[發明專利]一種顯微鏡焦點偏移測量設備在審

申請號：	201711051473.4	申請日：	2017-10-31
公開（公告）號：	CN107621356A	公開（公告）日：	2018-01-23
發明（設計）人：	李輝;簡俊明;文剛;金鑫;朱雨;趙星羽;朱茜	申請（專利權）人：	中國科學院蘇州生物醫學工程技術研究所
主分類號：	G01M11/04	分類號：	G01M11/04
代理公司：	蘇州華博知識產權代理有限公司32232	代理人：	傅靖
地址：	215000 江***	國省代碼：	江蘇;32
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摘要：
搜索關鍵詞：	一種顯微鏡焦點偏移測量設備
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【說明書】：

技術領域

本發明涉及光學顯微鏡自動對焦領域，具體涉及一種顯微鏡焦點偏移測量設備。

背景技術

焦點偏移會影響圖像清晰度，甚至導致整個觀測實驗失敗。在長時間的活細胞觀測實驗及樣品三維層切成像期間，顯微鏡焦點偏移現象會變得極其顯著。自動對焦技術能夠有效解決這個問題。

自動對焦技術分為被動式和主動式兩類。典型的被動式對焦方法是基于圖像處理技術的，通過采集到的圖像的某些特征來判斷樣品是否實現對焦。現存的被動式對焦方法對焦精度不穩定、對焦速度慢、實時性較差，且對于有一定厚度的樣品會失效。主動式對焦是通過增加輔助設備實現距離的直接或間接探測來實現對焦，其關鍵在于焦點偏移量的測量。現存的被動式對焦方法在工業上的應用效果較好，但在對典型的實驗室用的顯微成像樣品進行自動對焦時，則會出現一定的問題。實驗室用的顯微成像樣品通常包含三個部分，即蓋玻片、載玻片以及細胞或組織切片本身。蓋玻片通常是具有一定厚度的玻璃，輔助的探測光路中不可避免地會出現多反射表面的問題，即光束在抵達蓋玻片上下表面后會分別產生一次反射，又因標準的蓋玻片厚度較小，故探測的傳感器上會形成兩個相距很近的光斑。若自動對焦系統使用的探測器為非成像器件，系統無法辨別蓋玻片的兩個表面，因而無法正常工作；若自動對焦系統使用的探測器為成像器件，但進行數據處理時使用傳統的圖像處理方法，則會產生較大的誤差，使得對焦精度不穩定，對焦誤差大。

發明內容

本發明要解決的問題在于提供一種顯微鏡焦點偏移測量設備，排除蓋玻片下表面反射光斑的干擾，提高光斑定位的精度，提高設備穩定性和響應速度。

為解決上述問題，本發明提供一種顯微鏡焦點偏移測量設備，為達到上述目的，本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

一種顯微鏡焦點偏移測量設備，包括：激光器，發射光束；空間濾波模塊，對光束進行濾波處理；可調小孔，調整視場光闌；縮束模塊，縮小光束的直徑；分束鏡，分成透射與反射兩束光；圖像傳感器，獲取光斑在圖像傳感器上的位移；光束由激光器發出，依次經過空間濾波模塊、可調小孔、縮束模塊、分束鏡和顯微鏡的物鏡，經物鏡匯聚后經過蓋玻片的上下表面的反射行成兩條光束，兩條光束依次經過物鏡、分束鏡的透射成像在圖像傳感器上。

采用上述技術方案的有益效果是：針對現存的自動對焦技術在對典型的實驗室用的顯微成像樣品進行自動對焦存在較大誤差的現象，本發明提供了一種基于圖像傳感器的多表面焦點偏移測量方案，并在此基礎上利用基于加權質心法的改進算法。基于加權質心法的改進算法能夠有效地捕捉到蓋玻片的上表面反射光斑，排除蓋玻片下表面反射光斑的干擾，在光斑定位精度上有極大的提高。整個測量方法具有精度高、穩定性好、響應速度快。

作為本發明的進一步改進，圖像傳感器采用線陣CCD。

采用上述技術方案的有益效果是：相較于常用的面陣CCD，線陣CCD具有成像速度快、數據處理簡單、成本低廉等優勢。

作為本發明的更進一步改進，空間濾波模塊由兩塊中心軸重合布置的透鏡以及位于兩塊透鏡之間的一針孔構成。

采用上述技術方案的有益效果是：結構簡潔，針孔也進一步起到空間濾波作用，不允許其他空間頻率的光通過，空間濾波是一種采用濾波處理的影像增強方法。其理論基礎是空間卷積和空間相關，可以改善影像質量，可以增大光束的直徑。

作為本發明的又進一步改進，縮束模塊為兩塊中心軸重合布置的透鏡構成。

采用上述技術方案的有益效果是：縮束模塊結構簡單，可以得到極細的高質量光束。

作為本發明的又進一步改進，圖像傳感器與分束鏡之間設置有聚焦透鏡。

采用上述技術方案的有益效果是：聚焦透鏡有成像作用，在圖像傳感器上形成光斑。

作為本發明的又進一步改進，空間濾波模塊與縮束模塊之間設有第一反射鏡，分束鏡與物鏡之間設有第二反射鏡。

采用上述技術方案的有益效果是：反射鏡可以改變光束的路徑方向，以適應設備、顯微鏡的結構。

作為本發明的又進一步改進，第一反射鏡與分束鏡的鏡面設置角度平行。

采用上述技術方案的有益效果是：第一反射鏡、第二反射鏡、分束鏡的搭配使用，可以實現光束路徑的垂直轉變。