尼康顯微鏡的圖像亮度
不論在光學(xué)顯微鏡中使用的成像模式的，圖像的亮度是由物鏡，即數(shù)值孔徑的函數(shù)的聚光功率管。 正如照明亮度被聚光的工作數(shù)值孔徑的平方確定，試樣圖像的亮度正比于物鏡的數(shù)值孔徑的平方。
不像在顯微鏡的照明系統(tǒng)的情況，但是，圖像的放大倍率也起著決定圖像亮度的重要作用。事實上，圖像亮度是成反比的橫向放大率的平方：
圖像亮度∝ (NA/M)2
其中，NA是物鏡的數(shù)值孔徑，M為放大倍數(shù)。 公式中給出的比例高于表達了透的目的（注：與落射照明的情況有些不同，如下面討論）的聚光能力。 具有不同程度的光學(xué)校正的選定尼康物鏡聚光功率的實例列于表1。 在一般情況下，具有高數(shù)值孔徑的物鏡也更好為像差校正。因此，對于相同的放大倍率，高數(shù)值孔徑物鏡收集更多的光線，產(chǎn)生一個更加光明美好校正后的圖像（見表1），而整體形象比較好解決。
它是從檢查數(shù)據(jù)在表1中，當(dāng)一個物鏡是用在透照，圖像亮度倍率增大迅速減小明顯。 用于落射照明特定物鏡的利用率產(chǎn)生越來越明亮的圖像，提高放大率，而情況往往相反與透射光相同的物鏡。 術(shù)語F（反式）和F（外延）是指一種物鏡的聚光能力，并根據(jù)下列公式計算：
F(trans) = 104 × NA2/M2
F(epi) = 104 × (NA2/M)2
從理論上講，照明的強度取決于聚光鏡的數(shù)值孔徑和光源的圖像的縮小倍率的平方的平方（實際上，視場光闌的圖像變得明亮，因為它是由更小，根據(jù)該方法）。 其結(jié)果是，試樣圖像的亮度成正比的物鏡的數(shù)值孔徑的平方作為其到達目鏡（或相機系統(tǒng)），并且還成反比的物鏡放大倍率。 因此，在透射光下檢查標(biāo)本時，改變物鏡，而不改變聚光鏡影響圖像的亮度響應(yīng)于變化的數(shù)值孔徑和放大倍數(shù)。
選定物鏡的聚光能力
| | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |
表1
在落射照明的情況下，同樣的考慮也適用，但該目的也作為聚光鏡，而這必須考慮圖像的亮度時，必須考慮到。 作為物鏡放大倍數(shù)增大時，光源圖像縮?。s小的）由具有同等量，從而導(dǎo)致亮度水平，是較少依賴于物鏡放大倍率，更依賴于數(shù)值孔徑（亮度是由數(shù)值孔徑的四次方管反射照明）。 在實踐中，圖像的亮度號碼可能有所不同（見表1）由于物鏡后孔大小的差異。
當(dāng)光線水平限制，*高的數(shù)值孔徑的物鏡應(yīng)該采用，但的放大倍率雙方的物鏡和目鏡應(yīng)保持在*低水平所需的分辨率兼容。 在許多情況下，制造商正在提供油浸物鏡具有較高的數(shù)值孔徑，并且相應(yīng)地更高的圖像的亮度值，比同類倍率高干燥同行。 例如，表1中的40倍計劃復(fù)消色差物鏡具有消色差透鏡40X干物鏡規(guī)劃的數(shù)值孔徑的兩倍，并且產(chǎn)生4倍的圖像亮度在透射光。 這些物鏡產(chǎn)量下的落射熒光照明圖像亮度的16倍的差距，與高數(shù)值孔徑的油浸產(chǎn)版本*亮的圖像。
在通過顯微鏡的光學(xué)元件，傳輸作為入射光強度的函數(shù)的光的量，是在熒光顯微鏡下尤其重要。 在高分辨率熒光成像需要高放大倍率與圖像的亮度損失*小的情況下，具有透光性，*大程度*高的數(shù)值孔徑物鏡應(yīng)該被采用。 如上所述，圖像的整體亮度急劇減小放大率的增加，所以在熒光顯微鏡的部件應(yīng)仔細選擇通過光學(xué)列車*大化的光通過量。
，利用落射照明熒光顯微鏡配備有服務(wù)于這兩個聚光鏡和物鏡的雙重目的的物鏡。 光通過激發(fā)濾光片和從過濾器中的立方體的二色鏡表面反射，通過物鏡*傳遞，以形成必要的照明的一個錐形激發(fā)樣品。 通過安裝在試樣的熒光基團發(fā)射的次級熒光，然后通過同一物鏡系統(tǒng)被投影到目鏡或成像系統(tǒng)之前收集并通過二色鏡和屏障過濾器傳回。 作為聚光鏡的高數(shù)值孔徑的物鏡將增加信號（光）的強度的方式，是成正比的數(shù)值孔徑的平方。 因為物鏡的聚光功率也成比例的數(shù)值孔徑的平方，圖像的亮度會隨著物鏡的數(shù)值孔徑的四次方根據(jù)公式變化：
圖像亮度（熒光）λNA 4 / M 2
注意，在熒光顯微鏡下，亮度也成反比的物鏡放大倍率的平方。 因此，對于相同的放大倍率，這兩個照明場的圖像的亮度，并與物鏡的數(shù)值孔徑，這是主要的原因廠家生產(chǎn)設(shè)計為熒光顯微鏡非常高的數(shù)值孔徑的物鏡的熒光圖像顯著地增大的物鏡。
來觀察標(biāo)本的目鏡進一步放大投影到顯微鏡的中間圖像平面中的衍射限制圖像，并且也有助于減少試樣的整體觀察到的強度。 事實上，圖像的亮度成反比，目鏡倍率的平方，因此需要使用具有所需的*低放大率方便地觀察標(biāo)本的熒光目鏡。 因此，有可能通過使用耦合到所述功率*低的目鏡可用的*高的數(shù)值孔徑的物鏡，以*大化圖像的亮度在熒光顯微鏡（盡管10×目鏡是*常用的）。 這些言論主要適用于具有均勻度照明的大樣本區(qū)域。 中的光（例如，微小熒光球）的銳聚焦的點源的情況下，粒子的圖像應(yīng)該是受衍射限制的，并具有這樣的尺寸，是獨立的倍率。
在熒光顯微鏡中，圖像的亮度是由照明的強度，所述熒光團的量子產(chǎn)率，并且在顯微鏡的聚光能力來確定。 的照明的強度和較高的量子產(chǎn)率，更大的熒光信號和圖像變得直到所有的熒光團的明亮飽和更大。 同樣，在偏振光，圖像的亮度是由照明強度和試樣的雙折射相位差管。在值高達四分之一波長相位差的，更大的相位差產(chǎn)生更大的雙折射率，因而更強的信號。
在這兩種情況下，圖像的亮度是由從試樣的信號，這是照明的強度和由試樣中引入光的變化的產(chǎn)品管。 在發(fā)光，其中，所述樣品本身發(fā)射光的情況下，圖像的亮度由光的幅度，或信號，由試樣發(fā)出的光明顯地制約。
在其他模式下的顯微鏡，如相位對比，微分干涉對比（DIC），暗場，霍夫曼調(diào)制對比等，照明和圖像對比度的強度可以獨立地變化。 然而，從圖像信號，即每單位變化的光學(xué)參數(shù)的圖像的亮度的增量（例如，在路徑長度差），仍然會通過光照強度和每個所產(chǎn)生的對比度的乘積來確定單位變化的光學(xué)參數(shù)。 為了檢測在任何光學(xué)參數(shù)的微小變化，在顯微鏡應(yīng)*大限度地從變化的特定參數(shù)產(chǎn)生的信號。
對于給定的聚光鏡和物鏡的數(shù)值孔徑，放大和照明亮度，在顯微鏡產(chǎn)生的圖像的亮度仍然可以變化取決于光透射通過光學(xué)元件。 傳輸取決于幾個因素，包括吸收由透鏡元件和水泥，反射損耗在光學(xué)接口，和燈套的透射率，漫射屏，過濾器，偏振器，以及其它的輔助光學(xué)元件。對于高數(shù)值孔徑物鏡選定的一組典型的傳輸曲線被示于圖1。 這些值都或多或少地代表任何類別從一個特定的制造商的物鏡，但是，即使在該特定類型的測定對于這些曲線，確切的傳輸值可以有所變化取決于，例如，抗反射涂層和該批次的玻璃用在個別鏡頭。
一些光學(xué)元件的透射率（亮度傳輸作為入射強度的百分比）可以是波長相關(guān)的，即使在可見光范圍內(nèi)，如圖1所示。 另外，在外面可見的波長范圍內(nèi)，透鏡，棱鏡，幻燈片，和安裝介質(zhì)的樣品的透射率可下降明顯。 這個事實是通過在圖1中，示出的20×平面圖氟物鏡傳輸曲線，它示出了在透射率穩(wěn)步下降的波長400和700納米之間增加了舉例說明。 在該系列的其他物鏡不表現(xiàn)出波長依賴性的這種顯著的程度。