增強(qiáng)現(xiàn)實顯微鏡的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及增強(qiáng)現(xiàn)實技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及增強(qiáng)現(xiàn)實顯微鏡。
【背景技術(shù)】
[0002]“觀測為實驗科學(xué)之基礎(chǔ)”。很早以前，人們相信“眼見為實”，所在感覺不到的東西，人們不會相信它的存在，當(dāng)然，還有某些神秘現(xiàn)象，不是五官能感知的。但是，在今天，由于科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展，人類早已知道，在人的五官所無法把握的地方，還有更小和更大的世界存在。人們知道物質(zhì)世界是由微粒組成，在人類的視野之外存在著許許多多微乎其自由微的物體。像生物學(xué)中研究的細(xì)胞、細(xì)菌；物理世界中的微觀粒子等等。這些微小的世界只用人的肉眼是根本看不見的，因為，人的最高視力是只能看清楚1/5毫米的微小物體。但是，聰明的人類實用新型了放大鏡和顯微鏡，設(shè)法把物體放大，于是人們就可以看見微觀世界了。放大鏡是一個中間厚、邊緣薄的玻璃片，人們叫它凸透鏡。起初最好的放大鏡，也不過把物體放大到20倍左右。在17世紀(jì)，人們發(fā)現(xiàn)把兩塊凸透鏡給合起來，明顯提高了放大能力，這種裝置就是光學(xué)顯微鏡的前身。
[0003]17世紀(jì)顯微鏡的實用新型，是人類認(rèn)識世界的一大飛躍，把人類帶入了一個嶄新的微觀世界，促使生物學(xué)發(fā)生了革命性的變化，并由此創(chuàng)立了細(xì)胞學(xué)、組織學(xué)和微生物學(xué)。最初的顯微鏡還很簡單，只能放大50?200倍，以后又逐步發(fā)展完善，可以把物體放大到1500倍左右。
[0004]近年來，納米技術(shù)、低維材料、生物材料和各種材料結(jié)構(gòu)尺度研究向納米化和功能智能化方向發(fā)展，檢測納米尺度的工具已成為必不可少的研究手段。這些工具只是在近些年才被發(fā)展起來，主要有高分辨電子顯微術(shù)和掃描探針微術(shù)，這些工具極大的幫助了人們對納米世界的了解。透射電子顯微鏡是用來使樣品的內(nèi)部結(jié)構(gòu)成像的重要的工具，其放大原理同樣根據(jù)光學(xué)原理，由電子的波粒二像性，用電子代替可見光，用電磁透鏡代替光學(xué)透鏡。掃描電子顯微鏡采用許多透射電子顯微鏡開發(fā)的基本技術(shù)來提供與樣品有關(guān)的表面特征的像。一束電子在樣品的表面會聚成直徑大約I納米的斑點(diǎn)，并且通過表面來回地掃描。通過產(chǎn)生的反射(背散射)電子或者當(dāng)入射電子使二次電子減速時從樣品逸出的電子可以揭示樣品的表面形貌。一個直觀的圖像，攜帶著由束斑與沿每個掃描線的每點(diǎn)的樣品相互作用產(chǎn)生的信號，被同時在陰極射線管的熒光面上積累，類似于電視圖像的產(chǎn)生方式。掃描探針顯微鏡，為納米測量表征上的一個里程碑，是用一個極細(xì)的尖針(針尖頭部為單個原子)去接近樣品表面，當(dāng)針尖和樣品表面靠得很近，即小于I納米時，針尖頭部的原子和樣器表面原子的電子云發(fā)生相互作用，通過控制針尖與樣品表面間距的恒定，并使針尖沿表面進(jìn)行精確的三維移動，就可將表面形貌和表面電子態(tài)等有關(guān)表面信息記錄下來。
[0005]然而，透射電子顯微鏡、掃描電子顯微器和掃描探針顯微鏡在探測過程中會對樣品表面有損傷，破壞微觀世界的動態(tài)場景，另外，微觀世界是極其豐富多彩和紛繁復(fù)雜的，因此如何在不損傷樣品的基礎(chǔ)上，正確認(rèn)識物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)和獲得較佳的成像效果，是一個亟待解決的問題?！緦嵱眯滦蛢?nèi)容】
[0006]本實用新型的主要目的在于提出一種增強(qiáng)現(xiàn)實顯微鏡，旨在不破壞微觀世界的動態(tài)場景的基礎(chǔ)上，快速認(rèn)識物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)和獲得較佳的成像效果。
[0007]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供的一種增強(qiáng)現(xiàn)實顯微鏡，所述增強(qiáng)現(xiàn)實顯微鏡包括顯微成像系統(tǒng)、圖像采集系統(tǒng)、圖像處理模塊、顯示系統(tǒng)和觀察透鏡，所述顯微成像系統(tǒng)、所述圖像采集系統(tǒng)、所述圖像處理模塊、所述顯示系統(tǒng)和所述觀察透鏡依次按序連接，其中，
[0008]所述顯微成像系統(tǒng)，用于放大微觀世界的現(xiàn)實場景；
[0009]所述圖像采集系統(tǒng)，用于采集所述顯微成像系統(tǒng)中放大的所述現(xiàn)實場景；
[0010]所述圖像處理模塊，用于根據(jù)所述圖像采集系統(tǒng)采集的所述現(xiàn)實場景，構(gòu)建與所述現(xiàn)實場景相對應(yīng)的三維虛擬現(xiàn)實場景，并提取所述現(xiàn)實場景中的物質(zhì)結(jié)構(gòu)，將所述物質(zhì)結(jié)構(gòu)與所述三維虛擬現(xiàn)實場景進(jìn)行圖像合成；
[0011]所述顯示系統(tǒng)，用于將所述圖像處理模塊合成的所述圖像進(jìn)行顯示；
[0012]所述觀察透鏡，用于將所述顯示系統(tǒng)顯示的所述圖像投射到人體視網(wǎng)膜上。
[0013]優(yōu)選地，所述增強(qiáng)現(xiàn)實顯微鏡還包括照明系統(tǒng)，
[0014]所述照明系統(tǒng)，與所述顯微成像系統(tǒng)相連，用于對所述顯微成像系統(tǒng)進(jìn)行照明。
[0015]優(yōu)選地，所述照明系統(tǒng)為反射式照明系統(tǒng)。
[0016]優(yōu)選地，所述照明系統(tǒng)為環(huán)形光源。
[0017]優(yōu)選地，所述增強(qiáng)現(xiàn)實顯微鏡還包括記錄系統(tǒng)，
[0018]所述記錄系統(tǒng)，與所述圖像處理模塊相連，用于將所述圖像處理模塊合成的所述圖像進(jìn)行記錄。
[0019]優(yōu)選地，所述增強(qiáng)現(xiàn)實顯微鏡為雙目連續(xù)變倍增強(qiáng)現(xiàn)實顯微鏡。
[0020]優(yōu)選地，所述顯微成像系統(tǒng)包括一個共用的初級物鏡、兩組變倍物鏡和一組目鏡，所述初級物鏡、所述變倍物鏡和所述目鏡依次按序排列，同組的所述變倍物鏡和所述目鏡在同一成像光軸上，
[0021]所述初級物鏡，用于對所述現(xiàn)實場景進(jìn)行光學(xué)成像并對應(yīng)生成兩條成像光束；
[0022]所述變倍物鏡，用于將所述初級物鏡生成的所述成像光束進(jìn)行分開，并放大所述現(xiàn)實場景；
[0023]所述目鏡，用于對所述變倍物鏡放大的所述現(xiàn)實場景進(jìn)一步放大。
[0024]優(yōu)選地，所述成像光束呈的角度為體視角，所述體視角的角度大小為12度至15度。
[0025]優(yōu)選地，所述增強(qiáng)現(xiàn)實顯微鏡還包括物鏡調(diào)節(jié)旋鈕，
[0026]所述物鏡調(diào)節(jié)旋鈕，與所述變倍物鏡相連，用于改變同組的所述變倍物鏡之間的距離，調(diào)整所述顯微成像系統(tǒng)的放大倍數(shù)。
[0027]優(yōu)選地，所述增強(qiáng)現(xiàn)實顯微鏡還包括準(zhǔn)焦螺旋，
[0028]所述準(zhǔn)焦螺旋，所述準(zhǔn)焦螺旋，與所述初級物鏡相連，用于調(diào)節(jié)所述初級物鏡與所述現(xiàn)實場景的距離。
[0029]本實用新型提出的增強(qiáng)現(xiàn)實顯微鏡，包括顯微成像系統(tǒng)、圖像采集系統(tǒng)，圖像處理模塊、顯示系統(tǒng)和觀察透鏡，所述顯微成像系統(tǒng)、所述圖像采集系統(tǒng)、所述圖像處理模塊、所述顯示系統(tǒng)和所述觀察透鏡依次按序連接，其中，所述顯微成像系統(tǒng)，用于放大微觀世界的現(xiàn)實場景；所述圖像采集系統(tǒng)，用于采集所述顯微成像系統(tǒng)中放大的所述現(xiàn)實場景；所述圖像處理模塊，用于根據(jù)所述圖像采集系統(tǒng)采集的所述現(xiàn)實場景，構(gòu)建與所述現(xiàn)實場景相對應(yīng)的三維虛擬現(xiàn)實場景，并提取所述現(xiàn)實場景中的物質(zhì)結(jié)構(gòu)，將所述物質(zhì)結(jié)構(gòu)與所述三維虛擬現(xiàn)實場景進(jìn)行圖像合成；所述顯示系統(tǒng)，用于將所述圖像處理模塊合成的所述圖像進(jìn)行顯示；所述觀察透鏡，用于將所述顯示系統(tǒng)顯示的所述圖像投射到人體視網(wǎng)膜上。本實用新型在不破壞微觀世界的動態(tài)場景的基礎(chǔ)上，讓用戶正確快速認(rèn)識物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)和獲得較佳的成像效果，提供沉浸感更強(qiáng)的用戶體驗。
【附圖說明】
[0030]圖1為本實用新型增強(qiáng)現(xiàn)實顯微鏡一實施例的平面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031]圖2為本實用新型增強(qiáng)現(xiàn)實顯微鏡一實施例的立體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032]圖3為本實用新型增強(qiáng)現(xiàn)實顯微鏡一實施例的功能模塊示意圖；
[0033]圖4為本實用新型增強(qiáng)現(xiàn)實顯微鏡的原理示意圖。
[0034]圖中標(biāo)記如下:
[0035]10-顯微成像系統(tǒng)；20_圖像采集系統(tǒng)；30_圖像處理模塊；40_顯示系統(tǒng)；50_觀察透鏡；60_照明系統(tǒng)；70_記錄系統(tǒng)；80_物鏡調(diào)節(jié)旋鈕；90_準(zhǔn)焦螺旋；11_初級物鏡；12_變倍物鏡；13_目鏡；14_成像光束；15_成像光軸。
[0036]本實用新型目的的實現(xiàn)、功能特點(diǎn)及優(yōu)點(diǎn)將結(jié)合實施例，參照附圖做進(jìn)一步說明。
【具體實施方式】
[0037]應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。
[0038]如圖1、圖2和圖3所示，本實用新型第一實施例提出一種增強(qiáng)現(xiàn)實顯微鏡，包括顯微成像系統(tǒng)10、圖像采集系統(tǒng)20、圖像處理模塊30、顯示系統(tǒng)40和觀察透鏡50，所述顯微成像系統(tǒng)10、所述圖像采集系統(tǒng)20、所述圖像處理模塊30、所述顯示系統(tǒng)40和所述觀察透鏡50依次按序連接，其中，
[0039]所述顯微成像系統(tǒng)10，用于放大微觀世界的現(xiàn)實場景；
[0040]所述圖像采集系統(tǒng)20，用于采集所述顯微成像系統(tǒng)10中放大的所述現(xiàn)實場景；
[0041]所述圖像處理模塊30，用于根據(jù)所述圖像采集系統(tǒng)20采集的所述現(xiàn)實場景，構(gòu)建與所述現(xiàn)實場景相對應(yīng)的三維虛擬現(xiàn)實場景，并提取所述現(xiàn)實場景中的物質(zhì)結(jié)構(gòu)，將所述物質(zhì)結(jié)構(gòu)與所述三維虛擬現(xiàn)實場景進(jìn)行圖像合成；
[0042]所述顯示系統(tǒng)40，用于將所述圖像處理模塊30合成的所述圖像進(jìn)行顯示；
[0043]所述觀察透鏡50，用于將所述顯示系統(tǒng)40顯示的所述圖像投射到人體視網(wǎng)膜上。
[0044]本實施例提出的增強(qiáng)現(xiàn)實顯微鏡，在不破壞微觀世界的動態(tài)場景的基礎(chǔ)上，讓用戶正確快速認(rèn)識物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)和獲得較佳的成像效果，提供沉浸感更強(qiáng)的用戶體驗。，讓用戶快速認(rèn)識物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)和獲得較佳的成像效果，提供沉浸感更強(qiáng)的用戶體驗。
[0045]進(jìn)一步參見圖1，所述增強(qiáng)現(xiàn)實顯微鏡還包括照明系統(tǒng)60，所述照明系統(tǒng)60，與所述顯微成像系統(tǒng)10相連，用于對所述顯微成像系統(tǒng)10進(jìn)行照明。所述照明系統(tǒng)60可以為透射式照明系統(tǒng)，還可以為反射式照明系統(tǒng)，所述透射式照明是將被測樣品置于照明系統(tǒng)60和圖像采集系統(tǒng)20之間，以突