显微镜中的远场校正物镜
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介绍
这个是用在显微镜上的,其特点是:当物镜对焦时,它发出的光线是平行光(无限远共轭),而不是直接汇聚成像。 这些平行光需要经过一个额外的透镜(管镜)才能汇聚到成像平面上。
与之相对的是有限远校正物镜,它发出的光线是直接汇聚到像平面的。
主要优势
无限远校正设计在现代显微系统中已成为绝对主流,因为它带来了巨大的灵活性:
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便于插入光学组件
这是最重要的优势。因为物镜和管镜之间是平行光路,你可以在这个空间内插入各种光学元件,而不会引入像差、改变放大倍率或影响成像质量。- 典型插入组件: 滤光片、偏振片、微分干涉差(DIC)棱镜、荧光照明器、分光镜、激光引入装置等。
- 在有限系统中插入组件: 会改变光路长度,导致像差和图像质量下降。
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更优的像差校正
物镜和管镜可以作为一个系统进行协同光学设计,共同校正像差(如色差、球差),从而达到比有限系统更优异的成像质量,尤其是在高倍率、大数值孔径的物镜上。 -
机械设计更灵活
由于中间是平行光路,显微镜镜臂(物镜到管镜的距离)可以设计得更长,为样品仓、操纵器、 incubator(活细胞培养装置)等提供更大空间,这在工业检测和活细胞成像中至关重要。 -
物镜通用性更强
理论上,只要符合无限远校正标准,不同品牌的物镜和显微镜主体可以互换使用(尽管由于管镜校正差异,最佳效果仍建议使用原厂配套)。有限系统则严格要求机械镜筒长度。
关键组成部分:管镜
无限远校正系统必须与管镜配合使用。管镜通常内置于显微镜的镜筒或相机端口内。
* 功能: 将物镜射出的平行光汇聚到中间像面。
* 规格匹配: 物镜的设计是针对特定焦距的管镜(最常见的是200mm,也有180mm、250mm等)。物镜和管镜必须匹配,否则图像质量会严重下降。
* 放大倍率: 系统的总放大倍率 = 物镜倍率 × 管镜放大率。标准管镜通常是1x,但也可以是0.5x、1.5x、2x等,用于调整总放大率。