光学显微镜自动对焦装置设计与实现*

刘 阳，陈 瑾，朱向冰，王元航，李矞辉

(安徽师范大学 物理与电子信息学院，安徽 芜湖 241000)

光学显微镜自动对焦装置设计与实现*

刘 阳，陈 瑾，朱向冰，王元航，李矞辉

(安徽师范大学 物理与电子信息学院，安徽 芜湖 241000)

随着自动对焦技术的各种理论和方法飞速发展，该技术越来越多地应用于各种成像系统。但是，其在一些显微成像领域中的实际应用并不成熟，仍然需要进行大量的实验和研究。在对图像自动对焦方法理论研究的基础上，利用CCD传感器、STM32F429单片机、ADA4861运算放大器和步进电机等器件，设计并实现了一种在光学显微镜上应用的自动对焦装置。

自动对焦；爬山搜索算法；CCD传感器；光学显微镜

0 引言

自动对焦技术是计算机视觉、成像系统和各种精密仪器中的关键技术之一[1]，但是该技术在显微成像领域中的实际应用并不成熟，特别是在与光学显微镜配套的自动对焦装置中的应用。本文在对显微成像原理以及自动对焦方法的理论研究的基础上，设计并实现了一种在光学显微镜上应用的自动对焦装置。该装置基于STM32F429单片机和CCD传感器，由CCD传感器输出的PAL视频信号通过模拟滤波后作为显微图像对焦的评价标准，基于改进后的爬山搜索算法控制由步进电机构成的执行机构进行对焦操作，从而完成对焦过程。实验测试结果证明该装置稳定、有效地完成了设计目的和要求，可以用于生物以及工业光学显微镜的显微图像实时自动采集。

1 系统方案设计

光学显微镜自动对焦装置是在光学显微镜以不同的放大倍数观察不同厚度、不同高度的显微图像时，自动控制显微镜的准焦螺旋进行自动对焦的装置。……