CX31奥林巴斯显微镜物镜
正品奥林巴斯显微镜物镜
正品奥林巴斯显微镜物镜
物镜是光学显微镜的最困难的组件设计和组装，并且是光遇到，因为它从检体到像平面进入的第一个组件。物镜从一个事实，即它们获得他们名，由接近度，被成像最接近分量的对象 （检体）。
主要的显微镜制造商提供范围广泛的物镜设计，该产品采用的光照条件很宽谱下优异的光学特性和初级光学像差提供不同程度的修正的。 在图1所示的物镜是一个250倍工作距离长复消色差透镜，它包含被胶合在一起为三组透镜双峰，透镜三重峰组，和三个独立的内部单元素透镜14的光学元件。 物镜还具有一个半球形前透镜和弯月第二透镜，其工作同步，以协助在高数值孔径具有最小球面象差的捕获光线。 尽管不存在于该物镜，类似的设计的许多高倍率物镜配备有保护从碰撞损坏前透镜元件和所述检体的弹簧加载伸缩鼻锥组件。内部透镜元件仔细取向和致密成由物镜镜筒包封的管状黄铜外壳。 特定物镜的参数，如数值孔径，倍率，光学管的长度，像差校正的程度，和其它重要特性印迹或刻在筒的外部部分。 虽然在图1中功能的物镜旨在控制利用空气作为物镜前透镜和标本之间的成像介质，其它的物镜有前透镜元件允许它们被浸渍在水，甘油，或一个专门的烃基油。
现代的物镜，组成了无数内部玻璃镜片元件，均达到质量和性能的高境界，具有修正为程度像差和场的平整度确定一个物镜的有用性和成本。 用于制造物镜建筑技术和材料在过去的100年中有很大提高。 现在，物镜是设计为使用具有高度特异性的折射率均匀成分和质量的先进的稀土元素的玻璃配方计算机辅助设计（CAD）系统的协助。 正在使用这些先进的技术，展示了增强的性能使得制造商能够生产出在分散很低，校正最常见的光学工件，例如彗差，像散，几何失真，场曲，球差和色差的物镜。 不仅是现在校正像差更在更广泛的领域显微镜物镜，但是图像耀斑已经与透光大幅增加已大大减少，产生了显着的是明亮，锐利，清晰的图像。
物镜的三个关键设计特点设置在显微镜的最终分辨率极限。 这些包括用于照亮试样的光的波长，由物镜所捕获的光锥的角孔，并在物镜的前透镜和标本之间的对象空间的折射率。 为受衍射限制的光学显微镜的分辨率可被描述为两个紧密间隔开的样本点之间的最小可检测的距离：
R =λ/ 2N（SIN（θ））
其中R是间隔距离，λ是照射波长，n是所述成像介质的折射率，θ是物镜的孔径角的一半。 在检查方程，很明显的，分辨率是成正比的照明波长。 人眼响应400和700纳米之间的波长区域，其表示被用于大多数显微镜观察的可见光光谱。 分辨率也取决于成像介质和物镜孔径角的折射率。 物镜旨在图像标本或者与空气或前透镜和试样之间更高的折射率的介质。 视场往往是相当有限的，并且物镜的前透镜元件被放置在靠近与它必须位于光学接触的样品。 当浸油代替空气作为成像介质获得由大约1.5倍于分辨率A的增益。
在确定物镜的分辨率的最后，但也许最重要的是，因素是孔径角，其具有约72度的实用上限（具有0.95的正弦值）。 当与折射率相结合，该产品：
N（SIN（θ））
被称为数值孔径（简称NA），并且提供了分辨率为任何特定的物镜的一个方便的指示器。 数值孔径通常是最重要的设计标准（比光学校正等）选择一个显微镜物镜时要考虑的。 值的范围从0.1非常低倍率的物镜（1倍至4倍），以高达1.6利用专门的浸泡油高性能的物镜。 作为数值孔径值增加了一系列的相同的放大倍率的物镜，我们通常观察更大的聚光能力和分辨率增加。 该显微镜应慎重选择物镜放大倍率，这样一来，在最佳情况下，这只是解决细节应充分扩大与舒适的观看，但不能向空的放大倍率妨碍精标本细节的观察点。
只是作为照明的在显微镜的亮度是由聚光镜的工作数值孔径的平方管辖，由物镜产生的图像的亮度是由它的数值孔径的平方确定。 此外，物镜放大倍数也起着决定图像的亮度，这是成反比的横向放大率的平方的作用。 当与传输照明用的数值孔径/放大比的平方表示物镜的聚光能力。 由于高数值孔径的物镜往往是更好的了像差校正，他们还收集更多的光线，并产生更明亮，更校正的图像的高度解决。 应当注意的是，图像的亮度急剧减小作为放大率增大。 在光平是一个限制因素的情况下，选择具有最高数值孔径的物镜，但具有能够产生足够的分辨率的最低倍率。
最便宜的（和最常见的）物镜，在大多数实验室显微镜的使用，是消色差物镜。 ，其被带入一个单一的共同焦点;这些物镜在两个波长（约486和656毫微米，分别蓝色和红色），校正轴向色差。 此外，消色差物镜是在颜色为绿色球面像差校正（546纳米;见表1）。 的消色差物镜有限的修正可能导致重大的工件时，进行检查，并与色彩显微镜和显微摄影成像标本。 如果焦点在光谱的绿色区域选择，图像将具有红品红卤代（通常称为残留色 ）。 消色差物镜产生了最好的结果通过一个绿色过滤器光（通常是干扰过滤器 ），并使用时，这些物镜被用于显微摄影黑白胶片。 缺乏校正场（或平整的场曲 ），进一步阻碍了消色差物镜。 在过去的几年中，大多数厂商已经开始提供的消色差物镜平场改正，并给予这些修正物镜平场复消色差的名称。

校正和成本的下一个更高级别的物镜称为萤石 或半复消色差（图2中由中心的物镜所示），命名为萤石矿产，它最初是在其结构中使用发现。 图2描绘的物镜的三大类：与校正量最少的消色差透镜，如上所述; 具有附加的球面校正的萤石（或半复消色差）; 并且，可用的最高度校正的物镜的复消色差。 定位在最左边的图2中的物镜是10倍的消色差，它包含两个内部透镜双峰和前透镜元件。 在图2中的中央示出为具有几个透镜组包括两个双峰和三峰，除了半球形前透镜和次级弯月形透镜10倍的萤石的物镜。 在图2中的右边是一个10倍的复消色差透镜的物镜还包含多个透镜组和单元素。 尽管在结构上萤石物镜相似时，透镜具有不同的曲率和厚度，以及被安排在一个配置中是唯一的复消色差透镜的物镜。
物镜校正的光学像差

物镜 类型	球形 畸变	色 畸变	领域 曲率
消色差	1颜色	2色	没有
平场消色差	1颜色	2色	是
萤石	2-3颜色	2-3颜色	没有
平场萤石	3-4颜色	2-4颜色	是
平场复消色差透镜	3-4颜色	4-5颜色	是

表格1
在物镜的组装，镜头首先从战略隔开并搭接就位细胞的坐骑，然后打包成内部安装在物镜内桶中央套筒缸。个别透镜落座黄铜肩与在一个精确车床夹头透镜纺丝装入，随后用金属的薄轮缘用于锁定透镜（或透镜组）到位抛光。 球面像差是通过选择最佳的一组间隔件的下两个透镜支架（半球形和弯月透镜）之间，以适应校正。 我们的物镜是通过作出向上或向下平移与锁螺母，使装在多个消防水枪的物镜可以在不失去焦点互换套筒内的整个镜头群齐焦。 调整为昏迷与可以优化内部透镜组的位置相对于所述物镜的光轴三个定螺钉来完成的。
萤石物镜是从包含的材料，如萤石或更新的合成替代品先进的玻璃配方生产。 这些新制剂允许大大改善的光学像差的校正。 类似消色差透镜，萤石物镜也色校正的红色和蓝色的光。 此外，萤石也球面校正两种或三种颜色，而不是一个单一的颜色，因为是消色差透镜。 萤石物镜的优良的校正相比消色差透镜使这些物镜与一个更高制成的数值孔径 ，从而产生明亮的图像。 萤石的物镜也比消色差透镜更好的解析力和提供更高程度的对比度，使它们比消色差透镜在白光彩色摄影更适合。
校正（和费用）的最高水平， 复消色差物镜被发现，在图2和图3所示复消色差代表最高度校正的显微镜镜头目前已经上市，并且他们的高价格反映了精巧的设计，并在其制造需要仔细组装。 在图3中，我们比较了一系列的复消色差的物镜范围从10倍放大倍率到100倍的透镜元件。 较低倍率复消色差透镜的物镜（10倍和20倍）有较长的工作距离和总的物镜长度比更高的倍率（40倍和100倍）复消色差透镜的物镜短。 传统上，复消色差被色校正三种颜色（红，绿，蓝），几乎消除色差，以及用于两个或三个波长（见表1）的球形校正。 复消色差的物镜是在白光彩色摄影的最佳选择。 因为它们的高电平校正的，复消色差透镜的物镜通常有，对于一个给定的放大率，更高的数值孔径比做消色差透镜或萤石。 许多较新的高性能的萤石和复消色差透镜的物镜校正四（深蓝，蓝色，绿色和红色）或更多种颜和四色球面。

所有这三种类型的物镜从弯曲，而不是平显像场弯曲和项目图像，与更高的放大倍率增加严重性工件受到影响。 为了克服曲面透镜表面所产生的这种固有的条件下，光学设计产生了平场校正的物镜，这产生了在整个视场共同关注的焦点图像。 有平场校正和低失真的物镜被称为平场消色差，平场萤石或平场复消色差透镜，取决于其残余像差的程度。 这样的修正，虽然价格不菲，是数字成像和常规显微摄影非常有价值。
未校正的场曲是发生在萤石（半复消色差透镜）和复消色差透镜物镜的最严重的光学象差，它被容忍作为多年不可避免的工件。 在日常使用中，视场就必须到中心，并捕获所有样品的细节边缘之间不断重新聚焦。 为物镜引进平场（图）修正完善自己的显微摄影和视频显微镜的使用，今天这些修正都是在这两个一般用途和高性能的物镜标准。 校正场曲增加，如图4所示用一个简单的消色差相当数量的透镜元件到物镜。 关于图4中的左侧的未校正的消色差透镜包含两个透镜双峰 ，除了简单的薄透镜前元件。 与此相反，在图4右侧的校正平场消色差透镜包含三个透镜双峰，中央透镜三重峰组，以及位于半球形前透镜后面的弯月形透镜。 平场校正，在这种情况下，导致了除了捆绑成更复杂的透镜分组，这极大地提高了物镜的光学复杂六个透镜元件。在平场校正镜片的显著上升也会发生萤石复消色差透镜的物镜，往往造成镜片（见图1）内部物镜套筒内的一个非常紧密的配合。 在一般情况下，场曲校正平场物镜牺牲相当大的自由工作距离，许多高倍率的版本具有凹入前透镜，其可以是非常困难的清洁和维护。

较早的物镜通常具有较低的数值孔径，并受到失常称为倍率色差 ，需要通过使用特殊设计的校正补偿目镜或目镜。 这种类型的校正是固定管长度显微镜统治时期盛行，但并非必须有现代化的无限远校正物镜和显微镜。 近年来，现代显微镜物镜有其用于放大或者内置于物镜本身（的色差校正奥林巴斯或在管透镜（ 莱卡和蔡司 ）校正和尼康 ）。
在无限远校正系统的中间图像出现在基准焦距 （前身，光管长度）在光路管镜头后面。 此长度变化毫米160和250之间，这取决于由生产商征收的设计约束。 一个无限远校正物镜的倍率被由物镜的焦距除以基准焦距计算。
在大多数生物和岩相的应用中，盖玻璃被用在安装试样，既保护了检体的完整性，并观察提供清晰的窗口。玻璃盖的作用是会聚从在试样各点始发的光锥，还引入了必须通过物镜来校正色差和球面像差（和对比结果损失）。 到光线被会聚的程度由折射率，色散，和盖玻片的厚度来确定。 虽然折射率应该是分批的玻璃罩内相对恒定，厚度可0.13和0.22毫米之间变化。 另一个问题是出在潮湿或厚厚的安装准备样品和盖玻片之间的水溶剂或多余的安装介质。 例如，在生理盐水中，其折射率不同于盖玻片显著不同，物镜必须集中通过的水只有几微米厚的层，导致显著畸变和点扩展函数的偏差即不再对称上述和焦平面的下方。 这些因素增加的折射率和盖玻片厚度的有效变化和非常困难的显微镜来控制。
物镜的前透镜和标本盖玻片之间的成像介质也相对于校正在物镜透镜元件的设计的球面像差和彗差非常重要。 低倍率的物镜具有相对低的数值孔径，并且设计用于干只有空气作为物镜前透镜和盖玻璃之间的成像介质。 与空气可获得的最大理论数值孔径为1.0，但在实践中，实际上不可能生产出干物镜与0.95以上的数值孔径。 盖玻璃厚度变化的影响是忽略不计的用于具有数值孔径小于0.4干的物镜，但是，这种偏差在数值孔径变为显著超过0.65，其中波动小到0.01毫米可以引入球面象差。 这对大倍率复消色差，必须以空气使用非常短的工作距离和包含球差的敏感校正倾向于使其难以得到清晰的图像的问题。
为了解决这个问题，许多高性能复消色差透镜干物镜配有校正套环 ，其允许调整通过校正在护罩玻璃的厚度变化来校正球面像差（见图5）。 球面像差的光学矫正是由旋转轴环，这将导致两个物镜中的透镜元件组的移动或更靠近或更远制备。 左侧图5中已调整通过使可调透镜元件非常接近0.20毫米的玻璃盖厚度的校正衣领的物镜。 与此相反，在图5右侧的物镜具有由一个相当大的距离分隔开，以补偿非常薄盖玻璃（0.13 MM）可调透镜元件。 大多数的设计为直立的透射光镜矫正项圈物镜有0.10 0.23毫米之间盖玻片厚度变化的调整范围。许多设计用于观察组织培养标本用倒置显微镜专门相衬物镜具有0至2毫米的更广阔的补偿范围。 这允许通过大多数培养容器，它经常在这个尺寸范围内戏剧性厚度波动的底部观看的标本。 揭露的标本，如血涂片，也可以与校正衣领物镜观察时的调整设定为0到占该缺少的盖玻璃。
缺乏校正领高数值孔径干物镜常常产生劣于较低数值孔径物镜，其中盖玻璃厚度小于关注的图像。 出于这个原因，它通常是谨慎选择较低的倍率（与数值孔径）物镜，以获得不受玻璃盖波动引入所附工件优良的对比度。 作为一个例子，具有0.65的数值孔径的40倍的物镜可能是能够以比60X-0.85数值孔径物镜清晰对比度和清晰度，以产生更好的图像，即使高倍率物镜的分辨能力在理论上是更大的。
正品奥林巴斯显微镜物镜