【技术实现步骤摘要】
本申请涉及显微镜的自动对焦，特别涉及一种自动对焦系统及方法。
技术介绍
1、随着无限远共轭显微物镜的发展，光学显微镜的可拓展性大大加强，且高数值孔径物镜发展迅速，已经成为许多科学与
的核心器件，广泛应用于生物工程、基因测序、病例诊断、光刻等领域。其市场需求量也逐年呈稳步增长趋势。但其视野小，工作效率低，所以对显微镜的自动对焦是有重要意义的。
2、目前，显微镜的自动对焦方法可以分为三类。
3、第一类是预扫描聚焦图法。由相机连续拍摄图像，根据图像的品质因数来衡量焦点位置。优点是无需额外的光学元件、应用范围广；缺点是每次对焦都需要大量拍摄、抗干扰性差、实时性差等。
4、第二类是实时反射式对焦法。使用额外的光学元件来获得离焦量。优点是实时自动对焦、对焦范围广、普适性好、可拓展性好；缺点是需要额外的光学成像附件等问题。
5、第三类是图像计算对焦法。基于卷积神经网络，利用一个或多个离焦图像来计算合焦图像。优点是无需额外的光学元件、拍摄次数少；缺点是聚焦范围短、系统需要足够的训练样本、抗干扰性差、训练难度大、更换场景需要重新训练等。
6、总体来说，实时反射式对焦法具有更高的稳定性和更好的发展前景。但目前存在的对焦方法存在各种各样的问题，例如衍射效应严重、无法完成多层面自动对焦等。目前，国内外的研究均是基于单层面的，这严重限制了复杂三维结构观察，这一现状严重的限制了医疗器械复杂三维微结构的生产以及集成电路等半导体行业的发展。
技术实现思路>
1、鉴于此，有必要针对现有技术存在的衍射效应严重且无法完成多层面自动对焦的缺陷提供一种具备低衍射、实时观察、多层面的自动对焦系统及方法。
2、为解决上述问题，本申请采用下述技术方案：
3、本申请目的之一，提供一种自动对焦系统，包括：激光器、第一透镜、第二透镜、第一反光板、第二反光板、孔径光阑、第三透镜、第四透镜和cmos，其中：
4、所述激光器出射的激光光束依次经所述第一透镜、所述第二透镜后形成平行的环形光束，所述环形光束中的一半光束被所述孔径光阑遮挡，另一半经所述第一反光板折叠后由所述第三透镜聚聚于像面上并经所述像面反射后再依次经所述第三透镜、所述第二反光板及所述第四透镜后成像在所述cmos上。
5、在其中一些实施例中，所述第一透镜及所述第二透镜透为轴锥镜，所述轴锥镜可将光聚焦在光轴上的多个点，所述轴锥镜产生的光束穿过光轴后，随着所述轴锥镜到图像的距离增大时，所形成的光环直径也将增大，而光环的厚度保持不变。
6、在其中一些实施例中，所述第一透镜及所述第二透镜为一对顶角相同的轴锥镜，经所述第一透镜及所述第二透镜的光束形成平行于光轴的环形光束。
7、在其中一些实施例中，所述第一反光板及所述第二反光板为玻璃平板。
8、在其中一些实施例中，所述孔径光阑为方形遮光板。
9、在其中一些实施例中，所述第三透镜为显微物镜。
10、在其中一些实施例中，所述第四透镜为双胶合透镜。
11、本申请目的之二，提供一种所述的自动对焦系统的自动对焦方法，包括下述步骤：所述激光器出射的激光光束依次经所述第一透镜、所述第二透镜后形成平行的环形光束，所述环形光束中的一半光束被所述孔径光阑遮挡，另一半经所述第一反光板折叠后由所述第三透镜聚聚于像面上并经所述像面反射后再依次经所述第三透镜、所述第二反光板及所述第四透镜后成像在所述cmos上。
12、本申请采用上述技术方案，其有益效果如下：
13、本申请提供的自动对焦系统及方法，所述激光器出射的激光光束依次经所述第一透镜、所述第二透镜后形成平行的环形光束，所述环形光束中的一半光束被所述孔径光阑遮挡，另一半经所述第一反光板折叠后由所述第三透镜聚聚于像面上并经所述像面反射后再依次经所述第三透镜、所述第二反光板及所述第四透镜后成像在所述cmos上，本申请提供的自动对焦系统及方法，从激光器发出的光，无需经过准直扩束，直接进入到轴锥镜组形成环形光束，这不但简化光学系统，而且以此种方式得到的环形光束很精细，表现在物面上为很细的环形光束。当得到多个环形光束时，内环的外径和外环的内径相重合时打到此系统的层间分辨率极限，由于本专利技术得到的环形光束很精细，所以系统的层间分辨率很高。通过对成像镜焦距的选择，可以将物面上的图像放大更高倍数，便于捕获和跟踪监测。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种自动对焦系统，其特征在于，包括激光器、第一透镜、第二透镜、第一反光板、第二反光板、孔径光阑、第三透镜、第四透镜和CMOS，其中：
2.如权利要求1所述的自动对焦系统，其特征在于，所述第一透镜及所述第二透镜为轴锥镜，所述轴锥镜可将光聚焦在光轴上的多个点，所述轴锥镜产生的光束穿过光轴后，随着所述轴锥镜到图像的距离增大时，所形成的光环直径也将增大，而光环的厚度保持不变。
3.如权利要求1所述的自动对焦系统，其特征在于，所述第一透镜及所述第二透镜为一对顶角相同的轴锥镜，经所述第一透镜及所述第二透镜的光束形成平行于光轴的环形光束。
4.如权利要求1所述的自动对焦系统，其特征在于，所述第一反光板及所述第二反光板为玻璃平板。
5.如权利要求1所述的自动对焦系统，其特征在于，所述孔径光阑为方形遮光板。
6.如权利要求1所述的自动对焦系统，其特征在于，所述第三透镜为显微物镜。
7.如权利要求1所述的自动对焦系统，其特征在于，所述第四透镜为双胶合透镜。
8.一种如权利要求1所述的自动对焦系统的自动对焦方法，其
...【技术特征摘要】
1.一种自动对焦系统，其特征在于，包括激光器、第一透镜、第二透镜、第一反光板、第二反光板、孔径光阑、第三透镜、第四透镜和cmos，其中：
2.如权利要求1所述的自动对焦系统，其特征在于，所述第一透镜及所述第二透镜为轴锥镜，所述轴锥镜可将光聚焦在光轴上的多个点，所述轴锥镜产生的光束穿过光轴后，随着所述轴锥镜到图像的距离增大时，所形成的光环直径也将增大，而光环的厚度保持不变。
3.如权利要求1所述的自动对焦系统，其特征在于，所述第一透镜及所述第二透镜为一对顶角相同的轴锥镜，经所述第一透镜及所述第二透镜的光束形成平行于光轴的环形光束。
4.如权利要求1所述的自动对焦系统，其特征在于，所述第一反光板及所述第二...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘英，李林晗，于晨，党博石，马俊林，杜杰，
申请(专利权)人：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，
类型：发明
国别省市：
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