[發(fā)明專利]一種體視角可調(diào)的連續(xù)變焦體視顯微鏡

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110456676.1
• 申請日: 2021-04-27
• 公開（公告）號: CN113219641B
• 公開（公告）日: 2022-03-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉超;王瓊?cè)A;江釗;鄭奕;王迪
• 申請（專利權(quán)）人: 北京航空航天大學(xué)
• 主分類號: G02B21/02
• 分類號: G02B21/02;G02B21/22;G02B21/32;G02B26/00
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• 代理人: 暫無信息

1.一種體視角可調(diào)的連續(xù)變焦體視顯微鏡，該體視顯微鏡包括：顯微鏡架、第一目鏡模組、第二目鏡模組、第一物鏡模組、第二物鏡模組、第一Risley棱鏡、第二Risley棱鏡、第一轉(zhuǎn)像棱鏡、第二轉(zhuǎn)像棱鏡、驅(qū)動模組、控制模組和照明模組；其中，顯微鏡架由基座、支架和物鏡套筒組成；第一目鏡模組和第二目鏡模組結(jié)構(gòu)相同，由若干片固體透鏡和液體透鏡組成；第一物鏡模組和第二物鏡模組安裝在物鏡套筒中，第一物鏡模組由第一液體透鏡組和第一固體透鏡組組成，第二物鏡模組由第二液體透鏡組和第二固體透鏡組組成；第一液體透鏡組和第二液體透鏡組結(jié)構(gòu)相同，均由若干液體透鏡組成，第一固體透鏡組和第二固體透鏡組結(jié)構(gòu)相同，均由若干片固體透鏡組成；Risley棱鏡由共軸相鄰排列并能繞軸獨立旋轉(zhuǎn)的兩片楔角棱鏡組成；轉(zhuǎn)像棱鏡的功能是實現(xiàn)光線的折轉(zhuǎn)和光路的延長；驅(qū)動模組可動態(tài)實時改變液體透鏡組中各液體透鏡的焦距來實現(xiàn)體視顯微鏡的連續(xù)變焦；控制模組可動態(tài)調(diào)整Risley棱鏡中兩片楔角棱鏡的旋轉(zhuǎn)角，進(jìn)而實現(xiàn)體視顯微鏡體視角的調(diào)節(jié)；以觀察者視角為基準(zhǔn)，左側(cè)光路由第一目鏡模組、第一轉(zhuǎn)像棱鏡、第一物鏡模組和第一Risley棱鏡構(gòu)成，右側(cè)光路由第二目鏡模組、第二轉(zhuǎn)像棱鏡，第二物鏡模組和第二Risley棱鏡構(gòu)成；

該體視顯微鏡使用前，驅(qū)動模組需要根據(jù)體視顯微鏡所需的不同放大倍率預(yù)置若干組驅(qū)動值；在體視顯微鏡進(jìn)行連續(xù)變焦時，驅(qū)動模組根據(jù)不同放大倍率為液體透鏡組中各液體透鏡提供預(yù)置的驅(qū)動值來改變液體透鏡的焦距，進(jìn)而改變物鏡模組和目鏡模組的有效焦距，最終實現(xiàn)體視顯微鏡的連續(xù)、快速變焦，適應(yīng)于不同的工作場景；

該體視顯微鏡的工作流程為：待測物發(fā)出的兩束呈特定體視角的光束分別通過第一Risley棱鏡和第二Risley棱鏡，經(jīng)兩Risley棱鏡進(jìn)行光束偏轉(zhuǎn)后，形成左右兩束光軸與兩物鏡模組平行的光束；左側(cè)光束通過第一物鏡模組，再經(jīng)第一轉(zhuǎn)像棱鏡后，光線折轉(zhuǎn)，光路延長，并形成左視差圖；右側(cè)光束通過第二物鏡模組，再經(jīng)第二轉(zhuǎn)像棱鏡后，光線折轉(zhuǎn)，光路延長，并形成右視差圖；兩幅視差圖像由觀察者經(jīng)過大腦融合后形成立體圖像；

該體視顯微鏡的變倍過程具體為：體視顯微鏡開始工作時，驅(qū)動模組為物鏡模組和目鏡模組中各液體透鏡提供低倍率所需的驅(qū)動值，使液體透鏡焦距對應(yīng)改變，此時體視顯微鏡處于低放大倍率狀態(tài)；當(dāng)觀察者需要提高放大倍率時，驅(qū)動模組動態(tài)地為物鏡模組和目鏡模組中各液體透鏡提供不同放大倍率所對應(yīng)的預(yù)置的驅(qū)動值，從而實時改變各液體透鏡焦距，進(jìn)而提高物鏡模組和目鏡模組的有效焦距，為觀察者提供高放大倍率的立體圖像，實現(xiàn)體視顯微鏡倍率的連續(xù)變化；在此過程中，物鏡模組和目鏡模組均可通過調(diào)節(jié)液體透鏡焦距對光束進(jìn)行像差校正及體視顯微鏡放大倍率的調(diào)整；

為觀測待測物整體形貌信息，該體視顯微鏡可獲取待測物不同立體感的圖像，即獲取待測物呈不同體視角的圖像；在左側(cè)光路中，初始狀態(tài)時，驅(qū)動模組根據(jù)所需放大倍率為液體透鏡提供對應(yīng)驅(qū)動值，使體視顯微鏡獲得體視角為α₁的待測物立體圖像，此時第一Risley棱鏡中兩片楔角棱鏡與x方向夾角分別為θ₁和θ₂；當(dāng)需要觀察待測物不同視角的信息時，控制模組根據(jù)不同深度控制第一Risley棱鏡中兩楔角棱鏡繞軸獨立旋轉(zhuǎn)一定角度，此時第一Risley棱鏡中兩片楔角棱鏡與x方向夾角分別為θ₃和θ₄，進(jìn)而改變第一Risley棱鏡對光束的折轉(zhuǎn)角，使光束通過第一Risley棱鏡后始終保持出射的左側(cè)光束與物鏡模組平行；驅(qū)動模組根據(jù)第一Risley棱鏡中兩楔角棱鏡的相對角度，為液體透鏡提供對應(yīng)驅(qū)動值，使體視顯微鏡始終為觀察者提供清晰的立體圖像，此時，體視顯微鏡獲得到待測物體視角為α₂的待測物立體圖像，其中α₂α₁；隨著體視角的改變，所獲得的待測物立體圖像的立體感發(fā)生相應(yīng)改變；在此過程中，體視顯微鏡可同時進(jìn)行放大倍率的連續(xù)調(diào)節(jié)；右側(cè)光路的調(diào)整過程與左側(cè)光路一致。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種體視角可調(diào)的連續(xù)變焦體視顯微鏡，其特征在于，在目鏡模組后端連接圖像傳感器，進(jìn)行圖像采集后，經(jīng)計算機(jī)對連續(xù)視差圖像合成，形成合成圖，在顯示器上為觀察者提供待測物圖像立體圖像。