故事

Fusionoptics - 结合了高分辨率和景深的理想3D光学图像

我们的视觉环境高达80%的视觉环境经验。没有空间视觉,我们几乎无法保持面向。近几十年来,神经科学已经获得了许多洞察力,他们的大脑的视觉皮质和脑皮质在处理源自眼中的信号中的迷人工作进入图像中的复杂过程。由徕卡微系统和苏黎世大学和瑞士联邦理工学院联合开展的一项研究表188金宝搏的网址明,我们的大脑如何灵活且有力地加入视觉信号以创造最佳的空间图像。结果为一个提供了基础立体声显微镜的创新在解决方案和焦点深度方面,通过以前不可能克服的限制,这已经突破:Fusionoptics™。Fusionoptics™获得的显着性能增加对于显微镜的日常工作非常有价值。

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两只眼睛的延伸

立体声显微镜使我们能够在两个单独的光束路径的帮助下查看3D的微结构 - 原则上,原则上工作就像我们两只眼睛的延伸一样。自从他们的发明是Horatio S. Greenough的发明以来,立体声显微镜根据主要基于Ernst Abbe的工作,根据光学原理进行了工作。超过一个世纪,光学设计师已经努力将放大,分辨率和图像质量推向光学允许的限制。这些限制由分辨率,收敛角和工作距离之间的相关性决定。显微镜分辨率越高,左​​右光束路径之间的收敛角越高,可用工作距离越低。然而,增加光轴之间的距离会导致观察者看到的三维图像变得扭曲;对象中的立方体将显示为一个高大的塔楼。单独使用更大的变焦范围几乎没有使用,因为随着倍率的增加,光学分辨率没有伴随增加。结果是所谓的空放大率。

限制被破坏

关于视觉感知和视觉问题的科学研究表明,大脑可以选择性地从个体眼睛处理信息,并且它能够补偿两只眼睛的视力的差异。这给了Leica Microsystems的开发工程师一个简单但巧妙的想法。188金宝搏的网址为什么不利用大脑的这种能力,并使用显微镜的每个光束路径进行不同的信息?一个图像通道提供高分辨率,另一个景深。两个非常不同的图像由大脑合并为单个最佳的空间图像。全新的光学方法FusionOptics™带来了两个不同的优势。与现有立体声显微镜相比,分辨率可以大幅增加,并且可以显着提高焦深。此外,可以增加分辨率而不增加两个光束路径之间的收敛角。

科学研究证实了新的方法

然而,首先必须根据神经生理学审查这种设计的可行性 - 大脑是否可以处理两只眼睛之间差异的信号变成正确的三维图像。早期的研究主要涉及二维图像。188金宝搏的网址Leica Microsystems向苏黎世大学和瑞士联邦理工学院的神经素信息研究所Daniel Kiper博士提交了想法,他专门研究灵长类动物的信号处理,并同意进行相应的研究。Kiper以及研究生助理Cornelia Schulthess和Leica Microsystems的Harald Schnitzler博士设计了一项研究。188金宝搏的网址36具有正常视觉敏锐度的测试对象接受了对抗视觉信号的双目组合的心理物理测试。特别感兴趣的是,当双眼暴露于不同的刺激时,是否发生了共形信号抑制。结果是抑制眼睛的形象只会被部分或根本不被察觉。

在实验期间,测试受试者观察到围绕中央固定点布置的贴片。田地要么有光栅或均匀(图4)。为了在两只眼睛的空间感知中产生差异,需要双目视差 - 双眼必须暴露于不同的刺激。这是使用特殊立体声护目镜完成的,可以将单独的测试图像投射到每只眼睛。在一系列试验中,测试对象在各种深度平面中看到了网格贴片的布置。在1,000毫秒可见的每个图像之后,受试者报告他们看到网格贴片,以及它们是否出现在中央固定点的前面或后面。

评估网格贴片位置的正确/不正确答案以及各种空间平面中的空间分辨率的答案显示出没有显着差异。在任何测试中没有观察到信号抑制的证据。这意味着人脑能够使用双眼的最佳信息以便构成最佳的空间图像。无论图像是使用双眼还是每只眼睛都提供完全不同的信息,这是真的。结果再次证明了我们的大脑如何适应和强大的大脑在加工视觉印象中。

图4:视觉刺激的示意图。答:对测试图像的四种可能的感知。指定网格出现的测试对象以及它们是否出现在固定点的前面或后面。B:来自测试系列的示例,用于不同双目刺激(对应于来自a)的感知图像3)。网格呈现给同一眼睛或不同的眼睛。还显示出一些斑块在一只眼睛(白色箭头)偏移。

Fusionoptics™提供单种式3D图像

On the theoretical basis provided by the study, Leica Microsystems was able to implement the Fusion Optics™ concept in a completely new stereomicroscope, which is the world’s first one with a zoom range of 20.5:1 and a resolution of up to 525 lp/mm. This corresponds to a resolved structure size of 952 nm. When appropriately configured, this can be increased to up to 1,050 lp/mm (structure size of 476 nm). Up until now, optical attachments could only achieve a maximum zoom range of 16:1 or a magnification increase without an increase in resolution (empty magnification).

Fusionoptics™获得的显着性能增加对于显微镜的日常工作非常有价值。新客观一代的较大工作距离允许方便的运动自由度来检查显微镜阶段上的标本。无论是在半导体技术,塑料开发,材料测试,犯罪学,自然科学还是地球科学 - 新的立体声显微镜都会打开以前在常规立体镜检查中过于达到的边界。

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