一种可穿戴式显示设备的制作方法

1.本发明涉及一种可穿戴式显示设备，具体涉及显微影像技术领域。


背景技术：

2.常用的光学显微镜包括单筒显微镜以及双筒显微镜，普通的光学显微镜可以用于观察生物样本等，双筒显微镜则可以设计成为体视显微镜使得观察时图像具有立体感。体视显微镜可用于如手术显微镜等。手术显微镜和其他显微镜基本原理类似，由物镜与目镜放大成像，并且通常包含分光器进行分光，通过二套或多套目镜让多人同时进行观察。
3.随着数字影像的兴起，提出了新的方案，即在目镜之前进行分光转换成数字影像后可以在目镜观察的同时在显示屏等相关设备上进行观看和文件录制。也有很多显微镜产品完全去除了直接目镜观察的功能，利用成像装置替代目镜进行观察。
4.在显微镜的使用中，由于观察者的瞳孔需要和目镜的出瞳重合以达到最佳观察效果，观察者通常需要以固定的姿势保持与目镜之间的关系，长时间工作就容易带来疲劳。这个问题在手术显微镜的使用时尤为严重，长时间的肌肉疲劳甚至可以引发职业病。传统手术显微镜的其他问题还包括：1.无论使用同轴助手镜还是数字成像，加入分光器后目镜观察的亮度会相应减少，手术医生在使用主镜观察时会受到一定的影响，为了提高亮度而增加显微镜的照明则对病人，尤其是眼科病人，产生不利的影响。2.传统光学的显微镜仅通过目镜观察时无法读取更多的手术参数。3.手术医生在观看以及操作同时需要兼顾手术环境，在注意力上有一定的影响。目前已经有将显微镜目镜去除换为数字成像结构的技术，但去除目镜的方法并不是个好的办法，因为这样破坏了原来显微镜的整体设计，而且置换上的成像系统通常没有原来完整显微镜系统的成像质量好。因此需要新的方法代替人眼对显微镜进行观察而不对目前市场上已投入使用的大量的显微镜系统做任何改动。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本发明实施例提供了一种用于显微镜观察的可穿戴式显示设备，解决了使用者长期固定姿势从目镜进行观察产生疲劳而且不能兼顾手术环境的问题，以及助手镜的分光问题。本发明所提供的可穿戴式显示设备可用于任何具有目镜的显微镜系统而无需对该显微镜系统进行改造。
6.本发明带来的优点还包括：1.利用本发明提供的可穿戴式显示设备在传统显微镜的观察中可以通过数字输入为观察者同时提供所需要的数据信息，如病人信息或辅助治疗的信息参数。2.可穿戴式显示设备可以简化显微镜的构造，由于取消助手镜或数字成像的分光系统可以增加观察亮度，降低显微镜成本以及降低照明强度。3.科手术显微镜中降低照明强度对病人的手术眼是非常有利的。
7.因此本发明提供了以下方案：一种用于显微镜观察的可穿戴式显示设备，包括一个可穿戴显示器，至少一个视频传感头和一个图像处理器，其中所述可穿戴显示器至少具有一个显示屏，用于穿戴者的观察，
所述视频传感头具有安装卡口，可直接安装在显微镜的目镜上获取图像信息，并将所获取的图像信息送入所述图像处理器进行处理，所述图像处理器输出的视频信号即可通过所述显示屏进行显示；通过所述可穿戴式显示设备，观察者可以无需对显微镜进行任何改造的条件下对显微镜目镜里的图像进行远程观察；图像处理器具有数字输入口、网络系统、系统运行管理软件、微处理器和存储功能。
8.优选地，在应用于双筒显微镜是，所述视频传感头为两个，可直接安装在双目镜的显微镜目镜上获取图像信息。
9.优选地，所述图像处理器，对图像进行处理，并进行数据存储、分享、编辑、传输与管理功能。
10.优选地，所述视频传感头具有的安装卡口适配目镜，方便按需求自行安装与拆除而无需对显微镜以及目镜的原有结构进行任何改变。
11.优选地，所述图像处理器输出的视频信号即可通过所述显示屏进行显示，其中图像处理器与视频传感头以及可穿戴显示器之间的通讯方式可通过线缆进行有线传输，也可以不通过线缆而进行无线传输。所述图像处理器具有数据输入输出及储存功能，可通过操作界面进行操作，并可支持远程观察和协助。
12.优选地，所述可穿戴式显示器为头戴式眼镜，通过透明显示屏进行显示。一个或多个可穿戴式显示器可以同时与图像处理器连接使用。
13.优选地，所述可穿戴显示器具有操作面板，使用人员可通过如连接的脚踏、遥控器、语音声控等对操作面板进行各种观察操作，包括选择显示内容、数据输入输出、图像亮度、色彩和对比度等。
14.本发明解决了显微镜目镜观察所带来的限制，可以让观察者获得更自由的操作方式。观察者头部姿态不受限制可以减少长时间观察所产生的疲劳。在多人观察时，本发明完全消除了主镜和辅助观察镜之间的图像差别。在用于手术显微镜时，除手术医生外，相关工作人员可根据需求利用可穿戴式显示设备实时通过画面监管手术，提供信息，和进行相应手术工作的配合或实现远程观看与远程协作；由于可以在可穿戴显示器中实时导入各种参数信息，本发明可以为所有传统显微镜提供通过传统目镜观察无法实现的功能，进行信息升级。
附图说明
15.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
16.图2至图7示出了本发明实施例为单筒显微镜所配置的可穿戴式显示设备示意图；图8至图13示出了本发明实施例为双筒显微镜所配置的可穿戴式显示设备示意图。
具体实施方式
17.本发明实施例提供了一种用于显微镜观察的可穿戴式显示设备，包括一个可穿戴显示器，至少一个视频传感头和一个图像处理器，其中所述可穿戴显示器至少具有一个显
示屏，用于穿戴者的观察，所述视频传感头具有安装卡口，可直接安装在显微镜的目镜上获取图像信息，并将所获取的图像信息送入所述图像处理器进行处理，所述图像处理器输出的视频信号即可通过所述显示屏进行显示；通过所述可穿戴式显示设备，观察者可以无需对显微镜进行任何改造的条件下对各种显微镜目镜里的图像进行远程观察。可穿戴显示器和连接外置主机可具有操作界面通过图像处理器等进行视频显示、记录、回访、编辑、存储以及标记等功能，也可通过互联网连接远程服务器，进行数据交互处理。
18.其中可穿戴显示器在具有二个显示屏时还可包括一组显示屏调整机构，通过此机构可以对两个显示屏的姿态进行调节以适应于观察者的瞳距和视力等要求等并协助观察者融合两个显示屏中图像，这对于把可穿戴显示设备用于立体显微镜观察时尤为需要。
19.以下就具体实施方式进行说明：图2所为一个用于单筒显微镜观察的可穿戴显示设备的实施方法。其中视频传感头通过线缆连接外置主机内的图像处理器以及可穿戴显示器：将一个视频传感头（1）安装在单筒显微镜的目镜（3）上，视频传感头获得的图像通过线缆（2）传送到外置主机（4）内经图像处理器对图像数据进行处理后再通过线缆传送给可穿戴显示器（5）的显示屏（6）进行显示，也可传输给其他外部显示器（7）进行显示。对于单筒显微镜的应用，所述可穿戴显示器可以只具有一个显示屏。
20.图3所示为另一个用于单筒显微镜观察的可穿戴显示设备的实施方法。其中视频传感头通过线缆连接外置主机内的图像处理器，可穿戴显示器则具有无线功能，可通过无线方法与图像处理器连接。具体实施方式是：将一个视频传感头（1）安装在单筒显微镜的目镜（3）上，视频传感头获得的图像通过线缆（2）传送到外置主机（4）内经图像处理器对图像数据进行处理后再通过无线连接传送给可穿戴显示器（5）的显示屏（6）进行显示，也可传输给其他外部显示器（7）进行显示。
21.图4所示为另一个用于单筒显微镜观察的可穿戴显示设备的实施方法。其中具有无线传输功能的视频传感头（11）通过无线方法连接外置主机（4）内的图像处理器，而可穿戴显示器5则通过线缆与所述图像处理器连接: 具体实施方法是将一个具有无线传输功能的视频传感头（11）安装在单筒显微镜的目镜（3）上，所述视频传感头获得的图像通过无线连接传送到外置主机（4）内，经图像处理器对图像数据进行处理后再通过线缆连接（2）传送给可穿戴显示器（5）的显示屏（6）进行显示，也可传输给其他外部显示器（7）进行显示。
22.图5所示为另一个用于单筒显微镜观察的可穿戴显示设备的实施方法。其中具有无线传输功能的视频传感头（11）通过无线方法连接外置主机内的图像处理器以及具无线连接功能的可穿戴显示器（51）: 具体实施方法是将一个具有无线传输功能的视频传感头（11）安装在单筒显微镜的目镜（3）上，所述视频传感头获得的图像通过无线连接传送到外置主机（4）内经图像处理器对图像数据进行处理后再通过无线连接传送给所述具无线连接功能的可穿戴显示器（51）的显示屏（6）进行显示，也可传输给其他外部显示器（7）进行显示。
23.图6所示为另一个用于单筒显微镜观察的可穿戴显示设备的实施方法。其中图像处理器被安装在视频传感头内，所述具有内置图像处理器的视频传感头（12）通过线缆（2）连接可穿戴显示器（5）。具体做法是将一个所述具有内置图像处理器的视频传感头（12）安装在单筒显微镜的目镜（3）上，视频传感头（12）获得的图像数据经图像处理器进行处理后
再通过线缆连接（2）传送给可穿戴显示器（5）的显示屏（6）进行显示，也可传输给其他外部显示器（7）进行显示。
24.图7所示为另一个用于单筒显微镜观察的可穿戴显示设备的实施方法。其中图像处理器被安装在视频传感头内，所述具有图像处理器的视频传感头通过无线方法与可穿戴显示器（5）连接。具体做法是将一个所述具有内置图像处理器及有无线传输功能的的视频传感头（13）安装在单筒显微镜的目镜（1）上，视频传感头（13）获得的图像数据经图像处理器处理后再通过无线的方法传送给具无线连接功能的可穿戴显示器（51）的显示屏（6）进行显示，也可传输给其他外部显示器（7）进行显示。
25.上述的用于单筒显微镜的可穿戴显示设备也可以扩展到双筒显微镜。图8说明了一个用于双筒显微镜观察的可穿戴显示设备的具体实施方法，其中视频传感头通过线缆连接外置主机中的图像处理器，后者再通过线缆与可穿戴显示器连接进行工作。具体方法是将两个视频头（1）分别安装在双筒显微镜的两个目镜（31、32）上，两个视频传感头获得的图像分别通过线缆（2）传送到外置主机（4），经图像处理器对图像数据进行处理后再通过线缆传送给可穿戴显示器（5）的显示屏（6）进行显示，也可传输给其他外部显示器（7）进行显示；对于非体视显微镜的应用，所述可穿戴显示器（5）可以只具有一个显示屏也可以具有二个显示屏。当所述可穿戴显示设备用于双筒体视显微镜时，二个视频传感头（1）分别采集输入的视频信号经图像处理器后由可穿戴显示器（5）的二个显示屏（6）分别进行显示。观察者即可通过所述可穿戴显示设备观察到立体的图像。外置主机，图像处理器和可穿戴显示器上均可包括操作面板或界面，供使用者对图像的显示、储存、观察模式、图像亮度及对比度、参数输入输出等进行控制。观察者通过这套可穿戴显示设备进行显微镜观察的同时，可以在显示屏上同时读取通过外置主机，图像处理器或其他外围设备输入的信息，数据或操作参数。当所述可穿戴显示器（5）具有二个显示屏时，还可包括一组显示屏调整机构（61、62），通过所述调整机构可以对两个显示屏（6）的姿态进行调节以适应于观察者的瞳距和视力等要求等并协助观察者融合两个显示屏上的图像，这种调整机构尤其适用于立体图像的观察。
26.图9说明了一个用于双筒显微镜观察的可穿戴显示设备的具体实施方法，其中视频传感头（1）通过线缆（2）连接外置主机中的图像处理器，后者再通过无线与可穿戴显示器连接进行工作。具体方法是将两个视频头（1）分别安装在双筒显微镜的目镜（31、32）上，两个视频传感头获得的图像数据分别通过线缆（2）传送到外置主机（4）经图像处理器进行处理后再通过无线连接传送给具无线连接功能的可穿戴显示器（51）的显示屏（6）进行显示，也可传输给其他外部显示器（7）进行显示；对于非体视显微镜的应用，所述可穿戴显示器（51）可以只具有一个显示屏也可以具有二个显示屏。当所述可穿戴显示设备用于双筒体视显微镜时，二个视频传感头（1）分别采集输入的视频信号经图像处理器后由可穿戴显示器（51）的二个显示屏（6）分别进行显示。观察者即可通过所述可穿戴显示设备观察到立体的图像。外置主机，图像处理器和可穿戴显示器上均可包括操作面板或界面，供使用者对图像的显示、储存、观察模式、图像亮度及对比度、参数输入输出等进行控制。观察者通过这套可穿戴显示设备进行显微镜观察的同时，可以在显示屏上同时读取通过外置主机，图像处理器或其他外围设备输入的信息，数据或操作参数。当具无线连接功能的可穿戴显示器（51）具有二个显示屏时，还可包括一组显示屏调整机构（61、62），通过所述调整机构可以对两个显示屏（6）的姿态进行调节以适应于观察者的瞳距和视力等要求等并协助观察者融合两个
显示屏上的图像，这种调整机构尤其适用于立体图像的观察。
27.图10说明了另一个用于双筒显微镜观察的可穿戴显示设备的具体实施方法，其中具无线传输功能的视频传感头（11）通过无线连接外置主机（4）中的图像处理器，后者再通过线缆与可穿戴显示器（5）连接进行工作。方法是将两个具无线传输功能的视频传感头（11）分别安装在双筒显微镜的目镜（31、32）上，两个所述视频传感头（11）获得的图像分别通过无线连接传送到外置主机（4），经图像处理器对图像数据进行处理后再通过线缆传送给可穿戴显示器（5）的显示屏（6）进行显示，也可传输给其他外部显示器（7）进行显示；其中二个具无线传输功能的视频传感头（11）分别采集的图像数据经图像处理器处理后由可穿戴显示器（5）的显示屏（6）分别进行显示。对于非体视显微镜的应用，所述可穿戴显示器（5）可以只具有一个显示屏或可以具有二个显示屏。当所述可穿戴显示设备用于双筒体视显微镜时，二个具无线传输功能的视频传感头（11）分别采集的视频信号经图像处理器处理后由可穿戴显示器（5）的二个显示屏（6）分别进行显示。观察者即可通过所述可穿戴显示设备观察到立体的图像。外置主机，图像处理器和可穿戴显示器上均可包括操作面板或界面，供使用者对图像的显示、储存、观察模式、图像亮度及对比度、参数输入输出等进行控制。观察者通过这套可穿戴显示设备进行显微镜观察的同时，可以在显示屏上同时读取通过外置主机，图像处理器或其他外围设备输入的信息，数据或操作参数。当可穿戴显示器（5）具有二个显示屏时，还可包括一组显示屏调整机构（61、62），通过所述调整机构可以对两个显示屏（6）的姿态进行调节以适应于观察者的瞳距和视力等要求等并协助观察者融合两个显示屏上的图像，这种调整机构尤其适用于立体图像的观察。
28.图11所示为另一个用于双筒显微镜观察的可穿戴显示设备的具体实施方法，其中具无线传输功能的视频传感头（11）通过无线连接外置主机中的图像处理器，后者再通过无线与具无线连接功能的可穿戴显示器（51）连接进行工作。方法是将两个具有无线传输功能的视频传感头（11）分别安装在双筒显微镜的目镜（31、32）上，两个具有无线传输功能的视频传感头获得的图像数据分别通过无线连接传送到外置主机（4）中经图像处理器进行处理后再通过无线方法传送给具有无线连接功能的可穿戴显示器（51）的显示屏（6）进行显示，也可传输给其他外部显示器（7）进行显示；其中二个具无线传输功能的视频传感头（11）分别采集的图像数据经图像处理器处理后由具有无线连接功能可穿戴显示器（51）的显示屏（6）分别进行显示。对于非体视显微镜的应用，所述可穿戴显示器（51）可以只具有一个显示屏或也可以具有二个显示屏。当所述可穿戴显示设备用于双筒体视显微镜时，二个具无线传输功能的视频传感头（11）分别采集的视频信号经图像处理器处理后由具有无线连接功能的可穿戴显示器（51）的二个显示屏（6）分别进行显示。观察者即可通过所述可穿戴显示设备观察到立体的图像。外置主机，图像处理器和可穿戴显示器上均可包括操作面板或界面，供使用者对图像的显示、储存、观察模式、图像亮度及对比度、参数输入输出等进行控制。观察者通过这套可穿戴显示设备进行显微镜观察的同时，可以在显示屏上同时读取通过外置计算机，图像处理器或其他外围设备输入的信息，数据或操作参数。当具无线连接功能的可穿戴显示器（51）具有二个显示屏时，还可包括一组显示屏调整机构（61、62），通过所述调整机构可以对两个显示屏（6）的姿态进行调节以适应于观察者的瞳距和视力等要求等并协助观察者融合两个显示屏上的图像，这种调整机构尤其适用于立体图像的观察。
29.图2所示为另一个用于双筒显微镜观察的可穿戴显示设备的具体实施方法，其中
视频传感头具有内置的图像处理器，后者再通过线缆与可穿戴显示器连接进行工作。具体方法是将两个具有内置图像处理器的视频传感头（12）分别安装在双筒显微镜的目镜（31、32）上，两个视频传感头获得的图像由所述内置图像处理器处理后再通过线缆传送给可穿戴显示器（5）的显示屏（6）进行显示，也可传输给其他外部显示器（7）进行显示；其中二个具有内置图像处理器的视频传感头（12）分别采集的图像数据经图像处理器处理后由可穿戴显示器（5）的二个显示屏（6）分别进行显示。对于非体视显微镜的应用，所述可穿戴显示器（5）可以只具有一个显示屏或也可以具有二个显示屏。当所述可穿戴显示设备用于双筒体视显微镜时，二个有内置图像处理器的视频传感头（12）分别采集的视频信号经图像处理器处理后由可穿戴显示器（5）的二个显示屏（6）分别进行显示。观察者即可通过所述可穿戴显示设备观察到立体的图像。可穿戴显示器（5）上可包括操作面板或界面，其中所包含的图像处理器等可无线与外部设备对接供使用者对图像的显示、储存、观察模式、图像亮度及对比度、参数输入输出等进行控制。观察者通过这套可穿戴显示设备进行显微镜观察的同时，可以在显示屏上同时读取通过外置设备，服务器或其他外围设备输入的信息，数据或操作参数。当可穿戴显示器（5）具有二个显示屏时，还可包括一组显示屏调整机构（61、62），通过所述调整机构可以对两个显示屏（6）的姿态进行调节以适应于观察者的瞳距和视力等要求等并协助观察者融合两个显示屏上的图像，这种调整机构尤其适用于立体图像的观察。
30.图13所示为另一个用于双筒显微镜观察的可穿戴显示设备的具体实施方法，其中具有无线传输功能的视频传感头具有内置的图像处理器，后者再通过无线方法与具无线连接功能的可穿戴显示器连接进行工作。具体方法是将两个具有内置图像处理器的且具无线功能的视频头（13）分别安装在双筒显微镜的目镜（31、32）上，两个所述视频传感头获得的图像由所述内置图像处理器处理后再通过无线方法传送给具无线连接功能的可穿戴显示器（51）的显示屏（6）上进行显示，也可传输给其他外部显示器（7）进行显示；其中二个具有内置图像处理器以及无线传输功能的视频传感头（13）分别采集的图像数据经图像处理器处理后由具无线连接功能的可穿戴显示器（51）的二个显示屏（6）分别进行显示。对于非体视显微镜的应用，所述具无线连接功能的可穿戴显示器（51）可以只具有一个显示屏或也可以具有二个显示屏。当所述可穿戴显示设备用于双筒体视显微镜时，二个有内置图像处理器及有无线传输功能的视频传感头（13）分别采集的视频信号经图像处理器处理后由具有无线连接功能的可穿戴显示器（51）的二个显示屏（6）分别进行显示。观察者即可通过所述可穿戴显示设备观察到立体的图像。可穿戴显示器上可包括操作面板或界面，其中所包含的图像处理器等可无线与外部设备对接供使用者对图像的显示、储存、观察模式、图像亮度及对比度、参数输入输出等进行控制。观察者通过这套可穿戴显示设备进行显微镜观察的同时，可以在显示屏上同时读取通过外置设备，服务器或其他外围设备输入的信息，数据或操作参数。
31.以上的实施例只是部分说明了本发明的实施方法。在这个基础上还可推出许多组合来组成用于通过显微镜目镜观察的可穿戴设备。比如所述图像处理器可以内置于可穿戴显示器内；或者可穿戴显示器和视频传感头可以同时具有图像处理器，起到加强或协同的作用。另外为了简化结构，在用于双筒显微镜上进行观察时，两个视频传感头可以先连接在一起，然后通过单根线缆与图像传感器或可穿戴显示器连接。
32.虽然结合附图描述了本发明的实施例，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明
的精神和范围的情况下作出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。