奧林巴斯顯微鏡物鏡2021介紹

奧林巴斯顯微鏡物鏡2021介紹

奧林巴斯顯微鏡物鏡2021介紹

   奧林巴斯物鏡是光學顯微鏡的困難的組件設計和組裝，并且是光遇到，因為它從檢體到像平面進入的一個組件。物鏡從一個事實，即它們獲得他們名，由接近度，被成像接近分量的對象（檢體）。

    主要的奧林巴斯物鏡顯微鏡制造商提供范圍廣泛的物鏡設計，該產品采用的光照條件很寬譜下優異的光學特性和初級光學像差提供不同程度的修正的。在圖1所示的物鏡是一個250倍工作距離長復消色差透鏡，它包含被膠合在一起為三組透鏡雙峰，透鏡三重峰組，和三個獨立的內部單元素透鏡14的光學元件。物鏡還具有一個半球形前透鏡和彎月第二透鏡，其工作同步，以協助在高數值孔徑具有小球面象差的捕獲光線。盡管不存在于該物鏡，類似的設計的許多高倍率物鏡配備有保護從碰撞損壞前透鏡元件和所述檢體的彈簧加載伸縮鼻錐組件。內部透鏡元件仔細取向和致密成由物鏡鏡筒包封的管狀黃銅外殼。特定物鏡的參數，如數值孔徑，倍率，光學管的長度，像差校正的程度，和其它重要特性印跡或刻在筒的外部部分。雖然在圖1能的物鏡旨在控制利用空氣作為物鏡前透鏡和標本之間的成像介質，其它的物鏡有前透鏡元件允許它們被浸漬在水，甘油，或一個專門的烴基油。

    現代的奧林巴斯物鏡，組成了無數內部玻璃鏡片元件，均達到質量和性能的高境界，具有修正為程度像差和場的平整度確定一個物鏡的有用性和成本。用于制造物鏡建筑技術和材料在過去的100年中有很大提高?，F在，物鏡是設計為使用具有高度特異性的折射率均勻成分和質量的先進的稀土元素的玻璃配方計算機輔助設計（CAD）系統的協助。正在使用這些先進的技術，展示了增強的性能使得制造商能夠生產出在分散很低，校正常見的光學工件，例如彗差，像散，幾何失真，場曲，球差和色差的物鏡。不僅是現在校正像差更在更廣泛的領域顯微鏡物鏡，但是圖像耀斑已經與透光大幅增加已大大減少，產生了顯著的是明亮，銳利，清晰的圖像。

    物鏡的三個關鍵設計特點設置在顯微鏡的終分辨率極限。這些包括用于照亮試樣的光的波長，由物鏡所捕獲的光錐的角孔，并在物鏡的前透鏡和標本之間的對象空間的折射率。為受衍射限制的光學顯微鏡的分辨率可被描述為兩個緊密間隔開的樣本點之間的小可檢測的距離：

    R=λ/2N（SIN（θ））

    其中R是間隔距離，λ是照射波長，n是所述成像介質的折射率，θ是物鏡的孔徑角的一半。在檢查方程，很明顯的，分辨率是成正比的照明波長。人眼響應400和700納米之間的波長區域，其表示被用于大多數顯微鏡觀察的可見光光譜。分辨率也取決于成像介質和物鏡孔徑角的折射率。物鏡旨在圖像標本或者與空氣或前透鏡和試樣之間更高的折射率的介質。視場往往是相當有限的，并且物鏡的前透鏡元件被放置在靠近與它必須位于光學接觸的樣品。當浸油代替空氣作為成像介質獲得由大約1.5倍于分辨率A的增益。

    在確定物鏡的分辨率的后，但也許重要的是，因素是孔徑角，其具有約72度的實用上限（具有0.95的正弦值）。當與折射率相結合，該產品：

    N（SIN（θ））

    被稱為數值孔徑（簡稱NA），并且提供了分辨率為任何特定的物鏡的一個方便的指示器。數值孔徑通常是重要的設計標準（比光學校正等）選擇一個顯微鏡物鏡時要考慮的。值的范圍從0.1非常低倍率的物鏡（1倍至4倍），以高達1.6利用專門的浸泡油高性能的物鏡。作為數值孔徑值增加了一系列的相同的放大倍率的物鏡，我們通常觀察更大的聚光能力和分辨率增加。該顯微鏡應慎重選擇物鏡放大倍率，這樣一來，在情況下，這只是解決細節應充分擴大與舒適的觀看，但不能向空的放大倍率妨礙精標本細節的觀察點。

    只是作為照明的在顯微鏡的亮度是由聚光鏡的工作數值孔徑的平方管轄，由物鏡產生的圖像的亮度是由它的數值孔徑的平方確定。此外，物鏡放大倍數也起著決定圖像的亮度，這是成反比的橫向放大率的平方的作用。當與傳輸照明用的數值孔徑/放大比的平方表示物鏡的聚光能力。由于高數值孔徑的物鏡往往是更好的了像差校正，他們還收集更多的光線，并產生更明亮，更校正的圖像的高度解決。應當注意的是，圖像的亮度急劇減小作為放大率增大。在光平是一個限制因素的情況下，選擇具有高數值孔徑的物鏡，但具有能夠產生足夠的分辨率的低倍率。

    便宜的（和常見的）物鏡，在大多數實驗室顯微鏡的使用，是消色差物鏡。，其被帶入一個單一的共同焦點;這些物鏡在兩個波長（約486和656毫微米，分別藍色和紅色），校正軸向色差。此外，消色差物鏡是在顏色為綠色球面像差校正（546納米;見表1）。的消色差物鏡有限的修正可能導致重大的工件時，進行檢查，并與色彩顯微鏡和顯微攝影成像標本。如果焦點在光譜的綠色區域選擇，圖像將具有紅品紅鹵代（通常稱為殘留色）。消色差物鏡產生了好的結果通過一個綠色過濾器光（通常是干擾過濾器），并使用時，這些物鏡被用于顯微攝影黑白膠片。缺乏校正場（或平整的場曲），進一步阻礙了消色差物鏡。在過去的幾年中，大多數廠商已經開始提供的消色差物鏡平場改正，并給予這些修正物鏡平場復消色差的名稱。

    校正和成本的下一個更別的物鏡稱為螢石或半復消色差（圖2中由中心的物鏡所示），命名為螢石礦產，它初是在其結構中使用發現。圖上描繪的物鏡的三大類：與校正量少的消色差透鏡，如上所述;具有附加的球面校正的螢石（或半復消色差）;并且，可用的高度校正的物鏡的復消色差。定位在左邊的圖2中的物鏡是10倍的消色差，它包含兩個內部透鏡雙峰和前透鏡元件。在圖2中的中央示出為具有幾個透鏡組包括兩個雙峰和三峰，除了半球形前透鏡和次級彎月形透鏡10倍的螢石的物鏡。在圖2中的右邊是一個10倍的復消色差透鏡的物鏡還包含多個透鏡組和單元素。盡管在結構上螢石物鏡相似時，透鏡具有不同的曲率和厚度，以及被安排在一個配置中是的復消色差透鏡的物鏡。

    在物鏡的組裝，鏡頭首先從戰略隔開并搭接就位細胞的坐騎，然后打包成內部安裝在物鏡內桶中央套筒缸。個別透鏡落座黃銅肩與在一個車床夾頭透鏡紡絲裝入，隨后用金屬的薄輪緣用于鎖定透鏡（或透鏡組）到位拋光。球面像差是通過選擇佳的一組間隔件的下兩個透鏡支架（半球形和彎月透鏡）之間，以適應校正。我們的物鏡是通過作出向上或向下平移與鎖螺母，使裝在多個消防水槍的物鏡可以在不失去焦點互換套筒內的整個鏡頭群齊焦。調整為昏迷與可以優化內部透鏡組的位置相對于所述物鏡的光軸三個定螺釘來完成的。

    螢石物鏡是從包含的材料，如螢石或更新的合成替代品先進的玻璃配方生產。這些新制劑允許大大改善的光學像差的校正。類似消色差透鏡，螢石物鏡也色校正的紅色和藍色的光。此外，螢石也球面校正兩種或三種顏色，而不是一個單一的顏色，因為是消色差透鏡。螢石物鏡的優良的校正相比消色差透鏡使這些物鏡與一個更高制成的數值孔徑，從而產生明亮的圖像。螢石的物鏡也比消色差透鏡更好的解析力和提供更高程度的對比度，使它們比消色差透鏡在白光彩色攝影更適合。

    校正（和費用）的高水平，復消色差物鏡被發現，在圖2和圖3所示復消色差代表高度校正的顯微鏡鏡頭目前已經上市，并且他們的高價格反映了精巧的設計，并在其制造需要仔細組裝。在圖3中，我們比較了一系列的復消色差的物鏡范圍從10倍放大倍率到100倍的透鏡元件。較低倍率復消色差透鏡的物鏡（10倍和20倍）有較長的工作距離和總的物鏡長度比更高的倍率（40倍和100倍）復消色差透鏡的物鏡短。傳統上，復消色差被色校正三種顏色（紅，綠，藍），幾乎消除色差，以及用于兩個或三個波長（見表1）的球形校正。復消色差的物鏡是在白光彩色攝影的佳選擇。因為它們的高電平校正的，復消色差透鏡的物鏡通常有，對于一個給定的放大率，更高的數值孔徑比做消色差透鏡或螢石。許多較新的高性能的螢石和復消色差透鏡的物鏡校正四（深藍，藍色，綠色和紅色）或更多種顏色色和四色球面。

    所有這三種類型的物鏡從彎曲，而不是平顯像場彎曲和項目圖像，與更高的放大倍率增加嚴重性工件受到影響。為了克服曲面透鏡表面所產生的這種固有的條件下，光學設計產生了平場校正的物鏡，這產生了在整個視場共同關注的焦點圖像。有平場校正和低失真的物鏡被稱為平場消色差，平場螢石或平場復消色差透鏡，取決于其殘余像差的程度。這樣的修正，雖然價格不菲，是數字成像和常規顯微攝影非常有價值。

    未校正的場曲是發生在螢石（半復消色差透鏡）和復消色差透鏡物鏡的嚴重的光學象差，它被容忍作為多年不可避免的工件。在日常使用中，視場就必須到中心，并捕獲所有樣品的細節邊緣之間不斷重新聚焦。為物鏡引進平場（圖）修正完善自己的顯微攝影和視頻顯微鏡的使用，今天這些修正都是在這兩個一般用途和高性能的物鏡標準。校正場曲增加，如圖4所示用一個簡單的消色差相當數量的透鏡元件到物鏡。關于圖4中的左側的未校正的消色差透鏡包含兩個透鏡雙峰，除了簡單的薄透鏡前元件。與此相反，在圖4右側的校正平場消色差透鏡包含三個透鏡雙峰，中央透鏡三重峰組，以及位于半球形前透鏡后面的彎月形透鏡。平場校正，在這種情況下，導致了除了捆綁成更復雜的透鏡分組，這極大地提高了物鏡的光學復雜六個透鏡元件。在平場校正鏡片的顯著上升也會發生螢石復消色差透鏡的物鏡，往往造成鏡片（見圖1）內部物鏡套筒內的一個非常緊密的配合。在一般情況下，場曲校正平場物鏡犧牲相當大的自由工作距離，許多高倍率的版本具有凹入前透鏡，其可以是非常困難的清潔和維護。

    較早的物鏡通常具有較低的數值孔徑，并受到失常稱為倍率色差，需要通過使用特殊設計的校正補償目鏡或目鏡。這種類型的校正是固定管長度顯微鏡統治時期盛行，但并非必須有現代化的無限遠校正物鏡和顯微鏡。近年來，現代顯微鏡物鏡有其用于放大或者內置于物鏡本身（的色差校正奧林巴斯或在管透鏡（萊卡和蔡司）校正和尼康）。

    在無限遠校正系統的中間圖像出現在基準焦距（前身，光管長度）在光路管鏡頭后面。此長度變化毫米160和250之間，這取決于由生產商征收的設計約束。一個無限遠校正物鏡的倍率被由物鏡的焦距除以基準焦距計算。

    在大多數生物和巖相的應用中，蓋玻璃被用在安裝試樣，既保護了檢體的完整性，并觀察提供清晰的窗口。玻璃蓋的作用是會聚從在試樣各點始發的光錐，還引入了必須通過物鏡來校正色差和球面像差（和對比結果損失）。到光線被會聚的程度由折射率，色散，和蓋玻片的厚度來確定。雖然折射率應該是分批的玻璃罩內相對恒定，厚度可0.13和0.22毫米之間變化。另一個問題是出在潮濕或厚厚的安裝準備樣品和蓋玻片之間的水溶劑或多余的安裝介質。例如，在生理鹽水中，其折射率不同于蓋玻片顯著不同，物鏡必須集中通過的水只有幾微米厚的層，導致顯著畸變和點擴展函數的偏差即不再對稱上述和焦平面的下方。這些因素增加的折射率和蓋玻片厚度的有效變化和非常困難的顯微鏡來控制。

    物鏡的前透鏡和標本蓋玻片之間的成像介質也相對于校正在物鏡透鏡元件的設計的球面像差和彗差非常重要。低倍率的物鏡具有相對低的數值孔徑，并且設計用于干只有空氣作為物鏡前透鏡和蓋玻璃之間的成像介質。與空氣可獲得的大理論數值孔徑為1.0，但在實踐中，實際上不可能生產出干物鏡與0.95以上的數值孔徑。蓋玻璃厚度變化的影響是忽略不計的用于具有數值孔徑小于0.4干的物鏡，但是，這種偏差在數值孔徑變為顯著超過0.65，其中波動小到0.01毫米可以引入球面象差。這對大倍率復消色差，必須以空氣使用非常短的工作距離和包含球差的敏感校正傾向于使其難以得到清晰的圖像的問題。

    為了解決這個問題，許多高性能復消色差透鏡干物鏡配有校正套環，其允許調整通過校正在護罩玻璃的厚度變化來校正球面像差（見圖5）。球面像差的光學矯正是由旋轉軸環，這將導致兩個物鏡中的透鏡元件組的移動或更靠近或更遠制備。左側圖5中已調整通過使可調透鏡元件非常接近0.20毫米的玻璃蓋厚度的校正衣領的物鏡。與此相反，在圖5右側的物鏡具有由一個相當大的距離分隔開，以補償非常薄蓋玻璃（0.13MM）可調透鏡元件。大多數的設計為直立的透射光鏡矯正項圈物鏡有0.100.23毫米之間蓋玻片厚度變化的調整范圍。許多設計用于觀察組織培養標本用倒置顯微鏡專門相襯物鏡具有0至2毫米的更廣闊的補償范圍。這允許通過大多數培養容器，它經常在這個尺寸范圍內戲劇性厚度波動的底部觀看的標本。揭露的標本，如血涂片，也可以與校正衣領物鏡觀察時的調整設定為0到占該缺少的蓋玻璃。

    缺乏校正領高數值孔徑干物鏡常常產生劣于較低數值孔徑物鏡，其中蓋玻璃厚度小于關注的圖像。出于這個原因，它通常是謹慎選擇較低的倍率（與數值孔徑）物鏡，以獲得不受玻璃蓋波動引入所附工件優良的對比度。作為一個例子，具有0.65的數值孔徑的40倍的物鏡可能是能夠以比60X-0.85數值孔徑物鏡清晰對比度和清晰度，以產生更好的圖像，即使高倍率物鏡的分辨能力在理論上是更大的。