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[發(fā)明專利]校準數字光學成像系統(tǒng)的方法、校正數字光學成像系統(tǒng)中像差的方法及數字光學成像系統(tǒng)在審

專利信息
申請?zhí)枺?/td> 201410367611.X 申請日: 2014-07-29
公開(公告)號: CN104349055A 公開(公告)日: 2015-02-11
發(fā)明(設計)人: 約翰內斯·溫特羅特;托馬斯·米爾德;馬克思·馮科;杜飛克·加布爾 申請(專利權)人: 卡爾蔡司顯微鏡有限公司
主分類號: H04N5/232 分類號: H04N5/232;H04N17/00
代理公司: 上海和躍知識產權代理事務所(普通合伙) 31239 代理人: 丁國芳
地址: 德國*** 國省代碼: 德國;DE
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摘要:
搜索關鍵詞: 校準 數字 光學 成像 系統(tǒng) 方法 校正 中像差
【說明書】:

技術領域

發(fā)明涉及一種用于校準數字光學成像系統(tǒng)的方法、一種用于校正發(fā)生于各種光學單元(具體用于具有變焦系統(tǒng)的數字光學成像系統(tǒng)的像差)的方法。另外,本發(fā)明涉及一種數字光學成像系統(tǒng),在該數字光學成像系統(tǒng)中實現此類方法。?

該數字光學成像系統(tǒng)優(yōu)選地是數字顯微鏡,該數字顯微鏡具有變焦系統(tǒng)和物鏡,該變焦系統(tǒng)和該物鏡是可互換的。然而,該成像系統(tǒng)還可以是遠心的或其他沒有物鏡的變焦系統(tǒng),如例如用于各種測量任務。?

該說明書下面繼續(xù)從數字顯微鏡開始,然而該數字顯微鏡并不表示對本申請的任何限制。?

背景技術

如果產生于物點的各種光線并沒有全部聚焦在一個像點,會產生像差。最重要的像差是球面像差和色像差。通過由多個不同玻璃類型的透鏡所組成的系統(tǒng)對球面像差和色像差進行校正,并且通過非球面透鏡或梯度透鏡對球面像差進行校正。玻璃板(平板)產生隨著孔徑角的增大而增大的像平面偏移或銳度不足。?

使用透鏡的成像總是在或大或小的程度上遭受誤差。當透鏡數量增大時,校正是可改進的。光學單元和載片的成本會增加。例如,在顯微圖像中?產生彩色邊緣或所謂的像場彎曲。通過巧妙地構造物鏡,可以在很大程度上排除此類像差。平面消色差透鏡、復消色差透鏡是其示例。在復消色差物鏡中,通過物鏡中的不同透鏡的復雜安排在顯微圖像中抑制彩色邊緣。校正平面消色差透鏡的方式為使得消除顯微圖像中通常出現的像場彎曲。?

在所有的物鏡當中,平面復消色差透鏡具有最復雜的構造。在這些物鏡中,大部分地消除了如平面消色差透鏡中的像場彎曲。另外,在這些物鏡中通過非常復雜的構造防止了通常發(fā)生的紅色和藍色條紋。所述物鏡非常昂貴并且主要用于要求最高的彩色顯微攝影中。?

在變焦系統(tǒng)中,還產生由于變焦構造的定心差別而造成的像差(圖像不穩(wěn)定性)。?

DE?102?25?193?A1披露了一種用于校準立體顯微鏡的放大率的方法,其中,旨在能夠在初始校準的基礎上推導出整個放大率范圍上的校準。使用物鏡/目鏡參考測量對,通過致動變焦來設置顯微鏡上所規(guī)定的實際放大率。對這種情況下存在的變焦的不同透鏡的位置進行捕捉,并存儲標稱放大率值以用于每種變焦設置。通過將實際放大率與標稱放大率進行計算性比較,計算出了用于校準整個變焦范圍的校正因數。?

在數字攝影中,可以手動地例如通過軟件對物鏡失真進行校正,其中,用于相機和物鏡的大規(guī)模數據庫必須是可用的。在內部使用相機(例如索尼)的固件部分地執(zhí)行物鏡校正(失真、色像差和漸暈)。?

DE?101?14?757?B4描述了一種具有變焦光學單元和數字相機的顯微系統(tǒng)。在校正單元(PC)中(根據對應的放大率)根據圖像校正數據對數字拍?攝的圖像進行校正。圖像校正數據在此是標準背景圖像的攝影圖像數據。針對每個圖像元件,執(zhí)行根據物像和標準背景圖像的異或功能。?

DE?10?2010?025?888?A1披露了一種數字相機,該數字相機具有一種用于生產無失真的數字圖像的實現方法,該方法允許與各種情況下存在的相機物鏡匹配的最佳圖像失真校正。在該方法中,一旦被實驗性地確定并后續(xù)地存儲在所有相同物鏡類型的數字相機中,就確定了用于每一類相機物鏡的校正值。失真函數在此取決于已設定的焦距和離有待記錄的物體的距離,并且可以被確定為來自常數的二維矩陣并存儲在數字相機中。在此,可以從所存儲的矩陣通過插值而確定這些因數。?

US?2008/0239107?A1和US?2009/0268078?A1披露了用于數字相機的失真校正方法,在這些方法中,取決于變焦和焦點設置將系數存儲在表中。通過用高階多項式在校正的過程中進行插值來確定中間值。?

在數字顯微術中,物鏡和變焦系統(tǒng)通常在彼此內部是可配置的。也就是說,變焦系統(tǒng)可以與不同的物鏡一起使用。由于變焦系統(tǒng)和物鏡都會造成不同的像差,為了實現令人滿意的圖像質量,不同的校正是必需的。?

發(fā)明內容

本發(fā)明基于詳述一種用于校準數字光學成像系統(tǒng)的方法的目的,該方法允許在操作過程中校正像差。進一步的目的是對一種用于校正數字光學成像系統(tǒng)中的像差的方法和這種數字光學成像系統(tǒng)的生產的詳述,該數字光學成像系統(tǒng)包括電動或編碼變焦系統(tǒng)以及可能地物鏡,其中,圖像校正旨在發(fā)生于具有較高精確度和可靠性的所有變焦設置中。?

該目的是根據本發(fā)明通過具有獨立權利要求1和6的特征的方法并通過具有權利要求11的特征的數字光學成像系統(tǒng)而實現的。?

在從屬權利要求中限定了有利的配置實施例。?

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