[实用新型]立体成像光学组件及基于单物镜的数字三维立体显微系统

说明书

【技术领域】

本实用新型涉及立体显微镜领域，具体为一种采用单物镜双光路视差数字三维立体(3D)显微成像及显示的立体成像光学组件及基于单物镜的数字三维立体显微系统。

【背景技术】

立体显微镜是由不同功能的透镜和显微镜机械本体共同组合而，其可以将受观察的微小物体形成放大、且正立的三维立体空间影像。在观察眼睛无法直接看到的微小物体和物体微细构造等方面，立体显微镜具有其它任何显微装置无法替代的效果。而且，迄今为止，一直是人类认识与操纵微观世界的主要手段之一。

但是，传统的立体显微镜以一对目镜来输出影像，为了观看到清晰的立体影像，要求观看者双目的瞳孔要与显微镜目镜的出瞳重合。这就使得观看者的体位受到严重的限制，观看者的眼睛和肌体非常容易疲劳。长期使用者由于长时间处于同一静止体位状态，因此极其容易患上颈椎、腰椎等方面的疾病。为此，世界各国研究者和立体显微镜生产商一直致力于新型立体显微镜的研究与开发，目的在于设计出符合人体工程学要求的立体显微镜，从而消除长时间观察引起的视觉和身体疲劳。

在20世纪90年代的中国以及早在80年代末的其它世界范围内，显微镜的研究与制造商为显微系统增加了一套电视摄像装置，借助CCD摄像机将显微图像在平面的显示器或者监视器上显示出来，从一定程度上解决了一些问题。但是，由于这种方式只能显示平面的显微图像，所以仅仅从显示器或者电视机上是无法观看到显微立体图像的。因此，只能作为对显微对象的定性的粗略观看或观看范围的搜索之用，尚无法通过观看电视图像对微小物体进行操作，最终还必须用双筒目镜来观看和操纵微观物体。

彻底解决显微系统的人机接口一直是世界各国相关研究者和制造商努力的方向。进入21世纪以来，西方先进的光学仪器生产企业中，少数企业采用了立体图像技术，希望能从根本上解决体视显微镜存在的人体工程学方面的问题。在西方发达国家中，少数的世界著名的光学仪器企业先后推出一些具有新型人机接口的显微装置。英国的Vision公司采用视野扩展技术(Expand pupil)研制了无目镜的体视显微镜，扩大显微镜出瞳的工作距离，使观看者可以在一定的范围内自由观看，从而在一定程度上消除了视觉疲劳，使操作者头部和躯干活动自如。

采用各种可行的技术，使得体视显微镜在使用过程中，观看者的双眼摆脱目镜的束缚，这是体视显微技术在数字化时代的必然发展趋势。目前传统的体视显微镜在生物、医学、矿产、公安、检察等领域得到了广泛的应用，开发打破传统体视显微概念的数字式体视显微系统，必将对各相关应用领域带来革命性的影响；同时，由于它突破了现有体视显微镜的人机方式和观察效果，也将有效地扩展该产品的应用领域及范围，其市场前景是不言而喻的，具有良好的社会效益与经济效益。

然而现有实现显微镜立体视显微技术存在局限，且不够成熟，实现起来也非常困难。

【实用新型内容】

本实用新型的目的在于针对以上所述现有技术存在的不足，提供一种总是能在立体液晶显示器上显示理想的立体图像的立体成像光学组件。

本实用新型的另一目的是以现有显微光学技术为基础，结合数字三维立体(3D)成像技术，数字化立体显微系统的一种基于单物镜的数字三维立体显微系统，其显微的三维立体图像以双筒目镜、立体液晶显示器、大屏幕立体投影系统或者头戴式立体显示设备等几种方式作为人机接口。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是：立体成像光学组件，包括显微物镜组和分光组件，所述显微物镜组生成的实像经分光组件分成单独的两路，所述显微物镜组内的两个物镜组的光轴互相成可调的夹角，从而形成立体视差可调的一对光学像，对于不同深度的观察物体，双目图像总是具有允许范围内视差的立体图像对，从而总是能在立体液晶显示器上显示理想的立体图像。本实用新型构成对微小物体的显微成像，为目镜组和图像传感器提供关于微小物体的正立放大的实像。

所述显微物镜组可以是由单物镜组构成，将物方平面上的物体成像于物镜的像方焦平面上，形成正立的实像。

所述显微物镜组的实像经分光组件分成单独的两路后再经转像光学组由目镜组成像，形成完整的物镜-目镜组合的显微光学系统。两路上述显微光学系统组合使用，相互独立并从不同方位观看目标成像。

一种基于单物镜的数字三维立体显微系统，其包括立体成像光学组件、三维立体图像数字模块、三维立体图像输出显示模块，所述立体成像光学组件的成像经三维立体图像数字模块处理后，由所述三维立体图像输出显示模块进行显示。