(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210919723.6 (22)申请日 2022.08.02 (71)申请人 清华大学深圳国际研究生院 地址 518000 广东省深圳市南 山区西丽大 学城清华校区 (72)发明人 连丽津　雷正扬　何倩　李方　 秦培武　 (74)专利代理 机构 广州嘉权专利商标事务所有 限公司 4 4205 专利代理师 周翀 (51)Int.Cl. G02B 21/24(2006.01) G02B 21/06(2006.01) G02B 21/08(2006.01) G01N 21/64(2006.01)G01N 21/01(2006.01) (54)发明名称 自动对焦系统、 显微成像系统及自动对焦方 法 (57)摘要 本发明公开了一种自动对焦系统、 显微 成像 系统及自动对焦方法， 包括： 第一光源， 用于发射 第一光信号； 第一分色镜， 与第一光源耦合连接， 用于透射第一光信号； 物镜， 与第一分色镜耦合 连接， 用于将第一光信号会聚在待测样本上； 其 中， 待测样 本用于根据第一光信号生成反射光信 号； 物镜还用于将反射光信号传输给第一分色 镜； 第一成像模块， 与第一 分色镜耦合连接， 用于 接收反射光信号， 并根据反射光信号生成第一图 像信号； 控制模块， 与第一成像模块连接， 用于根 据第一成像模块生成目标距离； 调节模块， 分别 与控制模块、 物镜连接， 用于根据目标距离调节 物镜与待测样本的原始距离。 本发 明的自动对焦 系统能够提高成像速度， 并且保证较好的成像质 量。 权利要求书3页 说明书9页 附图3页 CN 115453736 A 2022.12.09 CN 115453736 A 1.自动对焦系统， 其特征在于， 所述自动对焦系统用于自动调节物镜与待测样本的原 始距离， 以使所述物镜将第一 光信号会聚至待测样本， 所述自动对焦系统包括： 第一光源， 所述第一 光源用于发射所述第一 光信号； 第一分色镜， 所述第一分色镜与所述第一光源耦合连接， 所述第一分色镜用于透射所 述第一光信号； 物镜， 所述物镜与所述第一分色镜耦合连接， 所述物镜用于将所述第一光信号会聚在 待测样本上； 其中， 所述待测样本用于对所述第一光信号进行反射， 以生成反射光信号； 所 述物镜还用于 收集所述反射光信号， 并传输给所述第一分色镜； 所述第一分色镜还用于反 射所述反射 光信号； 第一成像模块， 所述第一成像模块与所述第一分色镜耦合连接， 所述第一成像模块用 于接收所述反射 光信号， 并根据所述反射 光信号生成第一图像信号； 控制模块， 所述控制模块与所述第一成像模块连接， 所述控制模块用于根据所述第一 成像模块 生成目标距离； 调节模块， 所述调节模块分别与所述控制模块、 所述物镜连接， 所述调节模块用于根据 所述目标距离调节所述物镜与所述待测样本的原 始距离。 2.根据权利要求1所述的自动对焦系统， 其特 征在于， 还 包括： 第一狭缝， 所述第一狭缝与所述第一光源耦合连接， 所述第一狭缝用于调节所述第一 光信号的光斑大小； 第一透镜， 所述第一透镜与所述第一狭缝耦合连接， 所述第一透镜用于对所述第一光 信号进行准 直会聚； 第二透镜， 所述第二透镜与所第一透镜耦合连接， 所述第二透镜用于对所述第一光信 号进准直会聚。 3.显微成像系统， 其特 征在于， 包括： 如权利要求1至2任一项所述的自动对焦系统； 照明模块， 所述照明模块用于生成第一激光信号； 全反射棱镜， 所述全反射棱镜与所述照明模块耦合连接， 所述全反射棱镜用于接收所 述第一激光信号， 并根据所述第一激光信号生成第二激光信号； 所述待测样本根据所述第 二激光信号产生全反射， 并生成相应的荧 光信号； 第二成像模块， 所述成像模块用于接收经过所述物镜收集的荧光信号， 所述成像模块 还用于根据所述荧光信号生成第二图像信号； 其中， 所述第二图像信号用于表征所述待测 样本的成像结果。 4.根据权利要求3所述的显微成像系统， 其特 征在于， 所述照明模块包括： 第二光源， 所述第二 光源用于生成第二 光信号； 第三光源， 所述第三 光源用于生成第三 光信号； 第二分色镜， 所述第二分色镜用于将所述第二光信号、 所述第三光信号进行合束， 以生 成第一激光信号； 光路调节件， 所述光路调节件与所述第二分色镜耦合连接， 所述光路调节件用于对所 述第一激光信号的入射角度进 行调节， 以使 所述第一激光信号以预设角度入射至所述全反 射棱镜；权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115453736 A 2第三透镜， 所述第三透镜与所述光路调节件耦合连接， 所述第三透镜用于将所述第一 激光信号会聚至所述全反射 棱镜。 5.根据权利要求 4所述的显微成像系统， 其特 征在于， 所述照明模块还 包括： 半波片， 所述半波片与所述第二分 色镜耦合连接； 偏振分光 棱镜， 所述偏振分光 棱镜与所述半波片耦合连接； 其中， 所述半波片、 所述偏振分光棱镜均用于调节所述第一激光信号的偏振态以及光 强。 6.根据权利要求3所述的显微成像系统， 其特 征在于， 所述第二成像模块包括： 第三分色镜， 所述第三分色镜与所述物镜耦合连接， 所述第三分色镜用于透射所述荧 光信号； 滤波单元， 所述滤波单元与所述第三分色镜耦合连接， 所述滤波单元用于对所述荧光 信号进行 滤波； 第四透镜， 所述第四透镜与所述滤波单元耦合连接， 所述第 四透镜用于对所述荧光信 号进行会聚； 图像传感器， 所述图像传感器用于接收经过会聚的所述荧光信号， 以生成所述第二图 像信号。 7.根据权利要求6所述的显微成像系统， 其特 征在于， 所述第二成像模块还 包括： 第二狭缝， 所述第二狭缝与所述第三分色镜耦合连接， 所述第二狭缝用于调节所述荧 光信号的光斑大小； 第五透镜， 所述第五透镜与所述第二狭缝耦合连接， 所述第五透镜用于将所述荧光信 号会聚至所述滤波单 元。 8.根据权利要求7 所述的显微成像系统， 其特 征在于， 所述滤波单 元包括： 第四分色镜， 所述第四分色镜与所第五透镜耦合连接， 所述第 四分色镜用于对所述荧 光信号进行分 色， 以形成至少一路子荧 光信号； 至少一个滤波片， 所述滤波片与所述第 四分色镜耦合连接， 所述滤波片用于对所述子 荧光信号进行 滤波， 以形成滤波信号； 第五分色镜， 所述第五分色镜与所述滤波片耦合连接， 所述第五分色镜用于对所述子 荧光信号进行合束。 9.自动对焦方法， 应用于如权利要求1至2任一项所述的自动对焦系统， 其特征在于， 所 述方法包括： 获取所述反射 光信号的第一图像信号； 根据所述第一图像信号得到目标距离； 根据所述目标距离调节所述物镜与所述待测样本的原 始距离。 10.根据权利要求9所述的自动对焦方法， 其特征在于， 在所述获取所述反射光信号的 第一图像信号之前， 所述方法还 包括： 根据预设距离调节所述物镜与所述待测样本的原 始距离， 得到对应的样本图像； 对所述样本图像进行信息提取， 得到图像信息； 将所述图像信息 输入至预设的原 始图像模型进行距离预测， 得到训练距离； 根据所述训练距离和所述预设距离对所述原始图像模型进行参数调 整， 得到目标图像权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115453736 A 3