用于自动显微镜聚焦的系统、装置和方法制造方法及图纸

一种用于光学显微镜的自动聚焦系统，其通过使用至少两个偏移聚焦相机以便于更快的聚焦。每个偏移聚焦相机可以被定位在图像成形共轭平面的不同侧上，以使它们的清晰度曲线在图像成形共轭平面处相交。可以通过使用由偏移聚焦相机拍摄的图像确定的清晰度值来调整试样的焦点。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于自动显微镜聚焦的系统、装置和方法
本公开涉及用于自动显微镜聚焦的基于图像的机构。
技术介绍
利用显微镜观察的大多数试样在其整个表面上高度变化较小。虽然这些变化通常是人眼不可见的，但它们可以导致由显微镜捕获的试样的一部分的图像失焦。显微镜可以创建可用的聚焦图像的范围被称为景深。显微镜必须将试样的一部分保持在其景深内以生成有用的图像。然而，当从观察试样的第一部分过渡到观察试样的第二部分时，试样的高度的小变化可能导致第二部分在景深之外。其中，不同的清晰度测量(诸如图像对比度、分辨率、熵和/或空间频率含量等)可以用来测量由显微镜捕获的图像的聚焦质量。通常，当试样处于焦点中时，捕获的图像将呈现最佳的清晰度质量(例如，大对比度、高的强度值范围和清晰边缘)。可用于确定试样何时在焦点中的不同清晰度测量通常需要在显微镜物镜与试样之间的不同距离处(即，相对Z位置)捕获一系列图像，并且测量所捕获图像的清晰度直到图像出现在焦点中。因为在相对Z位置处测量试样的清晰度值通常将不指示使试样处于焦点中所需的调整方向(即，是增大距离还是减小距离)，所以与已知本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于自动聚焦显微镜的系统，包括：/n物镜；/n载物台，所述载物台用于将试样定位在第一图像形成共轭平面上；/n第一聚焦相机，所述第一聚焦相机被配置为用于聚焦，所述第一聚焦相机以第一偏移距离定位在第二图像形成共轭平面的第一侧上；/n第二聚焦相机，所述第二聚焦相机被配置为用于聚焦，所述第二聚焦相机以第二偏移距离定位在所述第二图像形成共轭平面的第二侧上；/n其中，确定所述第一偏移距离和所述第二偏移距离，使得在所述物镜与所述载物台之间的相同距离处，由所述第一聚焦相机和所述第二聚焦相机中的每一个捕获的所述试样的图像的清晰度测量在所述第二图像形成共轭平面处是相等的；/n主照明源；/n成像装置，所述成...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180501 US 15/967,802;20181203 US 16/207,7271.一种用于自动聚焦显微镜的系统，包括：
物镜；
载物台，所述载物台用于将试样定位在第一图像形成共轭平面上；
第一聚焦相机，所述第一聚焦相机被配置为用于聚焦，所述第一聚焦相机以第一偏移距离定位在第二图像形成共轭平面的第一侧上；
第二聚焦相机，所述第二聚焦相机被配置为用于聚焦，所述第二聚焦相机以第二偏移距离定位在所述第二图像形成共轭平面的第二侧上；
其中，确定所述第一偏移距离和所述第二偏移距离，使得在所述物镜与所述载物台之间的相同距离处，由所述第一聚焦相机和所述第二聚焦相机中的每一个捕获的所述试样的图像的清晰度测量在所述第二图像形成共轭平面处是相等的；
主照明源；
成像装置，所述成像装置定位在第三图像形成共轭平面上；以及
硬件处理器，所述硬件处理器耦接到所述第一聚焦相机和所述第二聚焦相机，所述硬件处理器被配置成当使用所述第一聚焦相机的所述试样的清晰度值等于使用所述第二聚焦相机的所述试样的清晰度值时确定所述试样处于焦点中。


2.如权利要求1所述的系统，其中，所述硬件处理器还被配置成：
使用所述第一聚焦相机测量在相对于所述物镜的所述载物台的第一位置Z1处所述试样的第一清晰度值SA1；
使用所述第二聚焦相机测量在相对于所述物镜的所述载物台的所述第一位置Z1处所述试样的第二清晰度值SB1；
使用所述第一聚焦相机测量在相对于所述物镜的所述载物台的第二位置Z2处所述试样的第三清晰度值SA2；
使用所述第二聚焦相机测量在相对于所述物镜的所述载物台的第二位置Z2处所述试样的第四清晰度值SB2；
计算等于(SA2-SA1)/(Z2-Z1)的第一斜率；
计算等于(SB2-SB1)/(Z2-Z1)的第二斜率；以及
调整所述物镜与所述载物台之间的距离至第三位置，使得使用所述第一聚焦相机对所述试样测量的第五清晰度值SA3等于使用所述第二聚焦相机对所述试样测量的第六清晰度值SB3。


3.如权利要求4所述的系统，其中，所述硬件处理器还被配置成：
调整所述物镜与所述载物台之间的距离至第四位置Z4，并且使用所述第一聚焦相机测量所述试样的第七清晰度值SA4，以及使用所述第二聚焦相机测量所述试样的第八清晰度值SB4；
计算等于(SA4-SA3)/(Z4-Z3)的第三斜率；
计算等于(SB4-SB3)/(Z4-Z3)的第四斜率；
确定所述第三斜率的方向与所述第二斜率的方向是否相反；并且
当所述第三斜率的方向与所述第二斜率的方向不相反时，继续调整所述物镜与所述载物台之间的距离，使得使用所述第一聚焦相机对所述试样测量的第九清晰度值等于使用所述第二聚焦相机对所述试样测量的第十清晰度值。


4.如权利要求1所述的系统，还包括：
辅照明源；
其中，所述主照明源被配置成发射由所述成像装置接收的第一波长范围内的光；以及
其中，所述辅照明源被配置成发射第二波长范围内的光，所述第二波长范围不同于所述第一波长范围，并且所述辅照明源通过聚焦图案投射光，所述聚焦图案定位在第四图像形成共轭平面上，所投射的光由所述第一聚焦相机和所述第二聚焦相机接收。


5.如权利要求4所述的系统，还包括：
第一滤波器，所述第一滤波器定位在所述辅照明源与所述成像装置之间的光路中，以防止来自所述辅照明源的光到达所述成像装置；以及
第二滤波器，所述第二滤波器定位在所述第一照明源与所述第一聚焦相机和所述第二聚焦相机之间的光路中，以防止来自所述主照明源的光到达所述第一聚焦相机和所述第二聚焦相机。


6.如权利要求4所述的系统，其中，所述硬件处理器还被配置成：
使用所述第一聚焦相机测量在相对于所述物镜的所述载物台的第一位置Z1处所述试样的第一清晰度值SA1；
使用所述第二聚焦相机测量在相对于所述物镜的所述载物台的所述第一位置Z1处所述试样的第二清晰度值SB1；
使用所述第一聚焦相机测量在相对于所述物镜的所述载物台的第二位置Z2处所述试样的第三清晰度值SA2；
使用所述第二聚焦相机测量在相对于所述物镜的所述载物台的所述第二位置Z2处所述试样的第四清晰度值SB2；
计算等于(SA2-SA1)/(Z2-Z1)的第一斜率；
计算等于(SB2-SB1)/(Z2-Z1)的第二斜率；以及
调整所述物镜与所述载物台之间的距离至第三位置，使得使用所述第一聚焦相机对所述试样测量的第五清晰度值SA3等于使用所述第二聚焦相机对所述试样测量的第六清晰度值SB3。


7.如权利要求6所述的系统，其中，所述硬件处理器还被配置成：
调整所述物镜与所述载物台之间的距离至第四位置Z4，并且使用所述第一聚焦相机测量所述试样的第七清晰度值SA4，以及使用所述第二聚焦相机测量所述试样的第八清晰度值SB4；
计算等于(SA4-SA3)/(Z4-Z3)的第三斜率；
计算等于(SB4-SB3)/(Z4-Z3)的第四斜率；
确定所述第三斜率的方向与所述第二斜率的方向是否相反；并且
当所述第三斜率的方向与所述第二斜率的方向不相反时，继续调整所述物镜与所述载物台之间的距离，使得使用所述第一聚焦相机对所述试样测量的第九清晰度值等于使用所述第二聚焦相机对所述试样测量的第十清晰度值。


8.如权利要求1所述的系统，其中，所述成像装置被配置为用于当所述试样由所述第一聚焦相机和所述第二聚焦相机确定为在焦点中时拍摄所述试样的图像。


9.如权利要求1所述的系统，其中，所述硬件处理器还被配置成使所述载物台和所述物镜中的至...

【专利技术属性】
技术研发人员：约翰·B·普特曼，马修·C·普特曼，瓦迪姆·潘斯基，丹尼斯·Y·沙鲁霍夫，
申请(专利权)人：纳米电子成像有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US