专利名称：一体化数字显微镜的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种显微镜，尤其是一种采用数字技术的一体化数字显微镜。
背景技术：
目前，国内的显微镜以人眼观察为主要用途。如果要得到图片，需另外增加微距照相机来拍摄照片。如果要获得数字图片，只有把照片进行扫描才能得到。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种具有显微成像、图象数字转换、记录、显示、处理、保存和传输功能的一体化数字显微镜，即方便了观察，又方便了记录和交换数据。
本发明是在光学显微镜的基础上作出的改进，本发明的一体化数字显微镜包括光学显微镜，还包括数字图象单元，数字图象单元由电源以及与电源连接的数字图象传感器、数据处理单元、液晶显示器、数据存储单元和通信接口组成；所述的数字图象传感器，用于获取所述光学显微镜的分光棱镜引出的一次实象，并将一次实象转换为数字图象信号；所述的数据处理单元，由DSP和CPU组成，用于采集和处理所述数字图象传感器输出的数字图象信号，所述的CPU内部存储有控制软件，用于对数字图象信号进行处理并通过数据库管理实现对图象的查询、浏览、统计和打印功能，所述的数据处理单元通过数据线分别与所述的图象传感器、液晶显示器、数据存储单元和通信接口连接；所述的数据存储单元，用于存储所述数据处理单元采集、处理的临时数字图象信号、中间运算结果、最终运算结果；所述的液晶显示器，用于指定显示图象和实时显示图象；所述的通信接口，用于与外部设备和网络进行数据交换。
作为上述技术方案的进一步改进，本发明的一体化数字显微镜还包括由成像镜头和镜筒组成的二次成像装置，用于将所述分光棱镜引出的一次实象二次成像到所述的数字图象传感器。
所述的数字图象传感器是可以是CCD数字图象传感器，也可以是CMOS数字图象传感器。所述的液晶显示器是全彩液晶显示器。
本发明与现有技术相比，有如下有益效果(1)本发明采用CCD数字图象传感器或CMOS数字图象传感器，不仅功耗少，而且直接获得数字图象，避免了一般视频摄像机信号和格式转换带来的各种误差，因此图象清晰稳定，畸变小；(2)本发明将图象数字转换、记录、显示、处理、保存和传输功能于一体，即方便了观察，又方便了记录和交换数据；(3)通过通信接口可很方便地与外部设备和网络进行数据交换。
图1是本发明的一种实施方式的原理示意图；图2是图1所示实施方式的外形结构示意图；图3是图1所示实施方式的数字图象单元的内部结构示意图；附图标记1光学显微镜2数字图象单元 3一次实像 4二次成像装置5数字图象传感器、 6液晶显示器 7电源 8通信接口9数据处理单元 10数据存储单元 11箱体 12数据处理和控制电路板13数据采集电路板 14电缆接口 15数据电缆 16调节按钮17成像镜头 18镜筒 21目视光学系统 22显微物镜23物面 24分光棱镜具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明的一体化数字显微镜作进一步的描述。
图1所示的一体化数字显微镜由光学显微镜1、数字图象单元2组成，其中数字图象单元2由二次成像装置4、数字图象传感器5、液晶显示器6、电源7、通信接口8、数据处理单元9和数据存储单元10组成。
光学显微镜1可选用传统的光学显微镜，21是目视光学系统，22是显微物镜，23是物面，24是分光棱镜。二次成像装置4由成像镜头17和镜筒18组成，用于将分光棱镜引出的一次实象3二次成像到数字图象传感器5，安装二次成像装置4的目的在于获得与目视一致的显微图象视场。但是，二次成像装置4会使显微图象的分变率降低，不包含二次成像装置4的一体化数字显微镜，其数字图象传感器5在显微镜的一次实象面上直接接受图象，可以获得更高分变率的显微图象。
数字图象传感器5用于获取所述光学显微镜的分光棱镜引出的一次实象，并将一次实象转换为数字图象信号，数字图象传感器5可以采用CCD数字图象传感器(Charge CoupledDevice，电荷耦合装置)，也可以采用CMOS数字图象传感器(ComplementaryMetal-Oxide-Semiconductor Transistor，互补型金属氧化物半导体)。采用高分变率的CCD数字图象传感器或CMOS数字图象传感器，不仅功耗少，而且直接获得数字图象，避免了一般视频摄像机信号和格式转换带来的各种误差，因此图象清晰稳定，畸变小。
数据处理单元9，由DSP(Digital Signal Processing数字信号处理)和CPU组成，DSP用于采集和处理所述数字图象传感器5输出的数字图象信号，CPU内部存储有控制软件，用于对显微图象进行处理并通过数据库管理实现对图象的查询、浏览、统计和打印功能。数据处理单元9通过数据线分别与所述的图象传感器5、液晶显示器6、数据存储单元10和通信接口8连接；通过CPU内部存储的控制软件的菜单或液晶显示器的调节按钮16，可对数字图象进行亮度、色度、对比度、缩放处理，进行锐化、平滑、滤波等处理，优化图象质量。
数据存储单元10用于存储所述数据处理单元采集、处理的临时图象信号、中间运算结果、最终运算结果。数据存储单元包含几个不同功能的数据缓存单元和FLASH存储单元，数据缓存单元用于存储数据处理单元采集和处理的临时图象信号和中间运算结果，FLASH存储单元用于存储最终处理后的显微图象和相关信息。可以把选定的数字图象数据存储到本地的FLASH-RAM中，也可把存储在FLASH-RAM中数字图象调出来显示液晶显示器的屏幕上，还可以擦除和更新。
液晶显示器6用于指定显示图象和实时显示图象，可采用全彩液晶显示器，功耗小，分辨率高。在CPU控制下，液晶显示器可6显示原始图象，也可显示调节处理后的图象。通过CPU内部存储的控制软件的菜单或液晶显示器的调节按钮，均可调节器节数字图象的亮度、色度、对比度、缩放等图象参数。
通信接口8用于与外部设备和网络进行数据交换，可以采用USB接口、RS232C接口、RS485打印接口和TCP/IP网络接口，把存储的图象数据传送到计算机，通过专用的计算机软件，可以对显微图象进行进一步精细处理，通过数据库管理，实现查询、浏览、统计和打印等功能。
通过通信接口8与外部计算机连接后，可实现共享计算机图象处理功能，一体化数字显微镜也可不设置数据处理单元，而把数字图象数据直接传输到计算机后，通过计算机对图象进行锐化、平滑、滤波、颜色变换等处理。图象采集的亮度、色度、对比度、缩放处理等本地功能仍然有效。
图2是图1所示实施方式的外形结构示意图，图2的下部是传统的光学显微镜1，箱体11设置在该传统的光学显微镜1的目镜附近，以获取分光棱镜24引出的一次实象3，数字图象单元2设置在箱体11内。有用于与外部设备和网络进行数据交换的通信接口8的数据电缆接口设置在箱体11一侧的电缆接口14处，数据处理单元9与液晶显示器6连接的数据电缆15也由电缆接口14引出。
在图3所示的数字图象单元2的内部结构中，镜筒18与箱体11连接，成像镜头17设置在镜筒18内的前部，并且成像镜头17在一定的范围内可前后调整，以使CCD或CMOS图象传感器获得清晰的图象；CCD或CMOS图象传感器设置在镜筒内的后部，并固定通过数据采集电路板13予以固定；数据采集电路板13设置在箱体11内的前部，电源7及数据处理和控制电路板12设置在箱体内的后部；用于与外部设备和网络进行数据交换的通信接口8的数据电缆接口设置在箱体一侧的电缆接口14处，数据处理单元9与液晶显示器6连接的数据电缆15也由电缆接口14引出。数字图象单元2的数据处理单元9、数据存储单元10和通信接口8的电路被制作在数据采集电路板、数据处理和控制电路板上。
权利要求
1.一种一体化数字显微镜，包括光学显微镜，其特征是，它还包括数字图象单元，数字图象单元由电源以及与电源连接的数字图象传感器、数据处理单元、液晶显示器、数据存储单元和通信接口组成；所述的数字图象传感器，用于获取所述光学显微镜的分光棱镜引出的一次实象，并将一次实象转换为数字图象信号；所述的数据处理单元，由DSP和CPU组成，DSP用于采集和处理所述数字图象传感器输出的数字图象信号，所述的CPU内部存储有控制软件，用于对所述的数字图象单元的各组成部件进行操作控制，并通过数据库管理实现对图象的查询、浏览、统计和打印功能，所述的数据处理单元通过数据线分别与所述的图象传感器、液晶显示器、数据存储单元和通信接口连接；所述的数据存储单元，用于存储所述数据处理单元采集、处理的临时数字图象信号、中间运算结果、最终运算结果；所述的液晶显示器，用于指定显示图象和实时显示图象；所述的通信接口，用于与外部设备和网络进行数据交换。
2.根据权利要求1所述的一种一体化数字显微镜，其特征是它还包括由成像镜头和镜筒组成的二次成像装置，用于将所述分光棱镜引出的一次实象二次成像到所述的数字图象传感器。
3.根据权利要求1所述的一种一体化数字显微镜，其特征是所述的数字图象传感器是CCD数字图象传感器。
4.根据权利要求1所述的一种一体化数字显微镜，其特征是所述的数字图象传感器是CMOS数字图象传感器。
5.根据权利要求1所述的一种一体化数字显微镜，其特征是所述的液晶显示器是全彩液晶显示器。
全文摘要
本发明公开了一种一体化数字显微镜，包括光学显微镜和数字图象单元，数字图象单元由电源以及与电源连接的数字图象传感器、数据处理单元、液晶显示器、数据存储单元和通信接口组成。数字图象传感器，用于获取所分光棱镜引出的一次实象，并转换为数字图象信号。数据处理单元，由DSP和CPU组成，DSP用于采集和处理所述数字图象传感器输出的数字图象信号，CPU内部存储有控制软件，用于对所述的数字图象单元的各组成部件进行操作控制，并通过数据库管理实现对图象的查询、浏览、统计和打印功能。本发明可直接获得数字图象，避免了一般视频摄像机信号和格式转换带来的各种误差，因此图象清晰稳定，畸变小。通过通信接口还可很方便地与外部设备和网络进行数据交换。
文档编号G02B21/36GK1556429SQ200310122008
公开日2004年12月22日 申请日期2003年12月30日 优先权日2003年12月30日
发明者黄战华, 蔡怀宇 申请人:天津大学