[发明专利]自动对焦装置

说明书

自动对焦装置，包括：光源；光耦合器，其具有第一端口、第二端口和第三端口；其中光耦合器在第一端口耦合于光源；光准直器，用于引导光从光耦合器的第二端口输出，然后穿过分色镜和显微镜物镜至样本，其中样本设置在衬底上，衬底被可调显微镜平台支持；扫描装置，用于聚焦光至沿轴的多个焦点上；光电二极管探测器，用于转换光信号为光强信号；存储设备，用于储存信号模板；以及微处理器，其用于光强信号和信号模板的互相关；其中微处理器生成命令以沿轴线移动可调显微镜平台。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2013年8月22日提交的序列号为61/868,881的美国临时申请的优先权。本申请是2013年7月3日提交的序列号为13/934,727的美国申请的部分继续申请，后者是2010年10月16日提交的序列号为12/906,086的美国申请的分案申请，其要求2009年10月16日提交的序列号为61/252,263的美国临时申请的优先权，上述每个申请的公开内容以全文引用方式并入本文。

技术领域

本发明通常涉及显微镜装置，更具体涉及自动调节用以获取适当焦点的平台的位置的技术。

背景技术

对于所有的光学系统，显微镜受到景深随放大倍数和成像镜头(物镜)的NA(数值孔径)的增加而降低的影响。当使用显微镜时，使用者负责相对于物镜来移动样本，获得对样本适合的焦点。当显微镜是自动的，并且用户不再参与观看每个图像时，则需要一种自动对焦的方法。在相关技术中，已经描述了利用测量牵头经与容器底部的距离实现自动对焦的技术。该技术基于反射第一表面的光束并测量反射。但是，该技术的不足之处在于，如果置有样本的容器的厚度不同，正如大多数塑料一样，那么结果图像可能以衬底的偏移量偏离焦点。

细胞图像依赖于位于玻璃或塑料底部的细胞的生长。细胞平行于表面生长，并分泌蛋白质致使其附着在衬底。为了维持细胞的生长，添加富营养液态培养基来喂养细胞，并维持合适的生理条件。在这种情况下，塑料的表面被可用于检测细胞位置的水溶液覆盖。可使用低噪声、高灵敏度的反射光设置来找出塑料和液体之间变化的折射率。

发明内容

在实施例中，提供了自动对焦显微镜装置。自动对焦装置，包括：光源；光耦合器，其具有第一端口、第二端口和第三端口；其中在光耦合器中的光信号传播基本上仅从第一端口至第二端口，及从第二端口至第三端口，其中光耦合器在第一端口耦合于光源；光准直器，其用于引导光从光耦合器的第二端口输出，然后穿过分色镜和显微镜物镜至设置在衬底上的样本，该衬底被可调显微镜平台支撑；扫描工具，其用于聚焦光至沿轴线的多个焦点上；光电二极管探测器，其用于转换光信号为光强信号，光信号包括在沿轴线的多个焦点上的被衬底反射，其中光信号被显微镜物镜捕获，并且穿过分色镜、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，发送至光电二极管探测器；存储设备，其用于储存信号模板；以及微处理器，其用于由互相关光强信号和信号模板，检测光强信号的峰值；其中，所属微处理器生成命令，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。

在另一实施例中，提供了显微镜装置的操作方法。该方法包括：耦合光耦合器至位于第一端口的光源的光信号输出、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所述光信号基本上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设置在衬底上的样本，所述衬底被可调显微镜平台所支撑；将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，所述光信号包括反射光束至在沿轴线的多个焦点的衬底，并且穿过光准直器，进入光耦合器的第二端口，并从光耦合器的第三端口输出，发送至光电二极管探测器；由光强信号和存储的信号模板之间的互相关，检测光强信号的峰值；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不同，沿轴线移动可调显微镜平台的位置。

附图说明