用于光線的可變偏轉的裝置制造方法及圖紙

描述了一種用于光線的可變偏轉的裝置（100），其包括微機械鏡排列（14），該微機械鏡排列（14）具有多個反光鏡致動器(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器(18、20、22、24、26)至不同反射位置以改變光偏轉。該裝置（100）具有背反射結構（60），其系統性地適于鏡排列（14），用于以目標形式將反射至背反射結構（60）的光從一部分鏡致動器(18、20、22、24、26)反射返回至另一部分鏡致動器(18、20、22、24、26)。

【技術實現步驟摘要】
用于光線的可變偏轉的裝置
本專利技術涉及一種用于光線的可變偏轉的裝置，其包括：微機械鏡排列，該排列具有多個反光鏡致動器；以及控制單元，通過該控制單元可控制鏡致動器至不同反射位置以改變光偏轉。
技術介紹
顯微鏡、特別是共焦顯微鏡中通常在成像光路的末端設置能夠選擇性檢測所檢測光的各個光譜分量的裝置。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。結果是例如，能夠選擇性地檢測從樣本發射的待成像的熒光輻射。能夠用于選擇性光檢測的可替代方式是首先將所探測的光穿過光學色散元件，例如棱鏡，其以波長相關方式折射所探測的光并因此產生光譜分散的、離散的光束。該光束然后傳輸至鏡滑塊設備，其由多層鏡柵(mirrorcascade)組成。這些鏡柵中的每一個都由兩個鏡元件組成，這兩個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，后者進而導引特定光譜分量至另一檢測器。這種類型的鏡滑塊設備對比于現有技術主要使用的分光器具有優勢，即通過移動鏡元件而以簡單方式改變將被傳輸至檢測器的光譜分量。這種類型的鏡滑塊設備的實例在DE4330347A1和DE10038049A1中描述。然而鏡滑塊設備具有劣勢，它們具有相對復雜結構以使得在選擇待檢測的光譜分量中的所需靈活性。因此需要精確地操作馬達以將鏡元件移動至各自需要的位置。此外鏡元件的位移是相對耗時的。US6,396,053B1公開了一種掃描顯微鏡，其包括光偏轉裝置，該光偏轉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器。該光偏轉裝置包括微機械鏡排列，其具有多個鏡致動器，它們能夠各自移動至不同反射位置。例如，針對這些鏡致動器中的每個設置五個不同的反射位置并因此五個不同偏轉角，從而將光可選擇地引導至不同檢測器。每個單個鏡致動器能夠呈現的相對大數量的不同反射位置需要對各自鏡致動器的精確控制應用；因此使得這種先前已知光偏轉裝置的技術實施變得困難。關于現有技術，此外參照所謂的數字光處理(DLP)系統，它們用于投影技術，例如，用于視頻投影機。這些DLP系統類似地包括微機械鏡排列，其包括多個以矩陣形式布置的鏡致動器。然而對于這些鏡致動器中每一個，只精確提供了兩個反射位置，鏡致動器能夠在這兩個反射位置之間每秒前后移動多達幾千次。每個鏡致動器能夠表示一個像點或像素，它們的亮度在整個時間內調節，在該時間該相應鏡致動器在預定時間間隔內定位在一個或另一個反射位置。由于轉換時間短，例如在共焦顯微鏡中也需要使用上述的DLP技術以將所檢測的光偏轉至不同檢測器。然而實施這些短切換時間的唯一方式是通過僅精確地設置兩個限定的反射位置，其最終同樣使得僅兩個不同偏轉方向成為可能。然而在通常共焦應用中，需要多于兩個方向的光偏轉。
技術實現思路
本專利技術的目的是進一步開發一種文中開頭所述類型的光偏轉裝置，從而通過簡單技術手段使得快速且精確地轉換偏轉方向成為可能。本專利技術通過背反射結構實現該目的，該背反射結構系統性地適于鏡排列，用于將從一部分鏡致動器反射至背反射結構的光以目標形式反射返回至另一部分鏡致動器。因此本專利技術在微機械鏡排列之外還提供了背反射結構，其以如下方式適于鏡排列，即根據鏡致動器的不同反射位置能夠在偏轉裝置中實現針對光的不同偏轉路徑，從而由根據本專利技術的裝置引起的光偏轉能夠根據需要控制。針對該目的，背反射結構關于鏡排列以如下方式布置，即使得與構成鏡排列的鏡致動器相互作用時獲得期望的偏轉路徑，其能夠通過對鏡致動器的相應控制應用而自由選擇。背反射結構針對鏡排列的“系統適應”因此意味著背反射結構相對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路徑。根據本專利技術的背反射結構能夠因此具體為根據鏡致動器的反射位置，鏡致動器和背反射結構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，例如對于各個鏡致動器而言，在第一反射位置，鏡致動器發送通過背反射結構反射至其上的光返回至背反射結構，并因此保持光線于鏡排列和背反射結構所構成的單元內，而在第二反射位置，鏡致動器反射光線離開該單元。該原理的應用允許光偏轉在廣泛的限度內變化。所使用的微機械鏡排列優選為DLP模塊，其中鏡致動器能夠以毫秒級的短切換時間獨立地控制。各個鏡致動器通常具有邊界長度，它們處于數微米至數百微米的區間范圍。這種類型的微機械鏡排列因此使得空間和時間上的高分辨率可變光偏轉成為可能。此外，它能夠以微型MOEM元件的形式而經濟的生產，所述MOEM元件具有長的使用壽命并在很大程度上對溫度變化和大氣濕度不敏感。本專利技術因此使得可以使用操作精確且迅速的數字光選擇器。由于背反射結構與鏡致動器構成的鏡排列的交互作用使得在根據本專利技術的裝置中的多次反射成為可能，鏡致動器還能夠僅具有幾個，優選為剛剛兩個限定的反射位置，以在裝置中實現所期望的多個偏轉路徑。這簡化了對鏡致動器的控制應用，以及此外增加了利用其來偏轉光線的精確性。本專利技術的原理——利用與背反射結構結合的多次反射——包含了光線被偏轉的光路的任意可逆性。因此能夠使用根據本專利技術的裝置以例如轉換從不同空間分布的光源發射的光至(單個)預定方向。同樣可以想象到的是將源自單一光源的光線轉換至不同方向。還能夠想象到上述這兩個偏轉原理的組合形式。鏡致動器優選為具有相同尺寸的相同設計元件。然而它們也能夠具有不同尺寸，例如在根據本專利技術的光偏轉系統在其前方布置有在光譜上分散光線的棱鏡并因此將其轉換為以波長相關方式發散的光束時。在該情形中，能夠通過各個鏡致動器的相應尺寸調節而考慮光束的波長相關的擴展。根據本專利技術的快速轉換鏡致動器和面朝它們的背反射結構的交互作用使得在每個情形中偏轉裝置對偏轉幾何結構的靈活調節成為可能。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，并然后在預定方向上傳遞。此外，待引導的光線還能夠由全部以相同角度或不同角度入射在偏轉裝置上的多個光束構成。反射離開偏轉裝置的光束同樣能夠具有相同出射角度或不同出射角度。優選的實施方式，其中鏡致動器的每個可精確地控制至兩個反射位置，針對每個鏡致動器設置兩個停止點以限定兩個反射位置。結果是鏡致動器能夠分別快速且精確地轉換至期望的偏轉方向，從而實現期望的光偏轉。背反射結構優選以靜止方式實現。可轉換鏡致動器和靜止背反射結構的組合特別有利于微機械鏡排列的簡單控制從而實現期望的光偏轉。可替代的，背反射結構還能夠由可動元件組成。還能夠特別地為背反射結構設置微機械鏡排列。在優選實施方式中，鏡致動器形成多個彼此平行排放的鏡排(mirrorrows)。這些鏡排中的每個能夠例如用于以期望方式偏轉從不同方向入射的光線或光束的特定光譜分量。布置在相應鏡排中的鏡致動器在它們的反射位置上例如具有相對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置簡化了微機械鏡排列的結構。然而，可替代的，布置在相應鏡排中的鏡致動器的每個還能夠在它們的反射位置上具有相對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入時，能夠以所有可能的出射區域具有相同的光出射角度的方式實現由鏡布置和背反射結構構成的單元中的多次反射。在優選實施方式中，背反射結構包括多個反射本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于光線的可變偏轉的裝置（100），其包括微機械鏡排列（14），其具有多個反光鏡致動器(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器(18、20、22、24、26)至不同反射位置以改變光偏轉，其特征在于背反射結構（60），其系統性地適于鏡排列（14），用于將從一部分鏡致動器(18、20、22、24、26)反射至背反射結構（60）的光以目標形式反射返回至另一部分鏡致動器(18、20、22、24、26)。

【技術特征摘要】
2011.08.01 DE 102011052336.71.一種具有用于光線的可變偏轉的裝置(100)的顯微鏡，其包括微機械鏡排列(14)，其具有多個反光鏡致動器(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器(18、20、22、24、26)至不同反射位置以改變光偏轉，其特征在于背反射結構(60)，其系統性地適于鏡排列(14)，用于將從一部分鏡致動器(18、20、22、24、26)反射至背反射結構(60)的光以目標形式反射返回至另一部分鏡致動器(18、20、22、24、26)，以及容納鏡排列(14)的外殼(12)、以及安裝在外殼(12)上的透明蓋(34)，在所述透明蓋(34)朝向鏡排列的下側涂覆反射涂層形式的背反射結構(60)。2.根據權利要求1所述的顯微鏡，其中每個所述鏡致動器(18、20、22、24、26)可精確控制至兩個反射位置。3.根據權利要求2所述的顯微鏡，其中針對每個所述鏡致動器(18、20、22、24、26)設置兩個停止點以限定所述兩個反射位置。4.根據權利要求1所述的顯微鏡，其中所述背反射結構(60)為靜止形式。5.根據權利要求1所述的顯微鏡，其中所述鏡致動器(18、20、22、24、26)形成多個彼此平行布置的多個鏡行(30a、30b、30c)。6.根據權利要求5所述的顯微鏡，其中布置于相應鏡行(30a、30b、30c)中的所述鏡致動器(18、20、22、24、26)在它們的反射位置上具有相對于鏡排列(14)的共同參考平面(E)的相同傾斜角度。7.根據權利要求5所述的顯微鏡，其中布置于相應鏡行(30a、30b、30c)中的所述鏡致動器(18、20、22、24、26)在它們的反射位置上具有相對于鏡排列(14)的共同參考平面(E)的不同傾斜角度。8.根據權利要求5所述的顯微鏡，其中布置于相應鏡行(30a、30b、30c)中的所述鏡致動器(18、20、22、24、26)中的至少一個在它的反射位置上具有相對于鏡排列(14)的共同參考平面(E)的不同幅度的傾斜角度。9.根據前述任一權利要求所述的顯微鏡，其中所述背反射結構(60)包括多個反射元件(40、42、44...

【專利技術屬性】
技術研發人員：F·施萊柏，
申請(專利權)人：徠卡顯微系統復合顯微鏡有限公司，
類型：發明
國別省市：