显微镜小知识

一、显微镜概述

显微镜是用来帮助人眼观察近距离细小目标的一种目视光学仪器，早期的显微镜由物镜和目镜组合而成，显微镜物镜的作用是把被观察的物体放大为一个实像，并成像在目镜的焦面上，然后通过目镜成像在无限远，供人眼观察。后来随着数字成像技术的发展，采用CCD等电子设备代替人眼进行观察成为主流显微镜的选择，而不断深入的显微技术研究，使得无限远共轭距的物镜应用也越来越广，因为它可以更方便地在系统中增加各种特殊组件，来适应各种特殊分析的需求。

显微镜发展至今，其种类和功能越来越丰富和完善，下图简单列出不同种类显微镜种类以供参考，其中我们将重点讨论的是光学显微镜。

一台显微镜或显微系统最重要的性能是分辨率，分辨率的高低主要是由显微物镜决定的。显微物镜是系统中最关键的部件，它是“小像差系统”，各种轴上和近轴像差，如球差，慧差，纵向色差等都需要严格矫正，其设计及加工都相当不易，以下将对显微物镜进行详细介绍。

二、显微物镜分类

按共轭距分类

根据国家标准GB/T 2609-2015，显微物镜分为机械筒长为160mm的物镜和无限远共轭距物镜两类。第一类物镜也被称为有限远共轭物镜，机械筒长为160mm（机械筒长指的是显微镜筒上端面，也即目镜的定位端面，与显微镜物镜转换面的距离）。

如下图所示，有限远共轭物镜需要与目镜配合使用，才能被人眼观察到。如果直接采用CCD进行观察，CCD需要被准确放置在物镜的像面上（红色所示表面）。或者采用一端为物镜螺纹一端为C-mount的转接筒，连接显微物镜和CCD，可正确成像。

无限远共轭距物镜包含了物镜（Objective）和筒镜（Tube lens）两部分，必须配合使用才能获得物镜标称的倍率β。

| 按像差矫正水平分类

根据像差校正情况不同，显微镜物镜通常被分为消色差物镜、半复消色差物镜、复消色差物镜，平像场物镜、平场复消色差物镜。另外还有一类折反物镜，由于具有反射器件，像差矫正略有区别。需要留意的是平像场物镜也具备了消色差的矫正水平，只是进一步矫正了场曲，在整个视场中可以获得平坦的清晰成像。

| 按观察时物空间使用的介质分类

当显微物镜的分辨率要求高时，一般会要求比较大的NA，此时会用到折射率较空气更高的介质，如：水，甘油等进行观察。因此物镜也被分为干物镜和浸液物镜，前者使用在空气介质中，后者使用在水，甘油，硅油中，分辨率更高，倍率一般更大。

 特种物镜

特种物镜是在常规物镜的基础上，针对其特殊的应用方向设计开发的物镜，一般具有比较明显的特征。