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多达80％的视觉环境体验是通过视觉感知实现的。没有空间视野，我们几乎无法保持方向。在近的几十年中，神经科学已经对复杂的过程获得了许多见识，大脑的视觉皮层和大脑皮层通过这些复杂的过程完成了从眼睛到图像的信号处理工作。徕卡显微系统公司与苏黎世大学神经信息研究所和瑞士联邦理工学院联合进行的一项研究表明，我们的大脑如何灵活而有力地结合视觉信号以创建空间图像。结果为体视显微镜的创新提供了基础在分辨率和聚焦深度方面，FusionOptics™突破了以前无法克服的限制。FusionOptics™所带来的显着性能提升对于显微镜的日常工作非常有价值。
体视显微镜使我们能够借助两条独立的光路以3D方式观察微观结构-原则上，它们就像我们两只眼睛的延伸一样。自从Horatio S. Greenough发明发明以来，体视显微镜就一直根据主要基于Ernst Abbe的光学原理工作。一个多世纪以来，光学设计人员一直致力于将放大倍率，分辨率和图像质量推向光学允许的极限。这些限制取决于分辨率，会聚角和工作距离之间的相关性。显微镜分辨率越高，左右光束路径之间的会聚角越大，可用的工作距离越短。但是，增加光轴之间的距离会导致观察者看到的三维图像失真。然后，对象中的立方体将显示为高塔。单独使用较大的变焦范围几乎没有用，因为随着放大倍数的增加，光学分辨率也不会随之增加。结果就是所谓的空放大倍数。
图1：卡车的轴承密封件：压力测试后的橡胶磨损
关于视觉感知和视觉问题的科学研究表明，大脑可以选择性地处理来自各个眼睛的信息，并且它非常能够补偿两只眼睛的视敏度差异。这为Leica Microsystems的开发工程师提供了一个简单而巧妙的想法。为什么不利用大脑的这种能力，并利用显微镜的每个光路获取不同的信息呢？一个图像通道可提供高分辨率，另一图像深度可提供。大脑将两个截然不同的图像合并为单个空间图像。全新的光学方法FusionOptics™具有两个明显的优势。与现有的体视显微镜相比，可以大大提高分辨率，并且可以显着提高聚焦深度。此外，
图2：硅表面具有几微米高的化学蚀刻金字塔（照片：德国弗赖堡弗劳恩霍夫太阳能系统研究所ISE）
图3：贯通连接不良
但是，这种设计的可行性首先必须根据神经生理学来审查-大脑是否可以将两只眼睛之间差异很大的信号处理为正确的三维图像。较早的研究主要涉及二维图像。徕卡显微系统公司向苏黎世大学和瑞士联邦理工大学神经信息学研究所的丹尼尔·基珀博士提出了这个想法，他们专门研究灵长类动物大脑中的信号处理，并同意进行相应的研究。Kiper与研究生助理Cornelia Schulthess和Leica Microsystems的Harald Schnitzler博士一起设计了一项研究。对36位视力正常的测试对象进行了心理物理测试，研究了双眼视觉信号的组合。特别令人感兴趣的是，当两只眼睛都受到不同刺激时，是否会发生眼内信号抑制。其结果将是被压抑的眼睛的图像将仅被部分感知或根本不被感知。
Daniel Kiper博士和Cornelia Schulthess
在实验期间，测试对象观察到围绕中央固定点排列的斑块。场要么具有光栅要么是均匀的（图4）。为了在双眼的空间感知上产生差异，需要双眼视差–双眼必须受到不同的刺激。这可以通过使用特殊的立体护目镜完成，可以将单独的测试图像投影到每只眼睛。在一系列试验中，测试对象看到了网格块在各种深度平面中的排列发生了变化。在每张图像显示1000毫秒后，受试者报告他们看到网格斑的位置，以及它们出现在中央注视点之前还是之后。
对网格块的位置和各种空间平面中的空间分辨率的正确/不正确答案的评估没有显着差异。在任何测试中均未观察到信号抑制的迹象。这意味着人脑能够使用两只眼睛的信息来组成空间图像。不管是用两只眼睛采集图像还是每只眼睛提供完全不同的信息，这都是事实。结果再次证明了我们的大脑在处理视觉印象方面的适应能力和强大能力。
图4：视觉刺激的示意图。答：对测试图像的四种可能的看法。测试对象指定了网格出现的位置以及网格出现在注视点之前还是之后。B：来自不同双眼刺激的测试系列的示例（对应于A的感知图像3）。网格呈现给同一只眼睛或另一只眼睛。还显示了一些斑点在一只眼睛中移动（白色箭头）。
在研究提供的理论基础上，徕卡显微系统公司能够在全新的体视显微镜中实现FusionOptics™概念，这是一款变焦范围为20.5：1且分辨率高达525 lp / mm的显微镜。这对应于952 nm的解析结构尺寸。如果配置正确，则可以增加到1,050 lp / mm（结构尺寸为476 nm）。到目前为止，光学附件只能实现16：1的大变焦范围或放大倍率，而不会提高分辨率（空放大倍率）。
FusionOptics™所带来的显着性能提升对于显微镜的日常工作非常有价值。新一代物镜的工作距离大，可以方便地自由移动，以在显微镜载物台上检查样本。无论是在半导体技术，塑料开发，材料测试，刑侦，自然科学还是地球科学领域，新型体视显微镜都开拓了以前在传统体视显微镜中无法实现的前沿领域。
图5：砂布的聚集的氧化铝晶体。晶体尺寸允许不同的研磨能力。
