CN116719173A - 光学设备、激光准直调节方法、系统及介质 - Google Patents

Abstract

本发明提供了光学设备、激光准直调节方法、系统及介质。该激光准直调节方法包括步骤P1：控制升降样品台升降并获取具有一第一光斑的一第一图像和具有一第二光斑的一第二图像；步骤P2：识别第一光斑的中心的一第一坐标和第二光斑的中心的一第二坐标；步骤P3：当第一差值的绝对值大于或等于第一阈值时，控制光路调整装置以使得第一差值的绝对值小于第一阈值；步骤P4：控制升降样品台升降并获取具有一第三光斑的一第三图像；步骤P5：识别第三光斑的中心的一第三坐标；步骤P6：当第二差值的绝对值大于或等于第二阈值时，控制光路调整装置以使得第二差值的绝对值小于第二阈值。该方法能够快速、准确地实现激光准直调节。

Description

光学设备、激光准直调节方法、系统及介质

技术领域

本发明涉及光学设备的激光准直技术领域，尤其涉及激光准直调节方法、激光准直调节系统、计算机可读存储介质，以及包含该激光准直调节系统的光学设备、执行该激光准直调节方法的光学设备。

背景技术

随着科学研究的发展和光子产业的升级，对于能够在介观尺度精细表征材料光学特性，并且能够实时快速获取样品信息的强烈需求将促进相关检测技术的进步。通常用于光学测量的光学设备使用激光作为激发光源经激发光路后进入显微模块，然后照射样品表面，样品产生的信号光通过显微模块后被收集光路收集处理。光学设备中，激光光束中心常常偏离物镜的光轴，这样激光照射到样品表面形成的光斑中心就偏离了视野中心。如何快速准确地进行激光准直调节是光学设备研发的一个重要课题。

发明内容

本发明提供了光学设备的激光准直调节方法，所述光学设备包括一光路调整装置，一成像装置，一物镜，和一升降样品台；一激光经所述光路调整装置和所述物镜后照射于所述升降样品台上的一样品上，所述成像装置能够对所述样品成像；所述方法包括如下步骤：

步骤P1：控制所述升降样品台升降并从所述成像装置获取具有一第一光斑的一第一图像和具有一第二光斑的一第二图像，所述第一光斑为所述升降样品台位于一第一高度时所述激光的光斑，所述第二光斑为所述升降样品台位于一第二高度时所述激光的光斑；

步骤P2：识别所述第一光斑的中心的一第一坐标和所述第二光斑的中心的一第二坐标，判断所述第一坐标与所述第二坐标之间的第一差值的绝对值是否小于一第一阈值；所述第一坐标为所述第一光斑的中心在一坐标平面的投影的坐标，所述第二坐标为所述第二光斑的中心在所述坐标平面的投影的坐标，所述坐标平面垂直于所述升降样品台的升降方向；

步骤P3：当所述第一差值的绝对值大于或等于所述第一阈值时，根据所述第一差值控制所述光路调整装置以使得所述第一差值的绝对值小于所述第一阈值；当所述第一差值的绝对值小于所述第一阈值时，不执行步骤P3；

步骤P4：控制所述升降样品台升降并从所述成像装置获取具有一第三光斑的一第三图像，所述第三光斑为所述升降样品台位于一第三高度时所述激光的光斑；

步骤P5：识别所述第三光斑的中心的一第三坐标，判断所述第三坐标与所述物镜的光轴的一第四坐标之间的第二差值的绝对值是否小于一第二阈值；所述第三坐标为所述第三光斑的中心在所述坐标平面的投影的坐标，所述第四坐标为所述物镜的光轴在所述坐标平面的投影的坐标；

步骤P6：当所述第二差值的绝对值大于或等于所述第二阈值时，根据所述第二差值控制所述光路调整装置以使得所述第二差值的绝对值小于所述第二阈值；当所述第二差值的绝对值小于所述第二阈值时，不执行步骤P6。

本发明还提供了光学设备的激光准直调节方法，所述光学设备包括一光路调整装置和一物镜，一激光经所述光路调整装置后通过所述物镜；所述方法包括如下步骤：

控制所述光路调整装置使得所述激光通过所述物镜的入光孔的中心；和

控制所述光路调整装置使得所述激光的光束中心与所述物镜的光轴重合。

本发明还提供了光学设备的激光准直调节系统，所述光学设备包括一光路调整装置和一物镜，一激光经所述光路调整装置后通过所述物镜；所述激光准直调节系统包括：

一第一控制模块，用于控制所述光路调整装置使得所述激光通过所述物镜的入光孔的中心；和

一第二控制模块，用于控制所述光路调整装置使得所述激光的光束中心与所述物镜的光轴重合。

本发明还提供了光学设备的激光准直调节系统，所述光学设备包括一光路调整装置，一成像装置，一物镜，和一升降样品台；一激光经所述光路调整装置和所述物镜后照射于所述升降样品台上的一样品上，所述成像装置能够对所述样品成像；所述激光准直调节系统包括：

一第一图像获取模块，用于控制所述升降样品台升降并从所述成像装置获取具有一第一光斑的一第一图像和具有一第二光斑的一第二图像，所述第一光斑为所述升降样品台位于一第一高度时所述激光的光斑，所述第二光斑为所述升降样品台位于一第二高度时所述激光的光斑；

一第一识别判断模块，用于识别所述第一光斑的中心的一第一坐标和所述第二光斑的中心的一第二坐标，判断所述第一坐标与所述第二坐标之间的第一差值的绝对值是否小于一第一阈值；所述第一坐标为所述第一光斑的中心在一坐标平面的投影的坐标，所述第二坐标为所述第二光斑的中心在所述坐标平面的投影的坐标，所述坐标平面垂直于所述升降样品台的升降方向；

一第一控制执行模块，用于当所述第一差值的绝对值大于或等于所述第一阈值时，根据所述第一差值控制所述光路调整装置使得所述第一差值的绝对值小于所述第一阈值；当所述第一差值的绝对值小于所述第一阈值时，不执行操作；

一第二图像获取模块，用于控制所述升降样品台升降并从所述成像装置获取具有一第三光斑的一第三图像，所述第三光斑为所述升降样品台位于一第三高度时所述激光的光斑；

一第二识别判断模块，用于识别所述第三光斑的中心的一第三坐标，判断所述第三坐标与所述物镜的光轴的一第四坐标之间的第二差值的绝对值是否小于一第二阈值；所述第三坐标为所述第三光斑的中心在所述坐标平面的投影的坐标，所述第四坐标为所述物镜的光轴在所述坐标平面的投影的坐标；

一第二控制执行模块，用于当所述第二差值的绝对值大于或等于所述第二阈值时，根据所述第二差值控制所述光路调整装置使得所述第二差值的绝对值小于所述第二阈值；当所述第二差值的绝对值小于所述第二阈值时，不执行操作。

本发明还提供了光学设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述激光准直调节方法的步骤。

本发明还提供了光学设备，包括：一光路调整装置，一成像装置，一物镜，一升降样品台和一激光准直调节系统；一激光经所述光路调整装置和所述物镜后照射于所述升降样品台上的一样品上，所述成像装置能够对所述样品成像；所述激光准直调节系统为上述的激光准直调节系统。

本发明还提供了计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，包括所述计算机程序被处理器执行时实现上述激光准直调节方法的步骤。

本发明提供了光学设备、激光准直调节方法、装置系统及介质。该激光准直调节方法中通过获取升降样品台位于不同高度时的图像及其中的激光光斑，调节所述光路调整装置使得两个激光光斑的偏差小于第一阈值，这样就能够实现将激光调整为通过物镜的入光孔的中心；接着再将激光光斑中心调整到样品图像中心（即视野中心），实现激光的光束中心与物镜的光轴重合。该方法能够快速、准确地实现激光准直调节。

附图说明

图1为本发明提供的一种光学设备的结构示意图；

图2为本发明提供的另一种光学设备的结构示意图；

图3为本发明提供的一种光路调整装置结构示意图；

图4为图2中第二调整机构的立体结构示意图；

图5为本发明提供的激光准直调节方法的流程图；

图6为本发明提供的激光的光束中心偏离物镜光轴的光路示意图；

图7为图6中虚线圈的放大示意图；

图8为升降样品台位于第五高度时激光的光斑的图像；

图9为升降样品台位于第四高度时激光光斑的图像；

图10为升降样品台位于第六高度时激光光斑的图像；

图11为图8-10所示激光光斑在坐标平面内的位置关系图；

图12为图11的简化示意图；

图13为本发明提供的激光与物镜光轴交叉且通过物镜的入光孔中心的光路示意图；

图14为本发明提供的激光与物镜光轴交叉且通过物镜的入光孔中心时第一光斑与第二光斑的位置关系示意图；

图15为升降样品台位于第三高度时激光的光斑在坐标平面内的示意图；

图16为激光的光斑的中心与图像中心重合的示意图；

图17为本发明提供的一种激光准直调节系统的结构示意图；

图18为本发明提供的另一种激光准直调节系统的结构示意图。

附图标记说明：10 升降样品台，20 光路调整装置，22 光学调整架，23 笼式直角调整架，30 物镜，40 成像装置，50 激光准直调节系统，51 第一控制模块，52 第二控制模块，100 样品，201 第一反射元件，202 第二反射元件，211 第一平移机构，212 第二平移机构，220 安装架，221 第一角度调整机构，222 第二角度调整机构，223 镜架，225 顶丝，241第一安装座，242 第二安装座，251 第一台面，252 第二台面，300 物镜，301 第一光学元件，302 第二光学元件，303 入光孔，511 第一图像获取模块，512 第一识别判断模块，513第一控制执行模块，521 第二图像获取模块，522 第二识别判断模块，523 第二控制执行模块，X 第一方向，Y 第二方向，Z 第三方向，Rx 第四方向，Ry 第五方向，Rz 第六方向，Re 激光，R1 射激光，C 光轴，T 中心，R2 第一出射激光，R3 第二出射激光，S1 第一平面，S2 第二平面，Δh1 第一预设高度，Δh2 第二预设高度，H4 第四高度，H5 第五高度，H6 第六高度，B1 第一光斑，B2 第二光斑，B3 第三光斑，B0 聚焦光斑。

具体实施方式

图1为本发明提供的一种光学设备的结构示意图；图2为本发明提供的另一种光学设备的结构示意图；图3为本发明提供的一种光路调整装置结构示意图；图4为图2中第二调整机构的立体结构示意图。结合图1-4可以看出，该光学设备包括：一光路调整装置20，一成像装置40，一物镜300，一升降样品台10和一激光准直调节系统50；一激光Re经光路调整装置20和物镜300后照射于升降样品台10上的一样品100上，成像装置40能够对样品100成像。

在一个示意性的实施方式中，该光学设备包括激发光路模块（图中未画出）、显微模块30、信号收集光路模块（图中未画出）、和成像光路模块（图中未画出）。激发光路模块能够产生符合用户需求的激光Re。激发光路模块包括光路调整装置20，用于调整激光Re传输的空间位置和方向。可选的，激发光路模块还包括如下模块中的一个或多个：偏振状态调整模块，用于调整激光Re的偏振状态，例如偏振方向、偏振类型等；振镜模块，用于改变激光Re的传输方向实现激光扫描；功率调整模块，用于调整激光Re的功率。激发光路模块还可以包括其他用于调整激光Re性能的光路或模块。激发光路模块的相关技术方案可参考专利申请号为CN202320967287X和CN2023209672846的中国实用新型专利申请文件。可选的，上述这些模块设置于光路调整装置20和显微模块30之间。可选的，激发光路模块还包括产生激光Re的激光器。显微模块30包括物镜300。激发光路模块产生的激光Re进入显微模块30后通过物镜300，然后照射于升降样品台10上的样品100上。样品100受到激光Re照射后产生反射光Rs。反射光Rs反向通过物镜300后进入显微模块30，进而被成像光路模块中的成像装置40接收并成像。这样从成像装置40就可以通过物镜300看到激光Re照射到样品100上的光斑。当然，如果样品100受到激光Re照射后能够被激励产生信号光（图中未画出）。则该信号光能够反向通过物镜300后进入显微模块30，进而被收集光路模块收集并处理，例如进行实空间成像或动量空间成像，并用光谱仪进行分析生成光谱数据。收集光路模块的相关技术方案可参考申请号为202222685016.3、202223066457.1、202223068712.6和202223068881.X的中国实用新型专利申请文件。图1和图2所示的实施例中，显微模块30还包括一第一光学元件301和一第二光学元件302。第一光学元件301反射来自光路调整装置20的激光Re至物镜300，第二光学元件302透射该激光Re并反射该反射光Rs至成像装置40。可选的，第一光学元件301和第二光学元件302的类型、二者之间的位置关系以及各自反射面的朝向均可以根据实际应用场景进行调整，相关技术方案可参考专利申请号为CN202321505385.8的中国实用新型专利申请文件。成像光路模块包括成像装置40，接收反射光Rs后对激光Re的光斑进行成像。可选的，成像光路模块包括照明光源和照明传输光路（图中未画出），用于生成照射样品100的照明光。成像光路模块的相关技术方案可参考专利申请号为CN202321505385.8的中国实用新型专利申请文件。可选的，成像装置为工业相机。升降样品台10上放置样品100。在进行激光准直调节时，样品100可选用硅片等表面平整的片状材料，便于形成质量好的激光光斑。升降样品台10能够沿着第三方向Z运动，使得样品100靠近或远离物镜300。通常第三方向Z为竖直方向，其垂直于升降样品台10放置样品100的端面。激光准直调节系统50分别与光路调整装置20、成像装置40和升降样品台10通讯连接。激光准直调节系统50能够控制升降样品台10沿着第三方向Z的升降运动，还能够从成像装置40接收图像信号，对图像信号分析处理后控制光路调整装置20以实现激光准直调节，直至激光Re中心与物镜300光轴重合。为了便于描述，建立一坐标平面S0，平行于样品100，且垂直于第三方向Z。可选的，升降样品台10还能够在垂直于第三方向Z的平面内运动。

在一个示意性的实施方式中，光路调整装置20包括：

一第一平移机构211，能够控制激光Re沿一第一方向X平移；

一第二平移机构212，能够控制激光Re沿一第二方向Y平移，第二方向Y与第一方向X交叉且均平行于坐标平面S0；

一第一角度调整机构221，能够控制激光Re沿第一方向X偏转；

一第二角度调整机构222，能够控制激光Re沿第二方向Y偏转；升降样品台10的升降方向为一第三方向Z运动，第三方向Z垂直于第一方向X和第二方向Y。

这样，激光Re在第一方向X和第二方向Y上的平移和偏转均通过一单独的机构进行控制，彼此相对独立；即第一平移机构211独立控制激光Re沿第一方向X平移，第二平移机构212独立控制激光Re沿第二方向Y平移，第一角度调整机构221独立控制激光Re沿第一方向X偏转，第二角度调整机构222独立控制激光Re沿第二方向Y偏转。光路调整装置20中的第一平移机构211、第二平移机构212、第一角度调整机构221和第二角度调整机构222可以控制复数个光学元件以实现激光Re的平移和偏转。光学元件的类型和个数可以根据实际应用场景进行适应设置。图1-4中以光路调整装置20具有2个反射元件为例进行说明。光路调整装置20的其他实施方式可以参考专利申请号为CN2023219618138和CN2023220414292的中国实用新型专利申请文件，其中的所有实施例及其描述均可引入本发明作为光路调整装置的实施例。通常第一方向X垂直于第二方向Y。

可选的，该光路调整装置20还包括一第一反射元件201，能够反射一入射激光R1后形成一第一出射激光R2。第一平面S1垂直于第一反射元件201的反射面，通常入射激光R1和第一出射激光R2位于第一平面S1内。第一平移机构211能够带动第一反射元件201在一第四方向Rx上移动，但该移动方向不平行于第一反射元件201的反射面。可选的，第四方向Rx平行于第一平面S1。

该光路调整装置20还包括一第二反射元件202，能够反射第一出射激光R2后形成一第二出射激光R3。第二反射元件202的反射面被设置为倾斜于第一平面S1，其中，第一平面S1与第二平面S2垂直相交。第二平移机构212能够带动第二反射元件202在一第五方向Ry上移动。可选的，第五方向Ry垂直于第一平面S1且平行于第二平面S2；

其中，第一角度调整机构221能够调整第二反射元件202的反射面（图中未标识）相对于第一平面S1的一第一倾角；第二角度调整机构222能够调整第二反射元件202的反射面相对于第一平面S1的一第二倾角。

具体而言，第一平移机构和第二平移机构均为平移台。当入射激光R1被设置为沿着第四方向Rx传输时，到达第一反射元件201的反射面被反射后形成第一出射激光R2。第一出射激光R2沿第六方向Rz传输。入射激光R1和第一出射激光R2位于第一平面S1内，即第四方向Rx和第六方向Rz构成的平面平行于第一平面S1。可选的，第四方向Rx垂直于第六方向Rz。图1-4所示实施例中，第四方向Rx位于水平方向，且与第一方向X平行，第六方向Rz与第三方向Z平行，即为竖直方向。这是由入射激光R1至物镜300之间的光路设置决定的。可选的，入射激光R1至物镜300之间的光路设置变更时，第四方向Rx与第一方向X不平行（例如交叉）；和/或第六方向Rz与第三方向Z不平行（例如交叉）。调整第一反射元件201的反射面，使得其垂直于第一平面S1，且与入射激光R1的夹角为45度。本公开中，反射面指的是反射元件起到反射作用的面，入射光到达反射面后被反射为反射光。这样第一出射激光R2与第一反射元件201的反射面的夹角也为45度，入射激光R1垂直于第一出射激光R2。第一出射激光R2入射到第二反射元件202的反射面并被反射为第二出射激光R3。第一出射激光R2和第二出射激光R3位于第二平面S2内。第一平面S1与第二平面S2垂直相交。

可选的，第一角度调整机构221和第二角度调整机构222能够调节使得第二反射元件202的反射面平行于第四方向Rx，且与第一平面S1的夹角为45度。这样也就与第一出射激光R2的夹角为45度，第二出射激光R3就沿着第五方向Ry出射。第五方向Ry垂直于第一平面S1，第五方向Ry垂直于第四方向Rx和第六方向Rz。图1-4所示实施例中，第五方向Ry位于水平方向与第二方向Y平行。这是由入射激光R1至物镜300之间的光路设置决定的。可选的，入射激光R1至物镜300之间的光路设置变更时，第五方向Ry与第二方向Y不平行（例如交叉）。

激光准直调节系统50向第一平移机构211传输控制指令使得第一反射元件201在第四方向Rx上移动时，第二出射激光R3也在第四方向Rx上产生平移，进而使得向物镜300传输的激光Re在第一方向X上产生平移。激光准直调节系统50向第二平移机构212传输控制指令使得第二反射元件202在第五方向Ry上移动时，第二出射激光R3也在第六方向Rz上产生平移，进而使得向物镜300传输的激光Re在第二方向Y上产生平移。这样就可以通过激光准直调节系统50控制第一平移机构211和第二平移机构212平移调整激光Re的空间位置。

激光准直调节系统50分别向第一角度调整机构221和第二角度调整机构222传输控制指令以调整第二出射激光R3的传输角度，进而控制激光Re进入物镜300前相对于坐标平面S0的倾角。第一角度调整机构221能够控制激光Re沿第一方向X偏转，也就是说，第一角度调整机构221能够控制激光Re在坐标平面S0上的光斑沿着第一方向X移动。第二角度调整机构222能够控制激光Re沿第二方向Y偏转，也就是说，第二角度调整机构222能够控制激光Re在坐标平面S0上的光斑沿着第二方向Y移动。

综上，第一平移机构211能够在第四方向Rx上平移第一反射元件201实现激光Re在第一方向X上平移；第二平移机构212能够在第五方向Ry上平移第二反射元件202实现激光Re在第二方向Y上平移；第四方向Rx垂直于第五方向Ry，使得激光Re在第一方向X和第二方向Y上的平移彼此相对独立，能够独立调节激光光斑在第一方向X和第二方向Y上的移动。第一角度调整机构221能够控制第二反射元件202绕一第一轴转动进而使得激光Re沿第一方向X偏转；第二角度调整机构222能够控制第二反射元件202绕一第二轴转动进而使得激光Re沿第二方向Y偏转。第一轴垂直于第二轴使得激光Re在两个偏转方向也彼此相对独立，能够独立调节激光光斑在第一方向X和第二方向Y上的移动。这样调整简单方便，效率高。

图3所示的实施例中，入射光先经过第一反射元件201再经过第二反射元件202后输出。由于光的传输路径是可逆的，在另一个示意性的实施方式中，保持图3中光学设备及其中的光路调整装置不变，仅仅逆转光的传输方向，也就是入射光先经过第二反射元件202，然后再经过第一反射元件201。可选的，第一反射元件201和第二反射元件202之间还可以有其他光路系统，例如设置一个或多个反射镜以改变光的传播路径。

在一个示意性的实施方式中，光路调整装置20还包括一笼式直角调整架23和一第一安装座241，第一平移机构211包括一第一台面251，第一反射元件201安装于笼式直角调整架23中，笼式直角调整架23安装于第一安装座241上，第一安装座241安装于第一台面251上。可选的，第一安装座241与第一台面251为一体结构。

在一个示意性的实施方式中，光路调整装置20还包括一第二安装座242，第二平移机构212包括一第二台面252。光路调整装置20还包括一光学调整架22，光学调整架22包括第一角度调整机构221和第二角度调整机构222。光学调整架22安装于第二安装座242上，第二安装座242安装于第二台面252上。可选的，第二安装座242与第二台面252为一体结构。

在一个示意性的实施方式中，光学调整架22为二维俯仰调整镜架，包括一安装架220，固定于第二安装座242上。图4中，光学调整架22还包括一镜架223，与安装架220相对设置；第二反射元件202固定安装于镜架223上，镜架223与安装架220相对设置之间通过拉簧224连接；第一角度调整机构221和第二角度调整机构222分别通过顶丝225调节安装架220与镜架223之间的距离；第一角度调整机构221能够使得第二反射元件202绕一第一轴旋转，第一轴垂直于第四方向Rx；第二角度调整机构222能够使得第二反射元件22绕一第二轴旋转，第二轴垂直于第五方向Ry。平衡时，拉簧产生的回复力与顶丝产生的撑力彼此平衡。

在一个示意性的实施方式中，第一平移机构211、第二平移机构212、第一角度调整机构221和第二角度调整机构222中的一个或多个为电驱动。可选的，这四个都是电驱动，就可以通过控制设备进行快速精准调整光路。

在一个示意性的实施方式中，第一反射元件201和第二反射元件202均为平面反射镜，例如铝镜或银镜。本公开中，反射元件指的是具有反射功能的光学元件，还可以具有其他功能。例如反射元件还可以是分束器或二向色镜。

上述的光学设备在安装和使用过程中，需要确保激光Re的光束中心与物镜300的光轴重合（包括在误差范围内的基本重合），实现激光准直照射到样品100；也就是要让激光Re在样品100表面的光斑中心位于成像装置40所获得的样品图像的视野中心。但实际上，入射激光R1可能偏离第四方向Rx，第二出射激光R3可能偏离第五方向Ry，入射激光R1至物镜300之间的光路设置和安装也可能产生偏差，使得最终激光Re的光束中心与物镜300的光轴不重合，需要进行激光准直调节。物镜的光轴平行于第三方向Z，垂直于坐标平面。一般激光准直调节包括粗调和细调。设备调试人员首先需要进行粗调，使得激光Re的光束中心尽可能接近与物镜300的光轴重合；粗调一般由人工完成。粗调完成后，需要进行细调，才能准确的实现激光Re的光束中心与物镜300的光轴重合。

图5为本发明提供的激光准直调节方法的流程图。结合图1-5中可以看出，该光学设备包括：一光路调整装置20，一成像装置40，一物镜300，和一升降样品台10；一激光Re经光路调整装置20和物镜300后照射于升降样品台10上的一样品100上，成像装置40能够对样品100成像。该激光准直调节方法由激光准直调节系统50执行，包括如下步骤P1-P6。

步骤P1：控制升降样品台10升降并从成像装置40获取具有一第一光斑的一第一图像和具有一第二光斑的一第二图像，第一光斑为升降样品台10位于一第一高度时激光Re的光斑，第二光斑为升降样品台10位于一第二高度时激光Re的光斑。

图6为本发明提供的激光的光束中心偏离物镜光轴的光路示意图。图7为图6中虚线圈的放大示意图。结合图1-7可以看出，初始状态时，来自光路调整装置20的激光Re与物镜300的光轴C可能在第一方向X和/或第二方向Y上有位置偏离，也可能二者不平行具有一定的夹角，还有可能两种情况都发生。为了简化描述，图6和图7以平面XZ内的光路为例进行说明。平面YZ内的光路参考平面XZ内的光路，不再赘述。从图6和图7可以看出，激光Re通过物镜300后被汇聚至物镜300的前焦平面。当升降样品台10位于某一高度时，激光Re能够照射到样品100的表面形成光斑。此时成像模块40能够获得的样品100的图像中具有该激光Re的光斑。样品100的图像中心T为物镜300的光轴C在一坐标平面S0的投影。需要说明的是，对于升降样品台10位于任意高度时样品100的图像中心T均不变。坐标平面S0垂直于升降样品台100的升降方向（即第三方向Z），也就是说坐标平面S0平行于平面XY，垂直于物镜300的光轴C。当升降样品台10沿着第三方向Z升降并位于不同高度时，激光Re处于不同程度的聚焦状态，照射到样品100的表面形成光斑的大小不同。同时，由于经过物镜300后激光Re倾斜于坐标平面S0，激光Re的光斑的中心对应不同样品高度时，在坐标平面S0内投影的坐标是不同的。升降样品台位于第一高度时激光Re的光斑为第一光斑；对应地，升降样品台位于第一高度时成像模块40获取的样品100的图像为第一图像。升降样品台位于第二高度时激光Re的光斑为第二光斑；对应地，升降样品台位于第二高度时成像模块40获取的样品100的图像为第二图像。第一高度不等于第二高度，即二者为任意不同的高度。这样，可以通过获取的第一光斑的中心和第二光斑的中心在坐标平面S0内的投影的坐标的差值判断激光Re经物镜300后的倾斜程度。图6所示实施例中，物镜300的入光孔303的半径约为1-3毫米，激光光束的直径小于入光孔303的直径。可选的，激光光束的直径大于或等于入光孔303的直径。物镜300与升降样品台的顶部的距离约为10-20毫米。光路调整装置20与物镜300之间的光路长度一般超过1000毫米。

在一个示意性的实施方式中，步骤P1包括：控制升降样品台10升降并对激光Re进行聚焦，确定一第四高度H4为聚焦时升降样品台10的高度；控制升降样品台10以第四高度H4为基准沿第三方向Z的正方向移动一第一预设高度Δh1至一第五高度H5，和/或以第四高度H4为基准沿第三方向Z的反方向移动一第二预设高度Δh2至一第六高度H6；

第一高度为第四高度H4并且第二高度为第五高度H5或第六高度H6；或者第一高度为第五高度H5并且第二高度为第六高度H6。

为了更好地确定经过激光Re经过物镜300后的传输方向，以聚焦时升降样品台10所处高度为基准选取第一高度和第二高度。可选的，使用激光准直调节系统50控制升降样品台10升降，获取复数个不同高度时对应的光斑，识别这些光斑的大小，然后继续控制升降样品台10移动使得光斑逐渐变小直至光斑达到最小（或小于某一设定值）。这样就能确定聚焦时升降样品台10的高度，即第四高度H4。

可选的，控制升降样品台10以第四高度H4为基准沿第三方向Z的正方向移动第一预设高度Δh1至第五高度H5，这样第一高度为第四高度H4并且第二高度为第五高度H5。

可选的，控制升降样品台10以第四高度H4为基准沿第三方向Z的反方向移动第二预设高度Δh2至第六高度H6，这样第一高度为第四高度H4并且第二高度为第六高度H6。

可选的，控制升降样品台10以第四高度H4为基准沿第三方向Z的正方向移动第一预设高度Δh1至第五高度H5，并且以第四高度H4为基准沿第三方向Z的反方向移动第二预设高度Δh2至第六高度H6；这样第一高度为第五高度H5并且第二高度为第六高度H6。可选的，Δh1=Δh2，例如取5-20微米等。

图8为升降样品台位于第五高度时激光的光斑的图像。图9为升降样品台位于第四高度时激光光斑的图像。图10为升降样品台位于第六高度时激光光斑的图像。结合图8-10可知，升降样品台10位于第四高度H4时，激光Re处于聚焦状态，激光的光斑最小。升降样品台10位于第五高度H5和第六高度H6时，激光Re均处于散焦状态，激光的光斑比聚焦时的光斑大。

图11为图8-10所示激光光斑在坐标平面内的位置关系图。图12为图11的简化示意图。图6-12以第一高度为第五高度H5并且第二高度为第六高度H6为例进行说明，即升降样品台10位于第五高度H5时，对应的激光光斑为第一光斑B1；升降样品台10位于第六高度H6时，对应的激光光斑为第二光斑B2。升降样品台10位于第四高度H4时，对应的激光光斑为聚焦光斑B0。

步骤P2：识别第一光斑B1的中心的一第一坐标（x1，y1）和第二光斑B2的中心的一第二坐标（x2，y2），判断第一坐标（x1，y1）与第二坐标（x2，y2）之间的第一差值ΔN1的绝对值|ΔN1|是否小于一第一阈值Pth1；第一坐标（x1，y1）为第一光斑B1的中心在坐标平面S0的投影的坐标，第二坐标（x2，y2）为第二光斑B2的中心在坐标平面S0的投影的坐标，坐标平面S0垂直于升降样品台100的升降方向，即第三方向Z。

在一个示意性的实施方式中，步骤P2中，第一坐标（x1，y1）在第一方向X的分量为x1、在第二方向Y的分量为y1；第二坐标（x2，y2）在第一方向X的分量为x2、在第二方向Y的分量为y2；“判断第一坐标（x1，y1）与第二坐标（x2，y2）之间的第一差值ΔN1的绝对值|ΔN1|是否小于第一阈值Pth1”的步骤包括：判断|x1-x2|是否小于一第三阈值Pth3，且|y1-y2|是否小于一第四阈值Pth4。判断第一坐标（x1，y1）与第二坐标（x2，y2）之间的第一差值ΔN1的绝对值|ΔN1|就是判断第一光斑B1的中心与第二光斑B2的中心的偏离程度（例如距离）。这样将表示二者的偏离程度的第一差值ΔN1的绝对值|ΔN1|分别在第一方向X和第二方向Y上进行分解，即第一坐标（x1，y1）与第二坐标（x2，y2）之间的第一差值ΔN1的绝对值|ΔN1|在第一方向X的分量为|x1-x2|、在第二方向的分量为|y1-y2|。在第一方向X和第二方向Y上分别判断第一光斑B1的中心与第二光斑B2的中心的偏离程度，第一方向X垂直于第二方向Y，这样在一个直角坐标系内就能够通过坐标之间的差值就可以判断上述偏离程度。可选的，判断第一坐标（x1，y1）与第二坐标（x2，y2）之间的第一差值ΔN1的绝对值|ΔN1|是否小于第一阈值Pth1的步骤包括：计算第一坐标（x1，y1）与第二坐标（x2，y2）之间距离作为第一差值ΔN1的绝对值|ΔN1|。

如图8-10所示的激光光斑的图像，对应的物镜300的放大倍数为20倍，Δh1=Δh2=20微米。从图8-9可以看出，升降样品台10位于第四高度H4时，位于焦平面的聚焦光斑B0小；从第四高度H4开始沿着Z方向向上移动样品20微米，得到的第一光斑B1比聚焦光斑B0大；从第四高度H4开始沿着Z方向向下移动样品20微米，得到的第二光斑B2也比聚焦光斑B0大。如图11，将聚焦光斑B0、第一光斑B1和第二光斑B2均投影到坐标平面S0；其简化图如图12所示。上述三个光斑B0、B1和B2的中心位于一条直线，该直线为激光Re经过物镜300后的光束中心在坐标平面S0的投影。相邻两个光斑对应的升降样品台10所处高度差一定时，该相邻两个光斑中心的偏离越大（即第一差值的绝对值越大），表示该激光Re经过物镜300后的光束中心倾斜程度越大。图12中，T为样品100的图像中心，即物镜300的光轴在坐标平面S0的投影。上述三个光斑B0、B1和B2的中心均偏离图像中心T。

步骤P3：当第一差值ΔN1的绝对值|ΔN1|大于或等于第一阈值Pth1时，根据第一差值ΔN1控制光路调整装置20以使得第一差值ΔN1的绝对值|ΔN1|小于第一阈值 Pth1；当第一差值ΔN1的绝对值|ΔN1|小于第一阈值Pth1时，不执行步骤P3；

图13为本发明提供的激光与物镜光轴交叉且通过物镜的入光孔中心的光路示意图。图14为本发明提供的激光与物镜光轴交叉且通过物镜的入光孔中心时第一光斑与第二光斑的位置关系示意图。结合图13和14可以看出，当激光Re与物镜300的光轴C交叉且通过物镜300的入光孔303中心时，激光Re的光束中心的传播方向不变。图13中由于激光Re的光束中心与光轴C的夹角太小，没有画出激光Re的光束边缘，仅画出光束中心示意。结合图6，物镜300的入光孔303的半径约为2毫米，光路调整装置20与物镜300之间的光路长度一般超过1000毫米；这样激光Re在进入物镜300前，其偏转角度一般不超过0.1度。第五高度H5和第六高度H6的高度差为Δh1+Δh2，例如20微米。那么第一光斑B1的中心与第二光斑B2的中心的偏离，即第一差值ΔN1的绝对值|ΔN1|不超过0.1微米。也就是说，将第一光斑B1的中心与第二光斑B2的中心的偏离即第一差值ΔN1的绝对值|ΔN1|调整为小于第一阈值Pth1时，可以认为激光Re与物镜300的光轴C交叉且通过物镜300的入光孔303中心。需要说明的是，这里激光Re通过物镜300的入光孔303中心的含义包含在误差范围内激光Re稍稍偏离通过物镜300的入光孔303中心的情况。该“偏离”取决于第一阈值Pth1的大小。步骤P3中，当第一差值ΔN1的绝对值|ΔN1|小于第一阈值Pth1时，不执行步骤P3，此时经过步骤P2后已经实现了激光Re与物镜300的光轴C交叉且通过物镜300的入光孔303中心。

在一个示意性的实施方式中，步骤P3包括：当|x1-x2|大于或等于第三阈值Pth3时，控制第一平移机构211和/或第一角度调整机构221以使得|x1-x2|小于第三阈值Pth3；当|y1-y2|大于或等于第四阈值Pth4时，控制第二平移机构212和/或第二角度调整机构222以使得|y1-y2|小于第四阈值Pth4。这样就可以分别在第一方向X和第二方向Y上调整激光Re使之通过物镜300的入光孔303的中心。也就是控制第一平移机构211和/或第一角度调整机构221使得第一光斑B1在坐标平面S0的投影与第二光斑B2在坐标平面S0的投影在第一方向X上逐渐相互靠近；控制第二平移机构212和/或第二角度调整机构222使得第一光斑B1在坐标平面S0的投影与第二光斑B2在坐标平面S0的投影在第二方向Y上逐渐相互靠近。

在一个示意性的实施方式中，步骤P3中“控制第一平移机构211和/或第一角度调整机构221以使得|x1-x2|小于第三阈值Pth3”的步骤包括：获取预存的一第一对应关系f1，第一对应关系f1为相对于激光准直状态第一平移机构211的第一位移量ΔM1和/或第一角度调整机构221的第一调节量Δθ1与x1-x2的关系；根据激光准直调节时测得的x1-x2和第一对应关系f1获得第一平移机构211的第一位移量ΔM1和/或第一角度调整机构221的第一调节量Δθ1；控制第一平移机构211移动第一位移量ΔM1和/或控制第一角度调整机构221调节第一调节量Δθ1；

步骤P3中“控制第二平移机构212和/或第二角度调整机构222以使得|y1-y2|小于第四阈值Pth4”的步骤包括：获取预存的一第二对应关系f2，第二对应关系f2为相对于激光准直状态第二平移机构212的第二位移量ΔM2和/或第二角度调整机构222的第二调节量Δθ2与y1-y2的关系；根据激光准直调节时测得的y1-y2和第二对应关系f2获得第二平移机构212的第二位移量ΔM2和/或第二角度调整机构222的第二调节量Δθ2；控制第二平移机构212移动第二位移量ΔM2和/或控制第二角度调整机构222调节第二调节量Δθ2。

具体而言，控制第一平移机构211和/或第一角度调整机构221使得|x1-x2|小于第三阈值Pth3，也就是要控制第一平移机构211和第一角度调整机构221中的至少一个使得激光Re在第一方向X上通过物镜300的入光孔303的中心。如前文，移动第一平移机构211能够使得激光Re的光斑在第一方向X上移动；调节第一角度调整机构221能够使得激光Re的光斑在第一方向X上移动；当然，同时移动第一平移机构211和调节第一角度调整机构221也能够使得激光Re的光斑在第一方向X上移动。

可选的，预先获取第一平移机构211的第一位移量ΔM1与x1-x2之间的关系（即第一对应关系f1）；也就是从激光准直状态开始，第一平移机构211移动多少能够对应地使得第一光斑B1的中心与第二光斑B2的中心在第一方向X上相距多少距离（即x1-x2）。这样就可以通过当下激光准直调节时测得的x1-x2和该第一对应关系f1获得第一平移机构211的第一位移量ΔM1。然后就可以控制第一平移机构211移动第一位移量ΔM1，使得|x1-x2|小于第三阈值Pth3。此时，第一对应关系f1为相对于激光准直状态第一平移机构211的第一位移量ΔM1与x1-x2的关系。

可选的，预先获取第一角度调整机构221的第一调节量Δθ1与x1-x2之间的关系（即第一对应关系f1）；也就是从激光准直状态开始，第一角度调整机构221步进多少能够对应地使得第一光斑B1的中心与第二光斑B2的中心在第一方向X上相距多少距离（即x1-x2）。这样就可以通过当下激光准直调节时测得的x1-x2和该第一对应关系f1获得第一角度调整机构221的第一调节量Δθ1。然后就可以控制第一角度调整机构221步进第一调节量Δθ1，使得|x1-x2|小于第三阈值Pth3。此时，第一对应关系f1为相对于激光准直状态第一角度调整机构221的第一调节量Δθ1与x1-x2的关系。

可选的，第一对应关系f1为对应表或函数。进一步的，该第一对应关系f1为一次函数。需要说明的是，第一对应关系f1的获取可以通过预先在一实验光学设备上测量得到。该实验光学设备与当下进行激光准直调节的光学设备可以相同，也可以不同，但二者具有确定的对应关系。例如该实验光学设备与当下进行激光准直调节的光学设备的光路相同，但第一高度和第二高度的获取相同或不同。可选的，该实验光学设备与当下进行激光准直调节的光学设备的光路相同；预先在一实验光学设备上测量第一对应关系f1时，第一高度和第二高度分别为相对于焦平面往上15微米、往下15微米；当下进行激光准直调节时，第一高度和第二高度分别为相对于焦平面往上20微米、往下20微米。

可选的，操作第一平移机构211以改变第一光斑B1的中心与第二光斑B2的中心在第一方向X上偏离程度，适时获取该偏离程度值（即|x1-x2|）直至其小于第三阈值Pth3；和/或，操作第一角度调整机构221以改变第一光斑B1的中心与第二光斑B2的中心在第一方向X上偏离程度，适时获取该偏离程度值（即|x1-x2|）直至其小于第三阈值Pth3。

同理，控制第二平移机构212和/或第二角度调整机构222使得|y1-y2|小于第四阈值Pth4，也就是要控制第二平移机构212和第二角度调整机构222中的至少一个使得激光Re在第二方向Y上通过物镜300的入光孔303的中心。如前文，移动第二平移机构212能够使得激光Re的光斑在第二方向Y上移动；调节第二角度调整机构222能够使得激光Re的光斑在第二方向Y上移动；当然，同时移动第二平移机构212和调节第二角度调整机构222也能够使得激光Re的光斑在第二方向Y上移动。

可选的，预先获取第二平移机构212的第二位移量ΔM2与y1-y2之间的关系（即第二对应关系f2）；也就是从激光准直状态开始，第二平移机构212移动多少能够对应地使得第一光斑B1的中心与第二光斑B2的中心在第二方向Y上相距多少距离（即y1-y2）。这样就可以通过当下激光准直调节时测得的y1-y2和该第二对应关系f2获得第二平移机构212的第二位移量ΔM2。然后就可以控制第二平移机构212移动第二位移量ΔM2，使得| y1-y2|小于第四阈值Pth4。此时，第二对应关系为相对于激光准直状态第二平移机构212的第二位移量ΔM2与y1-y2之间的关系。

可选的，预先获取第二角度调整机构222的第二调节量Δθ2与y1-y2之间的关系（即第二对应关系f2）；也就是从激光准直状态开始，第二角度调整机构222步进多少能够对应地使得第一光斑B1的中心与第二光斑B2的中心在第二方向Y上相距多少距离（即y1-y2）。这样就可以通过当下激光准直调节时测得的y1-y2和该第二对应关系f2获得第二角度调整机构222的第二调节量Δθ2。然后就可以控制第二角度调整机构222步进第二调节量Δθ2，使得| y1-y2|小于第四阈值Pth4。此时，第二对应关系为相对于激光准直状态第二角度调整机构222的第二调节量Δθ2与y1-y2的关系。

可选的，第二对应关系f2为对应表或函数。进一步的，该第二对应关系f2为一次函数。需要说明的是，第二对应关系f2的获取也可以通过预先在一实验光学设备上测量得到。具体可参考前文对第一对应关系f1的获取描述，再次不再赘述。

可选的，操作第二平移机构212以改变第一光斑B1的中心与第二光斑B2的中心在第二方向Y上偏离程度，适时获取该偏离程度值（即|y1-y2|）直至其小于第四阈值Pth4；和/或，操作第二角度调整机构222以改变第一光斑B1的中心与第二光斑B2的中心在第二方向Y上偏离程度，适时获取该偏离程度值（即|y1-y2|）直至其小于第四阈值Pth4。

步骤P4：控制升降样品台10升降并从成像装置40获取具有一第三光斑B3的一第三图像，第三光斑为升降样品台10位于一第三高度H3时激光Re的光斑。

图15为升降样品台位于第三高度时激光的光斑在坐标平面内的示意图。结合图13和图14所示，经过步骤P3后，激光Re通过物镜300的入光孔303的中心，升降样品台10位于不同高度对应的激光Re的光斑的中心的偏离（即第一差值的绝对值）小于一第一阈值，可以认为此时各光斑是同心的。如图15所示，步骤P4获取具有第三光斑B3的第三图像，其方法可参考前文对步骤P1中获取具有第一光斑B1的第一图像和具有第二光斑B2的第二图像的描述，在此不再赘述。需要说明的是，步骤P4中，第三高度与第一高度或第二高度相同或不同。当第三高度与第一高度或第二高度相同时，第三图像不必进行重新拍照，直接用第一图像或第二图像作为第三图像，此时升降样品台10可以不升降。可选的，第三光斑B3为激光Re聚焦时的光斑，该第三高度对应焦平面位置。第三图像及第三光斑B3的获取可参考前文聚焦光斑B0的描述。理论上两次聚焦对应的位置都是焦平面位置，但由于聚焦需要识别激光光斑的大小，实际每次聚焦时取光斑最小的高度位置。多次聚焦对应的高度在识别误差范围内可能存在偏差。步骤P4再次获取对应第三高度的第三图像和第三光斑B3，有助于再次确认激光光斑的中心偏离图像中心T的准确数据。

步骤P5：识别第三光斑B3的中心的一第三坐标（x3，y3），判断第三坐标（x3，y3）与物镜300的光轴C的一第四坐标（x4，y4）之间的第二差值ΔN2的绝对值|ΔN2|是否小于一第二阈值Pth2；第三坐标（x3，y3）为第三光斑B3的中心在坐标平面S0的投影的坐标，第四坐标（x4，y4）为物镜300的光轴C在坐标平面S0的投影T的坐标。

在一个示意性的实施方式中，步骤P5中，第三坐标（x3，y3）在第一方向X的分量为x3、在第二方向Y的分量为y3；第四坐标（x4，y4）在第一方向X的分量为x4、在第二方向Y的分量为y4；步骤P5中“判断第三坐标（x3，y3）与物镜300的光轴C的一第四坐标（x4，y4）之间的第二差值ΔN2的绝对值|ΔN2|是否小于一第二阈值Pth2”的步骤包括：判断|x3-x4|是否小于一第五阈值Pth5，且|y3-y4|是否小于一第六阈值Pth6。具体判断过程可参考前文对步骤P2的相关描述，在此不再赘述。物镜300的光轴C的第四坐标（x4，y4）位于第三图像的中心T。

步骤P6：当第二差值ΔN2的绝对值|ΔN2|大于或等于第二阈值Pth2时，根据第二差值ΔN2控制光路调整装置20使得第二差值ΔN2的绝对值|ΔN2|小于第二阈值Pth2；当第二差值ΔN2的绝对值|ΔN2|小于第二阈值Pth2时，不执行步骤P6。

在一个示意性的实施方式中，步骤P6包括：当|x3-x4|大于或等于第五阈值Pth5时，控制第一平移机构211和第一角度调整机构221以使得|x3-x4|小于第五阈值Pth5；当|y3-y4|大于或等于第六阈值Pth6时，控制第二平移机构212和第二角度调整机构222以使得|y3-y4|小于第六阈值Pth6。

在一个示意性的实施方式中，步骤P6中“控制第一平移机构211和第一角度调整机构221以使得|x3-x4|小于第五阈值Pth5”的步骤包括：获取预存的一第三对应关系f3，第三对应关系f3为相对于激光准直状态第一平移机构211的第三位移量ΔM3和第一角度调整机构21的第三调节量Δθ3与x3-x4的关系；根据激光准直调节时测得的x3-x4和第三对应关系f3获得第一平移机构211的第三位移量ΔM3和第一角度调整机构221的第三调节量Δθ3；控制第一平移机构211移动第三位移量ΔM3并且控制第一角度调整机构221调节第三调节量Δθ3；

步骤P6中“控制第二平移机构212和第二角度调整机构222以使得|y3-y4|小于第六阈值Pth6”的步骤包括：获取预存的一第四对应关系f4，第四对应关系f4为相对于激光准直状态第二平移机构221的第四位移量ΔM4和第二角度调整机构222的第四调节量Δθ4与y3-y4的关系；根据激光准直调节时测得的y3-y4和第四对应关系f4获得第二平移机构222的第四位移量ΔM4和第二角度调整机构222的第四调节量Δθ4；控制第二平移机构222移动第四位移量ΔM4并且控制第二角度调整机构222调节第四调节量Δθ4。

具体而言，控制第一平移机构211和第一角度调整机构221使得|x3-x4|小于第三阈值Pth5，也就是要控制第一平移机构211和第一角度调整机构221使得在第一方向X上激光Re的光束中心与物镜300的光轴C重合，在第一方向X上激光光斑的中心与样品图像中心T重合，即实现激光Re在第一方向X上的准直。如前文，移动第一平移机构211、调节第一角度调整机构221均能够使得激光Re的光斑在第一方向X上移动。从激光准直状态开始，第一平移机构211移动多少且第一角度调整机构221步进多少能够使得在第一方向X上激光Re中心通过物镜300的入光孔303中心（升降样品台10位于不同高度对应的激光Re的光斑的中心的偏离小于一阈值）。这样就可以通过当下激光准直调节时测得的x3-x4和该第三对应关系f3获得第一平移机构211的第三位移量ΔM3和第一角度调整机构221的第三调节量Δθ3。然后就可以控制第一平移机构211移动第三位移量ΔM3并且控制第一角度调整机构221调节第三调节量Δθ3，使得|x3-x4|小于第五阈值Pth5。此时，第三对应关系f3为相对于激光准直状态第一平移机构211的第三位移量ΔM3和第一角度调整机构221的第三调节量Δθ3与x3-x4的关系。可选的，第三对应关系f3为对应表或函数。进一步的，该第三对应关系f3为一次函数；即激光准直状态第一平移机构211的第三位移量ΔM3与x3-x4为一次函数关系，并且第一角度调整机构221的第三调节量Δθ3与x3-x4为一次函数。

同理，控制第二平移机构212和第二角度调整机构222使得|y3-y4|小于第六阈值Pth6，也就是要控制第二平移机构212和第二角度调整机构222使得在第二方向Y上激光Re的光束中心与物镜300的光轴C重合，在第二方向Y上激光光斑的中心与样品图像中心T重合，即实现激光Re在第二方向Y上的准直。如前文，移动第二平移机构212、调节第二角度调整机构222均能够使得激光Re的光斑在第二方向Y上移动。从激光准直状态开始，第二平移机构212移动多少且第二角度调整机构222步进多少能够使得在第二方向Y上激光Re中心通过物镜300的入光孔303中心（升降样品台10位于不同高度对应的激光Re的光斑的中心的偏离小于一阈值）。这样就可以通过当下激光准直调节时测得的y3-y4和该第四对应关系f4获得第二平移机构221的第四位移量ΔM4和第二角度调整机构222的第四调节量Δθ4。然后就可以控制第二平移机构221移动第四位移量ΔM4并且控制第二角度调整机构222调节第四调节量Δθ4，使得| y3-y4|小于第六阈值Pth6。此时，第四对应关系f4为相对于激光准直状态第二平移机构221的第四位移量ΔM4和第二角度调整机构222的第四调节量Δθ4与y3-y4的关系。可选的，第四对应关系f4为对应表或函数。进一步的，该第四对应关系f4为一次函数；即激光准直状态第二平移机构221的第四位移量ΔM4与y3-y4为一次函数关系，并且第二角度调整机构222的第四调节量Δθ4与y3-y4为一次函数。

需要说明的是，第三对应关系f3和第四对应关系f4的获取都可以通过预先在一实验光学设备上测量得到。

图16为激光的光斑的中心与图像中心重合的示意图。经过步骤P6后， 第三光斑B3的中心与图像中心T重合，此时第一方向X和第二方向Y上激光Re的光束中心与物镜300的光轴C重合，即实现了激光Re的准直。步骤P6中，当第二差值ΔN2的绝对值|ΔN2|小于第二阈值Pth2时，不执行步骤P6，此时经过步骤P5后已经实现了激光Re的准直。

在一个示意性的实施方式中，步骤P1、步骤P2和步骤P3执行多个循环。每个循环执行时的参数，包括第一高度、第二高度、第一阈值等，可以相同也可以不同。在一个示意性的实施方式中，步骤P4、步骤P5和步骤P6执行多个循环。每个循环执行时的参数，包括第三高度、第二阈值等，可以相同也可以不同。在一个示意性的实施方式中，步骤P1、步骤P2、步骤P3、步骤P4、步骤P5和步骤P6执行多个循环。

在一个示意性的实施方式中，第一阈值Pth1、第三阈值Pth3和第四阈值Pth4中的一个或2个或3个选自0.1微米-0.5微米，例如0.1微米、0.2微米、0.3微米、0.4微米、0.5微米。第二阈值Pth2、第五阈值Pth5和第六阈值Pth6中的一个或2个或3个选自0.5-3微米，例如0.5微米、1微米、1.5微米、2微米、2.5微米、3微米。

综上，本发明提供的一种光学设备的激光准直调节方法中，光学设备包括一光路调整装置20和一物镜30，一激光Re经光路调整装置20后通过物镜30；方法包括如下步骤：

步骤N1：控制光路调整装置20使得激光Re通过物镜300的入光孔303的中心；和

步骤N2：控制光路调整装置20使得激光Re的光束中心与物镜300的光轴C重合。

可选的，光学设备还包括一成像装置40，和一升降样品台10；激光Re经光路调整装置20和物镜30后照射于升降样品台10上的一样品100上，成像装置40能够对样品100成像；步骤N1包括步骤P1、步骤P2和步骤P3，步骤N2包括步骤P4、步骤P5和步骤P6。

图17为本发明提供的一种激光准直调节系统的结构示意图。结合图1、图2和图17可以看出，光学设备包括一光路调整装置20，一成像装置40，一物镜30，和一升降样品台10；一激光Re经光路调整装置20和物镜30后照射于升降样品台10上的一样品100上，成像装置40能够对样品100成像；激光准直调节系统50包括：

一第一图像获取模块511，用于控制升降样品台10升降并从成像装置40获取具有一第一光斑的一第一图像和具有一第二光斑的一第二图像，第一光斑为升降样品台10位于一第一高度时激光Re的光斑，第二光斑为升降样品台10位于一第二高度时激光Re的光斑；

一第一识别判断模块512，用于识别第一光斑B1的中心的一第一坐标（x1，y1）和第二光斑B2的中心的一第二坐标（x2，y2），判断第一坐标（x1，y1）与第二坐标（x2，y2）之间的第一差值ΔN1的绝对值|ΔN1|是否小于一第一阈值Pth1；第一坐标（x1，y1）为第一光斑B1的中心在坐标平面S0的投影的坐标，第二坐标（x2，y2）为第二光斑B2的中心在坐标平面S0的投影的坐标，坐标平面S0垂直于升降样品台100的升降方向；

一第一控制执行模块513，用于当第一差值ΔN1的绝对值|ΔN1|大于或等于第一阈值Pth1时，根据第一差值ΔN1控制光路调整装置20使得第一差值ΔN1的绝对值|ΔN1|小于第一阈值 Pth1；当第一差值ΔN1的绝对值|ΔN1|小于第一阈值Pth1时，不执行操作；

一第二图像获取模块521，用于控制升降样品台10升降并从成像装置40获取具有一第三光斑B3的一第三图像，第三光斑为升降样品台10位于一第三高度H3时激光Re的光斑；

一第二识别判断模块522，用于识别第三光斑B3的中心的一第三坐标（x3，y3），判断第三坐标（x3，y3）与物镜300的光轴C的一第四坐标（x4，y4）之间的第二差值ΔN2的绝对值|ΔN2|是否小于一第二阈值Pth2；第三坐标（x3，y3）为第三光斑B3的中心在坐标平面S0的投影的坐标，第四坐标（x4，y4）为物镜300的光轴C在坐标平面S0的投影T的坐标；

一第二控制执行模块523，用于当第二差值ΔN2的绝对值|ΔN2|大于或等于第二阈值Pth2时，根据第二差值ΔN2控制光路调整装置20使得第二差值ΔN2的绝对值|ΔN2|小于第二阈值Pth2；当第二差值ΔN2的绝对值|ΔN2|小于第二阈值Pth2时，不执行操作。

图18为本发明提供的另一种激光准直调节系统的结构示意图。结合图1、图2和图18可以看出，光学设备包括一光路调整装置20和一物镜30，一激光Re经光路调整装置20后通过物镜30；激光准直调节系统50包括：

一第一控制模块51，用于控制光路调整装置20使得激光Re通过物镜30的入光孔303的中心；和

一第二控制模块52，用于控制光路调整装置20使得激光Re的光束中心与物镜300的光轴C重合。

在一个示意性的实施方式中，光学设备还包括一成像装置40，和一升降样品台10；激光Re经光路调整装置20和物镜30后照射于升降样品台10上的一样品100上，成像装置40能够对样品100成像；第一控制模块51还包括上述的第一图像获取模块511、第一识别判断模块512和第一控制执行模块513。第二控制模块52还包括上述的一第二图像获取模块521、第二识别判断模块522和第二控制执行模块523。

本发明还提供了一种光学设备，包括存储器、处理器以及存储在存储器中并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述激光准直调节方法的步骤。

本发明还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述激光准直调节方法的步骤。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在本公开中，名词前的数词“一”仅为该名词初次出现时的前缀，并非对该名词的数量进行限制。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。在没有更多限制的情况下，“平行”包含在误差范围内的基本平行，“垂直”包含在误差范围内的基本垂直。在没有更多限制的情况下，“和/或”表示前后两个要素中的一个或两个；例如A和/或B，包括三种情况，即A，B，A和B。在没有更多限制的情况下，本公开中的步骤的序号，并不限定步骤的执行顺序。本公开中，没有特殊说明的情况下，激光的光斑指的是激光经物镜后照射到样品上形成的光斑。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (16)

1.光学设备的激光准直调节方法，其特征在于，所述光学设备包括一光路调整装置，一成像装置，一物镜，和一升降样品台；一激光经所述光路调整装置和所述物镜后照射于所述升降样品台上的一样品上，所述成像装置能够对所述样品成像；所述方法包括如下步骤：

步骤P1：控制所述升降样品台升降并从所述成像装置获取具有一第一光斑的一第一图像和具有一第二光斑的一第二图像，所述第一光斑为所述升降样品台位于一第一高度时所述激光的光斑，所述第二光斑为所述升降样品台位于一第二高度时所述激光的光斑；

步骤P2：识别所述第一光斑的中心的一第一坐标和所述第二光斑的中心的一第二坐标，判断所述第一坐标与所述第二坐标之间的第一差值的绝对值是否小于一第一阈值；所述第一坐标为所述第一光斑的中心在一坐标平面的投影的坐标，所述第二坐标为所述第二光斑的中心在所述坐标平面的投影的坐标，所述坐标平面垂直于所述升降样品台的升降方向；

步骤P3：当所述第一差值的绝对值大于或等于所述第一阈值时，根据所述第一差值控制所述光路调整装置以使得所述第一差值的绝对值小于所述第一阈值；当所述第一差值的绝对值小于所述第一阈值时，不执行步骤P3；

步骤P4：控制所述升降样品台升降并从所述成像装置获取具有一第三光斑的一第三图像，所述第三光斑为所述升降样品台位于一第三高度时所述激光的光斑；

步骤P5：识别所述第三光斑的中心的一第三坐标，判断所述第三坐标与所述物镜的光轴的一第四坐标之间的第二差值的绝对值是否小于一第二阈值；所述第三坐标为所述第三光斑的中心在所述坐标平面的投影的坐标，所述第四坐标为所述物镜的光轴在所述坐标平面的投影的坐标；

步骤P6：当所述第二差值的绝对值大于或等于所述第二阈值时，根据所述第二差值控制所述光路调整装置以使得所述第二差值的绝对值小于所述第二阈值；当所述第二差值的绝对值小于所述第二阈值时，不执行步骤P6。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述光路调整装置包括：

一第一平移机构，能够控制所述激光沿一第一方向平移；

一第二平移机构，能够控制所述激光沿一第二方向平移，所述第二方向与所述第一方向交叉且均平行于所述坐标平面；

一第一角度调整机构，能够控制所述激光沿所述第一方向偏转；

一第二角度调整机构，能够控制所述激光沿所述第二方向偏转；所述升降样品台的升降方向为一第三方向运动，所述第三方向垂直于所述第一方向和所述第二方向。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤P1包括：控制所述升降样品台升降并对所述激光进行聚焦，确定一第四高度为聚焦时所述升降样品台的高度；控制所述升降样品台以所述第四高度为基准沿所述第三方向的正方向移动一第一预设高度至一第五高度，和/或以所述第四高度为基准沿所述第三方向的反方向移动一第二预设高度至一第六高度；

所述第一高度为所述第四高度并且所述第二高度为所述第五高度或所述第六高度；或者所述第一高度为所述第五高度并且所述第二高度为所述第六高度。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤P2中，所述第一坐标在所述第一方向的分量为x1、在所述第二方向的分量为y1；所述第二坐标在所述第一方向的分量为x2、在所述第二方向的分量为y2；“判断所述第一坐标与所述第二坐标之间的第一差值的绝对值是否小于一第一阈值”的步骤包括：判断|x1-x2|是否小于一第三阈值，且|y1-y2|是否小于一第四阈值。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤P3包括：当|x1-x2|大于或等于所述第三阈值时，控制所述第一平移机构和/或所述第一角度调整机构以使得|x1-x2|小于所述第三阈值；当|y1-y2|大于或等于所述第四阈值时，控制所述第二平移机构和/或所述第二角度调整机构以使得|y1-y2|小于所述第四阈值。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述步骤P3中所述“控制所述第一平移机构和/或所述第一角度调整机构以使得|x1-x2|小于所述第三阈值”的步骤包括：获取预存的一第一对应关系，所述第一对应关系为相对于激光准直状态所述第一平移机构的第一位移量和/或所述第一角度调整机构的第一调节量与x1-x2的关系；根据激光准直调节时测得的x1-x2和所述第一对应关系获得所述第一平移机构的第一位移量和/或所述第一角度调整机构的第一调节量；控制所述第一平移机构移动所述第一位移量和/或控制所述第一角度调整机构调节所述第一调节量；

所述步骤P3中所述“控制所述第二平移机构和/或所述第二角度调整机构以使得|y1-y2|小于所述第四阈值”的步骤包括：获取预存的一第二对应关系，所述第二对应关系为相对于激光准直状态所述第二平移机构的第二位移量和/或所述第二角度调整机构的第二调节量与y1-y2的关系；根据激光准直调节时测得的y1-y2和所述第二对应关系获得所述第二平移机构的第二位移量和/或所述第二角度调整机构的第二调节量；控制所述第二平移机构移动所述第二位移量和/或控制所述第二角度调整机构调节所述第二调节量。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述第三坐标在所述第一方向的分量为x3、在所述第二方向的分量为y3；所述第四坐标在所述第一方向的分量为x4、在所述第二方向的分量为y4；所述步骤P5中“判断所述第三坐标与所述物镜的光轴的一第四坐标之间的第二差值的绝对值是否小于一第二阈值”的步骤包括：判断|x3-x4|是否小于一第五阈值，且|y3-y4|是否小于一第六阈值。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述步骤P6包括：当|x3-x4|大于或等于所述第五阈值时，控制所述第一平移机构和所述第一角度调整机构以使得|x3-x4|小于所述第五阈值；当|y3-y4|大于或等于所述第六阈值时，控制所述第二平移机构和所述第二角度调整机构以使得|y3-y4|小于所述第六阈值。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述步骤P6中所述“控制所述第一平移机构和所述第一角度调整机构以使得|x3-x4|小于所述第五阈值”的步骤包括：获取预存的一第三对应关系，所述第三对应关系为相对于激光准直状态所述第一平移机构的第三位移量和所述第一角度调整机构的第三调节量与x3-x4的关系；根据激光准直调节时测得的x3-x4和所述第三对应关系获得所述第一平移机构的第三位移量和所述第一角度调整机构的第三调节量；控制所述第一平移机构移动所述第三位移量并且控制所述第一角度调整机构调节所述第三调节量；

所述步骤P6中所述“控制所述第二平移机构和所述第二角度调整机构以使得|y3-y4|小于所述第六阈值”的步骤包括：获取预存的一第四对应关系，所述第四对应关系为相对于激光准直状态所述第二平移机构的第四位移量和所述第二角度调整机构的第四调节量与y3-y4的关系；根据激光准直调节时测得的y3-y4和所述第四对应关系获得所述第二平移机构的第四位移量和所述第二角度调整机构的第四调节量；控制所述第二平移机构移动所述第四位移量并且控制所述第二角度调整机构调节所述第四调节量。

10. 光学设备的激光准直调节方法，其特征在于，所述光学设备包括一光路调整装置和一物镜，一激光经所述光路调整装置后通过所述物镜；所述方法包括如下步骤：

控制所述光路调整装置使得所述激光通过所述物镜的入光孔的中心；和

控制所述光路调整装置使得所述激光的光束中心与所述物镜的光轴重合。

11. 光学设备的激光准直调节系统，其特征在于，所述光学设备包括一光路调整装置和一物镜，一激光经所述光路调整装置后通过所述物镜；所述激光准直调节系统包括：

一第一控制模块，用于控制所述光路调整装置使得所述激光通过所述物镜的入光孔的中心；和

一第二控制模块，用于控制所述光路调整装置使得所述激光的光束中心与所述物镜的光轴重合。

12.光学设备的激光准直调节系统，其特征在于，所述光学设备包括一光路调整装置，一成像装置，一物镜，和一升降样品台；一激光经所述光路调整装置和所述物镜后照射于所述升降样品台上的一样品上，所述成像装置能够对所述样品成像；所述激光准直调节系统包括：

一第一图像获取模块，用于控制所述升降样品台升降并从所述成像装置获取具有一第一光斑的一第一图像和具有一第二光斑的一第二图像，所述第一光斑为所述升降样品台位于一第一高度时所述激光的光斑，所述第二光斑为所述升降样品台位于一第二高度时所述激光的光斑；

一第一识别判断模块，用于识别所述第一光斑的中心的一第一坐标和所述第二光斑的中心的一第二坐标，判断所述第一坐标与所述第二坐标之间的第一差值的绝对值是否小于一第一阈值；所述第一坐标为所述第一光斑的中心在一坐标平面的投影的坐标，所述第二坐标为所述第二光斑的中心在所述坐标平面的投影的坐标，所述坐标平面垂直于所述升降样品台的升降方向；

一第一控制执行模块，用于当所述第一差值的绝对值大于或等于所述第一阈值时，根据所述第一差值控制所述光路调整装置使得所述第一差值的绝对值小于所述第一阈值；当所述第一差值的绝对值小于所述第一阈值时，不执行操作；

一第二图像获取模块，用于控制所述升降样品台升降并从所述成像装置获取具有一第三光斑的一第三图像，所述第三光斑为所述升降样品台位于一第三高度时所述激光的光斑；

一第二识别判断模块，用于识别所述第三光斑的中心的一第三坐标，判断所述第三坐标与所述物镜的光轴的一第四坐标之间的第二差值的绝对值是否小于一第二阈值；所述第三坐标为所述第三光斑的中心在所述坐标平面的投影的坐标，所述第四坐标为所述物镜的光轴在所述坐标平面的投影的坐标；

一第二控制执行模块，用于当所述第二差值的绝对值大于或等于所述第二阈值时，根据所述第二差值控制所述光路调整装置使得所述第二差值的绝对值小于所述第二阈值；当所述第二差值的绝对值小于所述第二阈值时，不执行操作。

13.光学设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现根据权利要求1-10任一项所述激光准直调节方法的步骤。

14.光学设备，其特征在于，包括：一光路调整装置，一成像装置，一物镜，一升降样品台和一激光准直调节系统；一激光经所述光路调整装置和所述物镜后照射于所述升降样品台上的一样品上，所述成像装置能够对所述样品成像；所述激光准直调节系统为根据权利要求11-12任一项所述的激光准直调节系统。

15.根据权利要求14所述的光学设备，其特征在于，所述光路调整装置包括：

一第一平移机构，能够控制所述激光沿一第一方向平移；

一第二平移机构，能够控制所述激光沿一第二方向平移，所述第二方向与所述第一方向交叉且均平行于所述坐标平面；

一第一角度调整机构，能够控制所述激光沿所述第一方向偏转；

一第二角度调整机构，能够控制所述激光沿所述第二方向偏转；所述升降样品台的升降方向为一第三方向运动，所述第三方向垂直于所述第一方向和所述第二方向。

16.计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现根据权利要求1-10任一项所述激光准直调节方法的步骤。