[發(fā)明專利]一種顯微鏡鎖焦系統(tǒng)的鎖焦控制方法及鎖焦裝置

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• 申請日: 2021-09-22
• 公開（公告）號: CN113885189A
• 公開（公告）日: 2022-01-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙天野;孫佳音;楊樂寶;王宏達(dá)
• 申請（專利權(quán)）人: 廣東粵港澳大灣區(qū)黃埔材料研究院
• 主分類號: G02B21/24
• 分類號: G02B21/24
• 代理公司: 廣州三環(huán)專利商標(biāo)代理有限公司 44202
• 代理人: 郭浩輝;許羽冬

1.一種顯微鏡鎖焦系統(tǒng)的鎖焦控制方法，其特征在于，包括：

獲取光斑在光電探測器上的線性區(qū)域，定義所述線性區(qū)域的起始點(diǎn)，并根據(jù)起始點(diǎn)得到所述線性區(qū)域的線性方程；

獲取第一光斑并判斷所述第一光斑是否滿足線性方程，若所述第一光斑滿足線性方程，則對第一光斑進(jìn)行高斯擬合，得到第一高斯曲線；

判斷第一高斯曲線的第一線性度是否小于預(yù)設(shè)的第一閾值，若第一線性度小于預(yù)設(shè)的第一閾值，則獲取第一高斯曲線的峰值點(diǎn)所對應(yīng)的第一像素位置；

將所述第一像素位置和起始點(diǎn)進(jìn)行差值計(jì)算得到物鏡的第一補(bǔ)償距離；

根據(jù)所述第一補(bǔ)償距離移動物鏡實(shí)現(xiàn)自動鎖焦。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種顯微鏡鎖焦系統(tǒng)的鎖焦控制方法，其特征在于，所述鎖焦控制方法還包括：

若所述第一線性度大于預(yù)設(shè)的第一閾值，則重新對第一光斑進(jìn)行高斯擬合，并判斷重新擬合后的高斯曲線的線性度是否小于預(yù)設(shè)的第一閾值。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種顯微鏡鎖焦系統(tǒng)的鎖焦控制方法，其特征在于，所述鎖焦控制方法還包括：

判斷對第一光斑進(jìn)行高斯擬合的次數(shù)是否大于第二閾值，若大于，則停止高斯擬合，直接讀取第一光斑中灰度值最大的點(diǎn)所對應(yīng)的第二像素位置；

將所述第二像素位置和起始點(diǎn)進(jìn)行差值計(jì)算得到物鏡的第二補(bǔ)償距離；

根據(jù)所述第二補(bǔ)償距離移動物鏡實(shí)現(xiàn)自動鎖焦。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種顯微鏡鎖焦系統(tǒng)的鎖焦控制方法，其特征在于，所述獲取光斑在光電探測器上的線性區(qū)域，定義所述線性區(qū)域的起始點(diǎn)，并根據(jù)起始點(diǎn)得到所述線性區(qū)域的線性方程，具體為：

移動鎖焦系統(tǒng)中物鏡在Z軸方向的位置，將物鏡移動過程中光斑灰度值發(fā)生變化的區(qū)域記為線性區(qū)域；定義所述線性區(qū)域的中心位置為起始點(diǎn)，根據(jù)所述起始點(diǎn)和線性區(qū)域得到該區(qū)域的線性方程。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種顯微鏡鎖焦系統(tǒng)的鎖焦控制方法，其特征在于，所述鎖焦系統(tǒng)包括光源、分光鏡、第一透鏡組、二向色鏡、物鏡、第二透鏡組、光電探測器和物鏡移動單元；

所述光源，用于生成入射光束，所述入射光束依次經(jīng)過分光鏡、第一透鏡組、二向色鏡、物鏡并匯聚于物鏡下方的載玻片的下表面；所述入射光束經(jīng)載玻片反射后形成反射光束，所述反射光束依次經(jīng)過物鏡、二向色鏡、第一透鏡組、分光鏡、第二透鏡組并在光電探測器上形成光斑；

所述第一透鏡組，用于校正光斑的位置和放大載玻片的位移偏差；

所述第二透鏡組，用于校正光斑的形狀和大小；

所述光電探測器，用于接收載玻片所形成的反射光束獲取反射光束所形成光斑的質(zhì)心位置，并根據(jù)第一質(zhì)心位置和第二質(zhì)心位置進(jìn)行差值處理獲取物鏡所需的補(bǔ)償距離；所述光電探測器還用于將補(bǔ)償距離反饋到物鏡移動單元；

所述物鏡移動單元，用于根據(jù)所述補(bǔ)償距離移動物鏡。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種顯微鏡鎖焦系統(tǒng)的鎖焦控制方法，其特征在于，所述入射光束和分光鏡的夾角為四十五度；所述入射光束和二向色鏡的夾角為四十五度。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種顯微鏡鎖焦系統(tǒng)的鎖焦控制方法，其特征在于，所述第一透鏡組按照入射光線的傳播方向依次設(shè)置有第一負(fù)焦距透鏡、第一正焦距透鏡、第二負(fù)焦距透鏡；所述第一負(fù)焦距透鏡和第二負(fù)焦距透鏡用于放大載玻片的位移偏差，所述第一正焦距透鏡用于校正光斑的位置。

8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種顯微鏡鎖焦系統(tǒng)的鎖焦控制方法，其特征在于，所述第二透鏡按照第一反射光束的傳播方向依次設(shè)置有第二正焦距透鏡和第三負(fù)焦距透鏡，所述第二正焦距透鏡用于校正光斑的形狀，所述第三負(fù)焦距透鏡用于調(diào)整光斑的大小。

9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種顯微鏡鎖焦系統(tǒng)的鎖焦控制方法，其特征在于，所述光電探測器包括但不限于線陣CCD、面陣CCD或PSD位置探測器中的一種。

10.一種顯微鏡鎖焦裝置，其特征在于，包括：第一獲取模塊、第二獲取模塊、第一判斷模塊、第一處理模塊和物鏡移動模塊；

所述第一獲取模塊，用于獲取光斑在光電探測器上的線性區(qū)域，定義所述線性區(qū)域的起始點(diǎn)，并根據(jù)起始點(diǎn)得到所述線性區(qū)域的線性方程；

所述第二獲取模塊，用于獲取第一光斑并判斷所述第一光斑是否滿足線性方程，若所述第一光斑滿足線性方程，則對第一光斑進(jìn)行高斯擬合，得到第一高斯曲線；

所述第一判斷模塊，用于判斷第一高斯曲線的第一線性度是否小于預(yù)設(shè)的第一閾值，若第一線性度小于預(yù)設(shè)的第一閾值，則獲取第一高斯曲線的峰值點(diǎn)所對應(yīng)的第一像素位置；

所述第一處理模塊，用于將所述第一像素位置和起始點(diǎn)進(jìn)行差值計(jì)算得到物鏡的第一補(bǔ)償距離；

所述物鏡移動模塊，用于根據(jù)所述第一補(bǔ)償距離移動物鏡實(shí)現(xiàn)自動鎖焦。