[发明专利]自动对焦装置

权利要求书

1.一种自动对焦装置，包括：

光源(110)；

具有第一端口、第二端口和第三端口的光耦合器(130)；其中在所述光耦合器中的光信号仅从第一端口至第二端口并且从第二端口至第三端口传播；其中所述光耦合器在第一端口耦合至光源；

光准直器(150)，其用于引导光从所述光耦合器的第二端口输出，然后穿过分色镜(170)和显微镜物镜(160)至样本(195)，其中样本(195)设置在由可调显微镜平台(198)支撑的衬底上；

用于将来自光耦合器(130)的第二端口的光聚焦至沿轴线的多个焦点上的扫描工具(270)；

用于转换光信号为光强信号的光电二极管探测器(240)，所述光信号包括在沿轴线的多个焦点上的衬底的光反射，其中所述光信号通过所述显微镜物镜(160)捕获、穿过分色镜(170)、光准直器(150)、进入光耦合器(130)的第二端口、并从光耦合器的第三端口输出，从而发送至光电二极管探测器(240)；

用于储存信号模板的存储设备；以及

微处理器(180)，该微处理器用于通过光强信号和信号模板的互相关以检测光强信号的峰值；

其中，所述微处理器(180)生成命令，以基于检测光强信号中的峰值位置和参考信号中的峰值位置的差异，沿轴线移动可调显微镜平台(198)的位置。

2.根据权利要求1所述的装置，其中所述微处理器持续检测光强信号中的峰值，

并且生成命令，以基于检测光强信号中的峰值位置和参考信号中的峰值位置的差异，沿轴线移动可调显微镜平台的位置，从而保持期望的光学焦距。

3.根据权利要求1所述的装置，其中所述扫描工具包括电子调焦透镜和用于调节电子调焦透镜的焦距的控制器。

4.根据权利要求1所述的装置，其中所述扫描工具包括具有不同传输延时的多个长度的光纤。

5.根据权利要求1所述的装置，其中所述扫描工具包括多个激光器和对应的固定准直器，所述固定准直器对应于不同焦点的多个激光器中的每一个。

6.根据权利要求1所述的装置，其中所述扫描工具包括压电准直器。

7.根据权利要求1所述的装置，其中所述光耦合器包括光纤循环器。

8.根据权利要求1所述的装置，其中所述光耦合器包括光隔离器。

9.一种自动运作自动对焦装置的方法，所述方法包括：

将光耦合器耦合至位于第一端口的光源的光信号输出，耦合至位于第二端口的光准直器，以及耦合至位于第三端口的光电二极管探测器，其中在光耦合器中的光信号仅从第一端口至第二端口并且从第二端口至第三端口传播；

利用光准直器，引导来自所述光耦合器的第二端口输出的光穿过分色镜和显微镜物镜至样本上，其中样本设置在由可调显微镜平台所支撑的衬底上；

将来自光耦合器的第二端口的光束聚焦在沿轴线的多个焦点；

利用显微镜物镜捕获反射光信号，所述反射光信号包括在沿轴线的多个焦点上的衬底的光束反射，并且使该反射光信号通过光准直器、进入光耦合器的第二端口、并从光耦合器的第三端口输出，从而发送至光电二极管探测器；

由光电二极管探测器将反射光信号转换至光强信号；和

由光强信号和存储的信号模板的互相关，检测光强信号中的峰值；以及

生成命令，以基于检测光强信号中的峰值位置和参考信号中的峰值位置的差异，沿轴线移动可调显微镜平台的位置。

10.根据权利要求9所述的方法，还包括持续检测光强信号中的峰值，并且生成命令，以基于检测光强信号中的峰值的位置和参考信号中的峰值的位置的差异，沿轴线移动可调显微镜平台的位置，从而保持期望的光学焦距。

11.根据权利要求9所述的方法，其中将光束聚焦在沿轴线的多个焦点包括电控制一可调透镜。