CN108693624B - 成像方法、装置及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了成像方法，方法用于光学检测系统，光学检测系统包括成像装置和载台，成像装置包括镜头模组和对焦模组，方法包括以下对焦步骤：利用对焦模组发射光至置于载台上的样品上；使镜头模组沿光轴移动到第一设定位置；使镜头模组从第一设定位置以第一设定步长沿光轴向样品移动并判断对焦模组是否接收到由样品反射的光；在对焦模组接收到由样品反射的光时，使镜头模组以小于第一设定步长的第二设定步长沿光轴向样品移动，并根据对焦模组接收到的光的光强计算出第一光强参数，判断第一光强参数是否小于第一设定光强阈值；在第一光强参数小于第一设定光强阈值时，保存镜头模组的当前位置作为保存位置。上述成像方法，便于操作且可降低成本。

Description

成像方法、装置及系统

技术领域

本发明涉及光学检测领域，尤其涉及一种成像方法、装置和系统。

背景技术

序列测定，即测序，包括核酸序列的测定。目前市面上的测序平台包括一代测序平台、二代测序平台和三代测序平台。从功能控制角度，测序仪器包括探测模块，利用探测模块转化和/或收集序列测定中生化反应产生的信息变化，以测定序列。探测模块一般包括光学检测模块、电流检测模块和酸碱(pH)检测模块。基于光学检测原理的测序平台通过分析采集检测到的测序生化反应中的光信号变化来进行序列测定。

目前市售的带自动对焦模块的光学检测系统，带配套的对焦控制程序，可直接调用控制，使用方便，但往往不单独出售自动对焦模块，买家得整套系统一起买、高成本。

发明内容

本发明实施方式旨在至少解决相关技术中存在的技术问题之一或者至少提供一种可选择的实用方案。为此，本发明实施方式需要提供一种成像方法、光学检测系统和控制装置。

本发明实施方式提供一种成像方法所述方法用于光学检测系统，所述光学检测系统包括成像装置和载台，所述成像装置包括镜头模组和对焦模组，所述镜头模组包括光轴，所述载台用于承载样品，所述方法包括以下对焦步骤：利用所述对焦模组发射光至置于所述载台上的样品上；使所述镜头模组沿所述光轴移动到第一设定位置；使所述镜头模组从所述第一设定位置以第一设定步长沿所述光轴向所述样品移动并判断所述对焦模组是否接收到由所述样品反射的所述光；在所述对焦模组接收到由所述样品反射的所述光时，使所述镜头模组以小于所述第一设定步长的第二设定步长沿所述光轴向所述样品移动，并根据所述对焦模组接收到的所述光的光强计算出第一光强参数，判断所述第一光强参数是否小于第一设定光强阈值；在所述第一光强参数小于所述第一设定光强阈值时，保存所述镜头模组的当前位置作为保存位置。

上述成像方法，通过第一光强参数和第一设定光强阈值的比较，可排除非样品的强反射光信号对调焦/对焦的干扰；基于光信号的变化的检测判断、能够快速判断确定出特定位置，利于进一步快速准确地找到目标物体清晰成像的平面，即清晰平面/清晰面。该成像方法特别适用于不易找到清晰平面的包含精密光学系统的设备，例如带有高倍数镜头的光学检测设备。如此，便于操作且可降低成本。

本发明实施方式的一种光学检测系统，包括控制装置、成像装置和载台，所述成像装置包括镜头模组和对焦模组，所述镜头模组包括光轴，所述载台用于承载样品，所述控制装置用于：利用所述对焦模组发射光至置于所述载台上的样品上；使所述镜头模组沿所述光轴移动到第一设定位置；使所述镜头模组从所述第一设定位置以第一设定步长沿所述光轴向所述样品移动并判断所述对焦模组是否接收到由所述样品反射的所述光；在所述对焦模组接收到由所述样品反射的所述光时，使所述镜头模组以小于所述第一设定步长的第二设定步长沿所述光轴向所述样品移动，并根据所述对焦模组接收到的所述光的光强计算出第一光强参数，判断所述第一光强参数是否小于第一设定光强阈值；在所述第一光强参数小于所述第一设定光强阈值时，保存所述镜头模组的当前位置作为保存位置。

上述光学检测系统，通过第一光强参数和第一设定光强阈值的比较，可排除非样品的强反射光信号对调焦/对焦的干扰；基于光信号的变化的检测判断、能够快速判断确定出特定位置，利于进一步快速准确地找到目标物体清晰成像的平面，即清晰平面/清晰面。该光学检测系统特别适用于不易找到清晰平面的包含精密光学系统的设备，例如带有高倍数镜头的光学检测设备。如此，便于操作且可降低成本。

本发明实施方式的一种对成像进行控制的控制装置，用于光学检测系统，所述光学检测系统包括成像装置和对焦模组，所述控制装置包括：存储装置，用于存储数据，所述数据包括计算机可执行程序；处理器，用于执行所述计算机可执行程序，执行所述计算机可执行程序包括完成上述实施方式的方法。

本发明实施方式的一种计算机可读存储介质，用于存储供计算机执行的程序，执行所述程序包括完成上述的方法。计算机可读存储介质可以包括：只读存储器、随机存储器、磁盘或光盘等。

本发明实施方式的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明实施方式的实践了解到。

附图说明

本发明实施方式的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施方式的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本发明实施方式的成像方法的流程示意图。

图2是本发明实施方式的镜头模组与样品的位置关系示意图。

图3是本发明实施方式的光学检测系统的部分结构示意图。

图4是本发明实施方式的成像方法的另一流程示意图。

图5是本发明实施方式的成像方法的再一流程示意图。

图6是本发明实施方式的光学检测系统的模块示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通信；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设定进行描述。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设定之间的关系。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，所称的“不变”，例如涉及距离、物距和/或相对位置等的可以表现为数值、数值范围或量上的变化，可以是绝对不变，也可以是相对不变，所称的相对不变为保持在一定偏差范围或者预设的可接受范围。如无另外说明，涉及距离、物距和/或相对位置的“不变”为相对不变。

本发明实施方式所称的“序列测定”同核酸序列测定，包括DNA测序和/或RNA测序，包括长片段测序和/或短片段测序。所称的“序列测定反应”同测序反应。

请参图1-图3，本发明实施方式提供一种成像方法，成像方法用于光学检测系统，光学检测系统包括成像装置102和载台，成像装置102包括镜头模组104和对焦模组106，镜头模组104包括光轴OP，载台用于承载样品300。成像方法包括以下对焦步骤：S11，利用对焦模组106发射光至置于载台上的样品300上；S12，使镜头模组104沿光轴OP移动到第一设定位置；S13，使镜头模组104从第一设定位置以第一设定步长沿光轴300向样品300移动并判断对焦模组106是否接收到由样品300反射的光；在对焦模组106接收到由样品300反射的光时，S14，使镜头模组104以小于第一设定步长的第二设定步长沿光轴OP向样品移动，并根据对焦模组106接收到的光的光强计算出第一光强参数，判断第一光强参数是否小于第一设定光强阈值；在第一光强参数小于第一设定光强阈值时，S15，保存镜头模组104的当前位置作为保存位置。

上述成像方法，通过第一光强参数和第一设定光强阈值的比较，可排除非样品的强反射光信号对调焦/对焦的干扰，比如物镜110油面/空气反射的光信号；基于光信号的变化的检测判断、能够快速判断确定出特定位置，利于进一步快速准确地找到目标物体清晰成像的平面，即清晰平面/清晰面。该成像方法特别适用于不易找到清晰平面的包含精密光学系统的设备，例如带有高倍数镜头的光学检测设备。如此，便于操作且可降低成本。

具体地，请参图2，在本发明实施方式中，样品300包括承载装置200和位于承载装置的待测样品302，待测样品302为生物分子，如核酸等，镜头模组104位于承载装置200的上方。承载装置200具有前面板202和后面板(下面板)，各面板均具有两个表面，待测样品302连接在下面板的上表面上，即待测样品302位于前面板202的下表面204下方。

在本发明实施方式中，由于成像装置102为采集待测样品302的图像，而待测样品302位于承载装置200的前面板202下表面204下方，在对焦过程开始时，镜头模组104的移动是为了找到待测样品302所在的介质分界面204，以提高成像装置102后续采集清晰图像的成功率。在本发明实施方式中，待测样品302为溶液，承载装置200的前面板202为玻璃，承载装置200与待测样品302的介质分界面204为承载装置200的前面板202的下表面204，即玻璃与液体两种介质的分界面。因此，本发明实施方式中，通过第一光强参数和第一设定光强阈值的比较，可排除非介质分界面204位置的强反射光信号，比如物镜110油面/空气反射的光信号对调焦/对焦产生的干扰。

在一个例子中，待测样品302的前面板202的厚度为0.175mm。

在某些实施方式中，承载装置200可为玻片，待测样品302置于玻片上，或者待测样品302夹设于两片玻片中。在某些实施方式中，承载装置200可为反应装置，例如，上下有承载面板的类似于三明治结构的芯片，待测样品302设置于芯片上。

在某些实施方式中，请参图3，成像装置102包括显微镜107和相机108，镜头模组104包括显微镜的物镜110和相机108的镜头模组112，对焦模组106可通过二向色分束器114(dichroic beam splitter)与相机108的镜头模组112固定在一起，二向色分束器114位于相机108的镜头模组112与物镜110之间。二向色分束器114包括双C型分束器(dual c-mountsplitter)。二向色分束器114可反射对焦模组106发射的光至物镜110并能够让可见光穿透并经相机108的镜头模组112进入相机108内，如图3所示。

在本发明实施方式中，镜头模组104的移动可指物镜110的移动，镜头模组104的位置可指物镜110的位置。在其它实施方式中，可选择移动镜头模组104的其它透镜来实现对焦。另外，显微镜107还包括位于物镜110和相机108之间的镜筒透镜111(tube lens)。

在某些实施方式中，载台能够带动样品200在垂直于镜头模组104的光轴OP(如Z轴)的平面内移动(如XY平面)，和/或能够带动样品300沿镜头模组104的光轴OP(如Z轴)移动。

在某些实施方式中，载台带动样品300移动的平面非垂直于光轴OP，即样品的运动平面与XY平面夹角非0，该成像方法仍旧适用。

另外，成像装置102也能够驱动物镜110沿镜头模组104的光轴OP移动以进行对焦。在一些例子中，成像装置102利用步进马达或音圈马达等驱动件来驱动物镜110移动。

在某些实施方式中，在建立坐标系时，如图2所示，可将物镜110、载台和样品300的位置设置在Z轴的负轴上，第一设定位置可为Z轴的负轴上的坐标位置。可以理解，在其它实施方式中，也可根据实际情况对坐标系与相机和物镜110的关系进行调整，在此不做具体限定。

在一个例子中，成像装置102包括全内反射荧光显微镜，物镜110为60倍放大，第一设定步长S1＝0.01mm。如此，第一设定步长S1较合适，因S1太大会跨过可接受的对焦范围，S1太小会增加时间开销。在一个例子中，第二设定步长S3＝0.002mm。可以理解，在其它例子中，第一设定步长和第二设定步长也可采用其它数值，在此不作具体限定。

在对焦模组106没接收到由样品300反射的光时，则使镜头模组104以第一设定步长沿光轴OP向样品300继续移动。

在述第一光强参数大于或等于第一设定光强阈值时，则使镜头模组104以第二设定步长沿光轴OP继续移动。

在某些实施方式中，光学检测系统可应用于序列测定系统，或者说，序列测定系统包括光学检测系统。

在某些实施方式中，在镜头模组104移动时，判断镜头模组104的当前位置是否超出第二设定位置；在镜头模组104的当前位置超出第二设定位置时，停止移动镜头模组104或者进行对焦步骤。如此，第一设定位置与第二设定位置可限定镜头模组104的移动范围，可使镜头模组104在无法对焦成功时停止移动，避免了资源的浪费或者设备的损坏，或可使镜头模组104在无法对焦成功时进行重新对焦，提高了成像方法的自动化。

在某些实施方式中，例如在全内反射成像系统中，为能快速找到介质分界面，会调整设置使镜头模组104的移动范围在能满足实施该方案的情况下尽量小。例如，在物镜为60倍的全内反射成像装置上，按照光路特性以及经验总结，镜头模组104的移动范围可设置为200μm±10μm或者为[190μm，250μm]。

在某些实施方式中，依据已定的移动范围以及第二设定位置和第一设定位置中任一位置的设定，可确定另一设定位置。在一个例子中，设定第二设定位置为反应装置200前面板的上表面205最低处再往下一个景深大小的位置，设定镜头模组104的移动范围为250μm，如此，第一设定位置即确定。在本发明示例中，下一个景深大小的位置所对应的坐标位置为沿Z轴负方向变小的位置。

具体地，在本发明实施方式中，移动范围为Z轴的负轴上一个区间。在一个例子中，第一设定位置为nearlimit，第二设定位置为farlimit,nearlimit和farlimit对应的坐标位置均位于Z轴的负轴上，nearlimit＝-6000um，farlimit＝-6350um。nearlimit和farlimit之间限定的移动范围的大小为350um。因此，当镜头模组104的当前位置对应的坐标位置小于第二设定位置对应的坐标位置时，判断镜头模组104的当前位置超出第二设定位置。在图2中，farlimit的位置为反应装置200前面板202的上表面205最低处下一个景深L的位置。景深L为镜头模组104的景深大小。

需要指出的是，在其它实施方式中，第一设定位置和/或第二设定位置所对应的坐标位置可根据实际情况作具体设定，在此不作具体限定。

在某些实施方式中，对焦模组106包括光源116和光传感器118，光源116用于发射光到样品300上，光传感器118用于接收由样品300反射的光。如此，可实现对焦模组106的发光和接收光。

具体地，在本发明实施方式中，光源116可为红外光源116，光传感器118可为光电二极管(photodiode)，如此，成本低，检测的准确率高。光源116发射的红外光经二向色分束器的反射进入物镜110，并经物镜110投射到样品300。样品300可反射经物镜110投影的红外光。在本发明实施方式中，当样品300包括承载装置200和待测样品302时，样品300反射的光是由承载装置200的前面板的下表面反射的光。

样品300反射的红外光能否进入物镜110并被光传感器118接收到，主要取决于物镜110与样品300的距离。因此，在判断对焦模组106接收到样品300反射的红外光时，可判断物镜110与样品300的距离适中，能够用于成像装置102的成像。在一个例子中，上述距离为20-40um。

此时，使镜头模组104以小于第一设定步长的第二设定步长移动，使得光学检测系统能够在更小的范围内寻找镜头模组104的最佳成像位置。

在某些实施方式中，请参图4，在对焦模组106接收到由样品300反射的光时，方法还包括步骤：

S16，使镜头模组104以小于第一设定步长且大于第二设定步长的第三设定步长沿光轴OP向样品300移动，并根据对焦模组106接收到的光的光强计算出第二光强参数，判断第二光强参数是否大于第二设定光强阈值；

在第二光强参数大于第二设定光强阈值时，进行步骤S14。

如此，通过第二光强参数和第二设定光强阈值的比较，可排除与样品(如介质分界面)反射光对比非常弱的光信号对调焦/对焦的干扰。

在第二光强参数不大于第二设定光强阈值时，则使镜头模组104以第三设定步长沿光轴OP向样品300继续移动。

在一个例子中，第三设定步长S2＝0.005mm。可以理解，在其它例子中，第三设定步长也可采用其它数值，在此不作具体限定。

在某些实施方式中，对焦模组106包括两个光传感器118，两个光传感器118用于接收由样品300反射的光，第二光强参数为两个光传感器118接收到的光的光强的平均值。如此，通过两个光传感器118接收到的光的光强的平均值来计算第二光强参数，使得排除弱的光信号对调焦/对焦的干扰更加准确。

具体地，第二光强参数可设置为SUM，即SUM＝(PD1+PD2)/2，PD1和PD2分别表示两个光传感器118接收到的光的光强。在一个例子中，第二设定光强阈值nSum＝40。

在某些实施方式中，对焦模组106包括两个光传感器118，两个光传感器118用于接收由样品300反射的光，两个光传感器118接收到的光的光强具有第一差值，第一光强参数为第一差值与设定补偿值的差值。如此，通过两个光传感器118接收到的光的光强来计算第一光强参数，使得排除强反射的光信号对调焦/对焦的干扰更加准确。

具体地，差值(即第一光强参数)可设置为err，设定补偿值为offset，即err＝(PD1-PD2)-offset。在理想状态下，第一差值可为零。在一个例子中，第一设定光强阈值nErr＝10，offset＝30。

在某些实施方式中，请参图5，在第一光强参数小于第一设定光强阈值时，成像方法还包括以下步骤：S17，使镜头模组104以小于第二设定步长的第四设定步长沿光轴OP移动并利用成像装置102对样品300进行图像采集，并判断成像装置102所采集到的图像的锐度值是否达到设定阈值；在图像的锐度值达到设定阈值时，S18，保存镜头模组104的当前位置以替换之前的保存位置。如此，成像装置可对样品清晰成像。

在本实施方式中，图像的锐度值可作为图像对焦的评价值(evaluation value)。在一个实施方式中，判断成像装置102采集的图像的锐度值是否达到设定阈值可通过图像处理的爬山算法。通过计算物镜110在每个位置时成像装置102所输出的图像的锐度值来判断锐度值是否达到锐度值波峰处的最大值，进而判断镜头模组104是否到达成像装置102成像时的清晰面所在的位置。可以理解，在其它实施方式中，也可利用其它图像处理的算法来判断锐度值是否达到波峰处的最大值。

在图像的锐度值达到设定阈值时，保存镜头模组104的当前位置以替换之前的保存位置，可使得在序列测定反应进行拍照时，成像装置102能够输出清晰的图像。

另外，保存镜头模组104的当前位置以替换之前的保存位置，使得保存位置得到更新，成像装置104成像时，以镜头模组104更新后的保存位置对样品300进行图像采集。

需要说明的是，在图5所示的实施方式包括步骤S16、S17及S18。可以理解，在其它实施方式中，步骤S16可以省略。

在某些实施方式中，在使镜头模组104以第四设定步长移动时，判断镜头模组104的当前位置所对应的图案的第一锐度值是否大于镜头模组104的前一位置所对应的图像的第二锐度值；在第一锐度值大于第二锐度值且第一锐度值和第二锐度值之间的锐度差值大于设定差值时，使镜头模组104以第四设定步长沿光轴OP继续向样品300移动；在第一锐度值大于第二锐度值且第一锐度值和第二锐度值之间的锐度差值小于设定差值时，使镜头模组104以小于第四设定步长的第五设定步长继续沿光轴OP向样品300移动以使成像装置102所采集到的图像的锐度值达到设定阈值；在第二锐度值大于第一锐度值且第二锐度值和第一锐度值之间的锐度差值大于设定差值时，使镜头模组104以第四设定步长沿光轴OP远离样品300移动；在第二锐度值大于第一锐度值且第二锐度值和第一锐度值之间的锐度差值小于设定差值时，使镜头模组104以第五设定步长沿光轴OP远离样品300移动以使成像装置102所采集到的图像的锐度值达到设定阈值。如此，能够较准确地找到锐度值波峰处所对应的镜头模组104的位置，使成像装置所输出的图像清晰。

具体地，第四设定步长可作为粗调步长Z1，第五设定步长可作为细调步长Z2，并可设置粗调范围Z3。粗调范围Z3的设置可使图像的锐度值无法到达设定阈值时，能够停止镜头模组104的移动，节约了资源。

以镜头模组104的当前位置作为起点T，粗调范围Z3为调整范围，即在Z轴上的调整范围为(T,T+Z3)。先以步长Z1在(T,T+Z3)范围内使镜头模组104沿第一方向(如沿光轴OP向样品300靠近的方向)移动，并比较在镜头模组104的当前位置时成像装置102所采集到的图像的第一锐度值R1与镜头模组104在前一位置时成像装置102所采集到的图像的第二锐度值R2。R0表示设定差值。

当R1>R2且R1-R2>R0时，即说明图像的锐度值向设定阈值靠近且离设定阈值较远，使镜头模组104继续以步长Z1沿第一方向移动，以快速地向设定阈值靠近。

当R1>R2且R1-R2<R0时，即说明图像的锐度值向设定阈值靠近且离设定阈值较近，使镜头模组104以步长Z2沿第一方向移动，以较小的步长向设定阈值靠近。

当R2>R1且R2-R1>R0时，即说明图像的锐度值已跨过设定阈值且离设定阈值较远，使镜头模组104以步长Z1沿与第一方向相反的第二方向(如沿光轴OP远离样品300的方向)移动，以快速地向设定阈值靠近。

当R2>R1且R2-R1<R0时，即说明图像的锐度值已跨过设定阈值且离设定阈值较近，使镜头模组104以步长Z2沿与第一方向相反的第二方向移动，以较小的步长向设定阈值靠近。

在某些实施方式中，在镜头模组104移动时，第五设定步长可进行调整以适应向设定阈值靠近时的步长不宜太大或太小。设定差值也可根据距离锐度值波峰处的远近来调整。

在一个例子中，T＝0，Z1＝100，Z2＝40，Z3＝2100，调整范围为(0,2100)。需要说明的是，上述数值是用在成像装置102进行图像采集过程中对移动镜头模组104时所用的度量值，该度量值为光强相关。

在某些实施方式中，成像方法还包括以下追焦步骤：在镜头模组104处于保存位置时，获取镜头模组104与样品300的相对位置；利用载台带动样品300移动时，控制镜头模组104的运动以保持相对位置不变。如此，可保证成像装置102在样品300的不同位置采集图像时，采集到的图像是保持清晰的，实现追焦。

具体地，由于载台和/或样品300的物理误差，导致样品300是倾斜的，因此，在利用载台带动样品300移动时，样品300的表面不同的位置与镜头模组104的距离会发生变化。因此，样品200相对于镜头模组104的光轴OP移动时，成像装置102对样品300的成像位置一直保持在清晰面位置。此过程称为追焦。

利用载台带动样品300移动，包括样品300沿平行于X轴的X1轴移动，和样品300沿平行于Y轴的Y1轴移动，和样品300沿X1轴和Y1轴限定的平面X1Y1移动，和样品300沿倾斜于X轴移动，和样品300沿倾斜于Y轴移动，和样品300沿倾斜于X轴和Y轴限定的平面XY移动。

在某些实施方式中，利用载台带动样品300移动时，判断镜头模组104的当前位置是否超出第三设定位置；在镜头模组104的当前位置超出第三设定位置时，利用载台带动样品300沿光轴OP移动并进行对焦步骤；在移动次数到达设定次数且镜头模组104的当前位置仍超出第三设定位置时，判断追焦失败。如此，第三设定位置和移动次数的限定使镜头模组104在追焦失败时，可进行重新对焦。

具体地，在本发明示例中，第三设定位置可为nPos，nPos对应的坐标位置在Z轴的负轴上，且nPos对应的坐标位置大于第二设定位置farlimit对应的坐标位置。当镜头模组104的当前位置对应的坐标位置小于第三设定位置对应的坐标位置时，判断镜头模组104的当前位置超出第三设定位置。

在首次判断镜头模组104的当前位置超出第三设定位置时，会进行重新对焦以对镜头模组104的位置进行调整以尝试追焦成功。在追焦过程中，若移动镜头模组104的次数到达设定次数时，镜头模组104的当前位置仍超出第三设定位置，则无法追焦，判断追焦失败，暂停并重新对焦寻找清晰面。

第三设定位置所对应的坐标位置是经验值，小于该值时，成像装置102采集到的图像模糊并很大概率追焦失败。设定次数是经验值，可根据实际情况作具体设定。

在某些实施方式中，在镜头模组104的当前位置没超出第三设定位置时，判断相对位置不变。在某些实施方式中，相对位置包括相对距离和相对方向。进一步地，为简化运算，相对位置可指相对距离，相对位置不变是指，成像装置102的成像系统的物距不变，可使得样品300的不同位置能够被成像装置清晰成像。

请参图6，本发明实施方式的一种光学检测系统100，包括控制装置101、成像装置102和载台103，成像装置102包括镜头模组104和对焦模组106，镜头模组104包括光轴OP，载台103用于承载样品300，控制装置101用于：利用对焦模组106发射光至置于载台103上的样品300上；使镜头模组104沿光轴OP移动到第一设定位置；使镜头模组104从第一设定位置以第一设定步长沿光轴OP向样品300移动并判断对焦模组106是否接收到由样品300反射的光；在对焦模组106接收到由样品300反射的光时，使镜头模组104以小于第一设定步长的第二设定步长沿光轴OP向样品300移动，并根据对焦模组106接收到的光的光强计算出第一光强参数，判断第一光强参数是否小于第一设定光强阈值；在第一光强参数小于第一设定光强阈值时，保存镜头模组104的当前位置作为保存位置。

需要说明的是，上述任一实施方式和实施例中的对成像方法的技术特征和有益效果的解释和说明也适用于本实施方式的光学检测系统100，为避免冗余，在此不再详细展开。

在某些实施方式中，控制装置101包括个人计算机、嵌入式系统、手机、平板电脑、笔记本电脑等具有数据处理和控制能力的装置。

在某些实施方式中，对焦模组106包括光源116和光传感器118，光源116用于发射光到样品300上，光传感器118用于接收由样品300反射的光。

具体地，控制装置101可控制光源116发射光，及控制光传感器118接收光。

在某些实施方式中，在对焦模组106接收到由样品300反射的光时，控制装置101用于：

使镜头模组104以小于第一设定步长且大于第二设定步长的第三设定步长沿光轴OP向样品300移动，并根据对焦模组106接收到的光的光强计算出第二光强参数，判断第二光强参数是否大于第二设定光强阈值；

在第二光强参数大于第二设定光强阈值时，使所述镜头模组104以小于第一设定步长的第二设定步长沿光轴OP向所述样品300移动，并根据所述对焦模组106接收到的所述光的光强计算出第一光强参数，判断所述第一光强参数是否小于第一设定光强阈值。

在某些实施方式中，对焦模组106包括两个光传感器118，两个光传感器118用于接收由样品300反射的光，第二光强参数为两个光传感器118接收到的光的光强的平均值。

在某些实施方式中，对焦模组106包括两个光传感器118，两个光传感器118用于接收由样品300反射的光，两个光传感器118接收到的光的光强具有第一差值，第一光强参数为第一差值与设定补偿值的差值。

在某些实施方式中，在第一光强参数小于第一设定光强阈值时，控制装置101用于：

使镜头模组104以小于第二设定步长的第四设定步长沿光轴OP移动并利用成像装置102对样品进行图像采集，并判断成像装置102所采集到的图像的锐度值是否达到设定阈值；

在图像的锐度值达到设定阈值时，保存镜头模组104的当前位置以替换之前的保存位置。

在某些实施方式中，在使镜头模组104以第四设定步长移动时，控制装置101用于判断镜头模组104的当前位置所对应的图案的第一锐度值是否大于镜头模组104的前一位置所对应的图像的第二锐度值；在第一锐度值大于第二锐度值且第一锐度值和第二锐度值之间的锐度差值大于设定差值时，使镜头模组104以第四设定步长继续沿光轴OP向样品300移动；在第一锐度值大于第二锐度值且第一锐度值和第二锐度值之间的锐度差值小于设定差值时，使镜头模组104以小于第四设定步长的第五设定步长继续沿光轴OP向样品300移动以使成像装置102所采集到的图像的锐度值达到设定阈值；在第二锐度值大于第一锐度值且第二锐度值和第一锐度值之间的锐度差值大于设定差值时，使镜头模组104以第四设定步长沿光轴OP远离样品300移动；在第二锐度值大于第一锐度值且第二锐度值和第一锐度值之间的锐度差值小于设定差值时，使镜头模组104以第五设定步长沿光轴OP远离样品300移动以使成像装置102所采集到的图像的锐度值达到设定阈值。

在某些实施方式中，在镜头模组104移动时，控制装置101用于判断镜头模组104的当前位置是否超出第二设定位置；在镜头模组104的当前位置超出第二设定位置时，停止移动镜头模组104或者进行对焦。

具体地，控制装置101进行对焦时，可执行上述实施方式的方法中的对焦步骤。

在某些实施方式中，控制装置101用于：在镜头模组104处于保存位置时，确定镜头模组104与样品300的相对位置；利用载台103带动样品300移动时，控制镜头模组104的运动以保持相对位置不变。

在某些实施方式中，利用载台103带动样品300移动时，控制装置101用于判断镜头模组104的当前位置是否超出第三设定位置；在镜头模组104的当前位置超出第三设定位置时，利用载台103带动样品300移动并进行对焦；在样品300的移动次数到达设定次数且镜头模组104的当前位置仍超出第三设定位置时，判断追焦失败。

请参图6，本发明实施方式的一种对成像进行控制的控制装置101，用于光学检测系统100，光学检测系统100包括成像装置102和载台103，控制装置101包括：存储装置120，用于存储数据，数据包括计算机可执行程序；处理器122，用于执行计算机可执行程序，执行计算机可执行程序包括完成上述任一实施方式的方法。

本发明实施方式的一种计算机可读存储介质，用于存储供计算机执行的程序，执行程序包括完成上述任一实施方式的方法。计算机可读存储介质可以包括：只读存储器、随机存储器、磁盘或光盘等。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”、“某些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合所述实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。

在流程图中表示或在此以其它方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读存储介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其它可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读存储介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读存储介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读存储介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其它合适的介质，因为可以例如通过对纸或其它介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其它合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。

此外，在本发明各个实施方式中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施方式，可以理解的是，上述实施方式是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施方式进行变化、修改、替换和变型。

Claims (21)

1.一种成像方法，其特征在于，所述方法用于光学检测系统，所述光学检测系统包括成像装置和载台，所述成像装置包括镜头模组和对焦模组，所述镜头模组包括光轴，所述载台用于承载样品，所述样品包括待测样品，所述待测样品为生物分子，所述方法包括以下对焦步骤：

利用所述对焦模组发射光至置于所述载台上的所述样品上；

使所述镜头模组沿所述光轴移动到第一设定位置；

使所述镜头模组从所述第一设定位置以第一设定步长沿所述光轴向所述样品移动并判断所述对焦模组是否接收到由所述样品反射的所述光；

在所述对焦模组接收到由所述样品反射的所述光时，使所述镜头模组以小于所述第一设定步长的第二设定步长沿所述光轴向所述样品移动，并根据所述对焦模组接收到的所述光的光强计算出第一光强参数，判断所述第一光强参数是否小于第一设定光强阈值，以排除非所述样品的强反射光信号对对焦的干扰；

在所述第一光强参数小于所述第一设定光强阈值时，保存所述镜头模组的当前位置作为保存位置。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对焦模组包括光源和光传感器，所述光源用于发射所述光到所述样品上，所述光传感器用于接收由所述样品反射的所述光。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述对焦模组接收到由所述样品反射的所述光时，所述方法还包括步骤：

使所述镜头模组以小于所述第一设定步长且大于所述第二设定步长的第三设定步长沿所述光轴向所述样品移动，并根据所述对焦模组接收到的所述光的光强计算出第二光强参数，判断所述第二光强参数是否大于第二设定光强阈值，以排除非所述样品的弱反射光信号对对焦的干扰；

在所述第二光强参数大于所述第二设定光强阈值时，进行使所述镜头模组以小于所述第一设定步长的第二设定步长沿所述光轴向所述样品移动，并根据所述对焦模组接收到的所述光的光强计算出第一光强参数，判断所述第一光强参数是否小于第一设定光强阈值的步骤。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述对焦模组包括两个光传感器，所述两个光传感器用于接收由所述样品反射的所述光，所述第二光强参数为所述两个光传感器接收到的光的光强的平均值。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对焦模组包括两个光传感器，所述两个光传感器用于接收由所述样品反射的所述光，所述两个光传感器接收到的光的光强具有第一差值，所述第一光强参数为所述第一差值与设定补偿值的差值。

6.如权利要求1-5任一项所述的方法，其特征在于，在所述第一光强参数小于所述第一设定光强阈值时，所述方法还包括以下步骤：

使所述镜头模组以小于所述第二设定步长的第四设定步长沿所述光轴移动并利用所述成像装置对所述样品进行图像采集，并判断所述成像装置所采集到的所述图像的锐度值是否达到设定阈值；

在所述图像的锐度值达到所述设定阈值时，保存所述镜头模组的当前位置以替换所述保存位置。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，在使所述镜头模组以所述第四设定步长移动时，判断所述镜头模组的当前位置所对应的所述图像的第一锐度值是否大于所述镜头模组的前一位置所对应的所述图像的第二锐度值；

在所述第一锐度值大于所述第二锐度值且所述第一锐度值和所述第二锐度值之间的锐度差值大于设定差值时，使所述镜头模组以所述第四设定步长继续沿所述光轴向所述样品移动；

在所述第一锐度值大于所述第二锐度值且所述第一锐度值和所述第二锐度值之间的锐度差值小于所述设定差值时，使所述镜头模组以小于所述第四设定步长的第五设定步长继续沿所述光轴向所述样品移动以使所述成像装置所采集到的所述图像的锐度值达到所述设定阈值；

在所述第二锐度值大于所述第一锐度值且所述第二锐度值和所述第一锐度值之间的锐度差值大于所述设定差值时，使所述镜头模组以所述第四设定步长沿所述光轴远离所述样品移动；

在所述第二锐度值大于所述第一锐度值且所述第二锐度值和所述第一锐度值之间的锐度差值小于所述设定差值时，使所述镜头模组以所述第五设定步长沿所述光轴远离所述样品移动以使所述成像装置所采集到的所述图像的锐度值达到所述设定阈值。

8.如权利要求1-5任一项所述的方法，其特征在于，在所述镜头模组移动时，判断所述镜头模组的当前位置是否超出第二设定位置；

在所述镜头模组的当前位置超出时所述第二设定位置时，停止移动所述镜头模组或者进行所述对焦步骤。

9.如权利要求1-5任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括以下追焦步骤：

在所述镜头模组处于所述保存位置时，确定所述镜头模组与所述样品的相对位置；

利用所述载台带动所述样品移动时，控制所述镜头模组的运动以保持所述相对位置不变。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，利用所述载台带动所述样品移动时，判断所述镜头模组的当前位置是否超出第三设定位置；

在所述镜头模组的当前位置超出所述第三设定位置时，利用所述载台带动所述样品移动并进行所述对焦步骤；

在所述样品的移动次数到达设定次数且所述镜头模组的当前位置仍超出所述第三设定位置时，判断追焦失败。

11.一种光学检测系统，其特征在于，包括控制装置、成像装置和载台，所述成像装置包括镜头模组和对焦模组，所述镜头模组包括光轴，所述载台用于承载样品，所述样品包括待测样品，所述待测样品为生物分子，所述控制装置用于：

利用所述对焦模组发射光至置于所述载台上的所述样品上；

使所述镜头模组沿所述光轴移动到第一设定位置；

使所述镜头模组从所述第一设定位置以第一设定步长沿所述光轴向所述样品移动并判断所述对焦模组是否接收到由所述样品反射的所述光；

在所述对焦模组接收到由所述样品反射的所述光时，使所述镜头模组以小于所述第一设定步长的第二设定步长沿所述光轴向所述样品移动，并根据所述对焦模组接收到的所述光的光强计算出第一光强参数，判断所述第一光强参数是否小于第一设定光强阈值，以排除非所述样品的强反射光信号对对焦的干扰；

在所述第一光强参数小于所述第一设定光强阈值时，保存所述镜头模组的当前位置作为保存位置。

12.如权利要求11所述的系统，其特征在于，所述对焦模组包括光源和光传感器，所述光源用于发射所述光到所述样品上，所述光传感器用于接收由所述样品反射的所述光。

13.如权利要求11所述的系统，其特征在于，在所述对焦模组接收到由所述样品反射的所述光时，所述控制装置用于：

使所述镜头模组以小于所述第一设定步长且大于所述第二设定步长的第三设定步长沿所述光轴向所述样品移动，并根据所述对焦模组接收到的所述光的光强计算出第二光强参数，判断所述第二光强参数是否大于第二设定光强阈值，以排除非所述样品的弱反射光信号对对焦的干扰；

在所述第二光强参数大于所述第二设定光强阈值时，使所述镜头模组以小于所述第一设定步长的第二设定步长沿所述光轴向所述样品移动，并根据所述对焦模组接收到的所述光的光强计算出所述第一光强参数，判断所述第一光强参数是否小于所述第一设定光强阈值。

14.如权利要求13所述的系统，其特征在于，所述对焦模组包括两个光传感器，所述两个光传感器用于接收由所述样品反射的所述光，所述第二光强参数为所述两个光传感器接收到的光的光强的平均值。

15.如权利要求11所述的系统，其特征在于，所述对焦模组包括两个光传感器，所述两个光传感器用于接收由所述样品反射的所述光，所述两个光传感器接收到的光的光强具有第一差值，所述第一光强参数为所述第一差值与设定补偿值的差值。

16.如权利要求11所述的系统，其特征在于，在所述第一光强参数小于所述第一设定光强阈值时，所述控制装置用于：

使所述镜头模组以小于所述第二设定步长的第四设定步长沿所述光轴移动并利用所述成像装置对所述样品进行图像采集，并判断所述成像装置所采集到的所述图像的锐度值是否达到设定阈值；

在所述图像的锐度值达到所述设定阈值时，保存所述镜头模组的当前位置以替换所述保存位置。

17.如权利要求16所述的系统，其特征在于，在使所述镜头模组以所述第四设定步长移动时，所述控制装置用于判断所述镜头模组的当前位置所对应的所述图像的第一锐度值是否大于所述镜头模组的前一位置所对应的所述图像的第二锐度值；

在所述第一锐度值大于所述第二锐度值且所述第一锐度值和所述第二锐度值之间的锐度差值大于设定差值时，使所述镜头模组以所述第四设定步长继续沿所述光轴向所述样品移动；

在所述第一锐度值大于所述第二锐度值且所述第一锐度值和所述第二锐度值之间的锐度差值小于所述设定差值时，使所述镜头模组以小于所述第四设定步长的第五设定步长继续沿所述光轴向所述样品移动以使所述成像装置所采集到的所述图像的锐度值达到所述设定阈值；

在所述第二锐度值大于所述第一锐度值且所述第二锐度值和所述第一锐度值之间的锐度差值大于所述设定差值时，使所述镜头模组以所述第四设定步长沿所述光轴远离所述样品移动；

在所述第二锐度值大于所述第一锐度值且所述第二锐度值和所述第一锐度值之间的锐度差值小于所述设定差值时，使所述镜头模组以所述第五设定步长沿所述光轴远离所述样品移动以使所述成像装置所采集到的所述图像的锐度值达到所述设定阈值。

18.如权利要求11-17任一项所述的系统，其特征在于，在所述镜头模组移动时，所述控制装置用于判断所述镜头模组的当前位置是否超出第二设定位置；

在所述镜头模组的当前位置超出时所述第二设定位置时，停止移动所述镜头模组或者进行对焦。

19.如权利要求11-17任一项所述的系统，其特征在于，所述控制装置用于：

在所述镜头模组处于所述保存位置时，确定所述镜头模组与所述样品的相对位置；

利用所述载台带动所述样品移动时，控制所述镜头模组的运动以保持所述相对位置不变。

20.如权利要求19所述的系统，其特征在于，利用所述载台带动所述样品移动时，所述控制装置用于判断所述镜头模组的当前位置是否超出第三设定位置；

在所述镜头模组的当前位置超出所述第三设定位置时，利用所述载台带动所述样品移动并进行对焦；

在所述样品的移动次数到达设定次数且所述镜头模组的当前位置仍超出所述第三设定位置时，判断追焦失败。

21.一种对成像进行控制的控制装置，用于光学检测系统，所述光学检测系统包括成像装置和对焦模组，其特征在于，所述控制装置包括：

存储装置，用于存储数据，所述数据包括计算机可执行程序；

处理器，用于执行所述计算机可执行程序，执行所述计算机可执行程序包括完成权利要求1-10任一项所述的方法。

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