CN115291378A - 显微镜的光路系统 - Google Patents

Abstract

本公开描述了一种显微镜的光路系统，包括照明模块、分光模块、扫描模块、以及成像模块，照明模块包括第一偏振单元和光源；分光模块配置为接收来自扫描模块的反射光束并将反射光束反射至成像模块；扫描模块配置为接收照明光束并将照明光束出射至待测物且接收来自待测物的反射光束并将反射光束出射至分光模块，扫描模块包括沿照明光束的传播方向依次设置的具有透光孔的转盘、第二偏振单元、以及显微物镜；成像模块包括传感单元和第三偏振单元，传感单元配置为接收透过第三偏振单元的反射光束，第一偏振单元的偏振方向和第三偏振单元的偏振方向不同。根据本公开，能够提供一种能够降低光路中的杂散光以提高对待测物的测量精度的光路系统。

Description

显微镜的光路系统

技术领域

本公开涉及一种智能制造装备产业，具体涉及一种显微镜的光路系统。

背景技术

目前，光学显微技术广泛应用于科学技术研究的各个领域，但是普通光学显微技术对具有一定厚度的物体无法实现三维形貌的重建。随着近年来显微技术的不断发展，共聚焦显微技术已成为光学显微领域重要技术之一，其具有高精度、高分辨率、非接触和独特的轴向层析扫描成像特点，可实现待测物的三维形貌重建，在微纳检测、精密测量和生命科学研究等领域得到了广泛的应用。

传统的共聚焦显微检测技术都是基于光源、被照物点和探测器三点彼此共轭的原理进行单点机械扫描，因此扫描速度比较慢，机械控制系统复杂，扫描所引起的振动限制了测量的精度，不易实现实时快速的三维测量。为了解决传统的共聚焦显微技术成像速度慢、视场小的缺点，出现了并行扫描共聚焦显微技术。并行扫描共聚焦显微技术提高了原有单点共聚焦测量的测量速度，而基于Nipkow转盘(尼普科夫圆盘)的并行扫描共聚焦显微检测技术更是具有结构简单、易实现、低成本和高像质等优点。

然而，Nipkow转盘引入的同时也使共聚焦光路系统产生了更多的杂散光，从而导致待测物的三维形貌重建效果不佳。因此，需要一种能够减少光路系统的杂光散的方案以提高待测物的三维形貌重建的精度。

发明内容

本公开是有鉴于上述现有技术的状况而提出的，其目的在于提供一种能够降低光路中的杂散光以提高对待测物的测量精度进而能够提高对待测物的重建精度的光路系统。

本公开提供一种显微镜的光路系统，所述光路系统包括照明模块、分光模块、扫描模块、以及成像模块，所述照明模块包括第一偏振单元和用于发射照明光束的光源；所述分光模块设置于所述照明模块和所述扫描模块之间并配置为接收来自所述扫描模块的反射光束并将反射光束反射至所述成像模块；所述扫描模块配置为接收透过所述分光模块的照明光束并将照明光束出射至所述待测物且接收来自所述待测物的反射光束并将反射光束出射至所述分光模块，所述扫描模块包括沿照明光束的传播方向依次设置的具有透光孔的转盘、第二偏振单元、以及显微物镜；所述成像模块包括传感单元、设置于所述传感单元与所述分光模块之间的第三偏振单元，所述传感单元配置为接收透过所述第三偏振单元的反射光束，所述第一偏振单元的偏振方向和所述第三偏振单元的偏振方向不同。

在本公开中，通过在照明模块中设置第一偏振单元，在成像模块中设置与第一偏振单元的偏振方向不同的第三偏振单元，而使被转盘反射的照明光束被阻挡而不能进入传感单元中。在这种情况下，能够降低非待测物反射的反射光束进入成像模块而被传感单元接收的可能性，由此，能够提高来自待测物的反射光束的信噪比以提高成像质量，进而能够提高对待测物的重建精度。

另外，在本发明所涉及的光路系统中，可选地，所述照明模块还包括用于将照明光束反射至所述分光模块的第一反射单元，所述第一偏振单元设置于所述光源与所述第一反射单元之间。在这种情况下，经光源发射的照明光束能够透过第一偏振单元并到达第一反射单元而被第一反射单元反射至分光模块，由此，能够减小光路系统的空间占比以提高光路系统的集成度。

另外，在本发明所涉及的光路系统中，可选地，所述照明模块还包括设置于所述光源与所述第一反射单元之间的第一透镜单元和第二透镜单元，所述第一透镜单元配置为准直照明光束，所述第二透镜单元配置为调节经准直后的照明光束以使所述光源的像的位置位于所述显微物镜的后焦面。在这种情况下，照明光束经过第一透镜单元后能够变为平行光，并且，光源可以看作位于显微物镜的入瞳，由此，照明光束能够均匀地照射到待测物表面。

另外，在本发明所涉及的光路系统中，可选地，所述第一偏振单元的偏振方向与所述第三偏振单元的偏振方向正交。在这种情况下，被转盘反射的照明光束(第二杂散光束)即使经由分光模块被反射至成像模块，第二杂散光束也不能透过第三偏振单元进而到达传感单元，换言之，第三偏振单元的设置能够降低传感单元接收到非待测物反射的反射光束(即，杂散光)的可能性，由此，能够提高光路系统的测量准确性以更准确地对待测物进行重建。

另外，在本发明所涉及的光路系统中，可选地，所述第二偏振单元为1/4波片。在这种情况下，照明光束和反射光束先后通过1/4波片，能够使从扫描模块出射的反射光束相对于照明光束的偏振方向旋转90°，从而使得待测物表面的反射光束得以透过第三偏振单元，被传感单元接收。

另外，在本发明所涉及的光路系统中，可选地，还包括具有第一驱动机构的驱动模块，所述第一驱动机构配置为驱动所述显微物镜在预设方向移动以使所述待测物的待测区域位于所述显微物镜的焦平面。在这种情况下，通过调节显微物镜的在预设方向的位置能够使待测物的待测区域位于显微物镜的焦平面，由此，由待测区域反射的反射光束能够聚焦于透光孔。

另外，在本发明所涉及的光路系统中，可选地，所述转盘的中心轴线与所述预设方向具有大于0°的第一预设夹角。在这种情况下，照明光束同样能够通过透光孔进入扫描模块，并且，当照明光束被转盘反射形成第二杂散光束时，第二杂散光束的传播方向能够以远离成像模块的方式传播，能够降低第二杂散光束进入成像模块以影响待测物的成像的可能。

另外，在本发明所涉及的光路系统中，可选地，所述扫描模块还包括设置于所述转盘与所述显微物镜之间的套筒透镜，所述套筒透镜配置为调节照明光束以使所述光源的像位于所述显微物镜的后焦面，并且调节反射光束以使反射光束聚焦于所述透光孔。在这种情况下，位于焦平面的待测区域反射的反射光束可以从扫描模块出射并到达成像模块，由此，能够增强成像图像的信噪比以提高对待测物的测量精度。

另外，在本发明所涉及的光路系统中，可选地，还包括用于吸收第一杂散光束的辅助吸光模块，第一杂散光束为照明光束中被所述分光模块反射至所述显微镜的内壁的光束，所述辅助吸光模块包括以相对于光轴倾斜第二预设角度的方式设置于所述内壁的第四偏振单元、第二反射单元、以及设置于所述内壁且位于所述传感单元的视场之外的吸光纸，所述第四偏振单元配置为吸收来自所述分光模块的第一杂散光束且将第一杂散光束反射至所述第二反射单元，所述第二反射单元配置为接收来自所述第四偏振单元的第一杂散光束且将第一杂散光束反射至所述吸光纸。在这种情况下，能够减少光路系统中的第一杂散光束以便于后续提高待测物的成像质量。

另外，在本发明所涉及的光路系统中，可选地，所述第四偏振单元的偏振方向与所述第三偏振单元的偏振方向相同。由此，第四偏振单元能够吸收第一杂散光束进而降低光路系统中的杂散光，便于后续提高待测物的成像质量。

根据本公开，能够提供一种能够降低光路中的杂散光以提高对待测物的测量精度进而能够提高对待测物的重建精度的光路系统。

附图说明

现在将仅通过参考附图的例子进一步详细地解释本公开。

图1是示出了本公开所涉及的光路系统的应用场景示意图。

图2是示出了本公开所涉及的光路系统的结构框图。

图3是示出了本公开所涉及的光路系统的总光路示意图。

图4是示出了本公开所涉及的照明光路的示意图。

图5是示出了本公开所涉及的转盘的示意图。

图6是示出了本公开所涉及的测量光路的示意图。

图7是示出了本公开所涉及的共聚焦原理的示意图。

图8是示出了本公开所涉及的光路系统的总光路的变形例的示意图。

具体实施方式

以下，参考附图，详细地说明本公开的优选实施方式。在下面的说明中，对于相同的部件赋予相同的符号，省略重复的说明。另外，附图只是示意性的图，部件相互之间的尺寸的比例或者部件的形状等可以与实际的不同。

需要说明的是，本公开中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，例如所包括或所具有的一系列步骤或单元的过程、方法、装置、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可以包括或具有没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

另外，在本公开的下面描述中涉及的小标题等并不是为了限制本公开的内容或范围，其仅仅是作为阅读的提示作用。这样的小标题既不能理解为用于分割文章的内容，也不应将小标题下的内容仅仅限制在小标题的范围内。

本公开涉及一种显微镜的光路系统，其可以用于测量待测物以重建待测物的三维形貌。例如，可以通过测量待测物的各个待测区域的高度信息以重建待测物的三维形貌。通过本公开所涉及的显微镜的光路系统，能够提高测量待测物时的测量精度。

本实施方式所涉及的显微镜的光路系统可以简称为光路系统，也可以称为光路结构。

以下，结合附图，对本实施方式所涉及的光路系统进行详细说明。

图1是示出了本公开所涉及的光路系统10的应用场景示意图。

在本实施方式中，光路系统10可以应用于用于重建待测物2的三维形貌的显微镜1中。在一些示例中，显微镜1可以是如图1所示的共聚焦显微镜1。

在一些示例中，显微镜1可以包括承载平台20和测量主机30(参见图1)。其中，承载平台20可以用于承载待测物2。在一些示例中，承载平台20可做二维运动或三维运动。测量主机30可以用于对待测物2进行测量以获得待测物2的测量信息进而重建待测物2的三维形貌。

在一些示例中，可以基于设置于测量主机30的光路系统10对待测物2进行测量。由此，能够重建待测物2的三维形貌。

在一些示例中，待测物2可以称为样品。样品可以是半导体、3C电子玻璃屏、微纳材料、汽车零部件、或者MEMS器件等超精密的器件。在一些示例中，样品可以是应用于航空航天等领域的器件。在另一些示例中，样品可以是生物领域的组织或细胞切片。

图2是示出了本公开所涉及的光路系统10的结构框图。

在一些示例中，本实施方式所涉及的光路系统10可以包括照明模块100、扫描模块300、以及成像模块400(参见图2)。其中，照明模块100可以用于为光路系统10提供照明光束L1，扫描模块300可以用于实现对待测物2的完整测量，成像模块400可以用于接收经待测物2反射的反射光束L1′。由此，能够基于接收到的反射光束L1′获得待测物2的测量信息。

照明光束L1在传播的过程中会产生杂散光束，杂散光束是与待测物2的成像无关的光束，并且，杂散光束会影响待测物2的成像质量。在一些示例中，光路系统10可以包括辅助吸光模块500，通过在成像模块400之外设置辅助吸光模块500吸收杂散光束以减弱光路系统10中的杂散光束进而减轻杂散光束对待测物2成像的影响，提高成像质量(稍后具体描述)。在一些示例中，还可以通过在成像模块400中设置阻挡杂散光束的单元以使杂散光束不能进入成像模块400进而减轻杂散光束对待测物2成像的影响，提高成像质量(稍后具体描述)。

图3是示出了本公开所涉及的光路系统10的总光路示意图。

参见图3，照明光束L1经照明模块100出射后到达分光模块200，照明光束L1可以透过分光模块200并经由扫描模块300照射到待测物2，待测物2将照明光束L1反射以形成反射光束L1′，反射光束L1′经由扫描模块300到达分光模块200，并被分光模块200反射至成像模块400，成像模块400接收反射光束L1′以获得待测物2的表面信息。

图4是示出了本公开所涉及的照明光路的示意图。

参见图4，在本实施方式中，照明光路可以包括照明模块100、分光模块200、以及扫描模块300。在一些示例中，照明模块100可以包括光源110和第一偏振单元120(参见图4)。其中，光源110可以用于发射照明光束L1。第一偏振单元120可以让照明光束L1的偏振状态由自然光转为线偏振光。

在一些示例中，光源110可以是白光LED，光源110发射的照明光束L1可以是白光。在一些示例中，照明光束L1的波长可以为400nm-700nm。例如，照明光束L1的波长可以为400nm、450nm、500nm、550nm、6000nm、650nm或700nm。

在一些示例中，第一偏振单元120可以是偏振片。

在本实施方式中，照明模块100还可以包括第一反射单元130(参见图4)。第一反射单元130可以设置于第一偏振单元120的远离光源110的一侧。换言之，第一偏振单元120可以设置于光源110与第一反射单元130之间。在这种情况下，经光源110发射的照明光束L1能够透过第一偏振单元120并到达第一反射单元130而被第一反射单元130反射至分光模块200(稍后描述)，由此，能够减小光路系统10的空间占比以提高光路系统10的集成度。

在一些示例中，照明模块100还可以包括设置于光源110与第一反射单元130之间的第一透镜单元140(参见图4)。第一透镜单元140可以配置为准直照明光束L1。由此，照明光束L1经过第一透镜单元140后能够变为平行光。

在一些示例中，第一透镜单元140可以是准直透镜。例如，可以是玻璃非球面正光焦透镜。在一些示例中，非球面透镜可以有效地提高光能利用率。但本实施方式不限于此，在另一些示例中，第一透镜单元140也可以是非球面透镜。

在本实施方式中，照明模块100还可以包括设置于光源110与第一反射单元130之间的第二透镜单元150。第二透镜单元150可以配置为调节经准直后的照明光束L1以使光源的像110′的位置位于显微物镜330的后焦面。在这种情况下，光源110可以看作位于显微物镜330的入瞳，由此，照明光束L1能够均匀地照射到待测物2表面。

如上所述，照明模块100可以包括第一反射单元130。在一些示例中，第一反射单元130可以用于将照明光束L1反射至分光模块200。在一些示例中，照明模块100可以不包括第一反射单元130，则照明光束L1可以依次经由第一透镜单元140、第二透镜单元150、以及第一偏振单元120直接到达分光模块200。

在一些示例中，分光模块200可以配置为反射部分照明光束至显微镜1的内壁，并透射部分照明光束至扫描模块300。其中，反射至显微镜1的内壁的照明光束对于待测物2的测量是没有任何贡献的，此外，其还会给光路系统10带来一定的负面影响。为了描述方便，以下将分光模块200反射至显微镜1的内壁的照明光束称为第一杂散光束L11，分光模块200透射至扫描模块300的照明光束L1依然称为照明光束L1。

在一些示例中，分光模块200可以设置于照明模块100与扫描模块300之间，照明光束L1经分光模块200透射后即到达扫描模块300。换言之，扫描模块300可以配置为接收透过分光模块200的照明光束L1。

图5是示出了本公开所涉及的转盘310的示意图。

参见图4，在一些示例中，扫描模块300可以包括具有透光孔311的转盘310、第二偏振单元320、以及显微物镜330。照明光束L1可以依次经由转盘310、第二偏振单元320、以及显微物镜330到达待测物2并被待测物2反射以形成反射光束L1′。换言之，具有透光孔311的转盘310、第二偏振单元320、以及显微物镜330可以沿着照明光束L1的传播方向依次设置。

参见图5，在一些示例中，多个透光孔311可以以阿基米德螺线的方式均匀地排布于转盘310。照明光束L1到达转盘310时，部分可以经由透光孔311透过转盘310到达第二偏振单元320(以下继续称为照明光束L1)，部分被转盘310反射以形成第二杂散光束L12。

在一些示例中，可以通过旋转转盘310以改变透光孔311的位置以使照明光束L1到达待测物2的各个待测区域。由此，能够实现对待测物2的完整扫描。

在一些示例中，具有透光孔311的转盘310可以是Nipkow转盘。在一些示例中，转盘310上可以布置有用于观察待测物2的转盘透镜312。在这种情况下，通过设置于转盘310上的转盘透镜312，能够快速地寻找到待测物2和待测物2的待测区域。

在一些示例中，转盘310可以是以与承载平台20平行的方式设置于扫描模块300。由此，照明光束L1能够通过透光孔311进入扫描模块300。

参见图4，在一些示例中，转盘310的中心轴线与预设方向D1可以具有大于0°的第一预设夹角。换言之，转盘310可以是倾斜设置的。优选地，转盘310的倾斜方向可以如图4所示。在这种情况下，照明光束L1同样能够通过透光孔311进入扫描模块300，并且，当部分照明光束被转盘310反射形成第二杂散光束L12时，第二杂散光束L12的传播方向能够以远离成像模块400的方式传播，能够降低第二杂散光束L12进入成像模块400以影响待测物2的成像的可能。

在一些示例中，预设方向D1可以是与承载平台20垂直的方向。

在一些示例中，第二偏振单元320可以是1/4波片。在这种情况下，照明光束L1和反射光束L1′先后通过1/4波片，能够使从扫描模块300出射的反射光束L1′相对照明光束L1的偏振方向旋转90°，从而使得待测物2表面的反射光束L1′得以透过第三偏振单元420，被传感单元410(稍后描述)接收。在一些示例中，第二偏振单元320可以与预设方向D1呈45°设置。

在一些示例中，扫描模块300还可以包括设置于转盘310与显微物镜330之间的套筒透镜340。套筒透镜340可以配置为调节照明光束L1以使光源的像110′的位置位于显微物镜330的入瞳，也即，显微物镜330的后焦面(或称后焦平面)。由此，照明光束L1能够均匀地照射到待测物2表面。

在一些示例中，套筒透镜340可以是单个透镜。在另一些示例中，套筒透镜340可以是由多个透镜组合而成。

在一些示例中，显微物镜330可以是无限远显微物镜330。在这种情况下，若待测物2的待测区域位于显微物镜330的焦平面，则待测区域反射的反射光束L1′经显微物镜330出射后能够变为平行光。

图6是示出了本公开所涉及的测量光路的示意图。图7是示出了本公开所涉及的共聚焦原理的示意图。

参见图6，在一些示例中，测量光路可以包括扫描模块300、分光模块200、以及成像模块400。扫描模块300可以配置为接收来自待测物2的反射光束L1′并将反射光束L1′出射至分光模块200，接着分光模块200可以将反射光束L1′反射至成像模块400。

参见图7，以物镜1000为例，共聚焦扫描原理中，只有位于物镜1000的焦平面S的待测区域反射的反射光束可以被聚焦于针孔2000，而位于非焦平面S的待测区域反射的反射光束会被阻挡。换言之，经扫描模块300的共焦作用后能够过滤非焦平面反射的反射光束。由此，能够使待测物2的成像更清晰。

在如图7所示的光路中，若需要调节待测物2的待测区域使其位于物镜的焦平面，则可以将针孔和物镜看作整体共同移动。

相较于图7所示的传统的共聚焦结构，本公开在扫描模块300引入套筒透镜340，在测量光路中，套筒透镜340还可以配置为接收显微物镜330所出射的平行光(即从显微物镜330的焦平面反射的反射光束L1′)并将平行光聚焦成像至转盘310的透光孔311。若想要调节待测物2的待测区域使其位于显微物镜330的焦平面，则只需要对显微物镜330的在预设方向的位置进行调节即可，而显微物镜330的重量较轻，因此，能够更灵活地调整测量光路以使待测物2的待测区域位于显微物镜330的焦平面。

在本实施方式中，套筒透镜340还可以配置为调节反射光束L1′以使反射光束L1′聚焦于透光孔311。在这种情况下，位于焦平面的待测区域反射的反射光束L1′可以从扫描模块300出射并到达成像模块400，由此，能够增强成像图像的信噪比以提高对待测物2的测量精度。

在一些示例中，光路系统10还可以包括具有第一驱动机构的驱动模块600(参见图2)。其中，第一驱动机构可以配置为驱动显微物镜330在预设方向D1移动以使待测物2的待测区域位于显微物镜330的焦平面。在这种情况下，通过调节显微物镜330的在预设方向的位置能够使待测物2的待测区域位于显微物镜330的焦平面，由此，由待测区域反射的反射光束L1′能够聚焦于透光孔311。

在一些示例中，光路系统10还可以包括位置记录模块700(参见图2)。位置记录模块700可以用于获得并记录显微物镜330的位置信息。基于显微物镜330的位置信息和反射光束L1′的光强信息能够获得待测物2的高度信息。

在一些示例中，驱动模块600还可以包括用于驱动转盘310运动的第二驱动机构。在一些示例中，第二驱动机构可以驱动转盘310绕着转盘310的中心轴线旋转。在这种情况下，通过驱动转盘310运动能够使照明光束L1到达待测物2的各个待测区域，进而能够获得待测物2完整的测量信息。在一些示例中，第二驱动机构可以设置于转盘310。

如上所述，扫描模块300可以接收来自待测物2的反射光束L1′并将反射光束L1′出射至分光模块200。在一些示例中，分光模块200还可以配置为接收来自扫描模块300的反射光束L1′并将反射光束L1′反射至成像模块400。由此，成像模块400能够接收到来自待测物2的反射光束L1′，并获得反射光束L1′的光强信息。

在一些示例中，成像模块400可以包括传感单元410、设置于传感单元410与分光模块200之间的第三偏振单元420(参见图6)。反射光束L1′被分光模块200反射后可以经由第三偏振单元420到达传感单元410。换言之，传感单元410可以配置为接收透过第三偏振单元420的反射光束L1′。

在一些示例中，传感单元410可以是CCD或CMOS相机。第三偏振单元420可以是与第一偏振单元120的偏振方向不同的偏振片。由此，经第一偏振单元120透过的照明光束L1可以被第三偏振单元420吸收而不被第三偏振单元420透过。

在一些示例中，优选地，第一偏振单元120的偏振方向可以与第三偏振单元420的偏振方向正交。在这种情况下，被转盘310反射的照明光束L1(第二杂散光束L12)即使经由分光模块200被反射至成像模块400，第二杂散光束L12也不能透过第三偏振单元420进而到达传感单元410，换言之，第三偏振单元420的设置能够降低传感单元410接收到非待测物2反射的反射光束(即，杂散光)的可能性，由此，能够提高光路系统10的测量准确性以更准确地对待测物2进行重建。

在本实施方式中，由于穿过扫描模块300的照明光束L1和到达待测物2并被待测物2反射形成的反射光束L1′先后透过第二偏振单元320，因此，从扫描模块300出射的反射光束L1′的偏振方向可以旋转90°。在这种情况下，反射光束L1′能够透过第三偏振单元420并到达传感单元410，传感单元410能够接收到从待测物2反射回来的反射光束L1′，由此，能够降低噪声对目标信号的干扰进而提高目标信号的信噪比，提高反射光束L1′到达传感单元410后的成像质量。

在另一些示例中，第一偏振单元120和第三偏振单元420的偏振方向可以不是正交的，例如二者的偏振方向可以具有任意不为零的θ的角度，此时若照明光束L1穿过第二偏振单元320，则照明光束L1的偏振方向可以改变θ的二分之一。当来回穿过第二偏振单元320时，照明光束L1的偏振方向可以改变θ。在一些示例中，成像模块400还可以包括设置于传感单元410与第三偏振单元420之间的第三透镜单元430。在一些示例中，第三透镜单元430可以是中继镜头。第三透镜单元430可以用于将反射光束L1′汇聚于传感单元410。

图8是示出了本公开所涉及的光路系统10的总光路的变形例的示意图。

在本实施方式中，光路系统10还可以包括用于吸收第一杂散光束L11的辅助吸光模块500(参见图8)。在一些示例中，辅助吸光模块500可以设置于显微镜1的内壁，当第一杂散光束L11被反射至内壁时会被辅助吸光模块500吸收(稍后具体描述)。在这种情况下，能够减少光路系统10中的第一杂散光束L11以便于后续提高待测物2的成像质量。

如上所述，照明光束L1在传播的过程中会产生第一杂散光束L11(被分光模块200反射至显微镜1的内壁的照明光束)。本公开还提供了一种具有辅助吸光模块500的光路系统10，可以基于上述的辅助吸光模块500吸收第一杂散光束L11以减少光路系统10中的第一杂散光束L11以提高待测物2的成像质量。

参见图8，在一些示例中，辅助吸光模块500可以包括第四偏振单元510、第二反射单元520、以及吸光纸530。其中，第四偏振单元510可以以相对于光轴倾斜第二预设角度的方式设置于内壁。在一些示例中，相对于光轴倾斜可以指的是相对于第一杂散光束L11的光轴倾斜。在一些示例中，第二预设角度可以不为零。换言之，第四偏振单元510相对于预设方向D1可以是倾斜设置。在一些示例中，第四偏振单元510可以配置为吸收来自分光模块200的第一杂散光束L11。在一些示例中，第四偏振单元510的偏振方向可以与第三偏振单元420的偏振方向相同。由此，第四偏振单元510能够吸收第一杂散光束L11进而衰减光路系统10中的杂散光束。

在一些示例中，第四偏振单元510还可以配置为将第一杂散光束L11反射至第二反射单元520，第二反射单元520可以配置为接收来自第四偏振单元510的第一杂散光束L11且将第一杂散光束L11反射至吸光纸530。在这种情况下，若第一杂散光束L11没有完全被第四偏振单元510吸收，则第四偏振单元510可以将第一杂散光束L11反射至第二反射单元520，接着第二反射单元520将第一杂散光束L11反射至吸光纸530以使剩余的第一杂散光束L11被吸收，由此，能够进一步地降低光路系统10中的杂散光束。

在一些示例中，第二反射单元520可以是凹面镜。在一些示例中，第二反射单元520接收第一杂散光束L11的一侧可以是凹凸不平的。在这种情况下，第一杂散光束L11在到达第二反射单元520后会在第二反射单元520进行多次反射以削弱第一杂散光束L11，由此，能够降低第一杂散光束L11的能量。

在一些示例中，吸光纸530可以设置于内壁。在一些示例中，吸光纸530可以位于传感单元410的视场之外。在这种情况下，即使第一杂散光束L11没有被完全吸收，其也不能传播至传感单元410对待测物2的成像造成影响。

在本实施方式中，光路系统10还可以包括处理模块。处理模块可以配置为基于反射光束L1′的光强信息获得待测物2的高度信息以对待测物2进行重建。由此，能够重建待测物2的三维形貌。

在本公开中，通过将转盘310倾斜设置，能够使被转盘310反射的照明光束以远离成像模块400的方式传播，进一步地，通过在照明模块100中设置第一偏振单元120，在成像模块400中设置与第一偏振单元120的偏振方向正交的第三偏振单元420，而使被转盘310反射的照明光束被阻挡而不能进入传感单元410中。在这种情况下，能够降低非待测物2反射的反射光束进入成像模块400而被传感单元410接收的可能性，由此，能够提高来自待测物2的反射光束的信噪比以提高成像质量，进而能够提高对待测物2的重建精度。另外，本公开还提供了一种具有辅助吸光模块500的光路系统10，通过辅助吸光模块500，能够减弱光路系统10中因分光模块200产生的杂散光束以进一步地提高待测物2的成像质量。

综上所述，根据本公开，能够提供一种能够降低光路中的杂散光以提高对待测物2的测量精度进而能够提高对待测物2的重建精度的光路系统10。

虽然以上结合附图和示例对本公开进行了具体说明，但是可以理解，上述说明不以任何形式限制本公开。本领域技术人员在不偏离本公开的实质精神和范围的情况下可以根据需要对本公开进行变形和变化，这些变形和变化均落入本公开的范围内。

Claims (10)

1.一种显微镜的光路系统，其特征在于，所述光路系统包括照明模块、分光模块、扫描模块、以及成像模块，所述照明模块包括第一偏振单元和用于发射照明光束的光源；所述分光模块设置于所述照明模块和所述扫描模块之间并配置为接收来自所述扫描模块的反射光束并将反射光束反射至所述成像模块；所述扫描模块配置为接收透过所述分光模块的照明光束并将照明光束出射至所述待测物且接收来自所述待测物的反射光束并将反射光束出射至所述分光模块，所述扫描模块包括沿照明光束的传播方向依次设置的具有透光孔的转盘、第二偏振单元、以及显微物镜；所述成像模块包括传感单元、设置于所述传感单元与所述分光模块之间的第三偏振单元，所述传感单元配置为接收透过所述第三偏振单元的反射光束，所述第一偏振单元的偏振方向和所述第三偏振单元的偏振方向不同。

2.根据权利要求1所述的光路系统，其特征在于，所述照明模块还包括用于将照明光束反射至所述分光模块的第一反射单元，所述第一偏振单元设置于所述光源与所述第一反射单元之间。

3.根据权利要求2所述的光路系统，其特征在于，所述照明模块还包括设置于所述光源与所述第一反射单元之间的第一透镜单元和第二透镜单元，所述第一透镜单元配置为准直照明光束，所述第二透镜单元配置为调节经准直后的照明光束以使所述光源的像的位置位于所述显微物镜。

4.根据权利要求1所述的光路系统，其特征在于，所述第一偏振单元的偏振方向与所述第三偏振单元的偏振方向正交。

5.根据权利要求1所述的光路系统，其特征在于，所述第二偏振单元为1/4波片。

6.根据权利要求1所述的光路系统，其特征在于，还包括具有第一驱动机构的驱动模块，所述第一驱动机构配置为驱动所述显微物镜在预设方向移动以使所述待测物的待测区域位于所述显微物镜的焦平面。

7.根据权利要求6所述的光路系统，其特征在于，所述转盘的中心轴线与所述预设方向具有大于0°的第一预设夹角。

8.根据权利要求1所述的光路系统，其特征在于，所述扫描模块还包括设置于所述转盘与所述显微物镜之间的套筒透镜，所述套筒透镜配置为调节照明光束以使所述光源的像位于所述显微物镜的后焦面，并且调节反射光束以使反射光束聚焦于所述透光孔。

9.根据权利要求1所述的光路系统，其特征在于，还包括用于吸收第一杂散光束的辅助吸光模块，第一杂散光束为照明光束中被所述分光模块反射至所述显微镜的内壁的光束，所述辅助吸光模块包括以相对于光轴倾斜第二预设角度的方式设置于所述内壁的第四偏振单元、第二反射单元、以及设置于所述内壁且位于所述传感单元的视场之外的吸光纸，所述第四偏振单元配置为吸收来自所述分光模块的第一杂散光束且将第一杂散光束反射至所述第二反射单元，所述第二反射单元配置为接收来自所述第四偏振单元的第一杂散光束且将第一杂散光束反射至所述吸光纸。

10.根据权利要求9所述的光路系统，其特征在于，所述第四偏振单元的偏振方向与所述第三偏振单元的偏振方向相同。

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