奥林巴斯显微镜物镜图文标识详解

奥林巴斯显微镜物镜单从简单的放大倍数来说那是简单多了，但是从功能上来说就比较多样复杂了，因此为了区分物镜的功能，一般在物镜上都有

标注，更有一些是颜色上也有区分，都一一标注于物镜上，那么具体来咋样标识呢？下面我们来一一详解，按图索骥。

识别单个物镜的属性通常非常容易，因为重要的参数通常刻在物镜本身的外壳（或镜筒）上，如图1所示。此图描述了一个典型的60倍复消色差物镜，包括常见的雕刻，其中包含确定物镜设计用途所需的所有规格以及正确使用所需的条件。

显微镜制造商提供了广泛的物镜设计，以满足专业成像方法的性能需求，以补偿盖玻片厚度变化，并增加物镜的有效工作距离。通常情况下，一个特定目标的功能并不明显，只是通过观察目标的结构。有限显微镜物镜被设计成在固定平面（中间像平面）处投射衍射限制图像，该固定平面由显微镜管长度决定并且位于距物镜的后焦平面预定距离处。显微镜物镜通常被设计成与特定组的目镜和/或镜筒透镜一起使用，这些目镜和/或镜筒透镜被策略性地放置以帮助去除残余光学误差。作为一个例子，旧的尼康和奥林巴斯补偿目镜与高数值孔径萤石和复消色差物镜一起使用，以消除横向色差并改善场的平坦度。较新的显微镜（尼康和奥林巴斯）具有完全校正的物镜，不需要目镜或镜筒透镜的额外校正。

大多数制造商现在已经过渡到无限校正物镜，从每个方位角到无限远平行束投射出射光线。这些物镜在光路中需要管透镜，以使图像在中间像平面处聚焦。无限校正和有限管长显微镜物镜是不可互换的，不仅必须与特定类型的显微镜相匹配，而且通常必须与单个制造商的特定显微镜相匹配。例如，尼康无限校正物镜不能与奥林巴斯无限校正物镜互换，不仅因为镜筒长度不同，还因为安装螺纹的螺距或直径不同。物镜通常包含一个铭文，表示管焦距，这将在下文讨论。

每个物镜的镜筒上都刻有大量信息，这些信息可以分为几类。这些包括线性放大率，数值孔径值，光学校正，显微镜体管长度，物镜设计的介质类型，以及决定物镜是否按需执行的其他关键因素。下面提供了对这些属性的更详细的讨论，并链接到处理特定问题的其他页面。

• 制造商-物镜制造商的名称几乎总是包含在物镜上。图1中所示的物镜是由一家名为Nippon的虚构公司制造的，但类似的物镜是由尼康，奥林巴斯，蔡司和徕卡制造的，这些公司是显微镜业务中最受尊敬的制造商。

• 线性放大率—在图1中复消色差物镜的情况下，线性放大率为60倍，尽管制造商生产的物镜的线性放大率范围从0.5倍到250倍，其间有许多尺寸。

• 光学校正-这些通常被列为Achro和Achromat（消色差），作为Fl，Fluar，Fluor，Neofluar或Fluotar（萤石），用于更好的球面和色差校正，以及作为Apo（复消色差），用于最高程度的球面和色差校正。场曲校正缩写为Plan、PI、EF、Achroplan、Plan Apo或Plano。其他常见的缩写是ICS（无限校正系统）和UIS（通用无限系统），N和NPL（正常视野平面），Ultrafluar（具有玻璃的萤石物镜，其透明度低至 250纳米），以及CF和CFI（无铬;无铬无限）。图中的物镜（图1）是一个平面复消色差透镜，它具有最高的光学校正度。表1列出了经常出现在物镜镜筒上的缩写。

以下是专业目标名称的对应标识，具体如下图：

表1

• 数值孔径—这是一个临界值，表示光接收角，这反过来又决定了物镜的聚光能力，分辨率和景深。

  数值孔径研究进入物镜前透镜的光锥的大小如何随物镜数值孔径值变化。

  
  

  Start一些专为透射光荧光和暗场成像设计的物镜配备了内部可变光阑，可以调节有效数值孔径。
  枪管上刻有的这些物镜的缩写包括I、Iris和W/Iris。上图所示的60倍复消色差物镜具有1.4的数值孔径，这是现代显微镜中使用 浸渍油作为成像介质。

• 机械镜筒长度-这是显微镜镜筒在安装物镜的鼻镜开口和插入目镜（目镜）的观察镜筒顶部边缘之间的长度。这方面的显微镜设计是在我们的机械管长度部分的底漆更彻底地讨论。镜筒长度通常以毫米数（160， 170、210等）对于固定长度，或对于无限校正管长度，使用无穷符号（∞）。图1中所示的物镜是针对无限长的镜筒长度进行校正的，尽管许多较旧的物镜将针对160（Nikon，Olympus，Zeiss）或170（Leica）mm的镜筒长度进行校正。

• 盖玻片厚度-大多数透射光物镜设计用于对盖玻片（或盖玻片）覆盖的样本成像。对于大多数应用，这些小玻璃板的厚度现在标准化为0.17 mm，尽管在一批盖玻片中厚度通常存在一些变化。因此，一些更先进的物镜具有校正轴环调整， 内部透镜元件来补偿这种变化。校正环调节的缩写包括Corr、w/Corr和CR，尽管存在可移动的滚花环和刻度尺也是该功能的指示器。

  盖板玻璃校正

  了解如何调整高数值孔径干式物镜的内部透镜元件，以校正盖板玻璃厚度的波动。

  
  
  上面链接的交互式Java教程允许访问者调整显微镜物镜上的校正环。有些应用不需要校正物镜的盖板玻璃厚度。这些包括为反射光冶金标本、组织培养、集成电路检测以及许多其他需要观察而无需盖板玻璃补偿的应用而设计的物镜。

• 工作距离—这是当样品对焦时物镜前透镜和盖玻片顶部之间的距离。在大多数情况下，物镜的工作距离随着放大率的增加而减小。工作距离值并不包括在所有物镜上，它们的存在因制造商而异。常见的缩写有：L、LL、LD和LWD（长期工作） ELWD（超长工作距离）、SLWD（超长工作距离）和ULWD（超长工作距离）。较新的物镜通常包含刻在镜筒上的工作距离的大小（以毫米为单位）。图1所示的物镜具有0.21毫米的非常短的工作距离。

• 特殊光学特性-显微镜物镜通常具有在特定条件下优化性能的设计参数。例如，存在被设计用于偏振照明的特殊物镜，其由缩写P、Po、POL或SF（无应变和/或具有涂成红色的所有桶形雕刻）、相位对比（PH和/或绿色桶形雕刻）、差分（差分）和/或差分（差分）表示。 干涉对比度（DIC），以及用于其他应用的许多其他缩写。表1列出了几个缩写，通常是制造商特定的。图1所示的复消色差物镜是为DIC显微摄影而优化的，这在镜筒上有指示。DIC标记旁边的大写H表示物镜必须与特定的DIC Wollaston棱镜配合使用，该棱镜针对高放大率应用进行了优化。

以下是各种放大倍数物镜数值孔径和工作距离的表述，具体如下图：

* 简称：
ACH，消色差
PL FL，计划萤石
PL APO，复消色差仪计划

表2为物镜螺纹的标准尺寸表述，具体规格如下图：

• 物镜螺纹-几乎所有物镜上的安装螺纹的尺寸都符合皇家显微学会（RMS）的标准，以实现通用兼容性。图1中的物镜具有直径为20.32 mm的安装螺纹，螺距为0.706，符合RMS标准。该标准目前用于奥林巴斯和蔡司制造商生产无限远校正物镜。尼康和徕卡已经打破了标准，推出了新的 无限校正物镜具有更宽的安装螺纹尺寸，使徕卡和尼康物镜只能在自己的显微镜上使用。尼康的理由在我们描述Nikon CFI 60 200/60/25生物医学显微镜规格的章节中进行了解释。通常用于表示螺纹尺寸的缩写是：RMS（皇家显微学会物镜螺纹）、M25（公制25毫米物镜螺纹）和M32（公制32毫米物镜螺纹 thread）。

• 浸没介质—大多数物镜的设计都是以空气作为物镜和盖玻片之间的介质对样品进行成像。

  浸没油和折射率探索成像介质折射率的变化如何影响物镜捕获样品发出的光线的能力。

  
  

  为了获得更高的工作数值孔径，许多物镜被设计为通过另一种介质对样品成像，这种介质可以减少玻璃和成像介质之间的折射率差异。
  采用折射率为1.51的特种油作为浸没介质时，高分辨率平面复消色差物镜的数值孔径可达1.40。其他常见的浸渍介质是水和甘油。为特殊浸没介质设计的物镜通常具有颜色编码 如表3所列和下文所述，物镜镜筒圆周周围的内接环。常用缩写为：Oil、Oel（油浸）、HI（均相浸）、W、Water、瓦塞尔（水浸）和Gly（甘油浸）。

• 颜色代码-显微镜制造商用颜色代码标记他们的物镜，以帮助快速识别放大倍率和任何专门的浸没介质要求。图1所示物镜上的深蓝色代码表示线性放大率为60倍。当你有一个包含5或6个物镜的物镜转塔时，这是非常有用的，你必须快速选择一个特定的放大倍率。一些专门的目标有一个额外的 颜色代码，表示实现最佳数值孔径所需的浸没介质类型。与油配合使用的浸没透镜有黑色环，与甘油配合使用的浸没透镜有橙子环，如图2左侧物镜所示。设计用于对水介质中的活生物体成像的物镜被指定为具有白色环的水浸物镜，并且高度专用于 不寻常的浸渍介质通常刻有红色环。表3列出了大多数制造商使用的当前放大倍率和成像介质颜色代码。

有些放大倍数还有颜色上区分，下面就是物镜倍数目标颜色代码对应图：

表3为物镜一些特殊功能的标识图文解释：

特殊功能-物镜通常具有特定于特定制造商和物镜类型的附加特殊功能。图1所示的复消色差物镜平面有一个弹簧加载的前透镜，以防止损坏时，物镜被意外驱动到显微镜载玻片的表面。

专用物镜的其他功能包括可变工作距离（LWD）和数值孔径设置，可通过转动物镜主体上的校正环进行调整，如图2所示。左侧的平面荧光物镜具有可变的浸没介质/数值孔径设置，允许物镜与空气和替代的液体浸没介质甘油一起使用。右边的载脂蛋白物镜有一个可调节的工作距离控制（称为“校正环”），允许物镜通过不同厚度的盖玻片对标本成像。这一点对于具有高数值孔径的干物镜尤为重要，因为干物镜特别容易受到球面像差和其他像差的影响，当与厚度与指定设计值不同的盖玻片一起使用时，这些像差会影响分辨率和对比度。

虽然今天并不常见，但过去已经制造了其他类型的可调物镜。也许最有趣的例子是复合“变焦”物镜，它具有可变放大率，通常从4倍到15倍。这些物镜有一个短筒与设计不良的光学有显着的像差问题，是不是很实用的显微摄影或严重的定量显微镜。

齐焦距-这是另一个规格，通常会因制造商而异。大多数公司生产的物镜具有45毫米的齐焦距，这是为了在放大倍率改变时最大限度地减少重新聚焦。

图3左侧所示的物镜具有45 mm的齐焦距，除了放大率颜色代码外，还标有浸没介质颜色代码。如图所示，齐焦距是从物镜安装孔到样品上的焦点测量的。图3右侧的物镜具有更长的60毫米齐焦距，这是根据尼康CFI60 200/60/25规格生产的结果，再次偏离了其他制造商的做法，如奥林巴斯和蔡司，他们仍然生产45毫米齐焦距的物镜。大多数制造商也使他们的物镜鼻镜同心，这意味着当一个标本在一个物镜的视场中居中时，当鼻镜旋转以使用另一个物镜时，它保持居中。

玻璃设计—玻璃配方的质量在现代显微镜光学的发展中至关重要，目前有数百种光学玻璃可用于显微镜物镜的设计。玻璃对于显微镜物镜的苛刻光学性能的适用性是其物理特性的函数，例如折射率、色散、透光率、污染物浓度、残余自发荧光和整个混合物的整体均匀性。光学设计人员必须注意确保高性能物镜中使用的玻璃在近紫外区域具有高透射率，并在偏振光或微分干涉对比度等应用中产生高消光系数。

用于构建多个透镜元件的胶合剂通常具有约5-10微米的厚度，这可能是具有胶合在一起的三个或更多个透镜元件的组中的伪像的来源。双合透镜、三合透镜和其它多透镜布置可显示出将使透镜不适合某些应用的寄生吸收、透射和荧光特性。

多年来，天然萤石通常用于制造萤石（半复消色差透镜）和复消色差透镜物镜。不幸的是，许多新开发的荧光技术往往依赖于紫外线激发波长明显低于400纳米，这是严重损害的自发荧光，发生从天然有机成分存在于这种miner.Also，天然萤石的倾向，表现出广泛的局部区域的结晶度可以严重降低性能在偏振光显微镜。这些问题中的许多问题都可以通过新的、更先进的材料来解决，比如氟冠玻璃。

用于制造物镜的光学玻璃的退火对于消除应力、提高透射率和降低其他内部缺陷的水平至关重要。一些设计用于复消色差透镜结构的玻璃配方需要缓慢冷却和长时间退火，通常超过6个月。真正的复消色差物镜是由天然萤石和其他在近紫外区具有较低透射率的玻璃组合而成。

超低色散（艾德）玻璃作为透镜设计的一个主要进步而被引入，其光学品质类似于矿物萤石，但没有其机械和光学缺点。这种玻璃使制造商能够利用具有上级光学校正和性能的透镜元件来制造更高质量的物镜。由于许多玻璃的化学和光学性质具有专有性质，因此很难或不可能获得文件。出于这个原因，文献往往是模糊的具体性质的玻璃用于建设显微镜物镜。

多层减反射涂层-近年来物镜设计中最重要的进步之一是减反射涂层技术的改进，这有助于减少光线通过透镜系统时发生的不必要的反射（光斑和重影），并确保高对比度图像。每个未涂覆的空气-玻璃界面可以反射垂直于表面的入射光束的4%至5%，导致垂直入射时的透射率值为95%至96%。应用具有适当折射率的四分之一波长厚的反射涂层可以将该值增加3%至4%。随着物镜变得越来越复杂，透镜元件的数量不断增加，消除内反射的需求也相应增加。一些具有高度校正的现代物镜可以包含多达15个具有许多空气-玻璃界面的透镜元件。如果透镜没有涂层，光是轴向光线的反射损失就会使透射率下降到50%左右。单层透镜涂层曾经用于减少眩光和提高透射率，现在已经被多层涂层所取代，多层涂层在可见光谱范围内的透射率超过99.9%。这些专用涂层也用于相衬物镜中的相板上，以最大化对比度。

图4中示出的是光波反射和/或穿过涂覆有两个反射层的透镜元件的示意图。入射波以一定角度撞击第一层（图4中的层A），导致部分光被反射（R（o）），部分光透射通过第一层。在遇到第二反射层（层B）时，光的另一部分以相同的角度反射并且与从第一层反射的光干涉。一些剩余的光波继续到达玻璃表面，在那里它们再次被反射和透射。从玻璃表面反射的光与从反射层反射的光干涉（相长和相消）。反射层的折射率与玻璃和周围介质（空气）的折射率不同。当光波通过反射层和玻璃表面时，大部分光（取决于入射角--通常垂直于光学显微镜中的透镜）最终透射通过玻璃并聚焦形成图像。

氟化镁是薄层光学镀膜中使用的许多材料之一，但大多数显微镜制造商现在都生产自己的专有配方。一般的结果是在对比度和可见波长的透射率方面的显著改善，同时在位于透射带之外的谐波相关频率中产生相消干涉。这些专门的涂层可以很容易地被损坏的错误处理和显微镜应该意识到这一弱点。与单层涂层的略带紫色的色调相反，多层涂层具有略带绿色的色调，这一观察结果可用于区分涂层。用于内部镜片的防反射涂层的表面层通常比设计用于保护外部镜片表面的相应涂层软得多。在清洁涂有薄膜的光学表面时应格外小心，特别是如果显微镜已被拆卸且内部透镜元件受到仔细检查时。

从上面的讨论可以看出，物镜是复合显微镜中最重要的光学元件。正是由于这个原因，我们投入了大量的精力来确保它们被贴上了很好的标签，并适合手头的任务。我们将在本教程的其他部分探讨显微镜物镜的其他属性和方面。

这个物镜详解基本囊括了物镜的大概标识了，如有任何疑问欢迎一起探讨哦13817705659