CN105158888A - 基于lcd液晶面板的可编程显微镜聚光镜装置及其成像方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于LCD液晶面板的可编程显微镜聚光镜装置及其成像方法，包括LCD液晶面板、聚光透镜或透镜组，其中LCD液晶面板放置于聚光透镜或透镜组的前焦面上，该聚光透镜或透镜组放置在显微镜成像系统的样品载物台下方或者上方，从而实现显微成像、偏光显微成像、光场显微成像以及光学染色多模式显微成像。本发明可通过编程实现照明孔径图案、孔径光阑尺寸等的灵活可调，通过在LCD液晶面板上显示制定图案，即可实现采用传统物理孔径光阑无法实现或者难以实现的显微功能，方便快捷地实现多模式显微成像。

Description

基于LCD液晶面板的可编程显微镜聚光镜装置及其成像方法

技术领域

本发明属于光学显微成像技术，特别是一种基于LCD液晶面板的可编程显微镜聚光镜装置及其多模式显微成像方法。

背景技术

聚光镜是光学显微镜中的一个重要组成部件，其功能是将显微镜光源所发出的光集中到一个锥形的区域，并为整个显微镜的视野中的样品提供均匀光强的照明。如图1所示，传统聚光镜一般具有两个关键部分构成，聚光透镜(或透镜组)与一个物理孔径光阑(李弥高,古成昌,罗小英.明/暗场正置金相显微镜照明系统设计[J].光学仪器,2010)。透过聚光镜的光形成一个倒锥形照射显微镜的样品，该光锥的发散角由物理孔径光阑所控制。物理孔径光阑一般是一个可伸缩的光圈，其可以通过机械调节，实现开大和缩小。物理孔径光阑开得越大，照明光锥的发散角越大。孔径光阑的尺寸与照明的空间相干性成反比，影响着显微镜成像的分辨率、景深和对比度。对于一般的显微镜成像系统而言，要保证孔径光阑的尺寸打开到正确的位置，以使其数值孔径与观察所用物镜数值孔径相匹配。过大的孔径光阑会使得样品得不到良好的对比度，而过小的孔径光阑则不足以提供最优的成像分辨率。

因此，现有聚光镜中唯一可调的部分就是其物理孔径光阑的尺寸，即通过调节聚光镜孔径光阑的尺寸，所以只能够改变照明光锥的发散角，而无法控制光线的强弱、色彩、色温。这导致现有显微镜往往需要在光路中插入一系列光学滤色片，如减光片、彩色滤光片、色温校正滤光片等等。此外物理孔径光阑仅仅能实现涨大或者缩小，无法产生更为复杂的图案控制。然而，现代显微镜系统往往伴随有多种显微成像模式，如明场成像、暗场成像和相衬成像，偏光成像等等，这些成像方式需要显微镜的光源提供更加灵活多变的控制。所以，现有的高端聚光镜都做成了塔式结构，里面需增设很多的可调附件，如暗场环遮光板、相衬环遮光板、偏振片等等。特别是暗场环遮光板与相衬环遮光板，这些元件都需要与每个物镜单独匹配，如果系统中有4个不同倍率的物镜，则需要分别配备四种不同尺寸的遮光板与之相配。显然，这使得聚光镜的结构变得日益复杂，元件数目越来越多，成本也随之越来越高。这种复杂的聚光镜结构一般需要熟练的显微镜工作者进行操作，并需要针对标本的差异和物镜的不同进行实践、校正(刘金,解玉兰.柯拉照明在显微镜调节中的应用[J].实验室科学,2006,(2):117-118.)。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于LCD液晶面板的可编程显微镜聚光镜装置及其多模式显微成像方法，在一台显微镜之中实现相衬、偏光、光场及光学染色显微成像。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种基于LCD液晶面板的可编程显微镜聚光镜装置，包括LCD液晶面板、聚光透镜或透镜组，其中LCD液晶面板放置于聚光透镜或透镜组的前焦面上。

一种基于LCD液晶面板的可编程显微成像方法，包括LCD液晶面板、聚光透镜或透镜组，其中LCD液晶面板放置于聚光透镜或透镜组的前焦面上，该聚光透镜或透镜组放置在显微镜成像系统的样品载物台下方或者上方，从而实现显微成像、偏光显微成像、光场显微成像以及光学染色多模式显微成像。

本发明与现有技术相比，其显著优点：(1)可通过编程实现照明孔径图案、孔径光阑尺寸等的灵活可调。(2)若采用的LCD液晶面板为彩色液晶面板，其还可以实现照明光色彩的灵活可调,无需任何机械移动装置与附加元件。(3)出射光束本身是线偏振光，采用可编程LCD液晶面板实现对聚光镜孔径光阑的透射光强与波长进行调制，通过在LCD液晶面板上显示制定图案，即可实现采用传统物理孔径光阑无法实现或者难以实现的显微功能，方便快捷地实现多模式显微成像，如明场、暗场、相衬成像、偏光成像、光学染色成像等，使这些功能集成于一台显微镜之中，从而大大增加了显微镜的灵活性，实现了其功能的多样化。

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

附图说明

图1是传统聚光镜原理图。

图2是本发明基于LCD液晶面板的可编程显微镜聚光镜装置原理图。

图3是基于TFT原理所实现的彩色LCD液晶面板的像素结构图。

图4是LCD液晶面板中每个像素点的坐标系示意图。

图5是相衬显微成像方法中LCD液晶面板所需显示的指定图案，其中虚线部分代表的是显微物镜的数值孔径区域NA_obj。

图6是偏光显微成像方法中LCD液晶面板或所需显示的指定图案，圆形区域的圆心像素位置坐标为(P_x,P_y)，半径为R。其中虚线部分代表的是显微物镜的数值孔径区域NA_obj。

图7是光场显微成像方法中LCD液晶面板所需显示的指定图案与坐标系示意图，其中虚线部分代表的是显微物镜的数值孔径区域NA_obj。

图8是明场光学染色显微成像方法中LCD液晶面板所需显示的指定图案，其中虚线部分代表的是显微物镜的数值孔径区域NA_obj。

图9(a)是暗场光学染色显微成像方法中LCD液晶面板所需显示的指定图案1(单色)，其中虚线部分代表的是显微物镜的数值孔径区域NA_obj。

图9(b)是暗场光学染色显微成像方法中LCD液晶面板所需显示的指定图案2(一个包含赤橙黄绿青蓝紫所有色彩的彩色圆环)，其中虚线部分代表的是显微物镜的数值孔径区域NA_obj。

图10是明场暗场复合光学染色显微成像方法中LCD液晶面板所需显示的指定图案，其中虚线部分代表的是显微物镜的数值孔径区域NA_obj。

图11(a)是差分光学染色显微成像方法中LCD液晶面板所需显示的指定图案1(2段编码)，其中虚线部分代表的是显微物镜的数值孔径区域NA_obj。

图11(b)是差分光学染色显微成像方法中LCD液晶面板所需显示的指定图案2(4段编码)，其中虚线部分代表的是显微物镜的数值孔径区域NA_obj。

图12(a)是相衬光学染色显微成像方法中LCD液晶面板所需显示的指定图案1(单色)，其中虚线部分代表的是显微物镜的数值孔径区域NA_obj。

图12(b)是相衬光学染色显微成像方法中LCD液晶面板所需显示的指定图案2(一个包含赤橙黄绿青蓝紫所有色彩的彩色圆环)，其中虚线部分代表的是显微物镜的数值孔径区域NA_obj。

图13(a)是传统明场光学显微镜拍摄到的衍射光学元件样品的图像。

图13(b)是采用本发明明场暗场复合光学染色显微成像方法拍摄到的衍射光学元件样品的图像。

图13(c)是采用本发明差分光学染色显微成像方法拍摄到的衍射光学元件样品的图像。

图13(d)是采用本发明差分光学染色显微成像方法拍摄到的衍射光学元件样品的另一组图像。

具体实施方式

结合图2，本发明基于LCD液晶面板的可编程显微镜聚光镜装置1用于为显微镜成像系统2提供均匀光强的照明，其中该基于LCD液晶面板的可编程显微镜聚光镜装置1包括LCD液晶面板3、聚光透镜或透镜组4，LCD液晶面板3放置于聚光透镜或透镜组4的前焦面上。显微镜成像系统2包括样品载物台5、显微物镜6、镜筒透镜7、以及相机8，其中透射过样品载物台5的光被显微物镜6收集，并经过镜筒透镜7放大后成像在相机8的图像平面。基于LCD液晶面板的可编程显微镜聚光镜装置1一般放置在样品载物台5的下方(对于倒置显微镜，则整个光路相反，即基于LCD液晶面板的可编程显微镜聚光镜装置1置于在样品载物台5的上方)。

LCD液晶面板3是作为一种透射型空间光调制器来使用的。LCD液晶面板3尺寸要能尽可能覆盖聚光透镜或透镜组4前焦面的所有有效区域，像素分辨率越高越好，像素尺寸越小越好。目前典型值为面板尺寸2-4.3寸，像素分辨率10×10至480×272，像素尺寸从20微米至10毫米不等。

结合图3，LCD液晶面板3是基于TFT结构的，TFT(ThinFilmTransistor)是指薄膜晶体管，意即每个液晶像素点都是由集成在像素点后面的薄膜晶体管来驱动，从而可以做到高速度、高亮度、高对比度空间光调制。LCD液晶面板3中每个液晶像素点结构如图3，其结构自下而上包括偏振片(水平方向)、TFT阵列(采用薄膜晶体管所构成的面阵列)、滤色片(包括红绿蓝三色)，偏振片(垂直方向)。其基本原理为：入射光首先经过线偏振片后变为线偏振光，经过TFT阵列所控制的液晶层后产生偏振方向的改变，随后每个像素点的光被分别透过红绿蓝三色滤色片，通过红绿蓝三基色重组后产生各种色彩，最后再次通过一个正交偏振片后产生空间分布的明暗变化。从而实现了透射光的二维光强分布，二维颜色分布的灵活可调，并且出射光束本身即是垂直方向的线偏振光。

为了实现LCD液晶面板3中每个像素点明暗与颜色的控制以形成不同空间分布的灰度/彩色图案，需采用相配套的硬件电路。由于TFT本身响应很快，硬件电路还可实现不同空间分布的彩色图案的快速切换，实现在时间上快速变化的灰度/彩色图案。这里硬件电路的具体实现方案已经有许多成熟技术，其主控制器可以采用(但不限于)单片机、ARM、或者可编程逻辑器件FPGA等。具体实施方案可以参考(苏维嘉,张澎.基于FPGA的TFT-LCD控制器的设计和实现[J].液晶与显示,2010,25(1):75-78.)。

本发明基于LCD液晶面板的可编程显微镜聚光镜装置1的“可编程”在于实现LCD液晶面板3中对入射照明的灵活操控性。LCD液晶面板3可实现透射光强与波长进行调制，从而可实现采用传统物理孔径光阑无法实现或者难以实现的显微功能。

下面介绍基于LCD液晶面板的可编程显微镜聚光镜装置的多模式显微成像方法：在此之前，首先必须对LCD液晶面板3中每个像素点的位置进行标记。具体方法如下：结合图4，建立坐标系。其中矩形区域代表LCD液晶面板的有效区域，坐标原点位于其中央。对于任意一个像素点P，其位置坐标为(P_x,P_y)，我们定义该点所对应的照明数值孔径为 ${\mathrm{NA}}_i={\mathrm{sin\θ}}_i=\sin arctan\frac{\sqrt{P_x^2+P_y^2}}{f}\≈\frac{\sqrt{P_x^2+P_y^2}}{f},$ 这里f代表聚光透镜或透镜组4的焦距。每个像素点P的照明数值孔径决定了其所发出的光学照射样品的角度由此公式可见，约靠近LCD液晶面板边缘的像素，其所发出的光学照射样品的角度θ_i越大。

本发明基于LCD液晶面板的可编程显微镜聚光镜装置的多模式显微成像方法主要包括显微成像方法、偏光显微成像方法、光场显微成像方法以及光学染色显微成像方法。

本发明的相衬显微成像方法，其实现步骤如下：

步骤一：将显微镜成像系统2的显微物镜6切换到合适倍率的相衬显微物镜，这里“合适倍率”是指根据实际观察的样品尺寸，使用者观察所需的放大倍数，与观察所需的实际区域而选定。相衬显微物镜与传统显微物镜的区别在于其后焦面处增加了一个环状相位板。

步骤二：利用硬件电路控制LCD液晶面板3，仅使其其中的一个环形区域的像素点区域透光即可(其余部分不透光)。该环形区域与显微物镜6的后焦面环状相位板区域相吻合。环形区域的示意图如图5所示，其中虚线部分代表的是显微物镜6的数值孔径区域NA_obj。显然，由于环状相位板位于显微物镜6的后焦面上，所以环形区域是落在显微物镜6的数值孔径区域NA_obj之内的。

步骤三：在此配置下，放入待观察样品，通过目镜观察或者采用相机8拍摄即可得到相衬显微成像结果。

本发明的偏光显微成像方法，其实现步骤如下：

步骤一：由于基于LCD液晶面板的可编程显微镜聚光镜装置，出射照明光束本身即是线偏振光，所以仅需要在成像光路中(显微物镜6之后)插入一个线偏振片，并与光轴保持垂直。

步骤二：利用硬件电路控制LCD液晶面板3，仅使其中央圆形区域的像素点区域透光即可(其余部分不透光)。结合图6，该圆形区域的大小正比于聚光镜孔径光阑的大小，一般而言要略小于物镜的数值孔径(虚线部分代表的是显微物镜的数值孔径区域NA_obj)。

步骤三：样品载物台5不放置任何样品，旋转线偏振片，直到视场完全变为黑暗，此时线偏振片的角度与照明光的偏振方向相互垂直，即为正交检偏位。

步骤四：在此配置下，放入待观察样品，通过目镜观察或者采用相机8拍摄即可得到偏振显微成像结果。

本发明的光场显微成像方法，其实现步骤如下：

步骤一：利用硬件电路控制LCD液晶面板3，仅使其一个圆形区域的像素点区域透光即可(其余部分不透光)即可。结合图7，控制该圆形区域的圆心像素位置坐标为(P_x,P_y)，可实现对光场显微成像的观察角度进行控制。控制该圆形区域的半径R可实现对于照明数值孔径角θ_ill的控制：θ_ill＝arctanR/f，数值孔径角θ_ill反比于焦深。一般而言，该圆形区域要落在物镜的数值孔径NA_obj区域之内。

步骤二：在此配置下，放入待观察样品，通过目镜观察或者采用相机8拍摄即可得到光场显微成像结果，观察时可以灵活调节圆形区域的位置(P_x,P_y)以及圆半径R来获得不同的观察视角以及焦深控制。

本发明的光学染色显微成像方法，与之前类似的是，光学染色显微成像方法的实现关键步骤是对LCD液晶面板3的显示图案进行控制。光学染色显微成像方法又可细分为明场光学染色、暗场光学染色、明场暗场复合光学染色、差分光学染色、相衬光学染色等，它们的实现步骤类似，区别仅仅在于LCD液晶面板3的显示图案不同。其具体实现步骤如下：

步骤一：对于基于LCD液晶面板的可编程显微镜聚光镜装置，显示对应于不同光学染色成像方法的指定图案。

步骤二：在此配置下，放入待观察样品，通过目镜观察或者采用相机8拍摄即可得到不同的光学染色显微成像结果。

不同的光学染色显微成像方法所对应的指定图案如图7-图11所示。

明场光学染色显微成像所对应的指定图案只包含一个彩色中央圆形即可(其余部分透光)。其颜色可以选取为红、绿、蓝或是它们的混合中的任何一种。该圆形区域的大小正比于聚光镜孔径光阑的大小，一般而言要略小于物镜的数值孔径(虚线部分代表的是显微物镜的数值孔径区域NA_obj)。

暗场光学染色显微成像所对应的指定图案为一个中空的彩色圆环(其余部分透光)。该圆环的内径与显微物镜的数值孔径区域NA_obj相切，外径略大于内径(一般为内径的120％‐180％)。其颜色可以选取为为红、绿、蓝或是它们的混合中的任何一种。甚至可以选取为包含赤橙黄绿青蓝紫所有色彩的彩色圆环。

明场暗场复合光学染色显微成像所对应的指定图案为明场光学染色图案与暗场光学染色图案相结合。显微物镜的数值孔径区域NA_obj内显示一种颜色，而位于显微物镜的数值孔径区域NA_obj外的圆环区域显示另一种颜色。其颜色组合可以选取为红、绿、蓝或是它们的混合中的任何一种。

差分光学染色显微成像所对应的指定图案在明场暗场复合光学染色图案的基础上，进一步把彩色圆环分割为面积相等的若干子区域，子区域相邻的颜色可以取不同的颜色。其颜色组合可以选取为红、绿、蓝或是它们的混合中的任何一种。彩色圆环还可被等面积分割为4段甚至更多，且子区域相邻的颜色均可以取不同的颜色。

相衬光学染色显微成像所对应的指定图案为一个中空的彩色圆环(其余部分不透光)。该环形区域与显微物镜6的后焦面环状相位板区域相吻合。其颜色可以选取为红、绿、蓝或是它们的混合中的任何一种。甚至可以选取为包含赤橙黄绿青蓝紫所有色彩的彩色圆环。

其中明场光学染色如图8所示，LCD液晶面板只需显示一个彩色中央圆形即可(其余部分不透光)。图8中以黄色为例，实际上可以选取为红/绿/蓝，或是他们的混合中的任何一种。该圆形区域的大小正比于聚光镜孔径光阑的大小，一般而言要略小于物镜的数值孔径(虚线部分代表的是显微物镜的数值孔径区域NA_obj)。

暗场光学染色如图9(a)所示，LCD液晶面板只需显示一个中空的彩色圆环即可(其余部分不透光)。该圆环的内径与显微物镜的数值孔径区域NA_obj相切，外径略大于内径(一般为内径的120％-180％)。图9(a)中以黄色为例，实际上可以选取为红/绿/蓝，或是他们的混合中的任何一种。甚至可以选取为包含赤橙黄绿青蓝紫所有色彩的彩色圆环，如图9(b)所示。

明场暗场复合光学染色如图10所示，顾名思义就是将明场光学染色图案与暗场光学染色图案相结合。显微物镜的数值孔径区域NA_obj内显示一种颜色，而位于显微物镜的数值孔径区域NA_obj外的圆环区域显示另一种颜色。图10中以黄色/绿色为例，实际上颜色组合可以选取为红/绿/蓝，或是他们的混合中的任何一种。

差分光学染色如图11(a)所示，其在明场暗场复合光学染色图案的基础上，进一步把彩色圆环分割为面积相等的若干子区域，子区域相邻的颜色可以取不同的颜色。图10(a)中，彩色圆环被分割为两部分，颜色分别取了红和绿。实际上颜色组合可以选取为红/绿/蓝，或是他们的混合中的任何一种。不仅仅限于图10(a)所示的2段编码，如图11(b)所示，彩色圆环还可被等面积分割为4段甚至更多，且子区域相邻的颜色均可以取不同的颜色。

相衬光学染色如图12(a)所示，LCD液晶面板3只需显示一个中空的彩色圆环即可(其余部分不透光)。该环形区域与显微物镜6的后焦面环状相位板区域相吻合。显然，由于环状相位板位于显微物镜6的后焦面上，所以环形区域是落在显微物镜6的数值孔径区域NA_obj之内的。图12(a)中以黄色为例，实际上可以选取为红/绿/蓝，或是他们的混合中的任何一种。甚至可以选取为包含赤橙黄绿青蓝紫所有色彩的彩色圆环，如图12(b)所示。

为了表明本发明的实际使用效果，我们采用一实例来说明。在实例中，我们采用基于LCD液晶面板的可编程显微镜聚光镜装置来实现可编程照明。采用该设置对衍射光学元件样品进行观察，图13(a)是传统明场光学显微镜拍摄到的衍射光学元件样品的图像。注意该样品本身是无色透明的，在传统明场显微镜下的对比度是很低的，图13(b)是采用本发明明场暗场复合光学染色显微成像方法拍摄到的衍射光学元件样品的图像。图13(c)是采用本发明差分光学染色显微成像方法拍摄到的衍射光学元件样品的图像。图13(d)是采用本发明差分光学染色显微成像方法拍摄到的衍射光学元件样品的另一组图像。由实验结果可以看出采用本发明所拍摄到的衍射光学元件样品的光学染色图像的对比度获得了很强的提升，并且图像中产生了红绿蓝多种色彩。

Claims (10)

1.一种基于LCD液晶面板的可编程显微镜聚光镜装置，其特征在于包括LCD液晶面板(3)、聚光透镜或透镜组(4)，其中LCD液晶面板(3)放置于聚光透镜或透镜组(4)的前焦面上。

2.根据权利要求1所述的基于LCD液晶面板的可编程显微镜聚光镜装置，其特征在于显微镜成像系统(2)包括样品载物台(5)、显微物镜(6)、镜筒透镜(7)以及相机(8)，其中透射过样品载物台(5)的光被显微物镜(6)收集，并经过镜筒透镜(7)放大后成像在相机(8)的图像平面，聚光透镜或透镜组(4)放置于在样品载物台(5)的下方或者上方。

3.根据权利要求1所述的基于LCD液晶面板的可编程显微镜聚光镜装置，其特征在于LCD液晶面板(3)覆盖聚光透镜或透镜组(4)前焦面的所有有效区域，LCD液晶面板(3)的面板尺寸2-4.3寸，像素分辨率10×10至480×272，像素尺寸为20微米至10毫米。

4.根据权利要求1所述的基于LCD液晶面板的可编程显微镜聚光镜装置，其特征在于LCD液晶面板(3)是基于TFT结构的面板，结构自下而上包括水平方向的偏振片、采用薄膜晶体管所构成的面阵列的TFT阵列、包括红绿蓝三色的滤色片，垂直方向的偏振片，其中入射光首先经过线偏振片后变为线偏振光，经过TFT阵列所控制的液晶层后产生偏振方向的改变，随后每个像素点的光被分别透过红绿蓝三色滤色片，通过红绿蓝三基色重组后产生各种色彩，最后再次通过一个正交偏振片后产生空间分布的明暗变化，从而实现了透射光的二维光强分布，二维颜色分布的灵活可调，并且出射光束本身即是垂直方向的线偏振光。

5.一种基于LCD液晶面板的可编程显微成像方法，其特征在于包括LCD液晶面板(3)、聚光透镜或透镜组(4)，其中LCD液晶面板(3)放置于聚光透镜或透镜组(4)的前焦面上，该聚光透镜或透镜组(4)放置在显微镜成像系统(2)的样品载物台(5)下方或者上方，从而实现显微成像、偏光显微成像、光场显微成像以及光学染色多模式显微成像。

6.根据权利要求5所述的基于LCD液晶面板的可编程显微成像方法，其特征在于在多模式显微成像之前对LCD液晶面板(3)中每个像素点的位置进行标记，即首先建立坐标系，其中矩形区域代表LCD液晶面板的有效区域，坐标原点位于其中央，对于任意一个像素点P，其位置坐标为(P_x,P_y)，定义该点所对应的照明数值孔径为 ${\mathrm{NA}}_i={\mathrm{sin\θ}}_i=\sin arctan\frac{\sqrt{P_x^2+P_y^2}}{f}\≈\frac{\sqrt{P_x^2+P_y^2}}{f},$ f代表聚光透镜或透镜组(4)的焦距，每个像素点P的照明数值孔径决定了其所发出的光学照射样品的角度 ${\mathrm{\θ}}_i=arctan\frac{\sqrt{P_x^2+P_y^2}}{f}\≈\frac{\sqrt{P_x^2+P_y^2}}{f}.$

7.根据权利要求5所述的基于LCD液晶面板的可编程显微成像方法，其特征在于相衬显微成像的实现步骤如下：

步骤一：将显微镜成像系统(2)的显微物镜(6)切换到与实际观察的样品尺寸相应倍率的相衬显微物镜；

步骤二：控制LCD液晶面板(3)仅使其中一个环形区域的像素点区域透光，其余部分不透光，该环形区域与显微物镜(6)的后焦面环状相位板区域相吻合；

步骤三：放入待观察样品，通过目镜观察或者采用相机(8)拍摄即可得到相衬显微成像结果。

8.根据权利要求5所述的基于LCD液晶面板的可编程显微成像方法，其特征在于偏光显微成像的实现步骤如下：

步骤一：在显微镜成像系统(2)的显微物镜(6)之后插入一个线偏振片，并与光轴保持垂直；

步骤二：控制LCD液晶面板(3)仅使其中央圆形区域的像素点区域透光即可，其余部分不透光；

步骤三：样品载物台(5)不放置任何样品，旋转线偏振片，直到视场完全变为黑暗，此时线偏振片的角度与照明光的偏振方向相互垂直，即为正交检偏位；

步骤四：放入待观察样品，通过目镜观察或者采用相机(8)拍摄即可得到偏光显微成像结果。

9.根据权利要求5所述的基于LCD液晶面板的可编程显微成像方法，其特征在于光场显微成像的实现步骤如下：

步骤一：控制LCD液晶面板(3)仅使其一个圆形区域的像素点区域透光即可，其余部分不透光，控制该圆形区域的圆心像素位置坐标为(P_x,P_y)，可实现对光场显微成像的观察角度进行控制，控制该圆形区域的半径R可实现对于照明数值孔径角θ_ill的控制：θ_ill＝arctanR/f，数值孔径角θ_ill反比于焦深；

步骤二：放入待观察样品，通过目镜观察或者采用相机(8)拍摄即可得到光场显微成像结果，观察时灵活调节圆形区域的位置(P_x,P_y)以及圆半径R来获得不同的观察视角以及焦深控制。

10.根据权利要求5所述的基于LCD液晶面板的可编程显微成像方法，其特征在于光学染色显微成像为明场光学染色、暗场光学染色、明场暗场复合光学染色、差分光学染色和相衬光学染色，实现步骤如下：

步骤一：显示对应于不同光学染色成像的指定图案；

步骤二：放入待观察样品，通过目镜观察或者采用相机(8)拍摄即可得到不同的光学染色显微成像结果；

其中明场光学染色显微成像所对应的指定图案只包含一个彩色中央圆形即可，其余部分透光，颜色选取为红、绿、蓝或是它们混合中的任何一种，该圆形区域的大小正比于聚光镜孔径光阑的大小，要小于物镜的数值孔径；

暗场光学染色显微成像所对应的指定图案为一个中空的彩色圆环，其余部分透光，该圆环的内径与显微物镜的数值孔径区域NA_obj相切，外径大于内径，颜色选取为红、绿、蓝或是它们混合中的任何一种；

明场暗场复合光学染色显微成像所对应的指定图案为明场光学染色图案与暗场光学染色图案相结合，显微物镜的数值孔径区域NA_obj内显示一种颜色，而位于显微物镜的数值孔径区域NA_obj外的圆环区域显示另一种颜色，其颜色组合选取为红、绿、蓝或是它们的混合中的任何一种；

差分光学染色显微成像所对应的指定图案在明场暗场复合光学染色图案的基础上，进一步把彩色圆环分割为面积相等的若干子区域，子区域相邻的颜色取不同的颜色，其颜色组合选取为红、绿、蓝或是它们的混合中的任何一种；

相衬光学染色显微成像所对应的指定图案为一个中空的彩色圆环，其余部分不透光，该环形区域与显微物镜的后焦面环状相位板区域相吻合，其颜色选取为红、绿、蓝或是它们的混合中的任何一种。