[發明專利]一種體視角可調的連續變焦體視顯微鏡

有效

• 申請號: 202110456676.1
• 申請日: 2021-04-27
• 公開（公告）號: CN113219641B
• 公開（公告）日: 2022-03-08
• 發明（設計）人: 劉超;王瓊華;江釗;鄭奕;王迪
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G02B21/02
• 分類號: G02B21/02;G02B21/22;G02B21/32;G02B26/00
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本發明提出一種體視角可調的連續變焦體視顯微鏡，它由顯微鏡架、第一目鏡模組、第二目鏡模組、第一物鏡模組、第二物鏡模組、第一Risley棱鏡、第二Risley棱鏡、第一轉像棱鏡、第二轉像棱鏡、驅動模組、控制模組和照明模組組成。驅動模組根據不同放大倍率為液體透鏡組中各液體透鏡提供預置的驅動值來改變液體透鏡的焦距，進而改變物鏡模組和目鏡模組的有效焦距，最終實現體視顯微鏡的連續、快速變焦，適應于不同的工作場景。控制模組控制Risley棱鏡中兩楔角棱鏡相對角度，實現體視顯微鏡體視角的連續調節，進而獲取立體感不同的立體圖像。

一、技術領域

本發明涉及顯微鏡領域，尤其是涉及體視顯微鏡。更具體地說，本發明涉及一種體視角可調的連續變焦體視顯微鏡。

二、背景技術

顯微鏡是由多透鏡組合而成的一種光學儀器，待測物經顯微物鏡在目鏡的物方焦平面上成一個放大的實像，然后通過目鏡成像在無限遠處供人眼觀察。體視顯微鏡，亦稱實體顯微鏡或解剖鏡，是指一種具有正像立體感的目視儀器。體視顯微鏡可使雙眼分別實現從不同角度觀察待測物，其中的夾角稱為體視角，體視角一般在10度～16度之間。同時，體視顯微鏡可以搭配圖像傳感器在計算機的屏幕上呈現放大的圖像供觀察者觀看。體視顯微鏡已被廣泛應用于電子工業、生物解剖、臨床手術、工業檢測等領域。

體視顯微系統的結構形式有兩種，平行光路系統和傾斜光路系統。前者通過共用前置大物鏡將待測物成像在無窮遠，中間是望遠系統，然后通過鏡筒內透鏡將待測物成像在目鏡物方焦平面，通過目鏡成像在無窮遠處進行觀察；后者通過光軸與物面互不垂直的格里諾系統將待測物成像在目鏡物方焦平面，然后通過目鏡成像在無窮遠進行觀察。平行光路系統光線通過共同前置大物鏡邊緣易產生像差，所以設計困難且成本高；傾斜光路系統兩路光線光軸成一定的夾角導致一定的立體視覺像差。

為了實現觀察時待測物成像大小的連續變化，體視顯微鏡也逐漸釆用變焦體視顯微系統。傳統變焦體視顯微鏡主要是固體透鏡的組合，使得傳統變焦體視顯微鏡不僅精度有限且成本較高；其適應性一般依靠外部的機械裝置進行驅動，響應速度慢且增大了整體成本。此外，傳統變焦體視顯微鏡只能實現分離倍率的選擇。因此，亟待發明一種體視角連續變化、響應快速、立體感可調且能連續變焦的體視顯微鏡。

三、發明內容

本發明提出了一種體視角可調的連續變焦體視顯微鏡。該體視顯微鏡的結構如附圖1所示，剖面圖如附圖2所示。該體視顯微鏡包括：顯微鏡架、第一目鏡模組、第二目鏡模組、第一物鏡模組、第二物鏡模組、第一Risley棱鏡、第二Risley棱鏡、第一轉像棱鏡、第二轉像棱鏡、驅動模組、控制模組和照明模組。其中，顯微鏡架由基座、支架和物鏡套筒組成；第一目鏡模組和第二目鏡模組結構相同，由若干片固體透鏡和液體透鏡組成；第一物鏡模組和第二物鏡模組安裝在物鏡套筒中，第一物鏡模組由第一液體透鏡組和第一固體透鏡組組成，第二物鏡模組由第二液體透鏡組和第二固體透鏡組組成；第一液體透鏡組和第二液體透鏡組結構相同，均由若干液體透鏡組成，第一固體透鏡組和第二固體透鏡組結構相同，均由若干片固體透鏡組成；Risley棱鏡由共軸相鄰排列并能繞軸獨立旋轉的兩片楔角棱鏡組成；轉像棱鏡的功能是實現光線的折轉和光路的延長；驅動模組可動態實時改變液體透鏡組中各液體透鏡的焦距來實現體視顯微鏡的連續變焦；控制模組可動態調整Risley棱鏡中兩片楔角棱鏡的旋轉角，進而實現體視顯微鏡體視角的調節。以觀察者視角為基準，左側光路由第一目鏡模組、第一轉像棱鏡、第一物鏡模組和第一Risley棱鏡構成，右側光路由第二目鏡模組、第二轉像棱鏡、第二物鏡模組和第二Risley棱鏡構成。

體視角可調的連續變焦體視顯微鏡使用前，驅動模組需要根據體視顯微鏡所需的不同放大倍率預置若干組驅動值。在體視顯微鏡進行連續變焦時，驅動模組根據不同放大倍率為液體透鏡組中各液體透鏡提供預置的驅動值來改變液體透鏡的焦距，進而改變物鏡模組和目鏡模組的有效焦距，最終實現體視顯微鏡的連續、快速變焦，適應于不同的工作場景。