[發(fā)明專利]用于生成3D圖像的單目顯微鏡

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201680004072.0
• 申請(qǐng)日: 2016-10-13
• 公開（公告）號(hào): CN107124897A
• 公開（公告）日: 2017-09-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 表陶淵
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 株式會(huì)社淵系統(tǒng)
• 主分類號(hào): G02B21/36
• 分類號(hào): G02B21/36;G02B21/02;G02B15/00;G02B21/26;G02B21/06
• 代理公司: 北京鴻元知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司11327
• 代理人: 李琳,許向彤

技術(shù)領(lǐng)域

本申請(qǐng)要求于2015年12月24日提交的韓國(guó)專利申請(qǐng)第10-2015-0186866號(hào)的優(yōu)先權(quán)，該申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容為了所有目的通過引用的方式并入本申請(qǐng)中。

本發(fā)明總體涉及一種用于生成3D圖像的單目顯微鏡，更具體地，涉及用于生成具有精細(xì)尺寸的目標(biāo)物的3D圖像的單目顯微鏡。

背景技術(shù)

通常，顯微鏡是用于放大和觀察用肉眼難以看見的微小物體或微生物的儀器。如今，大多數(shù)常規(guī)顯微鏡實(shí)時(shí)生成并顯示目標(biāo)物的2D圖像。

然而，為了分析詳細(xì)目標(biāo)物的3D結(jié)構(gòu)，需要用于生成3D圖像的顯微鏡。近年來，由于生成3D圖像的3D攝像機(jī)的發(fā)展，對(duì)放大并顯示目標(biāo)物的3D圖像的顯微鏡的研究也在進(jìn)行之中。

韓國(guó)專利第10-1476820號(hào)描述了生成并顯示目標(biāo)物的放大3D圖像的常規(guī)顯微鏡。參考圖1，常規(guī)顯微鏡包括接收來自目標(biāo)物的入射光束的消色差棱鏡20，并且包括調(diào)節(jié)由消色差棱鏡20生成的3D圖像的放大倍率的一對(duì)變焦鏡頭30。變焦鏡頭30設(shè)置在消色差棱鏡20的后表面處。

消色差棱鏡20包括具有從其中心突出的呈角式結(jié)構(gòu)的第一棱鏡21，并且包括在其中心處具有角式凹形結(jié)構(gòu)的第二棱鏡22。消色差棱鏡20將左眼圖像和右眼圖像分別傳輸?shù)揭粚?duì)圖像傳感器10。也就是說，韓國(guó)專利第10-1476820號(hào)中公開的常規(guī)顯微鏡利用變焦鏡頭來調(diào)節(jié)放大倍率，而且通過使用消色差棱鏡容易地調(diào)節(jié)會(huì)聚角和放大倍率。

韓國(guó)專利第10-1476820號(hào)中公開的常規(guī)顯微鏡可以容易地調(diào)節(jié)會(huì)聚角和放大倍率。然而，作為顯微鏡，當(dāng)觀察非常靠近的目標(biāo)物時(shí)，由于兩個(gè)雙目鏡頭，確保會(huì)聚角受到限制。

具體地說，設(shè)置在顯微鏡中的3D攝像機(jī)通過使用兩個(gè)攝像機(jī)同時(shí)捕捉目標(biāo)物的左眼和右眼圖像。常規(guī)3D攝像機(jī)包括分別捕捉左眼和右眼圖像的左眼和右眼攝像機(jī)，并且還包括上面安裝有左眼和右眼攝像機(jī)的3D攝像機(jī)機(jī)架(rig)。

3D攝像機(jī)機(jī)架根據(jù)平行方法(水平方法)和正交方法進(jìn)行分類。使用平行方法的3D攝像機(jī)機(jī)架將左眼和右眼攝像機(jī)安裝成彼此平行。左眼和右眼攝像機(jī)定位成面對(duì)目標(biāo)物并且彼此間隔開。左眼和右眼攝像機(jī)分別接收由目標(biāo)物反射的光束。因此，由左眼和右眼攝像機(jī)分別捕捉的圖像之間的差異(以下稱為雙目視差)來表現(xiàn)3D效果。

也就是說，為了通過用兩個(gè)攝像機(jī)拍攝目標(biāo)物來生成3D圖像，由于兩個(gè)攝像機(jī)的鏡頭之間的距離就需要保持目標(biāo)物和兩個(gè)攝像機(jī)的鏡頭之間的最小距離。目標(biāo)物和鏡頭之間的最小距離是兩個(gè)攝像機(jī)的鏡頭中心之間的距離的30倍或更多倍。然而，當(dāng)從目標(biāo)物到物鏡的距離遠(yuǎn)時(shí)，顯微鏡放大倍率受到限制。因此，通常，顯微鏡不用于拍攝離顯微鏡遠(yuǎn)的目標(biāo)物。然而，當(dāng)目標(biāo)物非常靠近鏡頭時(shí)，無法生成沒有會(huì)聚角的3D圖像。即使生成3D圖像，由于3D圖像的過度表現(xiàn)的3D效果，觀察者可能面臨眼睛疲勞。

因此，使用下述3D攝像機(jī)以用于顯微鏡受到限制：憑借該3D攝像機(jī)，通過由兩個(gè)鏡頭分別捕捉的左眼和右眼圖像結(jié)合形成3D圖像。本申請(qǐng)人升級(jí)了使用兩個(gè)鏡頭的3D攝像機(jī)，并且提出了韓國(guó)專利第10-1255803號(hào)中公開的用于生成3D圖像的單目攝像機(jī)。本申請(qǐng)人提出的單目攝像機(jī)可以通過使用一個(gè)主鏡頭(單目鏡頭)生成清晰的3D圖像。

參考圖2，韓國(guó)專利第10-1255803號(hào)中描述的用于生成3D圖像的常規(guī)單目攝像機(jī)通過用反射器46將通過一個(gè)第一成像鏡頭組件40獲得的光束分別重定向到左眼攝像機(jī)60和右眼攝像機(jī)62來生成3D圖像。也就是說，用于生成3D圖像的常規(guī)單目攝像機(jī)使用一個(gè)主鏡頭(第一成像鏡頭組件)。

然而，為了將傳統(tǒng)的用于生產(chǎn)3D圖像的單目攝像機(jī)應(yīng)用到顯微鏡，就需要以下技術(shù)。

(1)用于特寫工作的技術(shù)，以及(2)基于3D圖像的放大倍率和縮小倍率來調(diào)節(jié)視角以生成特寫3D圖像的技術(shù)，以及(3)基于目標(biāo)物的位置和特性容易地替換和改變第一成像鏡頭組件的技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容

技術(shù)問題

因此，本發(fā)明已經(jīng)考慮到現(xiàn)有技術(shù)中出現(xiàn)的上述問題，本發(fā)明旨在提出一種用于生成非常靠近鏡頭的目標(biāo)物的3D圖像的單目顯微鏡。

此外，本發(fā)明旨在提出一種用于基于目標(biāo)物圖像的放大倍率和縮小倍率調(diào)節(jié)視角的單目顯微鏡，所述單目顯微鏡具有容易替換和改變的第一成像鏡頭組件。

技術(shù)方案