反射結(jié)構(gòu)時(shí)指向至一個(gè)透射元件。在該實(shí)施方式中，鏡致動(dòng)器例如是每個(gè)布置在一個(gè)透射元件的下方，所述透射元件可以作為光入射區(qū)或光出射區(qū)。這使得垂直光入射至偏轉(zhuǎn)裝置或從偏轉(zhuǎn)裝置的垂直光出射成為可能；這例如簡(jiǎn)化了偏轉(zhuǎn)裝置與光源或檢測(cè)器的對(duì)準(zhǔn)。
優(yōu)選地設(shè)置了容納鏡排列的外殼、以及安裝在外殼上并結(jié)合背反射結(jié)構(gòu)于其上的透明蓋。透明蓋例如是玻璃板，其上結(jié)合了反射涂層形式的背反射結(jié)構(gòu)。背反射結(jié)構(gòu)優(yōu)選地定位在蓋的下側(cè)朝向鏡排列。這有利于鏡排列和背反射結(jié)構(gòu)之間的無損耗多次反射。然而背反射也能夠布置在蓋的上側(cè)或蓋的外側(cè)。透明蓋優(yōu)選地在兩側(cè)面抗反射涂覆，從而避免了在鏡排列和背反射結(jié)構(gòu)之間的不期望的多次反射。在特別優(yōu)選的實(shí)施方式中，設(shè)置了色散元件，其通過光的光譜色散以如下方式產(chǎn)生光入射束，即光入射束具有通過光譜色散拉長(zhǎng)的光束截面，通過該色散元件光入射束穿過光入射區(qū)并垂直于鏡行入射至鏡排列，其中每個(gè)鏡行具有分配至它們的光入射束預(yù)定光譜區(qū)。該實(shí)施方式能夠特別有利地用于共焦顯微鏡中，從而目前那里使用的鏡滑塊設(shè)備可以替代為根據(jù)本發(fā)明的偏轉(zhuǎn)裝置，這特別使得光線的各種光譜分量的快速且精確偏轉(zhuǎn)至例如不同的檢測(cè)器成為可能。在本文中，每個(gè)鏡行接收光入射束的預(yù)定光譜區(qū)，其之后能夠獨(dú)立于其他光譜區(qū)可選擇地以期望偏轉(zhuǎn)方向引導(dǎo)。鏡行優(yōu)選地一起被分組為多個(gè)群組，其中每個(gè)通過光入射束的偏轉(zhuǎn)生成從一個(gè)光出射區(qū)出射的預(yù)定光譜組分的出射光束。鏡行組合為數(shù)個(gè)(包括不連續(xù)的)群組，其中每個(gè)單個(gè)群組生成以特定方向偏轉(zhuǎn)的預(yù)定光譜組分的光出射束，這允許根據(jù)需要，將待偏轉(zhuǎn)的光根據(jù)其光譜組分分配至不同的檢測(cè)器。特別地，與目前所使用的鏡滑塊設(shè)備不同，不再需要將連續(xù)波長(zhǎng)區(qū)域分配至單獨(dú)的檢測(cè)器。例如在熒光顯微鏡應(yīng)用中，能夠?qū)⒄麄€(gè)熒光帶引導(dǎo)至單個(gè)檢測(cè)器，以及同時(shí)從該熒光帶中將位于其中的激發(fā)波長(zhǎng)“切斷”。根據(jù)本發(fā)明的偏轉(zhuǎn)裝置對(duì)比于已知的鏡滑塊設(shè)備還具有優(yōu)勢(shì)，即每個(gè)鏡致動(dòng)器具有分配給它的固定波長(zhǎng)區(qū)域，其在分配至特定檢測(cè)器的波長(zhǎng)變化情形中不發(fā)生改變。相反地，通過鏡滑塊設(shè)備，其中鏡對(duì)(mirror pairs)以機(jī)動(dòng)化形式移動(dòng),單個(gè)馬達(dá)步進(jìn)會(huì)“迷路”,導(dǎo)致光譜的漂移。該裝置優(yōu)選地包括多個(gè)檢測(cè)器，其中每個(gè)用于感測(cè)至少一個(gè)出射光束。如上面已經(jīng)指出的，對(duì)于根據(jù)本發(fā)明的偏轉(zhuǎn)裝置的利用來說，分配給各個(gè)檢測(cè)器的波長(zhǎng)區(qū)無需為連續(xù)的，即單調(diào)地上升或下降。在特定檢測(cè)器特別適于特定應(yīng)用時(shí)，例如熒光壽命顯微成像或熒光關(guān)聯(lián)光譜中，和/或在使用特定方法時(shí)，例如門控技術(shù)，則能夠使得任意所需波長(zhǎng)區(qū)域分配至該特定檢測(cè)器，而不管檢測(cè)器定位在所述系統(tǒng)中的何處。這意味著根據(jù)本發(fā)明的裝置能夠?qū)⒚總€(gè)波長(zhǎng)分配至最佳適合的檢測(cè)器。根據(jù)本發(fā)明的其他方面，提供了一種光學(xué)裝置，特別是顯微鏡以及特別優(yōu)選的是共焦顯微鏡，該裝置裝配有上述類型的用于光線可變偏轉(zhuǎn)的裝置。


下文中將根據(jù)例證性實(shí)施方式并參照附圖描述本發(fā)明，其中圖1是根據(jù)本發(fā)明的偏轉(zhuǎn)單元的截面?zhèn)纫晥D，該偏轉(zhuǎn)單元是偏轉(zhuǎn)裝置的一部分；圖2是偏轉(zhuǎn)單元的透視平面圖；以及圖3是說明如何使用根據(jù)本發(fā)明的偏轉(zhuǎn)裝置的實(shí)例的示意圖描述。
具體實(shí)施例方式圖1和2分別示出了偏轉(zhuǎn)單元10的截面?zhèn)纫晥D和平面圖。偏轉(zhuǎn)單元10是在例如共焦顯微鏡中所使用的將光譜上分離的光輸送至不同檢測(cè)器的裝置的一部分。
偏轉(zhuǎn)單元10具有外殼12，其中容納微機(jī)械鏡排列14。鏡排列14例如是DLP元件，并由多個(gè)僅以示例方式的矩陣形狀布置的鏡致動(dòng)器組成，圖1描述了五個(gè)致動(dòng)器，標(biāo)記為18a至26a，以及圖2描述了 15個(gè)致動(dòng)器，標(biāo)記為18a至26a、18b至26b、18c至26c。注意的是在本文中，圖1和2中的描述僅用于說明。在實(shí)際實(shí)施中設(shè)置相當(dāng)多的鏡致動(dòng)器，例如(根據(jù)應(yīng)用)從數(shù)百至數(shù)千范圍的致動(dòng)器。如圖2的透視平面圖中所示，鏡致動(dòng)器形成彼此平行布置的鏡行，其中在圖2中再次只描述了三行，標(biāo)記為30a、30b和30c。下文中關(guān)于由致動(dòng)器18a至26a所形成的鏡行30a進(jìn)行陳述。這些陳述相應(yīng)地應(yīng)用于其他鏡行。鏡致動(dòng)器18a至26a每個(gè)相對(duì)于鏡排列14的共同參考平面E可獨(dú)立傾斜。設(shè)定每個(gè)鏡致動(dòng)器18a至26a具有兩個(gè)停止點(diǎn)(未示于圖1 )，它們限定各自鏡致動(dòng)器18a至26a的兩個(gè)不同反射位置。在圖1中，兩個(gè)反射位置中的一個(gè)在每個(gè)情形中以實(shí)線示意，另一個(gè)以虛線示意。從圖1中還明顯的是，鏡致動(dòng)器18a至26a在它們各自反射位置具有相對(duì)于參照平面E的不同傾斜角度。設(shè)置控制單元32以施加對(duì)鏡致動(dòng)器18a至26a的控制，該單元能夠使得每個(gè)單個(gè)鏡致動(dòng)器18a至26a由例如靜電位移力施加，從而在其兩個(gè)限定的反射位置之間轉(zhuǎn)換相應(yīng)的鏡致動(dòng)器18a至26a。遮蓋外殼12的蓋玻璃34安裝在外殼12的上側(cè)。接合在蓋玻璃34的下側(cè)并朝向鏡排列14的是細(xì)長(zhǎng)反射元件40、42、44和46，它們彼此平行布置，并當(dāng)投影在鏡排列14上時(shí)正交于鏡行30a、30b和30c延伸。在本例證性實(shí)施方式中，反射元件40、42、44和46是反射涂層，它們蒸汽地沉積在蓋玻璃34上。在反射元件40、42、44和46之間以及在蓋玻璃34的邊緣上(見圖2)是沒有反射涂層的區(qū)域。這些區(qū)域，標(biāo)記為圖1中的48、50、52、54和56，因此是透明的，并在下文中稱為透射元件。如圖2所示，透射元件48至56也當(dāng)投影在鏡排列14上時(shí)垂直于鏡行30a、30b和30c延伸。反射元件40至46和透射元件48至56組成背反射結(jié)構(gòu)，通常標(biāo)記為圖1中的60，其使得偏轉(zhuǎn)單元10中通過入射光的多次反射以期望方式偏轉(zhuǎn)光的不同偏轉(zhuǎn)路徑成為可能。下文中參照?qǐng)D1說明可位移鏡致動(dòng)器18a至26a以及朝向它們的背反射結(jié)構(gòu)60的交
互作用。在圖1所示的實(shí)例中，偏轉(zhuǎn)單元10旨在可選擇地偏轉(zhuǎn)垂直入射光至不同出口區(qū)。本實(shí)例中設(shè)定光線以入射光束62的形式進(jìn)入透射元件52構(gòu)成的細(xì)長(zhǎng)中間光線入射區(qū)。入射光束62特別地入射在鏡致動(dòng)器22a上，其根據(jù)它的反射位置將光引導(dǎo)至反射元件42 (至圖1中的左側(cè))或引導(dǎo)至反射元件44 (至圖1中的右側(cè))。入射至反射元件42或反射元件44的光線然后分別被反射返回到鏡致動(dòng)器20a或鏡致動(dòng)器24a。各個(gè)鏡致動(dòng)器20a或24a然后依據(jù)其反射位置將光線分別引導(dǎo)至反射元件40或46，或分別引導(dǎo)至相應(yīng)透射元件50或54，通過該透射元件光線離開偏轉(zhuǎn)單元10。圖1中通過出射光束64和66示意了上述兩種出射可能。其他出射光束68、70、72和74能夠通過圖1所示的布置根據(jù)其他鏡致動(dòng)器18a至26a的反射位置而以對(duì)應(yīng)方式生成。在圖1中部分示出的由鏡致動(dòng)器18a至26a構(gòu)成的鏡行30a因此與面朝它的背反射結(jié)構(gòu)60相互作用，能夠選擇性地從入射光束62生成出射光束64至70中的一個(gè)。圖2中所示的鏡行30b和30c也相應(yīng)的同樣如此。每個(gè)鏡行30a、30b、30c因此能夠?qū)⑷肷渲疗涞墓饩€根據(jù)其鏡致動(dòng)器的反射位置而可選擇地以數(shù)個(gè)可能方向中的一個(gè)偏轉(zhuǎn)。在本例證性實(shí)施方式中，每個(gè)鏡行30a、30b、30c已經(jīng)分配了入射光的預(yù)定波長(zhǎng)區(qū)。偏轉(zhuǎn)單元10因此能夠根據(jù)波長(zhǎng)以不同方向偏轉(zhuǎn)光線。該應(yīng)用再次在圖3中示意。圖3示意性地示出了偏轉(zhuǎn)裝置，其通常標(biāo)記為100，其中棱鏡80布置在偏轉(zhuǎn)單元10的前方。棱鏡80用于光譜地分散入射光束82,并因此生成發(fā)散光束,其具有由于光束分散引起的拉長(zhǎng)的光束截面。在圖3中，該光譜發(fā)散光束截面通過三個(gè)子光束84、86和88示意，其中每個(gè)旨在表不光束82的一種光譜分量。三個(gè)子光束84、86和88入射在偏轉(zhuǎn)單元10上，其確保該子光束84、86和88以不同方向偏轉(zhuǎn)。在圖3所示的實(shí)例中，子光束84旨在轉(zhuǎn)化為出射光束90，子光束86旨在轉(zhuǎn)化為出射光束92，以及子光束88旨在轉(zhuǎn)化為出射光束94。偏轉(zhuǎn)單元10可選擇地將每個(gè)出射光束90、92和94傳輸至數(shù)個(gè)檢測(cè)器96、98、99中的一個(gè)。在圖3所描述的實(shí)例中，出射光束90、92和94中的一個(gè)分別入射在檢測(cè)器96、98、99中的一個(gè)上。然而應(yīng)該理解的是這僅是示例。例如針對(duì)三個(gè)出射光束90、92和94中的兩個(gè)能夠引導(dǎo)至同一個(gè)檢測(cè)器。為了生成圖3所示意方式的出射光束90、92和94，鏡行能夠以任意期望組合聚集在一起為分別生成出射光束90、92和94中的一個(gè)的群組。本實(shí)例中設(shè)置由子光束84、86和88構(gòu)成的入射光束使得通過光束分散生成的其縱向光束與鏡行呈正交方向入射。元件列表10 偏轉(zhuǎn)單元 12 外殼14鏡排列18a至26a鏡致動(dòng)器18b至26b鏡致動(dòng)器18c至26c鏡致動(dòng)器30a 至 30c鏡行32控制單元34蓋玻璃40, 42, 44，46反射元件48，50，52，54，56 透射元件60背反射結(jié)構(gòu)62入射光束64，66，68，70，72，74 出射光束80棱鏡82光束84，86，88子光束90，92，94出射光束96，98，99檢測(cè)器100偏轉(zhuǎn)單元
權(quán)利要求
1.一種用于光線的可變偏轉(zhuǎn)的裝置(100)，其包括微機(jī)械鏡排列(14)，其具有多個(gè)反光鏡致動(dòng)器(18、20、22、24、26)，以及控制單元(32)，通過該控制單元可控制鏡致動(dòng)器(18、20、22、24、26)至不同反射位置以改變光偏轉(zhuǎn)，其特征在于背反射結(jié)構(gòu)(60)，其系統(tǒng)性地適于鏡排列(14)，用于將從一部分鏡致動(dòng)器(18、20、22、24、26)反射至背反射結(jié)構(gòu)(60)的光以目標(biāo)形式反射返回至另一部分鏡致動(dòng)器(18、20、22、24、26)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置(100)，其中每個(gè)所述鏡致動(dòng)器(18、20、22、24、26)可精確控制至兩個(gè)反射位置。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置(100)，其中針對(duì)每個(gè)所述鏡致動(dòng)器(18、20、22、24、26)設(shè)置兩個(gè)停止點(diǎn)以限定所述兩個(gè)反射位置。
4.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的裝置(100)，其中所述背反射結(jié)構(gòu)(60)為靜止形式。
5.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的裝置(100)，其中所述鏡致動(dòng)器(18、20、22、24、26)形成多個(gè)彼此平行布置的多個(gè)鏡行(30a、30b、30c)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置(100)，其中布置于相應(yīng)鏡行(30a、30b、30c)中的所述鏡致動(dòng)器(18、20、22、24、26)在它們的反射位置上具有相對(duì)于鏡排列(14)的共同參考平面(E)的相同傾斜角度。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置(100)，其中布置于相應(yīng)鏡行(30a、30b、30c)中的所述鏡致動(dòng)器(18、20、22、24、26)在它們的反射位置上具有相對(duì)于鏡排列(14)的共同參考平面(E)的不同傾斜角度。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置(100)，其中布置于相應(yīng)鏡行(30a、30b、30c)中的所述鏡致動(dòng)器(18、20、22、24、26)中的至少一個(gè)在它的反射位置上具有相對(duì)于鏡排列(14)的共同參考平面(E)的不同幅度的傾斜角度。
9.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的裝置(100)，其中所述背反射結(jié)構(gòu)(60)包括多個(gè)反射元件(40、42、44、46)和多個(gè)透明透射元件(48、50、52、54、56)，至少一個(gè)透射元件(48、50、52、54、56)構(gòu)成待偏轉(zhuǎn)光線的光入射區(qū)，而其他透射元件構(gòu)成針對(duì)被鏡致動(dòng)器(18、20、22、24,26)反射的光線的光出射區(qū)，以及進(jìn)入光入射區(qū)的光線可選擇地根據(jù)反光鏡致動(dòng)器(18、20、22、24、26)的反射位置偏轉(zhuǎn)至一個(gè)光出射區(qū)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置(100)，其中所述反射元件(40、42、44、46)和透射元件(48、50、52、54、56)彼此平行且交替地布置。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置(100)，其中所述光入射區(qū)布置在光出射區(qū)的中間處。
12.根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的裝置(100)，其中所述反射元件(40、42、44、46)和透射元件(50、52、54、56)布置在遠(yuǎn)離鏡排列(14)的平面上并且當(dāng)投影在鏡排列(14)上時(shí)正交于鏡行(30a、30b、30c)延伸。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置(100)，其中在相應(yīng)鏡行(30a、30b、30c)中的至少一個(gè)所述鏡致動(dòng)器(18、20、22、24、26)當(dāng)投影至背反射結(jié)構(gòu)(60)時(shí)指向至一個(gè)透射元件(50、52、54、56)。
14.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的裝置(100)，其特征在于設(shè)置了容納鏡排列(14)的外殼(12)、以及安裝在外殼(12)上并結(jié)合背反射結(jié)構(gòu)(60)于其上的透明蓋(34)。
15.根據(jù)權(quán)利要求9-14之一所述的裝置(100)，其特征在于設(shè)置了色散元件(80)，其通過光的光譜色散以如下方式產(chǎn)生光入射束(84、86、88)，即光入射束(84、86、88)具有通過光譜色散拉長(zhǎng)的光束截面，光入射束(84、86、88)以該光束截面入射穿過垂直于鏡行(30a、30b,30c)的光入射區(qū)至鏡排列(14)，其中每個(gè)鏡行(30a、30b、30c)具有分配至它們的光入射束(84、86、88)的預(yù)定光譜區(qū)。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的裝置(100)，其中所述鏡行(30a、30b、30c)具有不同大小。
17.根據(jù)權(quán)利要求15或16所述的裝置(100)，其中所述鏡行(30a、30b、30c)被一起分組為多個(gè)群組，其中每個(gè)通過偏轉(zhuǎn)光入射束(84、86、88)生成從一個(gè)光出射區(qū)出射的預(yù)定光譜組分的出射光束(90、92、94 )。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的裝置(100)，其特征在于具有多個(gè)檢測(cè)器(96、98、99)，其中每個(gè)用于感測(cè)至少一個(gè)所述出射光束(90、92、94)。
19.一種光學(xué)裝置，特別是顯微鏡，具有根據(jù)一個(gè)前述權(quán)利要求的用于光線可變偏轉(zhuǎn)的裝置(100)。
全文摘要
描述了一種用于光線的可變偏轉(zhuǎn)的裝置(100)，其包括微機(jī)械鏡排列(14)，該微機(jī)械鏡排列(14)具有多個(gè)反光鏡致動(dòng)器(18、20、22、24、26)；以及控制單元(32)，通過該控制單元可控制鏡致動(dòng)器(18、20、22、24、26)至不同反射位置以改變光偏轉(zhuǎn)。該裝置(100)具有背反射結(jié)構(gòu)(60)，其系統(tǒng)性地適于鏡排列(14)，用于以目標(biāo)形式將反射至背反射結(jié)構(gòu)(60)的光從一部分鏡致動(dòng)器(18、20、22、24、26)反射返回至另一部分鏡致動(dòng)器(18、20、22、24、26)。
文檔編號(hào)G01J3/14GK103033926SQ201210270369
公開日2013年4月10日 申請(qǐng)日期2012年7月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月1日
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