[發明專利]一種數字顯微鏡及其聚焦方法

有效

• 申請號: 201410803622.8
• 申請日: 2014-12-22
• 公開（公告）號: CN105785561B
• 公開（公告）日: 2018-04-03
• 發明（設計）人: 徐加軍;樓品琪;龔曄
• 申請（專利權）人: 杭州舜立光電科技有限公司
• 主分類號: G02B21/24
• 分類號: G02B21/24;G02B7/36
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙)11201
• 代理人: 黃德海

技術領域

本發明涉及顯微鏡技術領域，尤其涉及一種數字顯微鏡及其聚焦方法。

背景技術

傳統的顯微鏡的聚焦多是采用人工手動聚焦的方式，這種聚焦方式完全依賴于人的主觀判斷，使得聚焦效率低下，尤其是在目標量大的情況下極易讓人產生視覺疲勞，降低對目標物的調焦精度且容易讓人產生厭煩的情緒。

現有的自動聚焦顯微鏡多采用控制載物臺或顯微鏡主體移動，尋找已設定的物距方式來實現自動聚焦，如圖1所示，這種方式可調節范圍有限，且當被測目標較大時，為了實現正確的聚焦則顯微鏡的支架需要設計的很長，這樣不利于人工的觀察和使用。

傳統的顯微鏡的工作距通常是固定不變的，因為傳統的顯微鏡中的像距是固定不變的，物鏡的放大倍數也是固定的。由光學系統可知，當放大倍數和像距都固定不變時，其物距也是固定的，即工作距是固定不變的。傳統的顯微鏡根據不同的被測目標而移動載物臺就是為了找到成清晰像的物距，以實現正確的聚焦。工作距固定，這將會導致當被測目標較高時，由于顯微鏡的支架長短有限，將會無法實現正確聚焦。

當觀測不同大小的物體時，傳統顯微鏡是通過轉換不同的物鏡來實現變焦的，這種變焦顯微鏡一般不具備自動聚焦功能，所以需要首先在小倍率下手動調節載物臺實現正確聚焦后，再來實現變焦操作。這將會大大的降低工作效率，且如果在小倍率下沒有完成正確聚焦，那么后續變焦的操作就無法觀測到清晰的結果。

傳統的顯微鏡在移動載物臺實現聚焦的過程中，被測目標與顯微鏡的距離不停變化，顯微鏡的透光量也會發生變化，傳統的顯微鏡沒有考慮顯微鏡透光量的改變。這將會導致顯微鏡在移動載物臺的過程中，會出現被測結果的圖像過曝或者光線不足，這兩種情況都將會影響顯微鏡的自動聚焦時間和結果。

發明內容

本發明所要解決的第一個技術問題是區別于傳統顯微鏡通過移動載物臺或顯微鏡主體尋找設定好的物距u以實現聚焦的方式，本發明在工作距固定的情況下，通過控制顯微鏡主體內部聚焦鏡片組的移動來尋找像距v以實現自動聚焦。

本發明所要解決的第二個技術問題是區別于傳統顯微鏡在工作距固定的情況下實現聚焦，本發明在工作距相對可變的情況下，通過改變像距實現自動聚焦。

本發明所要解決的第三個技術問題是區別于傳統顯微鏡，其在工作距固定條件下，依據一個機械機構保持變焦(變焦的過程實際就是改變圖像放大倍率的過程，所以也可稱為變倍)過程中圖像清晰，本發明在工作距相對可變的情況下，通過算法實現各工作距下的變倍過程中圖像清晰。

本發明所要解決的第四個技術問題是區別于傳統的顯微鏡照明通過手動方式調節光源亮度，本發明可實現自動調節光源的亮度。

基于本發明實施例的一方面，本發明提供一種數字顯微鏡聚焦方法，該方法包括：

保持被測目標與顯微鏡主體的位置相對固定；

由主控單元控制顯微鏡主體內部的聚焦鏡片組移動，通過調整像距使顯微鏡自動聚焦，具體包括：

由主控單元執行聚焦搜索算法，通過聚焦搜索算法獲得最佳聚焦值，所述聚焦搜索算法通過控制顯微鏡主體內部的聚焦馬達，由聚焦馬達驅動顯微鏡主體內部的聚焦鏡片組移動，使聚焦鏡片組在所述聚焦搜索算法的控制下移動到所述最佳聚焦值對應的位置；

所述聚焦搜索算法包括如下確定聚焦搜索算法所使用的聚焦值的步驟：

當顯微鏡主體內部的聚焦鏡片組在聚焦搜索算法的控制下移動到某一搜索位置后，主控單元采集被測目標在顯微鏡主體內部的Sensor板上的圖像數據；

將采集獲得的圖像數據分成多個子區域，分別對每個子區域的圖像數據進行處理，獲得每個子區域對應的高頻分量聚焦值和低頻分量聚焦值；

通過預設的聚焦值選擇算法對各子區域對應的高頻分量聚焦值和低頻分量聚焦值進行分析，確定出當前聚焦搜索算法選擇高頻分量聚焦值還是選擇低頻分量聚焦值進行聚焦搜索，以確定最佳聚焦值。

被測目標的圖像數據通過顯微鏡主體內部的接口單元輸出顯示。

進一步地，所述的調整像距，是指顯微鏡工作距固定不變，通過主控單元控制顯微鏡主體內部的聚焦鏡片組移動，尋找像距，使顯微鏡自動聚焦。

進一步地，所述的調整像距，是指顯微鏡工作距相對可變，通過主控單元控制顯微鏡主體內部的聚焦鏡片組移動，改變像距，使顯微鏡自動聚焦。

進一步地，所述的調整像距，是指顯微鏡工作距相對可變，在連續變倍過程中，通過主控單元控制顯微鏡主體內部的鏡片組移動，改變像距，使顯微鏡自動聚焦，所述顯微鏡主體內部的鏡片組包括聚焦鏡片組、變焦鏡片組。