本申請(qǐng)涉及一種顯微鏡光學(xué)系統(tǒng)，更具體地涉及一種顯微鏡的用于拍照或者攝像的成像的光學(xué)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

顯微鏡是一種向人類展示微觀世界的光學(xué)儀器。根據(jù)其應(yīng)用領(lǐng)域和光學(xué)原理可分為例如：光學(xué)顯微鏡，手術(shù)顯微鏡，x光顯微鏡，掃描電子顯微鏡，共聚焦顯微，超分辨熒光顯微鏡等等。

傳統(tǒng)無(wú)相機(jī)系統(tǒng)的顯微鏡都只能通過(guò)眼睛進(jìn)行觀察，而當(dāng)我們?cè)阽R下找到一個(gè)目標(biāo)位置后再去找另外一個(gè)目標(biāo)時(shí)，第一個(gè)目標(biāo)往往會(huì)因?yàn)橐苿?dòng)樣品之后很難再重新找到，這樣就導(dǎo)致很多數(shù)據(jù)的丟失。有了相機(jī)系統(tǒng)就能把每次觀察的樣品圖像記錄下來(lái)用來(lái)做數(shù)據(jù)對(duì)比。在顯微鏡引入了相機(jī)系統(tǒng)(可包括攝像機(jī)模塊和/或照相機(jī)模塊)后，在一些應(yīng)用領(lǐng)域產(chǎn)生了對(duì)于相機(jī)系統(tǒng)的小型化、輕量化的技術(shù)需求。

一個(gè)典型的例子是應(yīng)用于醫(yī)療領(lǐng)域的手術(shù)顯微鏡，手術(shù)顯微鏡已作為一種常規(guī)的醫(yī)療設(shè)備廣泛應(yīng)用于眼科、耳鼻喉科、神經(jīng)外科、牙科等各種外科手術(shù)。手術(shù)顯微鏡系統(tǒng)一般包括：手術(shù)顯微鏡支架和手術(shù)顯微鏡本體。圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)中的設(shè)置在手術(shù)顯微鏡支架II上的手術(shù)顯微鏡本體I。在現(xiàn)有設(shè)計(jì)中，在手術(shù)顯微鏡支架的立柱與支撐臂之間或者支撐臂與懸臂之間的連接接頭大部分都需要設(shè)計(jì)成可樞轉(zhuǎn)連接接頭，從而能滿足在實(shí)際手術(shù)操作中靈活移動(dòng)對(duì)于操作者而言相對(duì)笨重的手術(shù)顯微鏡本體的需求。所以，縮小手術(shù)顯微鏡本體內(nèi)置的相機(jī)系統(tǒng)的體積是勢(shì)在必行的技術(shù)需求。

圖2示出了現(xiàn)有技術(shù)中的手術(shù)顯微鏡的基本結(jié)構(gòu)。如圖2所示，手術(shù)顯微鏡中集成有攝像機(jī)模塊和/或照相機(jī)模塊以拍攝視頻和/或照片。在手術(shù)顯微鏡的主光路(觀察光路)中設(shè)置有分光器，從被觀察物體上發(fā)出的光線被手術(shù)顯微鏡收集以后，其中的一部分通過(guò)分光器反射進(jìn)入了攝像機(jī)模塊和/或照相機(jī)模塊。

圖3和圖4示出了現(xiàn)有技術(shù)中的手術(shù)顯微鏡中的攝像機(jī)模塊和/或照相機(jī)模塊的示意性光路圖。如圖3和圖4所示，主光路A和主光路B分別是手術(shù)顯微鏡的兩條主光路(由于手術(shù)顯微鏡從光學(xué)角度是一種立體顯微鏡，或者說(shuō)體視顯微鏡，所以其光路由從左右物鏡分別到左右目鏡的左右兩條主光路A和B構(gòu)成)。分光器1設(shè)置在手術(shù)顯微鏡的一條主光路(主光路B)中，該分光器1允許一定比例的光線保持透射，沿著主光路B繼續(xù)傳播直至進(jìn)入人眼；而剩余比例的光線將被分光器1反射轉(zhuǎn)折一定角度后，直接進(jìn)入攝像機(jī)模塊和/或照相機(jī)模塊。這些經(jīng)過(guò)反射轉(zhuǎn)折的光線通過(guò)成像鏡頭組件2，之后會(huì)在圖像探測(cè)器3或膠片上形成光學(xué)影像從而被記錄。

繼續(xù)如圖3和圖4所示，在現(xiàn)有技術(shù)方案中，分光器1、成像鏡頭組件2和圖像探測(cè)器3都位于同一主光路一側(cè)(圖3中的主光路B側(cè))。圖中的長(zhǎng)度L是由主光路B的中軸線到圖像探測(cè)器3的最短距離。該距離L在很大程度上決定了手術(shù)顯微鏡頭部的體積大小。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述問(wèn)題，本申請(qǐng)公開了顯微鏡光學(xué)系統(tǒng)，其包括至少一個(gè)主光路和用于對(duì)被觀察物體拍照或者攝像的成像系統(tǒng)，所述成像系統(tǒng)包括分光器、一個(gè)或多個(gè)成像透鏡、光路轉(zhuǎn)折元件和圖像探測(cè)器，所述分光器設(shè)置在所述至少一個(gè)主光路中以便將主光路中的光線的一部分光能量反射進(jìn)入到所述成像系統(tǒng)中形成成像系統(tǒng)的光路，所述光路轉(zhuǎn)折元件使得所述成像系統(tǒng)的光路轉(zhuǎn)折90度至180度。

根據(jù)顯微鏡光學(xué)系統(tǒng)的一種示例性構(gòu)型，所述光路轉(zhuǎn)折元件使得所述成像系統(tǒng)的光路轉(zhuǎn)折180度。

根據(jù)顯微鏡光學(xué)系統(tǒng)的一種示例性構(gòu)型，所述光路轉(zhuǎn)折元件包括道威棱鏡或者兩個(gè)直角棱鏡或者兩個(gè)反射鏡。

根據(jù)顯微鏡光學(xué)系統(tǒng)的一種示例性構(gòu)型，所述分光器包括分光棱鏡或者分光片。

根據(jù)顯微鏡光學(xué)系統(tǒng)的一種示例性構(gòu)型，所述圖像探測(cè)器包括CMOS圖像傳感器、CCD圖像傳感器或者膠卷底片。

根據(jù)顯微鏡光學(xué)系統(tǒng)的一種示例性構(gòu)型，所述顯微鏡光學(xué)系統(tǒng)為包含第一主光路和第二主光路的立體顯微鏡光學(xué)系統(tǒng)或手術(shù)顯微鏡光學(xué)系統(tǒng)，所述分光器從第一主光路中的光線中分出部分光能量以形成成像系統(tǒng)的光路，被所述光路轉(zhuǎn)折元件轉(zhuǎn)折的成像系統(tǒng)的光路與第二主光路垂直相交。

根據(jù)顯微鏡光學(xué)系統(tǒng)的一種示例性構(gòu)型，在所述第二主光路中設(shè)置中性濾光片。

根據(jù)顯微鏡光學(xué)系統(tǒng)的一種示例性構(gòu)型，所述分光器具有10％-90％的透射率和10％-90％的反射率，所述分光器從主光路中的光線中分出10％-90％的光能量進(jìn)入到所述成像系統(tǒng)中形成成像系統(tǒng)的光路。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本申請(qǐng)的顯微鏡光學(xué)系統(tǒng)至少具有以下優(yōu)點(diǎn)：本申請(qǐng)的顯微鏡光學(xué)系統(tǒng)中，由于利用光路轉(zhuǎn)折元件將用于對(duì)被觀察物體拍照或者攝像的成像系統(tǒng)的光路轉(zhuǎn)折90度至180度，從而縮短了由顯微鏡光學(xué)系統(tǒng)的主光路的中軸線到圖像探測(cè)器的最短距離，由此縮小了顯微鏡頭部的體積。

附圖說(shuō)明

圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)中的設(shè)置在手術(shù)顯微鏡支架上的手術(shù)顯微鏡本體；

圖2示出了現(xiàn)有技術(shù)中的手術(shù)顯微鏡的基本光學(xué)結(jié)構(gòu)的正視圖；

圖3示出了現(xiàn)有技術(shù)中的手術(shù)顯微鏡中的攝像機(jī)模塊和/或照相機(jī)模塊的示意性光路的右視圖；

圖4示出了現(xiàn)有技術(shù)中的手術(shù)顯微鏡中的攝像機(jī)模塊和/或照相機(jī)模塊的示意性光路的仰視圖；

圖5示出了本申請(qǐng)一個(gè)實(shí)施例的手術(shù)顯微鏡本體的剖視結(jié)構(gòu)的俯視圖，其中示出了手術(shù)顯微鏡內(nèi)部的光學(xué)元件；

圖6示出了本申請(qǐng)一個(gè)實(shí)施例的手術(shù)顯微鏡的攝像機(jī)模塊和/或照相機(jī)模塊的示意性光路的仰視圖；

圖7示出了本申請(qǐng)?jiān)僖粋€(gè)實(shí)施例的手術(shù)顯微鏡的攝像機(jī)模塊和/或照相機(jī)模塊的示意性光路的仰視圖。

圖8示出了本申請(qǐng)?jiān)僖粋€(gè)實(shí)施例的手術(shù)顯微鏡的攝像機(jī)模塊和/或照相機(jī)模塊的示意性光路的仰視圖。

具體實(shí)施方式

下面參照附圖說(shuō)明根據(jù)本申請(qǐng)的實(shí)施例的顯微鏡光學(xué)系統(tǒng)。在下面的描述中，闡述了許多具體細(xì)節(jié)以便使所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員更全面地了解本申請(qǐng)。但是，對(duì)于所屬技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員明顯的是，本申請(qǐng)的實(shí)現(xiàn)可不具有這些具體細(xì)節(jié)中的一些。此外，應(yīng)當(dāng)理解的是，本申請(qǐng)并不限于所介紹的特定實(shí)施例。相反，可以考慮用下面的特征和要素的任意組合來(lái)實(shí)施本申請(qǐng)，而無(wú)論它們是否涉及不同的實(shí)施例。因此，下面的方面、特征、實(shí)施例和優(yōu)點(diǎn)僅作說(shuō)明之用而不應(yīng)被看作是權(quán)利要求的要素或限定，除非在權(quán)利要求中明確提出。

如圖5所示，根據(jù)本申請(qǐng)一個(gè)實(shí)施例的手術(shù)顯微鏡包括分光器1，成像透鏡組件(未示出)，圖像探測(cè)器3和光路轉(zhuǎn)折元件4。分光器1設(shè)置在手術(shù)顯微鏡的主光路B中以便將主光路B中的光線的一部分轉(zhuǎn)折進(jìn)入到攝像機(jī)模塊和/或照相機(jī)模塊的成像系統(tǒng)的光路中(以下簡(jiǎn)稱為“相機(jī)光路”)，光路轉(zhuǎn)折元件4使得成像系統(tǒng)的光路轉(zhuǎn)折180度。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，可以利用光路轉(zhuǎn)折元件4將光路轉(zhuǎn)折90度至180度之間的任意角度而同樣達(dá)到對(duì)成像系統(tǒng)的光路進(jìn)行轉(zhuǎn)折的技術(shù)效果。

分光器1可以為能夠?qū)崿F(xiàn)光路轉(zhuǎn)折的任何合適的光學(xué)元件或者光學(xué)元件的組合，這些變型不脫離本申請(qǐng)的保護(hù)范圍。例如，分光器1可以為分光棱鏡或者分光片。分光器具有5％-95％的透射率以及5％-95％的反射率，分光器從主光路中的光線中分出5％-95％的光能量進(jìn)入到成像系統(tǒng)中形成成像系統(tǒng)的光路。

成像透鏡組件可以包括多個(gè)成像透鏡以將被觀察物體成像在圖像探測(cè)器3上。

圖像探測(cè)器3可以為任何合適類型的圖像傳感裝置，例如CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor，互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體)圖像傳感器、CCD(Charge-coupled Device，電荷耦合元件)圖像傳感器或者膠卷底片，這些變型不脫離本申請(qǐng)的保護(hù)范圍。

光路轉(zhuǎn)折元件4可以為能夠?qū)崿F(xiàn)光路轉(zhuǎn)折的任何合適的光學(xué)元件或者光學(xué)元件的組合，這些變型不脫離本申請(qǐng)的保護(hù)范圍。例如，光路轉(zhuǎn)折元件4可以為道威棱鏡、兩個(gè)反射鏡或者兩個(gè)直角棱鏡。

如圖6所示，根據(jù)本申請(qǐng)另一個(gè)實(shí)施例的手術(shù)顯微鏡的攝像機(jī)模塊和/或照相機(jī)模塊的成像系統(tǒng)包括分光器1，構(gòu)成成像透鏡組件的多個(gè)成像透鏡21、22和23，圖像探測(cè)器3和作為光路轉(zhuǎn)折元件的道威棱鏡41。分光器1設(shè)置在手術(shù)顯微鏡的主光路B中以便將主光路B中的光線的一部分光能量反射進(jìn)入到與主光路B垂直或具有一定夾角的攝像機(jī)模塊和/或照相機(jī)模塊的成像系統(tǒng)的光路中形成相機(jī)光路，隨后，道威棱鏡41使得相機(jī)光路轉(zhuǎn)折180度，與主光路A垂直相交，同時(shí)經(jīng)過(guò)透鏡22和23后到達(dá)圖像探測(cè)器3。通過(guò)將相機(jī)光路進(jìn)行折疊，縮短了分光器1(即主光路B中軸線)到圖像探測(cè)器3的最短距離L，同時(shí)，圖像探測(cè)器3設(shè)置成鄰近主光路A。

如圖7所示，根據(jù)本申請(qǐng)?jiān)僖粋€(gè)實(shí)施例的手術(shù)顯微鏡的攝像機(jī)模塊和/或照相機(jī)模塊的成像系統(tǒng)包括分光器1，構(gòu)成成像透鏡組件的多個(gè)成像透鏡21、22和23，圖像探測(cè)器3和作為光路轉(zhuǎn)折元件的兩個(gè)反射鏡42和43。分光器1設(shè)置在手術(shù)顯微鏡的主光路B中以便將主光路B中的光線的一部分光能量反射進(jìn)入到與主光路B垂直或具有一定夾角的攝像機(jī)模塊和/或照相機(jī)模塊的成像系統(tǒng)的光路中形成相機(jī)光路，隨后，兩個(gè)反射鏡42和43使得相機(jī)光路轉(zhuǎn)折180度，與主光路A垂直相交，同時(shí)經(jīng)過(guò)透鏡22和23后到達(dá)圖像探測(cè)器3。通過(guò)將相機(jī)光路進(jìn)行折疊，縮短了分光器1(即主光路B中軸線)到圖像探測(cè)器3的最短距離L，同時(shí)，圖像探測(cè)器3設(shè)置成鄰近主光路A。

如圖8所示，根據(jù)本申請(qǐng)?jiān)僖粋€(gè)實(shí)施例的手術(shù)顯微鏡的攝像機(jī)模塊和/或照相機(jī)模塊的成像系統(tǒng)包括分光器1，構(gòu)成成像透鏡組件的多個(gè)成像透鏡21、22和23，圖像探測(cè)器3和作為光路轉(zhuǎn)折元件的兩個(gè)直角棱鏡44和45。分光器1設(shè)置在手術(shù)顯微鏡的主光路B中以便將主光路B中的光線的一部分光能量反射進(jìn)入到與主光路B垂直或具有一定夾角的攝像機(jī)模塊和/或照相機(jī)模塊的成像系統(tǒng)的光路中形成相機(jī)光路，隨后，兩個(gè)直角棱鏡44和45使得相機(jī)光路轉(zhuǎn)折180度，與主光路A垂直相交，同時(shí)經(jīng)過(guò)透鏡22和23后到達(dá)圖像探測(cè)器3。通過(guò)將相機(jī)光路進(jìn)行折疊，縮短了分光器1(即主光路B中軸線)到圖像探測(cè)器3的最短距離L，同時(shí)，圖像探測(cè)器3設(shè)置成鄰近主光路A。

在如圖6，圖7和圖8所示的三個(gè)實(shí)施例均縮短了現(xiàn)有技術(shù)中相機(jī)光路從分光器1(即主光路B中軸線)到圖像探測(cè)器3的直線距離，又將被光路轉(zhuǎn)折元件轉(zhuǎn)折180的相機(jī)光路與另外一路沒(méi)有被分光的主光路A垂直相交，進(jìn)而減小了整套相機(jī)光學(xué)系統(tǒng)在手術(shù)顯微鏡本體中的體積。上述三個(gè)實(shí)施例中分光器1均具有80％的透射率和20％的反射率，分光器1從主光路B的光線中分出20％的光能量從而形成相機(jī)光路，所以造成了主光路A和主光路B光能量的差異，為避免兩個(gè)主光路的光能量差異造成人左右眼觀察效果的差異，所以三個(gè)實(shí)施例均在主光路A中設(shè)置一個(gè)可以濾除20％光能量的中性濾光片(Neutral Density Filter,ND Filter)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本申請(qǐng)的技術(shù)方案中，由于利用光路轉(zhuǎn)折元件將攝像機(jī)模塊和/或照相機(jī)模塊的成像系統(tǒng)的光路轉(zhuǎn)折90度至180度，從而使得光路轉(zhuǎn)折元件與攝像機(jī)模塊和/或照相機(jī)模塊相機(jī)的一些部件(特別是圖像探測(cè)器)不在同一觀察光路一側(cè)。本申請(qǐng)中，通過(guò)對(duì)攝像機(jī)模塊和/或照相機(jī)模塊的成像系統(tǒng)的光路進(jìn)行轉(zhuǎn)折，縮小了由顯微鏡光學(xué)系統(tǒng)的兩條主光路的中軸線共同確定的面到圖像傳感器的距離L，由此縮小了顯微鏡頭部的體積。

對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本申請(qǐng)的范圍或精神的情況下，可對(duì)上文所公開的實(shí)施例作出各種修改和變型。根據(jù)本說(shuō)明書所公開的對(duì)本申請(qǐng)的實(shí)踐，本申請(qǐng)的其它實(shí)施例對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是顯而易見的。本說(shuō)明書及其公開的示例應(yīng)被認(rèn)為只是例示性的，本申請(qǐng)的真正范圍由所附權(quán)利要求及其等同物指定。