[发明专利]一种数字式快速轴向扫描模块

说明书

技术领域

本发明具体涉及一种数字式快速轴向扫描模块，为数字式快速轴向扫描装置的关键部件，属于成像扫描技术领域。

背景技术

关于轴向成像扫描的技术已存在很多，传统的采用移动物镜的方法受限于驱动器以及物镜的机械惯性，扫描速度很难达到KHZ量级。采用电光晶体的扫描方法则受限于电光晶体的通光孔径，无法满足一般的扫描要求。采用空间光调制器的扫描方法利用空间光调制器的相位调制能力，模拟不同焦距的透镜的相位来改变焦距以实现焦点在光轴上的移动，空间光调制器的刷新率只有几十到几百HZ，因此达不到快速扫描的速度要求。采用可变形镜的扫描方法利用可变形镜的镜面变形能力，改变镜面曲率，进而改变光束的发散角，光束聚焦后有不同的焦点，这种方法受限于可变形镜所使用的压电陶瓷等驱动器，在大冲程的情况下速度很慢，致使镜面曲率在改变较大时速度较慢，达不到快速扫描，无法满足例如生物脑神经功能成像的要求。

采用法拉第旋光器与偏振棱镜分光器扫描方式，虽然能够达到扫描的速度要求，但是由于法拉第旋光器和偏振分光棱镜的使用会引入色散，使系统输出光脉冲展宽，焦点处光斑变大，系统的分辨率降低。

数字微镜器件（DMD：Digital Micromirror Device）是一种高速光开关器件，主要由多个高速数字式光反射开关组成，这些光反射开关在工作面上构成光开关阵列。DMD的核心工作单元是微反射镜，这种微反射镜体积很小，DMD工作时在电信号的作用下，DMD中的微反射镜可以进行偏转，偏转角一般在±12°。微反射镜片的尺寸很小，仅在数十微米左右，因此，在工作时其响应速度极快，响应时间最短只有十几微秒。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对现有技术存在的的不足，提供一种数字式快速轴向扫描模块，可以实现数字式的高速轴向扫描方法。

本发明为解决上述提出的问题所采用的技术方案为：

包括有1个或1个以上的DMD扫描模块，各个DMD扫描模块同光轴排列级联，所述的DMD扫描模块包括有2个DMD（数字微镜器件），3个平面反射镜和1~2个透镜组，构成两条不同焦距的光路。

按上述方案，所述的DMD扫描模块中，所述的3个平面反射镜分别为中心反射镜、入射反射镜和射出反射镜，所述的在中心反射镜安设在模块中心，其余2个平面反射镜和2个DMD分别对称中心反射镜安设在模块的四角，且四点相连成矩形，其中2个DMD的连线平行于中心反射镜并间隔位于中心反射镜的正面前方，2个平面反射镜的连线平行于中心反射镜并间隔位于中心反射镜的背面后方。

按上述方案，所述的2个平面反射镜与对称轴成45°角对称安设在中心反射镜背面后方两侧，其中入射反射镜安设在模块的光路入射处，反射镜正面朝向入射光和DMD，射出反射镜对称安设在模块的另一侧，入射反射镜和射出反射镜的连线与光轴重合；所述的2个DMD分为前DMD和后DMD，2个DMD与对称轴成57°角对称安设在中心反射镜正面前方两侧，其中前DMD位于入射反射镜一侧，其正面朝内，后DMD对称安设在模块的另一侧。

按上述方案，所述的模块形成有2条光路，光路一从入射反射镜经前DMD、后DMD至射出反射镜；光路二从入射反射镜经前DMD、中心反射镜、后DMD至射出反射镜。

按上述方案，在光路二的中心反射镜至后DMD的光路中设置一个透镜组。

按上述方案，在光路一的前DMD至后DMD的光路中设置另一个透镜组。

按上述方案，所述的DMD、平面反射镜和透镜组均安设在一块底板上。

按上述方案，在相级联的最后一个DMD扫描模块外的光轴上安设聚焦物镜。

按上述方案，光束通过每一个模块都有两种不同的发散角，相对应两个不同的轴上扫描点（焦点），在通过n个模块之后整个装置就有2ⁿ个焦距，相对应的就有2ⁿ个轴上聚焦点。

本发明单独DMD扫描模块的工作方式为：以DMD来选择光路，DMD作为光开关有两种状态，相对应的有两条光路可以选择，这两条光路中一条放置一定焦距的透镜组，一条不放置任何透镜或者放置与前面一条光路中的透镜组焦距不同的透镜组。因此光束在DMD的不同选通状态下通过不同的光路后，光束的发散角将会不同，通过聚焦物镜后得到不同的焦距，即对应不同的轴向扫描深度。