一個(gè)簡(jiǎn)單的顯微鏡或放大鏡（透鏡）的顯微鏡或放大鏡聚焦的對(duì)象產(chǎn)生一個(gè)圖像。 簡(jiǎn)單的放大鏡鏡片是雙凸的，這意味著它們是較厚的中心處比在外圍，如示出在圖1中的放大鏡。 的圖像在肉眼看來(lái)，好像它是在距離為10英寸或25厘米（ 參考，或傳統(tǒng)的或常規(guī)的觀看距離）。

由于出現(xiàn)的圖像為對(duì)象的同一側(cè)上的鏡頭，它不能被投射到屏幕上。 這些圖像被稱(chēng)為虛擬影像 ，他們出現(xiàn)直立不倒。 圖1給出了一個(gè)簡(jiǎn)單的放大鏡，如何運(yùn)作的說(shuō)明。 正在觀看的對(duì)象（在這種情況下，拍攝對(duì)象是玫瑰），用一個(gè)簡(jiǎn)單的雙凸透鏡。 反射的光，從玫瑰進(jìn)入鏡頭中，如在圖1中示出的直線。 此光被折射和聚焦，以產(chǎn)生一個(gè)虛擬的視網(wǎng)膜上的成像透鏡。 圖像被放大了的玫瑰，因?yàn)槲覀兯兄膶?duì)象的實(shí)際尺寸（玫瑰）是無(wú)窮大，因?yàn)槲覀兊难劬Φ墓饩€在直線跟蹤的虛擬圖像（圖1）。 這在下面更詳細(xì)討論。

當(dāng)你看著顯微鏡，你不看，你正在尋找的標(biāo)本在圖像的標(biāo)本。 影像顯示的是“浮”在目鏡插入觀測(cè)管（在水平的固定光闌的目鏡）的頂部下方大約10毫米的空間。 你所觀察到的圖像是有形的，它不能被抓住。 這是一個(gè)“地圖”或表示不同的顏色和/或灰度從黑到白的標(biāo)本。 意料的是，圖像將真實(shí)地再現(xiàn)標(biāo)本準(zhǔn)確的細(xì)節(jié)，形狀和顏色/亮度。 的含義是，它可能是可能的（是）產(chǎn)生高度精確的圖像。 相反，它可能是（而且經(jīng)常是）通過(guò)不正當(dāng)?shù)募夹g(shù)或設(shè)備差，很容易降低圖像。

要了解如何在奧林巴斯顯微鏡的鏡頭的功能，你應(yīng)該還記得在圖像形成的透鏡作用的基本原則。 現(xiàn)在，我們將檢討使用一個(gè)簡(jiǎn)單的雙凸透鏡的幾個(gè)不同的成像場(chǎng)景：

光從一個(gè)很遠(yuǎn)的距離前面的凸透鏡（我們假定我們的“對(duì)象”是在圖2所示的長(zhǎng)頸鹿）的對(duì)象，它是將被帶到一個(gè)焦點(diǎn)鏡頭背后的一個(gè)固定點(diǎn)。 這就是所謂的鏡頭的焦點(diǎn) 。 我們都熟悉的“燒玻璃”的想法，可以將精力集中在一張紙上燒了一個(gè)洞基本上是平行的光線從太陽(yáng)到。 垂直平面的重點(diǎn)在于焦平面上。

凸透鏡的焦平面的中心的距離是知道的焦距。 （對(duì)于一個(gè)理想化的對(duì)稱(chēng)薄的凸透鏡，這個(gè)距離在透鏡的前面或后面的是相同的。）現(xiàn)在我們長(zhǎng)頸鹿的圖像出現(xiàn)在焦平面上（如在圖2中示出）。 該圖像是小于的對(duì)象（長(zhǎng)頸鹿），它被反轉(zhuǎn)，是一個(gè)真正的能夠在膠片上的被捕獲的圖像。 這是用于普通的風(fēng)光攝影的相機(jī)的情況。

現(xiàn)在對(duì)象移近的鏡頭的前面，但仍然是在前面的透鏡（這種情況下，處理在圖3中）的兩個(gè)以上的焦距。 現(xiàn)在，圖像鏡頭后面的進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)。 它是大于上面所描述的，但仍然是小于對(duì)象。 的圖像被反轉(zhuǎn)，并且是一個(gè)真實(shí)圖像。 這是的情況下，普通的人像攝影。

對(duì)象被帶到在前面的鏡頭的焦點(diǎn)距離的兩倍。 圖片是現(xiàn)在兩個(gè)背后的焦距鏡頭，如在圖4中示出。 它是作為對(duì)象的大小相同，它是真實(shí)的和倒置。

現(xiàn)在對(duì)象位于在透鏡的前面（在圖5中所示）之間的一個(gè)和兩個(gè)焦距。 現(xiàn)在的圖像仍然是進(jìn)一步遠(yuǎn)離背面的鏡頭。 這一次，被放大的圖像，并大于該對(duì)象;它仍然是反轉(zhuǎn)，它是真實(shí)的。 這種情況下描述的功能有限管長(zhǎng)度在顯微鏡的使用物鏡。 這種有限的管長(zhǎng)度的物鏡，一個(gè)真正的，倒立，放大的圖像投射到筒體內(nèi)的顯微鏡。此圖像進(jìn)入焦點(diǎn)的平面處的固定光闌在目鏡。 被稱(chēng)為物鏡的光管長(zhǎng)度的距離的后焦平面上的物鏡（不一定是其背面鏡頭）的平面的固定光闌的目鏡。

在最后一種情況下，該對(duì)象位于凸?fàn)钔哥R的前焦面。 在這種情況下，出現(xiàn)的光線從透鏡平行。 根據(jù)圖像的位置的同一側(cè)上的鏡頭為對(duì)象，并出現(xiàn)直立的（參見(jiàn)圖1）。 的圖像是一個(gè)虛擬的圖像，并顯示，就好像它是10英寸從眼睛，類(lèi)似的功能的一個(gè)簡(jiǎn)單的放大鏡;倍率取決于透鏡的曲率的。

上面列出的最后一個(gè)案例描述的顯微鏡觀察目鏡的功能。 研究的“對(duì)象”，由目鏡放大，反轉(zhuǎn)，真正的投影圖像的物鏡。 放在上面的目鏡，當(dāng)人眼的晶狀體和角膜的眼睛“看”在此其次是放大的虛像，看看這個(gè)虛擬的圖像，就好像它是10英寸的眼睛，基地附近的顯微鏡。

這種情況也說(shuō)明了現(xiàn)在被廣泛采用無(wú)限遠(yuǎn)校正物鏡的運(yùn)作。 對(duì)于這樣的物鏡，該對(duì)象或試樣定位在完全的前焦面的物鏡。 從這樣的鏡頭出現(xiàn)在平行的光線從各個(gè)方位。 為了使這樣的光線集中，鏡身或雙目觀察頭必須將管鏡頭的光路中的物鏡和目鏡之間，帶來(lái)的圖像形成的物鏡集中在飛機(jī)的設(shè)計(jì)固定隔膜的目鏡。 無(wú)限遠(yuǎn)校正的物鏡的放大率等于（ 奧林巴斯設(shè)備這為180mm，尼康使用的焦距為200mm;其他制造商使用其他的焦距）在使用的物鏡的焦距除以管透鏡的焦距。 例如，10X無(wú)限遠(yuǎn)校正的物鏡，在奧林巴斯系列，將有一個(gè)焦距為18mm（180mm/10）。

了解顯微鏡的一種簡(jiǎn)單方法是通過(guò)一臺(tái)幻燈機(jī)，一臺(tái)設(shè)備對(duì)我們大多數(shù)人所熟悉的比較。 可視化變成一臺(tái)幻燈機(jī)在其端部與燈殼擱在一張桌子上。 從燈泡的光通過(guò)聚光透鏡，然后通過(guò)透明傳遞，然后通過(guò)成直角放置在一個(gè)給定的距離從投影透鏡的光束的光投射到屏幕上的投影透鏡。 在此屏幕上出現(xiàn)圖像倒置（顛倒和扭轉(zhuǎn)）和放大。 如果我們要帶走屏幕上，而不是用放大鏡檢查在太空中的真實(shí)影像，我們可以進(jìn)一步放大圖像，從而產(chǎn)生另一個(gè)或第二階段的放大倍率。

現(xiàn)在，我們將稍微詳細(xì)地描述如何在顯微鏡的工作原理。 第一透鏡的顯微鏡是一個(gè)最近的正在研究的對(duì)象，因?yàn)檫@個(gè)原因，被稱(chēng)為物鏡 。 從外部或內(nèi)部（在顯微鏡主體內(nèi)）源的光首先通過(guò)載物臺(tái)下聚光器 ，其中形成了一個(gè)良好定義的是集中到的對(duì)象（檢體）的光錐。 光穿過(guò)試樣和進(jìn)入的物鏡（類(lèi)似于上述的投影機(jī)到投影透鏡），然后突出一個(gè)真正的，反相和放大圖像的一個(gè)固定的平面內(nèi)的檢體的顯微鏡，被稱(chēng)為“ 中間圖像平面（圖6中示出）。 我們的物鏡有幾大功能：

· 物鏡，必須收集來(lái)自每個(gè)試樣的各個(gè)部分或點(diǎn)的光。

· 物鏡，必須有重組到各個(gè)圖像中的對(duì)應(yīng)點(diǎn)（有時(shí)稱(chēng)為抗點(diǎn)）來(lái)自試樣的各點(diǎn)的光的能力。

· 物鏡必須被構(gòu)造成使得它足夠接近的試樣將被集中，這樣它會(huì)投射到管體的放大的，實(shí)時(shí)的圖像。

中間像平面通常位于約10毫米的頂部下方的顯微鏡主體管內(nèi)的特定位置的固定的內(nèi)部隔膜的目鏡 。 物鏡和所述中間圖像的后焦平面之間的距離被稱(chēng)為光管長(zhǎng)度 。 注意，該值的機(jī)械管的長(zhǎng)度 ，這是顯微鏡物鏡轉(zhuǎn)換器（其中的物鏡是，安裝）被插入其中的目鏡（目鏡）的觀測(cè)管的頂部邊緣之間的距離是不同的。

目鏡或高眼壓，裝入管體的上端部，從檢體中是最遠(yuǎn)的光學(xué)部件，。 在現(xiàn)代化的顯微鏡，目鏡被保持到位，由顯微鏡觀察管，這使從它落入管的頂部上的臺(tái)肩。 目鏡的位置是這樣的，它的眼睛（上）鏡頭進(jìn)一步放大投影圖像的物鏡。 這觀察者的眼睛看到二次放大的圖像，好像它是在從眼睛的距離為10英寸（25厘米），因此此虛擬圖像看起來(lái)就好像它是靠近底座的顯微鏡。 從顯微鏡觀察管的頂部的距離的物鏡的肩部（它適合進(jìn)入物鏡轉(zhuǎn)盤(pán)）是在一個(gè)有限的管長(zhǎng)度系統(tǒng)通常為160毫米。 這就是所謂的機(jī)械管的長(zhǎng)度，如上面所討論的。 目鏡有幾個(gè)主要的功能：

· 目鏡，進(jìn)一步放大的實(shí)像預(yù)計(jì)的物鏡。

· 目鏡以目視觀察，產(chǎn)生二次放大的虛擬圖像。

· 顯微攝影，它會(huì)產(chǎn)生二次放大的實(shí)像預(yù)計(jì)的物鏡。 這增強(qiáng)真實(shí)圖像可以被投影在攝影膠卷的照相機(jī)中或之上的屏幕上方的目鏡舉行。

· 目鏡可以配備秤，標(biāo)記或十字線（通常稱(chēng)為作為刻度 ， 手提袋或網(wǎng)線），在這樣一種方式，這些插入的圖像可以被疊加在圖像上的試樣。

確定圖像的放大倍率的量的因素是，它是預(yù)先確定的物鏡光學(xué)元件的建造過(guò)程中的物鏡的放大率。物鏡通常已放大的權(quán)力，范圍從1:1（1X），100:1（100X），最常見(jiàn)的權(quán)力4X（或5X），10X，20X，40X（或50X），和100X。 顯微鏡的物鏡的一個(gè)重要特征是其很短的焦距，允許增加倍率相比，一個(gè)普通的手透鏡（圖1中示出）時(shí)，在一個(gè)給定的距離。 顯微鏡是如此高效倍率的首要原因是兩階段的擴(kuò)大，取得了這樣的短的光學(xué)路徑，由于短的光學(xué)元件的焦距。

目鏡，如物鏡，被列為在中間圖像放大自己的能力。 它們的放大系數(shù)之間變化與最常用的具有值10X-15X目鏡5X和30X。 在顯微鏡的視覺(jué)倍率的總額派生乘以物鏡和目鏡的放大倍數(shù)值。 比如，用5倍的物鏡與10X目鏡產(chǎn)生一個(gè)總的視覺(jué)倍率50X和同樣，在其頂端的規(guī)模，用30X目鏡使用100X物鏡給人以視覺(jué)上放大倍率3000X。

總放大倍率還取決于在顯微鏡的管長(zhǎng)度。 最標(biāo)準(zhǔn)的固定管長(zhǎng)度顯微鏡管長(zhǎng)度為160，170，200，210毫米，160毫米是最常見(jiàn)的生物醫(yī)學(xué)顯微鏡透射光。 許多工業(yè)顯微鏡，設(shè)計(jì)用于在半導(dǎo)體工業(yè)中，有210毫米的管長(zhǎng)度。 顯微鏡的物鏡和目鏡這些設(shè)計(jì)用于特定的管的長(zhǎng)度的光學(xué)性質(zhì)，并使用一個(gè)物鏡或在不同的管的長(zhǎng)度的顯微鏡的目鏡將導(dǎo)致的變化倍率（并且還可能導(dǎo)致在光學(xué)像差透鏡增加錯(cuò)誤）。 無(wú)限遠(yuǎn)校正的顯微鏡也有目鏡和物鏡，這些物鏡的光學(xué)調(diào)諧到顯微鏡的設(shè)計(jì)，而這些不應(yīng)該是顯微鏡與不同的無(wú)窮大管長(zhǎng)度之間交換。

現(xiàn)代研究顯微鏡是非常復(fù)雜的，而且往往有落射和透射照明器內(nèi)置在顯微鏡住房。 在這些顯微鏡的設(shè)計(jì)縮頸排除限制在管的長(zhǎng)度以導(dǎo)致需要補(bǔ)償?shù)母郊拥奈锢泶笮。陲@微鏡主體和機(jī)械管的物理尺寸為160毫米。 這是通過(guò)添加一組并行鏡片顯微鏡的表觀機(jī)械管長(zhǎng)度縮短。 這些額外的透鏡有時(shí)會(huì)引入一個(gè)額外的倍率（通常約1.25-1.5X）計(jì)算視覺(jué)和顯微照相倍率時(shí)，必須加以考慮。 這種額外的倍率被稱(chēng)為作為管因子大多數(shù)顯微鏡制造商所提供的用戶(hù)手冊(cè)中。 因此，如果正在使用與15X目鏡組5倍的物鏡，那么總的視覺(jué)倍率變得93.75X（使用一個(gè)1.25X管因子）或112.5X（用一個(gè)1.5X管子因素）。

除了一些顯微鏡中使用的平行化透鏡，制造商還可以提供額外的鏡頭（有時(shí)稱(chēng)為倍率兌換），可以旋轉(zhuǎn)到光學(xué)路徑增加倍率。 這通常是提供簡(jiǎn)化在標(biāo)本的框架，顯微攝影。 這些鏡頭通常都非常小，從1.25X到2.5倍的放大系數(shù)，但這些鏡頭的使用可能會(huì)導(dǎo)致空的放大倍率 ，圖像被放大的情況下，但沒(méi)有更多的細(xì)節(jié)得到解決。 與液晶DNA的顯微照片，圖7中示出這種類(lèi)型的錯(cuò)誤。 用20X平場(chǎng)的消色差透鏡物鏡采取在圖7（a）的顯微照片，在偏振光下，用0.40的數(shù)值孔徑，并照相放大10X的一個(gè)因素。 細(xì)節(jié)是清晰的，重點(diǎn)是鋒利的顯微照片，揭示了許多六邊形包裝的液態(tài)結(jié)晶聚合物結(jié)構(gòu)的詳細(xì)信息。 相反地，在右邊的顯微照片（圖7（b））被帶到與4X平常消色差透鏡物鏡，具有數(shù)值孔徑0.10和照相放大50X的一個(gè)因素。 此顯微照片缺乏的細(xì)節(jié)和清晰度圖7（a）中存在的，并且演示了一個(gè)顯著的缺乏引起的引入的的巨大程度的大型空倍率決議。

應(yīng)采取的護(hù)理，選擇目鏡/物鏡組合，以確保無(wú)需增加不必要的文物標(biāo)本細(xì)節(jié)的最佳放大倍率。 例如，實(shí)現(xiàn)250倍的放大倍率，顯微鏡可以選擇25X目鏡加上10倍的物鏡。 另一種選擇相同的放大倍率是10倍的目鏡25倍的物鏡。 由于25X的物鏡有一個(gè)較高的數(shù)值孔徑（約0.65），比10X物鏡（約0.25），并考慮到數(shù)值孔徑值定義一個(gè)物鏡的分辨率，這是明確的，后者的選擇將是最好的。 如果顯微照片相同視野與每一個(gè)物鏡/目鏡上述組合，這將是顯而易見(jiàn)的的10倍目鏡/25x物鏡二重奏會(huì)產(chǎn)生優(yōu)異的標(biāo)本的細(xì)節(jié)和清晰度相比，替代的組合時(shí)的顯微照片。

一個(gè)物鏡/目鏡組合有用的總放大倍數(shù)的范圍內(nèi)被定義的系統(tǒng)的數(shù)值孔徑。 有一個(gè)最小的必要的細(xì)節(jié)中存在一個(gè)有待解決的圖像的放大倍率，并且此值通常相當(dāng)任意地設(shè)定為500倍的數(shù)值孔徑（500×NA）。 在光譜的另一端，放大倍率的圖像的最大有用通常被設(shè)置在1000倍的數(shù)值孔徑（1000×NA）。 放大倍率高于此值將產(chǎn)生圖像細(xì)節(jié)沒(méi)有進(jìn)一步的有用的信息或更細(xì)的分辨率，并且通常會(huì)導(dǎo)致圖像劣化，如上面所討論的。 超過(guò)有用的倍率的限制會(huì)導(dǎo)致圖像遭受從空倍率現(xiàn)象（參見(jiàn)圖7（a）和（b）項(xiàng)），其中僅增加通過(guò)目鏡或中間管透鏡的放大倍率使得圖像變得更加沒(méi)有放大在細(xì)節(jié)分辨率的相應(yīng)增加。 表1列出的共同物鏡/目鏡組合，在于有效的放大倍數(shù)范圍。

有效的放大倍數(shù)范圍 
（500-1000×NA的物鏡）

表1

這些基本原則為基礎(chǔ)的復(fù)合式顯微鏡，放大鏡或簡(jiǎn)單的顯微鏡不同的是，采用一組鏡頭對(duì)準(zhǔn)系列的運(yùn)作和建設(shè)。 這些原則的制定，在過(guò)去的幾百年的發(fā)展，今天的精密儀器。 現(xiàn)代顯微鏡往往是模塊化的，可互換的零件用于不同的物鏡，這種顯微鏡能夠生產(chǎn)從低到高倍率卓越的清晰度和對(duì)比度的圖像。