CN202975465U - 一种光学显微镜自动聚焦检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种光学显微镜自动聚焦检测装置，包括摄像头、自动聚焦检测结构和物镜；自动聚焦检测结构包括自动聚焦本体和安装架；安装架内设有中空内腔；近红外半导体激光器位于中空内腔上部，反射镜置于近红外半导体激光器下方，且与近红外半导体激光器轴线之间有45°夹角；位置传感器PSD和二向色镜分别位于中空内腔拐折处和底端出口处，二向色镜位于物镜轴线上方并向右倾斜45°；检测电路板包括检测电路模块，用来检测激光束在位置传感器PSD上的位移变化量。本实用新型提供了一种光学显微镜自动聚焦检测装置，它能在采用高倍率物镜进行全景扫描时，对焦点进行实时修正，且还具有聚焦速度快、聚焦精度高以及抗干扰能力强等优点。

Description

一种光学显微镜自动聚焦检测装置

技术领域

本实用新型涉显微镜技术领域，尤其涉及一种光学显微镜自动聚焦检测装置。

背景技术

传统的基于病理切片的检测、研究以及诊断等均是将病理切片置于显微镜的载物台上，通过人工操作选择不同的放大倍数，以寻找和搜索目标。该方法一次仅能通过照相机保存一个局部区域的数字信息，很难为科研提供全面、准确、科学又客观的信息，而且病理切片需要长期保存，这样会消耗大量的人力和财力。所以近年来，随着计算机技术飞速发展，病理图像的数字化采集应用已经成为一种趋势。

众所周知，在使用光学显微镜时，为了能看到清晰的图像，必须对显微镜进行调焦，在利用显微镜对病理切片进行全景扫描时，在全景扫描过程中必须实现对Z轴进行实时修正。目前，高档的光学显微镜聚焦检测装置采用近红外光线的LED作为发射源，采用线性CCD传感器作为接收装置；因为受到线性CCD像素点尺寸的限制，分辨率只能达到μm级，采用低倍物镜能够进行聚焦检测，而光学显微镜使用100X物镜时，焦深只有0.3μm左右，而目前的技术方案无法满足其要求。因此，对于需要高倍率光学检测并进行全景扫描时，能够实现在全景扫描过程中通过Z轴对焦点进行实时修正，是必不可少的。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术中光学显微镜聚焦检测装置存在在采用高倍率物镜进行全景扫描时，不能实现对焦点进行实时修正等缺陷，提供一种能够采用高倍率物镜进行全景扫描，其聚焦速度快，抗干扰能力强，聚焦精度高，且能对焦点进行实时修正的光学显微镜自动聚焦检测装置。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种光学显微镜自动聚焦检测装置，包括摄像头、物镜和自动聚焦检测结构；自动聚焦检测结构包括自动聚焦本体和安装架；

自动聚焦本体呈横倒U字形，其顶端通过上连接筒与摄像头相连，底端通过下连接筒与物镜相连，其开口端与安装架相连；

安装架内设有一个与其轴线方向相同且呈“L”形的中空内腔；中空内腔内部设有近红外半导体激光器、反射镜、位置传感器PSD、二向色镜和检测电路板；近红外半导体激光器位于中空内腔上部，反射镜置于近红外半导体激光器下方，且其表面与近红外半导体激光器轴线之间有45°夹角；位置传感器PSD和二向色镜分别位于中空内腔拐折处和底端出口处，且二向色镜位于物镜轴线上方并向右倾斜45°；检测电路板包括检测电路模块，用来检测激光束在位置传感器PSD上的位移变化量，并输送至另设的控制器。

本实用新型所述显微镜自动聚焦装置的工作原理如下：利用近红外半导体激光器作为光源，发出激光束，激光束照射在反射镜上，转90度反射至二向色镜后通过光学玻璃再将激光束转90度，通过物镜后，由病理切片焦点反射至物镜，激光束通过物镜后向上至二向色镜，激光束再次转90度，照射到位置传感器PSD上，当病理切片焦点位置发生变化时，照射到位置传感器PSD上的光斑位置就会发生相应变化，位置传感器PSD在检测到光斑位置变化后将光斑位置变化转换为电流信号输出，并将该电流信号输送至检测电路板上的检测电路模块，依靠相应的检测电路就可以计算出位移变化量，将该位移变化量输送至另设的控制器，从而控制扫描仪作出相应移动进行焦距修正，光斑位置回到焦点。经过上述工作过程后，本实用新型所述光学显微镜自动聚焦检测装置在利用高倍率物镜进行全景扫描时，能够对焦点进行实时修正。在本实用新型中，采用本领域中现有的检测电路模块和控制器即可实现本技术方案。

在本实用新型所述显微镜自动聚焦装置中，安装架内设有一个与其轴线方向相同且呈“L”形的中空内腔，中空内腔上部设有近红外半导体激光器，因为近红外光线的光斑不会在摄像头的图像中留下影像，给图像质量造成影响。故本实用新型所述技术方案采用近红外半导体激光器发射近红外激光，且近红外激光束的直线性好、光斑小、单位面积功率密度大；近红外半导体激光器底端固定有反射镜，且反射镜表面与近红外半导体激光器的光轴之间设45°夹角，便于将近红外板导体激光器发出的激光束转90°后打在二向色镜上。如若反射镜表面与近红外半导体激光器的光轴之间的夹角小于45°或大于45°，则会导致不能实现45°转换。

在中空内腔拐折处和中空内腔底端出口处分别安装有位置传感器PSD和二向色镜，位置传感器PSD是一种光能/位置转换器件，由于位置量为模拟量输出，系统响应快，分辨率高，成本低，具有广泛应用的价值，同时可对目标信号进行调制，因为可以提高系统的抗干扰能力，可以用来实现高速、高精度、抗干扰能力强的位置检测系统；另外，二向色镜位于物镜轴线上方并向右倾斜45°，可以将由反射镜打过来的激光束向下反射通过物镜折射到载玻片上后，反射回来的激光束再次通过物镜打到二向色镜上，由于二向色镜表面与物镜轴线成45°夹角，激光束轴转90°后打在位置传感器PSD上，一旦载玻片与物镜的焦距发生变化，激光束打在位移传感器PSD上的位置就会发生变化，然后通过检测电路模块测出位移变化量。如若二向色镜表面与物镜轴线的夹角大于45°或小于45°，则也会导致不能实现45°转换。因此采用位置传感器PSD保证了本实用新型所述光学显微镜自动聚焦检测装置具有聚焦速度快、抗干扰能力强以及聚焦精度高等优点。

作为对本实用新型所述技术方案的一种改进，摄像头为CCD摄像头。CCD可直接将光学信号转换为模拟电流信号，电流信号经过放大和模数转换，实现图像的获取、存储、传输、处理和复现，其具有体积小重量轻、功耗小、工作电压低、抗冲击与震动、性能稳定、寿命长、灵敏度高、噪声低、响应速度快等优点，除此之外，CCD还具有自扫描功能，所获图像畸变小，无残像，且CCD还能感应红外线，故本实用新型所述技术方案采用CCD摄像头能保证所述光学显微镜自动聚焦检测装置具有灵敏度高、噪声低、响应速度快以及性能稳定等优点，其所获图像畸变小、无残像。

作为对本实用新型所述技术方案的一种改进，安装架呈“L”形。在本实用新型所述技术方案中，自动聚焦本体呈横倒U字形，“L”形安装架刚好与自动聚焦本体开口端相连。

作为对本实用新型所述技术方案的一种改进，近红外半导体激光器为近红外激光二极管。

作为对本实用新型所述技术方案的一种改进，二向色镜能透过可见光，反射波长为900nm以上的光线。也就是说本实用新型所述技术方案中采用的二向色镜能透过光线的波长范围为380nm-880nm，反射波长为900nm以上的光线。

作为对本实用新型所述技术方案的一种改进，物镜的放大倍数为20X、40X或100X。物镜是决定显微镜的分辨率和成像清晰程度的主要部件，100X显微镜中物镜通常都是油镜，不易实现自动化，而本实用新型中采用的是干镜。物镜的放大倍数为100X，100X的扫描分辨率为0.1μm左右，因此采用100X物镜就可获得高质量、高分辨率的图像，也证明了本实用新型所述光学显微镜自动聚焦检测装置能采用高倍率物镜进行全景扫描。

另外，在本实用新型所述技术方案中，采用本技术领域中常规的上连接筒、下连接筒、物镜、近红外激光二极管、反射镜、位置传感器PSD以及二向色镜均可实现本技术方案。

因此，本实用新型的有益效果是提供了一种光学显微镜自动聚焦检测装置，该自动聚焦检测装置能在采用高倍率物镜进行全景扫描时，对焦点进行实时修正，且还具有聚焦速度快、聚焦精度高以及抗干扰能力强等优点。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：

图1是本实用新型显微镜自动聚焦装置的结构示意图；

现将附图中的标号说明如下：1为摄像头，2为近红外半导体激光器，3为反射镜，4为位置传感器PSD，5为物镜，6为上连接筒，7为二向色镜，8为自动聚焦本体，9为下连接筒，10为安装架。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

本实用新型优选实施例如下：

如图1所示，包括摄像头1、物镜5和自动聚焦检测结构，其中，自动聚焦检测结构包括呈横倒U字形的自动聚焦本体8和“L”形的安装架10；自动聚焦本体8顶端和底端分别通过上连接筒6和下连接筒9与摄像头1和物镜5相连，且其开口端与安装架10相连；

安装架10内设有一个与其轴线方向相同且呈“L”形的中空内腔，在本实施例中，采用近红外激光二极管作为近红外半导体激光器2，置于中空内腔上部；近红外激光二极管2底端固设有反射镜3，且反射镜3表面与近红外激光二极管2的光轴之间有45°夹角；在中空内腔拐折和中空内腔底端出口处分别安装有位置传感器PSD 4和二向色镜7，二向色镜7位于物镜5轴线上方并向右倾斜45°；在安装架10内还设有包括检测电路模块的检测电路板，用来检测激光束在位置传感器PSD 4上的位移变化量。

在本实施例中，物镜的放大倍数为100X，摄像头1采用CCD摄像头。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。

Claims (6)

1.一种光学显微镜自动聚焦检测装置，其特征在于，包括摄像头（1）、物镜（5）和自动聚焦检测结构；所述自动聚焦检测结构包括自动聚焦本体（8）和安装架（10）；

所述自动聚焦本体（8）呈横倒U字形，其顶端通过上连接筒（6）与摄像头（1）相连，底端通过下连接筒（9）与物镜（5）相连，其开口端与安装架（10）相连；

所述安装架（10）内设有一个与其轴线方向相同且呈“L”形的中空内腔；所述中空内腔内设有近红外半导体激光器（2）、反射镜（3）、位置传感器PSD（4）、二向色镜（7）和检测电路板；所述近红外半导体激光器（2）位于中空内腔上部，反射镜（3）置于近红外半导体激光器（2）下方，且其表面与近红外半导体激光器轴线之间有45°夹角；所述位置传感器PSD（4）和二向色镜（7）分别位于中空内腔拐折处和底端出口处，且二向色镜（7）位于物镜（5）轴线上方并向右倾斜45°；所述检测电路板包括检测电路模块，用来检测激光束在位置传感器PSD（4）上的位移变化量，并输送至另设的控制器。

2.根据权利要求1所述的光学显微镜自动聚焦检测装置，其特征在于，所述摄像头（1）为CCD摄像头。

3.根据权利要求1所述的光学显微镜自动聚焦检测装置，其特征在于，所述安装架（10）呈“L”形。

4.根据权利要求1所述的光学显微镜自动聚焦检测装置，其特征在于，所述近红外半导体激光器（2）为近红外激光二极管。

5.根据权利要求1所述的光学显微镜自动聚焦检测装置，其特征在于，所述二向色镜（7）能透过可见光，反射波长为900nm以上的光线。

6.根据权利要求1所述的光学显微镜自动聚焦检测装置，其特征在于，所述物镜（5）的放大倍数为20X、40X或100X。

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