[发明专利]基于LED阵列照明的体视显微成像装置及其方法

说明书

技术领域

本发明属于光学显微成像技术，特别是一种基于LED阵列照明的体视显微成像装置及其方法。

背景技术

体视显微镜又可称为立体显微镜或称作为解剖显微镜，是一种具有正像立体感地目视仪器。在生物、医学领域广泛用于切片操作和显微外科手术；在工业中用于微小零件和集成电路的观测、装配、检查等工作。

现有传统体式显微镜的光路结构示意图如图1所示。其利用双通道光路：由一个共用的初级物镜对物体成像后的两光束被两组中间物镜，即变焦镜分开，并组成一定的角度称为体视角，其一般为12-15度。然后再经各自的目镜成像，它的倍率变化是由改变中间镜组之间的距离而获得，利用双通道光路，双目镜筒中的左右两光束不是平行，而是具有一定的夹角，为左右两眼提供一个具有立体感的图像。因此又称为"连续变倍体视显微镜"(Zoom-stereomicroscope)(王良诚,赵建文.连续变倍体视显微镜的设计及性能扩展[J].光学仪器,1996,(1):6-12.)。它实质上是两个单镜筒显微镜并列放置，两个镜筒的光轴构成相当于人们用双目观察一个物体时所形成的视角，以此形成三维空间的立体视觉图像。

传统体式显微镜使用方便，操作简便，但是也存在几大问题：(1)双通道光路使得系统变得庞大而复杂，提高了仪器成本。(2)体视角无法自由调节：由于人眼瞳距个体差异较大，采用单一体视角对于一些观察者容易出现双像不能重合的情况，使得观察效果大打折扣。(3)传统体式显微镜只能实现双目观察，无法实现立体视频显示，从而无法同时发挥体视显微技术和数码技术的优势。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于LED阵列照明的体视显微成像装置及其方法，以单通道光路实现了体式显微成像，很便捷的观察到所观测物体的三维立体影像。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种基于LED阵列照明的体视显微成像装置及其方法，包括LED阵列、显微镜成像系统、电路控制装置、计算机、显示器、3D眼镜，所述的LED阵列作为显微镜成像系统的照明光源，该显微镜成像系统包括样品载物台、显微物镜、镜筒透镜以及相机，其中透射过样品载物台的光被显微物镜收集，并经过镜筒透镜放大后成像在相机的图像平面；所述的电路控制装置分别与LED阵列、相机、计算机相连接，所述的计算机控制电路控制装置使LED阵列显示两个圆形图案，分别以不同角度照射待测样品；两个圆形图案光照之间的夹角构成相当于人们用双目观察一个物体时所形成的视角，该两个圆形图案照明分别对应左右眼的两通道图像，将这两通道图像通过显示器分别显示，观察者佩戴相配套的3D眼镜即可形成所观测物体的三维空间的立体视觉图像。

本发明与现有技术相比，其显著优点：(1)采用基于LED阵列的双光源照明的方式，以单通道光路实现了体式显微成像，单通道光路简化了系统设计，有效降低成本。(2)双光源可控照明可实现观察体视角、焦深的灵活可调，并可有助于方便实现红/蓝或基于时分复用的三维立体显示/观察方式。其可广泛应于生物医学领域的切片操作；工业检测领域中微小零件和集成电路的观测、装配、检查等，这种三维立体视觉影像可提供所观测样品更大的信息量。

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

附图说明

图1是传统体视显微镜装置原理图。

图2是本发明基于LED阵列照明的体视显微成像装置原理图。

图3是本发明所采用LED阵列所显示图案的示意图，其中两个圆心之间的水平间隔为D，半径为R个元素。

图4是本发明双色3D体式显微方案所拍摄到的衍射光学元件样品的显示图像，可以佩戴红蓝3D眼镜观察到立体图像。

图5(a)是本发明偏振式/快门式3D体式显微方案所拍摄到的衍射光学元件样品的显示图像的左眼图像。

图5(b)是本发明偏振式/快门式3D体式显微方案所拍摄到的衍射光学元件样品的显示图像的右眼图像。

具体实施方式