专利名称：三维旋转观察视频显微镜的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种显微镜，尤其是关于一种可以从不同角度对微小的观察对象进行旋转观察，而不需要移动样品或者倾斜观察对象，并且可以将获得的图像传送到显示设备如监视器、液晶显示器显示出来，也可以将图像传送到计算机中进行观察、测量、处理等操作的三维旋转观察视频显微镜。
背景技术：
视频显微镜是在传统显微镜基础上发展起来的新型显微观察系统。该系统由多组透镜组成，可以对微小的物体进行放大成像观测。视频显微镜的显著特点是通过透镜组获得的放大成像不是直接被人的肉眼观察到，而是通过CCD(光电耦合元件)摄像机获取图像，然后传送到显示设备如监视器或者液晶显示器显示出来。这样，观察到的信息就可以同时被多人获取，而不是只有显微镜操作员才能进行观测，而且图像可以彩色显示具有逼真感，同时降低了用眼的疲劳程度。视频显微镜的另一个特点就是通过CCD摄像机所获取的图像可以传送到计算机中进行处理，从而实现观察、测量、存档和分析等功能，甚至可以进行远程诊断，这就极大的扩展了显微镜的使用范围。
单筒视频显微镜能将微小物体加以放大并形成正的立体像，但只能获取样品垂直方向的成像信息，对样品其它方向的成像无能为力。如果移动或者倾斜样品，虽然可以观测到样品侧面的信息，但在成像放大倍数较高的情况下，想通过移动或者倾斜样品来观察某一点变得非常困难。这是因为成像倍数越高，成像的可视范围就越小，景深也随之变小。在这种情况下，操作者细微的动作都有可能导致视场改变而找不到所要观察的点，降低了可操作性。
发明内容
为了克服现有的视频显微镜只能获取所观察物体的垂直方向的成像信息，而对样品其它方向的成像信息无能为力的技术问题，本发明的目的是提供一种可变角度观察的三维旋转观察视频显微镜，可以对样品进行360°的旋转观察，从而排除视觉死角，实现三维图像观测，并可以将显微成像输送到显示设备或者带有图像采集功能的计算机系统显示出来，以利于操作者可以更好的对微小物体进行观测。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案如下在显微镜主机末端设置一段圆柱形薄壁螺纹接口，通过这个接口连接一个旋转连接座。旋转连接座由控制线接口、电机外罩、电机、旋转外圈、固定内圈、环形LED灯组、滚珠、小齿轮、大齿轮、上压圈、下压圈组成。
固定内圈连接在显微镜主机上，在固定内圈与旋转外圈之间装配有滚珠，并通过上下两个压圈固定，旋转外圈通过滚珠围绕固定内圈转动，旋转外圈上装配有大齿轮。在固定内圈上面安装了连接圈，连接圈侧面装配有一个可调速电机和一个小齿轮，小齿轮同旋转外圈上的大齿轮外切啮合。当电机转动时，带动小齿轮转动，通过大齿轮带动旋转外圈水平旋转。固定内圈内部设有环形LED灯组，朝向观察物体，通电后用来提供视场照明。环形LED灯组采用发散角度的白光LED，能够提供较大角度的照明，可以消除照明死角，能够使观测者对观察对象作更清晰的观查。
在旋转连接座的下方设置一个旋转观察模组。在旋转连接座的旋转外圈的下部设有螺纹，与旋转观察模组相连接。旋转观察模组上设有两个镜面相对的反射镜。第二反射镜位于反射模组中央，与水平夹角为45°，将第一反射镜反射过来的光学折射到透镜组；第一反射镜位于反射模组边缘内侧，负责将反射光折射到第二反射镜。第一反射镜可以根据观测要求设置不同的反射角度。由于反射角度的改变，反射光的光程也会跟着改变，就可以改变视频显微镜的工作距离。旋转观察模组为中空结构，当安装到旋转连接座上时，环形LED灯组发射的照明光线可以通过反射模组，不会影响到观测效果。旋转观察模组的作用是将观测对象侧面的图像通过第一反射镜反射到第二反射镜，第一反射镜再把图像反射到显微镜的透镜组，从而可以观察到观测对象的侧面图像。进行三维旋转观测时，将反射角度固定的反射模组安装到旋转连接座上面，开动电机，就可以实现在不移动或倾斜观测对象的情况下对观测对象进行360°旋转观测。当不安装旋转观察模组时，本显微镜将对观测对象作垂直观测。
在显微镜主机上方安装一个彩色CCD(电子耦合组件)摄像机，该相机顶部带有视频线接口和CCD电源线接口。通过视频线接口可以将三维旋转视频显微镜获得的观察对象的图像传送到接收装置如监视器或者带图像采集功能的计算机系统显现出来。
由于本发明采用了上述结构，本发明的有益效果是，工作距离长，成像质量好，可以在不用移动或倾斜观察样品的情况下实现多角度旋转观察，排除了视觉死角，改善了照明条件，提高了观测质量。
图1是本发明的结构示意图；图2是图1的光学原理图；图3是图1的控制盒主视图；图4是图1的装配图。
图中11.底座，12.立柱，20.托圈，21.止紧螺钉，30.升降组，31.止紧螺钉，32.调节手轮，40.显微镜支架，41.连接臂，42.显微镜夹具，50.彩色CCD摄像机，51.视频线接口，52.CCD电源线接口，60.显微镜主机，61.变倍调节旋钮，62.微调手轮，63.透镜组，70.旋转连接座，71.大齿轮，72.电机，721.电机、光源控制线接口，73.导线，74.小齿轮，75.旋转外圈，76.滚珠，77.连接圈，78.上压圈，79.固定内圈，701.下压圈，702.环行LED灯组，80.旋转观察模组，81.第二反射镜，82.第一反射镜，90.控制盒，91.电源开关，92.电源指示灯，93.电机开关，94.电机方向调节旋钮，95.背景光亮调节旋钮，96.电机速度调节旋钮，97.电机、光源控制线插座，98.CCD电源线插座，99.220V/50Hz电源线插座，A.照明光，B.反射光。
具体实施例方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明三维旋转观察视频显微镜的一个优选实施例。如图1所示，底座11，上面安装有立柱12。在立柱上，安装有用来调节显微镜主机高度的升降组30和防止显微镜主机下滑的托圈20，升降组和托圈分别通过止紧螺钉31、21固定在立柱上。显微镜支架40连接在升降组30上，支撑安装在其上的显微镜主机60。显微镜主机上方连接了彩色CCD摄像机50，用来捕捉观察对象的成像信息。在显微镜主机末端设有可以旋转并且可以提供视场照明的旋转连接座70，与显微镜主机螺纹连接。旋转连接座下方连接有观察模组80，可以实现三维旋转观察。还包括为彩色CCD摄像机提供电源和用来调节照明光源亮度以及旋转连接座的旋转速度和方向的控制盒90。
升降组30包括止紧螺钉31和调节旋钮32，通过旋转止紧螺钉31可以将升降组在立柱12上上下移动。顺时针(逆时针)转动调节手轮32，可以使显微镜主机60上下移动。关于显微镜主机的支撑部分，显微镜支架40连接在升降组上。它是由前伸的倒“L”字型的连接臂41和安装在连接臂上的显微镜夹具42组成。显微镜主机包括变倍调节旋钮61和微调手轮62。显微镜主机穿过显微镜夹具42并被固定到显微镜支架40上。显微镜支架和带调节32手轮的升降组连接在一起，并安装到平台的立柱上，由止紧螺钉31固定。升降组30下面设计了托圈20，以防止显微镜主机下滑。
三维旋转观察视频显微镜的成像部分由彩色CCD(电荷耦合元件)摄像机50和作为成像透镜的显微镜主机60构成。彩色CCD(电荷耦合元件)摄像机上带有视频线接口51和CCD电源线接口52。显微图像可以直接通过彩色CCD摄像机的视频线接口51输送到接收装置如监视器或者带图像采集功能的计算机系统显现出来。可以分别利用显微镜主机上的变倍调节旋钮61和支撑显微镜主机的升降组30上的调节手轮32来调节显微镜镜头的放大倍率和焦距。用户根据需要旋转显微镜变倍调节旋钮61，选择适当倍率观察图像，这个过程中不用改变镜头焦距。
该显微镜可以实现连续变倍观察，能将微小物体加以放大且形成正的立体像。具有较长的工作距离和宽阔的视野。彩色CCD摄像机50与显微镜主机60连接在一起，松开升降组30上面的止紧螺钉31转动调节手轮32可以调节显微镜主机60的高度，从而以获得清晰的成像。
图2所示是本实施例实现对观察对象进行旋转三维观察的主要原理的示意图。主要是通过旋转连接座70和旋转观察模组80来实现。
旋转连接座70包括固定在显微镜主机上的固定内圈79，围绕中心轴转动的旋转外圈75，装配在固定内圈79与旋转外圈75之间的滚珠76，固定在旋转外圈75上面的大齿轮71，装配在固定内圈79上的电机72和小齿轮74，以及提供照明的环形LED灯组702。
旋转观察模组80通过螺纹与旋转连接座的旋转外圈75连接在一起，其上面设有第二反射镜和第一反射镜，第二反射镜伸到反射模组80中央，与水平面夹角为45°，第一反射镜与第二反射镜相对，装配在反射模组80内侧，与水平面夹角为67.5°。
如图3所示，控制盒90包括电源开关91，电源指示灯92，电机开关93，电机方向调节按钮94，背景光亮度调节旋钮9，电机速度调节旋钮96，电机、光源控制线插座97，CCD电源线插座98，220V/50Hz电源输入插座99。
电机72的外罩上带有电机、光源控制线接口721，通过外接控制线与控制盒90上的电机、光源控制线插座97相连接，提供电机72转动和环形LED灯组702照明所需的电源。电机外罩上有导线73被连接到下面的环形LED灯组702。通过控制盒90上的电机方向调节按钮94和电机速度调节旋纽96可以控制电机72的转动方向和速度；背景光亮调节旋纽95用来调节环行LED灯组702的亮度，以适应不同的样品观测要求。
当三维旋转观察显微镜正常工作时，旋转连接座70上的环行LED灯组702发出照明光A照亮视场。观察对象将光线反射到第二反射镜81和第一反射镜82，第一反射镜又将光线反射到第二反射镜，第二反射镜再将反射光B反射到显微镜主机60中的透镜组63。透镜组63对观测物体的图像进行放大，放大后的图像最终被彩色CCD摄像机50捕获，获得显微图像。电机72转动时，带动小齿轮74，小齿轮74又带动与其外啮合的大齿轮71。大齿轮71固定在旋转外圈75上，旋转观察模组80通过旋转外圈75连接在旋转连接座70的下方。大齿轮71转动时，便带动旋转连接座和旋转观察模组80转动，从而可以实现对观察对象进行360°旋转观察。
三维旋转观察视频显微镜有上述的结构并在观察微小物体(样品)时以下列步骤使用。
1.把样品放置到底座11上，然后打开控制盒90上的电源开关91。环形LED灯组702发射照明光照亮视场。
2.转动显微镜主机60上的变倍调节旋钮61，改变倍率至最低(0.65×)。
3.打开控制盒90上的电机开关93，调节电机速度调节旋钮96使电机72转速至最高，开始旋转观察。
4.调节工作距离与焦距，顺时针(逆时针)转动调节手轮32，使主机上下移动直至图像围绕固定一点转动为止。
5.转动变倍调节旋钮61，改变倍率至最大(4.5×)，使电机72停止旋转，调节微调手轮62使图像清晰。
权利要求
1.一种三维旋转观察视频显微镜，它是由底座(11)，安装在底座上的立柱(12)，同立柱相连接，可以用来调节显微镜主机(60)高度的升降组(30)，连接在升降组上支撑显微镜主机的支架(40)，显微镜主机(60)组成，其特征是在显微镜主机上方连接有用来捕捉图像的彩色CCD摄像机(50)，在显微镜主机末端通过螺纹连接有可以旋转并且可以提供视场照明的旋转连接座(70)，旋转连接座上连接有用来实现三维观察的旋转观察模组(80)；还包括为彩色CCD摄像机(50)提供电源和用来调节照明光源亮度以及旋转连接座的旋转速度和方向的控制盒(90)；所述的旋转连接座(70)包括固定在显微镜主机上的固定内圈(79)，围绕中心轴转动的旋转外圈(75)，通过上压圈(78)和下压圈(701)装配在固定内圈(79)与旋转外圈(75)之间的滚珠(76)，固定在旋转外圈(75)上面的大齿轮(71)，装配在固定内圈(79)上的电机(72)和小齿轮(74)，以及提供照明的环形LED灯组(702)；所述的旋转观察模组(80)通过螺纹与旋转连接座(70)的旋转外圈(75)连接在一起，其上面设有第二反射镜(81)和第一反射镜(82)，第二反射镜(81)伸到反射模组(80)中央，与反射模组水平面夹角为45°，第一反射镜(82)与第二反射镜(81)相对，装配在反射模组内侧，与反射模组水平面成一定夹角。
2.根据权利要求1所述的三维旋转观察视频显微镜，其特征是所述的第一反射镜(82)与水平面所成夹角为67.5°。
3.根据权利要求1或2所述的三维旋转观察视频显微镜，其特征是所述的显微镜支架(40)连接在升降组(30)上，它是由前伸的倒“L”字型的连接臂(41)和安装在连接臂上的显微镜夹具(42)组成。
4.根据权利要求1或2所述的三维旋转观察视频显微镜，其特征是所述的立柱(12)上，在升降组(30)的下方还设有防止升降组(30)下滑的拖圈(20)。
5.根据权利要求1或2所述的三维旋转观察视频显微镜，其特征是所述的升降组(30)和拖圈(20)分别由止紧螺钉(31)、止紧螺钉(21)固定在立柱(12)上。
6.根据权利要求1或2所述的三维旋转观察视频显微镜，其特征是所述的控制盒(90)包括电源开关(91)，电源指示灯(92)，电机方向调节按钮(94)，电机开关(93)，背景光亮调节旋纽(95)，电机速度调节旋纽(96)，电机、光源控制线插座(97)，CCD电源线插座(98)，220V/50Hz电源输入插座(99)。
全文摘要
本发明公开了一种三维旋转观察视频显微镜，它包括底座11、立柱12、安装在立柱上的升降组30、连接在升降组上的显微镜支架40、装配在显微镜支架上的显微镜主机60，所述显微镜主机的上方安装有彩色CCD摄像机50，下方连接有旋转连接座70和旋转观察模组80；还包括控制盒90。旋转连接座上带有旋转外圈75、滚珠76、固定内圈79，旋转外圈通过滚珠围绕固定内圈转动，带动连接在其上的旋转观察模组转动；旋转观察模组包括第一反射镜82和第二反射镜81，通过第一、第二反射镜将观察对象的图像反射到显微镜主机上。本发明可以从不同角度对微小的观察对象进行旋转观察，而不需要移动样品或者倾斜观察对象，并且可以将获得的图像传送到显示设备如监视器、液晶显示器显示出来，也可以将图像传送到计算机中进行观察、测量、处理等操作。
文档编号H04N5/225GK1800902SQ200510101088
公开日2006年7月12日 申请日期2005年11月14日 优先权日2005年11月14日
发明者余文坚, 余任冲, 苏俊安, 罗平 申请人:广州和创电子科技有限公司, 桂林威达股份有限公司桂林光学仪器厂