[發明專利]一種多通道共軛窄帶差動顯微自動對焦裝置及方法

在審

• 申請號: 202010120767.3
• 申請日: 2020-02-26
• 公開（公告）號: CN111220069A
• 公開（公告）日: 2020-06-02
• 發明（設計）人: 易定容;郭婭囡;朱星星;蔣威;孔令華
• 申請（專利權）人: 寧波五維檢測科技有限公司
• 主分類號: G01B9/04
• 分類號: G01B9/04;G02B21/24;G02B7/36
• 代理公司: 成都時譽知識產權代理事務所(普通合伙) 51250
• 代理人: 王杰

1.一種多通道共軛窄帶差動顯微自動對焦裝置，其特征在于，包括復色光照明模塊、光學成像模塊、離焦量測量模塊及載物臺驅動控制模塊；

所述復色光照明模塊按照光路傳播方向依次設置有：復色光源(1)、聚光鏡(2)、均勻準直光透鏡(3)、第一半反半透分光鏡(4)、物鏡(6)、待觀測樣品(7)、高精度載物臺(8)；

所述光學成像模塊按照光路傳播方向依次設置有：高精度載物臺(8)、待觀測樣品(7)、物鏡(6)、第一半反半透分光鏡(4)、第二半反半透分光鏡(9)、管鏡(10)、圖像獲取相機(11)；所述圖像獲取相機(11)與信號分析處理模塊(15)相連；所述復色光照明模塊與所述光學成像模塊共用所述第一半反半透分光鏡(4)和物鏡(6)；

所述離焦量測量模塊按照光路傳播方向依次設置有：第二半反半透分光鏡(9)、色散管鏡(12)、含有N個僅能透過窄帶波段光的透光微孔的擋光片(13)、離焦量測量輔助相機(14)，其中N≥2；所述離焦量測量輔助相機(14)與信號分析處理模塊(15)相連；所述離焦量測量模塊與所述光學成像模塊共用第二半反半透分光鏡(9)；

所述載物臺驅動控制模塊包含有：信號分析處理模塊、電機驅動控制模塊、高精度載物臺；所述信號分析處理模塊將計算所得差動信號給所述電機驅動控制模塊；所述電機驅動控制模塊根據接收的差動信號給電機發送相應的脈沖指令來驅動壓電陶瓷電機帶動所述高精度載物臺移至樣品最佳對焦位置。

2.根據權利要求1所述的一種多通道共軛窄帶差動顯微自動對焦裝置，其特征在于，在所述離焦量測量模塊中，所述含有N個透光微孔的擋光片(13)與離焦量測量輔助相機(14)的連接方式為：含有N個透光微孔的擋光片(13)與離焦量測量輔助相機(14)的圖像傳感器緊密貼合，其中N≥2；

所述擋光片(13)大小要完全覆蓋所述離焦量測量輔助相機(14)的圖像傳感器有效面積；所述擋光片(13)除了N個能透過不同窄帶波段光的微孔，所述擋光片(13)其余部分不透光；其中N個帶有窄帶濾鏡的透光微孔直徑d相同，所述直徑d大小在10～500微米之間。

3.根據權利要求1所述的一種多通道共軛窄帶差動顯微自動對焦裝置，其特征在于，所述色散管鏡(12)為縱向色散管鏡。

4.根據權利要求1所述的一種多通道共軛窄帶差動顯微自動對焦裝置，其特征在于，所述離焦量測量模塊的離焦量測量輔助相機(14)的圖像傳感器、以及與所述圖像傳感器緊密貼合的帶有N個透光微孔的阻擋片(13)安裝在與樣品待測表面共軛位置。

5.一種多通道共軛窄帶差動顯微自動對焦方法，其特征在于，采用權利要求1-4任意一項所述的一種多通道共軛窄帶差動顯微自動對焦裝置，其具體步驟如下：

步驟1，將待觀測樣本放置于所述高精度載物臺(8)；

步驟2，調節所述高精度載物臺(8)，使樣品表面處于系統離焦量測量范圍之內；

步驟3，所述信號分析處理模塊(15)讀取離焦量測量輔助相機(14)結合N個不同波段透光微孔采集到的一幀樣品離焦圖像L，對該幀圖像L進行去噪歸一化處理，獲取其中N個窄帶波段微孔透光信號強度，即N個孤立透光微孔對應區域像素平均灰度值I_n；

步驟4，所述信號分析處理模塊(15)對N個不同窄帶波段的平均灰度值I_n進行差動處理，即：使它們兩兩相差獲得差動信號δI_nn’，其中，n≠n’,n∈N，n’∈N；

步驟5，根據預先刻度的樣品差動信號δI_nn’與離焦量δZ之間的對應關系，建立樣品在本幀圖像L采集時刻離焦量δZ大小及方向，其中，n≠n’,n∈N,n’∈N；

步驟6，所述信號分析處理模塊(15)根據測得的離焦量δZ，調節所述高精度載物臺(8)移動消除離焦量，實現自動對焦；

步驟7，所述信號分析處理模塊(15)通過所述圖像獲取相機(11)獲取的樣品圖像為聚焦清晰圖像。