CN220252264U - 光路调整装置和光学设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了光路调整装置和光学设备；该光路调整装置包括：一第一调整机构，包括一第一反射元件和一第一平移台；和一第二调整机构，包括一第二反射元件、一第二平移台和一光学调整架。第一平移台能够带动第一反射元件在一第一平移方向上平移；第二平移台能够带动第二反射元件在一第二平移方向上平移，第二平移方向平行于一第二平面内，第二平面垂直于第一平面，第一平面垂直于第一反射元件的反射面。该光路调整装置通过第一平移台和第二平移台平移调整出射光的空间位置，通过操作光学调整架调整出射光的传输的角度。该平移的两个方向的调整彼此相对独立，角度的两个方向调整也彼此相对独立，调整简单方便，效率高。

Description

光路调整装置和光学设备

技术领域

本实用新型涉及光路调整技术领域，尤其涉及光路调整装置和包括该光路调整装置的光学设备。

背景技术

随着科学研究的发展和光子产业的升级，对于能够在介观尺度精细表征材料光学特性，并且能够实时快速获取样品信息的强烈需求将促进相关检测技术的进步。通常用于光学测量的光学设备使用激光作为激发光源经激发光路后进入显微模块，然后照射样品表面，样品产生的信号光通过显微模块后被收集光路收集处理。光学设备中，激发光路发出的激光在进入显微物镜前需对激光的位置和倾角进行调整。

实用新型内容

本实用新型提供了一种光路调整装置，其特征在于，包括：

一第一调整机构，包括：

一第一反射元件，能够反射一入射光后形成一反射光；

一第一平移台，能够带动所述第一反射元件在一第一平移方向上平移，所述第一平移方向不平行于所述第一反射元件的反射面；和

一第二调整机构，包括：

一第二反射元件，能够反射所述反射光后形成一出射光，所述第二反射元件的反射面被设置为倾斜于一第一平面，所述第一平面垂直于所述第一反射元件的反射面；

一第二平移台，能够带动所述第二反射元件在一第二平移方向上平移，所述第二平移方向平行于一第二平面内，所述第二平面垂直于所述第一平面；

一光学调整架，能够调整所述第二反射元件的反射面的倾角。

可选地，所述光学调整架被设置为在所述第二反射元件的反射面的倾角调整范围内，所述第二平移方向始终不平行于所述第二反射元件的反射面。

可选地，所述第一平移方向平行于所述第一平面；和/或所述第二平移方向与所述第一平面的夹角为0至90度。

可选地，所述第一平移方向与所述第一反射元件的反射面的夹角为45度至90度。

可选地，所述第一调整机构还包括一笼式直角调整架和一第一安装座，所述第一平移台包括一第一台面，所述第一反射元件安装于所述笼式直角调整架中，所述笼式直角调整架安装于所述第一安装座上，所述第一安装座安装于所述第一台面上。

可选地，所述第二调整机构还包括一第二安装座，所述第二平移台包括一第二台面，所述光学调整架安装于所述第二安装座上，所述第二安装座安装于所述第二台面上。

可选地，所述光学调整架为二维俯仰调整镜架，包括一安装架，固定于所述第二安装座上；一第一角度调整机构，能够调整所述第二反射元件的反射面相对于所述第一平面的一第一倾角；和一第二角度调整机构，能够调整所述第二反射元件的反射面相对于所述第一平面的一第二倾角。

可选地，所述第一平移台、所述第二平移台、所述第一角度调整机构和所述第二角度调整机构中的一个或多个为电驱动。

可选地，所述光学调整架还包括一镜架，与所述安装架相对设置；所述第二反射元件固定安装于所述镜架上，所述镜架与所述安装架相对设置之间通过拉簧连接；所述第一角度调整机构和所述第二角度调整机构分别通过顶丝调节所述安装架与所述镜架之间的距离；所述第一角度调整机构能够使得所述第二反射元件绕一第一轴旋转，所述第一轴垂直于所述第一平移方向；所述第二角度调整机构能够使得所述第二反射元件绕一第二轴旋转，所述第二轴垂直于所述第二平移方向。

本实用新型还提供了一种光学设备，包括上述的光路调整装置；和一显微物镜，能够接收所述出射光。

本实用新型提供了光路调整装置和光学设备，该光路调整装置通过第一平移台和第二平移台平移调整出射光的空间位置，通过操作光学调整架调整出射光的传输的角度。该平移的两个方向的调整彼此相对独立，角度的两个方向调整也彼此相对独立，调整简单方便，效率高。

附图说明

图1为本实用新型提供的一种光学设备的立体结构示意图；

图2为图1所示光学设备的沿第一方向的侧视图；

图3为图2中光路调整装置的结构示意图；

图4为图2中第二调整机构的一种立体结构示意图；

图5图2中第二调整机构的另一种立体结构示意图。

附图标记说明：10第一调整机构，11第一反射元件，12第一平移台，13笼式直角调整架，14第一安装座，20第二调整机构，21第二反射元件，22第二平移台，23光学调整架，24第二安装座，30显微物镜，121第一台面，221第二台面，230安装架，231第一角度调整机构，232第二角度调整机构，233镜架，234拉簧，235顶丝，X第一方向，Y第二方向，Z第三方向，R1入射光，R2反射光，R3出射光，S1第一平面，S2第二平面。

具体实施方式

图1为本实用新型提供的一种光学设备的立体结构示意图；图2为图1所示光学设备的沿第一方向的侧视图；图3为图2中光路调整装置的结构示意图；图4为图2中第二调整机构的一种立体结构示意图；图5图2中第二调整机构的另一种立体结构示意图。结合图1-5可以看出，该光路调整装置包括：

一第一调整机构10，包括：

一第一反射元件11，能够反射一入射光R1后形成一反射光R2；

一第一平移台12，能够带动第一反射元件11在一第一平移方向(图中未画出)上平移，第一平移方向不平行于第一反射元件11的反射面；和

一第二调整机构20，包括：

一第二反射元件21，能够反射反射光R2后形成一出射光R3，第二反射元件21的反射面被设置为倾斜于一第一平面S1，第一平面S1垂直于第一反射元件11的反射面；

一第二平移台22，能够带动第二反射元件21在一第二平移方向(图中未画出)上平移，第二平移方向平行于一第二平面S2内，第二平面S2垂直于第一平面S1；

一光学调整架23，能够调整第二反射元件21的反射面的倾角。

具体而言，入射光R1到达第一反射元件11的反射面后被反射后形成反射光R2。入射光R1和反射光R2构成的平面垂直于第一反射元件11的反射面。第一平面S1垂直于第一反射元件11的反射面。设置入射光R1和反射光R2均位于第一平面S1内；并且设置入射光R1沿第一方向X传输，反射光R2沿第三方向Z传输。可选的，第一方向X垂直于第三方向Z。图中，以第一方向X位于水平方向，第三方向Z位于竖直方向为例，此时第一反射元件11的反射面与第一方向X的夹角为45度。本公开中，反射面指的是反射元件起到反射作用的面，入射光到达反射面后被反射为反射光。这样反射光R2与第一反射元件11的反射面的夹角也为45度，入射光R1垂直于反射光R2。

反射光R2入射到第二反射元件21的反射面并被反射为出射光R3。设置第二反射元件21使得其反射面倾斜于一第一平面S1。这样，第二反射元件21的反射面不垂直于第一平面S1，出射光R3就不会位于第一平面S1内，以防止不论如何平移第一平移台12和第二平移台22，出射光R3只在一个方向上平移。另外，第二反射元件21的反射面也不平行于第一平面S1，以防止无法产生出射光R3。

可选的，设置第二反射元件21的反射面与第一平面S1的夹角为45度，这样也就与反射光R2的夹角为45度，出射光R3就沿着第二方向Y出射。第二方向Y垂直于第一平面S1。

操作第一平移台12使得第一反射元件11在第一平移方向平移时，由于第一平移方向不平行于第一反射元件11的反射面，这样第一反射元件11的反射面必然在其法线方向有一平移量，反射光R2必然会在入射光R1的传输方向(即第一方向X)上产生平移，出射光R3也会在第一方向X上产生平移。需要说明的是，如果第一平移方向平行于第一反射元件11的反射面，则该平移不会改变反射光R2的出射位置，也不会改变出射光R3的出射位置。

操作第二平移台22使得第二反射元件21在第二平移方向平移时，由于第二平移方向平行于第二平面S2，而且第二平面S2垂直于第一平面S1，因此出射光R3在反射光R2的传输方向(即第三方向Z)上产生平移。这样就可以通过操作第一平移台12和第二平移台22平移调整出射光R3的空间位置，通过操作光学调整架23调整出射光R3的传输的角度(即倾角)。该平移的两个方向的调整彼此相对独立，角度的两个方向调整也彼此相对独立，调整简单方便，效率高。

需要说明的是，第二平移方向不能平行于第二反射元件21的反射面。为了确保这一点，在一个示意性的实施方式中，光学调整架23被设置为在第二反射元件21的反射面的倾角调整范围内，第二平移方向始终不平行于第二反射元件21的反射面。也就是说，设置光学调整架23，获得第二反射元件21的反射面所有可能的状态；然后设置第二平移方向使得其始终不平行于第二反射元件21的反射面。

在一个示意性的实施方式中，第一平移方向平行于第一平面S1；和/或第二平移方向与第一平面S1的夹角为0至90度。也就是说，第一平移方向平行于第一平面S1，即垂直于第一反射元件11的反射面，在该平移方向上平移第一反射元件11的反射面使得反射光R2的平移量大。可选的，第一平移方向与第一反射元件11的反射面的夹角为45度至90度。当入射光R1位于水平的第一方向X，出射光R2位于竖直的第三方向Z时，第一平移方向与第一反射元件11的反射面的夹角为45度表示第一平移方向平行于入射光R1或反射光R2，即第一平移方向为第一方向X(如图1-3所示)或第三方向Z。第一平移方向与第一反射元件11的反射面的夹角为90度表示第一平移方向平行于入射光R1和反射光R2的角平分线(即第一反射元件11的反射面的法线)。另外，第二平移方向与第一平面S1的夹角为0度表示第二平移方向平行于第三方向Z。第二平移方向与第一平面S1的夹角为90度表示二平移方向平行于第二方向Y(如图1-3所示)。

另外，在另一可选实施例中，反射光R2不垂直于入射光R1，和/或出射光R3不垂直于第一平面S1时，在第一平移方向平移第一反射元件11使得出射光R3平移，在第二平移方向平移第二反射元件21使得出射光R3平移，二个平移方向不同，彼此垂直，并且这两个方向上的平移是彼此相对独立的。在该光路调整装置的实际使用过程中，入射光R1可能偏离第一方向X，即入射光R1与第一方向X之间有平移或夹角(例如0-5度)。

图1-3所示的实施例中，入射光先经过第一反射元件11再经过第二反射元件21后输出。由于光的传输路径是可逆的，在另一个示意性的实施方式中，保持图1-3中光学设备及其中的光路调整装置不变，仅仅将入射光和出射光互换；也就是入射光先经过第二反射元件21，然后再经过第一反射元件11。这样光路调整装置的工作过程和效果与图1-3所示的实施例相同，在此不再赘述。可选的，第一反射元件11和第二反射元件21之间还可以有其他光路系统，例如设置一个或多个反射镜以改变光的传播路径。光路调整装置在使用过程中，第一反射元件11和第二反射元件21中有且只有一个的倾角能够被调整。

在一个示意性的实施方式中，第一调整机构10还包括一笼式直角调整架13和一第一安装座14，第一平移台12包括一第一台面121，第一反射元件11安装于笼式直角调整架13中，笼式直角调整架13安装于第一安装座14上，第一安装座14安装于第一台面121上。可选的，第一安装座14与第一台面121为一体结构。

在一个示意性的实施方式中，第二调整机构20还包括一第二安装座24，第二平移台22包括一第二台面221，光学调整架23安装于第二安装座24上，第二安装座24安装于第二台面221上。可选的，第二安装座24与第二台面221为一体结构。

在一个示意性的实施方式中，光学调整架23为二维俯仰调整镜架，包括一安装架230，固定于第二安装座24上；一第一角度调整机构231，能够调整第二反射元件21的反射面相对于第一平面S1的一第一倾角(图中未标识)；和一第二角度调整机构232，能够调整第二反射元件21的反射面相对于第一平面S1的一第二倾角(图中未标识)。图4-5中，光学调整架23还包括一镜架233，与安装架230相对设置；第二反射元件21固定安装于镜架233上，镜架233与安装架230相对设置之间通过拉簧234连接；第一角度调整机构231和第二角度调整机构232分别通过顶丝235调节安装架230与镜架233之间的距离；第一角度调整机构231能够使得第二反射元件21绕一第一轴(图中未画出)旋转，第一轴垂直于第一平移方向；第二角度调整机构232能够使得第二反射元件22绕一第二轴旋转(图中未画出)，第二轴垂直于第二平移方向。平衡时，拉簧产生的回复力与顶丝产生的撑力彼此平衡。

在一个示意性的实施方式中，第一平移台12、第二平移台22、第一角度调整机构231和第二角度调整机构232中的一个或多个为电驱动。可选的，这四个都是电驱动，就可以通过控制设备进行快速精准调整光路。

在一个示意性的实施方式中，第一反射元件11和第二反射元件21均为平面反射镜。本公开中，反射元件指的是具有反射功能的光学元件，还可以具有其他功能。例如反射元件还可以是分束器或二向色镜。

本实用新型还提供了一种光学设备，包括上述的光路调整装置；和一显微物镜30，能够接收出射光R3。出射光R3通过显微物镜30后照射到待测物品(图中未画出)。可选的，显微物物镜30直接接收出射光R3，或者出射光R3经过一个或多个光学元件后被显微物镜30接收。图1-2中，出射光R3依次经过一分束器和一反射镜(图中未标识)后到达显微物镜30。可选的，显微物镜30的放大倍数可选为10倍、20倍、50倍或100倍。该光路调整装置能够用于实现出射光R3的准直调节，使之对准显微物镜30的光轴。

在一个示意性的实施方式中，该光学设备还包括一激光器(图中未画出)，能够向第一反射元件11发出一激光作为入射光R1。该光学设备还包括如下部件中的一个或两个或三个：一激发调制模块，位于激光器和显微物镜之间；一样品台，用于放置一样品；一收集模块，能够接收样品被激发后产生的信号光。激发调制模块的相关技术方案可参考专利申请号为CN 202320967287X和CN 2023209672846的中国实用新型专利申请文件。可选的，收集模块包括成像测量系统，能够实现实空间成像和/或动量空间成像。成像测量系统可以有多种不同的光路设计，相关技术方案可参考专利申请号为202222685016.3、202223066457.1、202223068712.6和202223068881.X的中国实用新型专利申请文件。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。在没有更多限制的情况下，“平行”包含在误差范围内的基本平行，“垂直”包含在误差范围内的基本垂直。在没有更多限制的情况下，“和/或”表示前后两个要素中的一个或两个；例如A和/或B，包括三种情况，即A，B，A和B。

尽管本实用新型的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本实用新型的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本实用新型的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本实用新型的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (10)

1.光路调整装置，其特征在于，包括：

一第一调整机构，包括：

一第一反射元件，能够反射一入射光后形成一反射光；

一第一平移台，能够带动所述第一反射元件在一第一平移方向上平移，所述第一平移方向不平行于所述第一反射元件的反射面；和

一第二调整机构，包括：

一第二反射元件，能够反射所述反射光后形成一出射光，所述第二反射元件的反射面被设置为倾斜于一第一平面，所述第一平面垂直于所述第一反射元件的反射面；

一第二平移台，能够带动所述第二反射元件在一第二平移方向上平移，所述第二平移方向平行于一第二平面内，所述第二平面垂直于所述第一平面；

一光学调整架，能够调整所述第二反射元件的反射面的倾角。

2.根据权利要求1所述的光路调整装置，其特征在于，所述光学调整架被设置为在所述第二反射元件的反射面的倾角调整范围内，所述第二平移方向始终不平行于所述第二反射元件的反射面。

3.根据权利要求1所述的光路调整装置，其特征在于，所述第一平移方向平行于所述第一平面；和/或所述第二平移方向与所述第一平面的夹角为0至90度。

4.根据权利要求3所述的光路调整装置，其特征在于，所述第一平移方向与所述第一反射元件的反射面的夹角为45度至90度。

5.根据权利要求1所述的光路调整装置，其特征在于，所述第一调整机构还包括一笼式直角调整架和一第一安装座，所述第一平移台包括一第一台面，所述第一反射元件安装于所述笼式直角调整架中，所述笼式直角调整架安装于所述第一安装座上，所述第一安装座安装于所述第一台面上。

6.根据权利要求1所述的光路调整装置，其特征在于，所述第二调整机构还包括一第二安装座，所述第二平移台包括一第二台面，所述光学调整架安装于所述第二安装座上，所述第二安装座安装于所述第二台面上。

7.根据权利要求6所述的光路调整装置，其特征在于，所述光学调整架为二维俯仰调整镜架，包括一安装架，固定于所述第二安装座上；一第一角度调整机构，能够调整所述第二反射元件的反射面相对于所述第一平面的一第一倾角；和一第二角度调整机构，能够调整所述第二反射元件的反射面相对于所述第一平面的一第二倾角。

8.根据权利要求7所述的光路调整装置，其特征在于，所述第一平移台、所述第二平移台、所述第一角度调整机构和所述第二角度调整机构中的一个或多个为电驱动。

9.根据权利要求7所述的光路调整装置，其特征在于，所述光学调整架还包括一镜架，与所述安装架相对设置；所述第二反射元件固定安装于所述镜架上，所述镜架与所述安装架相对设置之间通过拉簧连接；所述第一角度调整机构和所述第二角度调整机构分别通过顶丝调节所述安装架与所述镜架之间的距离；所述第一角度调整机构能够使得所述第二反射元件绕一第一轴旋转，所述第一轴垂直于所述第一平移方向；所述第二角度调整机构能够使得所述第二反射元件绕一第二轴旋转，所述第二轴垂直于所述第二平移方向。

10.光学设备，其特征在于，包括：权利要求1-9任一项所述的光路调整装置；和一显微物镜，能够接收所述出射光。