帶顯示屏的數碼攝像顯微鏡的製作方法

2023-05-31 01:29:06 2

專利名稱：帶顯示屏的數碼攝像顯微鏡的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及顯微鏡領域中的數碼攝像顯微鏡，尤其是一種帶顯示屏的數碼攝像顯微鏡。
背景技術：
現代顯微鏡中，人們通過光電圖像轉換技術，使傳統的目視觀察顯微鏡的光學圖像轉換成電子圖像信號在電視機或計算機裡顯示，即顯微鏡的數位化(數碼顯微鏡)。目前，顯微鏡的數碼技術已廣泛應用於醫學、紡織、教學及檢測分析研究領域。
現有的顯微鏡實現數碼攝像技術的方法有以下幾種，一種方法是在傳統的攝影顯微鏡(觀察頭為三目裝置)基礎上演變而來的攝像顯微鏡，主要是在顯微鏡三目頭上方設置有攝像機接口。當需要攝像時，將攝像機與顯微鏡三目頭上方的攝像機接口安裝好，攝象機上端一頭連接電源，一頭將視頻信號線連接到電視上或計算機上，並在計算機上安裝專用圖像卡，來完成電子圖像信號在電視機或計算機裡的顯示。或將攝像機的信號線與視頻/數字轉換器接上，將轉換器的USB接口與計算機連接，來完成電子圖像信號在計算機裡的顯示。另一種方法是將攝像機內置於顯微鏡內部，攝像系統與顯微鏡合為一體。這樣，可省卻了攝像機的安裝及調試。然而，對於學生用教學顯微鏡來說，這些方法使用起來比較麻煩。首先，為了實現標本像在電視機或計算機即時顯示，便於老師了解、檢查學生的顯微鏡應用動態過程，教室或每位學生必須具備計算機或電視機，更何況顯微鏡的應用教學可能在郊外非課堂進行，攜帶如此體積龐大的計算機、電視機將會很不方便。解決這一問題的另一種方法是直接將商品化的市售照相機通過一定的轉接口與目視觀察系統連接，使通過顯微鏡的標本成像在數位照相機的CCD晶片面上獲取標本像的圖片，並通過計算機讀取、下載圖片。這種外置的數位相機由於不同型號的接口不同，給應用帶來一定的困難，同時使顯微鏡的高度太高，體積太大，不方便使用。且安裝需要具備相當的專業水平。近來還有一種直接顯示的數位化顯微鏡。由於是在普通顯微鏡上安裝一種嵌入式圖象處理裝置以大大方便了顯微鏡的直接顯示圖像，但相對體積較大，不利於學生攜帶。

發明內容
本實用新型所要解決的技術問題是針對現有技術現狀而提供一種結構緊湊合理、體積小巧的帶顯示屏的數碼攝像顯微鏡。
本實用新型所要解決的另一技術問題是針對現有技術現狀而進一步提供一種使用方便、尤其是便於教學的帶顯示屏的數碼攝像顯微鏡。
本實用新型解決上述技術問題所採用的技術方案為該種帶顯示屏的數碼攝像顯微鏡，其包括底座、置於底座上的鏡體、目鏡、分光稜鏡及數碼攝像單元，數碼攝像單元包括有圖像傳感器和顯示屏，鏡體上安裝有調焦機構、照明系統、載物臺裝置、物鏡及物鏡轉換器，其特徵在於數碼攝像顯微鏡還包括一設置於所述分光稜鏡上方的反光元件及置於反光元件前方的光學成像元件；所述的圖像傳感器內置於所述鏡體的上端，而所述顯示屏安裝在一顯示屏裝置上，顯示屏裝置則外置於所述鏡體且與所述鏡體相連接；所述分光稜鏡將光線分成兩路，一路通往所述目鏡，另一路經所述反光元件反射後沿與所述物鏡的光軸成70～110°方向成像於所述的圖像傳感器上。優選的方案是經所述反光元件反射後的光路與所述物鏡的光軸成90°。通往所述目鏡的光路與所述物鏡的光軸一般成0～60°，優選為45°。顯示屏的選擇則以液晶顯示屏為優。圖象傳感器通常可選用CCD傳感器或CMOS傳感器。
所述的顯示屏裝置包括外殼、轉軸座及所述的顯示屏；轉軸座固接於所述鏡體上且其上設有水平方向的橫向轉軸，橫向轉軸的中部設有與橫向轉軸垂直的軸孔，而所述外殼的下部則設有與所述軸孔適配的縱向轉軸。所述顯示屏裝置固定安裝於鏡體的上端或任一側面均可，但其優選安裝方案是安裝在所述鏡體上端端部且位於所述目鏡的正前方，且其水平方向旋轉角度範圍為270°，而垂直方向旋轉角度範圍則大於90°。這樣設置的好處在於當學生目視觀察標本像時，抬頭就可同時通過顯微鏡的顯示屏觀察並存儲標本圖像。同時還方便教師快速檢查學生作業，因為本實用新型設計的顯示屏可以水平方向270°旋轉，當學生目視觀察標本像時，顯示屏水平旋轉適當角度，老師可以在顯微鏡的側面清楚地看到學生的觀察標本。
所述分光稜鏡、反光元件及光學成像元件均安裝在一轉像裝置內，所述目鏡安裝在該轉像裝置上，而該轉像裝置則以可拆卸形式安裝於所述鏡體上端。所述轉像裝置的底部設有帶臺階的凸臺，凸臺的中心開有光路通孔，所述鏡體上設有與所述凸臺適配的孔；並且，所述鏡體一側還開有向上傾斜的定位螺孔，所述轉像裝置上相應於該定位螺孔的位置則設有凹槽，定位螺釘穿過所述定位螺孔並緊扣在所述凹槽內。所述目鏡為單目目鏡或雙目目鏡。可見，設置整體可拆卸式的轉像裝置的好處是轉像裝置可以設計成單目或雙目觀察形式，並可以很方便互換；當單目(或雙目)轉像裝置通過所述調焦結構調節清晰後，換上另一個雙目(或單目)，不需任何調焦就可以達到成像的清晰性。
所述顯示屏裝置與轉像裝置之間設有卡扣裝置，便於顯示屏裝置折下與轉像裝置上端面疊合時定位。所述卡扣裝置為顯示屏裝置的外殼上設有帶斜面的凸扣，所述轉像裝置上則設有可與該凸扣扣接的帶凹孔的擋塊。當顯示屏裝置沿90°方向折下時，顯示屏裝置上的凸扣滑進轉像裝置上的凹孔中而定位，以便對顯微鏡進行防護性的管理，同時有效減小了顯微鏡收折狀態下的體積。
所述顯示屏裝置內安裝有電子信號處理器線路板及存儲卡卡口，電子信號處理器線路板上安裝有數據處理單元，所述電子信號處理器線路板及顯示屏通過電纜線與所述圖像傳感器連接。存儲卡可選用SD卡、CF卡、MMC卡等。
所述顯示屏裝置的外殼邊框上設置有電源、拍照、菜單、預覽、縮放功能按鈕，便於操作者操作。
所述鏡體上設有便於攜帶或手持移動的凹腰形握手用通孔。
所述鏡體的背面設有帶USB、AV、S-VIDEO、DC接口的線路板插座裝置，便於向計算機、視頻投影儀、TV監視器等外設傳輸數據。
為適應郊外等無外部供電電源情況下的使用操作，所述底座內設有可容納充電電池的電池座。
所述的照明系統為LED照明系統。
可見，為解決現有顯微鏡存在的問題，本實用新型提供的帶有液晶顯示屏且數位相機的數碼攝像系統為分體式，即圖像傳感器及顯示屏等分體設置，圖像傳感器直接內置於鏡體內，不佔用額外的空間，而顯示屏裝置為扁平形狀，收折後所佔用的空間很小；並且，通過反光元件使通往圖像傳感器的光路轉為大致水平方向，從而有效降低了顯微鏡的高度；此外，其顯示屏裝置可水平折下在顯微鏡的頭部或側面，並使數碼處理部分和光學機械結構合理結合，顯著減少了顯微鏡體積。另外，使用這種顯微鏡可以很方便的解決顯微鏡觀察過程中教師與學生的交換溝通。當學生目視觀察標本像時，抬頭就可同時通過顯微鏡的液晶顯示屏觀察並存儲標本圖像。同時由於顯示屏可以水平270°度轉動，當學生目視觀察標本像時，液晶顯示屏水平旋轉適當角度，包括老師在內的其他人可以在顯微鏡的側面清楚地看到學生的觀察標本及了解觀察者的觀察效果，從而使老師等也可以同時通過顯示屏了解學生即時的學習作業及觀察效果。提供的這種顯微鏡體積小、數碼拍照功能強大，且操作方便。這種顯微鏡還可設計成帶有可充電的電源，當使用前事先將顯微鏡充好電，以適應學生郊外顯微鏡使用操作，不需外用電源。


圖1是本實用新型帶液晶顯示屏的數碼攝像顯微鏡的側視圖。
圖2是本實用新型顯示屏裝置1-3的示意圖。
圖3是顯示屏裝置1-3的側向剖視圖。
圖4是本實用新型轉像裝置1-2的側向剖視圖。
圖5是圖4的D向視圖圖6是圖1的C向局部視圖。
圖7是圖1中本實用新型底座1-7的H-H向視圖。
具體實施方式
以下結合附圖實施例對本實用新型作進一步詳細描述。
實施例如圖1～圖7所示，為本實用新型的一種較佳實施方式。如圖1～圖7所示，本實用新型實施例帶顯示屏的數碼攝像顯微鏡，其具有底座1-7、置於底座1-7上的鏡體1-1、目鏡1-2-2、分光稜鏡1-2-1、轉像裝置1-2及數碼攝像單元。數碼攝像單元包括有圖像傳感器1-4、模擬電子信號處理器線路板1-3-10、模擬電子信號處理器1-3-10和液晶顯示屏1-3-11。鏡體1-1上安裝有調焦機構1-6、LED照明系統1-8、載物臺裝置1-9、物鏡1-10及物鏡轉換器1-11。數碼攝像顯微鏡還包括一設置於所述分光稜鏡1-2-1上方的反光元件1-2-3及置於反光元件1-2-3前方的光學成像元件1-2-5。所述的圖像傳感器1-4為CCD傳感器，其內置於鏡體1-1的上端。所述分光稜鏡1-2-1將光線分成兩路，一路通往所述目鏡1-2-2供目視觀察，且通往所述目鏡1-2-2的光路與所述物鏡1-10的光軸成45°，另一路經所述反光元件1-2-3反射後沿與所述物鏡1-10的光軸成90°方向成像於所述的圖像傳感器1-4上。
如圖1、圖4、圖5，所述分光稜鏡1-2-1、反光元件1-2-3及光學成像元件1-2-5均安裝在所述轉像裝置1-2內，所述目鏡1-2-2安裝在該轉像裝置1-2上，而該轉像裝置1-2則以可拆卸形式安裝於所述鏡體1-1上端。所述的轉像裝置1-2可以是單目或雙目觀察形式。並可以很方便互換；當單目(或雙目)轉像裝置1-2通過所述挑焦機構1-6調焦清晰後，換上另一個雙目(或單目)，不需任何調焦就可以達到成像的清晰性。單目(或雙目)轉像裝置1-2的轉換是這樣實現的轉像裝置的底部設有帶臺階的凸臺1-2-6，凸臺1-2-6的中心開有光路通孔1-2-7，所述鏡體1-1上設有與所述凸臺1-2-6適配的帶臺階的圓柱形孔；並且，所述鏡體1-1一側還開有向上傾斜的定位螺孔1-1-3，所述轉像裝置1-2上相應於該定位螺孔1-1-3的位置則設有對應的向下傾斜的凹槽1-2-8，定位螺釘1-1-1穿過所述定位螺孔1-1-3並緊扣在所述凹槽1-2-8內，從而使轉像裝置1-2定位。當需要更換單目(或雙目)轉像裝置1-2時，只要液晶顯示屏裝置1-3垂直向上，並鬆開上面所述的顯微鏡鏡體1-1一側的定位螺孔1-1-3上的定位螺釘1-1-1，就可以取出所述的單目(或雙目)轉像裝置1-2，並換上另一個雙目(或單目)轉像裝置，不需要重新調焦。
如圖1～圖5，所述的液晶顯示屏1-3-11安裝在一顯示屏裝置1-3上。顯示屏裝置1-3外置於所述鏡體1-1且與所述鏡體1-1相連接，其具體安裝位置是安裝在所述鏡體1-1上端端部且位於所述目鏡1-2-2的正前方。所述的顯示屏裝置1-3包括外殼1-3-9、轉軸座1-3-8、模擬電子信號處理器線路板1-3-10及所述的液晶顯示屏1-3-11。模擬電子信號處理器線路板1-3-10上安裝有模擬電子信號處理器1-3-10，轉軸座1-3-8固接於所述鏡體1-1上且其上設有水平方向的橫向轉軸1-3-12，橫向轉軸1-3-12的中部設有與橫向轉軸1-3-12垂直的軸孔，而所述外殼1-3-9的下部則設有與所述軸孔適配的縱向轉軸1-3-14。參見圖1、圖3，轉軸座1-3-8前面設有一凸出的搭子1-3-15與位於鏡體1-1上側內部的凹槽1-1-2相扣牢，並且所述的轉軸座1-3-8上有兩個通孔，兩螺釘1-3-13穿過通孔與顯微鏡鏡體1-1相連接。這樣，外殼1-3-9的縱向轉軸1-3-14即可以在轉軸座1-3-8上以270度或更大角度運轉，帶動液晶顯示屏1-3-11及外殼1-3-9水平轉動，以方便教師快速檢查學生作業；沿橫向轉軸1-3-12轉動，液晶顯示屏1-3-11及外殼1-3-9就可以實現垂直方向大於90°翻轉並沿90°方向折下。
顯示屏裝置1-3與轉像裝置1-2之間設有卡扣裝置，便於顯示屏裝置的液晶顯示屏1-3-11及外殼1-3-9部分折下與轉像裝置1-2上端面疊合時定位。所述卡扣裝置為顯示屏裝置1-3的外殼1-3-9上設有帶斜面的凸扣1-3-7，所述轉像裝置1-3上則設有可與該凸扣1-3-7扣接的帶凹孔的擋塊1-2-4，當顯示屏裝置1-3沿90°方向折下時，外殼1-3-9上的凸扣1-3-7即滑進轉像裝置1-2上擋塊1-2-4的凹孔中而定位，以便對顯微鏡進行防護性的管理。
參見圖6，顯微鏡鏡體1-1背面安裝有線路板插座裝置1-5，線路板插座裝置1-5上連接有USB、AV、S端子及電源插口DC。參見圖1，鏡體1-1的側面有一個凹腰形的通孔1-1-4，便於手握。
參考圖1～圖3可見，圖像傳感器1-4與液晶顯示屏1-3-11及模擬電子信號處理器線路板1-3-10為分體式獨立安裝。圖像傳感器1-4位於顯微鏡鏡體1-1內部。液晶顯示屏1-3-11及模擬電子信號處理器線路板1-3-10安裝在顯示屏裝置1-3中，並通過電纜線1-3-16與圖像傳感器1-4連接，這樣，圖像傳感器1-4可將來自轉像裝置1-2的光學信號轉化為電流信號，然後將數據傳輸到模擬電子信號處理器1-3-10上，轉化為計算機能識別的數碼訊號，同時還可顯示在液晶顯示屏1-3-11上。
如圖2所示，顯示屏裝置1-3邊框上設置有拍照1-3-1、電源1-3-2、預覽1-3-3、縮放1-3-4、菜單1-3-5等功能按鈕；圖2所示，顯示屏裝置1-3上還設有一個SD卡口1-3-6，其位於顯示屏裝置1-3的右邊框下面，可以方便SD卡的取放。
圖7所示是顯微鏡的底座1-7的內部腑視圖，本實施例中，如圖1、圖7所示，有一個可充電鋰電池1-7-1固定於所述的底座1-7裡，本實用新型的數碼攝像顯示及顯微鏡光學照明的供電方法可由充電鋰電池實現。鋰電池1-7-1通過位於底座1-7的線路板1-7-2連接LED燈、電源開關、充電池插座，並向上通過線路板插座裝置1-5及電纜線1-1-5等連接到顯示屏裝置1-3而供電，特別方便學生郊外操作。
權利要求1.一種帶顯示屏的數碼攝像顯微鏡，其包括底座、置於底座上的鏡體、目鏡、分光稜鏡及數碼攝像單元，數碼攝像單元包括有圖像傳感器和顯示屏，鏡體上安裝有調焦機構、照明系統、載物臺裝置、物鏡及物鏡轉換器，其特徵在於數碼攝像顯微鏡還包括一設置於所述分光稜鏡上方的反光元件及置於反光元件前方的光學成像元件；所述的圖像傳感器內置於所述鏡體的上端，而所述顯示屏安裝在一顯示屏裝置上，顯示屏裝置則外置於所述鏡體且與所述鏡體相連接；所述分光稜鏡將光線分成兩路，一路通往所述目鏡，另一路經所述反光元件反射後沿與所述物鏡的光軸成70～110°方向成像於所述的圖像傳感器上。
2.根據權利要求1所述的帶顯示屏的數碼攝像顯微鏡，其特徵在於所述的顯示屏裝置包括外殼、轉軸座及所述的顯示屏；轉軸座固接於所述鏡體上且其上設有水平方向的橫向轉軸，橫向轉軸的中部設有與橫向轉軸垂直的軸孔，而所述外殼的下部則設有與所述軸孔適配的縱向轉軸。
3.根據權利要求2所述的帶顯示屏的數碼攝像顯微鏡，其特徵在於所述顯示屏裝置安裝在所述鏡體上端端部且位於所述目鏡的正前方。
4.根據權利要求3所述的帶顯示屏的數碼攝像顯微鏡，其特徵在於所述顯示屏裝置的水平方向旋轉角度範圍為270°，而垂直方向旋轉角度範圍則大於90°。
5.根據權利要求2或3或4所述的帶顯示屏的數碼攝像顯微鏡，其特徵在於所述分光稜鏡、反光元件及光學成像元件均安裝在一轉像裝置內，所述目鏡安裝在該轉像裝置上，而該轉像裝置則以可拆卸形式安裝於所述鏡體上端。
6.根據權利要求5所述的帶顯示屏的數碼攝像顯微鏡，其特徵在於所述轉像裝置的底部設有帶臺階的凸臺，凸臺的中心開有光路通孔，所述鏡體上設有與所述凸臺適配的孔；並且，所述鏡體一側還開有向上傾斜的定位螺孔，所述轉像裝置上相應於該定位螺孔的位置則設有凹槽，定位螺釘穿過所述定位螺孔並緊扣在所述凹槽內。
7.根據權利要求5所述的帶顯示屏的數碼攝像顯微鏡，其特徵在於所述顯示屏裝置與轉像裝置之間設有卡扣裝置，便於顯示屏裝置折下與轉像裝置上端面疊合時定位。
8.根據權利要求7所述的帶顯示屏的數碼攝像顯微鏡，其特徵在於所述卡扣裝置為顯示屏裝置的外殼上設有帶斜面的凸扣，所述轉像裝置上則設有可與該凸扣扣接的帶凹孔的擋塊。
9.根據權利要求1至4中任一權利要求所述的帶顯示屏的數碼攝像顯微鏡，其特徵在於所述顯示屏裝置內安裝有電子信號處理器線路板，電子信號處理器線路板上安裝有數據處理單元，所述電子信號處理器線路板及顯示屏通過電纜線與所述圖像傳感器連接。
10.根據權利要求1至4中任一權利要求所述的帶顯示屏的數碼攝像顯微鏡，其特徵在於所述顯示屏裝置內安設有存儲卡卡口。
11.根據權利要求1至4中任一權利要求所述的帶顯示屏的數碼攝像顯微鏡，其特徵在於所述顯示屏裝置的外殼邊框上設置有電源、拍照、菜單、預覽、縮放功能按鈕。
12.根據權利要求1至4中任一權利要求所述的帶顯示屏的數碼攝像顯微鏡，其特徵在於所述鏡體的背面設有帶USB、AV、S-VIDEO、DC接口的線路板插座裝置。
13.根據權利要求1至4中任一權利要求所述的帶顯示屏的數碼攝像顯微鏡，其特徵在於經所述反光元件反射後的光路與所述物鏡的光軸成90°。
14.根據權利要求1至4中任一權利要求所述的帶顯示屏的數碼攝像顯微鏡，其特徵在於通往所述目鏡的光路與所述物鏡的光軸成45°。
專利摘要本實用新型公開了一種帶顯示屏的數碼攝像顯微鏡。它包括底座、置於底座上的鏡體、目鏡、分光稜鏡及數碼攝像單元，數碼攝像單元包括有圖像傳感器和顯示屏，鏡體上安裝有調焦機構、照明系統、載物臺裝置、物鏡及物鏡轉換器，其特徵在於還包括一設置於所述分光稜鏡上方的反光元件及置於反光元件前方的光學成像元件；所述的圖像傳感器內置於所述鏡體的上端，而所述顯示屏安裝在一顯示屏裝置上，顯示屏裝置則外置於所述鏡體且與所述鏡體相連接；所述分光稜鏡將光線分成兩路，一路通往所述目鏡，另一路經所述反光元件反射後沿與所述物鏡的光軸成70～110°方向成像於所述的圖像傳感器上。具有結構緊湊合理、體積小巧、使用方便、尤其是便於教學的特點。
文檔編號H04N5/225GK2862069SQ20062010040
公開日2007年1月24日 申請日期2006年1月17日 優先權日2006年1月17日
發明者曾麗珠, 楊鳴, 崔志英, 邵福棠, 鄭亞玲, 鍾勵勇, 毛磊 申請人:寧波永新光學股份有限公司