[发明专利]一种多层自动对焦的方法及系统

权利要求书

1.一种多层自动对焦的方法，其特征在于，所述方法包括：

S1：预设显微镜初始参数；所述初始参数包括：样品对焦平面位置、显微镜放大倍率以及数值孔径参数；

S2：判断是否根据显微镜预设的初始参数进行对焦；

若是，则根据所述初始参数进行对焦；得到局部极值位置，所述局部极值位置为局部极值点所在的对焦平面，将显微镜维持在所述对焦平面的对焦状态；

若否，则控制显微物镜自Z轴初始位置开始，自上而下快速移动对焦直至面阵探测器中出现光斑；进行步骤S3；

S3：数据处理单元根据所述光斑获取评价值；其中，所述光斑通过半圆形光阑形成；

S4：数据处理单元根据所述光斑得到控制显微物镜沿Z轴的移动方向，根据所述评价值得到移动步长，根据所述显微物镜沿Z轴的移动方向以及移动步长得到评价值的局部极值位置；其中，所述数据处理单元根据所述光斑得到控制显微物镜沿Z轴的移动方向的方法为：数据处理单元根据光斑在面阵探测器上的位置确定控制显微物镜沿Z轴的移动方向；若所述光斑在面阵探测器下端时，则显微物镜聚焦在对焦平面上方，显微物镜沿Z轴向下移动；若所述光斑在面阵探测器上端时，显微物镜聚焦在对焦平面下方；显微物镜沿Z轴向上移动；

S5：判断所述光斑是否处于所述评价值的局部极值位置；

若否，则控制显微物镜沿Z轴移动至所述评价值的局部极值位置；

若是，则控制显微物镜停止移动，数据处理单元记录所述局部极值位置的评价值以及所述局部极值位置对应的Z轴位置信息并将所述局部极值位置进行标号；

S6：所述数据处理单元判断所述局部极值位置的标号是否大于等于预设的样品对焦平面位置数量；

若是，则所述局部极值位置为对焦平面，将显微镜维持在所述对焦平面的对焦状态；

若否，则进行步骤S7；

S7：判断等待输入是否进行下一层对焦；

若否，将显微镜维持在步骤S6中所述对焦平面的对焦状态；

若是，则控制显微物镜沿Z轴向下移动，面阵探测器获取当前光斑；

S8：判断面阵探测器获取的当前光斑是否为探测器下端出现的单独的半圆形光斑；

若否，则继续控制显微物镜沿Z轴向下移动；

若是，则循环至步骤S5；直至所有样品对焦平面位置均对焦完毕。

2.根据权利要求1所述的一种多层自动对焦的方法，其特征在于，所述根据初始参数进行对焦的方法为：

S21：输入样品对焦平面位置标号；

S22：根据输入的样品对焦平面位置标号移动到对焦平面位置；

S23：所述样品对焦平面位置包含光斑信息，根据所述样品对焦平面位置的光斑信息获取评价值；

S24：根据所述评价值进行对焦，直至局部评价值达到局部极值位置，得到局部极值位置。

3.根据权利要求1所述的一种多层自动对焦的方法，其特征在于，所述数据处理单元根据所述光斑获取评价值的方法为：

数据处理单元获取光斑平均亮度和光斑尺寸；

将光斑平均亮度和光斑尺寸通过评价函数进行计算，得到评价值；

所述评价函数为：

y＝w₁R+w₂G；

其中，y为评价值，R为光斑半圆半径倒数，G为光斑平均亮度，w₁和w₂为修正权重系数，所述修正权重系数与显微镜放大倍率以及数值孔径参数相关。

4.根据权利要求1所述的一种多层自动对焦的方法，其特征在于，数据处理单元根据所述评价值得到移动步长的方法为：

所述移动步长与评价值的关系为：

其中，w₃为常数，与显微物镜成像景深相关，Δz为移动步长，y为评价值。