[发明专利]用于三种光学扫描镜的激光扫描头设计

说明书

一种扫描装置，包括：第一扫描镜、第二扫描镜、第三扫描镜、第一中继透镜、第二中继透镜和镜子；其中，所述第二扫描镜的旋转轴相对于参考平面倾斜第一角度，所述第一中继透镜的光轴相对于所述参考平面倾斜所述第一角度，所述第二中继透镜的光轴平行于所述参考平面且正交于所述第一中继透镜的光轴，并且所述第一扫描镜的旋转轴与参考系平行；所述第一扫描镜和所述第二扫描镜、所述第一中继透镜和所述第二中继透镜布置成使得，所述第一扫描镜和所述第二扫描镜、所述第一中继透镜和所述第二中继透镜各自的轴均位于相对于所述参考平面以所述第一角度倾斜的平面上。

相关文件的交叉引用

本申请要求于2018年5月3日提交的美国临时申请No.62/666,473的权益。美国临时申请No.62/666,473的公开内容通过引用结合在本申请中。

技术领域

本发明总体上涉及激光扫描头设计，具体地，涉及扫描元件的位置和方向的配置，以优化激光扫描头的尺寸、扫描角度、扫描方向和光学性能。

背景技术

共聚焦激光扫描显微镜或双光子激光扫描显微镜通常采用两种扫描模式中的一种。一种模式(以下称为GG模式)是利用两个电流计扫描镜(Galvanometer scanningmirrors)以光栅图样在正交轴上操纵激光束，以覆盖矩形区域。另一种模式(以下称为RG模式)是利用一个共振扫描镜(Resonant scanning mirror)在一个轴上操纵激光束，并在正交轴上操纵电流计扫描镜。在GG模式下，用户定义激光束扫描轨迹，该激光束扫描轨迹受到一定角加速度的限制。在RG模式下，在以固定频率的正弦波运行时，共振扫描镜比电流计扫描镜的扫描速度快几倍。换句话说，RG模式的扫描速度比GG模式快得多，但缺乏定义扫描轨迹的灵活性。因此，有利的是将两种模式组合成一个模式(以下称为RGG模式)，从而使用户能够在定义位置或沿着定义路径运行快速扫描。事实上，如何在不牺牲性能的情况下将所有组件安装在紧凑的外壳中并非易事。理想的光学机械设计需要考虑通光孔径、镜形状、镜间气隙、相对较大的扫描角度、用于扫描共轭的光学系统、良好的噪音隔离以及用户友好的界面。

因此，迫切需要RGG扫描头的设计，以克服上面讨论的技术障碍。

发明内容

在一个实施例中，本发明提供一种扫描装置，包括：第一扫描镜、第二扫描镜、第三扫描镜、第一中继透镜、第二中继透镜以及镜子；其中，第二扫描镜的旋转轴相对于参考平面倾斜第一角度，第一中继透镜的光轴相对于参考平面倾斜第一角度，第二中继透镜的光轴平行于参考平面且正交于第一中继透镜的光轴，第一扫描镜的旋转轴与参考系平行；第一扫描镜和第二扫描镜、第一中继透镜和第二中继透镜布置成使得，第一扫描镜和第二扫描镜、第一中继透镜和第二中继透镜的各自的轴均位于相对于参考平面以第一角度倾斜的平面上；其中，第一扫描镜被配置将输入光束扫描到第一中继透镜，第一中继镜用于将光束中继到镜子；镜子相对于基准系的法线倾斜第一角度，并被配置为的将光束反射到第二中继透镜；以及第二中继透镜被配置为将光束中继到第二扫描镜；并且第二扫描镜和第三扫描镜被配置为沿正交方向扫描光束；以及第一扫描镜的扫描和第二扫描镜的扫描使得经扫描的输出光束在相同方向上。

附图说明

图1示出了RGG扫描仪的结构。

图2示出了将X电流计的轴线倾斜一定角度的常规做法。

图3示出了RGG扫描仪的常规配置。

图4示出了根据一种实施例的RGG扫描仪的配置。

图5示出了根据一种实施例的倾斜平面，该倾斜平面包含共振扫描仪的轴线、X电流计的轴线、第一中继透镜的轴线以及第二中继透镜的轴线。

图6示出了根据一种实施例的关于共振扫描镜与倾斜平面之间的角度。

图7示出了根据一种实施例的位于密闭块中的共振扫描仪。