用于生成3D图像的单目显微镜制造技术

公开了一种用于生成具有精细尺寸的目标物的3D图像的单目显微镜。所述单目显微镜包括：第一成像镜头组件(10)；半反射镜(H)，反射通过第一成像镜头组件(10)的光束的一部分，并且透射该光束的剩余部分；第一摄像机(30)，包括通过使用由半反射镜(H)反射的光束形成图像的第三成像镜头组件(31)；以及第二摄像机(40)，包括通过使用透射穿过半反射镜(H)的光束形成图像的附加的第三成像镜头组件(41)。单目显微镜可以生成非常靠近单目显微镜的目标物的3D图像。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于生成3D图像的单目显微镜
本申请要求于2015年12月24日提交的韩国专利申请第10-2015-0186866号的优先权，该申请的全部内容为了所有目的通过引用的方式并入本申请中。本专利技术总体涉及一种用于生成3D图像的单目显微镜，更具体地，涉及用于生成具有精细尺寸的目标物的3D图像的单目显微镜。
技术介绍
通常，显微镜是用于放大和观察用肉眼难以看见的微小物体或微生物的仪器。如今，大多数常规显微镜实时生成并显示目标物的2D图像。然而，为了分析详细目标物的3D结构，需要用于生成3D图像的显微镜。近年来，由于生成3D图像的3D摄像机的发展，对放大并显示目标物的3D图像的显微镜的研究也在进行之中。韩国专利第10-1476820号描述了生成并显示目标物的放大3D图像的常规显微镜。参考图1，常规显微镜包括接收来自目标物的入射光束的消色差棱镜20，并且包括调节由消色差棱镜20生成的3D图像的放大倍率的一对变焦镜头30。变焦镜头30设置在消色差棱镜20的后表面处。消色差棱镜20包括具有从其中心突出的呈角式结构的第一棱镜21，并且包括在其中心处具有角式凹形结构的第二棱镜22。消色差棱镜20将左眼图像和右眼图像分别传输到一对图像传感器10。也就是说，韩国专利第10-1476820号中公开的常规显微镜利用变焦镜头来调节放大倍率，而且通过使用消色差棱镜容易地调节会聚角和放大倍率。韩国专利第10-1476820号中公开的常规显微镜可以容易地调节会聚角和放大倍率。然而，作为显微镜，当观察非常靠近的目标物时，由于两个双目镜头，确保会聚角受到限制。具体地说，设置在显微镜中的3D摄像机通过使用两个摄像机同时捕捉目标物的左眼和右眼图像。常规3D摄像机包括分别捕捉左眼和右眼图像的左眼和右眼摄像机，并且还包括上面安装有左眼和右眼摄像机的3D摄像机机架(rig)。3D摄像机机架根据平行方法(水平方法)和正交方法进行分类。使用平行方法的3D摄像机机架将左眼和右眼摄像机安装成彼此平行。左眼和右眼摄像机定位成面对目标物并且彼此间隔开。左眼和右眼摄像机分别接收由目标物反射的光束。因此，由左眼和右眼摄像机分别捕捉的图像之间的差异(以下称为双目视差)来表现3D效果。也就是说，为了通过用两个摄像机拍摄目标物来生成3D图像，由于两个摄像机的镜头之间的距离就需要保持目标物和两个摄像机的镜头之间的最小距离。目标物和镜头之间的最小距离是两个摄像机的镜头中心之间的距离的30倍或更多倍。然而，当从目标物到物镜的距离远时，显微镜放大倍率受到限制。因此，通常，显微镜不用于拍摄离显微镜远的目标物。然而，当目标物非常靠近镜头时，无法生成没有会聚角的3D图像。即使生成3D图像，由于3D图像的过度表现的3D效果，观察者可能面临眼睛疲劳。因此，使用下述3D摄像机以用于显微镜受到限制：凭借该3D摄像机，通过由两个镜头分别捕捉的左眼和右眼图像结合形成3D图像。本申请人升级了使用两个镜头的3D摄像机，并且提出了韩国专利第10-1255803号中公开的用于生成3D图像的单目摄像机。本申请人提出的单目摄像机可以通过使用一个主镜头(单目镜头)生成清晰的3D图像。参考图2，韩国专利第10-1255803号中描述的用于生成3D图像的常规单目摄像机通过用反射器46将通过一个第一成像镜头组件40获得的光束分别重定向到左眼摄像机60和右眼摄像机62来生成3D图像。也就是说，用于生成3D图像的常规单目摄像机使用一个主镜头(第一成像镜头组件)。然而，为了将传统的用于生产3D图像的单目摄像机应用到显微镜，就需要以下技术。(1)用于特写工作的技术，以及(2)基于3D图像的放大倍率和缩小倍率来调节视角以生成特写3D图像的技术，以及(3)基于目标物的位置和特性容易地替换和改变第一成像镜头组件的技术。
技术实现思路
技术问题因此，本专利技术已经考虑到现有技术中出现的上述问题，本专利技术旨在提出一种用于生成非常靠近镜头的目标物的3D图像的单目显微镜。此外，本专利技术旨在提出一种用于基于目标物图像的放大倍率和缩小倍率调节视角的单目显微镜，所述单目显微镜具有容易替换和改变的第一成像镜头组件。技术方案为了实现上述目的，根据本专利技术的一个方面，提供了一种单目显微镜，该单目显微镜包括：第一成像镜头组件10；半反射镜H，反射通过第一成像镜头组件10的光束的一部分，并且透射该光束的剩余部分；第二成像镜头组件20、21和22，与第三成像镜头组件31和41结合并将该第三成像镜头组件的焦点调节成靠近相应的第三成像镜头组件，并且该第二成像镜头组件20、21和22放大形成在第一成像镜头组件10后面的虚像并减小色差和场曲像差(filedcurvatureaberration)等；第一摄像机30，包括通过使用由半反射镜H反射的光束形成图像的第三成像镜头组件31；以及第二摄像机40，包括通过使用透射穿过半反射镜H的光束形成图像的附加的第三成像镜头组件41。第三成像镜头组件31和41可以布置为以直角彼此间隔开。此外，第三摄像机31和41可以自由地布置成以小于90度的锐角或超过90度的钝角彼此间隔开。第二成像镜头组件可以设置在第一成像镜头组件10与半反射镜H之间，或可以设置在半反射镜H与第三成像镜头组件31和41之间。当第三成像镜头组件31和41是用于特写工作的微距镜头时，可以提供第二成像镜头组件作为选项。也就是说，当第三成像镜头组件31和41是将形成在第一成像镜头组件后面的虚像放大到足以防止暗角(vignetting)时，可以从单目显微镜中排除第二成像镜头组件。当第三成像镜头组件31和41是长焦镜头时，通过将第三成像镜头组件31和41与第二成像镜头组件结合在一起，第三成像镜头组件31和41可以用作微距镜头，从而放大并生成通过第一成像镜头组件的图像。这里，可以基于形成在第一成像镜头组件10后面的虚像的尺寸，基于分别设置在摄像机30和40中的图像平面36和46的尺寸，以及基于系统的整个长度(从第一成像镜头组件到图像平面的光路的整个长度)来确定放大倍率。根据另一方面，提供了一种单目显微镜，该单目显微镜包括：第一成像镜头组件10；半反射镜H，反射通过第一成像镜头组件10的光束的一部分，并且透射该光束的剩余部分；反射器，反射由半反射镜H反射的光束和透射穿过半反射镜H的光束中的至少一个，以使反射光束和透射光束彼此平行；第三成像镜头组件341，通过使用由半反射镜H反射的光束形成图像；附加的第三成像镜头组件331，通过使用透射穿过半反射镜H的光束形成图像，并且设置成与第三成像镜头组件341平行；以及第二成像镜头组件，通过放大通过第一成像镜头组件10的图像以及通过将第三成像镜头组件的焦点调节成靠近相应的第三成像镜头组件来放大并生成形成在第一成像镜头组件10后面的图像。第二成像镜头组件可以设置在第一成像镜头组件10与半反射镜H之间，或可以设置在半反射镜H与第三成像镜头组件331和341之间。当第三成像镜头组件331和341是用于特写工作的微距镜头时，第二成像镜头组件可以包括在单目显微镜中或从单目显微镜中排除。当第三成像镜头组件331和341是长焦镜头时，通过将第三成像镜头组件331和341与第二成像镜头组件结合，第三成像镜头组件331和341可以用作微距镜头，从而放大并生成本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于生成3D图像的单目显微镜，所述单目显微镜包括：第一成像镜头组件(10)；半反射镜(H)，反射通过所述第一成像镜头组件(10)的光束的一部分，并且透射该光束的剩余部分；第一摄像机(30)或摄像机机身(350)，包括通过使用由所述半反射镜(H)反射的光束来形成图像的第三成像镜头组件(31，341)；第二摄像机(40)或所述摄像机机身(350)，包括通过使用透射穿过所述半反射镜(H)的光束来形成图像的附加的第三成像镜头组件(41，331)；以及第二成像镜头组件，所述第二成像镜头组件与所述第三成像镜头组件(31和41，331和341)结合并且将所述第三成像镜头组件(31和41，331和341)的焦点调节成靠近相应的第三成像镜头组件，并且所述第二成像镜头组件减小最终图像的色差和场曲像差两者，其中，所述第三成像镜头组件(31和41，331和341)自由地布置成以直角、小于90度的锐角或超过90度的钝角彼此间隔开，或自由地布置成彼此平行，并且所述第三成像镜头组件(31和41，331和341)是用于特写工作的镜头，并且所述第二成像镜头组件设置在所述第一成像镜头组件(10)与所述半反射镜(H)之间或所述半反射镜(H)与所述第三成像镜头组件(31和41，331和341)之间。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.12.24 KR 10-2015-01868661.一种用于生成3D图像的单目显微镜，所述单目显微镜包括：第一成像镜头组件(10)；半反射镜(H)，反射通过所述第一成像镜头组件(10)的光束的一部分，并且透射该光束的剩余部分；第一摄像机(30)或摄像机机身(350)，包括通过使用由所述半反射镜(H)反射的光束来形成图像的第三成像镜头组件(31，341)；第二摄像机(40)或所述摄像机机身(350)，包括通过使用透射穿过所述半反射镜(H)的光束来形成图像的附加的第三成像镜头组件(41，331)；以及第二成像镜头组件，所述第二成像镜头组件与所述第三成像镜头组件(31和41，331和341)结合并且将所述第三成像镜头组件(31和41，331和341)的焦点调节成靠近相应的第三成像镜头组件，并且所述第二成像镜头组件减小最终图像的色差和场曲像差两者，其中，所述第三成像镜头组件(31和41，331和341)自由地布置成以直角、小于90度的锐角或超过90度的钝角彼此间隔开，或自由地布置成彼此平行，并且所述第三成像镜头组件(31和41，331和341)是用于特写工作的镜头，并且所述第二成像镜头组件设置在所述第一成像镜头组件(10)与所述半反射镜(H)之间或所述半反射镜(H)与所述第三成像镜头组件(31和41，331和341)之间。2.一种用于生成3D图像的单目显微镜，所述单目显微镜包括：第一成像镜头组件(10)；半反射镜(H)，反射通过所述第一成像镜头组件(10)的光束的一部分，并且透射该光束的剩余部分；第二成像镜头组件；第一摄像机(30)或摄像机机身(350)，包括通过使用由所述半反射镜(H)反射的光束来形成图像的第三成像镜头组件(31，341)；以及第二摄像机(40)或所述摄像机机身(350)，包括通过使用透射穿过所述半反射镜(H)的光束来形成图像的附加的第三成像镜头组件(41，331)，其中，所述第二成像镜头组件设置在所述第一成像镜头组件(10)与所述半反射镜(H)之间或所述半反射镜(H)与所述第三成像镜头组件(31和41，331和341)之间，并且所述第二成像镜头组件与所述第三成像镜头组件(31和41，331和341)结合并将所述第三成像镜头组件(31和41，331和341)的焦点调节成靠近相应的第三成像镜头组件，并且所述第二成像镜头组件减小最终图像的色差和场曲像差两者，并且所述第三成像镜头组件(31和41，331和341)自由地布置成以直角、小于90度的锐角或超过90度的钝角彼此间隔开，或自由地布置成彼此平行，并且是长焦镜头且...

【专利技术属性】
技术研发人员：表陶渊，
申请(专利权)人：株式会社渊系统，
类型：发明
国别省市：韩国,KR