[发明专利]电控液晶物镜及使用其的万级放大倍率光学显微镜

说明书

本发明公开了一种使用电控液晶物镜的万级放大倍率光学显微镜，包括平行设置的第一增透膜、至少两个环形图案电极、至少一个第一基片、第一PI定向层、液晶层、第二PI定向层、公共电极、第二基片、以及第二增透膜，所有环形图案电极的中心在垂直方向上重合，所有环形图案电极的外径大小相同，内径从上往下逐渐递减，第一基片设置在相邻的两个环形图案电极之间，第一PI定向层设置在最下方的环形图案电极下部，公共电极设置在第二PI定向层和第二基片之间，且中心与环形图案电极的中心在垂直方向上重合。本发明能解决现有光学显微镜存在的对亚微米甚至纳米结构尺寸的样品或具有强散射特征的活性生物组织显微成像与观测能力差的技术问题。

技术领域

本发明属于光学显微成像观察与精密测量技术领域，更具体地，涉及一种电控液晶物镜及使用其的万级放大倍率光学显微镜。

背景技术

迄今为止，常规光学显微镜的最大放大倍率在2千倍至3千倍间，其能够清晰分辨的最小结构的典型尺寸在几个微米尺度，成像景深在百纳米程度。在光学显微镜的工作过程中，其通过最高具有微米级移动精度的手动或机械调焦方式，以微米级度量精度选取不同物距或深度处的目标，执行显微成像观察与测量操作，并以更换物镜方式，获取成像视场中结构尺寸呈现显著差异的不同目标图像。

然而，现有光学显微镜具有一些不可忽略的问题：第一，其仅能观测样品的表面形貌和结构特征，对亚微米甚至纳米结构尺寸的样品或具有强散射特征的活性生物组织，显示出显微成像与观测能力严重不足；第二，为了增加显微成像能力而采用的万级以上放大倍率的显微成像操作通常采用电子显微镜实现，其设备价格动辄以百万人民币计，价格昂贵，且对工作环境的温度、湿度和洁净度有较高要求；第三，由于成像操作以高能电子束为执行媒介，会造成样品的表面形貌结构污染，这需要对测试样品采用附加的电子导流措施，从而增加了使用复杂度；第四，由于其采用电子接触式的显微成像观测方式，会损伤甚至破坏置放在高真空环境中的活性生物组织，从而导致该显微镜难以在典型的生化领域获得广泛使用。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种电控液晶物镜及使用其的万级放大倍率光学显微镜，其目的在于，通过采用通光孔径和焦距电调变的电控液晶微镜作为显微成像系统的物镜，解决现有光学显微镜存在的对亚微米甚至纳米结构尺寸的样品或具有强散射特征的活性生物组织显微成像与观测能力差的技术问题，采用电子显微镜导致使用成本高昂的技术问题，对样品的表面形貌结构造成污染、使用复杂度高的技术问题，以及由于采用电子接触式的显微成像观测而导致损伤甚至破坏置放在高真空环境中的活性生物组织的技术问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种电控液晶物镜，其包括平行设置的第一增透膜、至少两个环形图案电极、至少一个第一基片、第一PI定向层、液晶层、第二PI定向层、公共电极、第二基片、以及第二增透膜，所有环形图案电极从上至下彼此平行地设置在第一增透膜的下方，所有环形图案电极的中心在垂直方向上重合，所有环形图案电极的外径大小相同，内径从上往下逐渐递减，第一基片设置在相邻的两个环形图案电极之间，第一PI定向层设置在最下方的环形图案电极下部，公共电极设置在第二PI定向层和第二基片之间，且中心与环形图案电极的中心在垂直方向上重合，公共电极的直径与最上方的环形图案电极的外径完全相同，公共电极的一端与各个环形图案电极的一端分别连接到不同的外部电压U₁、U₂、U₃、…U_n，用于使电控液晶物镜在不同放大倍率下工作，其中n表示环形图案电极的数量。