CN220854654U - 一种人眼安全的显微拉曼照明系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种人眼安全的显微拉曼照明系统，包括照明机构、第一光学系统和拉曼激光器，第一光学系统包括第一图像采集机构、第一分光镜以及第一反射镜，所述第一反射镜能够在第一工位和第二工位之间运动。本实用新型提供的一种人眼安全的显微拉曼照明系统通过设置第一光学系统，使其中的第一反射镜能够在第一工位和第二工位之间运动，使照明系统能够在观测模式和激发模式之间切换，当处于观测模式时，人眼可以通过目镜查看，由于第一反射镜有效的阻挡了拉曼激发光谱激发激光，拉曼激发光谱激发激光不会通过目镜进入人眼，因此在观测时保证了人眼安全。

Description

一种人眼安全的显微拉曼照明系统

技术领域

本实用新型涉及一种拉曼照明系统，特别涉及一种人眼安全的显微拉曼照明系统。

背景技术

在拉曼光谱探测系统中，常常需要加入照明系统，以便进行样品的对焦与观测。一方面，在实际操作中使用希望能够同时观测到照明光和激发激光，这样能够在观测样品的同时确定激光对焦准确。但另一方面，在使用时还需要人眼进行观测，那么在使用时还需要注意用眼安全，而常见的显微拉曼照明容易在观测时发生人眼看到激光的风险，对人眼造成损伤。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种人眼安全的显微拉曼照明系统，用以解决上述问题。

为实现前述实用新型目的，本实用新型采用的技术方案包括：

本实用新型实施例提供了一种人眼安全的显微拉曼照明系统，包括：

照明机构，其输出用于提供照明的照明光；

拉曼激光器，其输出用于激发拉曼信号的拉曼光谱激发激光；

第一光学系统，其包括第一图像采集机构、第一分光镜以及第一反射镜，所述第一反射镜能够在第一工位和第二工位之间运动；

当所述第一反射镜处于第一工位时，所述照明光经第一反射镜反射后会聚到样品上，第二照明光经样品散射后依次经过第一反射镜和第一分光镜进入通过第一图像采集机构输出，所述第一反射镜阻挡所述拉曼光谱激发激光照射样品，当所述第一反射镜处于第二工位时，所述拉曼光谱激发激光会聚于样品上。

与现有技术相比，本实用新型的优点包括：本实用新型实施例提供的一种人眼安全的显微拉曼照明系统通过设置第一光学系统，使其中的第一反射镜能够在第一工位和第二工位之间运动，使照明系统能够在观测模式和激发模式之间切换，当处于观测模式时，人眼可以通过目镜查看，由于第一反射镜有效的阻挡了拉曼激发光谱激发激光，拉曼激发光谱激发激光不会通过目镜进入人眼，因此在观测时保证了人眼安全。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型提供的一种人眼安全的显微拉曼照明系统处于激发模式的示意图；

图2为本实用新型提供的一种人眼安全的显微拉曼照明系统处于观测模式的示意图；

图3为本实用新型提供的另一种人眼安全的显微拉曼照明系统处于激发模式的示意图；

图4为本实用新型提供的另一种人眼安全的显微拉曼照明系统处于同时观测模式的示意图；

图5为本实用新型提供的另一种人眼安全的显微拉曼照明系统处于观测模式的示意图；

附图标记说明：1、照明机构；2、第四分光镜；3、第三反光镜；4、第三分光镜；5、第二图像采集机构；6、第一分光镜；7、第一图像采集机构；8、第二分光镜；9、第一反射镜；10、物镜；11、样品。

具体实施方式

鉴于现有技术中的不足，本案发明人经长期研究和大量实践，得以提出本实用新型的技术方案。如下将对该技术方案、其实施过程及原理等作进一步的解释说明。

本实用新型实施例提供了一种人眼安全的显微拉曼照明系统，包括：

照明机构，其输出用于提供照明的照明光；

拉曼激光器，其输出用于激发拉曼信号的拉曼光谱激发激光；

第一光学系统，其包括第一图像采集机构、第一分光镜以及第一反射镜，所述第一反射镜能够在第一工位和第二工位之间运动；

当所述第一反射镜处于第一工位时，所述照明光经第一反射镜反射后会聚到样品上，第二照明光经样品散射后依次经过第一反射镜和第一分光镜进入通过第一图像采集机构输出，所述第一反射镜阻挡所述拉曼光谱激发激光照射样品，当所述第一反射镜处于第二工位时，所述拉曼光谱激发激光会聚于样品上。

在一些较为具体的实施方案中，一种人眼安全的显微拉曼照明系统还包括第二光学系统，其包括第二图像采集机构、第二分光镜、第三分光镜，所述第二分光镜能够在第三工位和第四工位之间运动；

当所述第二分光镜处于第三工位时，所述拉曼光谱激发激光经第二分光镜会聚在样品上，所述照明光会聚在样品上，样品散射照明光以及拉曼光谱激发激光依次通过第二分光镜和第三分光镜从第二图像采集机构输出；

当第二分光镜处于第四工位时，所述拉曼光谱激发激光会聚于样品上。

在一些较为具体的实施方案中，一种人眼安全的显微拉曼照明系统还包括第四分光镜和第三反光镜，当所述第二分光镜处于第三工位时，所述第四分光镜能够将所述照明机构输出的照明光反射至第三分光镜，并通过第二分光镜将照明光会聚在样品上，当所述第一反射镜处于第一工位时，所述照明光经第四分光镜透射在第三反光镜上，所述第三反光镜将照射光反射至在第一分光镜上。

在一些较为具体的实施方案中，所述照明机构包括光源，所述光源为宽带光源。

在一些较为具体的实施方案中，还包括物镜；当第二分光镜处于第三工位时，所述拉曼激光器、第二分光镜和物镜沿线性依次排列；当第一反射镜处于第一工位时，所述拉曼激光器、第一反射镜和物镜沿线性依次排列。

在一些较为具体的实施方案中，所述第四分光镜为分光元件，所述分光元件包括分光平片、分光椭圆片、分光圆片、中性衰减片中的至少一种。

在一些较为具体的实施方案中，第三分光镜为分光元件，所述分光元件包括分光平片、分光椭圆片、分光圆片、中性衰减片中的至少一种。

在一些较为具体的实施方案中，第一分光镜为分光元件，所述分光元件包括分光平片、分光椭圆片、分光圆片、中性衰减片中的至少一种。

在一些较为具体的实施方案中，第二分光镜为分光元件，所述分光元件包括分光平片、分光椭圆片、分光圆片、中性衰减片中的至少一种。

在一些较为具体的实施方案中，所述第四分光镜、第三分光镜、第一分光镜和第二分光镜中的至少一者为宽带分光元件。

在一些较为具体的实施方案中，所述第四分光镜的透反比为50：50。

在一些较为具体的实施方案中，第三分光镜的透反比为20：80。

在一些较为具体的实施方案中，第二分光镜的透反比为20：80。

在一些较为具体的实施方案中，一种人眼安全的显微拉曼照明系还包括第一偏振片，所述第三分光镜为非偏光分光棱镜，所述第一偏振片设置在第三分光镜与第二图像采集机构之间。

在一些较为具体的实施方案中，一种人眼安全的显微拉曼照明系还包括第二偏振片，第一分光镜为非偏光分光棱镜，所述第二偏振片设置在第一分光镜与第一图像采集机构之间。

在一些较为具体的实施方案中，所述第三分光镜为偏振分光棱镜，所述第二分光镜和物镜之间还设置有四分之一波片，当第二分光镜处于第三工位时，照明光经四分之一波片偏振后能够经第三分光镜反射至第二图像采集机构；

在一些较为具体的实施方案中，第一分光镜为偏振分光棱镜，所述第一反射镜和物镜10之间还设置有四分之一波片，当第一反射镜处于第一工位时，照明光经四分之一波片偏振后能够经第一分光镜反射至第一图像采集机构。

如下将结合附图以及具体实施案例对该技术方案、其实施过程及原理等作进一步的解释说明，除非特别说明的之外，本实用新型实施例中所采用的目镜、物镜、拉曼激光器、相机、摄影机等均为本领域技术人员已知的元器件，其均可以通过市购获得，在此不对其具体的结构和型号进行限定。

请参阅图1-图5所示，本实用新型提供的具体实施例如下：

如图1-图2所示，本实用新型第一个实施例提出了一种人眼安全的显微拉曼照明系统，包括：

照明机构1，其输出用于提供照明的照明光；

拉曼激光器，其输出用于激发拉曼信号的拉曼光谱激发激光；

第一光学系统，其包括第一图像采集机构7、第一分光镜6以及第一反射镜9，所述第一反射镜9能够在第一工位和第二工位之间运动；

当所述第一反射镜9处于第一工位时，所述照明光经第一反射镜9反射后会聚到样品11上，第二照明光经样品11散射后依次经过第一反射镜9和第一分光镜6进入通过第一图像采集机构5输出，所述第一反射镜9阻挡所述拉曼光谱激发激光照射样品11，当所述第一反射镜9处于第二工位时，所述拉曼光谱激发激光会聚于样品11上激发拉曼信号。

具体的，如图1所示为激发模式，此时所述第一反射镜9处于第二工位，所述拉曼激光器输出的拉曼光谱激发激光会聚于样品11上，可在样品11与拉曼激光器之间设置物镜10，拉曼信号光在样品11表面散射后通过物镜10准直，返回上方光路进行拉曼光谱探测。

而当第一反射镜9处于第一工位时，如图2所示为观测模式，此时第一反射镜9将阻挡所述拉曼光谱激发激光照射样品11，照明机构1提供的照明光能够经第一反射镜9反射后会聚在样品11上，照明光在样品11表面散射后通过物镜10准直进而通过第一反射镜9和第一分光镜6进入第一图像采集机构7中，所述第一图像采集机构7可以为摄录像机等机械式图像采集机构5也可以为目镜，即在此观测模式下，人眼可以通过目镜查看，由于第一反射镜9有效的阻挡了拉曼激发光谱激发激光，拉曼激发光谱激发激光不会通过目镜进入人眼，因此在观测时保证了人眼安全。

更具体的，所述第一反射镜9设置在一轨道上，用以将所述第一反射镜9限制在第一工位和第二工位之间形成的路径上运动。且与一驱动机构传动连接，所述驱动机构可以为伸缩气缸，在所述驱动机构的驱使下所述第一反射镜9能够在第一工位和第二工位之间移动，从而在激发模式和观测模式之间进行切换。

如图3-图5所示，本实用新型第二个实施例提出了一种人眼安全的显微拉曼照明系统，还包括：第二光学系统，所述第二光学系统包括第二图像采集机构5、第二分光镜8、第三分光镜4，具体的，所述第二分光镜8能够在第三工位和第四工位之间运动。

其中，所述第二分光镜8也可以设置在一轨道上，以将所述第二分光镜8限制为在第三工位和第四工位之间运动。所述第二分光镜8可以与一驱动机构传动连接，所述驱动机构可以为伸缩气缸，在所述驱动机构的驱使下所述第二分光镜8能够在第三工位和第四工位之间移动。

如图4所示，当所述第二分光镜8处于第三工位时，此时为同时观测模式，所述拉曼光谱激发激光经第二分光镜8会聚在样品11上，所述照明光会聚在样品11上，样品11散射照明光以及拉曼光谱激发激光依次通过第二分光镜8和第三分光镜4从第二图像采集机构5输出。

如图3所示，当所述分光镜处于第四工位时，此时为激发模式，所述拉曼光谱激发激光经物镜10会聚于样品11上。

在本实施例中，所述第二分光镜8可以与第一反射镜9设置在一平台上，通过平移平台可以将第一分光镜6或者第一反射镜9切换至拉曼激光器发射的拉曼光谱激发激光光路中。平台可以与一驱动机构传动连接，所述驱动机构可以为伸缩气缸。

当第一反射镜9和第二分光镜8均切出光路时，拉曼激光器发射的拉曼光谱激发激光光路会聚在样品11表面，激发拉曼信号，拉曼信号自样品11表面散射，经过物镜10准直后，返回上方光路进行拉曼光谱探测。

将第一反射镜9切入光路时，即第一反射镜9处于第一工位时，所述拉曼激光器、第一反射镜9和物镜10沿线性依次排列，拉曼光谱激发激光受第一反射镜9阻挡无法射向样品11，此时可以借助照明机构1提供的照明光，通过第一图像采集机构7采集或者获取样品11图像。

将第一反射镜9切出光路，将第二分光镜8切入光路时，即第二分光镜8处于第三工位时，所述拉曼激光器、第二分光镜8和物镜10沿线性依次排列，拉曼光谱激发激光通过第二分光镜8后会聚在样品11上，自样品11散射的光通过目镜射向第二分光镜8，经第二分光镜8反射向第三分光镜4，通过第三分光镜4将激发激光反射给第二图像采集机构5。

本实用新型第三个实施例提出了一种人眼安全的显微拉曼照明系统，还包括：第四分光镜2和第三反光镜3，所述第四分光镜2设置在照明机构1的出光路径上，且能够在所述第二分光镜8处于第三工位时，将所述照明机构1输出的照明光反射至第三分光镜4，并通过第二分光镜8将照明光会聚在样品11上。

易于理解的，如图4所示，当所述第二分光镜8处于第三工位时，此时为同时观测模式，所述第二分光镜8移动到光路中，第一反射镜9移出光路，即第一反射镜9处于第二工位。

此时照明机构1发出照明光，具体的，所述照明机构1还可以包括光束整形元件、均化元件以及准直元件。

照明光经第四分光镜2、第三分光镜4、第二分光镜8后进入物镜10，并会聚于样品11表面。此时拉曼光谱激发激光透过第二分光镜8进入物镜10，也会聚于样品11上。照明光和拉曼光谱激发激光同时在样品11表面散射，散射的光经依次经过物镜10、第二分光镜8和第三分光镜4后进入第二图像采集机构5中。第二图像采集机构5可以为相机、摄影机等摄录装置，可以通过第二图像采集机构5在观测样品11表面的同时，观测到激光光斑以此判断样品11是否处于正确的对焦位置中。

而第一图像采集机构7为目镜时，由于第一反射镜9移出光路，第一分光镜6无法反射或者折射光，因此通过目镜观测不到光信号。以此避免人眼观测激光。

如图5所示，当所述第一反射镜9处于第一工位时，此时为观测模式，所述第一反射镜9切入光路，所述第二分光镜8处于第四工位，所述第二分光镜8切出光路，所述照明光经第四分光镜2透射在第三反光镜3上，所述第三反光镜3将照射光反射至在第一分光镜6上，而后通过第一反射镜9将照明光通过物镜10反射会聚于样品11表面。

而拉曼光谱激发激光由于被第一反射镜9阻挡，拉曼光谱激发激光不能够达到样品11表面。

照明光则在样品11表面散射，散射的照明光通过物镜10、第一反射镜9以及第一分光镜6后进入第一图像采集机构7中，此时第一图像采集机构7可以为相机、摄录机等能够摄录图像的设备也可以为目镜，人眼能够通过目镜进行观测。由于拉曼光谱激发激光被阻挡，其并不会进入反射光路中，从而保证了人眼安全。

同样的，在本实施例中，当第一反射镜9处于第二工位且第二分光镜8处于第四工位时，此时为激发模式，所述拉曼光激发激光会聚于样品11上激发拉曼信号。

更具体的，所述照明机构1包括光源，所述光源为宽带光源。

所述第四分光镜2、第三分光镜4、第一分光镜6和第二分光镜8为分光元件，所述分光元件包括分光平片、分光椭圆片、分光圆片、中性衰减片中的至少一种。优选的，所述第四分光镜2、第三分光镜4、第一分光镜6和第二分光镜8为宽带分光元件。其中，所述第四分光镜2的透反比为50∶50，第三分光镜4、第一分光镜6和第二分光镜8的透反比为20：80。

更具体的，所述第一反射镜9可以为陷波滤波片，能在阻挡拉曼激发激光的同时反射照明光。所述物镜10可以为聚焦透镜、离轴抛物面镜等聚焦元件。

更具体的，一种人眼安全的显微拉曼照明系统还包括第一偏振片和第二偏振片，所述第三分光镜4和第一分光镜6为非偏光分光棱镜，所述第一偏振片设置在第三分光镜4与第二图像采集机构5之间，所述第二偏振片设置在第一分光镜6与第一图像采集机构7之间，以增强观测对比度。

当然，所述第一分光镜6和第三分光镜4也可以为偏振分光棱镜，所述第二分光镜8和物镜10之间还设置有四分之一波片，当第二分光镜8处于第三工位时，照明光经四分之一波片偏振后能够经第三分光镜4反射至第二图像采集机构5；所述第一反射镜9和物镜10之间还设置有四分之一波片，当第一反射镜9处于第一工位时，照明光经四分之一波片偏振后能够经第三分光镜6反射至第一图像采集机构7，这样能够使入射光和反射光的偏振方向垂直，减少杂散光，增加对比度。

应当理解，上述实施例仅为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种人眼安全的显微拉曼照明系统，其特征在于，包括：

照明机构(1)，其输出用于提供照明的照明光；

拉曼激光器，其输出用于激发拉曼信号的拉曼光谱激发激光；

第一光学系统，其包括第一图像采集机构(7)、第一分光镜(6)以及第一反射镜(9)，所述第一反射镜(9)能够在第一工位和第二工位之间运动；

当所述第一反射镜(9)处于第一工位时，所述照明光经第一反射镜(9)反射后会聚到样品(11)上，第二照明光经样品(11)散射后依次经过第一反射镜(9)和第一分光镜(6)进入通过第一图像采集机构(7)输出，所述第一反射镜(9)阻挡所述拉曼光谱激发激光照射样品(11)，当所述第一反射镜(9)处于第二工位时，所述拉曼光谱激发激光会聚于样品(11)上。

2.根据权利要求1所述的一种人眼安全的显微拉曼照明系统，其特征在于：

还包括第二光学系统，其包括第二图像采集机构(5)、第二分光镜(8)、第三分光镜(4)，所述第二分光镜(8)能够在第三工位和第四工位之间运动；

当所述第二分光镜(8)处于第三工位时，所述拉曼光谱激发激光经第二分光镜(8)会聚在样品(11)上，所述照明光会聚在样品(11)上，样品(11)散射照明光以及拉曼光谱激发激光依次通过第二分光镜(8)和第三分光镜(4)从第二图像采集机构(5)输出；

当第二分光镜(8)处于第四工位时，所述拉曼光谱激发激光会聚于样品(11)上。

3.根据权利要求2所述的一种人眼安全的显微拉曼照明系统，其特征在于：

还包括第四分光镜(2)和第三反光镜(3)，当所述第二分光镜(8)处于第三工位时，所述第四分光镜(2)能够将所述照明机构(1)输出的照明光反射至第三分光镜(4)，并通过第二分光镜(8)将照明光会聚在样品(11)上，当所述第一反射镜(9)处于第一工位时，所述照明光经第四分光镜(2)透射在第三反光镜(3)上，所述第三反光镜(3)将照射光反射至第一分光镜(6)上。

4.根据权利要求3所述的一种人眼安全的显微拉曼照明系统，其特征在于：

还包括物镜(10)；

当第二分光镜(8)处于第三工位时，所述拉曼激光器、第二分光镜(8)和物镜(10)沿线性依次排列；

当第一反射镜(9)处于第一工位时，所述拉曼激光器、第一反射镜(9)和物镜(10)沿线性依次排列。

5.根据权利要求3所述的一种人眼安全的显微拉曼照明系统，其特征在于：

所述照明机构(1)包括光源，所述光源为宽带光源。

6.根据权利要求4所述的一种人眼安全的显微拉曼照明系统，其特征在于：

所述第四分光镜(2)为分光元件，所述分光元件包括分光平片、分光椭圆片、分光圆片、中性衰减片中的至少一种；

第三分光镜(4)为分光元件，所述分光元件包括分光平片、分光椭圆片、分光圆片、中性衰减片中的至少一种；

第一分光镜(6)为分光元件，所述分光元件包括分光平片、分光椭圆片、分光圆片、中性衰减片中的至少一种；

第二分光镜(8)为分光元件，所述分光元件包括分光平片、分光椭圆片、分光圆片、中性衰减片中的至少一种。

7.根据权利要求4所述的一种人眼安全的显微拉曼照明系统，其特征在于：

所述第四分光镜(2)、第三分光镜(4)、第一分光镜(6)和第二分光镜(8)中的至少一者为宽带分光元件。

8.根据权利要求4所述的一种人眼安全的显微拉曼照明系统，其特征在于：

第一分光镜(6)的透反比为20∶80；

和/或，第二分光镜(8)的透反比为20∶80；

和/或，第三分光镜(4)的透反比为20∶80；

和/或，所述第四分光镜(2)的透反比为50∶50。

9.根据权利要求2所述的一种人眼安全的显微拉曼照明系统，其特征在于：

还包括第一偏振片，所述第三分光镜(4)为非偏光分光棱镜，所述第一偏振片设置在第三分光镜(4)与第二图像采集机构(5)之间；

和/或，还包括第二偏振片，第一分光镜(6)为非偏光分光棱镜，所述第二偏振片设置在第一分光镜(6)与第一图像采集机构(7)之间。

10.根据权利要求2所述的一种人眼安全的显微拉曼照明系统，其特征在于：

所述第三分光镜(4)为偏振分光棱镜，所述第二分光镜(8)和物镜(10)之间还设置有四分之一波片，当第二分光镜(8)处于第三工位时，照明光经四分之一波片偏振后能够经第三分光镜(4)反射至第二图像采集机构(5)；

和/或，第一分光镜(6)为偏振分光棱镜，所述第一反射镜(9)和物镜10之间还设置有四分之一波片，当第一反射镜(9)处于第一工位时，照明光经四分之一波片偏振后能够经第三分光镜(6)反射至第一图像采集机构(7)。