[發明專利]一種多層自動對焦的方法及系統

有效

• 申請號: 202110567298.4
• 申請日: 2021-05-24
• 公開（公告）號: CN113267884B
• 公開（公告）日: 2022-06-28
• 發明（設計）人: 吳凡
• 申請（專利權）人: 凌云光技術股份有限公司
• 主分類號: G02B21/24
• 分類號: G02B21/24;G02B21/00;G02B21/08
• 代理公司: 北京弘權知識產權代理有限公司 11363
• 代理人: 逯長明;許偉群

1.一種多層自動對焦的方法，其特征在于，所述方法包括：

S1：預設顯微鏡初始參數；所述初始參數包括：樣品對焦平面位置、顯微鏡放大倍率以及數值孔徑參數；

S2：判斷是否根據顯微鏡預設的初始參數進行對焦；

若是，則根據所述初始參數進行對焦；得到局部極值位置，所述局部極值位置為局部極值點所在的對焦平面，將顯微鏡維持在所述對焦平面的對焦狀態；

若否，則控制顯微物鏡自Z軸初始位置開始，自上而下快速移動對焦直至面陣探測器中出現光斑；進行步驟S3；

S3：數據處理單元根據所述光斑獲取評價值；其中，所述光斑通過半圓形光闌形成；

S4：數據處理單元根據所述光斑得到控制顯微物鏡沿Z軸的移動方向，根據所述評價值得到移動步長，根據所述顯微物鏡沿Z軸的移動方向以及移動步長得到評價值的局部極值位置；其中，所述數據處理單元根據所述光斑得到控制顯微物鏡沿Z軸的移動方向的方法為：數據處理單元根據光斑在面陣探測器上的位置確定控制顯微物鏡沿Z軸的移動方向；若所述光斑在面陣探測器下端時，則顯微物鏡聚焦在對焦平面上方，顯微物鏡沿Z軸向下移動；若所述光斑在面陣探測器上端時，顯微物鏡聚焦在對焦平面下方；顯微物鏡沿Z軸向上移動；

S5：判斷所述光斑是否處于所述評價值的局部極值位置；

若否，則控制顯微物鏡沿Z軸移動至所述評價值的局部極值位置；

若是，則控制顯微物鏡停止移動，數據處理單元記錄所述局部極值位置的評價值以及所述局部極值位置對應的Z軸位置信息并將所述局部極值位置進行標號；

S6：所述數據處理單元判斷所述局部極值位置的標號是否大于等于預設的樣品對焦平面位置數量；

若是，則所述局部極值位置為對焦平面，將顯微鏡維持在所述對焦平面的對焦狀態；

若否，則進行步驟S7；

S7：判斷等待輸入是否進行下一層對焦；

若否，將顯微鏡維持在步驟S6中所述對焦平面的對焦狀態；

若是，則控制顯微物鏡沿Z軸向下移動，面陣探測器獲取當前光斑；

S8：判斷面陣探測器獲取的當前光斑是否為探測器下端出現的單獨的半圓形光斑；

若否，則繼續控制顯微物鏡沿Z軸向下移動；

若是，則循環至步驟S5；直至所有樣品對焦平面位置均對焦完畢。

2.根據權利要求1所述的一種多層自動對焦的方法，其特征在于，所述根據初始參數進行對焦的方法為：

S21：輸入樣品對焦平面位置標號；

S22：根據輸入的樣品對焦平面位置標號移動到對焦平面位置；

S23：所述樣品對焦平面位置包含光斑信息，根據所述樣品對焦平面位置的光斑信息獲取評價值；

S24：根據所述評價值進行對焦，直至局部評價值達到局部極值位置，得到局部極值位置。

3.根據權利要求1所述的一種多層自動對焦的方法，其特征在于，所述數據處理單元根據所述光斑獲取評價值的方法為：

數據處理單元獲取光斑平均亮度和光斑尺寸；

將光斑平均亮度和光斑尺寸通過評價函數進行計算，得到評價值；

所述評價函數為：

y＝w₁R+w₂G；

其中，y為評價值，R為光斑半圓半徑倒數，G為光斑平均亮度，w₁和w₂為修正權重系數，所述修正權重系數與顯微鏡放大倍率以及數值孔徑參數相關。

4.根據權利要求1所述的一種多層自動對焦的方法，其特征在于，數據處理單元根據所述評價值得到移動步長的方法為：

所述移動步長與評價值的關系為：

其中，w₃為常數，與顯微物鏡成像景深相關，Δz為移動步長，y為評價值。