顯微鏡小知識（一）

一、顯微鏡概述

顯微鏡是用來幫助人眼觀察近距離細小目標的一種目視光學儀器，早期的顯微鏡由物鏡和目鏡組合而成，顯微鏡物鏡的作用是把被觀察的物體放大為一個實像，并成像在目鏡的焦面上，然后通過目鏡成像在無限遠，供人眼觀察。后來隨著數字成像技術的發展，采用CCD等電子設備代替人眼進行觀察成為主流顯微鏡的選擇，而不斷深入的顯微技術研究，使得無限遠共軛距的物鏡應用也越來越廣，因為它可以更方便地在系統中增加各種特殊組件，來適應各種特殊分析的需求。

顯微鏡發展至今，其種類和功能越來越豐富和完善，下圖簡單列出不同種類顯微鏡種類以供參考，其中我們將重點討論的是光學顯微鏡。

一臺顯微鏡或顯微系統最重要的性能是分辨率，分辨率的高低主要是由顯微物鏡決定的。顯微物鏡是系統中最關鍵的部件，它是“小像差系統"，各種軸上和近軸像差，如球差，慧差，縱向色差等都需要嚴格矯正，其設計及加工都相當不易，以下將對顯微物鏡進行詳細介紹。

二、顯微物鏡分類

按共軛距分類

根據國家標準GB/T 2609-2015，顯微物鏡分為機械筒長為160mm的物鏡和無限遠共軛距物鏡兩類。第一類物鏡也被稱為有限遠共軛物鏡，機械筒長為160mm（機械筒長指的是顯微鏡筒上端面，也即目鏡的定位端面，與顯微鏡物鏡轉換面的距離）。

如下圖所示，有限遠共軛物鏡需要與目鏡配合使用，才能被人眼觀察到。如果直接采用CCD進行觀察，CCD需要被準確放置在物鏡的像面上（紅色所示表面）。或者采用一端為物鏡螺紋一端為C-mount的轉接筒，連接顯微物鏡和CCD，可正確成像。

無限遠共軛距物鏡包含了物鏡（Objective）和筒鏡（Tube lens）兩部分，必須配合使用才能獲得物鏡標稱的倍率β。

| 按像差矯正水平分類

根據像差校正情況不同，顯微鏡物鏡通常被分為消色差物鏡、半復消色差物鏡、復消色差物鏡，平像場物鏡、平場復消色差物鏡。另外還有一類折反物鏡，由于具有反射器件，像差矯正略有區別。需要留意的是平像場物鏡也具備了消色差的矯正水平，只是進一步矯正了場曲，在整個視場中可以獲得平坦的清晰成像。

| 按觀察時物空間使用的介質分類

當顯微物鏡的分辨率要求高時，一般會要求比較大的NA，此時會用到折射率較空氣更高的介質，如：水，甘油等進行觀察。因此物鏡也被分為干物鏡和浸液物鏡，前者使用在空氣介質中，后者使用在水，甘油，硅油中，分辨率更高，倍率一般更大。

 特種物鏡

特種物鏡是在常規物鏡的基礎上，針對其特殊的應用方向設計開發的物鏡，一般具有比較明顯的特征。