本申請涉及一種自動(dòng)對焦的顯微鏡。

背景技術(shù)：

所謂的自動(dòng)對焦就是通過電子和機(jī)械裝置控制光路中元件移動(dòng)，對目標(biāo)物體對焦，從而達(dá)到清晰成像的功能。顯微鏡在很多領(lǐng)域都可以用到，一般對顯微鏡的操作都是人工的調(diào)整，人眼的對目標(biāo)的觀察，這樣的對焦過程需要重復(fù)操作，容易使人疲勞出現(xiàn)偏差。目標(biāo)需要長時(shí)間的顯微鏡成像拍攝時(shí)，由于震動(dòng)、溫度等環(huán)境變化可能使成像變得模糊，使試驗(yàn)達(dá)不到預(yù)期效果。為了減少震動(dòng)、溫度等外界環(huán)境引入的影響，顯微鏡成像系統(tǒng)自動(dòng)對焦就尤為重要。

為了解決在顯微試驗(yàn)過程中成像離焦的問題，本申請?zhí)峁┝艘环N自動(dòng)對焦的顯微鏡。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

根據(jù)本申請的一個(gè)方面，提供一種自動(dòng)對焦顯微鏡，可在樣品成像過程中實(shí)現(xiàn)自動(dòng)對焦，消除外部干擾對成像效果的影響，避免成像過程中人工的多次反復(fù)調(diào)節(jié)，提高了試驗(yàn)的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性，并可以實(shí)現(xiàn)對目標(biāo)物體長時(shí)間連續(xù)清晰成像。

所述自動(dòng)對焦顯微鏡，其特征在于，至少包括：

顯微鏡成像系統(tǒng)，包括顯微物鏡、調(diào)焦機(jī)構(gòu)、成像物鏡、光電探測器I；所述的顯微物鏡、成像物鏡、光電探測器I同軸并順序放在光路中；所述調(diào)焦機(jī)構(gòu)與顯微物鏡相連和/或光電探測器I相連；

自動(dòng)對焦系統(tǒng)，包括轉(zhuǎn)折光路、光源光路、探測光路、控制器；所述轉(zhuǎn)折光路，包括通透鏡、濾光片、分光鏡、調(diào)焦鏡；所述的光源光路，包括準(zhǔn)直鏡、光闌、光源；所述的探測光路，包括透鏡組、成像鏡、光電探 測器II；所述的控制器與光電探測器II和顯微成像系統(tǒng)的調(diào)焦機(jī)構(gòu)相連，根據(jù)光電探測器II的信號(hào)，通過調(diào)焦機(jī)構(gòu)控制顯微物鏡和/或光電探測器I移動(dòng)。

所述光學(xué)探測器I用于對樣品的顯微成像；所述光電探測器II用于檢測自動(dòng)對焦光信號(hào)。

所述探測光路中成像鏡所成的像落在光電探測器II上，光電探測器II接收的是從樣品返回的探測光。

所述探測光路通過探測顯微鏡成像系統(tǒng)在清晰成像和離焦后探測光路的改變量。所述調(diào)焦機(jī)構(gòu)根據(jù)測得的改變量，通過控制器控制調(diào)焦機(jī)構(gòu)移動(dòng)，使成像回到清晰的位置。

優(yōu)選地，所述調(diào)焦機(jī)構(gòu)與顯微物鏡相連。

優(yōu)選地，所述顯微鏡成像系統(tǒng)還包括濾光片。

優(yōu)選地，所述顯微鏡成像系統(tǒng)還包括反射鏡和/或棱鏡。反射鏡和/或棱鏡用于改變光路方向，減小顯微鏡整體高度。

所述轉(zhuǎn)折光路中的分光鏡用于將一束光分成兩束。本領(lǐng)域技術(shù)人員可根據(jù)實(shí)際要求，選擇合適的分光鏡。優(yōu)選地，所述轉(zhuǎn)折光路中的分光鏡選自半反半透鏡、棱鏡中的至少一種。進(jìn)一步優(yōu)選地，所述轉(zhuǎn)折光路中的分光鏡使用半反半透鏡。

優(yōu)選地，所述轉(zhuǎn)折光路中的濾光片只透過自動(dòng)對焦系統(tǒng)中光源發(fā)出的探測光。進(jìn)一步優(yōu)選地，所述轉(zhuǎn)折光路中的濾光片安裝在光源光路和/或探測光路中。

優(yōu)選地，所述轉(zhuǎn)折光路中的通透鏡透過樣品的成像光，反射自動(dòng)對焦系統(tǒng)光源光路中光源發(fā)出的探測光。

優(yōu)選地，所述轉(zhuǎn)折光路中通透鏡安裝在顯微鏡成像光路中，并與顯微鏡光軸成一定角度，可將探測光反射進(jìn)入顯微物鏡，照射樣品。進(jìn)一步優(yōu)選地，所述轉(zhuǎn)折光路中通透鏡安裝在顯微物鏡和光電探測器I之間，與光軸成45°角安裝。

優(yōu)選地，所述轉(zhuǎn)折光路中調(diào)焦鏡為負(fù)透鏡，沿光軸移動(dòng)調(diào)節(jié)探測光出射角度。

所述自動(dòng)對焦顯微鏡中，探測光的波長與成像光的波長相互不影響。 所述自動(dòng)對焦系統(tǒng)光源光路中光源發(fā)出的探測光波長在成像波長區(qū)間之外時(shí)，不影響顯微鏡成像系統(tǒng)的成像。本領(lǐng)域技術(shù)人員可按照實(shí)際需要，根據(jù)光電探測器II的具體類型，選擇合適的自動(dòng)對焦系統(tǒng)光源光路中的光源。

本領(lǐng)域技術(shù)人員可按照實(shí)際需要，根據(jù)光電探測器II的具體類型，選擇光源光路中的光闌和探測光路中的成像鏡。

優(yōu)選地，所述控制器包括絲桿步進(jìn)電機(jī)、超聲電機(jī)、壓電電機(jī)中的至少一種。

優(yōu)選地，所述自動(dòng)對焦顯微鏡還包含自動(dòng)對焦系統(tǒng)工作開關(guān)。當(dāng)自動(dòng)對焦系統(tǒng)開關(guān)處于開啟狀態(tài)時(shí)，自動(dòng)對焦系統(tǒng)處于工作狀態(tài)；當(dāng)自動(dòng)對焦開關(guān)處于閉合狀態(tài)時(shí)，自動(dòng)對焦系統(tǒng)處于關(guān)閉狀態(tài)。

優(yōu)選地，所述自動(dòng)對焦系統(tǒng)與顯微鏡成像系統(tǒng)同時(shí)工作。即所述自動(dòng)對焦系統(tǒng)與顯微鏡成像系統(tǒng)同時(shí)開啟，持續(xù)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)自動(dòng)對焦。

本申請的有益效果包括但不限于：

本申請?zhí)峁┝艘环N顯微鏡自動(dòng)對焦的方法，在顯微鏡成像時(shí)，由于外界環(huán)境的變化使成像離焦，通過探測光路測得改變量，通過控制器控制調(diào)焦機(jī)構(gòu)移動(dòng)，使成像清晰，達(dá)到自動(dòng)對焦的目的。

附圖說明

圖1為本申請實(shí)施例1中自動(dòng)對焦顯微鏡的光路圖。

圖2為方形光闌示意圖。

圖3為本申請實(shí)施例2中自動(dòng)對焦顯微鏡的光路圖。

圖4為圓形光闌示意圖。

圖5為顯微鏡照片；其中，(a)、(b)、(c)和(d)分別為開啟自動(dòng)對焦系統(tǒng)的顯微鏡分別在時(shí)間為0s、10s、20s和30s拍攝的照片；(e)、(f)、(g)和(h)分別為未開啟自動(dòng)對焦系統(tǒng)的顯微鏡分別在時(shí)間為0s、10s、20s和30s拍攝的照片。

部件及附圖標(biāo)記列表

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明，但本發(fā)明不局限于這些附圖和實(shí)施例。

實(shí)施例1

本申請的一種實(shí)施方式如圖1所示，所述自動(dòng)對焦顯微鏡包括顯微鏡成像系統(tǒng)和自動(dòng)對焦系統(tǒng)。顯微鏡成像系統(tǒng)完成對目標(biāo)物體的放大，并在光電探測器I 28上成像。自動(dòng)對焦系統(tǒng)對成像過程中的離焦現(xiàn)象進(jìn)行自動(dòng)對焦，保證清晰成像。

具體而言，顯微鏡成像系統(tǒng)包括：顯微物鏡20、調(diào)焦機(jī)構(gòu)22、反射鏡24、成像物鏡26、光電探測器I 28。顯微物鏡20在光路最上方，與目標(biāo)物體1相連，對樣品臺(tái)1上的樣品成像；顯微物鏡20固定在調(diào)焦機(jī)構(gòu)22上，通過調(diào)節(jié)調(diào)焦機(jī)構(gòu)22使成像清晰。由顯微物鏡20出來的成像光線經(jīng)由反射鏡24，由成像物鏡26成像在光電探測器I 28上。

具體而言，自動(dòng)對焦系統(tǒng)包括：轉(zhuǎn)折光路、光源光路、探測光路。轉(zhuǎn)折光路包括通透鏡40、調(diào)焦鏡42、濾光片44、分光鏡46(本實(shí)施例中采 用半反半透鏡)；光源光路包括：光源64(本實(shí)施例中采用發(fā)光二極管燈LED)、準(zhǔn)直鏡62(本實(shí)施中采用非球面鏡)、光闌I 60(本實(shí)施例中采用方形光闌，如圖2所示)；探測光路包括：透鏡80、光闌II 82(本實(shí)施例中采用方形光闌)、透鏡84、成像鏡86(本實(shí)施例中采用柱面鏡)、光電探測器II 88(本實(shí)施例中采用線陣圖像傳感器CCD)。

由LED光源64發(fā)出的探測光，經(jīng)過非球面鏡62準(zhǔn)直為平行光，經(jīng)過方形光闌60變?yōu)榉叫喂猓诮?jīng)過半反半透鏡46、濾光片44、調(diào)焦鏡42，通透鏡40反射改變方向，在經(jīng)過反射鏡24、顯微物鏡20射向物體，當(dāng)物體在顯微物鏡20的焦面上時(shí)，探測光平行返回，經(jīng)過半反半透鏡46反射，通過透鏡80、光闌82、透鏡84，經(jīng)柱面鏡86成像在線陣CCD88上。當(dāng)樣品臺(tái)1上的樣品由于震動(dòng)等影響離開焦面時(shí)，探測光反射回來的光線發(fā)生偏轉(zhuǎn)，這時(shí)落在線陣CCD88上的像發(fā)生了位置移動(dòng)，通過對線陣CCD88得到的差異數(shù)據(jù)處理，通過控制器(圖中未示出)控制調(diào)焦機(jī)構(gòu)22，調(diào)焦機(jī)構(gòu)22帶動(dòng)顯微物鏡20做微小移動(dòng)，使成像清晰。在顯微鏡成像過程中，自動(dòng)對焦系統(tǒng)實(shí)時(shí)運(yùn)行，使對焦保持在焦平面，保持長時(shí)間清晰成像。

實(shí)施例2

本申請的一種實(shí)施方式如圖3所示，與實(shí)施例1不同之處在于，其光源64為激光，透鏡組62為準(zhǔn)直擴(kuò)束系統(tǒng)，光闌60為圓形光闌(如圖4所示)，成像鏡86為圓形透鏡，光電探測器II 88為位置敏感探測器(Position Sensitive Detector，簡寫為PSD)。其余部分均與實(shí)施例1相同，在此不做贅述。

實(shí)施例3

分別在開啟、未開啟自動(dòng)對焦系統(tǒng)的情況下，對顯微鏡的持續(xù)成像效果進(jìn)行測試，結(jié)果如圖5所示。圖5中，(a)、(b)、(c)和(d)分別為開啟自動(dòng)對焦系統(tǒng)的顯微鏡分別在時(shí)間為0s、10s、20s和30s拍攝的照片； (e)、(f)、(g)和(h)分別為未開啟自動(dòng)對焦系統(tǒng)的顯微鏡分別在時(shí)間為0s、10s、20s和30s拍攝的照片。由圖可以看出，隨著時(shí)間加長，開啟了自動(dòng)對焦系統(tǒng)的顯微鏡可以持續(xù)清晰成像；而未開啟自動(dòng)對焦系統(tǒng)的顯微鏡，隨著時(shí)間加長，成像變得模糊，出現(xiàn)離焦現(xiàn)象。由上述結(jié)果可以看出，本申請所提供的自動(dòng)對焦顯微鏡，可以很好的解決在長時(shí)間成像、觀察、拍照等試驗(yàn)中像面的漂移，離焦等情況，減少了人工的復(fù)雜操作帶來的誤差的影響。

以上所述，僅是本申請的幾個(gè)實(shí)施例，并非對本申請做任何形式的限制，雖然本申請以較佳實(shí)施例揭示如上，然而并非用以限制本申請，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員，在不脫離本申請技術(shù)方案的范圍內(nèi)，利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容做出些許的變動(dòng)或修飾均等同于等效實(shí)施案例，均屬于技術(shù)方案范圍內(nèi)。