CN102518959A

CN102518959A - 光学环形照明装置

Info

Publication number: CN102518959A
Application number: CN2011103670139A
Authority: CN
Inventors: 任斌; 沈炜; 曾智聪; 王翔
Original assignee: Xiamen University
Current assignee: Xiamen University
Priority date: 2011-11-18
Filing date: 2011-11-18
Publication date: 2012-06-27

Abstract

光学环形照明装置，涉及一种照明装置。设有机械调整架、第1固定架、内锥面反射镜、锥面反射镜和第2固定架；所述机械调整架内设有螺纹，所述第1固定架和第2固定架嵌入机械调整架内，所述内锥面反射镜固定在第1固定架上，所述锥面反射镜固定在第2固定架上。出射环形光束的能量较入射光线而言基本无损耗。基本不存在色散，球差等现象，工作波长范围宽，锥面反射镜结构简单易于加工。可匹配任何不同后光孔大小的物镜，连续调节入射激发光的角度。可连续调节出射环形光束线径的大小。适用于荧光及拉曼实验研究如高角度SPR激发，ATR、超分辨光学显微镜等领域，甚至广告演示，舞台演示等场合。

Description

光学环形照明装置

技术领域

本发明涉及一种照明装置，尤其是涉及一种光学环形照明装置。

背景技术

暗场显微技术已经得到十分广泛的使用，它的特点和明场照明不同，不直接观察到照明的光线，而是观察被检物体散射的光线。因此，视场成为黑暗的背景，而被检物体则呈现明亮的像。由于散射信号比激发光线弱很多，为了保证暗的视野背景，因此需要高角度入射的环形光束，以保证反射的激发光线也不会进入收集镜头。

由于大部分的中心光线被挡住了，为了保证视野有足够的亮度，仪器厂商设计并提高了照明光源的功率，但此法没有合理的利用光源能量造成一定的浪费，同时大量散发的热量提升了周围环境的温度，降低了仪器的稳定性。

对于某些荧光或者拉曼实验如表面等离子体共振以下简称SPR、全内反射以下简称ATR，其都需要高角度入射的激发光来激发产生样品表面的等离子体共振SPR或者是形成达到全内反射所需的角度，这同样也需要环形光束(1.J.J.Baumberg，T.A.Kelf，et al.，Nano Lett.，5(11)，2262(2005)；2.K.J.Mckee，E.A.Smith，Rev.Sci.Instrum.，81043106(2010))。对于高斯分布的激光来说，中心部分光线占据了绝大部分的能量，挡住之后，旁边的光就非常弱了，而目前小型激光器本身的功率是有限制的，因此急需一种方法来获得高功率的环形光束以满足实验的需求。

同时，随着径向偏振光在超分辨光学显微镜中的应用，理论表明环形光束径向偏振光经过高数值孔径物镜后可以进一步获得更小的聚焦光斑(3.R.Dorn，S.Qquabis，G.Leuchs，Phys.Rev.Lett.，91(23)，233901(2003))。这也迫切地需要一种能产生高功率的激光环形照明系统。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术无法提供高功率的光学环形光束等不足，提供一种光学环形照明装置。

本发明设有机械调整架、第1固定架、内锥面反射镜、锥面反射镜和第2固定架；所述机械调整架内设有螺纹，所述第1固定架和第2固定架嵌入机械调整架内，所述内锥面反射镜固定在第1固定架上，所述锥面反射镜固定在第2固定架上。

所述锥面反射镜可采用锥角ψ＝90°锥面反射镜。

所述机械调整架用于锥面反射镜的固定及移动固定架，是整个系统的支撑和调节部分。

所述第1固定架和第2固定架通过设在机械调整架内的螺纹嵌入机械调整架内。

可通过设在机械调整架内的螺纹来调节第1固定架和第2固定架的相对位置，以改变环形光束的内径和外径。所述第2固定架可采用高透射率的材料制成。所述内锥面反射镜和锥角ψ＝90°锥面反射镜均可采用高反射率的反射镜。

与现有的技术相比，本发明具有以下突出的优点和技术效果：

1)本光学环形照明装置由于基于反射，因此出射环形光束的能量较入射光线而言基本无损耗。

2)本光学环形照明装置由于基于反射，因此基本不存在色散，球差等现象，工作波长范围宽，锥面反射镜结构简单易于加工。

3)本光学环形照明装置可以通过手动/电动机械移动部件，方便地连续调节出射环形光束的内径的大小，可以匹配任何不同后光孔大小的物镜，连续调节入射激发光的角度。

4)本光学环形照明装置若结合连续变倍扩束系统改变入射光线的直径，在出射环形光线出安装光阑，可以连续调节出射环形光束线径的大小。

5)本光学环形照明装置中的锥面反射镜和内锥面反射镜的锥角度数ψ是相等的。若锥角ψ＝90°，反射角度即是45°，标准化简单化的光路设计，便于安装调试。

6)本光学环形照明装置可以用于暗场显微照明，普通功率的灯源即可，合理利用能源。同样适用于荧光及拉曼实验研究如高角度SPR激发，ATR、超分辨光学显微镜等领域，甚至广告演示，舞台演示等场合。

附图说明

图1是本发明实施例(对应透射式工作模式)的结构示意图。

图2是本发明实施例(对应透射式工作模式)的光路图。

图3是本发明实施例为透射式工作模式的入射与出射光束的截面图。

具体实施方式

以下结合图1～3对本发明的光学环形照明装置进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，不用于限定本发明。

本发明实施例设有机械调整架2、第1固定架3、内锥面反射镜4、锥面反射镜5和第2固定架6；所述机械调整架2内设有螺纹，所述第1固定架3和第2固定架6嵌入机械调整架2内，所述内锥面反射镜4固定在第1固定架3上，所述锥面反射镜5固定在第2固定架6上。

所述锥面反射镜5采用锥角ψ＝90°锥面反射镜。

所述机械调整架2用于锥面反射镜的固定及移动固定架，是整个系统的支撑和调节部分。

所述第1固定架3和第2固定架6通过设在机械调整架2内的螺纹嵌入机械调整架2内。可通过设在机械调整架2内的螺纹来调节第1固定架3和第2固定架6的相对位置，以改变环形光束的内径和外径。所述第2固定架6采用高透射率的材料制成。所述内锥面反射镜4和锥角ψ＝90°锥面反射镜5均采用高反射率的反射镜。

图1和2分别给出本发明实施例的结构示意图和光路图。平行光线1经过锥角ψ＝90°的锥面反射镜5后反射到锥角ψ＝90°内锥面反射镜4处又转为光线原来前进方向，但此时变成了环形光束7向前传播，环形光束的线径等于入射光线直径D₀(参见图3)的二分之一。移动机械调整架2可以调节内锥面反射镜4和锥面反射镜5之间的距离，这样就可以连续调整环形光束内径的大小。固定架3用于固定内锥面反射镜4。固定架6为透光性良好的固定架，用于固定锥面反射镜5并让环形光束透过。图3为光束入射与出射光的截面图。

Claims

1.光学环形照明装置，其特征在于设有机械调整架、第1固定架、内锥面反射镜、锥面反射镜和第2固定架；所述机械调整架内设有螺纹，所述第1固定架和第2固定架嵌入机械调整架内，所述内锥面反射镜固定在第1固定架上，所述锥面反射镜固定在第2固定架上。

2.如权利要求1所述的光学环形照明装置，其特征在于所述锥面反射镜采用锥角ψ＝90°锥面反射镜。

3.如权利要求1所述的光学环形照明装置，其特征在于所述第1固定架和第2固定架通过设在机械调整架内的螺纹嵌入机械调整架内。

4.如权利要求1所述的光学环形照明装置，其特征在于所述第2固定架采用高透射率的材料制成。

5.如权利要求1所述的光学环形照明装置，其特征在于所述内锥面反射镜和锥角ψ＝90°锥面反射镜均采用高反射率的反射镜。