徠卡顯微鏡目鏡 物鏡和光學(xué)畸變

對于大多數(shù)顯微鏡應(yīng)用，通常僅由用戶調(diào)整的兩組光學(xué)元件，即物鏡和目鏡。當(dāng)然，這是假設(shè)顯微鏡已經(jīng)被校正了Koehler照明，在此期間調(diào)節(jié)了聚光鏡和隔膜。

本文介紹了目鏡的組成部分，以及如何正確調(diào)整目鏡，以適應(yīng)您的眼睛。為了實(shí)現(xiàn)物鏡，我們將研究光學(xué)畸變和糾正以克服這些異常的四個*常見的物鏡。

目鏡和物鏡由顯微鏡制造商設(shè)計，以組合和光學(xué)互補(bǔ)。如果由于任何原因您正在更換顯微鏡之間的目鏡或物鏡，這是應(yīng)該記住的。顯微鏡的物鏡和目鏡必須相互協(xié)調(diào)工作，以獲得*佳的標(biāo)本成像。當(dāng)購買完整的顯微鏡時，光學(xué)元件將被設(shè)計和匹配，以相互補(bǔ)充，為用戶提供*佳的觀看條件?；蛘撸绻诮M裝定制的研究級顯微鏡，則提供的物鏡選項將決定哪些目鏡適合于物鏡范圍，反之亦然。

目鏡

目鏡是我們看到標(biāo)本的*終圖像的光學(xué)透鏡（見圖1）。這些光學(xué)器件有時被稱為“眼鏡”或“眼睛”。除了取決于物鏡選擇的放大倍率之外，還有一個額外的放大系數(shù)，從目鏡中考慮，通常為10倍放大倍數(shù)。目鏡看起來像顯微鏡的簡單的光學(xué)元件。雖然一些基本的目鏡是由一個金屬管和透鏡頂部和底部組成的，但是許多研究級目鏡由一組透鏡組成，可以相互配合使用，以便將您的樣品的正確視圖作為以及贊美物鏡的屬性。

不管目鏡的部件設(shè)計如何，在金屬外殼的兩端只有兩個透鏡可供用戶看見。將*終圖像（*接近眼睛）的透鏡稱為“眼鏡”，而相對端的鏡片（面向顯微鏡主體）被稱為“鏡頭”。 

圖1：通過目鏡看到顯微鏡圖像，這個部件被稱為目鏡，也稱眼鏡片。

眼鏡周圍，通常會發(fā)現(xiàn)橡膠或塑膠眼罩（見圖2）。這些功能有幾個功能。它們將阻擋一些環(huán)境光，從而更清晰地觀察到感興趣的標(biāo)本。此外，他們約束用戶到目鏡的*佳距離。如果戴眼鏡，則可以簡單地將其回滾到目鏡的頂部或完全取下。

顯微鏡衛(wèi)生詞：如果您在共享的實(shí)驗(yàn)室或設(shè)施中使用顯微鏡，衛(wèi)生和清潔是重要的因素。一個重要的考慮因素是眼睛感染。如果您不幸遇到眼睛感染，您應(yīng)該避免使用共享顯微鏡，直到完全清除。眼睛感染可能是高度傳染性的，容易傳播到其他顯微鏡用戶。不管眼睛的健康如何，您應(yīng)該始終將目鏡和眼罩（以及整個顯微鏡）放置在干凈的狀態(tài)，為下一位用戶準(zhǔn)備好。 

目鏡屈光度調(diào)整

目鏡需要調(diào)整以適應(yīng)用戶的愿景。這被稱為“屈光度調(diào)整”，它用于校正眼睛之間的焦點(diǎn)和視覺差異（參見圖2）。除非您具有**的正常視力（也稱為“20/20視力”），否則進(jìn)行簡單的調(diào)整將可以更清晰地查看標(biāo)本。在進(jìn)行屈光度調(diào)整之前，應(yīng)對目鏡之間的距離進(jìn)行簡單的物理改變（假設(shè)您使用雙目顯微鏡）以適應(yīng)用戶的解剖。雙目目鏡安裝在水平的“滑塊”上，兩個目鏡移動以適應(yīng)眼睛之間的距離?；蛘?，每個目鏡安裝在分開的殼體中，該殼體可以半圓形旋轉(zhuǎn)移動以匹配用戶的眼睛之間的距離。

一旦物理距離正確設(shè)置，則可以進(jìn)行屈光度調(diào)整。如果您檢查每個目鏡，您會注意到，其中至少有一個在金屬體或外殼周圍有一個滾花環(huán)（另一個也可以是固定的目鏡）。只能通過固定的目鏡向下看，使用顯微鏡的主要對焦輪使您的標(biāo)本變焦。將眼睛靠在固定的焦距目鏡上，并使用屈光度可調(diào)目鏡觀察樣本。在保持標(biāo)本的原始焦點(diǎn)的同時，慢慢地轉(zhuǎn)動露珠環(huán)，直到樣品進(jìn)入尖銳的焦點(diǎn)。當(dāng)你雙眼打開時，樣本現(xiàn)在應(yīng)該是尖銳的焦點(diǎn)。一旦進(jìn)行了屈光度調(diào)整，對于所選擇的每個物鏡，設(shè)置是相同的。

圖2：大多數(shù)目鏡具有可拆卸或可彎曲的眼罩，以阻擋一些環(huán)境光。此外，它們將迫使用戶進(jìn)入到目鏡的*佳距離。因此戴眼鏡的用戶應(yīng)該脫掉眼杯。在屈光度調(diào)整的幫助下，目鏡可以根據(jù)用戶的使命定制。

光學(xué)像差

在顯微鏡（在本文的范圍內(nèi)）方面，有兩種主要類型的光學(xué)像差：色差和幾何像差。幾何（也稱為“單色”或“球面像差”）也稱為“塞德爾像差”。Philipp Ludwig von Seidel（1821-1896）是德國數(shù)學(xué)家，1857年，他確定了五個組成幾何像差（球面，昏迷，散光，畸變和場曲）。通常，幾何/單色/塞德爾像差由于透鏡的結(jié)構(gòu)和幾何形狀以及光線穿過透鏡時與折射和反射相關(guān)的方式而發(fā)生。

色差主要是由于鏡片的材質(zhì)而發(fā)生的。白光由許多不同的波長/顏色組成，當(dāng)它通過凸透鏡時，它被分成其組件。這種波長分裂意味著一旦光通過透鏡，分量顏色就不會聚焦到彼此相同的會聚點(diǎn)。 

物鏡

圖3：具有校正環(huán)的甘油浸沒物鏡。

制造和校正顯微鏡物鏡以在每個光學(xué)部件內(nèi)考慮這些像差中的一個或多個。包含在物鏡鏡筒上的信息（除放大倍率，物鏡類型，數(shù)值孔徑（NA）等）外，還將有關(guān)于光學(xué)校正的信息（見圖3）。

盡管有許多光學(xué)校正可用，本文將介紹可能遇到和使用的四個*常見的錯誤。目鏡除了目鏡外，看起來很簡單。物鏡兩端的兩個透鏡被稱為*靠近試樣的“前透鏡”和“使用前不可見的”后透鏡“，因?yàn)樗嫦蝻@微鏡的主體。大多數(shù)物鏡包括相對復(fù)雜的一系列透鏡，每個透鏡彼此互補(bǔ)并且被設(shè)計為校正其它失真的光學(xué)像差。 

消色差物鏡

*常修正的顯微鏡物鏡是“消色差”物鏡。這些通常由物鏡桶上的縮寫“Achro”或“Achromat”來標(biāo)識。這些物鏡被校正為被稱為“軸向色差”的光學(xué)現(xiàn)象。當(dāng)白光通過凸透鏡時，發(fā)生這種像差。結(jié)果，白光分為紅色，綠色和藍(lán)色的“分量波長”。這種分裂意味著波長不會聚焦在光軸上的同一焦點(diǎn)（圖4）。 

圖4：穿過凸透鏡的白光被分成其分量波長，它們以不同程度折射。因此，他們不會在同一個焦點(diǎn)聚集。這種現(xiàn)象稱為色差。

如果使用未校正軸向色差的物鏡觀察樣品，則在樣品周圍可見有彩色條紋以及圖像模糊。針對兩種波長（紅色和藍(lán)色）校正消色差物鏡，使這些顏色與綠色波長大致相同的焦點(diǎn)。

平場消色差物鏡

在“平場消色差”物鏡中找到了下一個更正。這些通常通過物鏡桶上的縮寫“plan Achromat”或“Achroplan”來標(biāo)識。除了對軸向色差進(jìn)行校正之外，這些目的也被校正為稱為“場曲率”的光學(xué)現(xiàn)象。當(dāng)光通過彎曲透鏡時，會發(fā)生這種現(xiàn)象。投影圖像導(dǎo)致樣本的曲線圖。如果使用不對場曲率進(jìn)行校正的物鏡觀察樣本，則會導(dǎo)致整個視場的不均勻焦點(diǎn)。視野的邊緣或中心可以聚焦，但不結(jié)合。雖然這通常不是常規(guī)查看和檢查標(biāo)本的問題，如果您希望捕獲圖像以用于出版，例如可能更有問題。在這種情況下，建議使用平面消色差物鏡進(jìn)行平場校正和圖像視圖中的均勻焦點(diǎn)。 

半消色差物鏡

修正物鏡的下一級是一個稱為“球面像差”的異常?？紤]到可能通過彎曲透鏡的所有光波，通過透鏡中心的波將比通過彎曲透鏡邊緣的波折射。在通過透鏡之前平行的光波不會聚到單個焦點(diǎn)，而是沿著光軸分布為不同的點(diǎn)（參見圖5）。 

圖5：球面像差描述了通過透鏡中心的波折射比通過彎曲透鏡的邊緣的波更小的事實(shí)。因此，在通過透鏡之前平行的光波不會聚到單個焦點(diǎn)。

針對該光學(xué)像差而修正的物鏡被稱為“半無色”或“螢石”物鏡。這些由物鏡桶上的縮寫“Fluar”，“Fluor”，“Fluo”或“Fl”標(biāo)識。術(shù)語“螢石”可以追溯到這樣的透鏡是由氟化鈣礦物的螢石制成的。在商業(yè)上，這種礦物也被稱為“螢石”，并且仍然用于制造一些半消色差透鏡，盡管它們大多數(shù)現(xiàn)在由合成材料制成。對于一個或兩個分量顏色校正半消色差物鏡，并且校正確保不同的光波被聚焦在一起，如所謂的在光軸上的“*小混淆圈”。

除了上述桶縮略語，還有“Plan FL”或“Plan Fluor”指定的物鏡。這些物鏡不僅用于球面像差而且用于場曲率。 

消色差物鏡

校正物鏡（反映在這些光學(xué)成本中）的*高水平是“消色差”物鏡。這些由縮寫“Plan Apochromat”，“PL APO”或“Plan Apo”標(biāo)識在物鏡桶上（見表1）。這些物鏡對于場曲率（因此縮寫為“Plan”）進(jìn)行了校正，并且對于紅色，綠色和藍(lán)色分量波長進(jìn)行了色度校正。此外，復(fù)消色差物鏡也可以針對*多三個波長進(jìn)行球面校正。在復(fù)消色差鏡頭中發(fā)現(xiàn)的高水平校正導(dǎo)致與物鏡的等效放大率相比較較高的NA，校正較少。 

徠卡矯正物鏡

可以通過以下鏈接找到Leica校正物鏡的不同類別的概述（見表1）。此外，Leica可以通過填寫本頁上的在線表單來幫助您找到應(yīng)用程序所需的確切物鏡。

用于Leica物鏡的進(jìn)一步縮寫。

表2：特別適用于特定對比方法的物鏡被相應(yīng)標(biāo)記。

表3：物鏡表示必須用于某一物鏡的浸沒式介質(zhì)。

表4：徠卡物鏡上提到的更多標(biāo)簽。