CN110141372A - 一种应用于生命科学领域的数字化成像系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及生命科学技术领域，提供一种应用于生命科学领域的数字化成像系统，包括光学组件、图像采集模块、图像处理模块和显示设备；所述光学组件用于放大被观察区域；所述光学组件包括物镜、连续变倍可调焦光学主镜、筒镜；所述图像采集模块用于采集经放大的被观察区域的图像；所述图像处理模块用于处理所述图像采集模块采集的图像并转换成视频信号传输至显示设备。本发明所提供的数字化成像系统在进行手术或者实验时，从业人员只需查看显示设备即可，不易引起疲劳，从而保证手术效果且减少罹患职业病的风险。
Description
技术领域
本发明涉及生命科学技术领域，尤其涉及一种应用于生命科学领域的数字化成像系统。
背景技术
目前主流对动物进行手术或各种实验时，需要使用双目体视显微镜或类似显微观察设备进行观察。已知的各种类型的显微镜在使用时，眼睛需要贴近目镜，同时需要一直保持固定的不舒适的姿态进行手术，在手术过程中长时间保持固定的姿态容易引起疲劳，造成手术效果不佳甚至失败的后果，对于从业人员来说，长时间在这种状态下进行手术也会引起罹患职业病的风险。
从另一个角度来说，市面上已有的显微观察设备存在弊端。如体视显微镜有两组相同的光路组成，体积比较大，安装移动不便，产品成本较高。又如另外一些工业镜头和相机结合的装置也不太适用于生命科学研究领域，使用不便的同时也增加了在手术过程中操作步骤，也会由于贻误时机而引起不可预知的后果。
因此，如何提供一种适用于生命科学领域的体积小、低成本、操作方便的成像装置成为本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种应用于生命科学领域的数字化成像系统。
为解决上述技术问题，发明采用如下所述的技术方案。一种应用于生命科学领域的数字化成像系统，包括光学组件、图像采集模块、图像处理模块和显示设备；
所述光学组件用于放大被观察区域；所述光学组件包括物镜、连续变倍可调焦光学主镜、筒镜；
所述图像采集模块用于采集经放大的被观察区域的图像；
所述图像处理模块用于处理所述图像采集模块采集的图像并转换成视频信号传输至显示设备。
优选地，所述光学组件还包括变焦旋钮和变倍旋钮。
优选地，所述应用于生命科学领域的数字化成像系统还包括用于支撑和固定所述光学组件、图像采集模块及图像处理模块的支架。
优选地，所述支架包括底座、立杆、横杆及固定环；所述固定环用于固定所述光学组件、图像采集模块及图像处理模块；
所述立杆固定在所述底座上；
所述横杆一端与所述立杆连接，另一端上设置所述固定环。
优选地，所述横杆与所述固定环可旋转连接。
优选地，所述固定环的外壁凸设连接部，所述连接部通过U形块与所述横杆连接；所述U形块上设有用于锁紧的把手。
优选地，所述横杆可相对于所述立杆旋转及所述立杆的轴向方向移动。
优选地，所述立杆上设有防坠落保护装置。
优选地，所述图像采集模块包括图像传感器，所述图像处理模块包括控制器和信号转换器。
优选地，所述图像处理模块还包括存储单元。
本发明的有益效果在于：
本发明所提供的数字化成像系统利用光学组件对被观察区域进行放大，然后由图像采集与处理模块对被观察区域进行采集处理，并转换为视频信号，传输至显示设备进行显示，这样在进行手术或者实验时，从业人员只需查看显示设备即可，不易引起疲劳，从而保证手术效果且减少罹患职业病的风险。
其次，光学组件包括可以连续变倍可调焦光学主镜，可以连续改变光学放大倍率，无需重新对焦和调整观察距离；还可以改变微调工作距离或进行变倍操作后针对焦距进行微调，保证成像清晰。
附图说明
图1是本发明中的应用于生命科学领域的数字化成像系统的模块示意图。
图2是本发明的一些优选实施例中应用于生命科学领域的数字化成像系统的模块示意图。
图3是本发明中的电子元件组成框架示意图。
图4是本发明中的应用于生命科学领域的数字化成像系统的光学组件的结构示意图。
图5是本发明中应用于生命科学领域的数字化成像系统的支架的结构示意图。
具体实施方式
为使本领域的普通技术人员更加清楚地理解发明的目的、技术方案和优点，以下结合附图和实施例对发明做进一步的阐述。
如图1、图2所示，一种应用于生命科学领域的数字化成像系统，包括光学组件10、图像采集模块20、图像处理模块30和显示设备40；所述光学组件10用于放大被观察区域；所述光学组件10包括物镜11、连续变倍可调焦光学主镜12、筒镜13；所述图像采集模块20用于采集经放大的被观察区域的图像；所述图像处理模块30用于处理所述图像采集模块20采集的图像并转换成视频信号传输至显示设备40。
本发明所提供的数字化成像系统利用光学组件10对被观察区域进行放大，然后由图像采集与处理模块(也即图像采集模块20和图像处理模块30)对被观察区域进行采集处理，并转换为视频信号，传输至显示设备40进行显示，这样在进行手术或者实验时，从业人员只需查看显示设备40即可，不易引起疲劳，从而保证手术效果且减少罹患职业病的风险。
其次，光学组件10包括可以连续变倍可调焦光学主镜12，可以连续改变光学放大倍率，无需重新对焦和调整观察距离；还可以改变微调工作距离或进行变倍操作后针对焦距进行微调，保证成像清晰。
如图2中所示，优选地，所述图像采集模块20包括图像传感器21，所述图像处理模块30包括处理器31和信号转换器32。本发明涉及的电子元件如图3所示，主要包括三个部分，即图像传感器21、处理器31及外围电路以及信号转换器32。图像传感器21一般为CCD、CMOS或类似可实现相同功能的传感器，图像传感器21采集到的原始图像转换为电信号发送至处理器31，处理器31包括主处理器、视频协处理器以及外围扩展芯片，他们将从图像传感器21发送过来的电信号进行分析处理，信号转换器32再将此信号转换为视频信号，该视频信号可以是不同信号制式的，如HDMI、VGA、DVI、DP或USB等类似信号，后外接至外部显示设备40进行图像实时显示。该显示设备40为显示实时图像用，可以是实现相同功能的设备，如显示器、LCM显示总成或投影仪等。
在一些具体的实施例中，所述图像采集模块20和图像处理模块30集合成一体，也即图像采集与处理设备，具体地，所述图像采集与处理设备可以是相机、摄影机等。
优选地，所述图像处理模块30还包括存储单元，存储单元可以将处理器中进行运算分析的图像数据进行保存，可以接入不同可移动存储设备保存为不同格式的图像、视频文件。同时，该图像采集与处理设备具有可扩展的存储设备，可以使用U盘、SD Card或MicroSD Card等可移动存储设备连接至该设备，实现一键拍照、录像等功能，可以将实验或手术过程完成记录。
请一并参阅图4，光学组件包括物镜11，连续变倍可调焦光学主镜12，筒镜13，变焦旋钮14以及变倍旋钮15。
物镜12由一个或多个透镜组成，可以是多种规格型号，应用于不同的使用需求，使用不同的物镜可实现不同的工作距离，以及不同的放大倍率范围。
连续变倍可调焦光学主镜12由多组透镜组成，通过机械的改变镜组的间距实现变倍功能和显微镜的工作距离，可以手动或者是电动方式实现。另外也可以是包含有液态变焦透镜组成，通过改变些透镜组的各焦距实现变倍功能及改变显微镜的一定工作距离。
筒镜13可以是多种规格，使用不同规格的筒镜可实现不同的放大倍率范围。并且匹配于不同规格的数码相机2。在一些具体的实施例中，数码相机2作为图像采集与处理模块(也即图像采集模块20和图像处理模块30)。
光学组件10可以通过改变连续变倍可调焦光学主镜12内部的光学参数，即调节变倍旋钮15，实现连续改变光学放大倍率，无需重新对焦和调整观察距离。
光学组件10可以通过改变连续变倍可调焦光学主镜12内部的光学参数，即调节变焦旋钮14，实现改变微调工作距离或进行变倍操作后针对焦距进行微调，保证成像清晰。
在一些优选的实施例中，优选地，所述应用于生命科学领域的数字化成像系统还包括用于支撑和固定所述光学组件10、相机2(也即图像采集模块20和图像处理模块30或图像采集与处理设备)的支架。优选地，所述支架包括底座51、立杆52、横杆56及固定环59；所述固定环59用于固定所述光学组件10、图像采集模块20及图像处理模块30；所述立杆52固定在所述底座51上；所述横杆56一端与所述立杆51连接，另一端上设置所述固定环59。
优选地，所述横杆56与所述固定环59可旋转连接。可以旋转并让所述光学组件10、相机2移到需求位置。进一步的是，优选地，所述固定环59的外壁凸设连接部591，所述连接部591通过U形块57与所述横杆56连接；所述U形块57上设有用于锁紧的把手58。其中把手58优选为L型把手。支架的固定环59可绕L型把手旋转，旋转角度0-180°，实现光学组件10和图像采集与处理设备实现任意照摄角度的调节，当将其调节至需求角度时，通过L型把手8锁紧固定。
优选地，所述横杆56可相对于所述立杆52旋转及所述立杆52的轴向方向移动。实现光学组件10和图像采集与处理设备在垂直方向上实现任意位置调节。具体地，所述横杆56通过固定块54与所述立杆52连接，固定块54可绕可立柱52自由旋转或上下滑动，当将其移到需求位置时，通过螺丝55固定。所述螺丝55为星型螺丝。
优选地，所述立杆52上设有防坠落保护装置。防止不可预知的坠落风险，对手术进程或产品造成损伤。具体的，所述防坠落保护装置包括位于固定块54下方的挡块53，可以是通过星型螺丝锁紧至固定块54下方。
本发明旨在发明一种应用于生命科学领域中辅助专业脑部定位或手术实验等精准操作的数字化成像系统。通过使用本发明，可以利用特制支架，实现在不同观察环境下和不同观察需求下针对光学组件和图像采集与处理设备的任意位置调节，可以稳定支撑与固定设备，同时特制有防坠落设计；可以利用光学组件，可以在不改变工作距离的情况下，无需调节支架设置实现变倍操作和变焦操作；可以利用图像采集与处理设备，完成对被观察区域原始图像数据的采集，并经由分析处理后将视频信号发送至显示设备，实现实时图像的呈现与放大，同时实现拍照和录像功能，实现实验或手术过程中图像的记录与保存。
以上功能，解决了目前在相关领域或相关应用中存在的产品体积大、安装移动不便、操作复杂、对从业人员劳损过大以及易引发安全事故等问题，开创了一种新的操作方式与习惯。
Claims (10)
1.一种应用于生命科学领域的数字化成像系统，其特征在于：包括光学组件、图像采集模块、图像处理模块和显示设备；
所述光学组件用于放大被观察区域；所述光学组件包括物镜、连续变倍可调焦光学主镜、筒镜；
所述图像采集模块用于采集经放大的被观察区域的图像；
所述图像处理模块用于处理所述图像采集模块采集的图像并转换成视频信号传输至显示设备。
2.如权利要求1所述的应用于生命科学领域的数字化成像系统，其特征在于：所述光学组件还包括变焦旋钮和变倍旋钮。
3.如权利要求1所述的应用于生命科学领域的数字化成像系统，其特征在于：还包括用于支撑和固定所述光学组件、图像采集模块及图像处理模块的支架。
4.如权利要求3所述的应用于生命科学领域的数字化成像系统，其特征在于：所述支架包括底座、立杆、横杆及固定环；所述固定环用于固定所述光学组件、图像采集模块及图像处理模块；
所述立杆固定在所述底座上；
所述横杆一端与所述立杆连接，另一端上设置所述固定环。
5.如权利要求4所述的应用于生命科学领域的数字化成像系统，其特征在于：所述横杆与所述固定环可旋转连接。
6.如权利要求5所述的应用于生命科学领域的数字化成像系统，其特征在于：所述固定环的外壁凸设连接部，所述连接部通过U形块与所述横杆连接；所述U形块上设有用于锁紧的把手。
7.如权利要求4所述的应用于生命科学领域的数字化成像系统，其特征在于：所述横杆可相对于所述立杆旋转及所述立杆的轴向方向移动。
8.如权利要求4所述的应用于生命科学领域的数字化成像系统，其特征在于：所述立杆上设有防坠落保护装置。
9.如权利要求1-8任一项所述的应用于生命科学领域的数字化成像系统，其特征在于：所述图像采集模块包括图像传感器，所述图像处理模块包括控制器和信号转换器。
10.如权利要求9所述的应用于生命科学领域的数字化成像系统，其特征在于：所述图像处理模块还包括存储单元。
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