自动对焦系统、显微成像系统及自动对焦方法

1.本发明涉及显微成像技术领域，尤其涉及一种自动对焦系统、显微成像系统及自动对焦方法。


背景技术：

2.目前，待测样本能够接收棱镜的激光信号，并在激光信号的激发下形成荧光信号，物镜对荧光信号进行收集并发射给成像系统进行收集，以获得相应的图像信号。然而，上述待测样本的成像方式存在诸多限制。其中，待测样本的尺寸和放置方式需要与物镜相匹，并且每次在更换样本之后需要重新调整棱镜入射激光信号的角度，相应的，还需要花费大量的时间调整物镜与待测样本的相对距离，以使物镜将荧光信号会聚至成像系统，从而获得清晰的图像信号。因此，相关技术中，成像系统扫描待测样本的成像速度较慢。


技术实现要素：

3.本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种自动对焦系统、显微成像系统及自动对焦方法，能够提高成像速度，并且保证较好的成像质量。
4.第一方面，本技术提供了一种自动对焦系统，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。
5.本发明实施例中自动对焦系统通过第一光源发射第一光信号，第一光信号通过第一分色镜透镜和物镜收集后照射在待测样本上，待测样本用于根据第一光信号生成反射光信号。反射光信号经过物镜收集会聚，以及第一分色镜反射后传输至第一成像模块，第一成像模块跟反射光信号生成相应的第一图像信号，并传输给控制模块进行计算，控制模块根据第一图像信号计算出此时物镜与待测表面的离焦距离，并生成相应的目标距离传输给调节模块。调节模块能够根据目标距离调节物镜与待测表面的原始距离，使得待测表面处于物镜的焦平面处，从而保证成像清晰，通过自动对焦的方式能够提高扫描待测样本的成像速度，且本发明实施例的自动对焦系简便实用。
6.在一些实施例中，所述自动对焦系统还包括：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。
7.第二方面，本技术提供了一种显微成像系统，包括：如上述任一项实施例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。
8.在一些实施例中，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；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。
9.在一些实施例中，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。
10.在一些实施例中，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。
11.在一些实施例中，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。
12.在一些实施例中，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。
13.第三方面，本技术还提供了一种自动对焦方法，应用于上述任一项实施例所述的自动对焦系统，所述方法包括：
14.获取所述反射光信号的第一图像信号；
15.根据所述第一图像信号得到目标距离；
16.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。
17.在一些实施例中，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：
18.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；
19.对所述样本图像进行信息提取，得到图像信息；
20.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；
21.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，得到目标图像模型；
22.所述根据所述第一图像信号得到目标距离，包括：
23.对所述第一图像信号进行信息提取，得到目标图像；
24.将所述目标图像输入至所述目标图像模型进行距离预测，得到所述目标距离。
25.本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
26.下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明，其中：
27.图1为本发明实施例自动对焦系统的一结构示意图；
28.图2为本发明实施例显微成像系统的一结构示意图；
29.图3为本发明实施例自动对焦方法的一流程示意图；
30.图4为本发明实施例自动对焦方法的又一流程示意图。
31.附图标记：自动对焦系统100、第一光源110、第一分色镜120、物镜130、待测样本300、第一成像模块140、控制模块150、调节模块160、第一狭缝170、第一透镜180、第二透镜190、显微成像系统200、照明模块210、全反射棱镜220、第二成像模块230、第二光源211、第三光源212、第二分色镜213、光路调节件214、第三透镜215、半波片216、偏振分光棱镜217、第三分色镜231、滤波单元232、第四透镜233、图像传感器234、第二狭缝235、第五透镜236、第四分色镜237、滤波片238、第五分色镜239。
具体实施方式
32.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
33.在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右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装置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。
34.在本发明的描述中，若干的含义是一个以上，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，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或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
35.本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。
36.本发明的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
37.需要说明的是，激光信号能够激发待测样本中的荧光分子产生相应的荧光信号，显微成像系统通过采集荧光信号，并根据荧光信号生成图像信号，从而实现对待测样本的检测。相关技术中，当宽场荧光显微镜(显微成像系统)需要对具有一定厚度的待测样本进行成像时，由于激光信号会激发整个照明区域内的荧光分子产生荧光信号，此时，待测样本不同层面的荧光信号产生相互干扰，使得显微成像系统对待测样本纵向的成像分辨率降低，从而造成图像信号的质量严重下降。为此，相关技术中，全内反射荧光成像显微镜通过激光信号在样本的另一侧形成100nm到200nm范围的倏矢波，能够对特定区域内的部分荧光分子进行单独激发，从而避免了不同层面间的信号干扰，降低了背景噪声，并提高了显微成像系统的纵向成像分辨率，从而打破了衍射极限的分辨率限制。具体的，上述全内反射荧光成像显微镜可分为两种成像类型，一种是物镜型全内反射荧光成像，另一种是棱镜型全内反射荧光成像。其中，棱镜型全内反射荧光成像指的是激发和成像分别由棱镜和物镜完成，且二者之间相互干扰较小，控制起来相对容易。然而该成像方式对待测样本的尺寸和放置的方式比较限制，实际操作上更为复杂。具体的，每次更换待测样本时需要重新调整棱镜入射激光信号的角度，并且每次都需要花费大量的时间进行物镜调焦，从而导致显微成像系统扫描待测样本的速度较慢。
38.为此，本技术提供了一种自动对焦系统、显微成像系统及自动对焦方法，能够提高成像速度，同时保证成像质量，且操作简便实用。
39.请参阅图1，第一方面，本技术提供了一种自动对焦系统100，自动对焦系统100用于自动调节物镜130与待测样本300的原始距离，以使物镜130将第一光信号会聚至待测样本300，自动对焦系统100包括：第一光源110，第一光源110用于发射第一光信号；第一分色镜120，第一分色镜120与第一光源110耦合连接，第一分色镜120用于透射第一光信号；物镜130，物镜130与第一分色镜120耦合连接，物镜130用于将第一光信号会聚在待测样本300上；其中，待测样本300用于对第一光信号进行反射，以生成反射光信号；物镜130还用于收集反射光信号，并传输给第一分色镜120；第一分色镜120还用于反射反射光信号；第一成像模块140，第一成像模块140与第一分色镜120耦合连接，第一成像模块140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150，控制模块150与第一成像模块140连接，控制模块150用于根据第一成像模块140生成目标距离；调节模块160，调节模块160分别与控制模块150、物镜130连接，调节模块160用于根据目标距离调节物镜130与待测样本300的原始距离。
40.可以理解的是，当待测样本300处于物镜130的焦平面上时，物镜130能够收集待测样本300产生的荧光信号并准确聚焦至相应的成像模块(第二成像模块230)，以生成清晰的
第二图像信号，其中，第二图像信号表征待测样本300的检测结果。由上述内容可知，当采用棱镜型全内反射荧光成像方式对待测样本300进行激发时，由于激光信号必须以特定的入射角度照射待测样本300，因此，待测样本300在进行更换之后不便于进行移动，否则需要重新调整激光信号的入射角度，从而影响检测的效率。然而，在实际应用中，往往需要多次更换待测样本300进行检测，且更换待测样本300后待测样本300可能与物镜130的焦平面存在离焦距离，容易导致成像模糊。为此，本发明实施例中自动对焦系统100能够对物镜130与待测表面之间的原始距离进行自动调节，以使待测表面始终保持在物镜130的焦平面上，从而实现自动对焦。
41.具体的，自动对焦系统100包括依次耦合连接的第一光源110、第一分色镜120、物镜130，其中，第一分色镜120还用于与第一成像模块140耦合连接，控制模块150分别与第一成像模块140和物镜130连接。
42.可以理解的是，第一光源110用于生成第一光信号，本发明实施例中第一光信号可以为波长830nm的红外激光信号。第一光源110将第一光信号发射给第一分色镜120。其中，第一分色镜120能够对特定波长的光信号透射，并对其余波长的光信号反射。在本发明实施例中，第一分色镜120能够对第一光信号进行透射，以将第一光信号发射给物镜130。物镜130用于收集第一光信号并将第一光信号照射到待测样本300上。待测样本300能够对第一光信号进行反射，以生成反射光信号，反射光信号能够被物镜130收集，并发射给第一分色镜120，第一分色镜120对反射光信号进行反射，从而将反射光信号传输给第一成像模块140，在一些应用场景中，第一成像模块140可以为相机。可以理解的是，当待测表面与物镜130的原始距离不同时，经过物镜130收集后的反射光信号在第一成像模块140成像的结果不同，即第一成像模块140根据反射光信号生成不同的第一图像信号。因此，自动对焦系统100通过对第一图像信号进行处理，能够判断出此时物镜130与待测表面的离焦距离，从而实现自动对焦。
43.具体的，本发明实施例自动对焦装置设置了相应的控制模块150，控制模块150用于接收第一成像模块140生成的第一图像信号。控制模块150还用于根据第一图像信号计算出目标距离(离焦距离)，并将目标距离发送给调节模块160。调节模块160用于根据目标距离调节物镜130与待测表面的相对距离，使得待测表面保持在物镜130的焦平面处，从而保证显微成像系统200的成像清晰。
44.本发明实施例中自动对焦系统100通过第一光源110发射第一光信号，第一光信号通过第一分色镜120透镜和物镜130收集后照射在待测样本300上，待测样本300用于根据第一光信号生成反射光信号。反射光信号经过物镜130收集会聚，以及第一分色镜120反射后传输至第一成像模块140，第一成像模块140跟反射光信号生成相应的第一图像信号，并传输给控制模块150进行计算，控制模块150根据第一图像信号计算出此时物镜130与待测表面的离焦距离，并生成相应的目标距离传输给调节模块160。调节模块160能够根据目标距离调节物镜130与待测表面的原始距离，使得待测表面处于物镜130的焦平面处，从而保证成像清晰，通过自动对焦的方式能够提高扫描待测样本300的成像速度，且本发明实施例的自动对焦系统100简便实用。
45.请再次参阅图1，在一些实施例中，自动对焦系统100还包括：第一狭缝170，第一狭缝170与第一光源110耦合连接，第一狭缝170用于调节第一光信号的光斑大小；第一透镜
180，第一透镜180与第一狭缝170耦合连接，第一透镜180用于对第一光信号进行准直会聚；第二透镜190，第二透镜190与所第一透镜180耦合连接，第二透镜190用于对第一光信号进准直会聚。
46.可以理解的是，为了对第一光信号的光斑大小进行调节，以使第一光信号能够聚集在物镜130的成像范围内，本发明实施例中自动对焦系统100设置了相应的第一狭缝170。第一狭缝170设置在第一光源110的出光方向上，当第一光源110发射第一光信号至第一狭缝170时，第一狭缝170能够对第一光信号的光斑大小进行调节，优选的，第一狭缝170的横纵比可以为3:1，根据实际需要还可以选择其他横纵比的第一狭缝170，本发明实施例在此不作限定。此外，第一狭缝170还用于对第一光信号的光束进行准直。
47.可以理解的是，为了对第一光信号进行准直聚焦，以使第一光信号能够较好地聚焦至物镜130，本发明实施例自动对焦系统100还设置了相应的第一透镜180和第二透镜190。其中，第一透镜180设置在第一狭缝170的出光方向上，第二透镜190设置在第一透镜180的出光方向上。第一光信号经过第一狭缝170调节后传输给第一透镜180和第二透镜190，第一透镜180和第二透镜190能够对第一光信号进行准直聚焦，以使第一光信号聚焦至物镜130。
48.请参阅图2，第二方面，本技术提供了一种显微成像系统200，包括：如上述任一项实施例的自动对焦系统100；照明模块210，照明模块210用于生成第一激光信号；全反射棱镜220，全反射棱镜220与照明模块210耦合连接，全反射棱镜220用于接收第一激光信号，并根据第一激光信号生成第二激光信号；待测样本300根据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230，成像模块用于接收经过物镜130收集的荧光信号，成像模块还用于根据荧光信号生成第二图像信号；其中，第二图像信号用于表征待测样本300的成像结果。
49.可以理解的是，由上述内容可知，显微成像系统200可以用于对待测样本300进行成像检测。具体的，本发明实施例中显微成像系统200包括：照明模块210、全反射棱镜220、第二成像模块230以及自动对焦系统100。
50.具体的，照明模块210用于发射第一激光信号，第一激光信号以特定的第一角度入射至全反射棱镜220，第一激光信号经过全反射棱镜220后生成以特定的第二角度出射的第二激光信号，第二激光信号能够被待测样本300的表面全部反射，从而形成倏矢场。优选的，本发明实施例中第一角度可以为30度，第二角度可以为70度。倏矢场的光强在垂直于待测样本300的方向以指数函数向入射表面的另一侧递减，并且形成波长为100nm至200nm的倏矢波，倏矢波能够对范围内的待测样本300进行激发以生成相应的荧光信号。此外，物镜130能够对待测样本300产生的荧光信号进行收集，并发射给第二成像模块230。第二成像模块230根据荧光信号生成第二图像信号，第二图像信号用于表征待测样本300的成像结果，即检测结果。
51.可以理解的是，由上述内容可知，当更换待测样本300时，待测样本300可能并不处于物镜130的焦平面上，即物镜130离焦，此时第二成像模块230的成像模糊。因此，本发明实施例中显微成像系统200能够通过自动对焦系统100实时调节物镜130与待测样本300的原始距离，避免物镜130离焦，从而使得第二成像模块230的成像清晰。此外，在显微成像系统200扫描待测样本300的过程中，自动对焦系统100能够进行自动对焦，从而提高了扫描的成
像速度。
52.请再次参阅图2，在一些实施例中，照明模块210包括：第二光源211，第二光源211用于生成第二光信号；第三光源212，第三光源212用于生成第三光信号；第二分色镜213，第二分色镜213用于将第二光信号、第三光信号进行合束，以生成第一激光信号；光路调节件214，光路调节件214与第二分色镜213耦合连接，光路调节件214用于对第一激光信号的入射角度进行调节，以使第一激光信号以预设角度入射至全反射棱镜220；第三透镜215，第三透镜215与光路调节件214耦合连接，第三透镜215用于将第一激光信号会聚至全反射棱镜220。
53.可以理解的是，由上述内容可知，照明模块210用于生成以特定的第一角度入射至全反射棱镜220的第一激光信号。具体的，照明模块210中设置了相应的第二光源211、第三光源212、光路调节模块160和第三透镜215。其中，第二分色镜213分别与第二光源211和第三光源212耦合连接，光路调节件214分别与第二分色镜213和第四透镜233耦合连接，第四透镜233还用于与全反射棱镜220耦合连接。
54.具体的，第一光源110用于生成第二光信号，第三光源212用于生成第三光信号，优选地，第二光信号的波长可以为532nm，第三光信号的波长可以为638nm。第二分色镜213用于将第二光信号和第三光信号合束为第一激光信号，并反射给光路调节件214。光路调节件214用于对第一激光信号的入射角度进行调节，以使得第一激光信号以特定的第一角度入射至全反射棱镜220，从而使得待测样本300的表面产生全反射。第三透镜215用于将经过调节的第一激光信号会聚在全反射棱镜220的表面。
55.请再次参阅图2，在一些实施例中，照明模块210还包括：半波片216，半波片216与第二分色镜213耦合连接；偏振分光棱镜217，偏振分光棱镜217与半波片216耦合连接；其中，半波片216、偏振分光棱镜217均用于调节第一激光信号的偏振态以及光强。
56.可以理解的是，半波片216和偏振分光棱镜217均用于对第一激光信号的偏振态以及光强进行调节，以满足实际应用中不同的需求。
57.请再次参阅图2，在一些实施例中，第二成像模块230包括：第三分色镜231，第三分色镜231与物镜130耦合连接，第三分色镜231用于透射荧光信号；滤波单元232，滤波单元232与第三分色镜231耦合连接，滤波单元232用于对荧光信号进行滤波；第四透镜233，第四透镜233与滤波单元232耦合连接，第四透镜233用于对荧光信号进行会聚；图像传感器234，图像传感器234用于接收经过会聚的荧光信号，以生成第二图像信号。
58.可以理解的是，由上述内容可知，第三分色镜231能够对自动对焦系统100产生的第一光信号以及待测样本300产生的反射光信号进行反射，并且能够对荧光信号进行透射，以使荧光信号发射至图像传感器234进行成像，从而避免了不同光信号之间的干扰。
59.可以理解的是，入射至第二成像模块230的光信号可能包括其他干扰信号，例如用于激发的第二激光信号。为了避免干扰信号对图像传感器234的成像造成不良影响，本发明实施例中设置了相应的滤波单元232，滤波单元232能够对入射的荧光信号进行滤波，从而滤除干扰信号及噪声，提高图像传感器234的成像质量。经过滤波的荧光信号发射至第四透镜233，第四透镜233用于将荧光信号会聚在图像传感器234的成像面上，图像传感器234根据荧光信号生成相应的第二图像信号。
60.请再次参阅图2，在一些实施例中，第二成像模块230还包括：第二狭缝235，第二狭
缝235与第三分色镜231耦合连接，第二狭缝235用于调节荧光信号的光斑大小；第五透镜236，第五透镜236与第二狭缝235耦合连接，第五透镜236用于将荧光信号会聚至滤波单元232。
61.可以理解的是，第二狭缝235能够对入射的荧光信号进行过滤，以避免第二激光信号进入，从而提高图像传感器234的信噪比，同时，第二狭缝235还用于调节荧光信号的光斑大小。此外，第二成像模块230还设置了第五透镜236，第五透镜236用于将荧光信号会聚至滤波单元232。
62.请再次参阅图2，在一些实施例中，滤波单元232包括：第四分色镜237，第四分色镜237与所第五透镜236耦合连接，第四分色镜237用于对荧光信号进行分色，以形成至少一路子荧光信号；至少一个滤波片238，滤波片238与第四分色镜237耦合连接，滤波片238用于对子荧光信号进行滤波，以形成滤波信号；第五分色镜239，第五分色镜239与滤波片238耦合连接，第五分色镜239用于对子荧光信号进行合束。
63.可以理解的是，由于不同的荧光分子在第二激光信号的激发下能够产生不同波长的荧光信号，因此待测样本300产生的荧光信号具有多个波长。在实际应用中，可以对其中特定的一个或多个波长的荧光信号进行采集检测。为此，本发明实施例滤波单元232设置了相应的第四分色镜237，第四分色镜237能够对特定波长的荧光信号进行透射或者反射，从而将荧光信号分色为不同的子荧光信号，并且在每一路子荧光的光路上设置相应的滤波片238，以滤除干扰信号。为了能够通过单个图像传感器234对多路子荧光信号进行成像检测，第二成像模块230还设置了第五分色镜239，第五分色镜239能够将多路子荧光信号合束为一路荧光信号，并由第四透镜233聚焦至图像传感器234。优选的，图像传感器234可以为emccd相机。
64.可以理解的是，本发明实施例中还设置了多个反射镜，反射镜能够对不同光信号进行反射，以缩小显微成像系统200的整体体积，提高集成度。
65.请参阅图3，第三方面，本技术还提供了一种自动对焦方法，应用于上述任一项实施例的自动对焦系统，方法包括：
66.步骤s101、获取反射光信号的第一图像信号；
67.步骤s102、根据第一图像信号得到目标距离；
68.步骤s103、根据目标距离调节物镜与待测样本的原始距离。
69.可以理解的是，由上述内容可知，当待测表面与物镜的原始距离不同时，经过物镜收集后的反射光信号在第一成像模块成像的结果不同，即第一成像模块根据反射光信号生成不同的第一图像信号。因此，可以通过对第一图像信号进行处理，并得到相应的目标距离，此时目标距离用于表征物镜与待测表面的离焦距离，根据目标距离调节物镜，能够使得待测表面保持在物镜的焦平面处，从而实现自动对焦。
70.请再次参阅图3，在一些实施例中，在步骤s101、获取反射光信号的第一图像信号之前，方法还包括：
71.步骤s201、根据预设距离调节物镜与待测样本的原始距离，得到对应的样本图像；
72.步骤s202、对样本图像进行信息提取，得到图像信息；
73.步骤s203、将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；
74.步骤s204、根据训练距离和预设距离对原始图像模型进行参数调整，得到目标图
像模型；
75.根据第一图像信号得到目标距离，包括：
76.步骤s205、对第一图像信号进行信息提取，得到目标图像；
77.步骤s206、将目标图像输入至目标图像模型进行距离预测，得到目标距离。
78.可以理解的是，由上述内容可知，样本图像(第一图像信号)与物镜的离焦距离有关。为此，本发明实施例中通过对不同预设距离下的样本图像进行计算，能够获得相应的目标图像模型。
79.具体的，控制模块接收不同预设距离下对应的样本图像，并对每个样本图像进行傅里叶变换处理，提取高频信息部分，以得到多个图像信息。控制模块还用于将多个图像信息输入至预设的原始图像模块进行距离预测，以得到训练距离，并将训练距离与预设距离进行比较，根据比较结果对原始图像模型进行参数调整，最终获得目标图像模型。可以理解的是，经过上述训练过程获得的目标图像模型能够根据第一图像信号预测到最佳的目标距离，从而控制物镜到达最佳焦平面，以获得清晰的成像结果。
80.可以理解的是，在对样本图像或第一图像信号进行处理时，可以先进行预处理，例如去噪、正则化处理等，以提高后续计算的准确性。
81.在一些应用场景中，调节模块根据目标距离对物镜进行移动时，有可能会发生抖动，从而使得成像模糊。为此，本发明实施例中，控制模块还用于设置移动阈值，并根据该移动阈值判断物镜是否存在抖动，当存在抖动时，调节模块停止移动物镜，否则继续移动。此外，控制模块还可以设置快速复位功能，以控制物镜快速移动至初始位置。
82.上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。此外，在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合。