[发明专利]用于生成3D图像的单目显微镜

说明书

技术领域

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。

本发明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。

背景技术

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。

发明内容

技术问题

因此，本发明已经考虑到现有技术中出现的上述问题，本发明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，本发明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