自动显微镜调焦原理

　　光学显微镜物镜成像都源于高斯公式1/ι'－1/ι'＝1/f'。对于定焦距物镜来说，系统一旦确定，焦距f'不变，像距ι'也不变。因此，只有靠调整物面沿光轴的位置，才能得到清晰的物镜像（一般称为物镜初次像）。物镜初次像通过光学接口（实质上是一个投影物镜），把物镜初次像再次成像到CCD光靶面上。可见，所谓调焦，是指沿光轴方向改变物面与物镜的相对位置，使物像关系满足高斯关系，以获得清晰的物镜初次像的工作过程。

　　如前所述，调焦技术手段分手动和自动两种。自动调焦按信号检测的方法分为直接调焦和间接调焦两种。图像处理法自动调焦是一种直接调焦方法，该方法通过对成像质量进行图像处理实现自动调焦，这是显微镜比较理想的自动调焦方法。研制的自动显微镜调焦装置也是基于图像处理方法实现自动调焦的，其原理图如图所示。

　　图 自动显微镜调焦原理

　　在自动显微镜中，载物台上物体经物镜和光学接口成像于CCD上，CCD传感器将光信号转换成连续的模拟图像信号，由图像采集卡将模拟图像信号转化成数字图像信号在微型计算机的CRT上显示。由微型计算机的快速自动调焦单元进行图像的清晰度计算，并分析图像的离焦状态，然后通过RS－232接口发送命令和数据给单片机系统来控制z轴步进电动机的步距和转向进行调焦。该工作过程实质上是一个闭环控制过程，不断地重复循环，直到快速找到清晰图像时停止。