CN220063856U - 光学设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种光学设备，包括：一显微镜模组，包括沿一第一方向设置的一物镜、一第一光学元件、一第二光学元件和一第三光学元件，所述第三光学元件位于所述第一光学元件和所述第二光学元件构成的整体与所述物镜之间；一激发光路模组，能够输出一激发激光；一收集光路模组，能够收集所述待测物品受到所述激发激光作用后产生的一信号光；一成像光路模组，能够产生一照明光。该光学设备中照明成像系统和激光测量系统共用一显微镜模组，结构紧凑；第三光学元件位于第一光学元件和第二光学元件下方的结构能够使得成像用的反射光未被第一光学元件和/或第二光学元件减弱或过滤，从而在照明视场中看到激光光斑，方便定位待测物品的样品点。

Description

光学设备

技术领域

本实用新型涉及光学设备技术领域，尤其涉及具有层状结构的光学设备。

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；同时光学设备还需要使用相机等成像模块对样品表面进行宽范围的成像。现有的一种光学设备将所有光学元件平铺在光学平台上，占据了很大的光学平台的空间。

实用新型内容

本实用新型提供了一种光学设备，包括：

一显微镜模组，包括沿一第一方向设置的一物镜、一第一光学元件、一第二光学元件和一第三光学元件，所述第三光学元件位于所述第一光学元件和所述第二光学元件构成的整体与所述物镜之间；

一激发光路模组，能够输出一激发激光，所述激发激光能够依次经所述第一光学元件反射、所述第三光学元件透射、所述物镜透射后进入一待测物品；

一收集光路模组，能够收集所述待测物品受到所述激发激光作用后产生的一信号光，所述信号光能够依次经所述物镜透射、所述第三光学元件透射、所述第二光学元件反射或透射后进入所述收集光路模组；

一成像光路模组，能够产生一照明光，所述照明光能够依次经所述第三光学元件反射、所述物镜透射后进入所述待测物品，所述待测物品反射所述照明光和所述激发激光后产生一反射光，所述反射光和所述信号光能够依次经所述物镜透射、所述第三光学元件反射后进入所述成像光路模组。

可选地，所述第一光学元件位于所述第三光学元件与所述第二光学元件之间，所述激发激光能够依次经所述第一光学元件反射、所述第三光学元件透射、所述物镜透射后进入所述待测物品，所述信号光能够依次经所述物镜透射、所述第三光学元件透射、所述第一光学元件透射、所述第二光学元件反射或透射后进入所述收集光路模组，所述第一光学元件为分束器或二向色镜，所述第二光学元件为分束器或二向色镜或反射镜，所述第三光学元件为分束器或二向色镜；或者，

所述第二光学元件位于所述第三光学元件和所述第一光学元件之间，所述激发激光能够依次经所述第一光学元件反射、所述第二光学元件透射、所述第三光学元件透射、所述物镜透射后进入所述待测物品，所述信号光能够依次经所述物镜透射、所述第三光学元件透射、所述第二光学元件反射进入所述收集光路模组，所述第一光学元件为分束器或二向色镜或反射镜，所述第二光学元件为分束器或二向色镜，所述第三光学元件为分束器或二向色镜。

可选地，所述激发光路模组包括一光路调整模块，所述光路调整模块能够接收N个入射激光，改变所述N个入射激光中至少一个的传输路径，并能够发出一第一出射激光。

可选地，所述激发光路模组还包括一垂直于所述第一方向的第一安装板，所述光路调整模块安装于所述第一安装板上，其中，

所述第一出射激光为所述激发激光；或者，

所述激发光路模组还包括一光学性能调制模块，所述光学性能调制模块能够接收所述第一出射激光并调制其偏振状态和/或功率后输出所述激发激光；或者，

所述激发光路模组还包括一振镜模块，所述振镜模块能够接收所述第一出射激光并控制其偏转方向后输出所述激发激光。

可选地，所述光学性能调制模块和所述振镜模块安装于所述第一安装板上；或者所述激发光路模组还包括一垂直于所述第一方向的第二安装板，所述光学性能调制模块和所述振镜模块安装于所述第二安装板上。

可选地，所述光路调整模块还能够发出一第二出射激光，所述激发光路模组还包括一光学性能调制模块、一振镜模块和一第四光学元件，所述光学性能调制模块能够接收所述第一出射激光并调制其偏振状态和/或功率后输出一第三出射激光，所述振镜模块能够接收所述第二出射激光并控制其偏转方向后输出一第四出射激光，所述第三出射激光和所述第四出射激光能够经所述第四光学元件后形成所述激发激光。

可选地，所述激发光路模组还包括垂直于所述第一方向的一第一安装板，所述光路调整模块、所述光学性能调制模块和振镜模块均安装于所述第一安装板上；或者，

所述激发光路模组还包括垂直于所述第一方向的一第一安装板和一第二安装板，所述光路调整模块安装于所述第一安装板，所述光学性能调制模块和所述振镜模块均安装于所述第二安装板上。

可选地，所述第一安装板和所述第二安装板在所述第一方向上的位置不同，所述激发光路模组还包括设置于所述第一安装板上的一第一反射元件和一第二反射元件，以及设置于所述第二安装板上的一第三反射元件和一第四反射元件；所述第一出射激光依次经过所述第一反射元件反射、所述第三反射元件反射后进入所述光学性能调制模块，所述第二出射激光依次经过所述第二反射元件反射、所述第四反射元件反射后进入所述振镜模块。

可选地，所述收集光路模组包括一第三安装板和安装于所述第三安装板上的一收集光路，所述信号光能够依次经所述物镜透射、所述第三光学元件透射、所述第二光学元件反射或透射后进入所述收集光路；所述成像光路模组包括一第四安装板和安装于所述第四安装板上的一成像光路；所述第一安装板、所述第二安装板、所述第三安装板和所述第四安装板在所述第一方向上的位置均不同。

可选地，所述光路调整模块还包括安装于所述第一安装板上的m个激光器，所述N个入射激光中有m个来自所述m个激光器，有n个来自外部，m和n均为自然数，m+n＝N；所述光路调整模块能够同时发出所述第一出射激光和所述第二出射激光，或者在所述第一出射激光和所述第二出射激光之间进行切换；所述第一出射激光的波长和所述第二出射激光的波长相同或不同；和/或

所述光学性能调制模块包括沿着光的传输方向上依次设置的一偏振片和一半波片；和/或

所述收集光路包括成像测量系统，能够实现实空间成像和/或动量空间成像，在光的传输方向上，所述成像测量系统依次包括:一第一透镜、一光阑、一第二透镜和一第三透镜；和/或

所述成像光路包括一光源、一成像模块和一第五光学元件，所述光源发出所述照明光依次经所述第五光学元件透射、所述第三光学元件反射、所述物镜透射后进入所述待测物品，所述反射光能够依次经所述物镜透射、所述第三光学元件反射、所述第五光学元件反射后进入所述成像模块；或者所述光源发出所述照明光依次经所述第五光学元件反射、所述第三光学元件反射、所述物镜透射后进入所述待测物品，所述反射光能够依次经所述物镜透射、所述第三光学元件反射、所述第五光学元件透射后进入所述成像模块；和/或

所述显微镜模组还包括一切换机构，能够将所述第三光学元件移入或移出所述物镜、所述第一光学元件和所述第二光学元件所在的光路；和/或

所述第四光学元件为分束器或二向色镜，所述第五光学元件为分束器或二向色镜，所述光源为白光LED或光纤或激光器，所述成像模块为工业相机。

本实用新型提供了一种光学设备，其中照明成像系统和激光测量系统共用一显微镜模组，结构紧凑；第三光学元件位于第一光学元件和第二光学元件下方的结构能够使得成像用的反射光未被第一光学元件和/或第二光学元件减弱或过滤，从而在照明视场中看到激光光斑，方便定位待测物品的样品点。

附图说明

图1为本实用新型提供的一种光学设备的光路结构示意图；

图2为本实用新型提供的另一种光学设备的光路结构示意图；

图3为本实用性新型提供的一种激发光路模组与第一光学元件的结构示意图；

图4为本实用性新型提供的另一种激发光路模组与第一光学元件的结构示意图；

图5为本实用性新型提供的再一种激发光路模组与第一光学元件的结构示意图；

图6为本实用性新型提供的一种光学设备的结构示意图；

图7为本实用新型提供的第一安装板及其上的光路调整模块的结构示意图；

图8为本实用新型提供的第二安装板及其上的光学性能调制模块和振镜模块的结构示意图；

图9为本实用新型提供的第三安装板及其上的收集光路模组的结构示意图；

图10为本实用新型提供的第四安装板及其上的成像光路模组的结构示意图；

图11为本实用新型提供的显微镜模组与成像光路模组安装结构示意图。

附图标记说明：10显微镜模组，11第一光学元件，12第二光学元件，13第三光学元件，20激发光路模组，21光路调整模块，22光学性能调制模块，23振镜模块，24第四光学元件，25激光器，30收集光路模组，31收集光路，40成像光路模组，41成像光路，100待测物品，101物镜，201第一反射元件，202第二反射元件，203第三反射元件，204第四反射元件，211第一光路调整单元，212第二光路调整单元，213合束光路，214第五反射元件，221偏振片，222半波片，310光阑，311第一透镜，312第二透镜，313第三透镜，411光源，412成像模块，413第五光学元件，Z第一方向，Y第二方向，X第三方向，S1第一平面，S2第二平面，S3第三平面，Re激发激光，Rs信号光，Wo照明光，Ws反射光，Ri入射激光，Ro1第一出射激光，Ro2第二出射激光，Ro3第三出射激光，Ro4第四出射激光，P1第一安装板，P2第二安装板，P3第三安装板，P4第四安装板。

具体实施方式

图1为本实用新型提供的一种光学设备的光路结构示意图。从图1可以看出，该光学设备包括：

一显微镜模组10，包括沿一第一方向Z设置的一物镜101、一第一光学元件11、一第二光学元件12和一第三光学元件13，所述第三光学元件13位于所述第一光学元件11和所述第二光学元件12构成的整体与所述物镜101之间；

一激发光路模组20，能够输出一激发激光Re，所述激发激光Re能够依次经所述第一光学元件11反射、所述第三光学元件13透射、所述物镜101透射后进入一待测物品100；

一收集光路模组30，能够收集所述待测物品100受到所述激发激光Re作用后产生的一信号光Rs，所述信号光Rs能够依次经所述物镜101透射、所述第三光学元件13透射、所述第二光学元件12反射或透射后进入所述收集光路模组30；

一成像光路模组40，能够产生一照明光Wo，所述照明光Wo能够依次经所述第三光学元件13反射、所述物镜101透射后进入所述待测物品100，所述待测物品100反射所述照明光Wo和激发激光Re后产生一反射光Ws，所述反射光Ws和所述信号光Rs能够依次经所述物镜101透射、所述第三光学元件13反射后进入所述成像光路模组40。

具体而言，该光学设备中，激发光路模组20产生的激发激光Re经过显微镜模组10到达待测物品100表面；待测物品100受到激发后产生的信号光Rs经过显微镜模组10被收集光路模组30收集。成像光路模组40发出的照明光Wo经过显微镜模组10到达待测物品100表面；待测物品100反射照明光Wo和激发激光Re后产生的反射光Ws和信号光Rs均经过显微镜模组10被成像光路模组40接收并成像。这样通过成像光路模组40同时能够看到待测物品100的表面形貌以及激发激光Re的光斑，便于定位所需测量的区域。相较于第三光学元件13位于第一光学元件11和/或第二光学元件12上方的结构，第三光学元件13位于第一光学元件11和第二光学元件12下方的结构能够使得成像光路模组接收到的照明光Wo和激发激光Re的反射光Ws未被第一光学元件11和/或第二光学元件12减弱或过滤，从而在照明视场中看到激光光斑，方便定位待测物品的样品点。本公开的光学设备具有照明成像系统和激光测量系统。其中，照明成像系统通过照明光源照射待测物品后反射光和激发激光的反射光被成像光路模组收集用于生成待测物品表面形貌和激光光斑成像；激光测量系统通过激发光路模组产生用于激励待测物品的激发激光，待测物品受激后产生信号光被收集光路模组收集用于生成待测物品的光谱信息。照明成像系统和激光测量系统共用一显微镜模组，结构紧凑。

另外，反射光Ws和信号光Rs均能够依次经所述物镜101透射、所述第三光学元件13透射、所述第二光学元件12反射或透射后进入所述收集光路模组30。显微镜模组10中激发激光Re、照明光Wo、反射光Ws和信号光Rs的传输方向均沿着第一方向Z。

图1中第一方向Z为竖直方向，第一光学元件11和所述第二光学元件12二者均位于第三光学元件13和物镜101的上方。需要说明的是，本公开中“沿某个方向设置”的含义为沿着该方向上设置有复数个部件，但并不限定这些部件的排列顺序；复数个部件之间还可以设置有其他部件。

在一个示意性的实施方式中，所述第一光学元件11位于所述第三光学元件13与所述第二光学元件12之间，所述激发激光Re能够依次经所述第一光学元件11反射、所述第三光学元件13透射、所述物镜101透射后进入所述待测物品100，所述信号光Rs能够依次经所述物镜101透射、所述第三光学元件13透射、所述第一光学元件11透射、所述第二光学元件12反射或透射后进入所述收集光路模组30，所述第一光学元件11为分束器或二向色镜，所述第二光学元件12为分束器或二向色镜或反射镜，所述第三光学元件13为分束器或二向色镜。如图1所示，从下往上沿第一方向Z依次为物镜101、第三光学元件13、第一光学元件11和第二光学元件12。此时第一光学元件11和第三光学元件13均既要能够透射光又要能够反射光，因此不能是反射镜。

图2为本实用新型提供的另一种光学设备的光路结构示意图。从图2可以看出，其与图1所示结构不同之处在于，第二光学元件12和第一光学元件11的位置发生互换，即从下往上沿第一方向Z依次为物镜101、第三光学元件13、第二光学元件12和第一光学元件11。图2中与图1相同之处参考图1对应的描述，再次不再赘述。如图2所示，所述第二光学元件12位于所述第三光学元件13和所述第一光学元件11之间，所述激发激光Re能够依次经所述第一光学元件11反射、所述第二光学元件12透射、所述第三光学元件13透射、所述物镜101透射后进入所述待测物品100，所述信号光Rs能够依次经所述物镜101透射、所述第三光学元件13透射、所述第二光学元件12反射进入所述收集光路模组30，所述第一光学元件11为分束器或二向色镜或反射镜，所述第二光学元件12为分束器或二向色镜，所述第三光学元件13为分束器或二向色镜。此时第二光学元件12和第三光学元件13均既要能够透射光又要能够反射光，因此不能是反射镜。

结合图1和图2可以看出，第一光学元件11位于第一平面S1，第一平面S1垂直于第一方向Z。第二光学元件12位于第二平面S2，第二平面S2垂直于第一方向Z。第三光学元件13位于第三平面S3，第三平面S3垂直于第一方向Z。第一平面S1、第二平面S2和第三平面S3平行。可选的，如图1和2所示，激发光路模组20位于第一平面S1，收集光路模组30位于第二平面S2，成像光路模组40位于第三平面S3。可选的，激发光路模组20的一部分位于第一平面S1，其余部分位于平行于第一平面S1的平面。需要说明的是，本公开中“依次”的含义为按顺序设置有复数个部件，但并不限定这些部件前后或之间是否还有其他部件；复数个部件之间还可以设置有其他部件。

在一个示意性的实施方式中，所述激发光路模组20包括一光路调整模块21，所述光路调整模块能够接收N个入射激光Ri，改变所述N个入射激光Ri中至少一个的传输路径，并能够发出一第一出射激光Ro1。图3为本实用性新型提供的一种激发光路模组与第一光学元件的结构示意图。从图3所示实施例中可以看出，所述激发光路模组20还包括一垂直于所述第一方向Z的第一安装板P1，所述光路调整模块21安装于所述第一安装板P1上，其中，所述第一出射激光Ro1为所述激发激光Re。也就是说，光路调整模块21输出的第一出射激光Ro1直接传输到第一光学元件11并被第一光学元件反射。

可选的，所述激发光路模组20还包括一垂直于所述第一方向Z的第一安装板P1，所述光路调整模块21安装于所述第一安装板P1上，其中，所述激发光路模组20还包括一光学性能调制模块22，所述光学性能调制模块22能够接收所述第一出射激光Ro1并调制其偏振状态和/或功率后输出所述激发激光Re。可选的，第一出射激光Ro1为线偏振光，光学性能调制模块22能够改变第一出射激光Ro1的偏振方向，或者将其调制成圆偏光，或者改变其功率。

可选的，所述激发光路模组20还包括一垂直于所述第一方向Z的第一安装板P1，所述光路调整模块21安装于所述第一安装板P1上，其中，所述激发光路模组20还包括一振镜模块23，所述振镜模块23能够接收所述第一出射激光Ro1并控制其偏转方向后输出所述激发激光Re。振镜模块23能够在一定角度范围内改变第一出射激光Ro1的传输方向，实现激光扫描。

上述实施例中，当所述光学性能调制模块22存在时，安装于所述第一安装板P1上。当所述振镜模块23存在时，安装于所述第一安装板P1上。在另一实施例中，所述光学性能调制模块22和/或所述振镜模块23安装于另一安装板上。

图4为本实用性新型提供的另一种激发光路模组与第一光学元件的结构示意图。从图4所示实施例中可以看出，所述激发光路模组20还包括一垂直于所述第一方向Z的第二安装板P2，所述光路调整模块21安装于所述第一安装板P1上，所述光学性能调制模块22安装于所述第二安装板P2上。图4中，为了改变第一出射激光Ro1的传输方向，在第一安装板P1和第二安装板P2上设置两个相对设置的反射元件(例如反射镜，图中未标识)。

可选的，所述激发光路模组20还包括一垂直于所述第一方向Z的第二安装板P2，所述光路调整模块21安装于所述第一安装板P1上，所述振镜模块23安装于所述第二安装板P2上(未画图)。

图5为本实用性新型提供的再一种激发光路模组与第一光学元件的结构示意图。从图5所示实施例中可以看出，所述光路调整模块21还能够发出一第二出射激光Ro2，所述激发光路模组20还包括一光学性能调制模块22、一振镜模块23和一第四光学元件24，所述光学性能调制模块22能够接收所述第一出射激光Ro1并调制其偏振状态和/或功率后输出一第三出射激光Ro3，所述振镜模块23能够接收所述第二出射激光Ro2并控制其偏转方向后输出一第四出射激光Ro4，所述第三出射激光Ro3和所述第四出射激光Ro4能够经所述第四光学元件24后形成所述激发激光Re。可选的，图5中，所述激发光路模组20还包括垂直于所述第一方向Z的第一安装板P1，所述光路调整模块21、所述光学性能调制模块22和振镜模块23均安装于所述第一安装板P1上。

图6为本实用性新型提供的一种光学设备的结构示意图。从图6所示实施例中可以看出，所述激发光路模组20还包括垂直于所述第一方向Z的第一安装板P1和第二安装板P2，所述光路调整模块21安装于所述第一安装板P1，所述光学性能调制模块22和振镜模块23均安装于所述第二安装板P2上。所述第一安装板P1和所述第二安装板P2在所述第一方向Z上的位置不同，所述激发光路模组20还包括设置于所述第一安装板P1上的一第一反射元件201和一第二反射元件202，以及设置于所述第二安装板P2上的一第三反射元件203和一第四反射元件204；所述第一出射激光Ro1依次经过所述第一反射元件201反射、所述第三反射元件203反射后进入所述光学性能调制模块22，所述第二出射激光Ro2依次经过所述第二反射元件202反射、所述第四反射元件204反射后进入所述振镜模块23。所述光学性能调制模块22能够接收所述第一出射激光Ro1并调制其偏振状态和/或功率后输出一第三出射激光Ro3，所述振镜模块23能够接收所述第二出射激光Ro2并控制其偏转方向后输出一第四出射激光Ro4，所述第三出射激光Ro3和所述第四出射激光Ro4能够经所述第四光学元件24后形成所述激发激光Re。

图6中，所述收集光路模组30包括一第三安装板P3和安装于所述第三安装板P3上的一收集光路31，所述信号光Rs能够依次经所述物镜101透射、所述第三光学元件13透射、所述第二光学元件12反射或透射后进入所述收集光路31；所述成像光路模组40包括一第四安装板P4和安装于所述第四安装板P4上的一成像光路41；所述第一安装板P1、所述第二安装板P2、所述第三安装板P3和所述第四安装板P4在所述第一方向Z上的位置均不同。图6中为了显示出这几块安装板及其上的结构，将它们在垂直于第一方向Z的平面内铺开，彼此没有交叠。实际上，所述第一安装板P1、所述第二安装板P2、所述第三安装板P3和所述第四安装板P4彼此相对设置、依次层叠，结构紧凑。

图7为本实用新型提供的第一安装板及其上的光路调整模块的结构示意图；图8为本实用新型提供的第二安装板及其上的光学性能调制模块和振镜模块的结构示意图；图9为本实用新型提供的第三安装板及其上的收集光路模组的结构示意图；图10为本实用新型提供的第四安装板及其上的成像光路模组的结构示意图；图11为本实用新型提供的显微镜模组与成像光路模组安装结构示意图。结合图6-11可以看出，光路调整模块21包括第一光路调整单元211和第二光路调整单元212。第一光路调整单元211用于接收内置激光的入射激光Ri。第二光路调整单元212用于接收外部激光的入射激光Ri。在一个示意性的实施方式中，所述光路调整模块21还包括安装于第一安装板P1上的m个激光器25，N个入射激光Ri中有m个来自m个激光器25，有n个来自外部，m和n均为自然数，m+n＝N；光路调整模块21能够同时发出第一出射激光Ro1和第二出射激光Ro2，或者在第一出射激光Ro1和第二出射激光Ro2之间进行切换；第一出射激光Ro1的波长和第二出射激光Ro2的波长相同或不同。示例地，m＝3，m个激光器25发出的激光的波长均不相同，光路调整模块21包括一合束光路213和一第五反射元件214，合束光路213能够将m个激光合成一束输出，第五反射元件214反射合束光路213输出的光形成第二出射激光Ro2，进而被第二反射元件202反射。图3中以m＝3，n＝1为例。三个激光器25的波长示例分别为405nm、532nm、785nm。图3中最左边的激光器25发出的激光依次经一个反射镜反射和第二二向色镜213a反射后沿第二方向Y出射。图3中中间的激光器25发出的激光依次经一个反射镜反射、第一二向色镜213b反射和第二二向色镜213a透射后沿第二方向Y出射。图3中最右边的激光器25发出的激光依次经2个反射镜反射、第一二向色镜213b透射和第二二向色镜213a透射后沿第二方向Y出射。这样如果三个激光器25同时发出激光时，三束激光能够在213a和213b组成的合束光路213后合成一束输出。当三个激光器25中的一个发出激光时，合束光路213输出的是一个激光。本公开中“合束光路”具有合束的功能，但并不意味着其输出的激光一定多个激光合束后产生的。在一个示意性的实施方式中，二向色镜213a和213b中的一个或二个被分束器(BS)替代。第五反射元件214被配置为能够将合束光路213输出的第二出射激光反射至第二反射元件202。第一方向Z、第二方向Y、第三方向X彼此垂直。

示例的，第二光路调整单元212为一反射镜(图中未标识)，其将外部的入射激光Ri反射后形成第一出射激光Ro1传输至第一反射元件201，进而被第一反射元件201反射。

示例的，多个入射激光Ri可以选择性的单独或组合使用。例如一个外部的入射激光Ri和一个内置激光的入射激光Ri同时使用，这样光路调整模块21能够同时发出第一出射激光Ro1和第二出射激光Ro2。

第一出射激光Ro1能够被第一反射元件201反射后垂直于第一安装板P1出射，即出射方向为第一方向Z。第二出射激光Ro2能够被第二反射元件202反射后垂直于第一安装板P1出射，即出射方向为第一方向Z。也就是说，光路调整模块21能够沿第一方向Z输出两束激光或者两束激光中的一个。

第二安装板P2平行于平面XY。第一反射元件201沿第一方向Z输出的激光被第三反射元件203反射后沿着平行于平面XY的方向传输。第二反射元件202沿第一方向Z输出的激光被第四反射元件204反射后沿着平行于平面XY的方向传输。也就是说第三反射元件203和第四反射元件204分别将光路调整模块21沿第一方向Z输出的两束激光转变为沿平行于平面XY的方向传输的两束出射激光。其中第一出射激光Ro1经过光学性能调制模块22，光学性能调制模块22能够调制激光的偏振状态和/或功率输出第三出射激光Ro3。第二出射激光Ro2经过振镜模块23，振镜模块23能够接收所述第二出射激光Ro2并控制其偏转方向后输出第四出射激光Ro4，以实现激光扫描。两路出射激光Ro1和Ro2能够同时存在，也可以只有其中的一束激光存在。只有第一出射激光Ro1存在时，第三出射激光Ro3被第四光学元件24反射形成激发激光Re。只有第二出射激光Ro2存在时，第四出射激光Ro4被第四光学元件24透射形成激发激光Re。当出射激光Ro1和Ro2同时存在时，二者经第四光学元件24后合束形成激发激光Re。在另一个示意性的实施方式中，第三出射激光Ro3能够被第四光学元件24透射，第四出射激光Ro4能够被第四光学元件24反射，该透射和反射后的激光出射方向相同。

在一个示意性的实施方式中，所述光学性能调制模块22包括沿着光的传输方向上依次设置的一偏振片221和一半波片222。偏振片221能够将第一出射激光Ro1的偏振方向固定于一设定的方向。半波片222能够根据需要调节激光的偏振方向。示例地，第四反射元件204与振镜模块23之间设置有一个反射镜(图中未标识)。振镜模块23与第四光学元件24之间依次设置有一个反射镜和一个透镜(图中未标识)。

在一个示意性的实施方式中，收集光路31包括成像测量系统，能够实现实空间成像和/或动量空间成像。在光的传输方向上，该成像测量系统依次包括:一第一透镜311、一光阑(Pin Hole)310、一第二透镜312和一第三透镜313。第三透镜313能够在设置于其后方的CCD(图中未画出)中实现实空间成像或动量空间成像。成像测量系统可以有多种不同的光路设计，具体可参见申请号为202222685016.3、202223066457.1、202223068712.6和202223068881.X的中国专利申请文件。可选的，第一透镜311和光阑(Pin Hole)310之间还设置有一分束器或二向色镜(图中未标识)。

在一个示意性的实施方式中，所述成像光路41包括一光源411、一成像模块412和一第五光学元件413，所述光源411发出所述照明光Wo依次经所述第五光学元件413透射、所述第三光学元件13反射、所述物镜101透射后进入所述待测物品100，所述反射光Ws能够依次经所述物镜101透射、所述第三光学元件13反射、所述第五光学元件413反射后进入所述成像模块412。在另一个示意性的实施方式中，图10所示的光源411和成像模块412互换位置，即所述光源411发出所述照明光Wo依次经所述第五光学元件413反射、所述第三光学元件13反射、所述物镜101透射后进入所述待测物品100，所述反射光Ws能够依次经所述物镜101透射、所述第三光学元件13反射、所述第五光学元件413透射后进入所述成像模块412。可选地，光源411和第五光学元件413之间设置一透镜(图中未标识)，用于将照明光Wo扩束。可选地，成像模块412和第五光学元件413之间设置一反射镜(图中未标识)。

在一个示意性的实施方式中，所述显微镜模组10还包括一切换机构14，能够将所述第三光学元件13移入或移出所述物镜101、所述第一光学元件11和所述第二光学元件12所在的光路。这样就可以先将第三光学元件13移入光路进行成像，以快速找到待测物品100上的样品点，将激光光斑对准该样品点；然后将第三光学元件13移出光路，以测量激发激光Re激励样品点后的信号光Rs。第三光学元件13被移出光路时，所述信号光Rs不经过第三光学元件13，即信号光Rs依次经所述物镜101透射、所述第二光学元件12反射或透射后进入所述收集光路模组30，以消除第三光学元件13对信号光Rs的减弱。

在一个示意性的实施方式中，所述第四光学元件24为分束器或二向色镜，所述第五光学元件413为分束器或二向色镜，所述光源411为白光LED或光纤或激光器，成像模块412为工业相机。

在一个示意性的实施方式中，第一安装板P1、第二安装板P2、第三安装板P3和第四安装板P4平行设置，且沿着第一方向Z上依次排列。

在一个示意性的实施方式中，第一反射元件201、第二反射元件202、第三反射元件203、第四反射元件204、第五反射元件214中的一个或多个或全部为反射镜或其他具有反射功能的光学元件(例如分束器、二向色镜)。本公开中的反射镜可选为平面反射镜。在一个示意性的实施方式中，振镜模块23的型号为：Thorlabs的GVSK2-EC-二维振镜系统套件，镀银反射镜、230VAC。在一个示意性的实施方式中，物镜101的放大倍数可选为10倍、20倍、50倍或100倍。

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。

尽管本实用新型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实用新型的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本实用新型的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本实用新型的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (10)

1.光学设备，其特征在于，包括：

一显微镜模组，包括沿一第一方向设置的一物镜、一第一光学元件、一第二光学元件和一第三光学元件，所述第三光学元件位于所述第一光学元件和所述第二光学元件构成的整体与所述物镜之间；

一激发光路模组，能够输出一激发激光，所述激发激光能够依次经所述第一光学元件反射、所述第三光学元件透射、所述物镜透射后进入一待测物品；

一收集光路模组，能够收集所述待测物品受到所述激发激光作用后产生的一信号光，所述信号光能够依次经所述物镜透射、所述第三光学元件透射、所述第二光学元件反射或透射后进入所述收集光路模组；

一成像光路模组，能够产生一照明光，所述照明光能够依次经所述第三光学元件反射、所述物镜透射后进入所述待测物品，所述待测物品反射所述照明光和所述激发激光后产生一反射光，所述反射光和所述信号光能够依次经所述物镜透射、所述第三光学元件反射后进入所述成像光路模组。

2.根据权利要求1所述的光学设备，其特征在于，所述第一光学元件位于所述第三光学元件与所述第二光学元件之间，所述激发激光能够依次经所述第一光学元件反射、所述第三光学元件透射、所述物镜透射后进入所述待测物品，所述信号光能够依次经所述物镜透射、所述第三光学元件透射、所述第一光学元件透射、所述第二光学元件反射或透射后进入所述收集光路模组，所述第一光学元件为分束器或二向色镜，所述第二光学元件为分束器或二向色镜或反射镜，所述第三光学元件为分束器或二向色镜；或者，

所述第二光学元件位于所述第三光学元件和所述第一光学元件之间，所述激发激光能够依次经所述第一光学元件反射、所述第二光学元件透射、所述第三光学元件透射、所述物镜透射后进入所述待测物品，所述信号光能够依次经所述物镜透射、所述第三光学元件透射、所述第二光学元件反射进入所述收集光路模组，所述第一光学元件为分束器或二向色镜或反射镜，所述第二光学元件为分束器或二向色镜，所述第三光学元件为分束器或二向色镜。

3.根据权利要求1所述的光学设备，其特征在于，所述激发光路模组包括一光路调整模块，所述光路调整模块能够接收N个入射激光，改变所述N个入射激光中至少一个的传输路径，并能够发出一第一出射激光。

4.根据权利要求3所述的光学设备，其特征在于，所述激发光路模组还包括一垂直于所述第一方向的第一安装板，所述光路调整模块安装于所述第一安装板上，其中，

所述第一出射激光为所述激发激光；或者，

所述激发光路模组还包括一光学性能调制模块，所述光学性能调制模块能够接收所述第一出射激光并调制其偏振状态和/或功率后输出所述激发激光；或者，

所述激发光路模组还包括一振镜模块，所述振镜模块能够接收所述第一出射激光并控制其偏转方向后输出所述激发激光。

5.根据权利要求4所述的光学设备，其特征在于，所述光学性能调制模块和所述振镜模块安装于所述第一安装板上；或者所述激发光路模组还包括一垂直于所述第一方向的第二安装板，所述光学性能调制模块和所述振镜模块安装于所述第二安装板上。

6.根据权利要求3所述的光学设备，其特征在于，所述光路调整模块还能够发出一第二出射激光，所述激发光路模组还包括一光学性能调制模块、一振镜模块和一第四光学元件，所述光学性能调制模块能够接收所述第一出射激光并调制其偏振状态和/或功率后输出一第三出射激光，所述振镜模块能够接收所述第二出射激光并控制其偏转方向后输出一第四出射激光，所述第三出射激光和所述第四出射激光能够经所述第四光学元件后形成所述激发激光。

7.根据权利要求6所述的光学设备，其特征在于，所述激发光路模组还包括垂直于所述第一方向的一第一安装板，所述光路调整模块、所述光学性能调制模块和振镜模块均安装于所述第一安装板上；或者，

所述激发光路模组还包括垂直于所述第一方向的一第一安装板和一第二安装板，所述光路调整模块安装于所述第一安装板，所述光学性能调制模块和所述振镜模块均安装于所述第二安装板上。

8.根据权利要求7所述的光学设备，其特征在于，所述第一安装板和所述第二安装板在所述第一方向上的位置不同，所述激发光路模组还包括设置于所述第一安装板上的一第一反射元件和一第二反射元件，以及设置于所述第二安装板上的一第三反射元件和一第四反射元件；所述第一出射激光依次经过所述第一反射元件反射、所述第三反射元件反射后进入所述光学性能调制模块，所述第二出射激光依次经过所述第二反射元件反射、所述第四反射元件反射后进入所述振镜模块。

9.根据权利要求7所述的光学设备，其特征在于，所述收集光路模组包括一第三安装板和安装于所述第三安装板上的一收集光路，所述信号光能够依次经所述物镜透射、所述第三光学元件透射、所述第二光学元件反射或透射后进入所述收集光路；所述成像光路模组包括一第四安装板和安装于所述第四安装板上的一成像光路；所述第一安装板、所述第二安装板、所述第三安装板和所述第四安装板在所述第一方向上的位置均不同。

10.根据权利要求9所述的光学设备，其特征在于，

所述光路调整模块还包括安装于所述第一安装板上的m个激光器，所述N个入射激光中有m个来自所述m个激光器，有n个来自外部，m和n均为自然数，m+n＝N；所述光路调整模块能够同时发出所述第一出射激光和所述第二出射激光，或者在所述第一出射激光和所述第二出射激光之间进行切换；所述第一出射激光的波长和所述第二出射激光的波长相同或不同；和/或

所述光学性能调制模块包括沿着光的传输方向上依次设置的一偏振片和一半波片；和/或

所述收集光路包括成像测量系统，能够实现实空间成像和/或动量空间成像，在光的传输方向上，所述成像测量系统依次包括:一第一透镜、一光阑、一第二透镜和一第三透镜；和/或

所述成像光路包括一光源、一成像模块和一第五光学元件，所述光源发出所述照明光依次经所述第五光学元件透射、所述第三光学元件反射、所述物镜透射后进入所述待测物品，所述反射光能够依次经所述物镜透射、所述第三光学元件反射、所述第五光学元件反射后进入所述成像模块；或者所述光源发出所述照明光依次经所述第五光学元件反射、所述第三光学元件反射、所述物镜透射后进入所述待测物品，所述反射光能够依次经所述物镜透射、所述第三光学元件反射、所述第五光学元件透射后进入所述成像模块；和/或

所述显微镜模组还包括一切换机构，能够将所述第三光学元件移入或移出所述物镜、所述第一光学元件和所述第二光学元件所在的光路；和/或

所述第四光学元件为分束器或二向色镜，所述第五光学元件为分束器或二向色镜，所述光源为白光LED或光纤或激光器，所述成像模块为工业相机。