CN108603996B - 高精确度及低交叉耦合激光导引 - Google Patents

Abstract

本发明揭示一种能够以高精确度及低交叉耦合沿两个轴调整镜的可调整镜座架。使用长的水平及垂直调整臂来允许围绕水平轴及垂直轴两者进行精确调整。

Description

高精确度及低交叉耦合激光导引

相关申请的交叉引用

本申请依据35U.S.C.§119(e)主张对2016年1月27日提出申请且标题为“高分辨率及低串扰激光导引(HIGH RESOLUTION AND LOW CROSSTALK LASER STEERING)”的第62/287,846号美国临时专利申请及在2017年1月25日提出申请且标题为“高精确度及低交叉耦合激光导引(HIGH PRECISION AND LOW CROSS-COUPLING LASER STEERING)”的第15/415,715号美国专利申请的优先权权益，所述专利申请特此以全文引用的方式并入本文中。

背景技术

光学***在大量分析装置中用于各种目的，例如识别及/或表征粒子(例如在流式细胞术***中，细胞)。许多光学***(例如流式细胞仪)需要仔细地导引激光束来恰当地操作。在流式细胞术***中的激光束未对准甚至达很小的量的情况下，***敏感性可降级，或者***表征粒子的能力可停止起作用。本发明涉及用于紧凑光学***的激光导引装置。

发明内容

本发明的一个方面是关于一种用于使镜的反射表面旋转的可调整镜座架。在一些实施例中，可调整镜座架可包含：(a)镜固持器，其经配置以固持镜使得所述镜的反射表面与水平轴平行，(b)垂直调整臂，其刚性地连接到所述镜固持器，(c)水平调整臂，其通过一或多个垂直枢轴耦合到所述垂直调整臂，从而允许所述垂直调整臂相对于所述水平调整臂围绕所述水平轴旋转，(d)水平枢轴销，其与所述水平调整臂耦合且具有与穿过所述反射表面的垂直轴对准的中心轴，(e)楔子，其以可调整方式耦合到所述水平调整臂，(f)水平调整螺钉，其改变所述水平调整臂与所述楔子之间的分离距离，从而在所述水平枢轴及所述楔子固持于固定位置中时致使所述水平调整臂及所述镜固持器相对于所述楔子围绕所述垂直轴旋转，及(g)垂直调整螺钉，其改变所述垂直调整臂与所述水平调整臂之间的分离距离且致使所述垂直调整臂及所述镜固持器围绕所述水平轴旋转。

在一些实施例中，弹簧可连接所述楔子与所述水平调整臂且向所述水平调整臂施加偏置力。在一些额外或替代此些实施例中，弹簧可连接所述垂直调整臂与所述水平调整臂且向所述垂直调整臂施加偏置力。

在一些额外实施例中，所述一或多个垂直枢轴中的至少一者可包含枢轴滚珠或枢轴棒。在一些额外或替代此些实施例中，所述水平枢轴可包含棒或销。

在一些实施例中，所述垂直调整螺钉的尖端可压靠位于所述水平调整臂或所述垂直调整臂上的蓝宝石垫。在额外或替代此些实施例中，所述水平调整螺钉的尖端可压靠位于所述水平调整臂或所述楔子上的蓝宝石垫。

在一些实施例中，所述水平调整臂可包括具有一或多个支撑柱的刚性支撑结构，所述一或多个垂直枢轴位于所述一或多个支撑柱上，且在一些其它此类实施例中，所述垂直调整臂可穿过此刚性支撑结构。

在一些实施例中，所述水平轴与所述反射表面之间的垂直距离可小于约15mm，且在一些其它此类实施例中，所述距离可小于约8mm。

在一些实施例中，所述镜可具有背对所述反射表面的第二表面，且所述可调整镜座架可具有经配置以将光透射到所述第二表面中且从所述反射表面透射出的开口。在一些实施例中，所述可调整镜座架可经配置使得相对于所述反射表面成小于约50°、小于约40°或小于约30°的角度的光束可在不被所述镜固持器遮挡的情况下穿过所述第二表面且从所述反射表面穿出。

在一些实施例中，所述可调整镜座架可经配置使得光束在所述入射光束相对于所述反射表面的角度小于约50°、小于约40°或小于约35°时在不被所述镜固持器遮挡的情况下从所述反射表面反射出。

在一些实施例中，所述水平轴与所述垂直调整螺钉之间的垂直枢轴臂长度可处于约35mm到约45mm的范围内。在一些其它或额外实施例中，所述垂直轴与所述水平调整螺钉之间的水平枢轴臂长度可处于约50mm到约55mm的范围内。

在一些实施例中，所述可调整镜座架上的所述垂直枢轴可经配置以准许所述反射表面围绕所述水平轴旋转至少3°。

在一些实施例中，所述垂直调整螺钉及所述水平调整螺钉可具有介于约40个螺纹/英寸与约100个螺纹/英寸之间或在此范围内的度量等效值。

在一些实施例中，所述可调整镜座架沿着所述水平轴的长度可介于约1英寸与约2英寸之间。

在一些实施例中，所述可调整镜座架可具有在沿着平行于所述垂直轴的方向观看时基本上呈T形状的总体形状，所述T具有基本上平分帽部分的杆部分，所述帽部分横向于所述杆部分且在所述帽部分与所述杆部分的每一侧之间形成内部拐角。在此些实施例中，所述镜固持器可位于所述帽部分中且所述水平调整臂可位于所述杆部分中，且所述可调整镜座架可经配置使得相同的单独可调整镜座架可定位为所述相同的单独可调整镜座架的所述帽部分的一端位于所述可调整镜座架的所述内部拐角中的一者中，使得单个光学视线穿过两个可调整镜座架的所述镜固持器。

在一些实施例中，所述可调整镜座架可具有在沿着平行于所述垂直轴的方向观看时基本上呈L形状的总体形状，所述L具有杆部分及横向于所述杆部分的帽部分。在此些实施例中，可在所述帽部分与所述杆部分之间界定内部拐角，所述镜固持器可位于所述帽部分中且所述水平调整臂可位于所述杆部分中，且所述可调整镜座架可经配置使得相同的单独可调整镜座架可定位为所述相同的单独可调整镜座架的所述帽部分的一端位于所述可调整镜座架的所述内部拐角中的一者，使得单个光学视线穿过两个可调整镜座架的所述镜固持器。

在一些实施例中，所述楔子及水平枢轴可经配置以附接到光学面包板。

本发明的另一方面是关于一种用于将激光束对准的***，所述***的特征在于：(a)两个或多于两个激光器，其具有不同波长；(b)至少一个可调整镜座架，其配置有分色镜，所述分色镜经配置以反射激光束且允许至少一个激光束穿过所述镜使得所述经反射射束及经透射射束形成经组合射束；及(c)所述经组合射束被引导到的目标位置，其配置使得所有光束路径均小于50cm。

附图说明

图1是可存在于实例性流式细胞仪中的多个实例性可调整镜座架的实例性布置的实施方案的平面图。

图2是多个实例性可调整镜座架的平面图。

图3是另外的多个不同实例性可调整镜座架的平面图。

图4a及4b是对可发生交叉耦合的方式的图解说明。

图5是可调整镜座架的实施例的视图。

图6是图5的可调整镜座架的实施例的另一视图。

图7是图5中所图解说明的可调整镜座架的实施例的另一视图。

图8是图5的可调整镜座架的实施例的截面图。

图9是图5的可调整镜座架的实施例的一部分的视图。

图10是图5的可调整镜座架的实施例的一部分的另一视图。

图11是图5的可调整镜座架的实施例的剖面图。

图12是图5的可调整镜座架的实施例的截面侧视图。

图13是图5的可调整镜座架的实施例的另一截面图。

图14是可调整镜座架的另一实施例的视图。

图15是图14的可调整镜座架的实施例的另一视图。

各图在每一图内按比例绘制，尽管各图间的比例可不同。

具体实施方式

在以下描述中，陈述特定细节以便提供对所呈现概念的透彻理解。可在没有这些特定细节中的一些或所有细节的情况下实践所呈现概念。虽然将联合特定实施例一起描述一些概念，但将理解，这些实施例不打算为限制性的。如本文中所使用，“每一(each)”或“每个(every)”可指多成员群组中的每个成员或指单成员群组的唯一成员，例如，在可具有一或多个成员的群组的上下文中使用“每一”不应理解为暗示群组具有至少两个成员。应理解，使用相对术语(例如“上面”、“顶部上”、“下方”、“下面”等)应理解为指在本文中所论述的可调整镜座架安装到水平表面时组件相对于那些组件的定向的空间关系，尽管此类可调整镜座架也可以任一定向安装到表面，且应理解，举例来说，一组件在安装到水平表面时“位于”另一组件“上面”在所述水平表面被上下翻转时不会不再“位于”所述另一组件“上面”。

流式细胞术***在流体中的粒子穿过至少一个激光束时分析所述流体中的粒子的物理及化学特性。在流式细胞术***中利用射束导引***来引导激光束使得其在适当测量位置处与含有粒子的流体样本相交；流体样本与激光束的此相交也称为“询问”。为了最小化因光学损耗导致的敏感性降级，期望最小化流式细胞术***中每一样本-询问激光的从发射点到样本相交点的射束长度。当在流式细胞术***中使用多个激光器时，无论使用哪种射束导引***，使其具有小的占用面积使得光学路径不会太长变得重要，光学路径太长会增加射束色散且不利地影响***操作。使射束导引***允许简单用户调整使得安装者可迅速地且准确地调整激光束路径也是重要的。虽然在此类应用中可使用市售射束导引***，但这些安装***是大型的且在使用时导致长射束路径，及/或其引入轴交叉耦合且可能难以配置。当镜围绕轴的旋转导致经反射射束的平移时，发生轴交叉耦合。举例来说，如果镜围绕水平轴旋转，那么其也可能在水平面中稍微平移。此交叉耦合效应使得用户更难以配置流式细胞术***中的激光器，因为激光束的即使微小的横向移位也可导致其不再照射流体样本中的所要测量位置。本文中所揭示的可调整镜座架是降低交叉耦合同时为例如流式细胞术***等应用提供紧凑射束导引的很好的解决方案。

图1图解说明流式细胞术***中的实例性可调整镜座架的实施方案。如图1中所展示，多个激光器166、168、170、172、174位于仪器(例如流式细胞仪)的非常严密的空间中。激光器166到174分别的激光束176、178、180、182、184将被组合成单个经组合射束194。在一些实施例中，激光176到184可在聚焦时各自在经组合射束内垂直分开例如50μm到约100μm。多个可调整镜座架186、188、190、192及193可用于将这些射束组合成以高精确度(即，以微米尺度)引导到测量位置195的经组合射束194。在流式细胞术***中，测量位置通常是含有被表征的粒子的样本流体穿过的透明小容器，样本流体可在透明小容器内水动聚焦以致使所关注粒子占据透明小容器内的仅非常小的容积。可看出，为了使射束导引组合件相对紧凑，可调整镜座架186到192可在其横向方向(例如，平行于固持于镜座架中的镜的反射表面的方向)上非常紧密地间隔，使得可调整镜座架186到192沿着其横向方向在一些横向位置中重叠。然而，可调整镜座架186到192的长度可制成为较长，使得即使在可调整镜座架的此紧凑布置中(例如可存在于非常局限的空间中)在调整各种激光束176、178、180、182、184时可提供较高精确度。

图2提供经紧凑布置以使光沿着经组合射束轴196通过的四个可调整镜座架186到192的放大平面图。通过叠覆的字母“T”197可看出，镜座架具有“T”形布局。“T”形状具有对应于镜固持器且通常沿着平行于镜表面的方向延伸的帽103(其对应于字母“T”的水平部分)。“T”形状还具有对应于镜座架沿调整臂的方向的长度的杆105(其对应于字母“T”的垂直部分)。“T”形状的顶点111放置于镜的反射点处，且“T”具有其中可放置邻近可调整镜座架的内部区域113。此T形设计允许可调整镜座架紧密地包装在一起(例如，彼此嵌套)，使得可调整镜座架可放置于邻近可调整镜座架的内部区域中同时仍提供长调整臂以做出微小旋转调整。可调整镜座架沿对应于杆的方向的长度在一些情形中小于约6英寸，在一些情形中小于约4英寸，且在一些情形中小于约2英寸。镜座架对应于帽的长度比镜座架沿其较长方向的长度有时小不到约15％，在一些情形中小不到约25％，且在一些情形中小不到约35％。

在一些情形中，镜座架可具有稍微不同于图2中所描绘的“T”形状但仍允许镜紧密地包装在一起的布局。举例来说，在一些情形中，“T”的杆与帽之间的角度可小于90°。在一些其它或额外例子中，“T”的杆可移位到一侧或另一侧，使得可调整镜座架可较紧密地采取“L”或“Γ”(希腊大写字母λ)的形状。图3描绘可如何布置具有L形或Γ形布局199的镜座架以使光沿着经组合射束轴196通过。“L”形状也具有对应于镜座架沿调整臂的方向的长度的杆105。在此情形中，“L”形状的顶点111从镜的反射点及水平枢轴偏移。“L”形状具有其中可放置邻近可调整镜座架的内部区域113。如同“T”形状，“L”形状允许可调整镜座架紧密地包装在一起，使得可调整镜座架可放置于邻近可调整镜座架的内部区域中同时仍提供长调整臂以做出微小旋转调整。

应理解，关于图2及3所论述的实例性可调整镜座架可视为基本上T形或L形，其可具有突起部、凹部或可偏离这些形状的成比例部分，但将理解，此类可调整镜座架仍可合理地描述为T形或L形且因此被认为是“基本上”T形或L形。此外，应理解，此类可调整镜座架中的“杆”部分可移动到例如帽部分中平分帽部分的中心与帽部分的端部之间的任一点。针对T形可调整镜座架，杆部分可基本上平分帽部分，例如，将帽部分划分成相等半部或甚至划分成不相等半部(例如，40/60)。

针对从镜反射出的给定光束，如果镜围绕不穿过反射点(其为镜反射光束的点)的水平轴或垂直轴(或两个此类轴)旋转，那么经反射光束将由于轴交叉耦合而沿着入射光束的轴在空间中平移。轴交叉耦合通常由于在调整光学器件时镜的反射点的空间位移而导致射束的空间位移。如此，无法容易地导引射束。取决于镜座架的应用，空间位移或空间平移在特定范围内可为可接受的。在一些情形中，例如在一些流式细胞术应用中，轴交叉耦合在其导致小于约30微米、在一些情形中小于约20微米及在一些情形中小于约10微米的平移的情况下通过约3°的射束导引调整可为可接受的。虽然理论上可使用例如平衡环座架等***来事实上消除轴交叉耦合，但此类***非常昂贵且还为相当大的(例如，具有大约2”宽×2”长或更大的正方形或矩形安装占用面积)，其还难以准确地调整。在严密封装环境的上下文中(例如在流式细胞仪中)，使用带平衡环的镜座架将过于昂贵且还将不合意地增加射束路径长度，因此降低此类***的光学性能。

图4a及4b提供对轴交叉耦合的图解说明，其中在镜围绕位于与反射表面相距距离r处的轴旋转时经反射射束被平移。图4a是沿着水平旋转轴观看的透视图，且图4b是沿着垂直轴的视图。如所描绘，镜104从具有反射点106a的由字母A/A标记的第一位置旋转到具有反射点106b的由字母B/B标记的第二位置。镜围绕枢轴点101的旋转导致反射点横向平移等于由方程式1给出的距离x，其中r是从枢轴点101到反射表面的垂直距离，θ是镜围绕枢轴点101旋转的角度。垂直距离是两个物体之间沿着垂直于一个或两个物体的方向测量的距离。在此情形中，垂直距离是沿着垂直于反射表面及枢轴点101围绕其旋转的轴的方向测量。

x＝r(secθ-1) 方程式(1)

反射点横向平移距离x会导致射束横向平移y，其取决于入射射束108从反射表面的入射角

考虑到入射角及反射点的平移，经反射射束从初始位置109a到最终位置109b的平移可使用方程式2确定。

在方程式2中可看出，横向交叉耦合效应可在r较小时降低(且其在r＝0时完全消失)。期望降低y，因为射束可在其穿过一或多个分色镜的情况下在到达其目标位置之前招致进一步平移。举例来说，激光束176(图1)可由于穿过可调整镜座架188到192中的分色镜的背侧而进一步平移。针对大多数激光导引应用，因穿过额外分色镜导致的此额外平移通常是不显著的。

图5是可调整镜座架100的实施例的视图。如图5中所图解说明，镜固持器102a/b将镜104固持于预定位置中以反射光束，例如光束108。光束108在反射点106处接触镜104且作为射束109从镜104的前表面反射出。为了沿所要方向导引经反射光束109，可旋转镜固持器102a/b。在某些应用中，需要非常精细的调整来恰当地导引光束109。在一些实施例中，镜104是经配置以使经透射射束107穿过镜的背表面且进入到射束路径109上或类似于射束路径109的另一路径上的分色镜。当在流式细胞仪中使用时，光束108可为可非常准确地经引导以形成经组合射束(例如，通过组合经透射射束107与经反射射束108)的激光束。如本文中所使用，术语“镜”可为任何类型的反射表面，包含分色镜、分色滤光器、具有沉积于衬底(例如玻璃)的前表面上的反射涂层的镜、部分透射镜、经抛光金属表面，或任何其它类型的反射表面。

为了准确地导引光束108，镜固持器102a/b可准确地且非常精细地围绕两个轴(例如，在反射点106处穿过反射表面的垂直轴及平行于镜104的表面且法向于垂直轴的水平轴)旋转。通常，垂直轴及水平轴分别与全局垂直平面及水平面对准；然而，情形不必如此。举例来说，镜座架可上下倒置安装或安装于倾斜表面上。如所描绘，垂直轴沿着垂直安置的镜104的表面掠过通过反射点106。水平轴平行于也穿过镜的中心106且沿着镜104的反射表面掠过的轴。水平轴从镜的反射点106偏移距离r且正交于垂直轴。在一些实施例中，反射点106与水平轴之间的偏移距离r小于约15mm，在一些实施例中，所述偏移距离小于约8mm。在一些实施例中，所述偏移距离(参见图12中的119)是约7mm。如本文中其它处所描述，如果距离r减小，那么由于镜的旋转导致的经反射射束的平移也将减小。镜固持器中镜围绕垂直轴的旋转导致光束108在水平面中以不同角度偏转。类似地，镜固持器围绕水平轴的旋转使光束108在垂直平面中偏转。

如图5中进一步展示，水平对准臂110具有足以允许水平调整螺钉112围绕垂直轴调整镜104以便以所要准确度导引光束108以使光束108对准的长度。水平调整螺钉112是针对水平调整螺钉112的每一次旋转仅横向移动较小量的细节距螺钉。针对每一次完全转动，水平调整螺钉112移动的量称为螺钉节距(P)。水平调整臂110移动的角度(θ)由方程式3给出。

Sinθ＝P/L 方程式(3)

其中：

P＝螺钉的节距(针对螺钉的一次旋转，螺钉移动的量)

L＝调整臂的长度(图8的水平枢轴臂长度146)

θ＝调整臂移动的角度

因此，方程式3可用于确定螺钉应旋转多远以实现所要调整角度(θ)。明显地，水平调整臂110越长，在导引光束109时可获得的准确度越佳。通常，调整螺钉可具有任一所要节距，尽管针对细节距调整，高达约40个螺纹/英寸到高达约100个螺纹/英寸的节距可为优选的。由于被组合成单个经组合射束的激光束的紧密间距，组合众多激光束的射束导引***中所使用的镜座架(例如图1中所图解说明)沿可调整镜座架的横向方向可不具有显著量的空间。然而，沿长度方向(例如水平调整臂延伸所沿的长度方向)当然存在允许可调整镜座架100沿长度方向延伸且在导引光束108时形成较好准确度的较多空间。作为实例，在一个实施例中，调整螺钉节距等于0.10mm，而水平杠杆臂的长度是50mm。同样地，这些参数在引导光束时提供高准确度。

图6是从不同观看角度图解说明的图5的可调整镜座架100的图式。如图6中所图解说明，可调整镜座架100具有固持镜104的镜固持器102a/b。所述镜固持器连接到垂直枢轴124及126，垂直枢轴124及126旋转地耦合镜固持器与水平调整臂110。如所展示，垂直枢轴124及126位于从支撑结构135延伸的柱136上。支撑结构136具有允许垂直调整臂122穿过其的开口。在一些实施例中，垂直枢轴可位于镜座架102b的枢轴凸缘上，具有枢轴滚珠，所述枢轴滚珠允许镜座架围绕穿过枢轴滚珠的中心的水平轴旋转，使得镜104沿垂直方向偏转。镜固持器沿垂直方向的偏转是通过使用垂直调整螺钉120移动垂直调整臂122而实现。同样如图6中所图解说明，楔子114紧固到基板128(图8)。水平调整臂110相对于楔子114移动。弹簧116抵靠楔子114固持水平调整臂110中的调整螺钉的尖端。

图7是从不同角度观看的可调整镜座架100的另一视图。如图7中所图解说明，镜固持器102a/b刚性地连接到位于支撑柱136上的垂直枢轴124及126。垂直调整臂122耦合到镜固持器且由于垂直调整螺钉120的调整而沿垂直方向移动。支撑结构135与垂直调整臂122之间的垂直间隙允许垂直调整臂在不受支撑结构135干扰的情况下在调整范围内移动。图7还图解说明水平调整臂110及楔子114。

图8是图5中所图解说明的可调整镜座架100的实施例的横截面图。如图8中所展示，可调整镜座架100安装于基板128上。水平调整臂110利用水平枢轴销118耦合到基板128。水平枢轴销不必是销，而是可为旋转地耦合水平调整臂与基板的任一单个轴旋转接头。水平调整臂110在基板128上围绕水平枢轴销118旋转。水平枢轴销与穿过反射点106的垂直轴198对准。水平调整螺钉的开口的中心与水平枢轴销118的中心之间的距离是水平枢轴臂长度146。如上文所指示，水平枢轴臂长度146控制水平调整螺钉112(图5)必须移动以形成镜104的所要旋转的量。换句话说，大的水平枢轴臂长度146允许对镜104及镜固持器围绕穿过镜104的反射点106(图5)的垂直轴198的枢转的较佳调整及控制。在一些情形中，水平枢轴臂长度介于约50mm与约55mm之间。图8还图解说明镜固持器102b机械地耦合(例如，螺栓结合、焊接、铜焊、软焊或胶合)到垂直调整臂122的方式；在此情形中，其是通过螺栓结合接口。在一些情形中，部分102a与102b可通过螺栓结合接口固持在一起。在一些情形中，镜104可使用胶水或环氧树脂附接到镜固持器102a。如上文所揭示，垂直调整螺钉120调整垂直调整臂122的位置。

图9是图5的可调整镜座架100的一部分的特写图。如图9中所图解说明，水平调整臂110中的调整螺钉112的尖端通过弹簧116抵靠楔子114而固持。水平调整螺钉112接触楔子114以调整水平调整臂110。楔子114通过螺钉及定位销紧固到基板128(图8)，可看出所述螺钉及定位销的端部从楔子114的底部突出。垂直调整螺钉120调整垂直调整臂122。在一些实施例中，镜座架包含提供偏置力以沿向下垂直方向推动或拉动垂直调整臂的弹簧130。

图10是可调整镜座架100的一端的另一俯视图。如图10中所展示，水平调整螺钉112邻接抵靠楔子114。虽然未展示，但在一些情形中，水平螺钉112的尖端压靠楔子114上的蓝宝石垫或另一平滑表面。水平调整弹簧132处于伸长状态，使得其提供抵靠楔子114固持调整螺钉112的偏置力。以此方式，水平调整臂110以可调整方式耦合到楔子114，楔子114紧固到基板128(图8)。虽然未描绘，但在一些实施例中，调整螺钉112可穿过水平调整臂且旋紧到楔子114中，使得调整螺钉限制水平调整臂与楔子之间的分离。在此类情形中，弹簧132经配置以处于压缩状态中且提供推动水平调整臂110远离楔子114的偏置力。

图11是图5中所图解说明的可调整镜座架100的实施例的另一横截面图。如图11中所图解说明，切去镜固持器的部分以展示垂直枢轴。在一个实施例中，垂直枢轴包含安坐于支撑柱136上的锥形开口142中及镜固持器102b的垂直枢轴凸缘中的锥形开口138中的枢轴滚珠140。垂直调整臂122耦合到镜固持器，镜固持器又通过垂直枢轴耦合到水平调整臂110。当垂直调整臂122沿垂直方向移动时，垂直枢轴凸缘124在枢轴滚珠140上枢转。从图11可看出，镜104的前表面与枢轴滚珠140水平地间隔开。如此，镜104在水平轴199上枢转，水平轴199水平地延续通过枢轴滚珠140。镜104使用垂直调整臂122的移动将导致一些横向位移(x)(如图4a及4b中所图解说明)，这将导致非常少量的交叉耦合位移。同样如图11中所展示，水平调整臂110耦合到支撑柱136，使得水平调整臂的水平移动致使支撑柱136使垂直枢轴124及126(参见图6)围绕垂直轴198(参见图8)旋转，垂直轴198穿过镜104的前反射表面(或者在镜平行于垂直轴时与镜的前反射表面重合)。换句话说，水平调整臂110的水平平移使支撑柱136水平地移动，这转移到垂直枢轴凸缘124以使镜固持器及镜104旋转。

图12是图5中所图解说明的可调整镜座架100的实施例的横截面侧视图。如图12中所展示，支撑柱136具有其中安置有枢轴滚珠140的锥形开口142。镜固持器102a中的锥形开口138以锥形开口138中的枢轴滚珠140为中心。如图12中所图解说明，镜104的前反射表面与枢轴滚珠140的中心间隔开距离r(由距离119标记)。由于光束可相对于镜偏转的平角度(如图1中所图解说明)，枢轴滚珠140放置于图12中所图解说明的位置中以避免阻挡光束108以及以一角度来自穿通调整器(例如，分色镜调整器)后面的任一通过射束107。在一些情形中，镜座架经配置使得光束108及/或通过射束107将在具有与镜表面成小于约50°的入射角时不被镜固持器102a遮挡。在一些情形中，射束108或107可在不被镜固持器遮挡的情况下在镜104处经引导为与镜表面成小于约40°或小于约35°的角度。如果垂直枢轴位于镜104的一侧上，那么光束108可针对许多封装布置被阻挡。因此，使枢轴点与镜的前反射表面或滤光器间隔较小距离(例如，7mm)允许引导光束108(图5)的充分精确度，使得交叉耦合不是问题，但仍允许无干扰射束传递。

同样如图12中所图解说明，水平调整臂110连接到支撑柱136。水平调整臂110的旋转将移动转移到支撑柱136，这又将旋转转移到枢轴滚珠140及镜固持器102a/b以使镜104围绕垂直轴旋转。镜104的垂直调整由转动垂直调整螺钉120导致，这使垂直调整臂122沿垂直方向移动。穿过垂直枢轴(124及126)的水平轴与垂直调整螺钉120的轴之间的垂直距离是垂直枢轴臂长度121。此长度是有效地致使镜104围绕延伸穿过枢轴滚珠140的中间的水平轴199(参见图11)旋转的长度。在一些情形中，垂直枢轴臂长度介于约35mm与约45mm之间。

图13是图5中所图解说明的可调整镜座架100的实施例的横截面图。如图13中所展示，镜固持器固持镜104。镜固持器通过螺栓148连接到垂直调整臂122。支撑柱136从耦合到水平调整臂110的支撑结构135突出。垂直调整臂122通过弹簧150抵靠水平调整臂110而固持，弹簧150还将凸缘固持到支撑柱，从而使枢轴滚珠陷获于正确位置中。垂直调整螺钉120调整接合滚珠或棒154的接触滚珠152以调整垂直调整臂122的垂直高度。在一些情形中，替代接合滚珠或棒，接触滚珠接合与调整器螺钉轴垂直地定向的平面表面，例如，蓝宝石垫。

图14是可调整镜座架155的另一实施例的视图。如图14中所展示，水平调整臂156通过弹簧158被朝向固定楔子160拉动。

图15提供图14中所描绘的可调整镜座架155的另一视图。如图15中所展示，调整螺钉162安装于楔子160中以调整水平调整臂156的位置。弹簧端164图解说明弹簧紧固到楔子160的方式。以此方式，在严密的位置中，图14及15的实施例可用于从固定楔子的任一侧调整水平调整臂110或155。

因此，所揭示的实施例提供能够以高精确度且在受局限区域中沿两个轴调整反射镜(或穿通调整器的分色滤光器)的可调整镜座架。这允许以搞准确度及精确度将来自多个激光器的多个射束组合成单个经组合射束。当然，可使用可调整镜座架的其它应用(包含使用所揭示的原理)来调整包含透镜的其它光学组件。

已出于图解说明及描述目的而呈现对本发明的前述描述。其并不打算为穷尽性的或将本发明限制于所揭示的精确形式，且根据上文教示内容可能进行其它修改及变化。选择并描述实施例以便最佳地解释本发明的原理及其实际应用，以借此使得所属领域的技术人员能够在各种实施例中且以适合于所涵盖的特定用途的各种修改来最佳地利用本发明。打算将所附权利要求书理解为包含本发明的其它替代实施例，目前受现有技术所限制的除外。

Claims (25)

1.一种用于使镜的反射表面旋转的可调整镜座架，所述可调整镜座架包括：

镜固持器，其经配置以固持镜使得所述镜的反射表面与水平轴平行；

垂直调整臂，其中所述垂直调整臂刚性地连接到所述镜固持器；

水平调整臂，其中所述水平调整臂通过一或多个垂直枢轴耦合到所述垂直调整臂，所述一或多个垂直枢轴允许所述垂直调整臂相对于所述水平调整臂围绕所述水平轴旋转；

水平枢轴，其与所述水平调整臂耦合且具有与穿过所述反射表面的垂直轴对准的中心轴；

楔子，其中所述楔子以可调整方式耦合到所述水平调整臂；

水平调整螺钉，其中所述水平调整螺钉的旋转改变所述水平调整臂与所述楔子之间的分离距离且在所述水平枢轴及所述楔子固持于固定位置中时致使所述水平调整臂及所述镜固持器相对于所述楔子围绕所述垂直轴旋转；及

垂直调整螺钉，其中所述垂直调整螺钉的旋转改变所述垂直调整臂与所述水平调整臂之间的分离距离且致使所述垂直调整臂及所述镜固持器围绕所述水平轴旋转。

2.根据权利要求1所述的可调整镜座架，其中弹簧连接所述楔子与所述水平调整臂且向所述水平调整臂施加偏置力。

3.根据权利要求1所述的可调整镜座架，其中弹簧连接所述垂直调整臂与所述水平调整臂且向所述垂直调整臂施加偏置力。

4.根据权利要求3所述的可调整镜座架，其中所述一或多个垂直枢轴中的至少一者包括枢轴滚珠或枢轴棒。

5.根据权利要求1所述的可调整镜座架，其中所述水平枢轴包括棒或销。

6.根据权利要求1所述的可调整镜座架，其中所述垂直调整螺钉的尖端压靠位于所述水平调整臂或所述垂直调整臂上的蓝宝石垫。

7.根据权利要求1所述的可调整镜座架，其中所述水平调整螺钉的尖端压靠位于所述水平调整臂或所述楔子上的蓝宝石垫。

8.根据权利要求1所述的可调整镜座架，其中所述水平调整臂包括具有一或多个支撑柱的刚性支撑结构，所述一或多个垂直枢轴位于所述一或多个支撑柱上。

9.根据权利要求8所述的可调整镜座架，其中所述垂直调整臂穿过所述刚性支撑结构。

10.根据权利要求1所述的可调整镜座架，其中所述水平轴与所述反射表面之间的垂直距离小于15mm。

11.根据权利要求1所述的可调整镜座架，其中所述水平轴与所述镜的所述表面之间的垂直距离小于8mm。

12.根据权利要求1所述的可调整镜座架，其中所述镜具有背对所述反射表面的第二表面，且其中所述可调整镜座架具有经配置以将光透射到所述第二表面中且从所述反射表面透射出的开口。

13.根据权利要求12所述的可调整镜座架，其中所述可调整镜座架经配置以使来自所述镜固持器外的入射光在不被所述镜固持器遮挡的情况下与所述反射表面呈一角度地穿过所述镜的所述第二表面且穿过所述反射表面，所述角度选自由以下各项组成的群组：小于50°，小于40°，及小于35°。

14.根据权利要求1所述的可调整镜座架，其中所述可调整镜座架经配置以使光束在不被所述镜固持器遮挡的情况下从所述反射表面反射出，其中入射到所述反射表面的所述光束相对于所述反射表面的角度选自由以下各项组成的群组：小于50°，小于40°，及小于30°。

15.根据权利要求11所述的可调整镜座架，其中所述水平轴与所述垂直调整螺钉之间的垂直枢轴臂长度处于35mm到45mm的范围内。

16.根据权利要求15所述的可调整镜座架，其中所述垂直轴与所述水平调整螺钉之间的水平枢轴臂长度处于50mm到55mm的范围内。

17.根据权利要求9所述的可调整镜座架，其中所述垂直枢轴经配置以准许所述反射表面围绕所述水平轴旋转至少3°。

18.根据权利要求1所述的可调整镜座架，其中所述垂直调整螺钉及所述水平调整螺钉具有介于40个螺纹/英寸与100个螺纹/英寸之间或在此范围内的度量等效值。

19.根据权利要求1所述的可调整镜座架，其中所述可调整镜座架沿着所述水平轴的长度介于1英寸与2英寸之间。

20.根据权利要求11所述的可调整镜座架，其中所述可调整镜座架具有在沿着平行于所述垂直轴的方向观看时基本上呈T形状的总体形状，所述T具有基本上平分帽部分的杆部分，所述帽部分横向于所述杆部分且在所述帽部分与所述杆部分的每一侧之间形成内部拐角，其中：

所述镜固持器位于所述帽部分中且所述水平调整臂位于所述杆部分中，且

所述可调整镜座架经配置使得相同的单独可调整镜座架能够定位为所述相同的单独可调整镜座架的所述帽部分的一端位于所述可调整镜座架的所述内部拐角中的一者中，使得单个光学视线穿过两个可调整镜座架的所述镜固持器。

21.根据权利要求11所述的可调整镜座架，其中所述可调整镜座架具有在沿着平行于所述垂直轴的方向观看时基本上呈L形状的总体形状，所述L具有杆部分及横向于所述杆部分的帽部分，其中：

在所述帽部分与所述杆部分之间界定内部拐角，

所述镜固持器位于所述帽部分中且所述水平调整臂位于所述杆部分中，且

所述可调整镜座架经配置使得相同的单独可调整镜座架能够定位为所述相同的单独可调整镜座架的所述帽部分的一端位于所述可调整镜座架的所述内部拐角中的一者，使得单个光学视线穿过两个可调整镜座架的所述镜固持器。

22.根据权利要求1所述的可调整镜座架，其中所述楔子及水平枢轴经配置以附接到光学面包板。

23.一种用于将激光束对准的***，其包括：

两个或多于两个激光器，其中每一激光器具有不同波长；

一或多个根据权利要求1所述的可调整镜座架；

分色镜，其经配置作为所述一或多个可调整镜座架中的一者中的镜，其中所述分色镜经配置以将来自所述两个或多于两个激光器中的至少一者的光导引穿过所述镜且将来自所述两个或多于两个激光器中的另一者的光导引为从所述镜反射出以形成经组合射束；及

目标位置，其中所述分色镜经配置以将光导引到所述目标位置，且其中所述目标位置与所述两个或多于两个激光器中的每一激光器之间的最长光学路径小于50cm。

24.根据权利要求23所述的***，其包括至少4个激光器。

25.根据权利要求23所述的***，其包括至少5个激光器。

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