[发明专利]一种基于成像清晰度的显微镜像差校正装置

权利要求书

1.一种基于成像清晰度的显微镜像差校正装置，其特征在于，包括光学显微镜、波前校正器、成像探测器、反射镜；观测样品放置于载玻片上，显微镜光源所发出的光线先后经过光学显微镜物镜、反射镜、波前校正器后进行分光，一路光线经过光学显微镜目镜后，通过人眼观测，另一路经过聚焦透镜后在成像探测器靶面成像。

2.如权利要求1所述的基于成像清晰度的显微镜像差校正装置，其特征在于，还包括控制器，连接成像探测器和波前校正器，对产品成像信息进行实时提取，并通过随机并行梯度下降算法计算出波前校正器各个控制单元的调制参数，将控制信号加载到波前校正器对波前相位信息进行调制，使光学系统像差得到校正。

3.如权利要求1所述的基于成像清晰度的显微镜像差校正装置，其特征在于，所述反射镜有多个，分别布置在物镜与波前校正器之间的光路上、以及波前校正器与聚焦透镜之间的光路上，用于实现光路转折。

4.如权利要求1所述的基于成像清晰度的显微镜像差校正装置，其特征在于，所述波前校正器采用变形镜或空间光调制器。

5.如权利要求1所述的基于成像清晰度的显微镜像差校正装置，其特征在于，所述显微镜为宽场光学显微镜、共聚焦显微镜、多光子显微镜中的任一种。

6.如权利要求2所述的基于成像清晰度的显微镜像差校正装置，其特征在于，所述控制器通过采集卡或网线获取产品成像信息，调制参数通过串口线或网线传输到波前校正器实现闭环控制。

7.如权利要求6所述的基于成像清晰度的显微镜像差校正装置，其特征在于，所述产品通过聚焦透镜在探测器靶面聚焦成像的特征信息反映在成像清晰度中，通过评价成像清晰度，对波前校正器进行相位调制。

8.如权利要求7所述的基于成像清晰度的显微镜像差校正装置，其特征在于，所述成像清晰度评价函数包括灰度变化函数、梯度评价函数、频谱评价函数、熵评价函数。

9.如权利要求8所述的基于成像清晰度的显微镜像差校正装置，其特征在于，所述成像清晰度评价函数分别用J₁、J₂、J₃进行描述：

其中u满足：

J₁为灰度方差，其中f(x,y)为探测区域每个像素点的光强，靶面共M·N个像素，u为所有光强的平均值，该指标表征成像灰度的变化程度，当图像清晰时，细节更加丰富，故灰度方差越大；

J₂为灰度梯度模平方，公式中通过平方运算，当图像灰度梯度越大，对函数的贡献越大；同样，当图像清晰度提高时，灰度模平方越大；

J₃为拉普拉斯函数，其中拉普拉斯算子对图像进行二阶微分运算如公式(3)所示；

以成像清晰度函数作为系统性能优化的评价指标，通过迭代收敛使清晰度函数达到极值，实现系统像差的校正。

10.如权利要求9所述的基于成像清晰度的显微镜像差校正装置，其特征在于，通过随机并行梯度下降算法、遗传算法、或模拟退火算法计算出波前校正器的调整参数，其中优化算法中的控制变量为波前校正器的控制参数，然后计算调整后成像图像的清晰度函数，当清晰度函数收敛到极值并趋于稳定或在设定的评价标准区间内则停止校正。