一种适用于荧光显微镜的自动对焦装置制造方法及图纸

一种适用于荧光显微镜的自动对焦装置，涉及显微镜对焦设备。包括铺设在样品载玻片背侧的荧光粒子、45

【技术实现步骤摘要】
一种适用于荧光显微镜的自动对焦装置


[0001]本专利技术涉及显微镜对焦设备，具体为一种适用于荧光显微镜的自动对焦装置。

技术介绍

[0002]荧光显微镜尤其是高倍率大数值孔径的荧光显微镜在生物、化学领域有着广泛的应用。在长时间使用荧光显微镜拍摄、采集样品图像时，荧光显微镜由于受外界的扰动、环境温度变化以及自身的不稳定性的影响常常会出现脱焦的问题，从而导致采集到的样品图像逐渐变得模糊甚至到完全无法拍摄出清晰的图像。显微镜的自动聚焦系统能够使显微镜物镜自动保持在聚焦状态，这不仅增加了用户使用显微镜的便利性使得用户可以用显微镜长时间地拍摄、采集到样品的清晰图像，而且还可以使显微镜用于自动样品检查。
[0003]现有存在多种自动对焦技术，例如基于图像样品清晰度的自动聚焦，但这与样品的清晰度有很大的关系，一般情况下用荧光显微镜拍摄到的荧光细胞或细菌概览图像只能提供很少的对比度；中国专利技术专利（公开号：CN110780438A）公开的一种激光共聚焦显微镜的自动聚焦的方法，利用数字CCD进行实时采集样品玻片表面（反射激光的面）的反射光，并对采集到的图像进行分析，提取出物镜在各个轴向位置时采集到的反射光图像的特征值，但是，反射光图像与样品的荧光图像之间并没有一一对应的关系所以并不能直接的反应出显微镜物镜的聚焦度以及拍摄采集图像的清晰度。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是克服现有技术的不足，提供一种适用于荧光显微镜的自动对焦装置，基于荧光成像超分辨算法，具有灵敏度高、鲁棒性好、无需改动荧光显微镜内部结构等优势。
[0005]实现上述目的的技术方案是：一种适用于荧光显微镜的自动对焦装置，包括铺设在样品载玻片背侧的荧光粒子、45
o
角分色镜、成像透镜、位移台、带通滤镜、CCD相机、以及电脑，荧光粒子之间的平均间隔距离在10微米到50微米范围内，荧光粒子吸收光谱范围包含荧光显微镜的光源波长、发射光谱范围与样品的发射光谱范围没有重合区域，45
o
角分色镜设置在荧光显微镜的相机端口处与荧光显微镜的光路方向成45
o
角，用于透射样品发射光、反射荧光粒子发射光，将被反射的荧光粒子发射光沿与荧光显微镜光路垂直的方向传播出去，成像透镜、带通滤镜和CCD相机依次设置在经45
o
角分色镜反射出去的荧光粒子发射光的光路上，成像透镜连接在位移台上，位移台带动成像透镜沿荧光粒子发射光的传播方向移动，电动位移台、CCD相机、以及荧光显微镜均与电脑连接；在调节荧光显微镜物镜使得样品处在聚焦位置后，通过位移台移动成像透镜使得荧光粒子在CCD相机中清晰成像，荧光粒子的图像在电脑中经由荧光成像超分辨算法计算得到荧光粒子图像的半高宽，样品成像过程中，经由电脑计算荧光粒子图像的半高宽，调节荧光显微镜物镜的高度使得荧光粒子图像的半高宽始终保持在荧光粒子清晰成像时荧光粒子图像半高宽的数值上。
[0006]进一步地，所述荧光粒子采用直径在100纳米以下的荧光量子点。
[0007]本专利技术的有益效果：本专利技术基于尺寸在100纳米以下的荧光量子点以及计算精度能够达到数十至数个纳米的荧光成像超分辨算法实现荧光显微镜的自动对焦，相较于荧光显微镜数百个纳米的分辨率，本专利技术提供的对焦装置具有很高的灵敏度，在样品的成像过程中，样品略微脱焦也会导致荧光量子点图像的略微脱焦，由荧光成像超分辨算法计算得到的荧光量子点图像的半高宽变大，相应调节荧光显微镜物镜的高度就能够使荧光显微镜始终保持在聚焦位置。
[0008]本专利技术的荧光量子点铺设在样品载玻片的背侧，不会在荧光显微镜自身的CCD端口成像平面上形成图像，因此不会对荧光显微镜的样品成像造成任何干扰。另外，荧光量子点可以很便捷地铺设在整个载玻片的背侧上，本专利技术仅需要利用荧光量子点图像的半高宽信息实现自动对焦，所以本专利技术能够在载玻片的各处都能实现自动对焦，因此具有很高的鲁棒性。
[0009]本专利技术不需要对现有的荧光显微镜的内部结构进行任何改动，能够作为一种高灵敏度的自动对焦装置很便捷地被安装在各类现有的高端荧光显微镜上。
附图说明
[0010]图1本专利技术的结构示意图；图2为图1的A局部放大图。
具体实施方式
[0011]下面的实施例是对本专利技术进行更详细的阐述，而不是对本专利技术的进一步限定。
[0012]如图1、图2所示，本专利技术包括铺设在样品载玻片11背侧的荧光粒子1，45
o
角分色镜2、成像透镜3、位移台4、带通滤镜5、CCD相机6、以及电脑7。
[0013]荧光粒子1采用直径在100纳米以下的荧光量子点，荧光量子点吸收光谱范围包含荧光显微镜的光源12波长，因此光源12的发射光在激发样品的同时也可以激发荧光量子点，荧光量子点发射光谱范围与样品的发射光谱范围没有重合区域，因此荧光显微镜相机13前的荧光显微镜带通滤镜14能够将漏向荧光显微镜相机13的荧光量子点发射光过滤掉，荧光量子点不仅发光强度高而且发光稳定，荧光量子点的直径在100纳米以下显著地小于荧光显微镜物镜15的成像分辨率，所以荧光量子点的成像尺寸由荧光显微镜的物镜15决定、可由点扩散函数表征，荧光量子点之间采用稀疏分布，平均间隔距离在10微米到50微米范围内。
[0014]45
o
角分色镜2设置在荧光显微镜的相机13端口处与荧光显微镜的光路方向成45
o
角，用于透射样品发射光反射荧光粒子发射光，将被反射的荧光粒子发射光沿与荧光显微镜光路垂直的方向传播出去，成像透镜3、带通滤镜5、CCD相机6依次设置在经45
o
角分色镜2反射出去的荧光粒子发射光的光路上，成像透镜3连接在位移台4上，位移台4可采用现有电动位移台，位移台4带动成像透镜3沿荧光粒子发射光的传播方向移动使得荧光量子点发射光能够在CCD相机上清晰成像，带通滤镜5透射荧光量子点发射光、反射其他波长的光，位移台4、CCD相机6、以及荧光显微镜均与电脑7连接。
[0015]荧光显微镜光源12的发射光经由光源透镜组16被荧光显微镜45
o
角分色镜17反射
后沿与原方向垂直的方向传播，通过物镜15照射在样品和荧光量子点上、激发样品和荧光量子点，样品和荧光量子点发射出的荧光被物镜15收集后，透过荧光显微镜45
o
角分色镜17被荧光显微镜45
o
角反射镜18反射，被反射的样品荧光穿过荧光显微镜成像透镜19、45
o
角分色镜2以及荧光显微镜带通滤镜14在荧光显微镜相机13上成像，被反射的荧光量子点荧光穿过荧光显微镜成像透镜19后被45
o
角分色镜2反射，然后经由成像透镜3、带通滤镜5在CCD相机6上成像。
[0016]实现荧光显微自动对焦的过程是：在调节荧光显微镜物镜15使得样品处在聚焦位置后，通过位移台4移动成像透镜3使得荧光量子点在CCD相机6中清晰成像，荧光量子点图像在电脑7中经由荧光成像超分辨算法计算得到荧光量子本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用于荧光显微镜的自动对焦装置，其特征在于：包括铺设在样品载玻片背侧的荧光粒子、45
o
角分色镜、成像透镜、位移台、带通滤镜、CCD相机、以及电脑，荧光粒子之间的平均间隔距离在10微米到50微米范围内，荧光粒子吸收光谱范围包含荧光显微镜的光源波长、发射光谱范围与样品的发射光谱范围没有重合区域，45
o
角分色镜设置在荧光显微镜的相机端口处与荧光显微镜的光路方向成45
o
角，用于透射样品发射光、反射荧光粒子发射光，将被反射的荧光粒子发射光沿与荧光显微镜光路垂直的方向传播出去，成像透镜、带通滤镜和CCD相机依次设置在经45
o
...

【专利技术属性】
技术研发人员：张建宏，杜晋，朱亚东，盛正毅，
申请(专利权)人：扬州市职业大学扬州开放大学，
类型：发明
国别省市：