用于光线的可变偏转的装置制造方法及图纸

描述了一种用于光线的可变偏转的装置（100），其包括微机械镜排列（14），该微机械镜排列（14）具有多个反光镜致动器(18、20、22、24、26)；以及控制单元（32），通过该控制单元可控制镜致动器(18、20、22、24、26)至不同反射位置以改变光偏转。该装置（100）具有背反射结构（60），其系统性地适于镜排列（14），用于以目标形式将反射至背反射结构（60）的光从一部分镜致动器(18、20、22、24、26)反射返回至另一部分镜致动器(18、20、22、24、26)。

【技术实现步骤摘要】
用于光线的可变偏转的装置
本专利技术涉及一种用于光线的可变偏转的装置，其包括：微机械镜排列，该排列具有多个反光镜致动器；以及控制单元，通过该控制单元可控制镜致动器至不同反射位置以改变光偏转。
技术介绍
显微镜、特别是共焦显微镜中通常在成像光路的末端设置能够选择性检测所检测光的各个光谱分量的装置。通常使用分光器于此；它们透射光的特定光谱分量而反射其他的光谱分量。结果是例如，能够选择性地检测从样本发射的待成像的荧光辐射。能够用于选择性光检测的可替代方式是首先将所探测的光穿过光学色散元件，例如棱镜，其以波长相关方式折射所探测的光并因此产生光谱分散的、离散的光束。该光束然后传输至镜滑块设备，其由多层镜栅(mirrorcascade)组成。这些镜栅中的每一个都由两个镜元件组成，这两个镜元件由间隙彼此间隔。部分光谱上分开的光束穿过该间隙，而光束的其余部分在镜元件上反射至其他镜栅上，后者进而导引特定光谱分量至另一检测器。这种类型的镜滑块设备对比于现有技术主要使用的分光器具有优势，即通过移动镜元件而以简单方式改变将被传输至检测器的光谱分量。这种类型的镜滑块设备的实例在DE4330347A1和DE10038049A1中描述。然而镜滑块设备具有劣势，它们具有相对复杂结构以使得在选择待检测的光谱分量中的所需灵活性。因此需要精确地操作马达以将镜元件移动至各自需要的位置。此外镜元件的位移是相对耗时的。US6,396,053B1公开了一种扫描显微镜，其包括光偏转装置，该光偏转装置可选择地将通过棱镜光谱分散光束的光谱分量传输至不同的检测器。该光偏转装置包括微机械镜排列，其具有多个镜致动器，它们能够各自移动至不同反射位置。例如，针对这些镜致动器中的每个设置五个不同的反射位置并因此五个不同偏转角，从而将光可选择地引导至不同检测器。每个单个镜致动器能够呈现的相对大数量的不同反射位置需要对各自镜致动器的精确控制应用；因此使得这种先前已知光偏转装置的技术实施变得困难。关于现有技术，此外参照所谓的数字光处理(DLP)系统，它们用于投影技术，例如，用于视频投影机。这些DLP系统类似地包括微机械镜排列，其包括多个以矩阵形式布置的镜致动器。然而对于这些镜致动器中每一个，只精确提供了两个反射位置，镜致动器能够在这两个反射位置之间每秒前后移动多达几千次。每个镜致动器能够表示一个像点或像素，它们的亮度在整个时间内调节，在该时间该相应镜致动器在预定时间间隔内定位在一个或另一个反射位置。由于转换时间短，例如在共焦显微镜中也需要使用上述的DLP技术以将所检测的光偏转至不同检测器。然而实施这些短切换时间的唯一方式是通过仅精确地设置两个限定的反射位置，其最终同样使得仅两个不同偏转方向成为可能。然而在通常共焦应用中，需要多于两个方向的光偏转。
技术实现思路
本专利技术的目的是进一步开发一种文中开头所述类型的光偏转装置，从而通过简单技术手段使得快速且精确地转换偏转方向成为可能。本专利技术通过背反射结构实现该目的，该背反射结构系统性地适于镜排列，用于将从一部分镜致动器反射至背反射结构的光以目标形式反射返回至另一部分镜致动器。因此本专利技术在微机械镜排列之外还提供了背反射结构，其以如下方式适于镜排列，即根据镜致动器的不同反射位置能够在偏转装置中实现针对光的不同偏转路径，从而由根据本专利技术的装置引起的光偏转能够根据需要控制。针对该目的，背反射结构关于镜排列以如下方式布置，即使得与构成镜排列的镜致动器相互作用时获得期望的偏转路径，其能够通过对镜致动器的相应控制应用而自由选择。背反射结构针对镜排列的“系统适应”因此意味着背反射结构相对于镜排列的合适空间布置，通过该空间布置可以建立不同的偏转路径。根据本专利技术的背反射结构能够因此具体为根据镜致动器的反射位置，镜致动器和背反射结构之间的以镜栅的方式的多次反射是可能的。能够想象到的是，例如对于各个镜致动器而言，在第一反射位置，镜致动器发送通过背反射结构反射至其上的光返回至背反射结构，并因此保持光线于镜排列和背反射结构所构成的单元内，而在第二反射位置，镜致动器反射光线离开该单元。该原理的应用允许光偏转在广泛的限度内变化。所使用的微机械镜排列优选为DLP模块，其中镜致动器能够以毫秒级的短切换时间独立地控制。各个镜致动器通常具有边界长度，它们处于数微米至数百微米的区间范围。这种类型的微机械镜排列因此使得空间和时间上的高分辨率可变光偏转成为可能。此外，它能够以微型MOEM元件的形式而经济的生产，所述MOEM元件具有长的使用寿命并在很大程度上对温度变化和大气湿度不敏感。本专利技术因此使得可以使用操作精确且迅速的数字光选择器。由于背反射结构与镜致动器构成的镜排列的交互作用使得在根据本专利技术的装置中的多次反射成为可能，镜致动器还能够仅具有几个，优选为刚刚两个限定的反射位置，以在装置中实现所期望的多个偏转路径。这简化了对镜致动器的控制应用，以及此外增加了利用其来偏转光线的精确性。本专利技术的原理——利用与背反射结构结合的多次反射——包含了光线被偏转的光路的任意可逆性。因此能够使用根据本专利技术的装置以例如转换从不同空间分布的光源发射的光至(单个)预定方向。同样可以想象到的是将源自单一光源的光线转换至不同方向。还能够想象到上述这两个偏转原理的组合形式。镜致动器优选为具有相同尺寸的相同设计元件。然而它们也能够具有不同尺寸，例如在根据本专利技术的光偏转系统在其前方布置有在光谱上分散光线的棱镜并因此将其转换为以波长相关方式发散的光束时。在该情形中，能够通过各个镜致动器的相应尺寸调节而考虑光束的波长相关的扩展。根据本专利技术的快速转换镜致动器和面朝它们的背反射结构的交互作用使得在每个情形中偏转装置对偏转几何结构的灵活调节成为可能。例如能够想象到的是，首先光线中心地入射镜排列，并然后在从该装置出射前交替地在两个方向上通过多次反射传递。光线同样能够首先入射镜排列的边缘，并然后在预定方向上传递。此外，待引导的光线还能够由全部以相同角度或不同角度入射在偏转装置上的多个光束构成。反射离开偏转装置的光束同样能够具有相同出射角度或不同出射角度。优选的实施方式，其中镜致动器的每个可精确地控制至两个反射位置，针对每个镜致动器设置两个停止点以限定两个反射位置。结果是镜致动器能够分别快速且精确地转换至期望的偏转方向，从而实现期望的光偏转。背反射结构优选以静止方式实现。可转换镜致动器和静止背反射结构的组合特别有利于微机械镜排列的简单控制从而实现期望的光偏转。可替代的，背反射结构还能够由可动元件组成。还能够特别地为背反射结构设置微机械镜排列。在优选实施方式中，镜致动器形成多个彼此平行排放的镜排(mirrorrows)。这些镜排中的每个能够例如用于以期望方式偏转从不同方向入射的光线或光束的特定光谱分量。布置在相应镜排中的镜致动器在它们的反射位置上例如具有相对于镜排列共同参考平面的相同倾斜角度。该相同倾斜角度的设置简化了微机械镜排列的结构。然而，可替代的，布置在相应镜排中的镜致动器的每个还能够在它们的反射位置上具有相对于镜排列共同参考平面的不同倾斜角度。因此例如在光线以居中方式进入时，能够以所有可能的出射区域具有相同的光出射角度的方式实现由镜布置和背反射结构构成的单元中的多次反射。在优选实施方式中，背反射结构包括多个反射本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于光线的可变偏转的装置（100），其包括微机械镜排列（14），其具有多个反光镜致动器(18、20、22、24、26)，以及控制单元（32），通过该控制单元可控制镜致动器(18、20、22、24、26)至不同反射位置以改变光偏转，其特征在于背反射结构（60），其系统性地适于镜排列（14），用于将从一部分镜致动器(18、20、22、24、26)反射至背反射结构（60）的光以目标形式反射返回至另一部分镜致动器(18、20、22、24、26)。

【技术特征摘要】
2011.08.01 DE 102011052336.71.一种具有用于光线的可变偏转的装置(100)的显微镜，其包括微机械镜排列(14)，其具有多个反光镜致动器(18、20、22、24、26)，以及控制单元(32)，通过该控制单元可控制镜致动器(18、20、22、24、26)至不同反射位置以改变光偏转，其特征在于背反射结构(60)，其系统性地适于镜排列(14)，用于将从一部分镜致动器(18、20、22、24、26)反射至背反射结构(60)的光以目标形式反射返回至另一部分镜致动器(18、20、22、24、26)，以及容纳镜排列(14)的外壳(12)、以及安装在外壳(12)上的透明盖(34)，在所述透明盖(34)朝向镜排列的下侧涂覆反射涂层形式的背反射结构(60)。2.根据权利要求1所述的显微镜，其中每个所述镜致动器(18、20、22、24、26)可精确控制至两个反射位置。3.根据权利要求2所述的显微镜，其中针对每个所述镜致动器(18、20、22、24、26)设置两个停止点以限定所述两个反射位置。4.根据权利要求1所述的显微镜，其中所述背反射结构(60)为静止形式。5.根据权利要求1所述的显微镜，其中所述镜致动器(18、20、22、24、26)形成多个彼此平行布置的多个镜行(30a、30b、30c)。6.根据权利要求5所述的显微镜，其中布置于相应镜行(30a、30b、30c)中的所述镜致动器(18、20、22、24、26)在它们的反射位置上具有相对于镜排列(14)的共同参考平面(E)的相同倾斜角度。7.根据权利要求5所述的显微镜，其中布置于相应镜行(30a、30b、30c)中的所述镜致动器(18、20、22、24、26)在它们的反射位置上具有相对于镜排列(14)的共同参考平面(E)的不同倾斜角度。8.根据权利要求5所述的显微镜，其中布置于相应镜行(30a、30b、30c)中的所述镜致动器(18、20、22、24、26)中的至少一个在它的反射位置上具有相对于镜排列(14)的共同参考平面(E)的不同幅度的倾斜角度。9.根据前述任一权利要求所述的显微镜，其中所述背反射结构(60)包括多个反射元件(40、42、44...

【专利技术属性】
技术研发人员：F·施莱柏，
申请(专利权)人：徕卡显微系统复合显微镜有限公司，
类型：发明
国别省市：