CN103616762A - 立体（3d）智能数码显微镜 - Google Patents

Abstract

一种立体（3D）智能数码显微镜，其特征在于，该智能显微镜包括设有立体（3D）显示屏的显微镜主机及用于摄取图像的显微镜头，显微镜头设于显微镜主机的与三维立体显示屏相对的一侧，其包括水平间隔设置的第一显微镜头和第二显微镜头，在显微镜主机内设有用于控制所述显微镜头实现数码变焦并将光信号转换成二维图像或人眼所能感知的三维立体图像的控制装置。本发明通过将两个显微镜头集成到显微镜主机上，并在显微镜主机内设置控制装置，从而可通过三维立体显示屏直观查看平面的或三维的显微图像，并可实现数码变焦、数据存储及数据传输等功能，不但可以解决使用目镜观察所带来的视觉疲劳问题，更有利于提高观察准确度和立体效果，而且使用携带方便，可在很多领域应用。

Description

立体(3D)智能数码显微镜

【技术领域】

本发明涉及显微镜，特别涉及一种立体（3D）智能数码显微镜。

【背景技术】

传统的显微镜由基座、支架、镜筒以及安装于镜筒两端的物镜和目镜构成。这种显微镜是由纯光学部件组成的，其不具备显示屏，也不能将图像输出到其他显示终端上进行显示,更不能达到3D显示。为获得显微图像，就必需额外配置成像装置，如额外连接一台专用电脑，这就使得其只能应用于固定场所，放置于固定的工作台面上，而不能经常移动或携带，从而使得其应用使用场所的制约。

随着技术的发展和市场的需求，逐渐出现了一种立体显微镜。现有的立体型显微镜具有两个目镜，其用来从两个不同的角度观察物体而使使用者产生三维立体图像的感观。这种立体显微镜通常给单个物镜系统提供分束器以提供用于观看物体的双光路，以便为每只眼睛提供一个光路。只有使用者的双眼同时盯住目镜观看时，才可能感知到三维立体影像，因此长时间使用便会造成眼睛疲劳，容易观察出错。此外，如果两个观测方向之间的角度非常大，那么所感知到的物体便会显得扭曲。

另一方面，现有的立体显微镜大部分需要手动调焦，麻烦且不易调准。对于缺乏使用经验的人来说，通过双目镜的观察去调节图像是存在相当大的困难的。

目前由于科技日新发展，在医疗、刑侦、司法、工业、采矿、考古、采药等各行各业，各种现场或野外显微工作，常规平面显微镜已不能满足发展需要，希望具有便于携带、立体显微显示、立体观察、立体记录的显微镜。

因此，虽然现有立体显微镜能在一定程度上实现三维观察，但是其仍具有众多缺点：1、体积大，不便于携带和使用，应用场所受限；2、必须通过目镜进行观察，无法通过显示屏输出显示，容易导致眼睛疲劳，且不方便其他人同时观察；3、需手动调焦，不方便操作。

【发明内容】

本发明旨在解决上述问题，而提供一种体积小巧，便于移动，便于实时观察3D显微图像，并可自动对焦及存储图像的立体智能数码显微镜。

本发明的技术解决方案所采用的技术是：将具有立体显示的3D显示屏及3D处理的主机和3D显微图像摄取装置结合，使设备具有2D/3D图像观察、图像采集、图像对照、图像处理和图像储存。从而使使用人员随时随地方便地利用专业软件进行2D/3D显微观察，显微采集、显微对照、显微分析和图像储存。实现实物的2D/3D图像显示、采集、储存、分析、处理、传输。

为实现上述目的，本发明提供了一种3D智能数码显微镜，其特征在于，该智能显微镜包括设有三维立体显示屏的显微镜主机及用于摄取显微图像的显微镜头，所述显微镜头设于显微镜主机的与三维立体显示屏相对的一侧，其包括水平间隔设置的第一显微镜头和第二显微镜头，在所述显微镜主机内设有用于控制所述显微镜头实现数码变焦并将光信号转换成二维图像或人眼所能感知的三维立体图像通过三维立体显示屏进行输出的控制装置。

所述控制装置包括光电转换单元、图像数据处理单元、数据存储单元、数据传输单元及电源单元；所述光电转换单元用于将所述显微镜头的光信号转换成数字信号，其包括第一光电转换器和第二光电转换器，所述第一光电转换器分别与所述第一显微镜头及图像数据处理单元连接，所述第二光电转换器分别与所述第二显微镜头及图像数据处理单元连接；所述图像数据处理单元用于将所述数字信号处理成可进行三维立体图像输出或二维图像输出的数据信号，其与所述光电转换单元及数据存储单元连接；所述数据存储单元与所述图像数据处理单元连接，所述数据传输单元用于将数据信号传输至三维立体显示屏和/或其他显示终端，其与所述数据存储单元及三维立体显示屏连接；所述电源单元用于为所述控制装置提供工作电源，其分别与所述光电转换单元、图像数据处理单元、数据存储单元、数据传输单元连接。

所述的3D智能数码显微镜，其特征是根据需要选择适合的屏幕显示尺寸，显示屏分辨率为视网膜屏以上的3D显示屏；能实现2D/3D转换和需要显示；具有单点（和）或多点触控反应，触控反应灵敏度较高。所述触屏能完成相应的控制操作。通过对触摸屏的操作，可量化观察物的大小、面积、边界、密度、数量等及实现图像对照、比较、分析等应用及记录。

所述显微镜头呈筒状，其前侧表面上设有若干沿其圆周间隔分布的LED灯,该LED灯为同轴定向冷光源，其与所述电源单元连接。该LED灯（21）在中央处理器的控制下根据环境自动或手动调节亮度和照射角度。

所述的立体智能数码显微镜，其特征在于，所述显微镜头（20）在中央处理器的控制下具有手动控制对焦、眼睛控制对焦或动作控制对焦的可自动变焦的AF镜头。

所述光电转换单元为500万像素至4000万像素的CCD或CMOS。

所述第一显微镜头和第二显微镜头通过镜头卡口或螺旋连接方式固定连接与所述显微镜主机上，所述第一显微镜头与第二显微镜头的中心间隔3～10厘米。

所述第一显微镜头和第二显微镜头通过导轨活动连接与所述显微镜主机上，该第一显微镜头和第二显微镜头之间间隔的距离可沿导轨进行调节。

所述数据存储单元为闪存、固态硬盘或机械微硬盘。

所述显微镜主机内具有蓝牙、WIFI、3G、4G无线传输等无线传输单元。

所述显微镜主机的外侧表面设有数据传输接口，该数据传输接口与所述数据传输单元连接，所述显微镜通过该数据传输接口而与其他接收终端连接。

所述显微镜主机呈矩形，该显微镜主机的外侧表面设有控制按键，该控制按键包括用于控制显微镜开启或关闭的显微镜开关键、调整图像及视野区域方向的方向键、调节所述LED灯亮度的亮度调节键、调节所述LED灯照射角度的角度调节键及2D/3D转换键，所述控制按键分别与所述控制装置连接。

本发明的有益贡献在于，其有效解决了上述问题。本发明通过将两个显微镜头集成到显微镜主机上，并在显微镜主机内设置可将光学信号转换成视频图像信号进行存储和输出的控制装置，从而可实现通过三维立体显示屏直观查看显微图像的目的，并可实现数码变焦、数据存储及数据传输等功能，不但可以解决使用目镜观察所带来的视觉疲劳问题，有利于提高观察准确度和立体感，而且使用携带方便，本发明的技术可用于很多方面。例如用在如下方面：

医学方面——各种皮肤病、微生物、血液检验的实时对照分析、远程会诊，就近手术等。

工业方面——实时电路板，精密机械检测

农艺方面——实时土壤、植物、病害观察检测。

科研方面——实时失效分析，材料剖析，形貌观测，缺陷分析等。

收藏考古方面——实时鉴别。

公安刑侦取证及司法鉴定方面——实时取证、指纹分析、实时检测等。

本发吸除在应用于上述所述领域外，还应用于多种现场显微观察、显微图像采集、显微图像储存。通过配合具有2D/3D处理的主机上各专业需要的图像处理软件，能够对图像进行分析处理，如量取特定部分的长度，面积，角度、密度等。如图像对照、比较、分析等进一步的应用，可通过为适应各方面需要而增加的无线传输功能(蓝牙，wifi，手机网络)可以实现数据的分享，与数据库内图片对比，找出相应或相似图片，以及通过服务器对数据进行进一步的分析处理，储存。

【附图说明】

图1是本发明的结构示意图。

其中，显微镜主机10、显微镜头20、第一显微镜头21、第二显微镜头22、LED灯23、数据传输接口24、控制按键25。

【具体实施方式】

下列实施例是对本发明进一步解释和补充，对本发明不构成任何限制。

如图1所示，本发明的立体智能数码显微镜包括显微镜主机10、显微镜头20及控制装置30。本发明的立体智能数码显微镜既可实现平面显微图像输出，又可实现三维立体显微图像图像，可在2D与3D图像之间进行切换。

具体地说，如图所示，所述显微镜头20用于光学成像，其为显微镜的光学放大显微部件。所述显微镜头20包括第一显微镜头21和第二显微镜头22，其用于摄取物体影像，生成放大的光学图像。所述第一显微镜头21和第二显微镜头22设于所述显微镜主机10的一侧表面，其水平间隔一定距离，其间隔的距离以使成像质量佳为原则，本实施例中，所述第一显微镜头21和第二显微镜头22的中心间隔间隔3～10厘米。所述显微镜头20可通过公知的方式设于显微镜主机10上，如螺旋连接或通过镜头卡口连接，也可通过导轨的方式活动连接与显微镜主机10上，从而可通过移动第一显微镜头21与第二显微镜头22调节两者之间的距离，以手动调节三维成像效果（该设计主要是为相当熟悉三维镜头调整的用户使用）。所述导轨可参考公知的镜头导轨而做适应性修改，由于本发明的主要发明点不在于显微镜头20的具体连接结构，而在于显微镜的整体结构设置，因此，所述显微镜头20与显微镜主机10如何通过导轨活动连接，本实施例中不具体描述。所述第一显微镜头21和第二显微镜头22同时工作时，其在不同位置摄取同一物体的影像可形成具有视觉差的两幅影像，从而通过控制装置将可将其其合成处理成可由人眼双目感知的三维图像。当其中一个镜头工作时，可生成普通的平面放大图像进行输出。本实施例中，所述显微镜头20为倍以上光学变焦的AF镜头，其具有多种光学变焦倍率及广度，能实现手动控制对焦、眼睛控制对焦或动作控制对焦。选用何种对焦方式的镜头，可根据实际使用需求而设定。

所述显微镜头20为筒状镜头，在其前侧表面上设有若干沿其圆周间隔分布的LED灯23，该LED灯23为同轴定向冷光源，其热量低，因而其照明时可大大降低对观察物的影响。该LED灯23与所述控制装置连接，由控制装置的电源单元为其提供电源。为满足不同条件的照明，所述LED灯23可设置成根据环境手动或自动调节亮度或角度。本实施例中，所述LED灯23可通过设于显微镜主机10上的亮度调节键及角度调节键手动调节亮度和角度。

所述显微镜主机10呈矩形，相比于现有显微镜，其体积更小巧，因而便于移动和携带。在该显微镜主机10的与显微镜头20相对的一侧设有三维立体显示屏。该三维立体显示屏用于输出显示显微镜头20所摄取的图像。为便于观察时方便查看某些细节或对图像显示进行控制操作，该三维立体显示屏可选用触控反应灵敏的触摸屏，并可根据实际需要而选用单点触控或多点触控的触摸屏。通过对触摸屏的操作，可量化观察物的大小、面积、边界、密度、数量等及实现图像对照、比较、分析等应用及记录。为便于控制操作，在所述显微镜主机10的外侧表面设有控制按键25，该控制按键25与所述控制装置连接。本实施例中，该控制按键25包括显微镜开关键、方向键、亮度调节键、角度调节键及2D/3D转换键。所述显微镜开关键用于控制显微镜的关闭和启动。所述方向键用于调节图像的方向及调整观察区域。所述亮度调节键用于调节LED灯23的亮度，所述角度调节键用于调节所述LED灯23的照射角度，所述2D/3D转换键用于切换三维立体显示屏的显示类型：2D图像或3D图像。所述2D/3D转换键应对应有2个或3个工作状态，本实施例，其设有4个工作状态，在第一工作时，所述三维立体显示屏输出三维立体图像：第一显微镜头21和第二显微镜头22同时摄取物体影像，生成两幅具有视觉差的图像，从而可合成处理成三维立体图像。在第二工作状态时，所述第一显微镜头21正常摄取物体影像，第二显微镜头22停止工作；在第三工作状态时，所述第二显微镜头22正常摄取物体影响，第一显微镜头21停止工作。其中第二工作状态和第三工作状态下，所述三维立体显示屏输出的为平面图像。通过2D/3D转换键可使输出画面在三维立体图和平面图之间进行切换。另外，为实现不同方向图像对比，第一显微镜头21、第二显微镜头22同时工作，并通过显示屏分屏显示，达到图像对比目的。

为便于控制所述显微镜头20，并将显微镜头20的光学信号转换成平面图像或三维立体图像信号进行输出显示，在所述显微镜主机10内设有控制装置。如图所示，所述控制装置包括光电转换单元、图像数据处理单元、数据存储单元、数据传输单元及电源单元。

所述光电转换单元用于将所述显微镜头20的光信号转换成数字信号，其与所述显微镜头20连接。所述光电转换单元包括第一光电转换器和第二光电转换器。所述第一光电转换器分别与所述第一显微镜头21及图像数据处理单元连接，用于将第一显微镜头21所摄取物体的光信号转换成数字信号，并传送给图像数据处理单元进行处理；所述第二光电转换器分别与所述第二显微镜头22及图像数据处理单元连接，用于将第二显微镜头22所摄取物体的光信号转换成数字信号，并传输给图像数据处理单元进行处理。所述光学转换单元可选用公知的CCD或CMOS。本实施例中，该光电转换单元为500万像素至4000万像素的CCD或CMOS，其具体像素要求视各行业要求而定。

所述图像数据处理单元用于将所述数字信号处理成可进行三维立体图像输出或二维图像输出的数据信号，其与所述光电转换单元及数据存储单元连接。由于显微镜时间一般使用时间较长，所述图像数据处理单元应能满足长时间连续工作的要求。所述图像数据处理单元可选用公知的可进行平面及三维图像合成处理的功能模块。

所述数据存储单元与所述图像数据处理单元连接，其具有高速存储读取功能和较大储存空间。该数据存储单元可为闪存、固态硬盘或机械微硬盘，本实施例中，该数据存储单元为固态硬盘。

所述数据传输单元用于将数据信号传输至三维立体显示屏，其与所述数据存储单元及三维立体显示屏连接。本实施例中，所述数据传输单元可选用公知的数据传输模块。在所述显微镜主机10上设有数据传输接口24，该数据传输接口24与所述数据传输单元连接，所述显微镜通过该数据传输接口24可与其他接收终端连接，如电脑，从而可将显微镜头20所拍摄的显微图像传输至其他接收终端上。所述数据传输接口24为USB接口，根据所需连接的其他接收终端的类型，所述数据传输接口24可设置成与之匹配的不能类型的USB接口。此外，还可根据需要设置无线传输模块，利用蓝牙或wifi技术实现数据信号的传输，使应用场所更加不受限制。

所述电源单元用于为所述控制装置提供及显微镜头20提供工作电源，其分别与所述光电转换单元、图像数据处理单元、数据存储单元、数据传输单元及LED灯23连接。本实施例中，该电源单元为大容量的可充放电的锂电池。

藉此，本发明通过将两个显微镜头20及三维立体显示屏集成到显微镜主机10上，并在显微镜主机10内设置可将光学信号转换成视频图像信号进行存储和输出的控制装置，从而实现了通过三维立体显示屏直观查看显微图像的目的，并可实现数码对焦、数据存储及数据传输等功能，不但可以解决使用目镜观察所带来的视觉疲劳问题，有利于提高观察准确度，而且使用携带方便，可扩大应用范围。

本发明的3D智能数码显微镜可应用于多方面，如医学方面——对各种皮肤病、微生物、血液进行显微拍摄，然后实时传输数据以便于远程会诊或就近进行手术等；又如应用于工业方面——显微拍摄电路板，进行精密机械检测；又如应用于农艺方面——显微拍摄观察土壤、植物等；又如刑侦取证——实时取证并进行保存，方便快速保存完整的证据。当本发明的显微镜应用于不同领域时，可根据使用需求而具体化显微镜的各种参数，如用作考古用时，所述显微镜头20的倍数可稍微选低些，镜头可以设置为固定连接的。又如应用于野外时，电池的续航能力应尽可能长久。又如应用于刑侦取证时，所述显微镜头20的倍数可选择较高的。需说明的是，本发明的立体智能数码显微镜并不局限于本实施例所述用途，本实施例所述仅作参考。使用时，可将本发明的立体智能数码显微镜放置在支架上，如三角支架或伸缩式移动支架上进行拍摄。相应的，根据支架的类型不同，可在所述显微镜主机10的外侧表面设置相应的连接口。至于所述显微镜主机10如何与支架连接，可因场地及使用需求而设置，本实施例不做具体介绍。

尽管通过以上实施例对本发明进行了揭示，但是本发明的范围并不局限于此，在不偏离本发明构思的条件下，以上各构件可用所属技术领域人员了解的相似或等同元件来替换。

Claims (11)

1.一种立体（3D）智能数码显微镜，其特征在于，该智能显微镜包括设有三维立体显示屏的显微镜主机（10）及用于摄取显微图像的显微镜头（20），所述显微镜头（20）设于显微镜主机（10）的与三维立体显示屏相对的一侧，其包括水平间隔设置的第一显微镜头（21）和第二显微镜头（22），在所述显微镜主机（10）内设有用于控制所述显微镜头（20）实现数码变焦并将光信号转换成二维图像或人眼所能感知的三维立体图像通过三维立体显示屏进行输出的控制装置。

2.如权利要求所述的立体智能数码显微镜，其特征在于，所述控制装置包括光电转换单元、图像数据处理单元、数据存储单元、数据传输单元及电源单元；所述光电转换单元用于将所述显微镜头（20）的光信号转换成数字信号，其包括第一光电转换器和第二光电转换器，所述第一光电转换器分别与所述第一显微镜头（21）及图像数据处理单元连接，所述第二光电转换器分别与所述第二显微镜头（22）及图像数据处理单元连接；所述图像数据处理单元用于将所述数字信号处理成可进行三维立体图像输出或二维图像输出的数据信号，其与所述光电转换单元及数据存储单元连接；所述数据存储单元与所述图像数据处理单元连接，所述数据传输单元用于将数据信号传输至三维立体显示屏和/或其他显示终端，其与所述数据存储单元及三维立体显示屏连接；所述电源单元用于为所述控制装置提供工作电源，其分别与所述光电转换单元、图像数据处理单元、数据存储单元、数据传输单元连接。

3.根据权利要求所述的立体智能数码显微镜，其特征是根据需要选择适合的屏幕显示尺寸，显示屏分辨率为高清以上或视网膜屏以上的3D显示屏；能实现2D/3D转换和需要显示；具有单点（和）或多点触控反应，触控反应灵敏度较高。所述触屏能完成相应的控制操作。通过对触摸屏的操作，可量化观察物的大小、面积、边界、密度、数量等及实现图像对照、比较、分析等应用及记录。

4.如权利要求所述的立体智能数码显微镜，其特征在于，所述显微镜头（20）呈筒状，其前侧表面上设有若干沿其圆周间隔分布的LED灯（23）,该LED灯（23）为同轴定向冷光源，其与所述电源单元连接。该LED灯（21）在中央处理器的控制下根据环境自动或手动调节亮度和照射角度。

5.如权利要求1所述的立体智能数码显微镜，其特征在于，所述显微镜头（20）在中央处理器的控制下具有手动控制对焦、眼睛控制对焦或动作控制对焦的可自动变焦的AF镜头。

6.如权利要求所述的立体智能数码显微镜，其特征在于，所述光电转换单元为500万像素至4000万像素的CCD或CMOS。

7.如权利要求所述的立体智能数码显微镜，其特征在于，所述第一显微镜头（21）和第二显微镜头（22）通过镜头卡口或螺旋连接方式固定连接与所述显微镜主机（10）上，所述第一显微镜头（21）与第二显微镜头（22）的中心间隔3～10厘米。

8.如权利要求所述的立体智能数码显微镜，其特征在于，所述第一显微镜头（21）和第二显微镜头（22）通过导轨活动连接与所述显微镜主机（10）上，该第一显微镜头（21）和第二显微镜头（22）之间间隔的距离可沿导轨在中央处理器的控制下进行调节。

9.如权利要求所述的立体智能数码显微镜，其特征在于，所述数据存储单元为闪存、固态硬盘或机械微硬盘。

10.如权利要求所述的立体智能数码显微镜，其特征在于，所述显微镜主机（10）的外侧表面设有数据传输接口（24），该数据传输接口（24）与所述数据传输单元连接，所述显微镜通过该数据传输接口（24）而与其他接收终端连接。

11.如权利要求所述的立体智能数码显微镜，其特征在于，所述显微镜主机（10）呈矩形，该显微镜主机（10）的外侧表面设有控制按键（25），该控制按键（25）包括用于控制显微镜开启或关闭的显微镜开关键、调整图像及视野区域方向的方向键、调节所述LED灯（23）亮度的亮度调节键、调节所述LED灯（23）照射角度的角度调节键及2D/3D转换键，所述控制按键（25）分别与所述控制装置连接。

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