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技术方案

本发明专利技术公开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。本发明专利技术有如下优点：结合数字三维立体(3D)成像技术和数字化立体显微技术，将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；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。

【技术实现步骤摘要】
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
本专利技术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。
技术介绍
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CXD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。
技术实现思路
本专利技术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。本专利技术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，本专利技术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。本专利技术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。所述立体成像光学组件，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。本专利技术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。两路上述的显微光学系统组合使用，相互独立并从不同方位对观看目标成像。所述三维立体图像数字模块包括分别接收所述两个分光组件光路成像的两个电子成像组件和用于处理所述两个电子成像组件中成像的数字三维图像处理系统。分光组件以及电子立体成像组件为后续电路提供原始的立体图像信号。其中分光组件将显微物镜的图像进行分路，为电子成像组件提供可进行放大倍率调节的实像；电子成像组件将光学图像转换成高分辨率的数字三维立体图像信号；数字三维图像处理系统则对数字三维立体图像信号作处理及优化，对三维立体图像信号输出接口起到阻抗匹配和图像合成的作用，数字三维图像处理系统的另一个作用是，对原始的立体图像信号进行格式转换，从而适应不同格式要求的立体图像显示装置。所述三维立体图像输出显示模块，包括配套使用的时分立体眼镜的高刷新率的立体液晶显示屏器和大屏幕立体图像显示系统；所述大屏幕立体投影系统包括偏振式立体投影机和时分式快门立体投影机、也可以输出给头戴式立体显示设备显示。其中可以依托于立体视差显示原理。与现有技术相比，本专利技术有如下优点结合数字三维立体(3D)成像技术和数字化立体显微技术，将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 ；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。附图说明图1是本专利技术基于单物镜的数字三维立体显微系统的原理框图；图2是本专利技术基于单物镜的数字三维立体显微系统的所依赖的体视显微镜示意图；图3是本专利技术基于单物镜的数字三维立体显微系统中立体成像光学组件的成像光学原理图；图4是本专利技术基于单物镜的数字三维立体显微系统中三维立体图像数字模块的电路原理框图。具体实施方式以下结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细的说明。立体成像光学组件，如图2和图3所示，包括显微物镜组5和分光组件4，所述显微物镜组5生成的实像经分光组件4分成单独的两路，所述显微物镜组5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，对于不同本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：俞小进，冯志坚，李建奇，曾德祥，
申请(专利权)人：广州博冠企业有限公司，南京大学，
类型：发明
国别省市：