CN104136959A - 立体射束分离器 - Google Patents

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Abstract

根据某些实施方案,一种系统包括射束分离器组,其中每个射束分离器组包括第一射束分离器模块和与所述第一射束分离器模块对齐的第二射束分离器模块。所述第一射束分离器模块接收沿着第一光学路径穿行的第一射束。所述第一射束分离器模块将所述第一射束分离成沿着所述第一光学路径传输的第一输出射束和沿着反射射束路径传输到所述第二射束分离器模块的第一分离射束。所述第二射束分离器模块接收所述第一分离射束。所述第二射束分离器模块将所述第一分离射束分离成大体平行于所述反射射束路径传输的第二输出射束和大体垂直于所述反射射束路径传输的第二分离射束。

Description

立体射束分离器
技术领域
本公开大体涉及光束分离,且更具体来讲,涉及立体射束分离器。
背景技术
显微镜从目标接收光束来产生目标的图像。在某些显微镜中,光束可与其它射束分离或组合。举例来说,光束可被分离产生分离射束。分离射束可被发送到不同目的地用于不同用途,例如发送到一个或多个目镜用于被一个或多个用户查看和/或发送到相机用于录制。举另一实例,光束可与另一光束组合来组合图像。举例来说,目标图像可与提供有关显微镜参数的信息的图像重叠。
发明内容
根据某些实施方案,一种系统包括射束分离器组,其中每个射束分离器组包括第一射束分离器模块和与第一射束分离器模块对齐的第二射束分离器模块。第一射束分离器模块接收沿着第一光学路径穿行的第一射束。第一射束分离器模块将第一射束分离成沿着第一光学路径传输的第一输出射束和沿着反射射束路径传输到第二射束分离器模块的第一分离射束。第二射束分离器模块接收第一分离射束。第二射束分离器模块将第一分离射束分离成大体平行于反射射束路径传输的第二输出射束和大体垂直于反射射束路径传输的第二分离射束。
根据某些实施方案,一种方法包括在射束分离器组处接收光束,其中每个射束分离器组包括第一射束分离器模块和与第一射束分离器模块对齐的第二射束分离器模块。在第一射束分离器模块处接收沿着第一光学路径穿行的第一射束。由第一射束分离器模块将第一射束分离成沿着第一光学路径传输的第一输出射束和沿着反射射束路径传输到第二射束分离器模块的第一分离射束。在第二射束分离器模块处接收第一分离射束。由第二射束分离器模块将第一分离射束分离成大体平行于反射射束路径传输的第二输出射束和大体垂直于反射射束路径传输的第二分离射束。
根据某些实施方案,一种系统包括射束分离器组,其中每个射束分离器组包括第一射束分离器模块和与第一射束分离器模块对齐的第二射束分离器模块。第一射束分离器模块接收沿着第一光学路径穿行的第一射束。第一射束分离器模块将第一射束分离成沿着第一光学路径传输的第一输出射束和沿着反射射束路径传输到第二射束分离器模块的第一分离射束。第二射束分离器模块接收第一分离射束且大体平行于反射射束路线传输第一分离射束。第二射束分离器模块接收第二射束且将第二射束传输述第一射束分离器模块。第一射束分离器模块还接收第二射束且沿着第一光学路径传输第二射束。
根据某些实施方案,一种方法包括在射束分离器组处接收光束,其中每个射束分离器组包括第一射束分离器模块和与第一射束分离器模块对齐的第二射束分离器模块。在第一射束分离器模块处接收沿着第一光学路径穿行的第一射束。由第一射束分离器模块将第一射束分离成沿着第一光学路径传输的第一输出射束和沿着反射射束路径传输到第二射束分离器模块的第一分离射束。由第二射束分离器模块大体平行于反射射束路线传输第一分离射束。由第二射束分离器模块将第二射束传输到第一射束分离器模块。由第一射束分离器模块沿着第一光学路径传输第二射束。
附图说明
现将参考附图举实例来更详细地描述本公开的示例性实施方案,其中:
图1图示了具有根据某些实施方案的射束分离系统的显微镜系统的实例;
图2图示了根据某些实施方案的可与图1的显微镜系统连用的射束分离系统的实例;
图3A和图3B图示了根据某些实施方案的可用于射束分离系统中的射束分离器模块的实例;和
图4图示了根据某些实施方案的可与图1的显微镜系统连用的射束分离器系统的实例。
具体实施方式
现参考描述和附图详细地示出公开的装置、系统和方法的示例性实施方案。描述和附图并非意欲详尽的或以另外方式将权利要求限制或限定在附图中示出和描述中公开的特定实施方案。虽然附图表示可行的实施方案,但附图并不一定按比例绘制且某些特征可被放大、移除或部分作截面图来更好地图示所述实施方案。
图1图示了具有射束分离系统22的显微镜系统10的实例。在实例中,显微镜系统10包括物镜20、分离系统22、一个或多个目镜24、一个或多个端口26和图像系统42。显微镜系统10可以是任何合适显微镜,例如眼外科手术光学显微镜。光学显微镜包括一个或多个透镜,其产生放置在显微镜的焦平面中的目标的放大图像。透镜可使来自目标(例如从目标发射或反射)的光聚焦向检测器(例如眼睛)。透镜可包括物镜20,其聚焦来自目标的光且使光束聚焦来产生实像。
分离系统22可将目标光束分离和/或使目标光束与另一光束组合。参考图2到图4更详细地描述分离系统22的实例。分离系统22可将来自目标的至少一些光发送到目镜24、端口26和/或图像系统42。目镜24位于物镜20的焦点附近使得观察员观看目标图像。端口26可用来耦接可接收目标光束的器件,例如用于另一观察员的一个或多个额外目镜或图像撷取系统。
在某些实施方案中,图像系统42可以是从分离系统22接收光束且由光束产生目标的一个或多个图像(例如单一图像或一串图像)的图像撷取系统。举例来说,图像撷取系统可以是产生目标的视频图像的摄影机。在其它实施方案中,图像系统42可以是将图像射束中的一个或多个图像发送到分离系统22的图像显示系统。举例来说,图像显示系统可以是提供通信信息的图像的发光二极管(LED)(例如有机LED)系统。分离系统22可使图像射束与目标光束组合来通过目镜24显示信息和目标,例如信息图像可与目标图像重叠。信息的实例可包括目标信息(例如患者数据)、时间信息(例如时间或消逝的时间)和指导信息(例如步骤或下一步骤)。举实例,指导信息可以是从模拟外科手术步骤的远程指导员供应的视频。
图2图示了可与图1的显微镜系统10连用的分离系统22的实例。在实例中,分离系统22包括射束分离器系统32、一个或多个端口26、透镜36、聚焦总成39和图像系统42。射束分离器系统32包括外壳30,其内布置有射束分离器模块34和光学间隔片35。射束分离器系统32可将光束发送到端口26,通过间隔片35到达目镜24和/或到达图像系统42。参考图3更详细地描述射束分离器系统32。透镜36将光束从射束分离器模块34导引到图像系统42和/或从图像系统42导引到射束分离器模块34。聚焦总成39聚焦来自射束分离器系统32的光束。
可对分离系统22作出任何合适改变。在某些实施方案中,一个或多个输出可由一个或多个输入代替,和/或一个或多个输入可由一个或多个输出代替。不同组件(例如不同的输入/输出器件和/或射束分离器模块34)可用以实现这些改变。在其它实施方案中,可使用不同的输出和/或输入器件。举例来说,信道摄影机42可用视频显示器代替而在所述信道中建立抬头显示。可作出其它修改来执行抬头显示,例如用不同类型的棱镜代替一个棱镜34以及旋转其它棱镜34。
图3A和图3B图示了可用于射束分离器系统32中的射束分离器模块34的实例。射束分离器模块34可包括操作来分离和/或组合光束的一个或多个光学元件。光学元件的实例包括透镜、反射镜和棱镜。在某些实施方案中,射束分离器模块34可以是包括两个接合的直角棱镜的立方体射束分离器。被反射和传输的射束可穿行通过等量玻璃,因此虽然每个分支的光学路径长度增大,但路径增加达相同量。射束分离器模块34可具有任何合适的光谱范围,例如可见宽波段、IR或UV范围或窄光谱范围,其可小于50nm宽,例如520nm到540nm范围。
图3A图示了射束分离器模块34,其接收输入光束48且在分离区域49处分离接收射束48来产生多个输出分离射束50、52。在实例中,分离射束50可被称为传输射束,且分离射束52可被称为反射射束。传输和反射射束可组成接收射束48的任何合适比例。举例来说,传输射束可约为50%且反射射束可约为50%,传输射束可小于50%且反射射束可大于50%,或传输射束可大于50%(例如约70%)且反射射束可小于50%(例如约30%)。
传输射束沿着传输射束路径56(其可以是与接收射束所使用的大致相同的光学路径56)穿行,且反射射束沿着反射射束光学路径58(其可相对于传输射束路径56成任何合适角度)穿行。举例来说,所述角度可以是大致90°,小于90°或大于90°。路径56和58可被认为定义了虚构平面60。
图3B图示了射束分离器模块34,其接收输入光束148、152且在组合区域149处组合射束148、152来产生包括组合射束150的输出射束。在实例中,射束148可被称为初级射束,且射束152可被称为次级射束。初级和次级射束可组成组合射束150的任何合适比例。举例来说,初级射束可约为50%且次级射束可约为50%,或初级射束可小于50%且次级射束可大于50%,或初级射束可大于50%且次级射束可小于50%。
初级射束沿着初级射束路径156(其可以是与组合射束所使用的大致相同的光学路径156)穿行且次级射束可沿着次级射束路径158(其可相对于初级射束路径156成任何合适角度)穿行。举例来说,所述角度可以是大致90°,小于90°或大于90°。路径156和158可被认为定义了虚构平面160。
关于图3A和图3B,在某些实施方案中,两个或更多个射束分离器模块34可相互对齐。举例来说,模块34可对齐得以满足以下条件中的一个或多个:(1)平面60处于大致相同平面中;和/或(2)一个模块34的输入射束路径与另一模块34的输出射束路径大致对齐。
图4图示了可用于显微镜系统中的射束分离器系统32的实例。在图示的实例中,射束分离器系统32包括多个射束分离器组37。每个射束分离器组37传输光束以容许立体成像。每个射束分离器组37包括第一射束分离器模块34a和与第一射束分离器模块34a对齐的第二射束分离器模块34b。在某些实施方案中,射束分离器组37的一些或全部射束分离器模块34a至34b全部相互对齐。
在某些实施方案中,第一射束分离器模块34a操作来以类似于参考图3A描述的方式分离射束。第一射束分离器模块34a接收沿着第一光学路径56穿行的第一射束48且将第一射束48分离成沿着第一光学路径56穿行的第一输出射束50和沿着反射射束路径导引到第二射束分离器模块34b的第一分离射束。在某些实施方案中,第一射束分离器模块34a可从物镜接收第一射束48和/或可将第一输出射束50发送到一个或多个目镜。
在某些实施方案中,第二射束分离器模块34b操作来以类似于参考图3A描述的方式分离射束。第二射束分离器模块34b从第一射束分离器模块34a接收第一分离射束且将第一分离射束分离成大致平行于反射射束路径58传输的第二输出射束60和大致垂直于反射射束路径58和光学路径56传输的第二分离射束62。第二射束分离器模块34b可将第二输出射束60发送向端口和/或可将第二分离射束62发送向图像撷取系统。
在其它实施方案中,第二射束分离器模块34b操作来以类似于参考图3B描述的方式分离射束。第二射束分离器模块34b从第一射束分离器模块34a接收第一分离射束且大致平行于反射射束路径58传输第一分离射束。第二射束分离器模块34b还接收第二射束64(例如从图像显示系统)且将第二射束64传输到第一射束分离器模块34a。第一射束分离器模块34b接收第二射束64且沿着第一光学路径56传输第二射束64。
虽然已经根据某些实施方案描述本公开,但熟悉本领域的技术人员将显而易知所述实施方案的修改(例如改变、替代、添加、省略和/或其它修改)。因此,在不脱离本发明范围的情况下可对所述实施方案作出修改。举例来说,可对本文公开的系统和装置作出修改。系统和装置的组件可成整体或分开,且系统和装置的操作可由更多、更少或其它组件来实施。举另一实例,可对本文公开的方法作出修改。所述方法可包括更多、更少或其它步骤,且所述步骤可以任何合适次序来实施。
在不脱离本发明范围的情况下可能有其它修改。举例来说,具体实施方式说明了特定实践应用中的实施方案,熟悉本领域的技术人员将显而易知另外其它应用。此外,本文讨论的技术领域中将会有未来发展技术,且公开的系统、装置和方法将与这些未来发展技术连用。
本发明的范围不应参考具体实施方式来确定。根据专利法,具体实施方式使用示例性实施方案解释和说明本发明的原理和操作模式。具体实施方式使熟悉本领域的其它技术人员能够以各种实施方案且用各种修改方案使用系统、装置和方法,但不应用来确定本发明的范围。
本发明的范围应参考权利要求和权利要求所授权的等效物的总范围来确定。全部权利要求术语应给出如熟悉本领域的技术人员所了解的最广泛的合理解释和其一般意义,除非本文中作出明确相反的指示。举例来说,使用单数冠词(例如“一”、“所述”等)应被理解成叙述指示元件的一个或多个,除非权利要求叙述明确相反的限制。举另一实例,“每个”是指一组的每个构件或一组的子组中的每个构件,其中一组可包括零个、一个或一个以上的元件。总之,本发明能够被修改,且本发明的范围不应参考具体实施方式,而应参考权利要求和其等效物的全范围来确定。

Claims (22)

1.一种系统,其包括:
多个射束分离器组,每个射束分离器组包括第一射束分离器模块和与所述第一射束分离器模块对齐的第二射束分离器模块:
所述第一射束分离器模块被配置成:
接收沿着第一光学路径穿行的第一射束;以及
将所述第一射束分离成沿着所述第一光学路径传输的第一输出射束和沿着反射射束路径传输到所述第二射束分离器模块的第一分离射束;且
所述第二射束分离器模块被配置成:
接收所述第一分离射束;以及
将所述第一分离射束分离成大体平行于所述反射射束路径传输的第二输出射束和大体垂直于所述反射射束路径传输的第二分离射束。
2.根据权利要求1所述的系统,所述射束分离器组的所述射束分离器模块对齐。
3.根据权利要求1所述的系统,所述第一射束分离器模块被配置成从物镜接收所述第一射束。
4.根据权利要求1所述的系统,所述第一射束分离器模块被配置成将所述第一输出射束发送到一个或多个目镜。
5.根据权利要求1所述的系统,所述第二射束分离器模块被配置成将所述第二输出射束发送到端口。
6.根据权利要求1所述的系统,所述第二射束分离器模块被配置成将所述第二分离射束发送到图像撷取系统。
7.一种方法,其包括:
在多个射束分离器组处接收多个光束,每个射束分离器组包括第一射束分离器模块和与所述第一射束分离器模块对齐的第二射束分离器模块;
在所述第一射束分离器模块处接收沿着第一光学路径穿行的第一射束;
由所述第一射束分离器模块将所述第一射束分离成沿着所述第一光学路径传输的第一输出射束和沿着反射射束路径传输到所述第二射束分离器模块的第一分离射束;
在所述第二射束分离器模块处接收所述第一分离射束;和
由所述第二射束分离器模块将所述第一分离射束分离成大体平行于所述反射射束路径传输的第二输出射束和大体垂直于所述反射射束路径传输的第二分离射束。
8.根据权利要求7所述的方法,其还包括:
在所述第一射束分离器模块处从物镜接收所述第一射束。
9.根据权利要求7所述的方法,其还包括:
由所述第一射束分离器模块将所述第一输出射束发送到一个或多个目镜。
10.根据权利要求7所述的方法,其还包括:
由所述第二射束分离器模块将所述第二输出射束发送到端口。
11.根据权利要求7所述的方法,其还包括:
由所述第二射束分离器模块将所述第二分离射束发送到图像撷取系统。
12.一种系统,其包括:
多个射束分离器组,每个射束分离器组包括第一射束分离器模块和与所述第一射束分离器模块对齐的第二射束分离器模块:
所述第一射束分离器模块被配置成:
接收沿着第一光学路径穿行的第一射束;以及
将所述第一射束分离成沿着所述第一光学路径传输的第一输出射束和沿着反射射束路径传输到所述第二射束分离器模块的第一分离射束;
所述第二射束分离器模块被配置成:
接收所述第一分离射束且大体平行于所述反射射束路线传输所述第一分离射束;以及
接收第二射束且将所述第二射束传输到所述第一射束分离器模块;且
所述第一射束分离器模块还被配置成:
接收所述第二射束且沿着所述第一光学路径传输所述第二射束。
13.根据权利要求12所述的系统,所述射束分离器组的所述射束分离器模块对齐。
14.根据权利要求12所述的系统,所述第一射束分离器模块被配置成从物镜接收所述第一射束。
15.根据权利要求12所述的系统,所述第一射束分离器模块被配置成将所述第一输出射束发送到一个或多个目镜。
16.根据权利要求12所述的系统,所述第二射束分离器模块被配置成将所述第一分离射束发送到端口。
17.根据权利要求12所述的系统,所述第二射束分离器模块被配置成从图像显示系统接收所述第二射束。
18.一种方法,其包括:
在多个射束分离器组处接收多个光束,每个射束分离器组包括第一射束分离器模块和与所述第一射束分离器模块对齐的第二射束分离器模块;
在所述第一射束分离器模块处接收沿着第一光学路径穿行的第一射束;
由所述第一射束分离器模块将所述第一射束分离成沿着所述第一光学路径传输的第一输出射束和沿着反射射束路径传输到所述第二射束分离器模块的第一分离射束;
由所述第二射束分离器模块大体平行于所述反射射束路线传输所述第一分离射束;
由所述第二射束分离器模块将第二射束传输到所述第一射束分离器模块;和
由所述第一射束分离器模块沿着所述第一光学路径传输所述第二射束。
19.根据权利要求18所述的方法,其还包括:
在所述第一射束分离器模块处从物镜接收所述第一射束。
20.根据权利要求18所述的方法,其还包括:
由所述第一射束分离器模块将所述第一输出射束发送到一个或多个目镜。
21.根据权利要求18所述的方法,其还包括:
由所述第二射束分离器模块将所述第一分离射束发送到端口。
22.根据权利要求18所述的方法,其还包括:
在所述第二射束分离器模块处从图像显示系统接收所述第二射束。
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