用于光学仪器的光学元件对准和保持制造技术

一种光学元件保持器包括用于保持光学元件的容纳部，并且被构造为将选择的光学元件移动到光路中，由此光束穿过所选择的光学元件。光学元件保持器被构造成以减轻或避免光学元件的未对准的方式保持光学元件，从而减轻或避免光束路径中的不希望的偏差。光学元件保持器可以是显微镜或其他光学仪器的一部分。

Optical element alignment and retention for optical instruments

An optical element holder comprises a holding part for maintaining an optical element and is configured to move the selected optical element into the optical path, thereby passing through the selected optical element. The optical element holder is constructed to maintain an optical element in a way that reduces or avoids the misalignment of the optical elements, thereby reducing or avoiding the desired deviations in the beam path. The optical element retainer can be part of a microscope or other optical instrument.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于光学仪器的光学元件对准和保持相关申请本申请要求于2015年7月30日提交的美国专利申请14/813,890的优先权，该美国专利申请的内容通过引用整体并入本文。
本专利技术总体上涉及用于在诸如光学元件轮或滑动件等光学元件保持器中对准和保持诸如滤光器、透镜等光学元件的装置和方法，并且涉及利用这种装置和方法的系统。
技术介绍
基于光学的仪器可利用各种类型的光学元件来改变入射在光学元件上的光。取决于类型，光学元件可以通过例如滤光、准直、聚焦、反转、光束控制、分束、衰减等来改变光。作为一个具体实例，当期望透射特定波长的光同时防止其他波长的光透射时利用滤光器。可以提供具有不同波长传输特性的滤光器的阵列，以使得仪器的用户能够在由滤光器阵列提供的不同波长之间选择用于透射的波长。滤光器阵列可以安装在诸如滤光轮等滤光器保持装置中，该滤光器保持装置允许选择的滤光器旋转到操作位置，在该操作位置所选择的滤光器成为光路的一部分，并因此可以有效地用于对沿着光路传播的光进行滤光。另一种类型的滤光器保持装置是滤光器滑动件，滤光器滑动件允许选择的滤光器直线地平移到操作位置。其他类型的光学元件，例如透镜、窗、镜等也可以作为光学元件保持装置中的阵列被支撑。通常提供诸如滤光轮等光学元件保持装置的仪器的实例包括各种类型的显微镜，一个实例是共焦显微镜，其获取不同波长(颜色)的被分析样品的图像。另一个实例是测量诸如反射/散射、冷光、荧光、吸光度等样品的特定类型的光学性质或活性的装置(例如光学读取器、平板读取器、多模读取器等)。另一个实例是从样品产生光谱数据的装置，例如光谱装置、分光光度计等。这些光学装置中的一些提供了从光源到被分析样品的“激发”光路以及从样品到光检测器的“发射”光路。也就是说，利用激发光路照射样品，利用发射光路将从被照射的样品反射或发射的光传输到光检测器进行测量或成像。这种仪器可以包括位于激发光路中的光学元件保持装置(例如“激发”滤光轮)和位于发射光路中的另一个光学元件保持装置(例如“发射”滤光轮)。光学元件保持装置通常提供多个单独的安装位置，在本文中这些安装位置被称为光学元件容纳部，各个光学元件被保持在这些安装位置处。单独的光学元件可以被装载到相应容纳部中，并且随后根据需要被移除。在理想情况下，光学元件保持装置将每个光学元件保持在对应容纳部中的固定的、可重复的位置中。以这种方式，在当前安装在光学元件保持装置上的任何光学元件被移动到光路中时，该光学元件相对于光路处于与之前或之后移动到光路中的任何其他光学元件相同的位置。而且，在当前安装在光学元件保持装置上的任何光学元件在同一个容纳部中被新的光学元件代替时，新的光学元件将在容纳部中处于与先前占据该特定容纳部的光学元件相同的位置。此外，对于许多类型的光学元件(例如滤光器和某些类型的透镜)，在理想情况下，光学元件保持装置将每个光学元件保持在对应容纳部中的理想取向(或完全对准位置)。当光学元件保持在完全对准的位置并且被光学元件保持装置移动到光路中时，滤光器将完美地与光路对准，并且因此与沿着光路传播的光束对准。因此，当光束穿过光学元件的厚度时，光束通过光学元件保持装置遵循直线路径(例如，不转动或偏移)。然而，实际上，一些光学元件保持装置提供狭槽，光学元件通过该狭槽被装载并随后被移除。例如，轮型保持装置可以提供径向槽，使得光学元件沿着径向被装载和移除。这样的保持装置在每个光学元件容纳部中提供小但可感知的间隙，以便于装载和移除光学元件。也就是说，每个容纳部的尺寸被确定为使得位于容纳部中的光学元件与保持装置的周围结构之间存在一些开放空间。该间隙可能允许光学元件无意地以一定的角度倾斜装载到容纳部中，这导致光束偏移或倾斜。此外，在将光学元件装载到容纳部中之后(即使恰当地完成，使得光学元件初始良好对准)，光学元件可能随时间而变得未对准。例如，操作振动可能导致光学元件随时间而移位或倾斜。对于各种类型的光学元件而言，未对准可能会带来问题。例如，当在单个图像采集期间利用多个滤光器(即，不同颜色的滤光器)时，滤光器中的这些角度倾斜可能引起被称为“像素偏移”的现象。像素偏移是指由于光学元件倾斜而出现各个颜色图像之间的未对准。当这些未对准很大时，它们很容易在最终图像中被看到。现有的用于固定滤光器和其他类型的光学元件的装置需要刚性的机械紧固方法，例如提供每个替换的螺纹套环或保持特征。美国专利No.6,313,960公开了一个实例。因此，需要改进滤光轮和其他类型的光学元件保持装置中的光学元件的保持和对准。还需要减轻或消除由与光学元件保持装置的光学元件容纳部相关联的间隙引起的问题(诸如未对准和伴随的缺点)。
技术实现思路
为了全部或部分解决上述问题和/或本领域技术人员可能已经观察到的其他问题，本公开提供了如通过下面阐述的实施方式中的实例所描述的方法、过程、系统、设备、仪器和/或装置。根据一个实施例，一种用于光学仪器的光学元件保持器包括：本体，其包括光学输入侧、光学输出侧、所述光学输入侧和所述光学输出侧之间沿着纵向轴线的厚度以及多个容纳部，所述容纳部被构造成保持各个光学元件并且大体上布置在与所述纵向轴线正交的横向平面中，其中，每个容纳部向所述光学输入侧和所述光学输出侧敞开，以限定平行于所述纵向轴线穿过所述本体的光路；以及多个推压部件，其从所述本体延伸，每个推压部件包括弹簧构件和至少一个接触表面，所述至少一个接触表面定位成被所述弹簧构件朝向至少一个所述容纳部偏压并且与保持在所述容纳部中的光学元件接触，其中每个推压部件被构造为对保持在相应一个所述容纳部中的至少一个光学元件施加偏压力，以将所述至少一个光学元件保持在对准位置，在所述对准位置，所述至少一个光学元件平行于所述横向平面。根据另一个实施例，一种光学仪器包括：光检测器；光学器件，其被构造成用于建立到所述光检测器的光路；以及光学元件保持器，其根据这里公开的任何实施例，其中，所述光学元件保持器被构造为选择性地将每个容纳部移动到所述光路中。本专利技术的其它装置、设备、系统、方法、特征和优点对于本领域技术人员在研究以下附图和详细描述后将会或将变得显而易见。所有这些附加的系统、方法、特征和优点旨在被包含在本说明书内，落入本专利技术的范围内，并由所附权利要求保护。附图说明参考以下附图可以更好地理解本专利技术。附图中的部件不一定按比例绘制，而是将重点放在说明本专利技术的原理上。在附图中，贯穿不同的视图，相似的附图标记表示相应的部分。图1是根据一些实施例的光学仪器的实例的示意图。图2是光学元件保持器的定位有光学元件的一部分的示意性剖视图。图3是根据一些实施例的光学元件保持器的实例的示意性剖视图。图4A是根据另一个实施例的光学元件保持器的实例的透视图。图4B是图4A中所示的光学元件保持器的剖视透视图。图4C是图4A和4B中所示的光学元件保持器的透视图，其中光学元件保持器的推压部件被移除。图5A是根据另一个实施例的光学元件保持器的实例的透视图。图5B是图5A中所示的光学元件保持器的剖视透视图，其中光学元件保持器的一部分沿着类似于图4B中所示的平面被切除。图6是根据另一个实施例的光学元件保持器的实例的剖视透视图。图7是根据另一个实施例的光学元件保持器的实例的剖视透视图。具体实施方式图1是根据一些实施例的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于光学仪器的光学元件保持器，所述光学元件保持器包括：本体，其包括光学输入侧、光学输出侧、所述光学输入侧和所述光学输出侧之间沿着纵向轴线的厚度以及被构造为保持相应的光学元件且大致布置在与所述纵向轴线正交的横向平面中的多个容纳部，每个容纳部向所述光学输入侧和所述光学输出侧敞开，以限定平行于所述纵向轴线穿过所述本体的光路；以及多个推压部件，其从所述本体延伸，每个推压部件包括弹簧构件和至少一个接触表面，所述至少一个接触表面定位成被所述弹簧构件朝向至少一个所述容纳部偏压并且与保持在所述容纳部中的光学元件接触，其中，每个推压部件被构造成对保持在相应一个所述容纳部中的至少一个光学元件施加偏压力，以将所述至少一个光学元件保持在对准位置中，在所述对准位置，所述至少一个光学元件平行于所述横向平面。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.07.30 US 14/813,8901.一种用于光学仪器的光学元件保持器，所述光学元件保持器包括：本体，其包括光学输入侧、光学输出侧、所述光学输入侧和所述光学输出侧之间沿着纵向轴线的厚度以及被构造为保持相应的光学元件且大致布置在与所述纵向轴线正交的横向平面中的多个容纳部，每个容纳部向所述光学输入侧和所述光学输出侧敞开，以限定平行于所述纵向轴线穿过所述本体的光路；以及多个推压部件，其从所述本体延伸，每个推压部件包括弹簧构件和至少一个接触表面，所述至少一个接触表面定位成被所述弹簧构件朝向至少一个所述容纳部偏压并且与保持在所述容纳部中的光学元件接触，其中，每个推压部件被构造成对保持在相应一个所述容纳部中的至少一个光学元件施加偏压力，以将所述至少一个光学元件保持在对准位置中，在所述对准位置，所述至少一个光学元件平行于所述横向平面。2.根据权利要求1所述的光学元件保持器，其中，所述本体包括多个容纳部表面，每个容纳部由至少一个所述容纳部表面限定，并且每个推压部件构造成施加偏压力，以使处于所述对准位置中的所述至少一个光学元件被偏压成与至少一个所述容纳部表面接触。3.根据权利要求2所述的光学元件保持器，其中，所述至少一个光学元件被偏压接触的至少一个所述容纳部表面包括大致平行于所述横向平面的横向容纳部表面、大致平行于所述纵向轴线的纵向容纳部表面、或所述横向容纳部表面和所述纵向容纳部表面两者。4.根据权利要求2所述的光学元件保持器，其中，所述多个容纳部表面包括大致平行于所述横向平面的横向容纳部表面和大致平行于所述纵向轴线的纵向容纳部表面，并且每个推压部件构造成施加偏压力，以使处于所述对准位置中的所述至少一个光学元件被偏压成与所述横向容纳部表面和所述纵向容纳部表面接触。5.根据权利要求1所述的光学元件保持器，其中，所述本体包括多个拐角特征，至少一个拐角特征被定位在每个容纳部处，并且每个推压部件被构造为施加偏压力，以使处于所述对准位置中的所述至少一个光学元件被偏压成与所述至少一个拐角特征接触。6.根据权利要求1所述的光学元件保持器，其中，所述本体是能够移动的，使得每个容纳部能够选择性地移动到操作位置，在所述操作位置，保持在所述容纳部中的光学元件处于光路中。7.根据权利要求1所述的光学元件保持器，其中，所述本体能够围绕所述纵向轴线旋转，并且所述容纳部定位在距所述纵向轴线的径向距离处并且彼此周向地间隔开。8.根据权利要求7所述的光学元件保持...

【专利技术属性】
技术研发人员：劳伦斯·李，
申请(专利权)人：分子装置有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US