理解客观镜头

介绍

在之前的文章中，我们已经讨论过设计扫描显微镜，∞纠正显微镜，共焦显微镜的设计,克勒照明系统-显微镜中常见的照明系统。显微镜中最基本的元素管道镜设计就是物镜。

物镜形成第一样像。它们对图像质量和整个系统的分辨率起着至关重要的作用。这些传感器是相当复杂的光学系统，需要大量的设计和组装。

计算物镜分辨率

有三个设计变量可以帮助我们计算显微镜物镜的分辨率:系统波长，物镜捕获的光锥(也称为数值孔径)，以及物镜的第一个镜头和样品之间的折射率。这可以用以下公式表示:

R = 1.22 /2nsin()=0.61 NA

Where R is the resolution, is the light wavelength, n is the refractive index, and θ is the half angle of the acceptance light cone (NA is the numerical angle defined as sin(θ)). For example, a microscope objective that works with visible light, with air surrounding the sample, and an acceptance half-angle cone of 72-degrees, will have a minimum resolution of 256 nm. If we surround the sample in a liquid with a refractive index of 1.5, our resolution will improve to 171 nm.

在之前的计算中，我假设接受角度为72度，在使用空气时有一个合理的上限(这个角度给我们的NA为0.95)。然而，通过将样品和显微镜浸泡在油或其他液体中，可能会有更大的NA。这不仅会影响图像的分辨率，还会影响图像的亮度(亮度是其NA的平方)。

物镜中的光学元件

物镜可以只有几个镜头单元(例如，一个消色差镜头和简单镜头)，也可以有多个镜头组。即使两个放大率相同的显微镜物镜也可以有完全不同的设计，如图1所示。

最简单的设计通常被称为“消色差物镜”，它只包含一个前镜头和一对镜头消色差对比纠正偏差。另一方面，我们有Apochromat显微镜物镜，其中有几个复消色差的对比除了一些消色差外，还使用了一些较好的图像质量。为了更好的解释消色差和复色差镜头之间的区别，请阅读链接的文章。

典型显微镜客观标记

大多数现成的显微镜物镜都有一些机身标记，以便更好地识别它们。典型的标记如图2所示。

显微镜物镜将显示制造商(图中没有显示)，然后是像差校正的类型;在我们的图像中，我们有一个“平面图消色差图”，它在图像平面上产生一个平面，消色差图表示色差的类型。另一个规范可以是“Plan Fluor”(萤石)和“APO”(复消色度)。接下来是放大倍率、数值孔径和浸没介质。如前所述，干物镜的NA通常不大于0.95，但在浸泡物镜中，这个数字可能会高得多。接下来我们有一个无限符号，意思是透镜是∞纠正．在物镜不适合用于无限校正显微镜的情况下，会有一个数字，通常是160，表示显微镜管的长度。一些显微镜的物镜会显示字母“DIN”，代表“德意志工业诺曼”，长度为160毫米。