基于PSD的实时负反馈轴向聚焦系统研究
发布时间：2021-08-26 10:00
显微镜作为生物学及医学实验室的重要实验工具,在实际使用中会受到外界因素的影响出现焦点偏移现象。焦点偏移会使后续记录的图像分辨率低,成像模糊,从而导致无法进行后续的分析工作,因此解决焦点偏移问题至关重要。由此,本文搭建了一套基于PSD（Position Sensitive Detector）的实时负反馈轴向聚焦系统,该系统主要包括基于PSD的焦点偏移检测光路、基于DSP（Digital Signal Processing）的数据采集处理及通讯、压电陶瓷平台负反馈控制和上位机控制软件。本文主要完成的工作有:1.设计搭建了基于PSD的焦点偏移检测光路,给出了焦点偏移放大原理,并由放大原理的分析给出了放大倍数选择参考。同时对光探测器件及光源进行了选型。2.完成了系统整体的硬件及软件设计。硬件设计部分,主要完成了PSD输出信号的转换和放大、采集部分的输入钳位保护、主控及通讯部分的外围电路处理。软件设计部分主要完成了内置ADC采集程序设置、通讯固件设置以及上位机多线程控制软件设计。3.对校正方法及过程进行了分析,并分别对圆形光束与一字型光束进行了标定,得到相应的标定曲线,得到一字型的标定曲线线性度...
【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１带有隔离室的显微镜成像系统??温
?■■??图１．?２不同Ｚ坐标下的椭圆光斑形状??品表面上，并采集样品表面上的光斑图像，如图１．３所示，半圆形光束在焦平面??位置的光斑形状最小，焦平面上移或下移时，半圆型光斑的大小和方向都在变化，??且方向随焦点偏移方向的改变而改变，大小随焦点偏移量的大小改变而改变。??＾?ｔｅｌｌ??半麵光束．??Ｐｉ??ｋＪｉ??图１．?３?—种无限距离的焦点偏移校正机构??虽然这些校正方法在某种程度上取得了成功，但己有的国外商用显微镜使用??的是一种更为流行的焦点校正方法【１９】。这种方法将激光引入显微成像的光学系??统，结合物镜的自带放大效果及盖玻片的反射，将样品与物品之间的距离变化转??换为出射光斑的位置变化，并使用光探测器件对光信号进行检测。如图１．４所示，??对于一般的活体细胞显微成像来说，样品与盖玻片之间的距离是固定的。如图??１．４中ａ所示，样品的焦平面与盖玻片之间的偏置距离是一定值，当盖玻片与物??镜之间的距离发生变化时（图１．４中ｂ）
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【参考文献】：
期刊论文
[1]机器视觉系统的自动对焦技术研究[J]. 王灿,张红霞,刘鑫,白志城,付秀娟,王刚,王学华. 计算机测量与控制. 2019(03)
[2]温度对激光扫描共聚焦成像效果的影响[J]. 王娟娟,魏学红. 影像科学与光化学. 2018(05)
[3]压电陶瓷微位移的光干涉测量与控制系统[J]. 齐艳强,赵晓丹,李孟阳,张明达,陈智辉,杨毅彪. 太原理工大学学报. 2018(04)
[4]基于线阵CCD的多表面焦点偏移测量[J]. 简俊明,文刚,朱茜,金鑫,杨光,杨西斌,李辉,武晓东. 激光与红外. 2018(04)
[5]基于线阵CCD的平台位置控制系统[J]. 马林杰,李静. 工业控制计算机. 2017(07)
[6]活细胞工作站使用中的视野漂移与矫正[J]. 杜娟,孙剑会,李力,杨策,曾灵,王海燕,蒋建新. 第三军医大学学报. 2015(18)
[7]基于PSD的微位移测量系统研究[J]. 程意,董登峰,周维虎,卢荣胜,林心龙. 电子设计工程. 2015(07)
[8]高精度实时主动轴向防漂移系统研究[J]. 霍英东,曹博,于斌,陈丹妮,牛憨笨. 物理学报. 2015(02)
[9]空间多光谱CCD相机调焦精度分析[J]. 吕世良,刘金国,贾平. 红外与激光工程. 2013(02)
[10]激光三角法改进的显微镜快速自动对焦方法[J]. 张小波,范富明,程良伦. 红外与激光工程. 2012(07)
硕士论文
[1]基于一维PSD位置传感器激光三角法测量振动[D]. 张朋举.郑州大学 2017
[2]嵌入式压电陶瓷驱动与控制系统研究[D]. 邹翾.哈尔滨工业大学 2006
[3]基于PSD的微小位移测量系统研究[D]. 曾为.华中科技大学 2006
本文编号：3364034
【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１带有隔离室的显微镜成像系统??温
?■■??图１．?２不同Ｚ坐标下的椭圆光斑形状??品表面上，并采集样品表面上的光斑图像，如图１．３所示，半圆形光束在焦平面??位置的光斑形状最小，焦平面上移或下移时，半圆型光斑的大小和方向都在变化，??且方向随焦点偏移方向的改变而改变，大小随焦点偏移量的大小改变而改变。??＾?ｔｅｌｌ??半麵光束．??Ｐｉ??ｋＪｉ??图１．?３?—种无限距离的焦点偏移校正机构??虽然这些校正方法在某种程度上取得了成功，但己有的国外商用显微镜使用??的是一种更为流行的焦点校正方法【１９】。这种方法将激光引入显微成像的光学系??统，结合物镜的自带放大效果及盖玻片的反射，将样品与物品之间的距离变化转??换为出射光斑的位置变化，并使用光探测器件对光信号进行检测。如图１．４所示，??对于一般的活体细胞显微成像来说，样品与盖玻片之间的距离是固定的。如图??１．４中ａ所示，样品的焦平面与盖玻片之间的偏置距离是一定值，当盖玻片与物??镜之间的距离发生变化时（图１．４中ｂ）
ｃｃｄＴＯ?■■??图１．?２不同Ｚ坐标下的椭圆光斑形状??品表面上，并采集样品表面上的光斑图像，如图１．３所示，半圆形光束在焦平面??位置的光斑形状最小，焦平面上移或下移时，半圆型光斑的大小和方向都在变化，??且方向随焦点偏移方向的改变而改变，大小随焦点偏移量的大小改变而改变。??＾?ｔｅｌｌ??半麵光束．??Ｐｉ??ｋＪｉ??图１．?３?—种无限距离的焦点偏移校正机构??虽然这些校正方法在某种程度上取得了成功，但己有的国外商用显微镜使用??的是一种更为流行的焦点校正方法【１９】。这种方法将激光引入显微成像的光学系??统，结合物镜的自带放大效果及盖玻片的反射，将样品与物品之间的距离变化转??换为出射光斑的位置变化，并使用光探测器件对光信号进行检测。如图１．４所示，??对于一般的活体细胞显微成像来说，样品与盖玻片之间的距离是固定的。如图??１．４中ａ所示
【参考文献】：
期刊论文
[1]机器视觉系统的自动对焦技术研究[J]. 王灿,张红霞,刘鑫,白志城,付秀娟,王刚,王学华. 计算机测量与控制. 2019(03)
[2]温度对激光扫描共聚焦成像效果的影响[J]. 王娟娟,魏学红. 影像科学与光化学. 2018(05)
[3]压电陶瓷微位移的光干涉测量与控制系统[J]. 齐艳强,赵晓丹,李孟阳,张明达,陈智辉,杨毅彪. 太原理工大学学报. 2018(04)
[4]基于线阵CCD的多表面焦点偏移测量[J]. 简俊明,文刚,朱茜,金鑫,杨光,杨西斌,李辉,武晓东. 激光与红外. 2018(04)
[5]基于线阵CCD的平台位置控制系统[J]. 马林杰,李静. 工业控制计算机. 2017(07)
[6]活细胞工作站使用中的视野漂移与矫正[J]. 杜娟,孙剑会,李力,杨策,曾灵,王海燕,蒋建新. 第三军医大学学报. 2015(18)
[7]基于PSD的微位移测量系统研究[J]. 程意,董登峰,周维虎,卢荣胜,林心龙. 电子设计工程. 2015(07)
[8]高精度实时主动轴向防漂移系统研究[J]. 霍英东,曹博,于斌,陈丹妮,牛憨笨. 物理学报. 2015(02)
[9]空间多光谱CCD相机调焦精度分析[J]. 吕世良,刘金国,贾平. 红外与激光工程. 2013(02)
[10]激光三角法改进的显微镜快速自动对焦方法[J]. 张小波,范富明,程良伦. 红外与激光工程. 2012(07)
硕士论文
[1]基于一维PSD位置传感器激光三角法测量振动[D]. 张朋举.郑州大学 2017
[2]嵌入式压电陶瓷驱动与控制系统研究[D]. 邹翾.哈尔滨工业大学 2006
[3]基于PSD的微小位移测量系统研究[D]. 曾为.华中科技大学 2006
本文编号：3364034
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