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基于液体透镜的连续光学变焦显微镜

传统光学显微物镜观察倍率离散，且倍率切换需要一系列专业且复杂的操作，带来样本抖动、响应速度慢等问题。本项目基于液体透镜的连续光学变焦显微镜仅通过电压调节液体透镜焦距即可实现显微镜放大倍率的连续变化，响应速度快，无样本抖动。研制的基于液体透镜的连续光学变焦显微镜可应用于医疗诊断领域中细胞观测、组织活检、病理诊断等多项工作，解决传统显微镜变焦不连续、变焦速度慢和变焦有抖动等市场痛点，新增显微镜的功能，提升显微镜的性能，满足医疗诊断等领域对样本连续变焦和实时观测的迫切需求，促进细胞观测、组织活检、病理诊断等工作快速、高效、精准完成，具有鲜明的市场导向，有望颠覆传统显微镜，带动显微成像技术迭代和产业升级，提高我国在光学显微成像领域的国际竞争力。技术描述本项目核心技术是液体透镜和基于液体透镜的变焦显微成像技术。液体透镜是由液体填充而成并通过调控液-液界面自适应调焦新型透镜，其中电润湿液体透镜具有无重力影响、驱动电压低、响应速度快等特点，最具应用前景。项目组掌握了电润湿液体透镜加工和封装工艺，研制了可商业化的液体透镜样品，开发了相应的驱动软件和硬件，突破了液体透镜仅有国外公司研制的技术封锁。基于液体透镜的变焦显微成像技术，主要通过电压控制液体透镜界面曲率变化实现连续变焦功能，并基于多片液体透镜联动调控以改变显微镜焦距、校正变焦过程中显微成像像差，实现高成像质量大变焦范围的连续光学变焦显微成像功能。项目组提出了具有中继像面的物镜目镜二次转接连续变焦显微成像技术，在理论上建立了液体透镜和固体透镜等组元在变焦过程中的物像共轭关系，建立了无机械移动且物像共轭距为常量的连续变焦显微成像模型。研制出基于液体透镜的10×——60×连续变焦显微镜。

北京航空航天大学 2023-03-28