專利名稱：液體透鏡自動變焦顯微鏡的制作方法
技術領域：
本發明涉及光學技術領域，尤其涉及ー種顯微鏡。
背景技術：
顯微鏡是ー種通過放大作用顯示被觀察對象的微觀組織結構的光學儀器。顯微鏡無論是用于醫學研究如生物學、病理學、組織細胞、臨床診斷、地質考古，還是用于エ業生產如材料檢測、電子元器件檢測分析等，在獲取清晰圖像之前，都要對顯示圖像進行調焦。如果僅僅依靠人為的主觀判斷來完成顯微鏡的調焦，很容易帶來人為誤差，且人為調焦速度慢，獲取圖像過程緩慢，自動化程度低。
隨著科技的發展，現有的顯微鏡采用ー種自動對焦的方式進行自動對焦，現有的對焦方式一般如下自動對焦系統通常包括成像光學鏡頭、成像傳感器、自動對焦控制器和驅動電機。自動對焦控制器分析成像傳感器獲取的圖像，計算出對焦點位置，通過控制驅動電機，對成像光學鏡頭進行移動，在移動過程中，進行對焦。上述這種方法，成像光學鏡頭占用的空間較大。另外，電機驅動存在對焦速度慢等問題。

發明內容
本發明的目的在于提供ー種液體透鏡自動變焦顯微鏡，以解決上述技術問題。本發明所解決的技術問題可以采用以下技術方案來實現液體透鏡自動變焦顯微鏡，包括一成像光學鏡頭、一成像傳感器、一自動對焦控制器，所述自動對焦控制器包括一圖像處理模塊，其特征在于，所述自動對焦控制器還包括一電壓控制器，所述圖像處理模塊的信號輸入端連接所述成像傳感器，所述圖像處理模塊的信號輸出端連接所述電壓控制器；所述成像光學鏡頭包括一液體變焦透鏡，所述液體變焦透鏡的信號輸入端連接所述電壓控制器的輸出端；所述液體變焦透鏡的后方為所述成像傳感器，所述成像傳感器獲取圖像，并將圖像信息傳送給所述圖像處理模塊，所述圖像處理模塊對圖像信息進行處理后，計算出對焦信號，并將對焦信號傳送給所述電壓控制器，通過所述電壓控制器控制所述液體變焦透鏡變焦。本發明采用液體變焦透鏡替換了傳統的成像光學鏡頭，采用電壓控制器替換了傳 統的驅動電機驅動，和傳統機械變焦方法相比，具有可靠性高、結構小巧、響應速度快、變焦精準等優點，可以有效縮小顯微鏡的成像光學鏡頭的尺寸，也大大縮小了整個顯微鏡的尺寸。另外，采用本發明的方式，也避免了采用電機驅動存在的噪音和震動問題。所述圖像處理模塊采用一調位爬山法計算對焦信號，初始狀態下，所述圖像處理模塊預先設定ー變壓方向和變壓步長，所述圖像處理模塊驅動所述液體變焦透鏡每調整一個變壓步長，獲取一成像傳感器傳送的圖像信息；所述圖像處理模塊根據內置的評價函數計算圖像信息的評價函數值，并與內置的初始評價函數值進行比較，比較評價函數值變化趨勢，確定下一次的變壓步長，并將此次的評價函數值作為初始評價函數值；在逐漸靠近焦面過程中，評價函數值逐漸増大，當后一次獲得的評價函數值小于前一次獲得的評價函數值時，所述圖像處理模塊認為已經越過最佳對焦位置，此時，改變變壓方向，并減少變壓步長，繼續進行對焦位置確定，直至變壓步長達到一最小值時，所述圖像處理模塊認為此時是最佳對焦位置。由于采用電壓驅動液體變焦透鏡改變形狀進而實現變焦，因此采用上述調位爬山法進行對焦，響應速度快、對焦精確。所述成像傳感器可以采用CXD傳感器。CXD傳感器具有低影像失真、體積小、重量輕等的優點。所述成像傳感器可以采用CMOS傳感器。CMOS傳感器較CXD傳感器的制造成本更低、功耗更低。有益效果由于采用上述技術方案，本發明具有自動對焦功能，且自動對焦速度快、對焦精確。


圖I為本發明圖像采集模塊的電路連接示意圖。
具體實施例方式為了使本發明實現的技術手段、創作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結合具體圖示進ー步闡述本發明。參照圖1，液體透鏡自動變焦顯微鏡，包括一成像光學鏡頭、一成像傳感器2、ー自動對焦控制器，自動對焦控制器包括一圖像處理模塊3，自動對焦控制器還包括一電壓控制器4，圖像處理模塊3的信號輸入端連接成像傳感器2，圖像處理模塊3的信號輸出端連接電壓控制器4。成像光學鏡頭包括一液體變焦透鏡1，液體變焦透鏡I的信號輸入端連接電壓控制器4的輸出端。液體變焦透鏡I的后方為成像傳感器2，成像傳感器2獲取圖像，并將圖像信息傳送給圖像處理模塊3，圖像處理模塊3對圖像信息進行處理后，計算出對焦信號，并將對焦信號傳送給電壓控制器4，通過電壓控制器4控制液體變焦透鏡I變焦。本發明采用液體變焦透鏡I替換了傳統的成像光學鏡頭，采用電壓控制器4替換了傳統的驅動電機驅動，和傳統機械變焦方法相比，具有可靠性高、結構小巧、響應速度快、變焦精準等優點，可以有效縮小顯微鏡的成像光學鏡頭的尺寸，也大大縮小了整個顯微鏡的尺寸。另外，采用本發明的方式，也避免了采用電機驅動存在的噪音和震動問題。參照圖2，坐標X軸表示對焦位置，坐標Y軸表示評價函數值。在理想模型中，對焦函數的曲線與拋物線形狀類似，會在最佳對焦位置達到峰值，在遠離最佳對焦面吋，對焦函數逐漸減小，在左右兩側分別單調遞減。根據上述曲線特效，本發明的圖像處理模塊3采用一調位爬山法計算對焦信號初始狀態下，圖像處理模塊3預先設定ー變壓方向和變壓步長，圖像處理模塊3驅動液體變焦透鏡I每調整一個變壓步長，獲取一成像傳感器2傳送的 圖像信息。圖像處理模塊3根據內置的評價函數計算圖像信息的評價函數值，并與內置的初始評價函數值進行比較，比較評價函數值變化趨勢，確定下一次的變壓步長，并將此次的評價函數值作為初始評價函數值。在逐漸靠近焦面過程中，評價函數值逐漸増大，當后一次獲得的評價函數值小于前一次獲得的評價函數值時，圖像處理模塊3認為已經越過最佳對焦位置，此時，改變變壓方向，并減少變壓步長，繼續進行對焦位置確定，直至變壓步長達到一最小值時，圖像處理模塊3認為此時是最佳對焦位置。由于采用電壓驅動液體變焦透鏡I改變形狀進而實現變焦，因此采用上述調位爬山法進行對焦，響應速度快、對焦精確。成像傳感器2可以采用CXD傳感器。CXD傳感器具有低影像失真、體積小、重量輕等的優點。成像傳感器2也可以采用CMOS傳感器。CMOS傳感器較CXD傳感器的制造成本更低、功耗更低。以上顯示和描述了本發明的基本原理和主要特征和本發明的優點。本行業的技術 人員應該了解，本發明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發明的原理，在不脫離本發明精神和范圍的前提下，本發明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發明范圍內。本發明要求保護范圍由所附的權利要求書及其等效物界定。
權利要求
1.液體透鏡自動變焦顯微鏡，包括一成像光學鏡頭、一成像傳感器、一自動對焦控制器，所述自動對焦控制器包括一圖像處理模塊，其特征在于，所述自動對焦控制器還包括一電壓控制器，所述圖像處理模塊的信號輸入端連接所述成像傳感器，所述圖像處理模塊的信號輸出端連接所述電壓控制器； 所述成像光學鏡頭包括一液體變焦透鏡，所述液體變焦透鏡的信號輸入端連接所述電壓控制器的輸出端； 所述液體變焦透鏡的后方為所述成像傳感器，所述成像傳感器獲取圖像，并將圖像信息傳送給所述圖像處理模塊，所述圖像處理模塊對圖像信息進行處理后，計算出對焦信號，并將對焦信號傳送給所述電壓控制器，通過所述電壓控制器控制所述液體變焦透鏡變焦。
2.根據權利要求I所述的液體透鏡自動變焦顯微鏡，其特征在于，所述圖像處理模塊采用ー調位爬山法計算對焦信號，初始狀態下，所述圖像處理模塊預先設定ー變壓方向和變壓步長，所述圖像處理模塊驅動所述液體變焦透鏡姆調整ー個變壓步長，獲取一成像傳感器傳送的圖像信息；所述圖像處理模塊根據內置的評價函數計算圖像信息的評價函數值，并與內置的初始評價函數值進行比較，比較評價函數值變化趨勢，確定下一次的變壓步長，并將此次的評價函數值作為初始評價函數值； 在逐漸靠近焦面過程中，評價函數值逐漸増大，當后一次獲得的評價函數值小于前一次獲得的評價函數值時，所述圖像處理模塊認為已經越過最佳對焦位置，此時，改變變壓方向，并減少變壓步長，繼續進行對焦位置確定，直至變壓步長達到一最小值時，所述圖像處理模塊認為此時是最佳對焦位置。
3.根據權利要求I或2所述的液體透鏡自動變焦顯微鏡，其特征在于，所述成像傳感器采用CCD傳感器。
4.根據權利要求I或2所述的液體透鏡自動變焦顯微鏡，其特征在于，所述成像傳感器采用CMOS傳感器。
全文摘要
本發明涉及光學技術領域，尤其涉及一種顯微鏡。液體透鏡自動變焦顯微鏡，包括一成像光學鏡頭、一成像傳感器、一自動對焦控制器，自動對焦控制器包括一圖像處理模塊，自動對焦控制器還包括一電壓控制器，圖像處理模塊的信號輸入端連接成像傳感器，圖像處理模塊的信號輸出端連接電壓控制器。成像光學鏡頭包括一液體變焦透鏡，液體變焦透鏡的信號輸入端連接電壓控制器的輸出端。液體變焦透鏡的后方為成像傳感器。由于采用上述技術方案，本發明具有自動對焦功能，且自動對焦速度快、對焦精確。
文檔編號G02B26/02GK102692700SQ20121013340
公開日2012年9月26日 申請日期2012年4月28日 優先權日2012年4月28日
發明者楊波, 魏葰 申請人:上海理工大學