CN114442302A - 基于可变形透镜的水下显微镜及控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种基于可变形透镜的水下显微镜，包括水下密封舱、微光相机、可变形透镜、显微镜头、密封玻璃窗口和图像采集‑处理‑控制系统，所述密封玻璃窗口固定在水下密封舱底部，所述显微镜头、可变形透镜、微光相机由下至上依次由内部支架固定在水下密封舱内部，所述图像采集‑处理‑控制系统固定于所述水下密封舱内顶部。本发明通过在成像光路上加装可变形透镜，通过对变形透镜施加电压，可以改变成像光束的质量，对水体产生的光束波前畸变进行校正，提高了水下显微图像的清晰度。
Description
技术领域
本发明属于水下显微镜技术领域，具体涉及一种基于可变形透镜的水下显微镜及控制方法。
背景技术
随着科技的发展，使得对水下世界的探索成为可能，目前水下显微镜大多和陆地使用原理一样，但水下由于浑浊体的存在，水体折射率不均匀，但都没有考虑水体折射率不均匀的影响。一般水下显微镜上没有可变形透镜，由于水体折射率不均匀，导致水下图像模，因此需要研究开发一种新型的可根据水环境及时更换作业状态的水下显微镜以及配套的控制运行方法。
发明内容
发明目的：本发明目的在于针对现有技术的不足，提供一种基于可变形透镜的水下显微镜及控制方法。
技术方案：本发明所述的一种基于可变形透镜的水下显微镜，包括水下密封舱、微光相机、可变形透镜、显微镜头、密封玻璃窗口和图像采集-处理-控制系统，所述密封玻璃窗口固定在水下密封舱底部，所述显微镜头、可变形透镜、微光相机由下至上依次由内部支架固定在水下密封舱内部，所述图像采集-处理-控制系统固定于所述水下密封舱内顶部。
进一步地，作为较优实施方式，所述图像采集-处理-控制系统具体包括主控设备、图像采集卡、图像处理器和可变形透镜驱动器，所述主控设备对图像采集-处理-控制系统进行调度，负责所述图像采集卡的图像采集和传输，控制所述图像处理器对图像进行处理，控制所述可变形透镜驱动器对所述可变形透镜进行控制，所述图像采集卡采集所述微光相机的图像数据，所述图像处理器对所述图像采集卡获取的图像数据进行数据解析和处理，计算出所述可变形透镜的变形参数，所述可变形透镜驱动器根据计算出的所述可变形透镜的变形参数对所述可变形透镜进行控制。
进一步地，所述可变形透镜括透射玻璃窗口和压电执行器。
本发明还提供了上述基于可变形透镜的水下显微镜的控制方法，光线经水下密封舱上的密封玻璃窗口后，透过显微镜头、可变形透镜进入微光相机，微光相机对物体进行成像，获取到显微图像，图像经采集、传输后进入处理单元，处理单元对图像的清晰度特征进行分析，然后根据控制算法计算可变形透镜形变量，控制系统根据该形变量调控对电执行器施加的控制电压，透射玻璃窗口发生相应形变，改变光束的波前，对成像光束的波前畸变进行校正，从而提高成像清晰度。
有益效果：现有技术中一般水下显微镜上没有可变形透镜，由于水体折射率不均匀，导致水下图像模糊，而本发明方案开创性的解决了此问题，在成像光路上加装可变形透镜，通过对变形透镜施加电压，可以改变成像光束的质量，对水体产生的光束波前畸变进行校正，提高水下显微图像的清晰度。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明方案的运行原理示意图；
其中：1、水下密封舱，2、微光相机，3、可变形透镜，4、显微镜头，5、密封玻璃窗口，6、水体，7、成像物质，8、图像采集-处理-控制系统。
具体实施方式
下面通过附图对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。
实施例1：一种基于可变形透镜的水下显微镜，包括水下密封舱1、微光相机2、可变形透镜3、显微镜头4、密封玻璃窗口5和图像采集-处理-控制系统8，可变形透镜3括透射玻璃窗口和压电执行器，所述密封玻璃窗口5固定在水下密封舱1底部，所述显微镜头4、可变形透镜3、微光相机2由下至上依次由内部支架固定在水下密封舱1内部，所述图像采集-处理-控制系统8固定于所述水下密封舱1内顶部。
本系统中，所述图像采集-处理-控制系统具体包括主控设备、图像采集卡、图像处理器和可变形透镜驱动器，所述主控设备对图像采集-处理-控制系统进行调度，负责所述图像采集卡的图像采集和传输，控制所述图像处理器对图像进行处理，控制所述可变形透镜驱动器对所述可变形透镜进行控制，所述图像采集卡采集所述微光相机的图像数据，所述图像处理器对所述图像采集卡获取的图像数据进行数据解析和处理，计算出所述可变形透镜的变形参数，所述可变形透镜驱动器根据计算出的所述可变形透镜的变形参数对所述可变形透镜进行控制。
该基于可变形透镜的水下显微镜的控制方法具体为，显微镜对在水体6中的成像物质7获取图像，光线经水下密封舱1上的密封玻璃窗口5后，透过显微镜头4、可变形透镜3进入微光相机2，微光相机2对物体进行成像，获取到显微图像，图像经采集、传输后进入处理单元，处理单元对图像的清晰度特征进行分析，然后根据控制算法计算可变形透镜形变量，控制系统根据该形变量调控对电执行器施加的控制电压，透射玻璃窗口发生相应形变，改变光束的波前，对成像光束的波前畸变进行校正，从而提高成像清晰度。
本发明方案通过在成像光路上加装可变形透镜，通过对变形透镜施加电压，改变成像光束的质量，对水体产生的光束波前畸变进行校正，提高水下显微图像的清晰度。
如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本发明，但其不得解释为对本发明自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本发明的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上作出各种变化。
Claims (4)
1.一种基于可变形透镜的水下显微镜，其特征在于：包括水下密封舱、微光相机、可变形透镜、显微镜头、密封玻璃窗口和图像采集-处理-控制系统，所述密封玻璃窗口固定在水下密封舱底部，所述显微镜头、可变形透镜、微光相机由下至上依次由内部支架固定在水下密封舱内部，所述图像采集-处理-控制系统固定于所述水下密封舱内顶部。
2.根据权利要求1所述的基于可变形透镜的水下显微镜，其特征在于：所述图像采集-处理-控制系统具体包括主控设备、图像采集卡、图像处理器和可变形透镜驱动器，所述主控设备对图像采集-处理-控制系统进行调度，负责所述图像采集卡的图像采集和传输，控制所述图像处理器对图像进行处理，控制所述可变形透镜驱动器对所述可变形透镜进行控制，所述图像采集卡采集所述微光相机的图像数据，所述图像处理器对所述图像采集卡获取的图像数据进行数据解析和处理，计算出所述可变形透镜的变形参数，所述可变形透镜驱动器根据计算出的所述可变形透镜的变形参数对所述可变形透镜进行控制。
3.根据权利要求2所述的基于可变形透镜的水下显微镜，其特征在于：所述可变形透镜括透射玻璃窗口和压电执行器。
4.一种权利要求3所述的基于可变形透镜的水下显微镜的控制方法，其特征在于：光线经水下密封舱上的密封玻璃窗口后，透过显微镜头、可变形透镜进入微光相机，微光相机对物体进行成像，获取到显微图像，图像经采集、传输后进入处理单元，处理单元对图像的清晰度特征进行分析，然后根据控制算法计算可变形透镜形变量，控制系统根据该形变量调控对电执行器施加的控制电压，透射玻璃窗口发生相应形变，改变光束的波前，对成像光束的波前畸变进行校正，从而提高成像清晰度。
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| CN109884740A (zh) * | 2019-03-12 | 2019-06-14 | 上海集成电路研发中心有限公司 | 一种柔性可变焦镜头、成像装置 |
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