[发明专利]一种数字显微镜及其聚焦方法

说明书

技术领域

本发明涉及显微镜技术领域，尤其涉及一种数字显微镜及其聚焦方法。

背景技术

传统的显微镜的聚焦多是采用人工手动聚焦的方式，这种聚焦方式完全依赖于人的主观判断，使得聚焦效率低下，尤其是在目标量大的情况下极易让人产生视觉疲劳，降低对目标物的调焦精度且容易让人产生厌烦的情绪。

现有的自动聚焦显微镜多采用控制载物台或显微镜主体移动，寻找已设定的物距方式来实现自动聚焦，如图1所示，这种方式可调节范围有限，且当被测目标较大时，为了实现正确的聚焦则显微镜的支架需要设计的很长，这样不利于人工的观察和使用。

传统的显微镜的工作距通常是固定不变的，因为传统的显微镜中的像距是固定不变的，物镜的放大倍数也是固定的。由光学系统可知，当放大倍数和像距都固定不变时，其物距也是固定的，即工作距是固定不变的。传统的显微镜根据不同的被测目标而移动载物台就是为了找到成清晰像的物距，以实现正确的聚焦。工作距固定，这将会导致当被测目标较高时，由于显微镜的支架长短有限，将会无法实现正确聚焦。

当观测不同大小的物体时，传统显微镜是通过转换不同的物镜来实现变焦的，这种变焦显微镜一般不具备自动聚焦功能，所以需要首先在小倍率下手动调节载物台实现正确聚焦后，再来实现变焦操作。这将会大大的降低工作效率，且如果在小倍率下没有完成正确聚焦，那么后续变焦的操作就无法观测到清晰的结果。

传统的显微镜在移动载物台实现聚焦的过程中，被测目标与显微镜的距离不停变化，显微镜的透光量也会发生变化，传统的显微镜没有考虑显微镜透光量的改变。这将会导致显微镜在移动载物台的过程中，会出现被测结果的图像过曝或者光线不足，这两种情况都将会影响显微镜的自动聚焦时间和结果。

发明内容

本发明所要解决的第一个技术问题是区别于传统显微镜通过移动载物台或显微镜主体寻找设定好的物距u以实现聚焦的方式，本发明在工作距固定的情况下，通过控制显微镜主体内部聚焦镜片组的移动来寻找像距v以实现自动聚焦。

本发明所要解决的第二个技术问题是区别于传统显微镜在工作距固定的情况下实现聚焦，本发明在工作距相对可变的情况下，通过改变像距实现自动聚焦。

本发明所要解决的第三个技术问题是区别于传统显微镜，其在工作距固定条件下，依据一个机械机构保持变焦(变焦的过程实际就是改变图像放大倍率的过程，所以也可称为变倍)过程中图像清晰，本发明在工作距相对可变的情况下，通过算法实现各工作距下的变倍过程中图像清晰。

本发明所要解决的第四个技术问题是区别于传统的显微镜照明通过手动方式调节光源亮度，本发明可实现自动调节光源的亮度。

基于本发明实施例的一方面，本发明提供一种数字显微镜聚焦方法，该方法包括：

保持被测目标与显微镜主体的位置相对固定；

由主控单元控制显微镜主体内部的聚焦镜片组移动，通过调整像距使显微镜自动聚焦，具体包括：

由主控单元执行聚焦搜索算法，通过聚焦搜索算法获得最佳聚焦值，所述聚焦搜索算法通过控制显微镜主体内部的聚焦马达，由聚焦马达驱动显微镜主体内部的聚焦镜片组移动，使聚焦镜片组在所述聚焦搜索算法的控制下移动到所述最佳聚焦值对应的位置；

所述聚焦搜索算法包括如下确定聚焦搜索算法所使用的聚焦值的步骤：

当显微镜主体内部的聚焦镜片组在聚焦搜索算法的控制下移动到某一搜索位置后，主控单元采集被测目标在显微镜主体内部的Sensor板上的图像数据；

将采集获得的图像数据分成多个子区域，分别对每个子区域的图像数据进行处理，获得每个子区域对应的高频分量聚焦值和低频分量聚焦值；

通过预设的聚焦值选择算法对各子区域对应的高频分量聚焦值和低频分量聚焦值进行分析，确定出当前聚焦搜索算法选择高频分量聚焦值还是选择低频分量聚焦值进行聚焦搜索，以确定最佳聚焦值。

被测目标的图像数据通过显微镜主体内部的接口单元输出显示。

进一步地，所述的调整像距，是指显微镜工作距固定不变，通过主控单元控制显微镜主体内部的聚焦镜片组移动，寻找像距，使显微镜自动聚焦。

进一步地，所述的调整像距，是指显微镜工作距相对可变，通过主控单元控制显微镜主体内部的聚焦镜片组移动，改变像距，使显微镜自动聚焦。

进一步地，所述的调整像距，是指显微镜工作距相对可变，在连续变倍过程中，通过主控单元控制显微镜主体内部的镜片组移动，改变像距，使显微镜自动聚焦，所述显微镜主体内部的镜片组包括聚焦镜片组、变焦镜片组。