徕卡显微镜目镜，物镜和光学像差

对于大多数显微镜应用而言，通常只有两组光学器件，即用户可调节的物镜和目镜。当然，这是假定在调整聚光镜和光阑的过程中，已经针对Koehler照明对显微镜进行了校正。

本文介绍了目镜的组件以及如何正确调整它们以适合您的眼睛。继续讨论物镜，我们将研究光学像差和四个最常见的物镜，这些物镜经过校正可以克服这些异常。

目镜和物镜由显微镜制造商设计，可以组合使用并在光学上相互补充。如果出于任何原因要在显微镜之间更换目镜或物镜，则应记住这一点。显微镜的物镜和目镜必须相互协调工作，以实现最佳的标本成像。购买完整的显微镜时，光学组件将经过设计和匹配，以相互补充，为用户提供最佳的观看条件。另外，如果您要组装定制的研究级显微镜，则所提供的物镜选择将确定哪些目镜适合该物镜范围，反之亦然。

目镜是光学镜片，在这里我们可以看到标本的最终图像（见图1）。这些光学器件有时被称为“目镜”或“目镜”。除了取决于物镜选择的放大倍率之外，目镜还需要考虑一个额外的放大倍数，通常在10倍左右。目镜看起来像是显微镜上看似简单的光学组件。的确，有些基本目镜由金属管组成，且金属管的顶部和底部均带有镜片，但许多研究级目镜却由成组的镜片组成，这些镜片被设计为可相互配合工作，以提供对标本的正确观察。以及补充物镜的特性。

不管目镜的组件设计如何，在金属外壳的两端只有两个对用户可见的透镜。通过其观看最终图像（最靠近眼睛）的透镜称为“目镜”，而位于另一端（面向显微镜主体）的透镜称为“物镜”。

图1：可以用目镜（也称为目镜或目镜）观看显微镜的最终图像。

通常在眼镜镜片周围会发现橡胶或塑料的眼罩（见图2）。这些具有多种功能。它们会阻挡一些环境光，从而使物镜样品的视野更清晰。此外，它们将用户限制在距目镜的最佳距离。如果您戴眼镜，可以将它们简单地回滚到目镜顶部或完全取下。

关于显微镜卫生的一句话：如果您在共享的实验室或设施中使用显微镜，卫生和清洁度是重要因素。一个重要的考虑因素是眼睛感染。如果您不幸遭受眼部感染，则应避免使用共享显微镜，直到完全清除为止。眼部感染具有高度传染性，并容易传播给其他显微镜使用者。无论您的眼睛是否健康，都应始终将目镜和眼罩（以及整个显微镜）保持在清洁的状态，以备下次使用。

目镜需要调整以适合用户的视线。这被称为“屈光度调整”，用于校正眼睛之间的焦距和视觉差异（见图2）。除非您具有完美的正常视敏度（也称为“ 20/20视力”），否则进行此简单调整将可以更清晰地观察标本。在进行屈光度调整之前，应对目镜之间的距离进行简单的物理更改（假设您使用的是双目显微镜），以适应用户的身体结构。双目目镜安装在水平的“滑块”上，两个目镜都移动以适合两眼之间的距离。可替代地，每个目镜被安装在单独的壳体中，该壳体可以半圆形旋转地移动以匹配使用者的眼睛之间的距离。

正确设置物理距离后，即可进行屈光度调整。如果检查每个目镜，您会注意到其中至少一个在金属主体或外壳周围有一个滚花环（另一个也可以是定焦目镜）。仅向下观察固定目镜，然后使用显微镜的主聚焦轮将样品聚焦。闭上固定焦点目镜的眼睛，仅使用屈光度可调目镜观察标本。在保持标本的原始焦点的同时，慢慢转动屈光环，直到标本清晰聚焦。当您睁开双眼时，标本现在应清晰对焦。进行屈光度调整后，每个选定物镜的设置都相同。

图2：大多数目镜具有可移动或可弯曲的眼罩，以遮挡某些环境光。而且，它们将迫使使用者到目镜的最佳距离。因此，戴眼镜的使用者应摘下眼罩。借助屈光度调节，可以根据用户的屈光度来定制目镜。

在显微镜方面（在本文的范围内），光学像差主要有两种类型：色差和几何像差。几何（也称为“单色”或“球差”）也称为“塞德尔像差”。菲利普・路德维希・凡・赛德尔（Philipp Ludwig von Seidel，1821年至1896年）是德国数学家，他于1857年确定了五个组成的像差（球面，彗形，像散，畸变和场曲）。通常，由于透镜的结构和几何形状以及光通过透镜时与折射和反射有关的行为方式，会产生几何/单色/塞德尔像差。

考虑到所有可能通过弯曲透镜的光波，通过透镜中心的光的折射将小于通过弯曲透镜边缘的光的折射。在穿过透镜之前平行的光波不会会聚到单个焦点，而是会沿着光轴分布为不同的点（图3）。

图3：球差描述了这样一个事实，即穿过透镜中心的波的折射小于穿过曲面透镜边缘的波的折射。因此，在穿过透镜之前平行的光波不会会聚到单个焦点。

色差主要是由镜片的材料引起的。白光是由多种不同的波长/颜色组成的，当它通过凸透镜时，会分解为各个分量。波长的这种分裂意味着一旦光通过透镜，各色就不会彼此聚焦在相同的会聚点上（图4）。

图4：穿过凸透镜的白光被分成其组成波长，这些波长以不同程度折射。因此，它们不会收敛于同一焦点。这种现象称为色差。

图5：带有校正环的甘油浸入物镜。

制造并校正显微镜物镜，以在每个光学组件中考虑这些像差中的一个或多个。物镜镜筒上刻蚀的信息（除了放大倍率，物镜类型，数值孔径（NA）等之外）中还将包含有关光学校正的信息（参见图3）。

尽管有很多可用的光学校正方法，但本文将着眼于可能会遇到和使用的四种最常见的校正方法。除了目镜外，物镜看起来也很简单。物镜两端的两个透镜被称为“前透镜”（最靠近样品），“后透镜”在使用过程中不可见，因为它面向显微镜的主体。大多数物镜由相对复杂的一系列透镜组成，每个透镜彼此互补，并且被设计为校正否则会扭曲的光学像差

最常校正的显微镜物镜是“消色差”物镜。这些通常通过物镜镜筒上的缩写“Achro”或“Achromat”来识别。这些物镜针对称为“轴向色差”的光学现象进行了校正。当白光通过凸透镜时，会发生这种像差。结果，白光被分成红色，绿色和蓝色的分量波长。这种分裂意味着波长不会在光轴上的同一焦点处会聚（请参见图4）。

如果使用未校正轴向色差的物镜观察标本，则在标本周围将看到彩色条纹以及图像模糊。消色差物镜针对两个波长（红色和蓝色）进行了校正，这使这些颜色到达了与绿色波长大致相同的焦点。此外，对一种颜色校正了消色差物镜的球差。

在“平场消色差”物镜中可以找到下一个校正级别。这些通常通过物镜镜筒上的缩写“Plan Achromat”或“Achro plan”来识别。除了校正轴向色差外，还针对称为“场曲”的光学现象校正了这些物镜。当光通过曲面透镜时，会发生此现象。投影的图像导致样品弯曲。如果使用未校正视场弯曲的物镜观察标本，则将导致整个视场聚焦不均匀。可以聚焦视野的边缘或中心，但不能同时聚焦。尽管这对于例行查看和检查标本通常不是问题，例如，如果您希望捕获图像以供发布使用，则可能会出现更多问题。在这种情况下，建议使用平场消色差物镜进行平场校正和在整个图像视图中进行均匀聚焦

校正后的物镜的下一个级别是“半复消色差”或“荧光”物镜。这些由物镜镜筒上的缩写“Fluar”，“Fluor”，“Fluo”或“F1”标识。术语“氟化物”可以追溯到由氟化钙矿物萤石制造此类镜片的时间。在商业上，这种矿物也被称为“萤石”，尽管现在大多数半复消色差镜片是由合成材料制成的，但仍被用于制造某些半复消色差镜片。半复消色差物镜针对一种或两种成分色进行了校正，并且该校正可确保将不同的光波聚焦在一起，这就是所谓的“最小混淆圆”在光轴上。

除上述筒形缩写外，还有带有“Plan FL”或“Plan Fluor”名称的物镜。这些物镜不仅针对球差和色差而且针对场曲进行了校正。

经校正的物镜的最高水平（反映在这些光学器件的成本中）是“复消色差”物镜。这些通过物镜镜筒上的缩写“Plan Apochromat”，“PL APO”或“Plan Apo”来标识（请参见表1）。这些物镜针对场曲进行了校正（因此缩写为“Plan”），并且针对红色，绿色和蓝色成分的波长进行了色校正。此外，复消色差物镜还针对多达三个波长进行了球面校正。与消减物镜的等效物镜放大倍数相比，复消色差透镜中的高校正水平导致较高的NA。

通过以下可以找到不同类别的徕卡校正后的物镜的概述（请参见表1）。此外，Leica可以通过填写此页面上的在线表单来帮助您找到应用程序所需的确切物镜。

消色差

半复消色差

复消色差

HI PLANN PLANFL PLAN

PL FluotarPL S-Apo

PL APOPL APO CS / CS2PL IRAPO

表1：国际标准化组织（ISO）区分了三组在色校正质量上不同的物镜类别：消色差镜，半复消色差镜和复消色差镜。徕卡命名法还根据例如它们的场平坦度，透射率等来区分这些组。

徕卡物镜使用的进一步缩写。

BD

用于明场/入射光暗场

PH

相衬物镜

RC

反射对比度物镜（仅适用于DM R）

P，POL

低应变，用于定量极化

/  

不适用于入射光，荧光除外

LMC

调制对比度物镜（仅适用于Leica DM IRB）

表2：相应标记了特别适合特定对比方法的物镜。

OIL

DIN / ISO标准浸油

W

水

GLYC

甘油

IMM

任何其他或不止一种浸没介质

表3：在物镜上指示必须与特定物镜一起使用的浸没介质。

CORR

带校正项圈的物镜

L

物镜具有超长的自由工作距离

6位数号码

标志在物镜，是在Leica Microsystems进行订购所必需的货号

表4：有关徕卡物镜的更多标签。