[发明专利]一种显微三维信息采集设备

说明书

本发明提供了一种显微三维信息采集设备，包括图像采集装置、微动装置、载物台；其中微动装置包括转盘和摆动盘，转盘和摆动盘之间设置有间隔体，间隔体随转盘转动，从而驱动摆动盘在基准平面附近摆动；图像采集装置设置于摆动盘上。首次提出适合环绕微小物体采集的结构，避免了旋转出视野的问题。

技术领域

本发明涉及形貌测量技术领域，特别涉及微小物体3D形貌测量技术领域。

背景技术

目前在研究细胞、微生物时，传统显微镜由于只能观察平面情况，已经不满足目前的立体观察测量的需求。而在目前进行三维显微成像设备中，常用的通常为共焦成像法，形成不同深度下的图像，从而合成3D图像。但这种方式通常需要主动发射激光或荧光，这些光本身可能就会对生物体造成影响，导致观测的不准确。同时，由于不同深度逐层成像，因此3D成像速度非常慢，对于活动的生命体来说并不合适。现在也有采用透镜阵列分光进行多焦点成像的方式，但这种方式的分辨率依赖于透镜阵列的密度。而加工高精度高密度透镜阵列并不容易。

因此本发明提出了采用机器视觉的方式进行3D合成建模。但传统机器视觉进行3D建模的方式并不适合微小物体成像，特别是显微级别的微小物体。这是由于对于显微成像系统而言，通常镜头的景深非常小，轻微的移动就会导致对焦不准。因此无法使用旋转相机的方式进行图像采集。同时显微镜头的视野通常较小，传统使用转臂进行相机旋转的模式容易导致轻微的旋转就将目标物转出了显微镜头的视野范围，导致采集失败。而如果使用多个固定相机采集多个角度图像的方式，也会受到相机体积的限制，导致无法在微小物体周边布置足够多的相机。另外，在进行显微成像时，由于景深较小，每次转动后均无法准确对焦，因此使用普通显微镜头将必须进行人工对焦，费时费力。并且对于显微镜而言，只能通过转换镜头来实现变焦，由于微小物体的尺寸差别也较大，操作起来非常不方便。因此，对于利用机器视觉方式进行微小物体3D建模而言，目前还没有更好的方案。

最后，在现有技术中，在进行3D采集建模时也曾提出使用包括转动角度、目标物尺寸、物距的经验公式限定相机位置，从而兼顾合成速度和效果。然而在实际应用中发现：除非有精确量角装置，否则用户对角度并不敏感，难以准确确定角度；而且在目标物为显微级别时，其尺寸难以准确确定，导致该方案无法在微小物体的3D采集建模中使用。

因此，目前急需解决以下技术问题：①对于微小物体3D采集合成而言，能够同时大幅度提高合成速度和合成精度；②方便操作，无需使用专业设备，无需过多测量，能够快速获得优化的相机位置。③适合微小物体，特别是显微级别的微小物体旋转采集。

发明内容

鉴于上述问题，提出了本发明提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的采集设备。

本发明提供了一种显微三维信息采集设备，包括图像采集装置、微动装置、载物台；

其中微动装置包括转盘和摆动盘，转盘和摆动盘之间设置有间隔体，间隔体随转盘转动，从而驱动摆动盘在基准平面附近摆动；

图像采集装置设置于摆动盘上；

图像采集装置的镜头依次为变焦镜头和显微镜头；两个镜头光学连接；图像采集装置的采集位置符合如下条件：

δ0.582，

其中L为图像采集装置在相邻两个采集位置时光心的直线距离；f为图像采集装置的焦距；d为图像采集装置感光元件的矩形长度或宽度；T为图像采集装置感光元件沿着光轴到目标物表面的距离；δ为调整系数。

可选的：间隔体为两个。

可选的：两个间隔体相对设置。

可选的：间隔体为滚珠，滚珠嵌入转盘上的滚珠座中。

可选的：所述变焦镜头和显微镜头至少之一属于自动对焦镜头。