CN117666110A - 一种基于透过率可调自适应透镜的连续光学变焦显微系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种基于透过率可调自适应透镜的连续光学变焦显微系统，包括：CMOS相机，透过率可调连续光学变焦显微物镜，透过率可调自适应透镜，被观察物体，控制系统，自适应透镜，玻璃透镜，透明盐溶液，透明油，染色盐溶液；该发明技术要点是：系统使用的变焦面在驱动装置工作时曲率均可发生改变，不仅可以实现对远距离物体的高分辨率成像，还可以连续变焦快速识别物体的微小细节；本发明含有一个透过率可调自适应透镜，可以根据观察目标和环境条件自动调整透过率，从而消除渐晕效应，提高观察结果的准确性，同时保证变焦的连续性和快速性。这种显微系统将为医学检验、生命科学等领域带来革命性的改变，推动相关领域的科学研究和技术进步。
Description
技术领域
本发明涉及一种显微系统，更具体地说，本发明涉及一种基于透过率可调自适应透镜的连续光学变焦显微系统。
背景技术
显微镜在医学检验、生命科学和微结构加工等多个科学研究和生产生活领域中起着至关重要的作用。无论是对细胞的研究，微生物的观察，还是微结构加工，显微镜都是必不可少的工具。显微镜需要具备不同的放大倍率，以便于对不同尺度的目标进行精确观察。随着科学技术的发展和研究的深入，生命科学等领域对显微镜观察的实时性、连续性等提出了更高的要求。然而，传统显微镜在变换放大倍率时，需要机械式地转换物镜镜头和重新对焦，这样就打断了观察的连续性；目前的机械移动式的连续光学变焦显微镜虽然能够实现连续的变焦，但是其结构复杂，变焦速度和范围受到限制，而且变焦过程中会产生像质退化和抖动，影响观察的效果。为了解决这些问题，科学家们开发出了基于液体透镜的显微镜。这种显微镜能够快速地连续光学变焦，可以在短时间内切换不同的放大倍率，大大提高了观察的效率。 然而，随着放大倍率的切换，显微镜系统的视场会发生变化，容易出现渐晕效应。渐晕效应会影响到观察结果的准确性和可靠性。透过率可调连续光学变焦显微系统可以根据观察目标和环境条件自动调整透过率，从而消除渐晕效应，提高观察结果的准确性，同时保证变焦的连续性和快速性。这种显微系统将为医学检验、生命科学和微结构加工等领域带来革命性的改变，推动相关领域的科学研究和技术进步。因此，科学家们亟需开发出透过率可调的连续光学变焦显微系统，在保证变焦连续性的同时，消除渐晕效应。
发明内容
本发明提出一种基于透过率可调自适应透镜的连续光学变焦显微系统。如附图1所示，该显微系统包括透过率可调连续光学变焦显微物镜，CMOS相机和控制系统。
本发明适用于消除渐晕效应。
如附图2所示，透过率可调连续光学变焦显微物镜由透过率可调自适应透镜、自适应透镜和玻璃透镜构成。透过率可调连续光学变焦显微物镜可以通过改变自适应透镜的电压来调节物镜的焦距，实现连续光学变焦。当显微系统处于低倍状态时，容易出现渐晕效应，透过率可调自适应透镜可以根据入射光束的形状来调节染色层的形状从而调节光束的能量分布，如图3所示，通过驱动透过率可调的自适应透镜改变染色层厚度，实现中心消光比边缘大的效果，改变入射光束能量的分布，以消除系统中出现的渐晕效应。当需要增大放大倍率时，控制系统向显微物镜发送信号，使得多个自适应透镜同时变焦，缩短物镜的焦距，增大放大倍率，此时，透过率可调的自适应透镜根据此时的显微镜成像的渐晕效应减薄中心染色层厚度，实现对渐晕的消除，同时保持后工作距离不变。最后，对得到的图像进行提亮和去噪处理，得到无渐晕的图像。这样就可以在保有原系统分辨率的情况下，实现对渐晕光学系统的视场扩展。
优选地，透过率可调连续光学变焦显微物镜中有M个自适应透镜，其中2≤M≤8。
优选地，自适应透镜为液体透镜、聚合物透镜和液晶透镜等。
优选地，自适应透镜采用液体透镜时，其驱动方式为电湿润、介电力、机械力和电磁力等方式。
优选地，透过率可调自适应透镜采用液体透镜时，其驱动方式为电湿润、介电力、机械力和电磁力等方式。
附图说明
附图1为本发明的一种基于透过率可调自适应透镜的连续光学变焦显微镜的结构图。
附图2为本发明的一种基于透过率可调自适应透镜的连续光学变焦显微镜的原理示意图。
附图3为本发明的一种透过率可调自适应透镜的结构原理示意图。
附图4为本发明的一种基于电润湿透过率可调透镜的连续光学变焦显微镜示意图。
附图5为本发明的一种基于机械润湿透过率可调透镜的连续光学变焦显微镜示意图。
上述各附图中的图示标号为：
1.CMOS相机，2.透过率可调连续光学变焦显微物镜，3.透过率可调自适应透镜，4.被观察物体，5.控制系统，6.自适应透镜，7.玻璃透镜，8.透明盐溶液，9.光学面I，10.透明油，11.光学面II，12.染色盐溶液。
应该理解上述附图只是示意性的，并没有按比例绘制。
具体实施方式
下面详细说明本发明提出的一种基于透过率可调自适应透镜的连续光学变焦显微镜的实施例，对本发明进行进一步的描述。有必要在此指出的是，以下实施例只用于本发明做进一步的说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域技术熟练人员根据上述发明内容对本发明做出一些非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。
本实施例1中的一种基于透过率可调自适应透镜的连续光学变焦显微镜如图4所示，包括透过率可调连续光学变焦显微物镜和控制系统。其中透过率可调连续光学变焦显微物镜由1个电润湿型透过率可调自适应透镜、3个自适应透镜及玻璃透镜构成，本实施例中的自适应透镜为电润湿液体透镜，用于实现连续光学变焦功能，其驱动方式为电润湿驱动，玻璃透镜用于增加光焦度。本实施例中的显微物镜系统长度为95mm，它可以在NA范围为0.265~0.547的情况下实现连续光学变焦，变焦范围为15×~50×。电润湿透过率可调自适应透镜是一种三相液体透镜，它可以根据入射光束的形状来调节光束的能量分布，从而消除渐晕效应，其口径为5.8mm，光焦度范围为– 33.2 D ~ + 32.5 D ，匀化率为 ~ 85 %。控制系统可以输出电压信号来控制液体透镜和透过率可调自适应透镜的变焦。
本实施例2中的一种基于透过率可调自适应透镜的连续光学变焦显微镜如图5所示，包括透过率可调连续光学变焦显微物镜和控制系统。其中透过率可调连续光学变焦显微物镜由1个机械润湿型透过率可调自适应透镜、3个自适应透镜及玻璃透镜构成，本实施例中的自适应透镜为机械润湿液体透镜，用于实现连续光学变焦功能，其驱动方式为机械润湿驱动，玻璃透镜用于增加光焦度。本实施例中的显微物镜系统长度为90mm，它可以在NA范围为0.134~0.534的情况下实现连续光学变焦，变焦范围为13×~50×。机械润湿透过率可调自适应透镜是一种三相液体透镜，它可以根据入射光束的形状来调节光束的能量分布，从而消除渐晕效应，其口径为10mm，光焦度范围为 - 44.03 D ~ + 39.42 D，匀化率为~ 89.84 %。控制系统可以控制液体泵入量来控制液体透镜和透过率可调自适应透镜的变焦。
Claims (5)
1.一种基于透过率可调自适应透镜的连续光学变焦显微镜，包括透过率可调连续光学变焦显微物镜，CMOS相机和控制系统，其特征在于，透过率可调连续光学变焦显微物镜由透过率可调自适应透镜、玻璃透镜和自适应透镜构成，同时系统可以根据观察目标和环境条件自动调整透过率，消除了渐晕效应，提高了观察结果的准确性，同时保证了变焦的连续性和快速性。
2.根据权利要求1所述的一种基于透过率可调自适应透镜的连续光学变焦显微镜，其特征在于，透过率可调连续光学变焦显微物镜中有M个自适应透镜，其中2≤M≤8。
3.根据权利要求1所述的一种基于透过率可调自适应透镜的连续光学变焦显微镜，其特征在于，自适应透镜为液体透镜、聚合物透镜和液晶透镜等。
4.根据权利要求1所述的一种基于透过率可调自适应透镜的连续光学变焦显微镜，其特征在于，自适应透镜采用液体透镜时，其驱动方式为电湿润、介电力、机械力和电磁力等方式。
5.根据权利要求1所述的一种基于透过率可调自适应透镜的连续光学变焦显微镜，其特征在于，透过率可调自适应透镜采用液体透镜时，其驱动方式为电湿润、介电力、机械力和电磁力等方式。
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