對(duì)于大多數(shù)顯微鏡應(yīng)用，通常只有兩套光學(xué)器件需要由用戶調(diào)整，即物鏡和目鏡。當(dāng)然，這是假設(shè)顯微鏡已經(jīng)校正了科勒照明，即調(diào)整了聚光鏡和光闌。

本文首先介紹了目鏡組件以及如何正確調(diào)整它們以適應(yīng)你的眼睛。其次是物鏡，我們將探討光學(xué)畸變和四種最常見(jiàn)的物鏡，這些物鏡均經(jīng)過(guò)校正以克服這些異?，F(xiàn)象。

在制造商的設(shè)計(jì)中，顯微鏡的目鏡和物鏡是一個(gè)組合，并在光學(xué)上相互補(bǔ)充。如果你出于任何原因更換顯微鏡之間的目鏡或物鏡，那么應(yīng)該記住這一點(diǎn)。為獲得最 佳的樣本圖像，顯微鏡的物鏡和目鏡必須是一個(gè)和諧的工作組合。購(gòu)買(mǎi)完整的顯微鏡時(shí)，光學(xué)部件相互匹配，為用戶提供最 佳的觀察條件。如果你在組裝一個(gè)定制的研究級(jí)顯微鏡，那么選擇的物鏡將決定適合的目鏡，反之亦然。

目 鏡   

目鏡是我們觀察最 終樣本圖像的光學(xué)鏡片（見(jiàn)圖1）。這些光學(xué)器件有時(shí)被稱為“接目鏡”或“目鏡”。放大率除了取決于物鏡的選擇，還要考慮目鏡，它的放大率通常是10的倍數(shù)。目鏡是顯微鏡的一個(gè)看似簡(jiǎn)單的光學(xué)部件。一些基礎(chǔ)款目鏡確實(shí)是由一個(gè)頂部和底部安裝鏡片的金屬管組成但許多研究級(jí)目鏡由多組相互配合的鏡片組成，它提供樣本的校正視圖，并補(bǔ)充物鏡的特性。

無(wú)論目鏡的組件設(shè)計(jì)如何，金屬外殼的兩端只有兩個(gè)用戶可以看到的鏡片。觀察最 終圖像的鏡片（最接近眼睛）被稱為“目鏡”，另一端的鏡片（朝向顯微鏡主體）被稱為“場(chǎng)鏡”。

圖1：顯微鏡的最 終圖像可以用目鏡觀察，也叫接目鏡。

你通常會(huì)在目鏡周圍發(fā)現(xiàn)橡膠或塑料眼罩（見(jiàn)圖2）。這些眼罩有多種功能。它們會(huì)阻擋一些環(huán)境光線，讓觀察者可以更清楚地看到感興趣的樣本。此外，它們還將用戶限制在與目鏡的最 佳距離內(nèi)。如果您佩戴眼鏡，可以簡(jiǎn)單地將它們卷到目鏡的頂部，或者摘掉眼鏡。

關(guān)于顯微鏡衛(wèi)生需注意的一點(diǎn)：如果你在共享的實(shí)驗(yàn)室或設(shè)施中使用顯微鏡，衛(wèi)生和清潔都是重要的因素。一個(gè)重要的考慮因素是眼部感染。如果你不幸有眼部感染，則應(yīng)避免使用共享顯微鏡，直到感染癥狀完全消失。眼部感染可能具有高傳染性，很容易傳播給其他顯微鏡使用者。無(wú)論您的眼睛是否健康，您都應(yīng)該將目鏡和眼罩（以及整個(gè)顯微鏡）保持在清潔狀態(tài)，以便于下一個(gè)用戶的使用。

目鏡屈光度的調(diào)整  

顯微鏡用戶需要調(diào)整目鏡適應(yīng)自己的視力。這被稱為“屈光度調(diào)節(jié)”，用于糾正眼睛之間的焦點(diǎn)和視覺(jué)差異（見(jiàn)圖2）。除非您有完 美的正常視力（也稱為“20/20視力”），否則為更清晰地觀察樣本，您需要完成這一簡(jiǎn)單的調(diào)整。在調(diào)整屈光度之前，首先應(yīng)調(diào)整目鏡之間的距離（假設(shè)您使用的是雙目顯微鏡）以適應(yīng)使用者的生理結(jié)構(gòu)。雙目目鏡安裝在一個(gè)水平的“滑塊”上，兩個(gè)目鏡可以活動(dòng)以適應(yīng)眼睛之間的距離。或者，每個(gè)目鏡都安裝在獨(dú)立的外殼中，能夠以半圓形的旋轉(zhuǎn)方式移動(dòng)，配合使用者眼睛之間的距離。

設(shè)置好物理距離后，就可以調(diào)節(jié)屈光度。檢查每一個(gè)目鏡時(shí)，您會(huì)注意到至少有一個(gè)目鏡的金屬體或外殼周圍有一個(gè)滾花環(huán)（另一個(gè)也可以是固定焦點(diǎn)目鏡）。僅通過(guò)固定目鏡向下看，并使用顯微鏡的主調(diào)焦輪讓樣本進(jìn)入清晰的焦點(diǎn)。閉合固定焦距目鏡上的眼睛，僅使用可調(diào)節(jié)光圈的目鏡來(lái)觀察樣本。保持樣本的原始焦點(diǎn)的同時(shí)，慢慢轉(zhuǎn)動(dòng)屈光度環(huán)，直到樣本進(jìn)入清晰的焦點(diǎn)。當(dāng)你睜開(kāi)雙眼時(shí)，樣本現(xiàn)在應(yīng)該處于清晰的焦點(diǎn)。調(diào)整屈光度厚，每個(gè)所選物鏡的設(shè)置都是一樣的。

圖2：大多數(shù)目鏡都有可移動(dòng)或可彎曲的眼罩，用于阻擋一些環(huán)境光線。此外，它們還可以將用戶限制在與目鏡的最 佳距離內(nèi)。佩戴眼鏡的用戶應(yīng)該摘下眼罩。借助屈光度調(diào)節(jié)，可以根據(jù)用戶的屈光度對(duì)目鏡進(jìn)行個(gè)性化設(shè)置。

光學(xué)畸變  

顯微鏡（以及在本文的范圍內(nèi)）有兩種主要類型的光學(xué)畸變：色差和幾何像差。幾何像差（也被稱為“單色差“或“球面像差”）也被稱為“塞德?tīng)栂癫睢薄７评铡ぢ返戮S?！ゑT·塞德?tīng)?Philipp Ludwig von Seidel)（1821-1896）是一位德國(guó)數(shù)學(xué)家，他在1857年確定了五種幾何像差（球差、慧差、像散、場(chǎng)曲和畸變）。一般來(lái)說(shuō)，幾何/單色/賽德?tīng)栂癫钍怯捎阽R片的結(jié)構(gòu)和幾何形狀，以及光在通過(guò)鏡片時(shí)的折射和反射方式而產(chǎn)生。

考慮到所有可能通過(guò)曲面鏡片的光波，通過(guò)鏡片中心的光波將比通過(guò)曲面鏡片邊緣的光波的折射率低。通過(guò)鏡面之前平行的光波不會(huì)匯聚到一個(gè)焦點(diǎn)上，而是作為不同的點(diǎn)沿光軸傳播（圖3）。

圖3：球面像差描述了這樣一個(gè)事實(shí)：通過(guò)鏡片中心的光波比通過(guò)曲面鏡片邊緣的光波的折射率要小。因此，在通過(guò)透鏡之前是平行的光波不會(huì)匯聚到一個(gè)焦點(diǎn)上。

色差主要是由于鏡片的材料而發(fā)生的。白光是由許多不同的波長(zhǎng)/顏色組成的，當(dāng)它通過(guò)凸透鏡時(shí)，它被分割成不同的組成部分。波長(zhǎng)的分裂意味著，一旦光線通過(guò)透鏡，各組成顏色就不會(huì)彼此聚焦在同一個(gè)匯聚點(diǎn)上（圖4）。 

圖4：通過(guò)凸透鏡的白光被分割成不同的波長(zhǎng)，并在不同程度上被折射。因此，它們不會(huì)匯聚在同一個(gè)焦點(diǎn)上。這種現(xiàn)象被稱為色差。

物 鏡

圖5：一個(gè)帶有校正環(huán)的甘油浸泡物鏡。

顯微鏡物鏡的制造和校正是為了在每個(gè)光學(xué)部件中考慮一個(gè)或多個(gè)這樣的像差。在物鏡外殼上蝕刻的信息中（除了放大率、物鏡類型、數(shù)值孔徑（NA）等），還包括有關(guān)光學(xué)校正的信息（見(jiàn)圖3）。

盡管有許多可用的光學(xué)校正，但本文將探討可能遇到和使用的四種最常見(jiàn)的光學(xué)校正。除了目鏡之外，物鏡看起來(lái)也很簡(jiǎn)單。物鏡兩端的兩個(gè)透鏡被稱為“前透鏡”（離樣本最近）和“后透鏡”。后透鏡在使用過(guò)程中不可見(jiàn)，因?yàn)樗嫦蝻@微鏡的主體。大多數(shù)物鏡由一系列相對(duì)復(fù)雜的鏡片組成，鏡片相互補(bǔ)充，糾正其他扭曲的光學(xué)像差。

消色差物鏡  

最常見(jiàn)的校正顯微鏡物鏡是“消色差”物鏡。這種物鏡的鏡筒上有縮寫(xiě)“Achro”或“Achromat”。這些物鏡校正“軸向色差”。當(dāng)白光通過(guò)凸透鏡時(shí)，會(huì)發(fā)生這種像差。因此，白光被分割成紅、綠和藍(lán)色波長(zhǎng)。這種分裂意味著這些波長(zhǎng)不會(huì)匯聚到光軸上的同一個(gè)焦點(diǎn)上（見(jiàn)圖4）。

如果使用沒(méi)有校正軸向色差的物鏡觀察樣本，那么樣本周圍會(huì)出現(xiàn)彩色條紋和圖像的模糊。非色差物鏡只校正了兩個(gè)波長(zhǎng)（紅色和藍(lán)色），使其與綠色波長(zhǎng)的焦點(diǎn)大致相同。此外，消色差物鏡的球面像差也只針對(duì)一種顏色進(jìn)行了校正。

平場(chǎng)消色差物鏡  

更高一級(jí)的校正是在“平場(chǎng)消色差”物鏡中發(fā)現(xiàn)的。這些通常由物鏡筒上的縮寫(xiě)“平場(chǎng)消色差”或“Achroplan”來(lái)識(shí)別。除了校正軸向色差外，這些物鏡還校正一種被稱為“場(chǎng)曲率”的光學(xué)現(xiàn)象。當(dāng)光線通過(guò)曲面鏡片時(shí)，便會(huì)發(fā)生這種現(xiàn)象。投射的圖像導(dǎo)致樣本的視圖發(fā)生彎曲。如果使用未校正視場(chǎng)曲率的物鏡觀察樣本，會(huì)導(dǎo)致整個(gè)視場(chǎng)的焦點(diǎn)不均勻。視場(chǎng)的邊緣或中心可能被聚焦，但不是同時(shí)聚焦。雖然這不會(huì)影響樣本的日常觀察和檢查，但如果你想拍攝用于發(fā)表的圖像，就會(huì)有問(wèn)題。在這種情況下，建議使用平場(chǎng)消色差物鏡校正平場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)整個(gè)圖像視圖的均勻聚焦。

半復(fù)消色差物鏡  

再高一級(jí)的校正物鏡是“半復(fù)消色差”或“螢石”物鏡。這些物鏡由物鏡筒上的縮寫(xiě)“Fluar”、“Fluor”、“Fluo”或“Fl”來(lái)識(shí)別。術(shù)語(yǔ)“螢石”可以追溯到一個(gè)時(shí)期，當(dāng)時(shí)這種鏡片是由螢石制造的，它是一種氟化鈣礦物。在商業(yè)上，這種礦物也被稱為“螢石”，并且仍然被用于制造一些半復(fù)消色差鏡片，盡管現(xiàn)在大多數(shù)都是由合成材料制成的。半復(fù)消色差物鏡對(duì)一種或兩種組成色進(jìn)行校正，確保不同的光波集中在一起，成為光軸上所謂的“最小混淆圈”。

除了上述外觀上的縮寫(xiě)外，還有一些帶有“Plan FL”或“Plan Fluor”名稱的物鏡。這些物鏡不僅校正了球差和色差，而且還校正了視場(chǎng)曲率。

復(fù)消色差物鏡  

最 高級(jí)別的校正物鏡（反映在這些光學(xué)器件的成本上）是“復(fù)消色差”物鏡。這些物鏡在鏡筒上有“Plan Apochromat”、“PL APO”或“Plan Apo”的縮寫(xiě)（見(jiàn)表1）。這些物鏡對(duì)場(chǎng)曲率進(jìn)行了校正（因此縮寫(xiě)名稱中的“Plan”），并對(duì)紅、綠和藍(lán)色波長(zhǎng)進(jìn)行了色度校正。此外，復(fù)消色差物鏡還對(duì)三個(gè)波長(zhǎng)進(jìn)行了球面校正。在復(fù)消色差透鏡中的高水平校正，相比校正較少的物鏡，在同等放大率下，可產(chǎn)生更高的NA。

徠卡的校正物鏡

關(guān)于徠卡不同類別校正物鏡的概述，可以通過(guò)以下鏈接<顯微鏡產(chǎn)品-物鏡-物鏡類別>找到（見(jiàn)表1）。此外，通過(guò)填寫(xiě)<鏈接顯微鏡產(chǎn)品-物鏡-物鏡查找-物鏡>頁(yè)面上的在線表格，徠卡可以幫助您找到您的應(yīng)用所需的合適物鏡。

表1：國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)區(qū)分了三組物鏡類別，它們?cè)谏刃Ｕ馁|(zhì)量上有所不同。消色差、半復(fù)消色差和復(fù)消色差。徠卡的命名法進(jìn)一步區(qū)分了這些組別，例如，它們的場(chǎng)平度、透射率等。

徠卡物鏡上使用的進(jìn)一步的縮寫(xiě)。

表2：特別適用于特定對(duì)比法的物鏡都有相應(yīng)的標(biāo)記。

表3：必須與某一物鏡一起使用的浸泡介質(zhì)在物鏡上標(biāo)明。

表4：徠卡物鏡上提到的更多標(biāo)簽。