介紹

當(dāng)?shù)湫偷臒o限遠(yuǎn)光學(xué)顯微鏡談到，他們可能這圖像的夢想光學(xué)系統(tǒng)，可以做任何事情。 有人說，當(dāng)你用顯微鏡無限遠(yuǎn)光學(xué)系統(tǒng)的性能提升。因此，他們得出結(jié)論，如果它不是無限遠(yuǎn)光學(xué)系統(tǒng)，它是沒有執(zhí)行在一個(gè)較高的水平。

所有的制造商真的努力要做到這一點(diǎn)，以滿足用戶的期望嗎？ 無限遠(yuǎn)光學(xué)系統(tǒng)，顯著提高系統(tǒng)的靈活性，這是真的，但是是有限的光學(xué)系統(tǒng)無限遠(yuǎn)光學(xué)性能總是優(yōu)于呢？

尼康CFI 60光學(xué)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)面臨的這個(gè)命題頭。 他們深入研究了其他制造商的系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，并找到了一個(gè)最佳的光學(xué)性能和系統(tǒng)靈活性之間的平衡。 本文檔將幫助你理解為什么無限遠(yuǎn)光學(xué)系統(tǒng)，生物應(yīng)用程序，設(shè)置新的性能標(biāo)準(zhǔn)納入管透鏡的焦距為200毫米，與齊焦距離60毫米的物鏡，一個(gè)物鏡的25毫米螺紋尺寸。

為什么焦距鏡頭200毫米的管嗎？

在一個(gè)有限的光學(xué)系統(tǒng)，光從一個(gè)目的通過物鏡后，朝向主圖像平面（通常被稱為中間圖像平面 ，位于目鏡焦點(diǎn)）和收斂，如在圖1中示出。

然而，在無限遠(yuǎn)光學(xué)系統(tǒng)中，光成為平行光線通過物鏡后的焊劑和直到通過，如在圖2中所示的管透鏡后不收斂。 這并不意味著，光穿過后的物鏡（管透鏡），可以得到無限遠(yuǎn)距離。 通過物鏡后，從光軸上的一個(gè)對象移動光沿光路平行于該軸。 來自該對象的周圍的光形成在對角的光軸的平行光線及墊款的焊劑，如在圖3中，下面給出圖解。

正因?yàn)槿绱?，有情況下，這些光線可以不再被捕獲的管透鏡的位置是由管透鏡，如果太多從物鏡。 這會導(dǎo)致圖像的領(lǐng)域，以便成為暗或模糊的邊緣周圍，以防止在顯微鏡從執(zhí)行在其全部潛力。 術(shù)語無限遠(yuǎn)光學(xué)只是意味著，光成為平行光線通過物鏡后的焊劑， 而不是一個(gè)無限的空間是可用的光學(xué)系統(tǒng)內(nèi)。

如果我們要采用無限遠(yuǎn)光學(xué)系統(tǒng)，以進(jìn)一步發(fā)展的顯微鏡，我們將需要增加的物鏡和管鏡頭之間的距離，以及增加了系統(tǒng)的靈活性。 要延長這個(gè)距離，我們的平行光線的磁通減少的角度以外的光軸。 人們普遍認(rèn)為，管透鏡的焦距越長，實(shí)現(xiàn)這一物鏡，但這個(gè)長度也有限制。

物鏡的無限遠(yuǎn)光學(xué)顯微鏡的放大倍率（M（O））的公式為：

M O =管鏡頭焦距（F T）/物鏡焦距（F o的 ）

管透鏡的焦距（F（t）的 ）和物鏡的焦距（F（鄰））在圖2中描述。 如果加長管透鏡的焦距，與更長的焦距的物鏡的圖像平面的距離（在目鏡）也將增加。 自然地，這使得顯微鏡較大的大小。 考慮到這一點(diǎn)，得出的結(jié)論是，焦距為200毫米的管透鏡是最適當(dāng)?shù)摹?nbsp;其他制造商所采用的焦距是160毫米和180毫米。

要獲得相同大小的圖像，從位于遠(yuǎn)離光軸的目的，管透鏡產(chǎn)生一個(gè)較小的角度對光軸的光更長的焦距。 不伸長，所以光管透鏡和物鏡之間的距離可以增加極大地提高了系統(tǒng)的靈活性，如在下面的圖4中示出的電位。

這種設(shè)計(jì)具有一定的光的優(yōu)點(diǎn)。 正如在圖5中所示，當(dāng)管160毫米和200毫米焦距的透鏡進(jìn)行比較，在200毫米的透鏡產(chǎn)生磁通的離軸光線與更小的角度。 在此背景下，光線通過相襯附件中的相位環(huán)，利用Nomarski DIC的附件，或外延熒光附件中的分色鏡的DIC棱鏡，產(chǎn)生較小的平行于光軸和那些輕元素之間的轉(zhuǎn)移對角線，使配件更有效地工作。 這是一個(gè)大的光學(xué)優(yōu)勢，并且也是一個(gè)主要的因素，一種改進(jìn)的落射熒光顯微鏡中的對比度水平。

齊焦距離物鏡60毫米為什么？

一旦管透鏡的焦距被設(shè)置到200毫米，齊焦的物鏡的距離，必須增加從標(biāo)準(zhǔn)的45毫米。 管長度上一節(jié)中所解釋的，物鏡的焦距也增加，以保持相同的放大倍率，并自45毫米并不提供最佳的空間，在這個(gè)設(shè)計(jì)中，不能得到高品質(zhì)的圖像。 在實(shí)踐中，在CF N PLAN阿波60x的油的機(jī)械管長度為160毫米，相信是在有限的最終物鏡，在有限的空間的45毫米與鏡片擁擠。 當(dāng)這個(gè)有限的系統(tǒng)將被替換為無限系統(tǒng)的物鏡是，物鏡和的管透鏡分為管透鏡，焦距變?yōu)橄喈?dāng)于約150毫米。 在此基礎(chǔ)上，我們可以計(jì)算出齊焦距離的光學(xué)性能超過了有限的系統(tǒng)提供有限的系統(tǒng)物鏡，共焦距為45毫米，鏡頭焦距為150毫米管，齊焦無窮大系統(tǒng)物鏡距離是 x;管鏡頭焦距為200毫米。 在解決這一比例時(shí)，如果45：150 =×：200，那么 x = 60毫米。 因此，如果管透鏡的焦距為200毫米，最佳的物鏡共焦距具有是60毫米。

使用上述的計(jì)算的最佳的共焦距為160毫米的管長度為48毫米和180毫米的管長度是54毫米。齊焦距離無限遠(yuǎn)光學(xué)系統(tǒng)所設(shè)定的物鏡為45毫米的顯微鏡制造商，那么他們將無法利用的全部潛力，他們的物鏡。

由于工作距離（WD）也增加了匹配的時(shí)間越長物鏡焦距，使用齊焦距離為45毫米的制造商是他們無法利用較長的工作距離，尼康中處于不利地位。 使用計(jì)劃APO 60倍的油（NA 1.4），物鏡的比較，我們可以看到WDS制造商至少有50％不到的尼康。 這表明，有差異的能力，以適應(yīng)不同類型的試樣，以及易于操作。

常見無限遠(yuǎn)校正管的長度

表1

低功耗鏡頭需要一個(gè)特定的大小。 如果物鏡的放大倍率為1x，“ 的M（o）= F（t）的/ F（鄰）”的公式中使用的管長度部顯示的物鏡和管透鏡的焦距將不得不是相同的 。 在尼康的情況下，以完善管鏡頭焦距為200毫米，共焦距為45毫米，在設(shè)計(jì)中留下的空間太小。 通過增加這個(gè)距離至60毫米，得到的倍率為1x和由于這個(gè)革命性的變化，低至0.5倍的倍率作為一個(gè)物鏡已經(jīng)實(shí)現(xiàn)。 其他制造商所提供的最低放大倍率為1.5倍，并沒有對他們產(chǎn)生了1個(gè)物鏡。

為什么要使用25毫米的目的螺紋尺寸？

增加管透鏡的焦距時(shí)，物鏡的焦距也必須增加。 是有一定限度的物鏡的瞳孔直徑（物鏡的螺紋尺寸的限制后的剩余的有效直徑），所以不能得到高的數(shù)值孔徑（NA）。 因此，低功率的透鏡的NA的嚴(yán)重影響。 目前，其他廠商使用20.32毫米的螺紋尺寸，但如上所述，尼康25毫米，能夠?qū)崿F(xiàn)高數(shù)值孔徑。 最初，亮度的照片鏡頭（F），用公式表示：

F = F / D

其中 f是透鏡的焦距，D是有效直徑。 由于顯微鏡的NA對應(yīng)的一照片的鏡頭的F值，亮度可與式表示：

F @ 1 /（2N.A.）

以實(shí)現(xiàn)所需的NA所需的有效直徑，因此，可以發(fā)現(xiàn)使用此公式。 換句話說，一個(gè)物鏡（有效直徑的出口側(cè)）上的光瞳的大小被表示為：

D = 2N.A. XF

例如，要找到的有效直徑的CFI計(jì)劃載脂蛋白4倍（NA 0.2），物鏡與最高（最亮）NA;鑒于物鏡焦距為50毫米，并在管透鏡的焦距為200毫米，是由以下計(jì)算：

D = 2×0.2×50 = 20毫米（光學(xué)直徑）

這表明，傳統(tǒng)的20.32螺紋尺寸物理上不能使用。 所需的160毫米和180毫米的管長度的基礎(chǔ)上用數(shù)值孔徑為0.2的4倍物鏡設(shè)計(jì)的瞳孔直徑是16毫米和18毫米。這說明什么樣的設(shè)計(jì)由其他制造商所面臨的問題時(shí)，使用傳統(tǒng)的20.32毫米的螺紋尺寸。相應(yīng)的計(jì)劃載脂蛋白的4倍物鏡的實(shí)際數(shù)值孔徑為0.16。 尼康的物鏡在這個(gè)類中的NA為0.20，這在行業(yè)中是最高的。

如圖所示，以獲得高的數(shù)值孔徑，低倍率的物鏡，需要一個(gè)大的瞳孔直徑。時(shí)間越長的管透鏡的焦距，更大的放大的必要性的物鏡的螺紋尺寸。 尼康已經(jīng)選擇了25毫米螺紋尺寸的CFI無限遠(yuǎn)光學(xué)系統(tǒng)，解決了這個(gè)問題。

在結(jié)論

我們相信這些伴隨著具體的例子說明，幫助你理解為什么管被認(rèn)為是最佳的焦距長度200毫米鏡頭無限遠(yuǎn)光學(xué)系統(tǒng)中使用的，為什么可以得到一個(gè)物鏡的齊焦距離60毫米更高的光學(xué)規(guī)格和螺紋尺寸25毫米。 通過JIS和其他傳統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)已針對機(jī)械尺寸，采用無限遠(yuǎn)光學(xué)系統(tǒng)本身有必要的犧牲與傳統(tǒng)系統(tǒng)的兼容性。

因此，而不是常規(guī)尺寸的約束，尼康認(rèn)為，其真正的任務(wù)是創(chuàng)造產(chǎn)品，用戶需要為今天的**顯微鏡技術(shù)。 創(chuàng)新工程，制造，質(zhì)量控制，檢驗(yàn)，生產(chǎn)，尼康的CFI 60系列光學(xué)系統(tǒng)的問世。