CN215494327U - 一种用于显微拉曼光谱仪的自动对焦系统 - Google Patents
一种用于显微拉曼光谱仪的自动对焦系统 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供了一种用于显微拉曼光谱仪的自动对焦系统，包括激光器、PSD位置传感器、数模转换器、处理器、步进电机与载物台；所述激光器发射激光照射位于载物台的样品上后反射至所述PSD位置传感器，所述PSD位置传感器将探测得的位置模拟信号传输给数模转换器转换为数字信号，所述数字信号经过处理器计算的得出样品的位置信息，并根据所述位置信息发送脉冲给所述步进电机带动所述载物台进行对焦。本发明利用PSD位置传感器实现显微拉曼的快速对焦功能。同时本发明响应速度快，无需复杂算法，硬件设计简单，1毫秒即可执行对焦操作。
Description
技术领域
本发明涉及一种显微拉曼光谱技术领域，具体而言，涉及一种显微拉曼光谱仪自动对焦的技术领域。
背景技术
目前市面上的显微拉曼种类非常多，大部分都是手动进行样品的对焦，只有少数部分使用摄像头进行图像进行对焦。手动对焦众所周知，需要先转动粗准焦螺旋，找到大致位置，再转动细准焦螺旋进行调整，这样需要花费大量时间；通过摄像头进行图像处理算法进行自动对焦，此方法所使用的算法复杂，且识别度低的物体难以寻找正确焦点，因此局限性和实现算法的复杂性，成为摄像头对焦的最大难题。因此现有的两种对焦方式，一种速度慢，一种实现复杂且存在局限性。
发明内容
基于背景技术存在的问题，本发明在不增加复杂算法以及硬件设计的基础上，提供一种用于显微拉曼光谱仪的自动对焦的设计方案，此方案显著提升了显微拉曼光谱仪的自动对焦的性能。
本发明采用了如下方案：
一种用于显微拉曼光谱仪的自动对焦系统，包括激光器、PSD位置传感器、数模转换器、处理器、步进电机与载物台；所述激光器发射激光照射位于载物台的样品上后反射至所述PSD位置传感器，所述PSD位置传感器将探测得的位置模拟信号传输给数模转换器转换为数字信号，所述数字信号经过处理器计算的得出样品的位置信息，并根据所述位置信息发送脉冲给所述步进电机带动所述载物台进行对焦。
优选地，所述激光器和载物台之间还设置有双光透镜、半反半透镜以及物镜；所述激光器发射激光经过所述双光透镜改变方向后，再透射过所述半反半透镜后经过所述物镜聚焦到样品上，经过所述样品反射后的光再通过所述半反半透镜反射至所述PSD位置传感器上。
优选地，所述处理器为单片机。
优选地，所述激光器发射650nm的激光光束。
另提出一种用于显微拉曼光谱仪的自动对焦方法，包括如下步骤：
(1)通过激光器发射激光到样品上后反射至PSD位置传感器；
(2)所述PSD位置传感器将探测得的位置模拟信号传输给数模转换器转换为数字信号；
(3)所述数字信号经过处理器计算的得出样品的位置信息，并根据所述位置信息发送脉冲给步进电机带动所述载物台进行对焦。
优选地，所述步骤(1)包括如下步骤；
(a)所述激光器发射激光经过双光透镜改变方向后，再透射过半反半透镜后经过所述物镜聚焦到样品上；
(b)经过所述样品反射后的光再通过所述半反半透镜反射至所述PSD位置传感器上。
优选地，还包括如下步骤：
I1、I2分别为PSD位置传感器两电极的光电流，当样品焦平面高于真正焦点时，激光的返回光程较短，在半反半透镜处反射的激光将打在PSD位置传感器的上端，此时PSD位置传感器输出的模拟信号为I1＞I2；当样品焦平面低于真正焦点时，激光的返回光程较长，在半反半透镜处反射的激光将打在PSD位置传感器的下端，此时PSD位置传感器输出的模拟信号为I1＜I2；当样品焦平面与真正焦点位置齐平时，在半反半透镜处反射的激光将打在PSD位置传感器的中部，此时PSD位置传感器输出的模拟信号为I1＝I2。
通过采用上述技术方案，本发明可以取得以下技术效果：本发明利用PSD位置传感器实现显微拉曼的快速对焦功能。同时本发明响应速度快，无需复杂算法，硬件设计简单，1毫秒即可执行对焦操作。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1是本发明采用的快速对焦系统框图；
图2是本发明的自动对焦模块示意图。
图中：1-激光器；2-双光透镜；3-半反半透镜；4-物镜；5-焦平面；6、PSD位置传感器。
具体实施方式
为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
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”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设备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。
此外，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该特征。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。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；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。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
实施例
参考说明书附图1，一种用于显微拉曼光谱仪的自动对焦系统，包括激光器、PSD位置传感器、数模转换器、单片机、步进电机与载物台；所述激光器发射激光照射位于载物台的样品上后反射至所述PSD位置传感器，所述PSD位置传感器将探测得的位置模拟信号传输给数模转换器转换为数字信号，所述数字信号经过单片机计算的得出样品的位置信息，并根据所述位置信息发送脉冲给所述步进电机带动所述载物台进行对焦。
用于该显微拉曼光谱仪的自动对焦系统的自动对焦方法，包括如下步骤：
(1)所述激光器发射650nm的激光光束，通过该激光器发射激光到样品上后反射至PSD位置传感器；
(2)所述PSD位置传感器将探测得的位置模拟信号传输给数模转换器转换为数字信号；
(3)所述数字信号经过处理器计算的得出样品的位置信息，并根据所述位置信息发送脉冲给步进电机带动所述载物台进行对焦。
参考说明书附图2，所述激光器和载物台之间还设置有双光透镜、半反半透镜以及物镜；所述激光器发射激光经过所述双光透镜改变方向后，再透射过所述半反半透镜后经过所述物镜聚焦到样品上，经过所述样品反射后的光再通过所述半反半透镜反射至所述PSD位置传感器上。因此该用于显微拉曼光谱仪的自动对焦系统的具体光路部分包括如下步骤；
(a)所述激光器发射激光经过双光透镜改变方向后，再透射过半反半透镜后经过所述物镜聚焦到样品上；
(b)经过所述样品反射后的光再通过所述半反半透镜反射至所述PSD位置传感器上。
该用于显微拉曼光谱仪的自动对焦系统的具体点路部分包括如下步骤：
I1、I2分别为PSD位置传感器两电极的光电流，当样品焦平面高于真正焦点时，激光的返回光程较短，在半反半透镜处反射的激光将打在PSD位置传感器的上端，此时PSD位置传感器输出的模拟信号为I1＞I2；当样品焦平面低于真正焦点时，激光的返回光程较长，在半反半透镜处反射的激光将打在PSD位置传感器的下端，此时PSD位置传感器输出的模拟信号为I1＜I2；当样品焦平面与真正焦点位置齐平时，在半反半透镜处反射的激光将打在PSD位置传感器的中部，此时PSD位置传感器输出的模拟信号为I1＝I2。
以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种用于显微拉曼光谱仪的自动对焦系统，其特征在于，包括激光器、PSD位置传感器、数模转换器、处理器、步进电机与载物台；所述激光器发射激光照射位于载物台的样品上后反射至所述PSD位置传感器，所述PSD位置传感器将探测得的位置模拟信号传输给数模转换器转换为数字信号，所述数字信号经过处理器计算的得出样品的位置信息，并根据所述位置信息发送脉冲给所述步进电机带动所述载物台进行对焦；所述激光器和载物台之间还设置有双光透镜、半反半透镜以及物镜。
2.根据权利要求1所述的一种用于显微拉曼光谱仪的自动对焦系统，其特征在于，所述激光器发射激光经过所述双光透镜改变方向后，再透射过所述半反半透镜后经过所述物镜聚焦到样品上，经过所述样品反射后的光再通过所述半反半透镜反射至所述PSD位置传感器上。
3.根据权利要求1或2所述的一种用于显微拉曼光谱仪的自动对焦系统，其特征在于，所述处理器为单片机。
4.根据权利要求1或2所述的一种用于显微拉曼光谱仪的自动对焦系统，其特征在于，所述激光器发射650nm的激光光束。
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