RU2781475C2 - Stereomicroscope with one lens - Google Patents
Stereomicroscope with one lens Download PDFInfo
- Publication number
- RU2781475C2 RU2781475C2 RU2020114987A RU2020114987A RU2781475C2 RU 2781475 C2 RU2781475 C2 RU 2781475C2 RU 2020114987 A RU2020114987 A RU 2020114987A RU 2020114987 A RU2020114987 A RU 2020114987A RU 2781475 C2 RU2781475 C2 RU 2781475C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- image
- aperture
- diaphragm structure
- microscope
- node according
- Prior art date
Links
- 210000001747 Pupil Anatomy 0.000 claims abstract description 45
- 230000000875 corresponding Effects 0.000 claims abstract description 21
- 230000003287 optical Effects 0.000 claims abstract description 18
- 230000001131 transforming Effects 0.000 claims description 3
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 claims description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 210000003128 Head Anatomy 0.000 description 4
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 4
- 210000000554 Iris Anatomy 0.000 description 3
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 3
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 2
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 2
- 238000009420 retrofitting Methods 0.000 description 2
- 206010047654 Vitreous floaters Diseases 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000002596 correlated Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000004438 eyesight Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000003278 mimic Effects 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 230000035807 sensation Effects 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised Effects 0.000 description 1
- 230000004304 visual acuity Effects 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
Область техники, к которой относится изобретениеThe technical field to which the invention belongs
Изобретение относится к стереоскопическим микроскопу. В частности, изобретение относится к узлу для микроскопа, стереоскопическому микроскопу, содержащему этот узел, и способу модернизации микроскопа с использованием этого узла.The invention relates to a stereoscopic microscope. In particular, the invention relates to a microscope assembly, a stereoscopic microscope containing the assembly, and a method for retrofitting a microscope using the assembly.
Уровень техникиState of the art
Для облегчения описания уровня техники и настоящего описания ниже определены несколько терминов:To facilitate the description of the prior art and the present description, several terms are defined below:
"моно" - (об изображении) кажущееся наблюдателю "плоским" или двумерным, или (об устройстве), создающее моноизображение;"mono" - (of an image) appearing "flat" or two-dimensional to an observer, or (of a device) producing a mono image;
"стерео" - (об изображении) кажущееся наблюдателю имеющим глубину или трехмерным, или (об устройстве) создающее стереоизображение;"stereo" - (about the image) appearing to the observer to have depth or three-dimensionality, or (about the device) creating a stereo image;
монокулярный - просматриваемый только одним глазом;monocular - viewed with only one eye;
бинокулярный - просматриваемый обоими глазами.binocular - viewed with both eyes.
На фиг. 1 показан обычный составной моноскопический микроскоп (не в масштабе - длина уменьшена для ясности). Этот микроскоп содержит узел 101 объектива (обычно составная линза, состоящая из нескольких сложных линз), имеющий апертурную диафрагму 102. Узел 101 объектива выполнен таким образом, что он формирует изображение объекта 111, скорректированное на бесконечность. Тубусная линза 103 фокусирует свет от узла 101 объектива для получения промежуточного изображения 112 внутри микроскопа. Окуляр 104 увеличивает промежуточное изображение 112, создавая мнимое изображение большего размера. Это мнимое изображение просматривают через выходной зрачок 113, который представляет собой уменьшенное изображение апертурной диафрагмы 102.In FIG. 1 shows a conventional compound monoscopic microscope (not to scale - length reduced for clarity). This microscope includes an objective lens assembly 101 (typically a composite lens consisting of several composite lenses) having an
Простой бинокулярный стерео микроскоп может быть обеспечен путем, по существу, размещения двух микроскопов фиг. 1 рядом друг с другом и под углом друг к другу для обеспечения параллакса, необходимого для стереоскопичности. Однако, поскольку узлы 101 объективов являются объемными, рабочее расстояние микроскопа (то есть расстояние между узлом 101 объектива и объектом 111) должно быть большим, чтобы обеспечить достаточно места для размещения узлов 101 объективов рядом друг с другом. Разрешение микроскопа имеет обратную корреляцию с апертурой и глубиной поля зрения, поэтому стереомикроскопы с такой структурой не могут обеспечивать такое же полезное увеличение, как монокулярный мономикроскоп.A simple binocular stereo microscope can be provided by essentially placing the two microscopes of FIG. 1 next to each other and at an angle to each other to provide the parallax required for stereoscopicity. However, since the lens assemblies 101 are bulky, the working distance of the microscope (i.e., the distance between the
На фиг. 2 изображен бинокулярный мономикроскоп - то есть микроскоп, формирующий моноизображение, которое можно наблюдать обоими глазами. Узел 201 объектива, апертура 202 и тубусная линза 203 эквивалентны таковым в монокулярном мономикроскопе. В тубусе микроскопа предусмотрен светоделитель 221, разделяющий свет на два пути. Каждый путь содержит окуляр 204 и зеркала 222, выполненные с возможностью направления света к наблюдателю и обеспечения одинаковой длины каждого из путей. На каждом пути создается отдельное промежуточное изображение 212, и каждый путь имеет свой собственный выходной зрачок 214, расположенный таким образом, что наблюдатель может разместить глаз у каждого зрачка для просмотра изображения.In FIG. 2 shows a binocular monomicroscope - that is, a microscope that forms a monoimage that can be observed with both eyes. The
Опыт использования бинокулярного мономикроскопа скорее похож на просмотр фотографии - наблюдатель может видеть изображение обоими глазами, но отсутствует параллакс и поэтому нет никакой информации о глубине, и может быть трудно определить профиль элементов изображения. Таким образом, бинокулярные моносистемы могут быть более удобными для пользователя, но они не воспроизводят преимущества стереосистем в отношении восприятия глубины. Однако, поскольку используется только один узел объектива, апертура и увеличение не ограничены так, как в стереомикроскопах.The experience of using a binocular monomicroscope is rather like looking at a photograph - the observer can see the image with both eyes, but there is no parallax and therefore no depth information, and it can be difficult to determine the profile of the image elements. Thus, binocular mono systems may be more user-friendly, but they do not replicate the depth perception advantages of stereo systems. However, since only one objective lens assembly is used, aperture and magnification are not as limited as they are with stereo microscopes.
Раскрытие сущности изобретенияDisclosure of the essence of the invention
Согласно первому аспекту изобретения предлагается узел для использования в микроскопе, содержащий узел объектива с апертурой. Узел содержит линзу и светоделитель. Линза и светоделитель выполнены с возможностью формирования соответствующего апертурного изображения на каждом из двух оптических путей. Кроме того, узел содержит на каждом оптическом пути диафрагменную структуру. Каждая диафрагменная структура расположена на плоскости соответствующего апертурного изображения так, чтобы перекрывать часть соответствующего апертурного изображения для обеспечения выходного зрачка, таким образом, что стереоскопическое изображение объекта, просматриваемого через микроскоп, может быть образовано сочетанием изображений объекта, видимых через каждый из выходных зрачков. Узел дополнительно содержит два датчика изображения и цифровой процессор изображений. Каждый датчик изображения выполнен с возможностью захвата изображения, видимого через соответствующий выходной зрачок, и вывода цифрового изображения. Цифровой процессор изображения выполнен с возможностью применения коррекции к соответствующему цифровому изображению, выдаваемому каждым датчиком изображения, причем коррекция основана на положении соответствующей диафрагменной структуры.According to a first aspect of the invention, there is provided an assembly for use in a microscope comprising an aperture lens assembly. The assembly contains a lens and a beam splitter. The lens and the beam splitter are configured to form a corresponding aperture image on each of the two optical paths. In addition, the assembly contains a diaphragm structure in each optical path. Each diaphragm structure is located on the plane of the corresponding aperture image so as to overlap a part of the corresponding aperture image to provide an exit pupil, so that a stereoscopic image of an object viewed through a microscope can be formed by a combination of images of an object seen through each of the exit pupils. The node further comprises two image sensors and a digital image processor. Each image sensor is configured to capture an image seen through a respective exit pupil and output a digital image. The digital image processor is configured to apply a correction to a respective digital image produced by each image sensor, the correction being based on the position of the respective diaphragm structure.
Согласно дополнительному аспекту изобретения, предложен стереомикроскоп, содержащий узел объектива, содержащий апертуру и узел в соответствии с первым аспектом.According to a further aspect of the invention, a stereo microscope is provided, comprising an objective lens assembly comprising an aperture and an assembly according to the first aspect.
Согласно еще одному аспекту изобретения предложен способ модернизации микроскопа. Способ включает в себя удаление окуляра микроскопа; и размещение узла в соответствии с первым аспектом таким образом, чтобы линза находилась в положении, из которого удален окуляр.According to another aspect of the invention, a method for retrofitting a microscope is provided. The method includes removing the microscope eyepiece; and placing the assembly according to the first aspect such that the lens is in the position from which the eyepiece is removed.
Дополнительные варианты осуществления представлены в пункте 2 и последующих пунктах формулы изобретения.Additional options for implementation are presented in paragraph 2 and subsequent paragraphs of the claims.
Краткое описание чертежейBrief description of the drawings
Фиг. 1 представляет собой схематическую иллюстрацию монокулярного мономикроскопа;Fig. 1 is a schematic illustration of a monocular monomicroscope;
Фиг. 2 представляет собой схематическую иллюстрацию бинокулярного мономикроскопа;Fig. 2 is a schematic illustration of a binocular monomicroscope;
Фиг. 3А представляет собой схематическую иллюстрацию стереомикроскопа с разделенной апертурой;Fig. 3A is a schematic illustration of a split aperture stereo microscope;
Фиг. 3В представляет собой схематичный вид спереди разделенной апертуры по фиг. 3;Fig. 3B is a schematic front view of the split aperture of FIG. 3;
На фиг. 4А и 4В показаны пути лучей через узел объектива и апертура микроскопа, показанного на фиг. 3;In FIG. 4A and 4B show the paths of rays through the objective assembly and aperture of the microscope shown in FIG. 3;
Фиг. 5 представляет собой схематическую иллюстрацию стереомикроскопа;Fig. 5 is a schematic illustration of a stereo microscope;
На фиг. 6А-6С показаны несколько возможных вариантов формы диафрагменной структуры в микроскопе, показанном на фиг. 5;In FIG. 6A-6C show several possible forms of the diaphragm structure in the microscope shown in FIG. 5;
Фиг. 7А-7С иллюстрируют влияние различных положений диафрагменной структуры в микроскопе, показанном на фиг. 5;Fig. 7A-7C illustrate the effect of different positions of the diaphragm structure in the microscope shown in FIG. 5;
Фиг. 8 представляет собой схематическую иллюстрацию подвижной диафрагменной структуры;Fig. 8 is a schematic illustration of a movable diaphragm structure;
Фиг. 9 представляет собой схематическую иллюстрацию стереоскопического просмотрового аппарата;Fig. 9 is a schematic illustration of a stereoscopic viewing apparatus;
Фиг. 10 представляет собой схематическую иллюстрацию системы микроскопа.Fig. 10 is a schematic illustration of a microscope system.
Осуществление изобретенияImplementation of the invention
Для получения стереоизображения микроскоп должен обеспечивать изображение для каждого глаза с разных ракурсов (под углом, имитирующим нормальное стереоскопическое зрение). В известных конструкциях это сделано путем обеспечения отдельных узлов объективов, каждый из которых обеспечивает отдельное изображение, по одному для каждого глаза пользователя. Это приводит к уменьшению увеличения, доступного стереомикроскопам по сравнению с мономикроскопами. Альтернативный способ обеспечения различных ракурсов показан на фиг. 3А. Узел 301 объектива содержит апертурную диафрагму 302, которая показана на фиг. 3В. Апертурная диафрагма 302 разделена на две отдельные апертуры 311 и 312. Свет из каждой апертуры 311, 312 направляют через отдельную оптику 303 к окулярам (не показаны).To obtain a stereo image, the microscope must provide an image for each eye from different angles (at an angle that mimics normal stereoscopic vision). Known designs do this by providing separate lens assemblies, each providing a separate image, one for each user's eye. This results in a reduction in the magnification available for stereomicroscopes compared to monomicroscopes. An alternative way of providing different views is shown in FIG. 3A. The
На фиг. 4А и В показаны пути лучей через каждую из апертур 311 и 312 соответственно. Как видно, ракурс каждой из апертур отличается, поэтому результирующие изображения из каждой апертуры могут быть направлены в разные глаза наблюдателя так, что они воспринимаются как стереоизображение.In FIG. 4A and B show the beam paths through each of the
Тем не менее, наличие разделенной апертуры создает несколько проблем. Во-первых, сама апертура является небольшой и обычно встроена в узел объектива, и поэтому технология изготовления такой апертуры является сложной. Во-вторых, каждая из апертур 311 и 312 меньше, чем одна апертура 102. В результате разрешение микроскопа ниже, чем может быть достигнуто с одной апертурой (хотя достигаемое разрешение все еще больше, чем для стереомикроскопа с двумя объективами), а также по сравнению с одним апертурой происходит некоторое затемнение и дисторсия изображения. Это также приводит к тому, что выходные зрачки меньше, чем они были бы с одной апертурой, что делает такой микроскоп непрактичным для реального использования (поскольку наблюдатель должен держать свою голову крайне неподвижной, чтобы не потерять изображения, а оптические характеристики глаза ухудшаются за счет того, что диафрагма радужной оболочки заполнена не полностью).However, having a split aperture poses several problems. First, the aperture itself is small and is usually built into the lens assembly, and therefore the manufacturing technology of such an aperture is complex. Secondly,
Фиг. 5 представляет собой схематическую диаграмму микроскопа, в конструкции которого обеспечены разделенные апертуры. Микроскоп содержит узел 501 объектива, имеющий (одну) апертуру 502 и тубусную линзу 503, предназначенный для создания изображения объекта 530. Микроскоп дополнительно содержит промежуточную линзу 504, светоделитель 505 и зеркала 506. Линза 504, светоделитель 505 и зеркала 506 вместе образуют соответствующие изображения 512а, 512b апертуры 502 (далее упоминаемое как апертурное изображение) на каждом из двух оптических путей 521а, 521b. В плоскости каждого апертурного изображения 512а, 512b предусмотрена соответствующая диафрагменная структура 507а, 507b, таким образом, что каждая диафрагменная структура 507а, 507b перекрывает отличную от другой часть соответствующего апертурного изображения, определяя выходной зрачок 513а, 513b. Линзы 508а, 508b окуляров и датчики 509а, 509b изображения расположены таким образом, что датчики изображения захватывают действительное изображение объекта 520 через каждый из выходных зрачков 513а, 513b. На практике за апертурными изображениями требуется дополнительная оптика (не показана) для получения действительных изображений 531а, 531b объекта за выходными зрачками 513а, 513b, которые затем просматривают через окуляры 508а, 508b. Диафрагменные структуры 507а, 507b располагают таким образом, что соответствующие изображения, захваченные датчиками 509а, 509b изображения, могут быть отображены на стереоскопическом просмотровом аппарате в качестве стереоизображения объекта, то есть при этом один датчик изображения обеспечивает вид для левого глаза, а другой обеспечивает вид для правого глаза, благодаря расположению соответствующих диафрагменных структур.Fig. 5 is a schematic diagram of a microscope in which split apertures are provided. The microscope includes an
Апертурное изображение 512а, 512b больше размера самой апертуры, и каждая диафрагменная структура должна обеспечивать только один из ракурсов. Поэтому диафрагменные структуры могут быть изготовлены гораздо проще, чем разделенная апертура, как показанное на фиг. 4, хотя и также обладают возможностью обеспечения стереоизображения.The
Диафрагменная структура 507а, 507b может иметь любую подходящую форму. Несколько возможных вариантов показаны на фиг. 6А-6С. Например, диафрагменная структура 507а, 507b может иметь апертуру, которая определяет выходной зрачок (61), или может быть "шторкой", которая перекрывает только одну сторону апертурного изображения 512а, 512b с прямым (62) или изогнутым (63) краем. Для обеспечения полного, чистого стереоизображения диафрагменные структуры 507а, 507b должны быть расположены так, чтобы выходной зрачок для каждого глаза соответствовал части апертуры, которая не находится в другом выходном зрачке. Менее выраженный стереофонический эффект достигается, если выходные зрачки немного перекрывают друг друга (т. е. каждый содержит часть апертуры, которая находится в другом выходном зрачке, и часть, которая не находится в другом выходном зрачке). Если выходные зрачки полностью перекрывают друг друга, результатом является бинокулярное моноизображение.The
Фиг. 7А, 7В и 7С иллюстрируют влияние различных положений диафрагменной структуры для диафрагменных структур типа "шторка". Те же принципы справедливы и для других форм диафрагменной структуры. В верхней части каждой фигуры показаны апертурные изображения и диафрагменные структуры, средняя часть показывает результирующие выходные зрачки (наложенные друг на друга таким образом, чтобы были видны различия), а нижняя часть показывает представление степени стереоскопии (насколько это можно представить в двумерной среде). Как видно на фиг. 7А, если нет диафрагменной структуры 507а, 507b, перекрывающей апертурные изображения 512а, 512b, выходные зрачки 513а, 513b для каждого глаза точно соответствуют друг другу, и в результате получается бинокулярное моноизображение 71. Это также может иметь место для диафрагменных структур, содержащих симметричную апертуру, расположенную таким образом, что выходные зрачки соответствуют точно друг другу. Как показано на фиг. 7С, если каждая диафрагменная структура 507а, 507b частично перекрывает соответствующие апертурные изображения 512а, 512b так, что выходные зрачки 513а, 513b являются полностью отдельными областями апертуры, получается полное стереоизображение 73. Как показано на фиг. 7В, если каждая диафрагменная структура 507а, 507b перекрывает отдельную часть каждого апертурного изображения 512а, 512b так, что выходные зрачки 512а, 513b являются перекрывающимися областями апертуры, но имеется часть каждого выходного зрачка, не соответствующая части другого выходного зрачка, то получается менее выраженное стереоизображение 72.Fig. 7A, 7B, and 7C illustrate the effect of different positions of the diaphragm structure for curtain diaphragm structures. The same principles are valid for other forms of diaphragm structure. The top of each figure shows aperture images and diaphragm structures, the middle shows the resulting exit pupils (overlaid so that differences are visible), and the bottom shows a representation of the degree of stereoscopy (as far as it can be represented in a 2D environment). As seen in FIG. 7A, if there is no
Разрешение изображения зависит от размеров эффективного отверстия, образованного апертурой 502 и диафрагменной структурой 507а, 507b (т.е. отверстия, которое при расположении у апертуры 502 образует выходной зрачок 513а, 513b), при этом разрешение тем ниже, чем меньше эффективное отверстие (хотя точное значение зависит от формы эффективного отверстия). Таким образом, позиционирование диафрагменной структуры 507а, 507b обусловлено компромиссом между разрешением и стереоскопическим эффектом.The image resolution depends on the dimensions of the effective aperture formed by the
Другие влияния диафрагменных структур на получаемые стереоизображения могут быть скомпенсированы перед отображением изображений. На фигуре 10 показана схематическая иллюстрация микроскопа 1001. Микроскоп 1001 содержит диафрагменные структуры 1011 и датчики 1012 изображения, как описано выше. Кроме того, микроскоп содержит цифровой процессор 1013 изображений, который принимает выходные данные 1021 датчиков 1012 изображения и выходные данные 1023 системы управления диафрагменными структурами, и корректирует их для компенсации нежелательных изменений изображения, возникающих в результате регулировок диафрагменных структур 1011, причем корректировки выполняются на основе формы и положения 1023 диафрагменных структур. Затем цифровой процессор изображения выдает скорректированное изображение в качестве выходных данных 1022 микроскопа (например, на стереоскопический дисплей).Other influences of aperture structures on the resulting stereo images can be compensated for before the images are displayed. Figure 10 shows a schematic illustration of a
Например, в зависимости от положения диафрагменных структур 1011 изменяется интенсивность изображения. Это происходит как из-за различных долей перекрытой площади апертуры 502, так и из-за изменений интенсивности при прохождении через апертуру 502 (то есть, изменения интенсивности имеют место даже для таких структур, как показаны на фиг.6А, которые всегда перекрывают одну и ту же часть площади апертуры). Интенсивность зависит как от положения, так и от формы диафрагменных структур.For example, depending on the position of the
Профиль интенсивности апертуры 502 является функцией, описывающей влияние каждой точки апертуры на интенсивность окончательного изображения. Уменьшение интенсивности, обусловленное диафрагменными структурами, может быть определено сравнением интеграла этого профиля интенсивности по эффективному отверстию, образованному каждой диафрагменной структурой, с интегралом профиля интенсивности по всей апертуре 502. Тогда цифровой процессор изображения может корректировать яркость выходных данных каждого датчика изображения для обеспечения видимой постоянности интенсивности для пользователя при изменении положений диафрагменных структур.The
Изменение интенсивности также зависит от формы диафрагменных структур. Микроскоп может быть снабжен множеством различных наборов диафрагменных структур, из которых выбирают используемые в определенный момент диафрагменные структуры. Цифровой процессор изображений должен быть выполнен с возможностью применения различных соотношений между положением диафрагменной структуры и корректировкой яркости изображения для каждого набора диафрагменных структур. Набор диафрагменных структур может быть идентифицирован пользователем в программном обеспечении цифрового процессора изображений, или может происходить автоматическая идентификация при установке диафрагменных структур в микроскоп (например, могут быть предусмотрены оптические или электронные идентификаторы на диафрагменных структурах, которые взаимодействуют с датчиками на микроскопе, или другие подходящие средства). Если микроскоп предназначен для работы только с одним типом диафрагменных структур, цифровому процессору изображения необходима только одна взаимосвязь между положением диафрагменной структуры и яркостью изображения.The change in intensity also depends on the shape of diaphragm structures. The microscope may be provided with a variety of different sets of diaphragm structures, from which the diaphragm structures used at any given time can be selected. The digital image processor must be configured to apply different relationships between the position of the aperture structure and the image brightness correction for each set of aperture structures. The set of diaphragm structures may be identified by the user in the digital image processor software, or automatic identification may occur when the diaphragm structures are installed in the microscope (for example, optical or electronic identifiers may be provided on the diaphragm structures that interact with sensors on the microscope, or other suitable means ). If the microscope is designed to work with only one type of diaphragm structures, the digital image processor needs only one relationship between the position of the diaphragm structure and image brightness.
Подобным образом, окклюзия различных областей апертуры 502 влияет на дисторсию изображения (из-за аберраций линз и других оптических эффектов). Эта дисторсия также может быть скорректирована цифровым процессором изображений, причем параметры используемого преобразования зависят от формы и положения диафрагменных структуры.Similarly, occlusion of different regions of
Взаимосвязь между положением диафрагменной структуры (и формой, если может быть использовано множество наборов диафрагменных структур) и требуемая обработка цифрового изображения могут быть предварительно заданы, например, с помощью справочной таблицы, запрограммированной в процессоре цифрового изображения, или могут быть вычислены в процессе работы по известным параметрам. Справочная таблица или заданная функция могут быть получены посредством этапа калибровки, например, измерения интенсивности, дисторсии изображения или других свойств для диапазона положений диафрагменных структур и использования этих данных (с подходящей интерполяцией) для вычисления справочной таблицы.The relationship between the position of the iris structure (and the shape, if multiple sets of iris structures can be used) and the required digital image processing may be predetermined, for example, using a look-up table programmed into the digital image processor, or may be computed on the fly from known parameters. A lookup table or predetermined function can be obtained by a calibration step, such as measuring intensity, image distortion, or other properties for a range of aperture structure positions, and using that data (with suitable interpolation) to calculate the lookup table.
Диафрагменная структура может быть регулируемой для того, чтобы пользователь мог переходить от моноскопического к стереоскопическому представлению и управлять степенью стереоскопии. Конструкция, обеспечивающая такую возможность, показана на фиг.8. Каждая диафрагменная структура включает в себя подвижную шторку 801, которая может быть введена в оптический путь управляемым образом так, чтобы перекрывать изменяемую долю апертурного изображения 512а, 512b. Оптический путь для другого изображения имеет эквивалентную систему, и шторки соединены таким образом, что каждая из них перекрывает одну и ту же долю соответствующего апертурного изображения 512а, 512b. Подвижные шторки 801 могут быть переведены из положения, в котором каждая из них не перекрывает апертурное изображение (в результате чего получается бинокулярное моноскопическое изображение) к положению, в котором выходные зрачки являются неперекрывающимися частями апертурного изображения 512а, 512b (в результате чего получается чисто стереоскопическое изображение). Подвижные шторки 801 выполнены с возможностью перемещения таким образом, что каждая из них перекрывает часть соответствующего апертурного изображения 512а, 512b на противоположных сторонах соответствующего изображения.The aperture structure may be adjustable so that the user can switch from monoscopic to stereoscopic view and control the degree of stereoscopy. The design that provides this possibility is shown in Fig.8. Each diaphragm structure includes a
Конструкция на фиг. 8 обеспечивает возможность непрерывного и постепенного перехода между стереоскопическими и бинокулярными моноскопическими режимами микроскопа, без препятствий наблюдению изображения наблюдателем. При использовании этого устройства было неожиданно обнаружено, что при плавном переходе от стереоизображения к моноизображению с более высоким разрешением пользователь испытывает ощущение глубины у моноизображения, которое не присутствует, если моноизображение просматривают без такого перехода. Это означает, что описанная выше система позволяет сохранить значительную часть преимуществ стереоскопического изображения, при обеспечении более высокого разрешения, характерного для моноскопического изображения.The structure in Fig. 8 allows a continuous and gradual transition between stereoscopic and binocular monoscopic modes of the microscope, without obstructing the observer's view of the image. Using this device, it has been unexpectedly found that when smoothly transitioning from a stereo image to a higher resolution mono image, the user experiences a sense of depth in the mono image, which is not present if the mono image is viewed without such a transition. This means that the system described above retains much of the benefits of a stereoscopic image while providing the higher resolution of a monoscopic image.
Из приведенного выше описания можно отметить, что структура однообъективного стереомикроскопа от узла 501 объектива до линзы 504, не включительно, является такой же, как и у обычного мономикроскопа от узла 101 объектива, до окуляра 104, не включительно. Головка и окуляр многих коммерчески доступных микроскопов являются съемными, и, следовательно, существующий мономикроскоп (бинокулярный или монокулярный) может быть модернизирован с оснащением системой, содержащей линзу 504, светоделитель 505, зеркала 506 и диафрагменные структуры 507а, 507b, причем система выполнена с возможностью крепления вместо головки и окуляра мономикроскопа таким образом, что линза 504 находится на пути света микроскопа - то есть, на пути прохождения света от объекта через микроскоп. В исходном мономикроскопе могут быть применены или не применены оптические коррекции, например, кривизны поля, хроматических аберраций и так далее, с использованием окуляра, соответственно, для модернизации микроскопов, где эти коррекции применяются, линза 504 и/или окуляры 508а, 508b могут быть выполнены с возможностью применения эквивалентных коррекций.From the above description, it can be noted that the structure of a single-lens stereo microscope from the
Датчиками изображения могут быть датчики на основе ПЗС (приборов с зарядовой связью, от англ. CCD, charge-coupled device) или другие датчики изображения. Дополнительное преимущество использования датчиков изображения заключается в том, что для их обозрения нет необходимости в точном совмещении выходных зрачков с левым и правым глазами наблюдателя, что обеспечивает упрощение конструкции микроскопа.The image sensors can be CCD (Charge Coupled Device, charge-coupled device) or other image sensors. An additional advantage of using image sensors is that for their viewing there is no need to accurately align the exit pupils with the observer's left and right eyes, which simplifies the microscope design.
Один из примеров стереоскопического дисплея описан в заявке GB 2524609 и показан на фиг. 9. Дисплей содержит два проектора 20а и 20b, которые отображают изображения для левого и правого глаза соответственно. Каждый проектор содержит дисплей 21 и оптическое устройство 25 (содержащее одну или более линзу 29 и/или одно или более зеркало 31) для обеспечения сфокусированных изображений как для левого, так и для правого глаза на зеркале 35. Зеркало 35 отражает выходные зрачки проекторов на плоскость наблюдения (от англ. VP, viewing plane) для просмотра наблюдателем, в качестве варианта, через обзорную линзу 37. Другие оптические компоненты, кроме зеркала 35 и обзорной линзы 37, могут быть расположены вне линии прямой видимости наблюдателя, для обеспечения ощущений просмотра без каких-либо помех.One example of a stereoscopic display is described in GB 2524609 and shown in FIG. 9. The display includes two projectors 20a and 20b which display images for the left and right eyes, respectively. Each projector includes a
К другим примерам стереоскопических дисплеев относятся гарнитуры "виртуальной реальности", трехмерные дисплеи с активными очками (т.е. очками, которые синхронизированы с частотой обновления телевизора и поочередно перекрывают изображение для каждого глаза), и трехмерные дисплеи с пассивными очками (например, дисплеи, которые представляют обеспечивают представление изображений для левого глаза и правого глаза с различной поляризацией и используются с очками, имеющими соответствующий поляризационный фильтр для каждого глаза).Other examples of stereoscopic displays include "virtual reality" headsets, 3D displays with active glasses (i.e., glasses that are synchronized to the TV's refresh rate and alternately cover the image for each eye), and 3D displays with passive glasses (i.e., displays that which provide a representation of images for the left eye and right eye with different polarization and are used with glasses that have an appropriate polarizing filter for each eye).
Преимущество использования датчика изображения, соединенного со стереоскопическим дисплеем, по сравнению с непосредственным наблюдением пользователем микроскопа через выходные зрачки, заключается в том, что размер выходных зрачков, доступных для наблюдателя, не ограничен оптикой микроскопа и не ограничен диафрагменными структурами 507а, 507b. Выходные зрачки большего размера обеспечивают более комфортный просмотр. Это объясняется тем, что, если выходные зрачки малы, пользователь должен держать голову в определенном положении, чтобы видеть стереоизображение. Если выходные зрачки меньше определенного размера, что вероятно в случае использования диафрагменных структур, пользователю может быть трудно вообще увидеть изображение, так как человеческий глаз функционирует не слишком хорошо, когда выходной зрачок меньше, чем зрачок глаза. Фактически, при использовании оптических систем, типичных для большинства существующих микроскопов, выходной зрачок уже меньше, чем входной зрачок глаза пользователя, что ограничивает разрешающую способность и приводит к тому, что любая неоднородность в глазу (например, плавающие помутнения) оказывает значительно большее влияние на зрительное восприятие пользователя.The advantage of using an image sensor coupled to a stereoscopic display, as compared to the user's direct observation of the microscope through the exit pupils, is that the size of the exit pupils available to the observer is not limited by the microscope optics and is not limited by
Следует понимать, что приведенное выше описание дано только в качестве примера, и возможны вариации, в то же время не отходящие от принципа изобретения. Также следует понимать, что конкретные признаки не зависят друг от друга, если не указано иное.It should be understood that the above description is given by way of example only, and variations are possible without departing from the principle of the invention. It should also be understood that specific features are independent of each other, unless otherwise indicated.
Claims (25)
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
GB1716603.4 | 2017-10-10 | ||
GB1716603.4A GB2567439A (en) | 2017-10-10 | 2017-10-10 | Stereo microscope with single objective |
PCT/GB2018/052858 WO2019073209A1 (en) | 2017-10-10 | 2018-10-05 | Stereo microscope with single objective |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2020114987A RU2020114987A (en) | 2021-11-12 |
RU2781475C2 true RU2781475C2 (en) | 2022-10-12 |
Family
ID=
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2379280A (en) * | 2001-09-01 | 2003-03-05 | John Sharpe Ward | Stereoscopic microscope with re-imaging means and a mask |
WO2016130424A1 (en) * | 2015-02-09 | 2016-08-18 | The Arizona Board Of Regents Of Regents On Behalf Of The University Of Arizona | Augmented stereoscopic microscopy |
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2379280A (en) * | 2001-09-01 | 2003-03-05 | John Sharpe Ward | Stereoscopic microscope with re-imaging means and a mask |
WO2016130424A1 (en) * | 2015-02-09 | 2016-08-18 | The Arizona Board Of Regents Of Regents On Behalf Of The University Of Arizona | Augmented stereoscopic microscopy |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6061852B2 (en) | Video display device and video display method | |
Hamasaki et al. | Varifocal occlusion for optical see-through head-mounted displays using a slide occlusion mask | |
US7167304B2 (en) | Binocular stereoscopic observation apparatus, electronic image stereomicroscope, electronic image stereoscopic observation apparatus, and electronic image observation apparatus | |
KR20120084775A (en) | Stereo display systems | |
RU2689971C2 (en) | Stereoscopic imaging device | |
JP2020510241A (en) | Head mounted light field display using integral imaging and relay optics | |
CN204807795U (en) | Stereomicroscope , three -dimensional buncher grid and video microscopic system | |
JP2006208407A (en) | Microscopic system for observing stereoscopic picture | |
US20130155198A1 (en) | Stereoscopic imaging apparatus | |
JP2002223458A (en) | Stereoscopic video image generator | |
US20100259820A1 (en) | Stereoscopic image display | |
RU2781475C2 (en) | Stereomicroscope with one lens | |
US11119300B2 (en) | Stereo microscope with single objective | |
JP2013092768A (en) | Stereoscopic photographing apparatus | |
Honda et al. | Development of 3d display system by a fanlike array of projection optics | |
CN106796340B (en) | Microscope with aperture restrictor | |
JP6086666B2 (en) | Imaging device | |
JPH03289797A (en) | Three-dimensional display device | |
WO2023181602A1 (en) | Display device and display method | |
KR101746717B1 (en) | Output method of view images in three-dimensional display with a different focus lens array | |
KR200421166Y1 (en) | kind of a three dimensional and curve-railed digital camera whose convergence and convergence distance are automatically adjusted at a same time | |
Fujikawa et al. | Retinal projection type super multi-view stereoscopic head-mounted display | |
CN107925754A (en) | Optical splitter, 3D rendering processing system and 3D rendering visualization system | |
JP6036784B2 (en) | Image processing apparatus, image processing method, image processing program, and recording medium | |
JP2021507655A (en) | Stereoscopic image display adjusted to the viewer |