[實用新型]一種用于顯微視覺系統的自動對焦裝置

有效

• 申請號: 201920153629.8
• 申請日: 2019-01-29
• 公開（公告）號: CN209656982U
• 公開（公告）日: 2019-11-19
• 發明（設計）人: 孫安玉;居冰峰;杜慧林
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G02B21/24
• 分類號: G02B21/24
• 代理公司: 33200 杭州求是專利事務所有限公司
• 代理人: 忻明年<國際申請>=<國際公布>=<進入

本實用新型公開了一種用于顯微視覺系統的自動對焦裝置。該裝置包括一個顯微光學系統、一個數字攝像系統、一個玻片夾持裝置和一個Z向運動裝置。顯微光學系統由顯微物鏡、結像透鏡、聚光鏡、光源組成。Z向運動裝置與聚光鏡相連，驅動聚光鏡與顯微物鏡之間相互移動。Z向運動裝置具有頂針，頂針與玻片緊密接觸，并驅動玻片運動。數字攝像系統在玻片運動過程中對玻片上的樣品區域進行顯微攝像，并利用數字圖像處理的方法評價圖像銳利度，確定最佳焦點，實現自動對焦。本實用新型適用于大數值孔徑顯微攝像的自動對焦，并具有對焦速度快、光學分辨率穩定、對切片夾持裝置平整度要求低等特點。

技術領域

本實用新型屬于自動對焦領域，具體涉及一種用于顯微視覺系統的自動對焦裝置及方法。本實用新型可用于基于顯微攝像的設備及儀器，尤其適用于數字病理切片掃描儀的快速對焦。

背景技術

顯微視覺系統的自動對焦技術在生物醫學領域應用廣泛，它可以提高數字圖像拍攝的速度，并使所獲取顯微圖像的圖像質量不受人為因素的影響。常見的顯微視覺系統的自動對焦通常有兩種方式：一種是驅動載物臺實現對焦，另一種是驅動物鏡實現對焦。在ZL200820169109.8專利中公開了一種基于可升降自動載物臺的自動聚焦顯微鏡，但由于載物臺重量較高無法實現快速高頻響的聚焦。在日本奧林巴斯光學株式會社提交的專利申請03136023.8中通過移動分像透鏡和顯微物鏡實現聚焦，這種技術對于運動系統的運動精度要求較高。

近些年隨著遠程醫學的發展，遠程病理診斷催生了一種新的醫療設備：數字病理切片掃描儀。數字病理切片掃描儀是一種將現代數字系統與傳統光學原理有機結合的系統。它通過采集掃描傳統的玻璃病理切片，得到顯示患者細胞組織狀況的高分辨率數字圖像。再應用計算機技術對得到的圖像自動進行高精度多視野無縫隙拼接和處理，獲得優質的全切片數字化圖像(whole slide image，WSI)。患者的數字切片圖像一經生成，不同地區的醫學專家便可通過圖像對患者的病情進行診斷。也可將患者的數字切片圖像傳輸于遠程會診平臺，方便多名會診專家同時對疑難雜病患者的切片圖像進行取閱，討論與診斷。

顯微視覺系統的自動對焦技術是數字病理切片掃描儀的關鍵核心技術。在麥克奧迪實業集團有限公司遞交的專利“一種數字切片實時掃描自動聚焦跟蹤方法”(ZL201310549338.8)和專利申請 201410008180.8中公開了一種基于移動載物臺的自動聚焦裝置和以此為基礎的切片掃描設備。在寧波江豐生物信息技術有限公司遞交的專利201410767713.0“基于圖像采集裝置的快速準確對焦掃描病理切片組織的方法”和專利申請201610706704.X“一種組織切片掃描裝置以及組織切片掃描方法”中則公開了一種移動顯微物鏡的組織切片掃描技術。兩者市場產品公開的信息顯示，基于移動顯微物鏡的數字切片掃描設備擁有更高的掃描效率。但基于移動顯微物鏡的技術具有兩個明顯的缺點：一是改變了顯微物鏡和結像透鏡之間的距離，在不同的聚焦位置，顯微圖像的空間分辨率具有差異，存在影響診斷的可能性；二是該方法如果要實現高效掃描，對于切片放置的平整性要求較高，因此切片夾具的互換性較差。因此開發一種新的對焦技術對于數字病理切片掃描儀的進一步發展很有必要。

發明內容

本實用新型的目的是針對生物醫學領域對于顯微圖像分析的應用需求，提供一種通過驅動聚光鏡實現顯微視覺系統自動對焦的新裝置和新方法，該方法具有聚焦速度快、空間分辨率穩定、切片適應性廣等特點，特別適用于數字病理切片掃描系統的對焦應用。

為達到上述目的，本實用新型采用如下技術方案予以解決：

一種用于顯微視覺系統的自動對焦裝置，包括顯微光學系統、數字攝像系統、玻片夾持裝置和Z向運動裝置；

顯微光學系統由顯微物鏡、結像透鏡、聚光鏡、光源組成，且顯微物鏡、結像透鏡、聚光鏡彼此同軸；數字攝像系統由變倍鏡和相機組成；變倍鏡與結像透鏡同軸；Z向運動裝置與聚光鏡相連，驅動聚光鏡與顯微物鏡之間相互移動；Z向運動裝置安裝有頂針，頂針與玻片緊密接觸，并驅動玻片運動。