[发明专利]一种显微成像系统及其实时对焦方法

说明书

本发明涉及一种显微成像系统及其实时对焦方法，其中显微成像系统，包括：主光源，聚光镜，所述聚光镜的光轴与所述主光源相同轴地位于所述主光源的正上方；成像单元，所述成像单元与所述聚光镜的光轴相重合地位于所述聚光镜的正上方；衍射光发生单元，用于在所述成像单元获取的图像中产生衍射环。通过采用本发明的衍射光发生单元，使显微成像系统在离焦状态下能够根据对离焦图像进行自相关处理即可获取衍射环的半径。根据自相关处理后的离焦自相关图像生成光强分布图，根据光强分布图中的光强主极大和光强次级大之间的像素值，就可计算一级衍射环的半径值。保证了显微成像系统对焦的精度和效率。

技术领域

本发明涉及一种成像系统及其对焦方法，尤其涉及一种显微成像系统及其对焦方法。

背景技术

显微成像过程中，需要时刻保持物镜能够对样品进行清晰成像。因此，显微成像系统中对焦是前提。现有技术中，自动对焦技术主要分为两类：一类是基于图像灰度对比度分析法的被动对焦方法。另一类是基于测距法的主动对焦方法。被动对焦方法是通过改变相机与目标物间的距离获取多幅图像，分析图像特征实现的。这种方法需要使镜头的移动距离长，以及连续采集多幅图像计算相应位置清晰度来构成一条曲线，根据该曲线极大值判定焦点位置。被动对焦方法计算量较大,需要镜头多次位移，难以满足实时对焦过程中快速精准的要求。主动对焦方法通过添加额外的信号发射接收装置实现对焦,常见的有红外测距、超声波测距和三角测距法等。当被测目标对红外光或超声波有较强的吸收作用时，主动对焦方法容易失灵或对焦不准确。特别是对于显微对焦而言，高倍率物镜的使用使得焦深大幅降低(微米级)，红外测距、超声测距以及三角测距的精度都很难满足该要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种显微成像系统及其对焦方法，解决显微成像系统对焦精度差的问题。

为实现上述发明目的，本发明提供一种显微成像系统，包括：

主光源；

聚光镜，所述聚光镜位于所述主光源的上方，且所述聚光镜的光轴与所述主光源的光轴相互重合设置；

成像单元，所述成像单元位于所述聚光镜的上方，且所述成像单元的光轴与所述聚光镜的光轴相互重合设置；

还包括：

衍射光发生单元，用于在所述成像单元获取的图像中产生衍射环。

根据本发明的一个方面，所述衍射光发生单元位于所述聚光镜下方或与所述成像单元相连接。

根据本发明的一个方面，所述衍射光发生单元包括辅助光源；

所述辅助光源位于所述聚光镜下方的焦平面上，且所述辅助光源偏离所述聚光镜的光轴。

根据本发明的一个方面，所述成像单元包括：

物镜，所述物镜位于所述聚光镜的上方，且所述物镜的光轴与所述聚光镜的光轴相互重合设置；

聚合镜，所述聚合镜位于所述物镜的上方，且所述聚合镜的光轴与所述物镜的光轴相互重合设置。

根据本发明的一个方面，还包括：

载物台，所述载物台位于所述物镜与所述聚光镜之间；

成像相机，所述成像相机位于所述聚合镜的上方，且所述成像相机的光轴与所述聚合镜的光轴相互重合设置；

中央控制单元，所述中央控制单元与所述成像单元相连接；

驱动装置，用于调节所述物镜与载物台之间的距离。

根据本发明的一个方面，所述衍射光发生单元包括：

分束镜，所述分束镜设置于所述物镜与所述聚合镜之间；

光阑，所述光阑位于所述分束镜的分光路径上；