本發(fā)明涉及一種自動對焦顯微鏡，特別涉及一種基于雙CCD的自動對焦顯微鏡及測量方法。

背景技術：

對于任何成像光學系統(tǒng)，成像質量都是人們關心的重要問題之一。由光學系統(tǒng)成像理論可知，只有當像位于對焦面時才最清晰，具有更多的細節(jié)，而偏離對焦面時圖像將變模糊，圖像質量下降。隨著科學研究和實際生產領域的不斷發(fā)展，顯微視覺系統(tǒng)在制造和檢測中發(fā)揮著舉足輕重的作用，這都依賴于顯微系統(tǒng)快速高效地實現自動對焦，獲取目標物體的清晰圖像。傳統(tǒng)的自動對焦顯微鏡存在對焦速度慢，圖像不清晰等問題。

技術實現要素：

本發(fā)明是針對傳統(tǒng)的自動對焦顯微鏡對焦速度慢，圖像不清晰的技術問題，提出一種基于雙CCD的自動對焦顯微鏡及測量方法，與目前已經存在的自動對焦顯微鏡有相似的原理和結構，但利用分光形成雙光路結構，由兩個CCD同時接收并形成重疊區(qū)域，采集到的重疊圖像分別用作標定和補償，對焦速度提高了一倍，圖像經分割補償后清晰度大大提高，可以達到快速高精度自動對焦的目標。

本發(fā)明的技術方案為：一種基于雙CCD的自動對焦顯微鏡，包括光路部分、電路部分，樣品平面，所述光路部分由激光光源、物鏡、分光鏡BS1、分光鏡BS2組成，激光光束通過狹縫進入光筒中，由分光鏡BS1反射向下經物鏡到達樣品平面，樣品反射光束經原路返回到分光鏡BS1透過向上到達分光鏡BS2后分成二路，一路透過向上被CCD2接收，另一路反射后經反射鏡折返向上被CCD1接收；所述電路部分由CCD1、CCD2、計算機、控制箱和步進電機構成，CCD1和CCD2前后錯開放置，分別接收完整光束信號，并且 CCD1和CCD2具有重疊接收區(qū)域，CCD1和CCD2接收光信號后由光電轉換器轉換成電信號，并傳輸到計算機，計算機將指令信號發(fā)送到控制箱，控制箱控制步進電機帶動光路部分上下移動尋找最佳對焦位置。

一種采用基于雙CCD的自動對焦顯微鏡的測量方法，具體步驟如下：

1)打開電源，清空樣品平面后，將基于雙CCD的自動對焦顯微鏡調整到默認初始狀態(tài)；

2)在樣品平面上放置待測樣品，激光光源發(fā)出的測試光通過光路部分將樣品圖片經CCD1和CCD2傳輸到計算機；

3)計算機經過波形對比得出對焦位置的評價，并將評價參數轉化為信號指令發(fā)送到控制箱；

4)控制箱根據指令信號控制步進電機帶動光路部分上下快速移動找到對焦最佳位置。

所述CCD1和CCD2在重復區(qū)域采集到的圖像信息一幅用作標定，另一幅用作增補，使基于雙CCD的自動對焦顯微鏡在尋焦時速度提高一倍，以及在對焦完成時通過算法將圖像分割拼接得到清晰度更高的最終圖像。

本發(fā)明的有益效果在于：本裝置采用分光鏡將樣品反射光束分成兩路，被兩個CCD分別接收。雙CCD同平面前后錯位放置，保證可同時接收完整的光信號，并且接收的信號有重復的區(qū)域。重復區(qū)域采集到的圖像信息一幅用作標定，另一幅用作增補，一方面在尋焦時速度可提高一倍，另一方面在對焦完成時通過算法將圖像分割拼接可以得到清晰度更高的最終圖像。

附圖說明

圖1為基于雙CCD的自動對焦顯微鏡結構示意圖；

圖2為雙CCD重疊接收區(qū)域放大示意圖。

具體實施方式

以下結合附圖對本發(fā)明進行進一步詳細說明。

一種基于雙CCD的自動對焦顯微鏡，包括光路部分和電路部分，其構造（參見附圖1）與工作方式如下：光路部分由激光光源1、物鏡2、分光鏡BS1、分光鏡BS2組成。激光光束1通過狹縫進入光筒中，由分光鏡BS1分成兩路，一路透過向前忽略不計，一路反射向下經物鏡2到達樣品平面3。激光光束1經樣品反射后原路返回到分光鏡BS1，光束又被分成兩路，一路反射忽略不計，一路透過向上到達分光鏡BS2，再次分光，一路透過向上被CCD2接收，一路反射后再經反射鏡4折返向上被CCD1接收。這樣CCD1和CCD2能夠接收經同一樣品反射的光束，只是這兩束光之間有一個光程差。電路部分由CCD1、CCD2、計算機、控制箱和步進電機構成。兩個CCD前后錯開放置，以便能夠分別接收到完整光束信號，同時兩CCD有重疊接收區(qū)域M（圖2中虛線框區(qū)域）。兩個CCD接收光信號后由光電轉換器（與CCD封裝在一起）轉換成電信號，控制箱根據信號做出判斷，控制步進電機帶動光路部分（圖1中黑色虛線框部分）上下移動尋找最佳對焦位置。

一種采用基于雙CCD的自動對焦顯微鏡的測量方法，如下所述：

首先打開電源，在樣品平面空置的情況下將系統(tǒng)調整到默認初始狀態(tài)，然后在樣品平面上放置待測樣品，光源發(fā)出的測試光經上文所述光路將樣品圖片經CCD傳輸到計算機，計算機經過波形對比得出對焦位置的評價，并將評價參數轉化為信號指令發(fā)送到控制箱，控制箱根據指令信號控制步進電機帶動整個光路部分上下快速移動找到對焦最佳位置。

本發(fā)明采用分光鏡將樣品反射光束分成兩路，被兩個CCD分別接收。雙CCD同平面前后錯位放置，保證可同時接收完整的光信號，并且接收的信號有重復的區(qū)域。兩個CCD重復區(qū)域采集到的圖像信息一幅用作標定，另一幅用作增補，一方面在尋焦時速度可提高一倍，另一方面在對焦完成時通過算法將圖像分割拼接可以得到清晰度更高的最終圖像。