奥林巴斯显微镜组成部件

2021-11-11 09:28:04 admin 15

显微镜是一个整体,每一个部件分工不同,具体作用也不同。因此显微镜的功能也多样化。在日新月异的材料应运而生的今天。各种功能的显微镜对于时代的需求无疑大有可为。

现代复合显微镜旨在提供放大的二维图像,该图像可以在连续焦平面中轴向聚焦,从而能够在二维和三个维度上对样本的精细结构细节进行彻底检查。

大多数显微镜提供连接到载物台的平移机构,允许显微镜师准确定位、定向和聚焦标本,以优化图像的可视化和记录。整个显微镜的照明强度和光路方向可以通过战略性放置的隔膜、反射镜、棱镜、分束器和其他光学元件进行控制,以实现样品所需的亮度和对比度。

图 1 中展示的是一个典型的显微镜,配备了一个三目镜头和 35 毫米摄像系统,用于记录显微照片。照明由位于灯箱中的卤钨灯提供,该灯发出的光首先通过聚光透镜,然后进入显微镜底座中的光路。显微镜底座中还装有一系列滤光片,用于在白炽灯发出的光被镜子反射并通过视场光阑进入台下聚光器之前对其进行调节。聚光镜形成一个照射在显微镜载物台上的标本的照明锥,随后进入物镜。离开物镜的光被分束器/棱镜组合转移到目镜中以形成虚拟图像,

现代显微镜中包含的光学组件安装在一个稳定的、符合人体工程学设计的底座上,允许在这些光学上相互依赖的组件之间进行快速更换、精确对中和仔细对齐。显微镜的光学和机械组件,包括安装在微量载玻片和盖玻片上的标本,共同构成了一个光学系统中心轴穿过显微镜底座和支架。显微镜光学系统通常由照明器(包括光源和收集器透镜)、台下聚光镜、样品、物镜、目镜和检测器组成,检测器可以是某种形式的相机或观察者的眼睛(表 1)。研究级显微镜还包含通常位于照明器和聚光器之间的几种光调节装置之一,以及插入物镜和目镜或相机之间的互补检测器或过滤装置。调节装置和检测器一起工作以修改作为空间频率、相位、偏振、吸收、荧光、离轴照明和/或样本和照明技术的其他特性的函数的图像对比度。

显微镜光学系统组件
显微镜组件属性
照明器光源、收集器透镜、视场光阑、热过滤器、光平衡过滤器、扩散器、中性密度过滤器

调节剂
聚光镜光圈、暗场光阑、光圈罩、相位环、偏振器、偏心狭缝光圈、诺马斯基棱镜、荧光激发滤光片
冷凝器数值孔径、焦距、像差、透光率、浸没介质、工作距离
标本载玻片厚度、盖玻片厚度、浸没介质、吸收、透射、衍射、荧光、延迟、双折射
客观的放大倍率、数值孔径、焦距、浸没介质、像差、光传输、光学传递函数、工作距离
图像过滤器补偿器、分析器、Nomarski 棱镜、物镜光圈、相位板、SSEE 滤光片、调制器板、光透射、波长选择、荧光屏障滤光片
目镜放大倍率、像差、视场大小、眼点
探测器人眼、摄影乳液、光电倍增管、光电二极管阵列、摄像机
表格1

虽然一些显微镜光学组件充当图像形成元件,但其他组件用于对样本的照明进行各种修改,并且还具有过滤或转换功能。显微镜光学系统形成图像所涉及的组件是聚光透镜(位于照明器内或附近)、聚光镜、物镜、目镜(或目镜)以及人眼或相机镜头的折射元件。尽管其中一些组件通常不被认为是成像组件,但它们的成像特性对于确定显微镜图像的最终质量至关重要。

理解显微镜图像形成的基础是组成光学系统组件的单个透镜元件的作用。最简单的成像元件是完美镜头(图 2),它是经过理想校正的玻璃元件,没有像差并将光线聚焦到一个点上。平行的近轴光束穿过会聚透镜,并通过折射聚焦到位于透镜焦点处的点光源(图 2 中标记为Focus的点)。这种透镜通常被称为透镜透镜,因为它们使会聚光束更快地会聚,或导致发散光束发散得更慢。位于镜头焦点的点光源在离开镜头时以近轴平行光束的形式出现,在图 2 中从右向左移动。 镜头与焦点之间的距离称为焦点镜头的长度(由图 2 中的距离f表示)。

光学现象通常用量子理论或波力学来解释,这取决于所描述的特定问题。在考虑透镜的作用时,波状特性通常可以忽略不计,光被认为是沿直线传播,通常称为光线简单的射线图足以解释显微镜的许多重要方面,包括折射、焦距、放大倍率、图像形成和光阑。在其他情况下,将光波称为由离散粒子(量子),尤其是当光由量子力学事件产生或转化为其他形式的能量时。本讨论将仅限于使用符合光的波状性质的近轴光线的光学透镜模型和光从左到右传播的简单光线图。近轴光线是非常靠近光轴传播的光线,导致入射角和折射角非常小,当以弧度测量时,可以认为它们等于它们的正弦值。

在平行光束中,单个单色光波形成具有同相振动的电矢量和磁矢量组合的波列,形成波前,其振动方向垂直于波传播方向。平面波在通过完美透镜时转换为球面波,其前端居中于焦点(焦点)) 的镜头(图 2)。光波同相到达焦点,并在该位置彼此相长干涉。或者,包含从完美透镜的焦点发出的球面波前的光被透镜转换为平面波(在图 2 中从右到左进行)。平面波中的每条光线在遇到透镜时都会经历不同的方向变化,因为它以稍微不同的入射角到达表面。从镜头出来后,光线的方向也会发生变化。在实际系统中,一个透镜或一组透镜的折射角和焦点取决于系统中每个组件的厚度、几何形状、折射率和色散。

完美的镜头特性

探索光波如何通过完美的无像差透镜传播,并通过弯曲表面的折射聚焦到一个点上。

完美透镜(或透镜系统)的一般作用是将一种球面波转换为另一种球面波,透镜的几何特性决定焦点的位置。随着光源与透镜的距离增加,进入透镜的发散光线的角度减小,波前半径相应增加。如果进入透镜的球面波半径为无穷大,则通过透镜的球面波半径等于透镜的焦距。一个完美的镜头有两个焦点,穿过镜头的平面波会聚焦在这些点之一上,这取决于光线是从镜头的左侧还是右侧进入。

在平面波的传播方向与透镜光轴不一致的情况下,透镜产生的球面波的焦点也会从光轴上移开。图 3 说明了平面波前在以角度 ( α )倾斜时遇到完美透镜的情况由此产生的球面波的中心标记为S,位于与轴向焦点(图 3 中标记为Focus的距离为δ,但位于同一焦平面内。δ的值可以表示为

δ = f × sin (α)

其中f是完美镜头的焦距。在几何光学方面,f是一个值,它是指以S为中心并通过透镜中心的圆弧的半径,就好像它是一个单一的折射面。

图 4 说明了用于研究不在透镜焦平面内的点光源 ( S(1) )的替代模型。在该图中,完美的透镜被分解为两个单独的透镜元件 ( Lens( a)Lens(b) ),使得点光源S(1 )Lens(a)的距离等于f(a)(焦距同样,点光源S(2)位于f(b)的距离处,即Lens(b)的焦距连接Lens(a)Lens(b)中心的直线称为透镜系统的光轴

在双透镜系统(图 4)中,从光源点S(1)发出的球面波前位于距透镜光轴的距离为δ处,被Lens(a)转换为平面波。当它从Lens(a) 出来时,平面波相对于透镜轴倾斜一个角度αδα是由正弦关系相关上面所讨论的,具有值˚F由被替换F(A) 通过第二个透镜(Lens(b))后,平面波被转换回中心位于S(2)的球面波结果是,完美的透镜L等于Lens(a) + Lens(b),将来自点S(1) 的光聚焦到点S(2) 上,并且还通过将来自点S(2) 的光聚焦来执行相反的动作到点S(1)在透镜系统中具有这种关系的焦点通常被称为共轭点

在经典光学术语中,光源S(1)和第一个透镜的入射面之间的空间称为物空间,而第二个透镜出射面和点S(2)之间的区域称为在图像空间与初级或次级光线有关的所有点都称为物体(或光学显微镜中的样本),而包含通过透镜折射而集中的光线的区域称为图像如果光波相交,则图像是真实的,而如果只有折射光线的投影延伸相交,则图像是虚的图像是由镜头系统形成的。当投影到屏幕上、在感光胶片上捕获或通过电荷耦合器件 (CCD) 的光电二极管元件组织成数字阵列时,可以看到真实图像。相反,虚拟图像需要另一个镜头或镜头系统的帮助才能被观察者看到。

完美的双镜头系统特性

了解如何将不在镜头焦平面内的点光源通过由两个单独镜头元件组成的系统表示为完美镜头。

如果图 4 中的点S(1)扩展为分布在同一焦平面上的一系列点,那么完美的镜头会将系列中的每个点聚焦到S(2)焦平面中的共轭点上如果S(1)的点集位于与透镜光轴垂直的平面中,则S(2) 中相应的共轭点也将位于与光轴垂直的平面内。反之亦然:镜头会将集合S(2)中的每个点聚焦到点集S(1)的平面或表面上的共轭点上这种类型的相应平面或表面称为共轭平面

对于斜光波,表示一列传播光波的另一种方法如图 5 所示。该方法依赖于应用几何光学定律来确定由透镜或多透镜系统形成的图像的大小和位置。两条有代表性的光线,一条近轴光线和一条穿过透镜中心(主光线),都是确定成像情况参数所必需的。许多高斯光学教科书将这些光线称为特征光线,主光线是通过入射和出射光瞳、透镜和光学系统中存在的任何孔径光阑的中心的光线。通常,主光线被忽略,通过镜头前后焦点的特征光线被用来定义物体和图像的大小和位置。在图 5 中,第二条特征光线被表示为一条黄色填充的虚线,它穿过透镜的前焦点 ( F' )。

样品或光源在图 5 中被指定为S(1),位于镜头左侧距离a处,在被称为物空间的区域中。由从S(1)发出并在物侧焦点 ( F' )处与光轴相交的虚线表示的单个光线被透镜的两个表面折射并平行于光轴出折射光线和入射光线的延伸在距光源a距离处的透镜内的表面相交S(1) )。这个表面被称为第一物体侧主表面,由P(1) 表示在图 5 中。从S(1)沿平行于光轴的方向传播的最上面的光线被镜头折射并穿过像侧焦点 ( F )。折射光线和入射光线的延伸在透镜内像侧主表面在图 5 中标记为P(2))相交,并位于距像点S(2) 的距离b在透镜轴附近,表面P(1)P(2)近似于平面,称为主平面镜头的。这些平面与透镜(未示出)的光轴的交点称为主点具有双边对称性的简单凸透镜具有与透镜表面对称的主点。更复杂的透镜和多透镜系统通常具有与透镜表面重合甚至延伸到玻璃元件之外的主点。

用于定义透镜参数的另一组点是节点,它们出现在穿过透镜的倾斜光线的延伸与光轴相交的地方。节点没有在图 5 中显示,但会非常靠近镜头的主要点。因此,三对点,镜头焦点(FF'),主平面(P(1)P(2)),主节点都位于镜头光轴上。如果焦点和主点或节点的位置是已知的,则可以进行光线轨迹的几何构造以阐明物体和图像参数,而无需考虑光线在透镜每个表面的折射。结果是,通过绘制光线轨迹,就好像它们遇到第一个主平面,平行于光轴行进,然后从第二个主平面出射而没有折射,可以仅使用焦点和主平面来模拟任何透镜系统。

射线图的构建

了解如何应用几何光学来确定由镜头或多镜头系统形成的图像的大小和位置。

请注意,距离a大于图 5 中的镜头前焦距f'。在这种情况下,会在图像空间中镜头右侧距离b处形成倒像 ( S(2) ) b的长度大于镜头后焦距f,它与距离ab 的关系通过经典镜头方程

1/a + 1/b = 1/f

图像S(2)的高度由数量h(2)表示,表示尺寸增加,这是由于放大位于镜头前部且高度为h的物体或样本S(1)引起的(1)这个简单透镜(近似高斯薄透镜)横向放大率 M由以下公式表示

M = h(2)/h(1) = b/a

由于S(1)S(2)位于共轭平面,因此图像S(2)将被镜头聚焦在S(1) 处当考虑到相反的情况时,由于图像尺寸的减小,焦距将由f'表示,并且放大倍数 ( M ) 会反转为1/M

透镜物侧沿光轴的两个像点与像侧的两个共轭点之间的距离比称为纵向轴向放大率纵向放大倍数的大小是距图像平面较小距离的横向放大倍数的平方。

光学显微镜中的所有成像组件都受上述基本几何关系的支配。这包括聚光镜、聚光镜、物镜、目镜(在投影模式下)、相机系统和人眼。

显微镜光学系统的第一阶段是灯箱,其中包含灯和聚光镜,负责为显微镜建立主要照明条件。图 6 所示为典型灯和收集器透镜配置的示意图。图像大小和位置根据图 5 中介绍的基本主镜头系统的约定呈现。卤钨灯发出的光通过聚光透镜系统,灯丝聚焦到聚光器的前焦平面上。显微镜光学系统中的第一个图像平面(图像平面 (1))出现在视场光阑的位置。

聚光镜图像平面

检查与场和聚光器隔膜相关的图像平面之间的关系以及孔径大小如何影响光线跟踪路径。

灯丝上的S(1)与点S(2)共轭,当显微镜配置为在科勒照明条件下工作时,该点在聚光器孔径光阑的焦平面中成像。S(1)到聚光透镜系统的第一主平面的距离用距离a表示,从聚光器可变光阑到聚光器像侧主平面的距离用距离b 表示显微镜视场光阑(图 6 和 7)控制着照明系统发出的光束在进入聚光器孔径之前的直径。

聚光透镜中共轭像平面与照明系统之间的关系如图 7 所示。当显微镜处于工作状态时,视场光阑(像平面 (1))与样品在同一平面(像平面 (2))成像。配置为科勒照明。聚光镜 ( F' )的前焦平面位于孔径光阑的中心。长度ab代表视场光阑(Image Plane (1))和样本平面(Image Plane (2) )各自的距离) 从聚光透镜元件的主平面。灯箱发出并通过聚光镜的光形成一个照明锥体,该锥体照射并随后穿过样品。聚光镜孔径虹膜光阑开口尺寸的调整控制了该照明锥的数值孔径。

物镜的图像平面如图 8 所示,它说明了一个典型的物镜内部透镜系统、样品平面(图像平面 (2))和显微镜中间图像的相对位置(图像平面 (3))。样品平面与中间图像平面共轭,每个平面分别与物镜主平面的距离为ab物镜前焦点被指定为F',而后焦点出现在物镜后光圈的平面中,被记为F内部透镜元件通常是复杂的组件,包括半球形和弯月形透镜、双合透镜和三合透镜以及不同设计的单透镜元件。

根据中间像平面、目镜焦平面和内部目镜视场光阑之间的复杂关系,目镜(或目镜)被设计为投射实像或虚像。此外,固定目镜光阑的直径也决定了显微镜观察到的线性视场大小。该值称为视场编号视场编号(缩写为FN),通常刻在目镜外壳外部。

在投影模式下使用时,目镜的图像平面如图 9 所示。主要焦点是F'F,分别是前焦点和后焦点。中间像平面(Image Plane (3))位于固定目镜视场光阑的中心,视设计而定,该视场光阑位于目镜视场透镜之前或之后。该像平面与像平面 (4)共轭,是目镜聚焦和测量标线插入的位置。长度a代表目镜固定光阑到目镜(最靠近观察者眼睛的镜片)主平面的距离,而b是从目镜到位于传感器表面上的图像平面 (4)的距离由于a大于目镜的前焦距 ( f' ),因此在图像平面 (4)处形成的图像是真实(非虚拟)图像。f表示目镜到目镜后焦平面的距离(F),也代表目镜系统的后焦距。

视频和 CCD 传感器上的图像平面如图 10 所示,它说明了在这些传感器上成像的专用正投影镜头的应用。焦点(F)位于视频管光电阴极或 CCD 光电二极管阵列表面,具体取决于检测器的几何形状和其他参数。如果投影镜头位于光学系统中的目镜之后,那么它将虚像(位于像平面(3')处会聚像平面(4)处的传感器表面上该图像平面位于距离b从投影目镜,它等于镜头的焦距。应该注意的是,也可以使用传统的胶片相机系统来代替视频或 CCD 传感器,在这种情况下,图像平面与涂在胶片基底上的化学乳剂的平面重合。

观察和投影目镜

探索目镜如何与人眼或相机系统耦合以产生由显微镜物镜生成的图像。

在显微镜中检查图像时,物镜在距离a处形成中间图像(参见图 11 中的图像平面 (3)),该距离比其前焦距 ( F' )更靠近目镜这可以防止在目镜之后形成真实图像,如图 9 所示,目镜在投影模式下工作。眼睛和目镜一起在视网膜上形成图像(图像平面 (4)),就好像眼睛正在看到虚拟图像一样。

在距离a小于焦距的情况下,焦距与ab的倒数方程表明b必须小于零。因此,在没有眼睛或相机的情况下,在目镜的右侧不会形成真实图像。取而代之的是,虚拟图像(图像平面 (3'))出现在与目镜左侧(或右侧b;见图 5)-b(图 11)对应的距离处通过目镜观察图像时,通过目镜发散的成像光束似乎来自虚拟源(位于图像平面 (3'))。离开目镜的光线形成一个照明锥,构成显微镜的出瞳,通常也称为眼点拉姆斯登圆盘为了正确观察放大的标本,显微镜出瞳必须与观察者眼睛的瞳孔重合。

图像平面 2、3、3' 和 4(图 7-11)在几何上彼此相关,如图 12 所示。在所有成像步骤中,除了图像平面 (3') 之外,图像是实数和倒数(见图 7-11)。当显微镜目镜用于直接观察(图 11)而不是用于投影(图 9)时,图像平面 (3') 上的图像不是真实的,而是虚拟的,并且相对于中间图像没有倒转。人眼不会将视网膜上的图像(图像平面(4)感知为倒置,即使图像相对于中间图像(图像平面(3))和虚像(位于图像平面(图像平面)( 3') )。

显微镜中的几个主要图像平面出现在固定或可调孔径或光阑中,它们是所有光学系统的重要组成部分。光圈,也称为光圈,是一个不透明的门或带有圆形开口(通常可调节)的镜头座,用于控制通过显微镜的光流。显微镜中使用两种基本类型的光阑:孔径光阑,可调节显微镜的孔径角,以及视场光阑控制仪器成像的场的大小。光阑在光学显微镜中的主要作用是防止具有严重像差和杂散光的光线到达图像平面,并确保物体和图像空间中光线的合适分布和强度。

经典的显微镜设计依靠两个孔径和两个光阑来控制光线通过显微镜的通道。位于灯箱或显微镜底座中的视场光阑是一种可调节的虹膜型光阑,它决定了照明光场的大小。位于聚光镜前焦平面的是聚光镜孔径,这是另一个虹膜光圈,用于调整光束大小和光线照射到样品的角度。第三个光圈大小固定,位于物镜的后焦平面。这个孔径决定了物镜出瞳的直径和中间图像的大小,而目镜中的共轭固定光阑(目镜视场光阑)决定了显微镜师看到的视场的大小。

The total magnification of the microscope can be determined by considering properties of the objective and eyepieces. Objectives are corrected for a particular projection distance, which is specific to the magnification and is approximately equal to the optical tube length. In a fixed tube length microscope, this projection distance is about 160 millimeters. Therefore, an 8-millimeter focal length objective would have a lateral magnification of about 20x (160/8) with a corresponding longitudinal magnification of 400x (20×20).

对于目视观察,当样品(或图像)放置在距离观察者眼睛 250 毫米的位置时,目镜放大率被假定为统一。在这方面,焦距为 25 毫米的目镜将具有 10 倍 (250/25) 的放大倍率值。目视观察的总显微镜放大倍数是通过取物镜和目镜放大倍数的乘积来计算的。对于刚刚描述的物镜和目镜,总横向放大倍数约为 200 倍(10 倍目镜乘以 20 倍物镜)。应该指出的是,大多数现代研究显微镜都配备了无限远校正物镜,不再将中间图像直接投影到中间图像平面中。从这些目标中发出的光反而聚焦到无穷远处,管透镜,在其焦平面上形成图像。离开无限远聚焦物镜的光波列被准直,允许将辅助组件(例如微分干涉对比 (DIC) 棱镜、偏振器和落射荧光照明器)引入物镜和管透镜之间的平行光路中对焦点和像差校正的影响最小。

显微镜共轭场平面

本教程探讨了光学显微镜中图像平面之间的几何关系。

具有无限远校正光学显微镜系统的中间图像的放大率由管镜和物镜的焦距比决定。因为管透镜的焦距在 160 到 250 毫米之间变化(取决于制造商和型号),物镜的焦距不能再假定为 160 毫米除以放大倍数。因此,在管透镜焦距为 200 毫米的无限远校正显微镜中,焦距为 8 毫米的物镜的横向放大率为 25 倍 (200/8)。

较旧的有限或固定管长度显微镜从物镜筒固定的物镜开口到目镜管中的目镜座之间具有指定的距离。这个距离被称为显微镜机械管长度该设计假定当样品被放置在焦点上时,它比物镜的前焦平面远几微米。有限管长度在 19 世纪由皇家显微学会 (RMS) 标准化为 160 毫米,并在 100 多年来得到广泛接受。设计用于管长为 160 毫米的显微镜的物镜在镜筒上刻有此值。

在固定管长显微镜的光路中添加光学附件,可将有效管长增加到 160 毫米以上。出于这个原因,添加垂直反射光照明器、偏振中间阶段或类似的附件可以将球面像差引入原本完美校正的光学系统中。在大多数显微镜具有固定镜筒长度的时期,制造商被迫在这些附件中放置额外的光学元件以重新建立显微镜系统的有效镜筒长度 160 毫米。此操作的代价通常是放大倍率增加并降低生成的图像中的光强度。

为了使用视频显微镜、光电二极管阵列 CCD 相机或经典的胶片相机记录图像,通常在目镜后放置一个专门的正透镜(见图 10)。离开目镜的光线被聚焦到无限远,被正透镜会聚到光电阴极、CCD 阵列或感光乳剂的平面上。当忽略物镜的放大倍数时,投影系统的横向放大倍数(M(p))表示为

M(p) = f(p)/f(e)

其中f(p)是投影镜头的焦距,f(e)是目镜焦距。在此投影系统中,摄像机面板、CCD 光电二极管阵列或感光乳剂的总横向放大倍数 ( M ) 为

M = M(o) + M(p)

M = M(o) • M(e) • f(p)/250 毫米

其中M(o)是物镜放大率,M(e)是目镜放大率。如果在目镜后面不使用投影镜头,而是使用目镜本身将图像投影到视频图像传感器或感光乳剂上,则总横向放大率变为

M = M(o) • D(p)/f(e)

其中D(p)是从目镜到像平面的投影距离。为避免图像失真,除非使用特殊目镜,否则D(p)应使用至少 20 至 30 厘米的值

制造商刻在物镜镜筒或目镜边缘上的放大倍数是标称的,必须用载物台千分尺校准以获得准确值。放大倍数的测量是通过将载物台千分尺放置在样品平面上(在显微镜载物台上)并在相同的光学条件下对细格线进行成像来完成的。

在某些情况下,相机传感器直接放置在中间图像平面中,没有投影目镜,导致图像放大倍数限于物镜产生的放大倍数。仅当视频系统的性能受到可用光的绝对量限制时才推荐使用此方法,因为这种固定的放大倍数严重限制了优化最终视频图像质量的能力。

总之,在图 12 和 13 中回顾和说明了通过有限管长度和无限远校正显微镜的光线路径。图 12 说明了有限(固定管长度)显微镜光学系统,其中包括基本的光学元件和光线轨迹定义图像平面之间的关系。位于物镜前焦平面前一小段距离的标本通过共轭平面成像到眼睛的视网膜图像平面 (4) 上物镜将放大标本的实像和倒像投影到显微镜的中间像平面(图像平面(3)),它位于目镜视场光阑的中心,在物镜后面固定距离处。在图12中,物镜后焦平面位于光轴上标记为F'(物镜)的位置,该焦平面与中间像平面之间的距离代表显微镜的光管长度。

无限共轭场平面

本教程探讨了配置为使用管透镜进行无限远校正的光学显微镜中图像平面之间的几何关系。

空中中间图像被显微镜目镜进一步放大,并在视网膜表面产生标本的正像,这在显微镜下看起来是倒置的。如上所述,通过考虑样品和物镜之间的距离以及物镜系统的前焦距 ( F(Objective) )来计算样品的放大系数在中间平面产生的图像进一步放大 25 厘米(称为到眼睛的近距)除以目镜焦距的系数。视觉图像(虚拟)在观察者看来就好像离眼睛 10 英寸远。

大多数物镜都经过校正以在狭窄的图像距离范围内工作,并且许多物镜仅设计为仅在具有匹配目镜的经过专门校正的光学系统中工作。标在物镜筒上的放大倍数是为设计物镜的显微镜管长度定义的。

图 13 中说明了使用无限远校正显微镜系统的光线跟踪的光学系统。该系统的组件以类似于有限管长度系统(图 12)的方式进行标记,以便于比较。在这里,物镜的放大倍数由管透镜的焦距决定。请注意无限远“无焦”空间,该空间由物镜和管透镜之间每个方位角的平行光束定义。这是显微镜制造商用来添加附件的空间,如垂直照明器、DIC 棱镜、偏光片、延迟板等,设计简单得多,图像失真很小。无限远校正系统中物镜的放大倍数等于管镜的焦距除以物镜的焦距。

在光学显微镜中,共轭平面相互成像,并且可以在检查目镜中的样本时共同观察。这个概念在图 14 中说明,植物组织的染色薄切片图像叠加在视场光阑的虹膜叶片上,以及目镜中间图像平面中的聚焦标线。与灯收集器透镜相邻的视场可变光阑被显微镜聚光镜清晰地成像到与样品相同的平面上。视场光阑和标本的图像由物镜在中间图像平面中形成,并投射到目镜的固定视场光阑中,聚焦标线位于此处。随后,目镜(与观察者的眼睛一起,位于图像平面 (4)) 在成像系统的传感器表面或人眼的视网膜上形成所有三个先前图像平面的图像。视场光阑、标本、中间图像和视网膜都构成一组同时出现在焦点上的共轭图像平面。