一种内置有显示模块的显微数码互动教学方法及装置

技术领域

本发明涉及数码显微镜技术领域，具体是一种内置有显示模块的显微数码互动教学方法及装置。

背景技术

显微镜数码互动教学系统，使老师在显微实验课堂上可以随时观察到所有学生的显微镜图像，并能进行各种数字示教，实现教师和学生有效生动的互动教学，已经被广泛应用，并取得了很好的效果。显微镜数码互动教学系统也随着技术的发展，历经了数代技术更新，从最初的模拟图像传输，到高分辨率的数字图像传输；从复杂的非标传输线、到标准的RJ45网络传输线，再到目前最新的无线传输技术，如CN201320808463.1《一种基于无线传输技术的互动教学装置》，避免复杂的布线，便于快速搭建和维护；从学生端没有计算机设备，到学生端配置台式计算机、笔记本电脑、平板电脑、到学生自带的移动终端如智能手机和便携式平板等，如CN201711045166.4《一种基于多种移动终端的智能数码互动实验教学系统》，直接采用学生的手机作为显示设备，降低了成本，也便于维护；为了增加互动性，CN201610405648.6《一种基于联网通讯的数码显微镜及其互动方法》增加了光标示教技术，提高教师和学生之间互动效率，这些技术的改进，为学生和教师带来越来越好的体验。

但上述方案，为了实现教师和学生之间交互，都要求学生端要配有一个外置显示器，这样的话学生需要在目镜观察和显示器观察之间频繁切换，带来很多不利问题：学生在观察图像时，过多关注的是显示器上的信息并未通过显微镜目镜进行观察，学生的动手操作能力无法得到有效锻炼和提高；学生可能会因为实验操作的无聊，操作计算机或移动终端来消遣；甚至，该采用前述方案组建的数码互动系统，在实时讨论交流时，很难针对同一位置进行讨论，影响互动交流的效果。

CN109031643 A《一种增强现实显微镜》、CN110476101A《用于病理学的增强现实显微镜》和CN103034610A《一种AR增强现实辅助宝石观察教学用显微镜》，公开了一种将显示屏内置到显微镜的方法，可以在目镜下观察到标本的同时可以看到显示屏上标注，但是还存在不足，一是学生在操作显微镜或者标注时，需要离开目镜也会造成分心；二是无法将学生端的标注信息或状态信息传送给教师端，实现真正的互动。

发明内容

本发明的目的在于提供一种内置有显示模块的显微数码互动教学方法及装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种内置有显示模块的显微数码互动教学装置，包括学生端显微镜、路由器、教师端计算机和教师端显微镜，所述教师端显微镜连接有教师端计算机，所述教师端计算机和学生端显微镜通过有线或无线路由器连接在一起，所述学生端显微镜包括学生端显微镜主体，所述学生端显微镜主体的上端的一侧设置有目镜，且学生端显微镜主体的外侧靠近目镜的下端连接有输入设备如摇杆操纵器，所述学生端显微镜主体的内部靠近目镜的下端安装有投影分光模块，且学生端显微镜主体的内部靠近投影分光模块的下端安装有成像分光模块，所述学生端显微镜主体的内部靠近投影分光模块的一侧安装有显示模块光学透镜，且学生端显微镜主体的内部靠近成像分光模块的一侧安装有图像采集模块光学透镜，所述学生端显微镜主体的内部靠近显示模块光学透镜的一侧安装有显示模块，且学生端显微镜主体的内部靠近图像采集模块光学透镜的一侧安装有图像采集模块，所述显示模块的一端连接有显示模块信号线，所述图像采集模块的一端连接有图像采集模块信号线，所述显示模块信号线和图像采集模块信号线的一端共同连接有学生端计算机，所述学生端显微镜主体的外侧靠近成像分光模块的下端安装有物镜，且学生端显微镜主体的外侧远离物镜的下端设置有载物台，所述载物台的上端设置有标本。

作为本发明进一步的方案：所述学生端计算机为一种微型计算机，且学生端计算机嵌入安装在学生端显微镜主体的一侧，所述学生端计算机和教师端计算机通过路由器形成一个局域网系统，所述学生端计算机通过显示模块与教师端计算机实现互动。

作为本发明再进一步的方案：所述显示模块可以采用LCD显示屏、OLED显示屏、microLED显示屏、DMD显示屏显示LCOS显示屏，所述学生端计算机用于控制显示模块和图像采集模块的显示，所述显示模块用于显示学生端显微镜的操作界面、标注信息和状态信息，所述显示模块可以接收并显示教师端计算机通过网络发送来的信息，且显示模块的标注信息或状态信息可以传送至教师端计算机，还可以与图像采集模块采集后的图像叠加后一起传送至教师端计算机。所述教师端计算机可以控制学生端显示模块包括屏幕开关，显示内容等。

作为本发明再进一步的方案：所述学生端显微镜主体安装有计算机输入设备如摇杆操纵器、鼠标，并与学生端计算机电性连接，可以通过该输入设备在显示模块上进行操作，如拍照、标注。

作为本发明再进一步的方案：所述物镜设置有物镜识别装置，可识别出当前工作物镜的倍数并显示在显示模块中。

作为本发明再进一步的方案：所述学生端显微镜的灯光亮度为数字调节，可通过学生端计算机在显示模块中进行操作并显示。

作为本发明再进一步的方案：所述载物台为电动载物台，可由学生端计算机进行控制，并可以通过输入设备在显示模块上进行操作，包括移动、自动聚焦等。

作为本发明再进一步的方案：所述学生端显微镜的显示模块，显示的信息包括但不限于操作栏、标注工具、状态栏等；其中操作栏，如拍照、设置相机参数等，视显微镜的硬件功能还有调节灯光亮度、移动载物台、自动对焦等；标注工具如图形标注、文字标注等；状态栏如显示当前拍照的数量，视显微镜的硬件功能还可以显示当前物镜的倍数、当前灯光的亮度、当前载物台的XYZ坐标等；这样学生可以最大限度在不脱离目镜的情况下进行显微镜的操作，并与教师互动，有效提高学生的专注力、动手能力和互动效率。

作为本发明再进一步的方案：所述路由器为一种无线路由器，所述学生端计算机和教师端计算机内部均设置有Wi-Fi。

作为本发明再进一步的方案：所述投影分光模块、显示模块光学透镜、显示模块、显示模块信号线、成像分光模块、图像采集模块光学透镜、图像采集模块、图像采集模块信号线、学生端计算机和摇杆操纵器集成为一个整体结构，还可以把所述目镜、投影分光模块、显示模块光学透镜、显示模块、显示模块信号线、成像分光模块、图像采集模块光学透镜、图像采集模块、图像采集模块信号线、学生端计算机和摇杆操纵器集成为一个整体结构。

一种内置有显示模块的显微数码互动教学方法，实现方法包括以下步骤：

S1、通过成像分光模块将物镜放大后的图像，一路反射到图像采集模块光学透镜上，再汇聚成像在图像采集模块上，另一路直接透过投影分光模块后，再成像在目镜的视场光阑上，显示模块经显示模块光学透镜汇聚后，再由投影分光模块反射后成像在目镜的视场光阑上；

S2、标本的放大图像与显示模块信息在目镜的视场光阑处叠加，从而通过成像分光模块实现标本同时在图像采集模块和目镜上成像；

S3、教师端计算机与学生端计算机通过网络进行交互，根据需要将教师端本地的信息发送至学生端计算机上，并通过显示模块进行显示，学生端显微镜内部的图像采集模块采集的图像或显示模块的信息通过路由器发送至教师端计算机上显示，同理，通过教师端显微镜可以把教师教学观察的标本显示在学生端计算机上，从而实现教学的互动。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

通过在学生端显微镜中安装显示模块、显示模块光学透镜显示模块信号线和学生端计算机，使得学生端不需要外置显示器，系统更为紧凑，操作使用更为简单，且不出现图像失真的问题，通过把路由器把教师端计算机和学生端计算机连成一个局域网，从而可以把学生端显微镜内部的图像采集模块采集的图像或显示模块的信息通过路由器发送至教师端计算机上显示，同理，通过教师端显微镜可以把教师教学观察的标本显示在学生端计算机上，从而实现教学的互动，提高学生的专注力、动手能力和教学效率。

附图说明

图1为一种内置有显示模块的显微数码互动教学装置的结构示意图；

图2为一种内置有显示模块的显微数码互动教学装置中学生端显微镜的结构示意图。

图中：1、学生端显微镜；11、学生端显微镜主体；101、目镜；102、投影分光模块；103、显示模块光学透镜；104、显示模块；105、显示模块信号线；106、图像采集模块信号线；107、学生端计算机；108、图像采集模块；109、图像采集模块光学透镜；110、载物台；111、标本；112、物镜；113、摇杆操纵器；114、成像分光模块；2、路由器；3、教师端计算机；4、教师端显微镜。

具体实施方式

请参阅图1～2，本发明实施例中，一种内置有显示模块的显微数码互动教学装置，包括学生端显微镜1、路由器2、教师端计算机3和教师端显微镜4，教师端显微镜4连接有教师端计算机3，教师端计算机3和若干个学生端显微镜1通过有线或无线路由器连接构成局域网，学生端显微镜1包括学生端显微镜主体11，学生端显微镜主体11的上端的一侧设置有目镜101，且学生端显微镜主体11的外侧靠近目镜101的下端连接有输入设备如摇杆操纵器113，摇杆操纵器113与学生端计算机107电性连接，且摇杆操纵器113为学生端计算机107的输入设备，通过学生端计算机107可以替代鼠标进行拍照、调节参数、标注、文字输入等操作，当然，也可以通过外部的鼠标进行拍照、调节参数、标注、文字输入等操作，路由器2优选的为一种无线路由器，学生端计算机107和教师端计算机3内部均设置有Wi-Fi，通过路由器2连接到互联网上，教师可以远距离在线教学，学生端显微镜主体11的内部靠近目镜101的下端安装有投影分光模块102，且学生端显微镜主体11的内部靠近投影分光模块102的下端安装有成像分光模块114，学生端显微镜主体11的内部靠近投影分光模块102的一侧安装有显示模块光学透镜103，且学生端显微镜主体11的内部靠近成像分光模块114的一侧安装有图像采集模块光学透镜109，学生端显微镜主体11的内部靠近显示模块光学透镜103的一侧安装有显示模块104，且学生端显微镜主体11的内部靠近图像采集模块光学透镜109的一侧安装有图像采集模块108，显示模块104的一端连接有显示模块信号线105，图像采集模块108的一端连接有图像采集模块信号线106，显示模块信号线105和图像采集模块信号线106的一端共同连接有学生端计算机107，学生端显微镜主体11的外侧靠近成像分光模块114的下端安装有物镜112，且学生端显微镜主体11的外侧远离物镜112的下端设置有载物台110，载物台110的上端设置有标本111。

优选的，学生端计算机107为一种微型计算机，且学生端计算机107嵌入安装在学生端显微镜主体11的一侧, 使得学生端不需要外置显示器，系统更为紧凑，操作使用更为简单，学生端计算机107和教师端计算机3通过路由器2形成一个局域网系统，学生端计算机107通过显示模块104与教师端计算机3实现互动，互动的方式包括文字交流和图案信息沟通。

优选的，显示模块104可以采用LCD显示屏、OLED显示屏、microLED显示屏、DMD显示屏和LCOS显示屏，分辨率可以选用1080P及以上，学生端计算机107用于控制显示模块104和图像采集模块108的显示，显示模块104用于显示学生端显微镜1的操作界面、标注信息和状态信息，如图像传感器拍照、参数调节和标注等功能，显示模块104可以接收并显示教师端计算机3通过网络发送来的信息，这些信息包括但不限于标注、文字等，且显示模块104的标注信息或状态信息可以传送至教师端计算机3，还可以与图像采集模块108采集后的图像叠加后一起传送至教师端计算机3，教师端计算机3还可以控制显示模块104包括屏幕开关，显示内容等。

优选的，物镜112设置有物镜识别装置，可识别出当前物镜的倍数并显示在显示模块104中。

优选的，学生端显微镜1的灯光亮度为数字调节，可通过学生端计算机107在显示模块中进行操作并显示。

优选的，载物台110为电动载物台，可由学生端计算机107进行控制，并可以通过输入设备在显示模块104上进行操作，包括移动、自动聚焦等。

优选的，学生端显微镜1的显示模块104，显示的信息包括但不限于操作栏、标注工具、状态栏等，其中操作栏，可通过摇杆操纵器113在显示模块104上进行操作，如拍照、设置相机参数等，学生端显微镜1的硬件功能还有调节灯光亮度、移动载物台、自动对焦等；标注工具如图形标注、文字标注等，可通过摇杆操纵器113在显示模块104上操作；状态栏如显示当前拍照的数量，学生端显微镜1的硬件功能还可以显示当前物镜的倍数、当前灯光的亮度、当前载物台的XY坐标等；这样学生可以最大限度在不脱离目镜的情况下进行显微镜的操作，并与教师互动，有效提高学生的专注力、动手能力和互动效率。

优选的，投影分光模块102、显示模块光学透镜103、显示模块104、显示模块信号线105、成像分光模块114、图像采集模块光学透镜109、图像采集模块108、图像采集模块信号线106、学生端计算机107和摇杆操纵器113集成为一个整体结构，还可以把目镜101、投影分光模块102、显示模块光学透镜103、显示模块104、显示模块信号线105、成像分光模块114、图像采集模块光学透镜109、图像采集模块108、图像采集模块信号线106、学生端计算机107和摇杆操纵器113集成为一个整体结构。

一种内置有显示模块的显微数码互动教学方法，实现方法包括以下步骤：

S1、通过成像分光模块114将物镜112放大后的图像，一路反射到图像采集模块光学透镜109上，再汇聚成像在图像采集模块108上，另一路直接透过投影分光模块102后，再成像在目镜101的视场光阑上，显示模块104经显示模块光学透镜103汇聚后，再由投影分光模块102反射后成像在目镜101的视场光阑上；

S2、标本111的放大图像与显示模块104信息在目镜101的视场光阑处叠加，从而通过成像分光模块114实现标本111同时在图像采集模块108和目镜101上成像，便可以在目镜101下同时观察标本111的显微放大图像和显示模块104的信息；

S3、教师端计算机3与学生端计算机107通过网络进行交互，根据需要将教师端本地的信息发送至学生端计算机107上，并通过显示模块104进行显示，学生端显微镜1内部的图像采集模块108采集的图像或显示模块104的信息通过路由器2发送至教师端计算机3上显示，同理，通过教师端显微镜4可以把教师教学观察的标本显示在学生端计算机107上，从而实现教学的互动。

以上所述的，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。