照明系统、照明方法及其应用与流程

本发明涉及激光扫描技术领域，尤其是涉及一种照明系统、照明方法及其应用。

背景技术：

共振扫描器(resonant scanner)是一种高速的机械式扫描器。它的工作原理是使一个反射镜处于共振转动状态，从而获得高达12kHz的行扫描频率。如果在一个共振周期的正反转阶段各扫描一行，则可以获得24kHz的行扫描频率。

由于共振扫描器的反射镜处于共振状态，因此反射镜的转动速度随时间的规律是满足正弦分布，也因此视场不同位置处的扫描速度是不一样的，导致了照明的不均匀。视场边缘处的扫描速度最慢，照明时间最长；视场中心处扫描速度最快，照明时间最短。

而照明不均匀带来的问题有：边缘处照明总量过长容易导致样品的损伤；不同位置处的加工深度不同。

技术实现要素：

基于此，有必要提供一种均匀的照明系统。

本发明的技术方案是：

一种照明系统，包括沿激光光束的传播方向依次设置的普克尔斯盒、共振扫描器及透镜，所述激光光束依次通过所述普克尔斯盒、共振扫描器后在所述透镜的焦平面上形成共振扫描；

所述普克尔斯盒可调节通过的激光光强，且使得所述焦平面上的视场中各点处的光强和照明时间的乘积是一个常数。

在一些实施例中，还包括电性连接于所述普克尔斯盒的电压单元，通过控制所述电压单元的电压，以实现所述焦平面上的光强调节。

在一些实施例中，还包括电性连接于所述电压单元的上位机，所述上位机用于控制所述电压单元的电压。

在一些实施例中，所述焦平面上的视场最边缘处的照明光强值最小。

在一些实施例中，所述常数为I(x)*t(x)＝constant，其中，x为某视场区域的位置坐标，t为在该位置区域的激光停留时间，I为在该位置区域的激光照明强度，Constant为某个常数值。

另外，本发明还提供了一种照明方法，包括下述步骤：

沿激光光束的传播方向依次设置普克尔斯盒、共振扫描器及透镜；

将所述激光光束依次通过所述普克尔斯盒、共振扫描器后在所述透镜的焦平面上形成共振扫描；

控制所述普克尔斯盒的电压以调节通过的激光光强，使得所述焦平面上的视场中各点处的光强和照明时间的乘积是一个常数。

在一些实施例中，所述普克尔斯盒电性连接有电压单元，通过控制所述电压单元的电压，以实现所述焦平面上的光强调节。

在一些实施例中，所述电压单元电性连接于上位机，所述上位机用于控制所述电压单元的电压。

在一些实施例中，所述焦平面上的视场最边缘处的照明光强值最小。

另外，本发明还提供了一种上述照明系统在显微成像、激光显示、激光打印或激光加工中的应用。

本发明的优点是：

本发明提供的照明系统及照明方法，包括沿激光光束的传播方向依次设置的普克尔斯盒、共振扫描器及透镜，所述激光光束依次通过所述普克尔斯盒、共振扫描器后在所述透镜的焦平面上形成共振扫描，通过所述普克尔斯盒调节通过的激光光强，使得所述焦平面上的视场中各点处的光强和照明时间的乘积是一个常数，从而实现了均匀照明。

本发明提供的照明系统，能够提供均匀照明，可应用于显微成像、激光显示与记录系统，激光打印，激光加工等技术领域。

附图说明

图1为本发明实施例提供的照明系统结构示意图。

图2为本发明实施例提供的照明方法的步骤流程图。

图3为本发明一实施例提供的不同视场位置处的光强分布图。

其中，激光光束1、普克尔斯盒2、电压单元3、共振扫描器4、透镜5、焦平面6。

具体实施方式

请参考图1，为本发明实施例提供的一种照明系统，包括：沿激光光束1的传播方向依次设置的普克尔斯盒2、共振扫描器4及透镜5，所述透镜5为扫描透镜或者物镜，且所述激光光束1依次通过所述普克尔斯盒2、共振扫描器4后在所述透镜5的焦平面6上形成共振扫描。

具体地，所述普克尔斯盒2用于调节通过的激光光强，且使得所述焦平面6上的视场中各点处的光强和照明时间的乘积是一个常数，且所述常数为I(x)*t(x)＝constant，其中，x为某视场区域的位置坐标，t为在该位置区域的激光停留时间，I为在该位置区域的激光照明强度，Constant为某个常数值。

可以理解，本发明提供的照明系统通过所述普克尔斯盒2调节通过的激光光强，使得所述焦平面6上的视场中各点处的光强和照明时间的乘积是一个常数，从而实现了均匀照明。

具体地，上述照明系统还包括电性连接于所述普克尔斯盒2的电压单元3，通过控制所述电压单元3的电压，以实现所述焦平面上的光强调节。

优选地，所述电压单元3电性连接有的上位机(图未示)，所述上位机用于控制所述电压单元3的电压。

优选地，所述焦平面6上的视场最边缘处的照明光强值最小。可以理解，当所述焦平面6上的视场最边缘处的照明光强值最小时，解决在视场边缘处照明总量过长导致样品的损伤问题。

请参阅图2，本发明实施例提供了一种照明方法，包括下述步骤：

步骤S110：沿激光光束1的传播方向依次设置普克尔斯盒2、共振扫描器4及透镜5；

步骤S120：将所述激光光束依次通过所述普克尔斯盒2、共振扫描器4后在所述透镜5的焦平面6上形成共振扫描；

步骤S130：控制所述普克尔斯盒2的电压以调节通过的激光光强，使得所述焦平面6上的视场中各点处的光强和照明时间的乘积是一个常数。

请参阅图3，为本发明一实施例提供的不同视场位置处的光强分布图，从图3中可以看出，由于共振扫描器处于共振状态，因此扫描反射镜的转动速度随时间的规律是满足正弦分布，也因此视场不同位置处的照明时间是不一样的，导致了照明的不均匀，视场边缘处的扫描速度最慢，照明时间最长；视场中心处扫描速度最快，照明时间最短。

可以理解，为使得所述焦平面上的视场中各点处的光强和照明时间的乘积是一个常数，因此照明光强在不同视场位置也应进行设置，也是满足正弦函数的规律，视场靠边缘处照明强度越短，视场靠中心处照明强度越长；在焦平面上的视场最边缘处的照明时间最长，激光容易损伤样品，因此最好在此区域将光强值设置为最小或零。

本发明提供的照明系统及照明方法，包括沿激光光束1的传播方向依次设置的普克尔斯盒2、共振扫描器4及透镜5，所述激光光束1依次通过所述普克尔斯盒2、共振扫描器4后在所述透镜5的焦平面6上形成共振扫描，通过所述普克尔斯盒2调节通过的激光光强，使得所述焦平面6上的视场中各点处的光强和照明时间的乘积是一个常数，从而实现了均匀照明。

本发明提供的照明系统，能够提供均匀照明，可应用于显微成像、激光显示与记录系统，激光打印，激光加工等技术领域。

当然本发明的照明系统还可具有多种变换及改型，并不局限于上述实施方式的具体结构。总之，本发明的保护范围应包括那些对于本领域普通技术人员来说显而易见的变换或替代以及改型。