專利名稱：基于樣品測定面平面方程的顯微鏡自動對焦方法
技術領域：
屬于光學顯微鏡自動對焦領域，適用于樣品自動測定過程。
背景技術：
顯微鏡對焦的必要性
測定樣品處于光學顯微鏡物鏡準焦范圍內成像清晰稱為準焦。調節(jié)顯微鏡焦距使樣品處于準焦的過程稱為對焦。樣品移動后，一般需要對焦才能再次準焦。顯微鏡都有調焦旋鈕，可帶動顯微鏡物臺升降實現對焦。某些高檔顯微鏡另帶有電控裝置，操作相應按鈕控制電機帶動調焦旋鈕對焦。樣品壓平器上下面平行度不夠，橡皮泥回彈致使樣品不能保持壓制后狀態(tài)，顯微鏡光軸與物臺垂直度不夠等都可引起樣品移動后偏離準焦狀態(tài)，稱為離焦。準焦范圍與顯微鏡物鏡放大倍數有關。低倍物鏡范圍寬，小范圍移動樣品后仍可保持準焦。高倍物鏡范圍窄，小范圍移動樣品即可超出準焦范圍，致使成像模糊。保持樣品處于準焦狀態(tài)是得到正確測定結果的前提，各種自動對焦(也稱為顯微鏡自動調焦、顯微鏡自動聚焦等)技術應運而生。已有顯微鏡自動對焦技術特點
已有的自動對焦技術都通過控制伺服機構(如步進電機)替代人工旋轉顯微鏡調焦旋鈕升降物臺執(zhí)行，區(qū)別在于確定離焦偏移量原理各異。一是通過分析采集圖像的灰度差異或邊緣清晰度判斷焦距狀態(tài)與計算離焦偏移量[1_5]。二是用各種測微距技術直接檢測離焦偏移量。前者占主流，后者尚待完善。共同點是每次對焦獨立進行，與樣品位置無關，對采集的圖像準焦即可，因此可用于依據圖像識別技術實現的自動測定中。共同缺點有:
(1)速度慢。每一點對焦都通過比對圖像或測微值，對焦過程近10秒[3_4]，而有經驗的操作者對焦過程不過1-2秒。因此布置較多對焦點喪失實際使用價值；
(2)不能利用對焦點坐標間的關系簡化對焦過程與減少對焦次數；
(3)不適用逐點掃描自動測定技術領域。當測定點多達上萬甚至數十萬時，每個點獨立對焦不現實。當僅測定樣品中某一組分數據時，為避免其他組分的干擾，往往要求顯微鏡視域處于最小狀態(tài)，無法采集完整圖像與圖像邊緣。測定一個樣品，人工總對焦時間一般約2-3分鐘。若自動對焦總時間超過該值，意義僅體現在降低對焦繁瑣操作方面。這些缺點以及附加裝置高成本等原因制約了這類自動調焦技術的推廣應用。尤其需要開發(fā)可適用于逐點掃描測定技術領域的更快速、有效的自動對焦技術。參考文獻
1、蔣海華，基于圖像清晰度評價函數的顯微鏡自動調焦技術研究[J].光學技術，2008，第34卷增刊.2、張紅軍，馬官營，顯微鏡自動控制系統(tǒng)的設計[J].臨沂師范學院學報，2006，第28卷第3期.3、許盛，李見為，基于智能化自動調焦的高級顯微鏡系統(tǒng)[J].光電工程，2000，第27卷第I期.4、許成，李見為，高級顯微鏡智能化自動調焦系統(tǒng)的研究及實現[J].光學儀器，2000，第22卷第5期.5、唐成輝，朱森元，王旭輝，計算機控制下的顯微鏡自動調焦技術[J].兵工自動化，1999，第4期。

發(fā)明內容
概述
經磨制、拋光后的樣品測定面為一個平面(初學者磨制的樣品測定面偶呈幾個平面，稍加培訓即可使磨制的樣品測定面滿足為一個平面的要求)。移動樣品時，各種原因引起離焦偏移量都表現為與樣品移動距離有關:移動距離越大，離焦偏移量越大。確定樣品測定面平面方程后，即可由樣品坐標位置確定離焦偏移量并消除，實現樣品準焦。本說明書給出確定樣品測定面平面方程方法，由樣品位置計算離焦偏移量方法，測定過程中減少對焦次數措施，控制系統(tǒng)技術要求等。
2數學原理
令坐標原點&在樣品測定面上，^軸為顯微鏡光路中心(即物鏡中心)。在
樣品測定面上設定3個監(jiān)控點-.F1 (xl，yl, zl)、F2 (x2, y2, z2)、F3 (x3，y3, Μλ見附

圖1。則樣品面平面方程為(I)式:
權利要求
1.一種依據樣品測定面平面方程實現顯微鏡自動對焦的方法。
2.權利要求1包括的設定監(jiān)控點確定樣品測定面平面方程的方法。
3.權利要求1包括的提高樣品測定面平面方程代表性與精確度的方法。
4.權利要求1包括的自動測定樣品過程中減少對焦次數的方法。
全文摘要
提供了依據樣品測定面平面方程確定測定點離焦偏離量實現自動對焦的方法。包括建立樣品測定面平面方程的方法及提高其代表性，消除自動對焦過程中機械誤差，減少對焦次數等措施，合適的控制伺服系統(tǒng)等?？倢箷r間不超過2分鐘即可實現自動掃描測定的樣品始終保持準焦狀態(tài)。
文檔編號G02B21/24GK103163638SQ20111040784
公開日2013年6月19日 申請日期2011年12月9日 優(yōu)先權日2011年12月9日
發(fā)明者姚伯元, 吳亞東, 李德平 申請人:姚伯元