具有单物镜的立体显微镜制造技术

一种在具有包括孔径的物镜配件的显微镜中使用的配件。该配件包括透镜和分光器。该透镜和分光器被配置成在两条光学路径中的每一条路径上形成相应的孔径图像。该配件进一步包括位于每一条光学路径上的光阑结构。每一个光阑结构都位于相应孔径图像的平面上，由此将会阻挡相应孔径图像的一部分，以便提供出射光瞳，由此可以通过组合可通过每一个出射光瞳看到的物体图像来产生通过显微镜查看的物体的立体图像。该配件进一步包括两个图像感测器以及数字图像处理器。每一个图像感测器都被配置成捕获可通过相应出射光瞳看到的图像并输出数字图像。该数字图像处理器被配置成对由每个图像感测器输出的相应数字图像应用校正，校正基于相应光阑结构的位置。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有单物镜的立体显微镜
本专利技术涉及立体显微镜。特别地，本专利技术涉及一种用于显微镜的配件，并入了该配件的立体显微镜，以及一种使用该配件来改装显微镜的方法。
技术介绍
为了帮助描述
技术介绍
以及本公开，现在将定义若干术语：“单目”——(图像)在观察者看来是“平坦”或2D的，或者(设备)产生单目图像；“立体”——(图像)在观察者看来具有深度或者是3D的，或者(设备)产生立体图像；单眼——只用一只眼睛查看；双眼——使用双眼查看。图1示出了一个典型的单眼用单目复合显微镜(没有按比例缩放——为了清晰起见减小了长度)。该显微镜包括具有孔径光阑102的物镜配件101(通常是由若干个复杂透镜组成的复合透镜)。该物镜配件101被配置成致使其在无穷远处产生物体111的图像。镜筒透镜103聚焦来自物镜配件101的光，以便在显微镜内部产生中间图像112。目镜104放大该中间图像112，由此产生更大的虚像。这个虚像是通过出射光瞳113的，该虚像是孔径光阑102的缩小图像。通过以并排以及彼此成角度的方式来有效放置图1的两个显微镜可以提供一个简单的双眼立体显微镜，以便提供立体感所需要的视差。然而，由于物镜配件101体积庞大，显微镜的工作距离(也就是物镜配件101与物体111之间的距离)必须很大，以便有足够的空间来并排放置物镜配件101。显微镜的解析度与光圈和景深是负相关的，因此，具有这种结构的立体显微镜无法提供单眼单显微镜的有效倍率。图2示出了一个双眼单目显微镜——也就是产生可以用双眼查看的单目图像的显微镜。物镜配件201、孔径202以及镜筒透镜203与单眼单目显微镜中的配件是等同的。在显微镜镜筒内部提供了一个分光器221，由此沿着两条路径来分离光。每一条路径都包括目镜204和反射镜224，其被布置成将光引导至观察者，以及确保每一条路径的长度都是相同的。在每一条路径上都会产生单独的中间图像212，并且每一条路径都具有自己的出射光瞳214——其被定位成致使观看者可以将眼睛放在光瞳处，以便查看该图像。使用双眼单目显微镜的体验就像看照片一样——观察者能用双眼看到图像，然而，视差是不存在的，因此没有深度资讯并且很难确定图像特征的高度。如此一来，双眼单目系统对于使用者而言有可能更为舒适，但其并未复制立体系统在深度感知方面的优点。然而，由于仅仅使用了单个物镜配件，因此，孔径和放大倍率并未受到与立体显微镜相同的限制。
技术实现思路
根据本专利技术的第一个方面，所提供的是一种在具有包括孔径的物镜配件的显微镜中使用的配件。该配件包括透镜和分光器。该透镜和分光器被配置成在两条光学路径中的每一条路径上形成相应的孔径图像。该配件进一步包括位于每一条光学路径上的光阑结构。每一个光阑结构都位于相应孔径图像的平面上，由此将会阻挡相应孔径图像的一部分，以便提供出射光瞳，由此可以通过组合可通过每一个出射光瞳看到的物体图像来产生通过显微镜查看的物体的立体图像。该配件进一步包括两个图像感测器以及数字图像处理器。每一个图像感测器都被配置成捕获可通过相应出射光瞳看到的图像并输出数字图像。所述数字图像处理器被配置成对每个图像感测器输出的相应数字图像应用校正，该校正基于相应光阑结构的位置。根据本专利技术的另一个方面，所提供的是一种立体显微镜，包括具有孔径的物镜配件以及根据第一个方面的配件。根据本专利技术的另一个面，所提供的是一种用于改装显微镜的方法。该方法包括：移除显微镜的目镜；以及放置根据第一个方面的配件，以使所述透镜位于移除了目镜的位置。其他实施例是在权利要求2等等中给出的。附图说明图1是一个关于单眼单目显微镜的示意图；图2是一个关于双眼单目显微镜的示意图；图3A是一个关于具有分离孔径的立体显微镜的示意图；图3B是关于图3A中的分离孔径的示意性前视图；图4A和4B显示了穿过物镜配件和图3中的显微镜的孔径的射线路径；图5是一个关于立体显微镜的示意图；图6A-C显示了关于图5的显微镜中的光阑结构的形状的若干种可能性；图7A-C显示了图5的显微镜中的不同光阑结构位置的效果；图8是一个关于可移动光阑结构的示意图；图9是一个关于立体观看装置的示意图；图10是显微镜系统的示意图。具体实施方式为了提供立体图像，显微镜必须从不同视角(以某个类比正常立体视觉的角度)来为每一只眼睛提供一个图像。在先前设计中，这一点是通过提供单独的物镜配件来完成的，其中每一个物镜配件都提供了单独的图像，每一个图像针对使用者的一只眼睛。，这样做导致立体显微镜与单目显微镜相比放大倍率降低的可能。在图3A中显示了一种用于提供不同视角的备选方法。物镜配件301包括在图3B中示出的孔径光阑302。该孔径光阑302被分成两个单独的孔径311和312。然后，来自每一个孔径311、312的光会经由单独的光学器件303而被路由到目镜(未显示)。图4A和B分别显示了穿过每一个孔径311和312的射线路径。可以看出，每一个孔径的视角都是不同的——这意味着每一个孔径所产生的图像可以被引导至观看者的不同眼睛，以使其被感知成是立体图像。然而，提供分离的孔径会出现若干难题。首先，孔径本身很小并且通常是被嵌入在物镜配件内部的，因此，生产这种孔径所需的制造过程会很复杂。其次，孔径311和312中每一个都小于单个孔径102。而这会导致显微镜的解析度低于可通过单个孔径实现的解析度(但是可实现的解析度仍旧大于具有两个物镜的立体显微镜)，以及与单个孔径相比图像的调暗和失真。此外，这样做还会导致出射光瞳小于在具有单个光圈的情况下的出射光瞳，由此会使此类显微镜不切合实际使用(因为观察者必须保持其头部极度静止以免丢失图像,而且,当光圈孔未被完全填满时，眼睛的光学性能会被降低)。图5是一个关于被配置成提供分离孔径的显微镜的示意图。该显微镜包括具有(单个)孔径502的物镜配件501以及镜筒透镜503,镜筒透镜503被布置成提供物体530的图像。该显微镜进一步包括中间透镜504、分光器505以及反射镜506，并且其共同形成了在两条光学路径521a、521b中的每一条光学路径上孔径502的相应图像512a、512b(以下将其称为孔径图像)。在每一个孔径图像512a、512b的平面中都提供了相应的光阑结构507a、507b，以使每一个光阑结构507a、507b都会阻挡相应孔径图像的不同部分，由此限定了出射光瞳513a、513b。目镜透镜508a、508b和图像感测器509a、509b被定位成致使图像感测器通过每一个出射光瞳513a、513b捕获物体520的真实图像。在实践中，在孔径图像之外还会需要其他光学器件(未显示)，以便在出射光瞳513a、513b之外产生物体的真实图像531a、531b，然后，所述图像会通过目镜508a、508b而被查看。光阑结构507a、507b被安置成致使图像感测器509a、509b捕获的相应图像可在立体镜上被显示成是物体的立体图像，也就是说，由于相本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种在具有包括孔径的物镜配件的显微镜中使用的配件，该配件包括透镜(504)和分光器(505)；/n其中，该透镜(504)和该分光器(505)被配置成在两个光学路径中的每一个光学路径上形成相应的孔径图像(512a，512b)；/n该配件进一步包括位于每一个光学路径上的光阑结构(507a，507b)；/n其中，每一个光阑结构(507a，507b)位于相应的孔径图像(512a，512b)的平面上，从而阻挡相应的孔径图像(512a，512b)的一部分，以便提供出射光瞳(513a，513b)，由此可以通过组合可通过每一个出射光瞳(513a，513b)看到的物体图像来产生通过该显微镜查看的物体的立体图像；/n该配件进一步包括：/n两个图像感测器，每一个图像感测器被配置成捕获可通过相应出射光瞳看到的图像并输出数字图像；/n数字图像处理器，其被配置成对由每个图像感测器输出的相应数字图像应用校正，该校正基于相应光阑结构的位置。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171010 GB 1716603.41.一种在具有包括孔径的物镜配件的显微镜中使用的配件，该配件包括透镜(504)和分光器(505)；
其中，该透镜(504)和该分光器(505)被配置成在两个光学路径中的每一个光学路径上形成相应的孔径图像(512a，512b)；
该配件进一步包括位于每一个光学路径上的光阑结构(507a，507b)；
其中，每一个光阑结构(507a，507b)位于相应的孔径图像(512a，512b)的平面上，从而阻挡相应的孔径图像(512a，512b)的一部分，以便提供出射光瞳(513a，513b)，由此可以通过组合可通过每一个出射光瞳(513a，513b)看到的物体图像来产生通过该显微镜查看的物体的立体图像；
该配件进一步包括：
两个图像感测器，每一个图像感测器被配置成捕获可通过相应出射光瞳看到的图像并输出数字图像；
数字图像处理器，其被配置成对由每个图像感测器输出的相应数字图像应用校正，该校正基于相应光阑结构的位置。


2.根据权利要求1所述的配件，其中，该校正包括基于相应光阑结构的位置按比例调整相应图像的亮度。


3.根据权利要求1或2所述的配件，其中，该校正包括执行相应图像的空间变换以校正由该显微镜和/或组件的光阑结构引入的失真，该空间变换具有取决于相应的光阑结构的位置的至少一个参数。


4.根据前述任一权利要求所述的配件，其中：
该光阑结构是多个光阑结构组的其中一组，其中，光阑结构组可以交换到配件中；
该数字图像处理器被配置为基于相应的光阑结构的位置及在哪个光阑结构组上存在来应用校正。


5.根据前述任一...

【专利技术属性】
技术研发人员：格拉汉姆·彼得·弗朗西斯·默瑟，
申请(专利权)人：视界工程有限公司，
类型：发明
国别省市：英国;GB