CN114509868A - 一种精密变焦多视野显微成像装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种精密变焦多视野显微成像装置及方法，包括光学显微成像单元、载物移动平台、支撑模块。光学显微成像单元利用压电驱动可调透镜、玻璃透镜作为主要屈光介质，在成像过程中，压电直线驱动器通过活塞挤压液体使可调透镜的外表面发生形变，进而改变可调透镜的焦距，协同调节两块压电驱动可调透镜的焦距即可实现显微装置的连续焦距调节。载物移动平台可以进行两轴移动，实现显微装置多方位、多角度的观测。本发明具有结构紧凑、观测范围大、变焦灵活、成像质量高的特点，可应用于各种精密显微光学成像系统中。

Description

一种精密变焦多视野显微成像装置及方法

技术领域

本发明涉及仿生视觉和显微成像领域，尤其是涉及一种精密变焦多视野显微成像装置及方法。

背景技术

显微成像装置主要用来放大微小物体为人的肉眼所能看到，广泛应用于生物、医疗、电子设备制造领域，为当前社会发展所必不可少的。随着现代科学技术的发展，人们对显微成像装置的集成化、便携性和调焦能力的要求越来越高。

传统显微装置主要用玻璃透镜组作为光学屈光组件，因光学镜头存在的局限而难以应对灵活成像需求，采用新型透镜结构和成像系统方案将有助于推动显微成像技术的发展。例如，公开号为CN112764211A公布了一种显微成像装置及显微成像方法，该装置主要利用机械装置来调节玻璃透镜相对位置，从而实现系统的焦距可变。这种装置存在难以实现小型化、机械磨损严重、调焦精度低，使用寿命不长并且制作成本较高等缺点。

现有技术的显微成像装置整体存在集成化程度低、设计自由度少、调节精度低、自动变焦范围小等不足，急需研发新型集成式、可灵活变焦的多视野显微成像装置。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种精密变焦多视野显微成像装置及方法，解决背景技术中存在的问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种精密变焦多视野显微成像装置，该装置包括光学显微成像单元、载物移动平台和支撑模块；所述显微成像单元和载物移动平台均安装在支撑模块上，所述显微成像单元位于载物移动平台上方；所述的光学显微成像单元包括图像传感器、第一玻璃透镜组、第二玻璃透镜组、第一压电可调透镜组、第二压电可调透镜组、第一压电驱动单元、第二压电驱动单元、照明单元和透镜壳体；所述的第一玻璃透镜组、第一压电可调透镜组、第二压电可调透镜组和第二玻璃透镜组从上往下依次同轴固定于透镜壳体的凹槽内；所述图像传感器安装于透镜壳体上侧；所述照明单元固定于透镜壳体下侧；第一玻璃透镜组和第二玻璃透镜组具有相同的结构，均为双胶合玻璃透镜；

第一压电可调透镜组、第二压电可调透镜组具有相同的结构，均包括光学弹性薄膜、支撑环、光学液体、光学液体二、光学液体三、三个三角凸起腔体和玻璃平板；所述三角凸起腔体内壁开有与导管可连通的通孔，所述光学弹性薄膜由支撑环支撑并固定于三角凸起腔体上面，所述光学液体、光学液体二和光学液体三从上到下分别盛放于三个三角凸起腔体内，最上方的光学液体下端固定玻璃平板，下端的两个三角凸起腔体对称安装，底端安装在同一个玻璃平板上；

所述的第一压电驱动单元、第二压电驱动单元具有相同的结构，均包括导管、压电单元壳体、活塞、内弹簧、内弹簧二、柔性铰链、滑动支撑机构、传感连接机构、光栅尺、压电驱动器、压电驱动器二、并联机构和杠杆放大机构；所述压电驱动器、压电驱动器二通过并联机构并排连接在一起，垂直于杠杆放大机构的长边放置，且分别与压电单元壳体固定，杠杆放大机构通过柔性铰链分别与活塞、并联机构、压电单元壳体连接，滑动支撑机构固定在压电单元壳体上，内部设有滑槽与活塞滑动连接，且内部安装光栅尺、内弹簧、内弹簧二，内弹簧与内弹簧二均一端与活塞连接，另一端支撑于滑动支撑机构内槽上；所述传感连接机构用于连接活塞与光栅尺，导管连接到三角凸起腔体的通孔上；

所述的压电驱动器、压电驱动器二具有相同的结构，均包括移动端、内弹簧三、压电驱动器壳体和堆叠压电陶瓷；所述堆叠压电陶瓷安装在压电驱动器壳体内部，所述移动端一端伸出压电驱动器壳体与并联机构连接，另一端套有内弹簧三安装在堆叠压电陶瓷上，所述内弹簧三一端连接堆叠压电陶瓷上表面，另一端连接压电驱动器壳体上侧内表面；所述的堆叠压电陶瓷在电压改变后发生变形从而引起移动端运动，然后经杠杆放大机构将产生运动进一步放大后传递给活塞，活塞在滑动支撑机构内滑动带动光学液体流动，光栅尺将活塞产生的位移反馈回电源控制器，光学液体通过导管流入或流出三角凸起腔体，引起光学弹性薄膜表面发生形变，进而引起压电可调透镜焦距变化；

所述的第一压电可调透镜组、第二压电可调透镜组中的三角凸起腔体上有三角形的凸起，从上到下三角凸起的高度逐渐降低；所述光学液体、光学液体二、光学液体三具有不同折射率；所述玻璃平板具有渐变折射率特性，折射率从上到下逐渐变低。

进一步地，所述的载物移动平台包括压片夹、载物台、Y轴滑台和X轴滑台；压片夹安装在载物台上，载物台通过Y轴滑台上的导轨滑块、丝杠滑块与其固定连接在一起，Y轴滑台位于X轴滑台之上，两者通过滑台底板与导轨滑块、丝杠滑块固定连接在一起。

进一步地，Y轴滑台和X轴滑台具有相同的结构，包括滑台底板以及安装在滑台底板上的导轨、导轨滑块、丝杠滑块、电机、联轴器、丝杠和深沟球轴承；导轨滑块设有与导轨匹配的滑槽相互配合滑动连接，电机与丝杠通过联轴器连接在一起，丝杠滑块设有与丝杠匹配的螺纹互相连接在一起，所述深沟球轴承同轴承载丝杠。

进一步地，所述的支撑装置包括，镜臂、镜柱和底板，底板与镜柱固定焊接在一起，镜柱通过镜臂上相适配滑框连接，并设置一拧紧旋钮用以位置固定，镜臂设有与显微成像单元相适应的的承载机构。

本发明还提供了一种基于精密变焦多视野显微成像装置的成像方法，包含如下步骤：

(1)将第一压电驱动单元、第二压电驱动单元中的压电驱动器和光栅尺的线路连接到电源控制器，载物移动平台中Y轴滑台和X轴滑台的两个电机的线路也接到电源控制器上，照明单元线路接到电源控制器，电源控制器以及图像传感器均和电脑连接；将要观测物体置于载物台上，用压片夹夹紧固定，打开照明和图像传感器，通过电脑获取到图像；

(2)调节载物移动平台将观测位置对准透镜组，电脑通过电源控制器改变X轴滑台的电机电压控制电机转动，X轴滑台上的联轴器将电机产生的扭矩传递给丝杠，丝杠在深沟球轴承支撑下转动并通过其上的螺纹驱动丝杠滑块移动，Y轴滑台底板在X轴滑台的丝杠滑块驱动和导轨滑块承载下将要观测的位置移动到与透镜组相同X轴位置；与X轴调节方法相同，调节Y轴滑台移动使载物台移动，最终使得要观察物体的准确位置对准于透镜组下；

(3)电脑通过电源控制器改变输送给两个压电驱动单元的各压电驱动器的电压，压电驱动器电压改变后受到驱动，并通过杠杆放大机构传递给活塞，活塞在滑动支撑机构内滑动引起光学液体流动，光栅尺同时会将活塞发生的位移数据反馈给电源控制器，光学液体通过导管流入或流出压电可调透镜的三角凸起腔体，三角凸起腔体内液体改变引起光学弹性薄膜曲率改变，进而改变两个压电可调透镜焦距；电源控制器根据电脑图像处理分析后发送的信号，协调驱动第一压电驱动单元、第二压电驱动单元的各个压电驱动器和光栅尺反馈的信息，然后引起对应的光学弹性薄膜曲率改变，进而协调第一压电可调透镜和第二压电可调透镜焦距变化，直至获得当前焦距调节下清晰完整的显微图像。

本发明与背景技术相比，具有的有益效果是：

1、本发明设计压电可调透镜、光学玻璃透镜共同作为主要屈光介质，组成多层复合式可调透镜组，提供更多的光学设计自由度，改善可调透镜的光学稳定性和成像质量；通过协同调节压电可调透镜的表面曲率，可实现任意设计范围内透镜焦距的精确控制，灵活进行大范围连续焦距调节；结合集成型的可两轴移动平台，可高效调节成像位置进行多视野成像，实现整个装置的集成化、通用性与便携性。

2、本发明设计的压电可调透镜的圆环形腔体内壁上有三角形的凸起，从上到下三角凸起的高度逐渐降低，通过三角尖角和凸起结构增强液体和内壁的接触面，以增强液体和内壁的界面张力和流动阻尼，改善透镜的稳定性和可靠性；压电可调透镜中使用的玻璃平板采用渐变折射率的玻璃，从上到下折射率逐渐变低，使得出射光线可以平滑且连续的汇聚到一点，有利于显微焦距调节。

3、本发明设计精密压电驱动机构，包含放大机构、缓冲弹簧与光栅尺，通过压电驱动机构推动活塞挤压液体来改变可调透镜表面曲率，具有高稳定性和精确性，有利于精密控制可调透镜的表面形变，使得显微装置成像模块的聚焦更加清晰，提高光学装置的调节能力和调节稳定性。

综上所述，本发明与现有技术相比，具有集成度高、稳定性好、可连续焦距调节、视野可调、成像质量高等优点，可满足各种集成化、多视角的光学显微成像系统需求。

附图说明

图1是精密变焦多视野显微成像装置结构的轴测图；

图2是光学显微成像单元结构的爆炸视图；

图3是压电可调透镜结构的剖视图；

图4是压电驱动单元结构的剖视图；

图5是压电驱动单元的压电驱动器部分结构连接示意图；

图6是压电驱动单元的活塞部分结构连接示意图；

图7是压电驱动单元的滑动支撑结构剖视图；

图8是压电驱动单元的压电驱动器结构剖视图；

图9是载物移动平台结构轴测图；

图10是载物移动平台的X轴滑台结构轴测图；

图11是支撑装置结构侧视图；

图12是精密变焦多视野显微成像装置工作示意图；

图13是精密变焦多视野显微成像装置工作流程图；

图中：1、光学显微成像单元，2、载物移动平台，3、支撑装置，101、图像传感器，102第一玻璃透镜组，102-2、第二玻璃透镜组，103、第一压电可调透镜组，103-2第二压电可调透镜组，104、第一压电驱动单元，104-2、第二压电驱动单元，105、照明单元，106、透镜壳体，1031、光学弹性薄膜，1032、支撑环，1033、光学液体，1033-2、光学液体二，1033-3、光学液体三，1034、三角凸起腔体，1035、玻璃平板，1041、导管，1042、压电单元壳体，1043、活塞，1044、内弹簧，1044-2、内弹簧二，1045、柔性铰链，1045-2、柔性铰链二，1045-3、柔性铰链三，1046、滑动支撑机构，1047、传感器连接机构，1048、光栅尺，1049、压电驱动器，1049-2、压电驱动器二，10491、移动端，10492、内弹簧三，10493、压电驱动器壳体，10494、堆叠压电陶瓷，10410、并联机构，10411、杠杆放大机构，201、压片夹，202、载物台，203、Y轴滑台，204、X轴滑台，2041、导轨，2042、导轨滑块，2043、丝杠滑块，2044、电机，2045、联轴器，2046、丝杠，2047、滑台底板，2048、深沟球轴承，301、镜柱，302、镜臂，303、底板。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然以下所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明提供的一种精密变焦多视野显微成像装置，包括光学显微成像单元1、载物移动平台2、支撑模块3。所述的光学显微成像单元1通过和载物移动平台2均安装在支撑模块3上，所述显微成像单元1位于载物移动平台2上方，支撑模块3用于提供支撑；

如图2所示，所述的光学显微成像单元1，包括图像传感器101、第一玻璃透镜组102、第二玻璃透镜组102-2、第一压电可调透镜组103、第二压电可调透镜组103-2、第一压电驱动单元104、第二压电驱动单元104-2、照明单元105和透镜壳体106；第一玻璃透镜组102、第一压电可调透镜组103、第二压电可调透镜组103-2和第二玻璃透镜组102-2从上往下依次同轴固定于透镜壳体106的凹槽内；第一压电驱动单元104、第二压电驱动单元104-2以螺栓固定在透镜壳体106内置圆形平台上，分别与第一压电可调透镜组103、第二压电可调透镜组103-2通过导管连接在一起；第一压电驱动单元104、第二压电驱动单元104-2分别具有三个相同压电驱动机构，分别以螺栓连接于透镜壳体内部圆形平台上；图像传感器101以螺纹结构连接安装于透镜壳体106上侧；照明单元105固定于透镜壳体106下侧；所述的第一玻璃透镜组102和第二玻璃透镜组102-2具有相同的结构，均主要为一块双胶合玻璃透镜；

如图3所示，所述的第一压电可调透镜组103、第二压电可调透镜组103-2具有相同的结构，均包括光学弹性薄膜薄膜1031、支撑环1032、光学液体1033、光学液体二1033-2、光学液体三1033-3、三个三角凸起腔体1034和玻璃平板1035；三角凸起腔体1034内壁开有与导管可连通的通孔，光学弹性薄膜1031由支撑环1032支撑并固定于三角凸起腔体1034上面，光学液体1033、光学液体二1033-2、光学液体三1033-3从上到下分别盛放于三个三角凸起腔体1034内，最上方的光学液体1033下端固定玻璃平板1035，下端的两个三角凸起腔体1034对称安装，底端安装在同一个玻璃平板1035上；所述的第一压电可调透镜组103、第二压电可调透镜组103-2中的三角凸起腔体1034上有三角形的凸起，从上到下三角凸起的高度逐渐降低，通过三角尖角和凸起结构增强液体和内壁的接触面，以增强液体和内壁的界面张力，改善稳定性；透镜组中光学液体1033、光学液体二1033-2、光学液体三1033-3具有不同折射率，分别为1.35、1.50、1.65；透镜组中的玻璃平板1035具有渐变折射率特性，折射率从上到下由1.85到1.1，使得出射光线可以平滑且连续的汇聚到一点，有利于显微焦距调节；图像传感器可为CCD相机或CMOS相机；光学弹性薄膜可为PDMS透明弹性薄膜；

如图4、图5、图6、图7、图8所示，所述的第一压电驱动单元104、第二压电驱动单元104-2具有相同的结构，包括导管1041、压电单元壳体1042、活塞1043、内弹簧1044、内弹簧二1044-2、柔性铰链1045、柔性铰链二1045-2、柔性铰链三1045-3、滑动支撑机构1046、传感连接机构1047、光栅尺1048、压电驱动器1049、压电驱动器二1049-2、并联机构10410和杠杆放大机构10411；压电驱动器1049、压电驱动器二1049-2通过并联机构10410连接，垂直于杠杆放大机构10411的长边放置且分别与压电单元壳体1042以螺栓固定，杠杆放大机构10411通过柔性铰链1045、柔性铰链二1045-2、柔性铰链三1045-3分别与活塞1043、并联机构10410、压电单元壳体1042、连接，滑动支撑机构1046以螺栓连接固定在压电单元壳体1042上，其内部设有可供活塞1043滑动的滑槽和光栅尺1048、内弹簧1044、内弹簧二1044-2安放的空间，内弹簧1044与内弹簧二1044-2均一端与活塞1043连接，另一端支撑于滑动支撑机构1046内槽上；传感连接机构1047连接活塞1043与光栅尺1048，导管1041连接到三角凸起腔体1034的通孔上；

所述的压电驱动器1049、压电驱动器二1049-2具有相同的结构，均包括移动端10491、内弹簧三10492、压电驱动器壳体10493和堆叠压电陶瓷10494；所述堆叠压电陶瓷10494安装在压电驱动器壳体10493内部，所述移动端10491一端伸出压电驱动器壳体10493与并联机构10410连接，另一端套有内弹簧三10492安装在堆叠压电陶瓷10494上，所述内弹簧三10492一端连接堆叠压电陶瓷10494上表面，另一端连接压电驱动器壳体10493上侧内表面；所述的堆叠压电陶瓷10494在电压改变后发生变形从而引起移动端运动，然后经杠杆放大机构10411将产生运动进一步放大后传递给活塞1043，活塞1043在滑动支撑机构1046内滑动带动光学液体流动,光栅尺1048将活塞1043产生的位移反馈回电源控制器，光学液体通过导管流入或流出三角凸起腔体1035，引起光学弹性薄膜1031表面发生形变，进而引起压电可调透镜焦距变化；

如图9、图10所示，所述的载物移动平台2，包括压片夹201、载物台202、Y轴滑台203和X轴滑台204；压片夹201安装在载物台202上，载物台202通过Y轴滑台203上的导轨滑块2042、丝杠滑块2043与其固定连接在一起，Y轴滑台203位于X轴滑台之上，两者通过滑台底板2047与导轨滑块2042、丝杠滑块2043固定连接在一起。Y轴滑台203和X轴滑台204具有相同的结构：X轴滑台204主要由导轨2041、导轨滑块2042、丝杠滑块2043、电机2044、联轴器2045、丝杠2046、滑台底板2047、深沟球轴承2048；导轨滑块2042设有与导轨匹配的滑槽，电机2044与丝杠2046通过联轴器2045连接在一起，丝杠滑块2043设有与丝杠2046匹配的螺纹连接在一起，滑台底板2047有与其他机构连接的螺纹孔，深沟球轴承2048同轴承载丝杠2046；Y轴滑台203和X轴滑台204均以电机驱动并采用丝杠传动；

所述的电机2044受到驱动，X轴滑台204上的联轴器2045将扭矩传递给丝杠2046，丝杠2046在深沟球轴承2048支撑下转动并通过其上的螺纹驱动丝杠滑块2043移动，Y轴滑台203底板在X轴滑台204的丝杠滑块2043驱动和导轨滑块2042承载下移动，Y轴滑台203与X轴滑台204具有相同的工作原理；Y轴滑台203底板与X轴滑台204的导轨滑块2042和丝杠滑块2043通过螺栓固定连接，当X轴滑台204进行滑动时，同时带动Y轴滑台203移动；载物台202与Y轴滑台203的导轨滑块和丝杠滑块通过螺栓固定连接，当Y轴滑台203滑动时，同时带动载物台202移动；由此，载物台可进行X/Y两轴方向移动，载物台202上还具有压片夹201，用于固定观测物体；

如图11所示，所述的支撑装置3包括，镜臂301、镜柱302、底板303，底板303与镜柱302固定焊接在一起，镜柱302和镜臂301通过镜柱302内置滑槽连接，可以进行位置调节，设置一旋钮可以拧紧固定，镜臂301设有承载显微成像单元1的机构，透镜壳体安置在其中；

如图12、图13所示，精密变焦多视野显微成像装置控制成像方法如下：将第一压电驱动单元104、第二压电驱动单元104-2中的压电驱动器1049和光栅尺1048的线路依次连接到电源控制器，载物移动平台2中Y轴滑台203和X轴滑台204的两个电机2044的线路也依次接到电源控制器相对应的插孔上，照明单元105线路接到电源控制器，通过USB线将电源控制器和电脑连接，同时用USB线将图像传感器101和电脑连接，最后将电源控制器的电源线插到插座上供电。将要观测物体置于载物台202上，用压片夹201夹紧固定，通过电脑实现显微装置的控制，通过图像传感器101进行图像采集，传输到电脑；

接下来调节载物移动平台让想要观测位置对准透镜组，控制X轴滑台移动，然后信号会发送到电源控制器并通过其改变X轴滑台204的电机2044电压控制转动，X轴滑台204上的联轴器2045将电机产生的扭矩传递给丝杠2046，丝杠2046在深沟球轴承2048支撑下转动并通过其上的螺纹驱动丝杠滑块2043移动，Y轴滑台203底板在X轴滑台204的丝杠滑块2043驱动和导轨滑块2042承载下将要观测的位置移动到与透镜组相同X轴位置；与X轴调节204方法相同，调节Y轴滑台203移动使载物台202移动，最终使得要观察物体的准确位置对准于透镜组下；

通过电脑控制进行放大倍数调节，电脑将信号发送给电源控制器，电源控制器会改变输送给两个压电驱动单元104各压电驱动器1049的电压，压电驱动器1049电压改变后受到驱动，并通过杠杆放大机构10411传递给活塞1043，活塞1043在滑动支撑机构1046内滑动引起光学液体流动，光栅尺1048同时会将活塞发生的位移数据反馈给电源控制器，光学液体1033会通过导管流入或流出压电可调透镜的三角凸起腔体1035，三角凸起腔体1035内液体改变会引起光学弹性薄膜1031曲率改变，进而改变两个压电可调透镜焦距；电源控制器会根据电脑图像处理分析后发送的信号，协调驱动第一压电驱动单元104、第二压电驱动单元104-2的各个压电驱动器和光栅尺1048反馈的信息，然后引起对应的光学弹性薄膜1031曲率改变，进而协调第一压电可调透镜103和第二压电可调透镜103-2焦距变化，直至获得当前焦距调节下清晰完整的显微图像。

上述具体实施方式用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明做出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种精密变焦多视野显微成像装置，其特征在于：该装置包括光学显微成像单元(1)、载物移动平台(2)和支撑模块(3)；所述显微成像单元(1)和载物移动平台(2)均安装在支撑模块(3)上，所述显微成像单元(1)位于载物移动平台(2)上方；所述的光学显微成像单元(1)包括图像传感器(101)、第一玻璃透镜组(102)、第二玻璃透镜组(102-2)、第一压电可调透镜组(103)、第二压电可调透镜组(103-2)、第一压电驱动单元(104)、第二压电驱动单元(104-2)、照明单元(105)和透镜壳体(106)；所述的第一玻璃透镜组(102)、第一压电可调透镜组(103)、第二压电可调透镜组(103-2)和第二玻璃透镜组(102-2)从上往下依次同轴固定于透镜壳体(106)的凹槽内；所述图像传感器(101)安装于透镜壳体(106)上侧；所述照明单元(105)固定于透镜壳体(106)下侧；第一玻璃透镜组(102)和第二玻璃透镜组(102-2)具有相同的结构，均为双胶合玻璃透镜；

第一压电可调透镜组(103)、第二压电可调透镜组(103-2)具有相同的结构，均包括光学弹性薄膜(1031)、支撑环(1032)、光学液体(1033)、光学液体二(1033-2)、光学液体三(1033-3)、三个三角凸起腔体(1034)和玻璃平板(1035)；所述三角凸起腔体(1034)内壁开有与导管可连通的通孔，所述光学弹性薄膜(1031)由支撑环(1032)支撑并固定于三角凸起腔体(1034)上面，所述光学液体(1033)、光学液体二(1033)和光学液体三(1033)从上到下分别盛放于三个三角凸起腔体(1034)内，最上方的光学液体(1033)下端固定玻璃平板(1035)，下端的两个三角凸起腔体(1034)对称安装，底端安装在同一个玻璃平板(1035)上；

所述的第一压电驱动单元(104)、第二压电驱动单元(104-2)具有相同的结构，均包括导管(1041)、压电单元壳体(1042)、活塞(1043)、内弹簧(1044)、内弹簧二(1044-2)、柔性铰链、滑动支撑机构(1046)、传感连接机构(1047)、光栅尺(1048)、压电驱动器(1049)、压电驱动器二(1049-2)、并联机构(10410)和杠杆放大机构(10411)；所述压电驱动器(1049)、压电驱动器二(1049-2)通过并联机构(10410)并排连接在一起，垂直于杠杆放大机构(10411)的长边放置，且分别与压电单元壳体(1042)固定，杠杆放大机构(10411)通过柔性铰链分别与活塞(1043)、并联机构(10410)、压电单元壳体(1042)连接，滑动支撑机构(1046)固定在压电单元壳体(1042)上，内部设有滑槽与活塞(1043)滑动连接，且内部安装光栅尺(1048)、内弹簧(1044)、内弹簧二(1044-2)，内弹簧(1044)与内弹簧二(1044-2)均一端与活塞(1043)连接，另一端支撑于滑动支撑机构(1046)内槽上；所述传感连接机构(1047)用于连接活塞(1043)与光栅尺(1048)，导管(1041)连接到三角凸起腔体(1034)的通孔上；

所述的压电驱动器(1049)、压电驱动器二(1049-2)具有相同的结构，均包括移动端(10491)、内弹簧三(10492)、压电驱动器壳体(10493)和堆叠压电陶瓷(10494)；所述堆叠压电陶瓷(10494)安装在压电驱动器壳体(10493)内部，所述移动端(10491)一端伸出压电驱动器壳体(10493)与并联机构(10410)连接，另一端套有内弹簧三(10492)安装在堆叠压电陶瓷(10494)上，所述内弹簧三(10492)一端连接堆叠压电陶瓷(10494)上表面，另一端连接压电驱动器壳体(10493)上侧内表面；所述的堆叠压电陶瓷(10494)在电压改变后发生变形从而引起移动端(10491)运动，然后经杠杆放大机构(10411)将产生运动进一步放大后传递给活塞(1043)，活塞(1043)在滑动支撑机构(1046)内滑动带动光学液体流动，光栅尺(1048)将活塞(1043)产生的位移反馈回电源控制器，光学液体通过导管流入或流出三角凸起腔体(1035)，引起光学弹性薄膜(1031)表面发生形变，进而引起压电可调透镜焦距变化；

所述的第一压电可调透镜组(103)、第二压电可调透镜组(103-2)中的三角凸起腔体(1034)上有三角形的凸起，从上到下三角凸起的高度逐渐降低；所述光学液体(1033)、光学液体二(1033-2)、光学液体三(1033-3)具有不同折射率；所述玻璃平板(1035)具有渐变折射率特性，折射率从上到下逐渐变低。

2.根据权利要求1所述的一种精密变焦多视野显微成像装置，其特征在于：所述的载物移动平台(2)包括压片夹(201)、载物台(202)、Y轴滑台(203)和X轴滑台(204)；压片夹(201)安装在载物台(202)上，载物台(202)通过Y轴滑台(203)上的导轨滑块(2042)、丝杠滑块(2043)与其固定连接在一起，Y轴滑台(203)位于X轴滑台之上，两者通过滑台底板(2047)与导轨滑块(2042)、丝杠滑块(2043)固定连接在一起。

3.根据权利要求1所述的一种精密变焦多视野显微成像装置，其特征在于：Y轴滑台(203)和X轴滑台(204)具有相同的结构，包括滑台底板(2047)以及安装在滑台底板(2047)上的导轨(2041)、导轨滑块(2042)、丝杠滑块(2043)、电机(2044)、联轴器(2045)、丝杠(2046)和深沟球轴承(2048)；导轨滑块(2042)设有与导轨(2041)匹配的滑槽相互配合滑动连接，电机(2044)与丝杠(2046)通过联轴器(2045)连接在一起，丝杠滑块(2043)设有与丝杠(2046)匹配的螺纹互相连接在一起，所述深沟球轴承(2048)同轴承载丝杠(2046)。

4.根据权利要求1所述的一种精密变焦多视野显微成像装置，其特征在于：所述的支撑装置(3)包括，镜臂(301)、镜柱(302)和底板(303)，底板(303)与镜柱(302)固定焊接在一起，镜柱(302)通过镜臂(301)上相适配滑框连接，并设置一拧紧旋钮用以位置固定，镜臂(301)设有与显微成像单元(1)相适应的的承载机构。

5.一种基于权利要求1-4任一项所述的精密变焦多视野显微成像装置的成像方法，其特征在于，包含如下步骤：

(1)将第一压电驱动单元(104)、第二压电驱动单元(104-2)中的压电驱动器(1049)和光栅尺(1048)的线路连接到电源控制器，载物移动平台(2)中Y轴滑台(203)和X轴滑台(204)的两个电机(2044)的线路也接到电源控制器上，照明单元(105)线路接到电源控制器，电源控制器以及图像传感器(101)均和电脑连接；将要观测物体置于载物台(202)上，用压片夹(201)夹紧固定，打开照明和图像传感器(101)，通过电脑获取到图像；

(2)调节载物移动平台(2)将观测位置对准透镜组，电脑通过电源控制器改变X轴滑台(204)的电机(2044)电压控制电机(2044)转动，X轴滑台(204)上的联轴器(2045)将电机产生的扭矩传递给丝杠(2046)，丝杠(2046)在深沟球轴承(2048)支撑下转动并通过其上的螺纹驱动丝杠滑块(2043)移动，Y轴滑台(203)底板在X轴滑台(204)的丝杠滑块(2043)驱动和导轨滑块(2042)承载下将要观测的位置移动到与透镜组相同X轴位置；与X轴调节(204)方法相同，调节Y轴滑台(203)移动使载物台(202)移动，最终使得要观察物体的准确位置对准于透镜组下；

(3)电脑通过电源控制器改变输送给两个压电驱动单元(104)的各压电驱动器(1049)的电压，压电驱动器(1049)电压改变后受到驱动，并通过杠杆放大机构(10411)传递给活塞(1043)，活塞(1043)在滑动支撑机构(1046)内滑动引起光学液体(1033)流动，光栅尺(1048)同时会将活塞发生的位移数据反馈给电源控制器，光学液体(1033)通过导管流入或流出压电可调透镜的三角凸起腔体(1035)，三角凸起腔体(1035)内液体改变引起光学弹性薄膜(1031)曲率改变，进而改变两个压电可调透镜焦距；电源控制器根据电脑图像处理分析后发送的信号，协调驱动第一压电驱动单元(104)、第二压电驱动单元(104-2)的各个压电驱动器和光栅尺(1048)反馈的信息，然后引起对应的光学弹性薄膜(1031)曲率改变，进而协调第一压电可调透镜(103)和第二压电可调透镜(103-2)焦距变化，直至获得当前焦距调节下清晰完整的显微图像。

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