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顯微鏡光學(xué)構(gòu)件及成像原理
文章來(lái)源：深圳市眾尋光學(xué)儀器有限公司 ：www.all-finding.com
一 光的基礎(chǔ)知識(shí)
（一） 折射和折射率
光線在均勻的各向同性介質(zhì)中，兩點(diǎn)之間以直線傳播，當(dāng)通過不同密度介質(zhì)的透明物體時(shí)，則發(fā)生折射現(xiàn)象，這是由于光在不同介質(zhì)的傳播速度不同造成的。當(dāng)與透明物面不垂直的光線由空氣射入透明物體（如玻璃）時(shí)，光線在其介面改變了方向，并和法線構(gòu)成折射角。
（二） 透鏡的性能
透鏡是組成顯微鏡光學(xué)系統(tǒng)的zui基本的光學(xué)元件，物鏡目鏡及聚光鏡等部件均由單個(gè)和多個(gè)透鏡組成。依其外形的不同，可分為凸透鏡（正透鏡）和凹透鏡（負(fù)透鏡）兩大類。
當(dāng)一束平行于光軸的光線通過凸透鏡后相交于一點(diǎn)，這個(gè)點(diǎn)稱"焦點(diǎn)"，通過交點(diǎn)并垂直光軸的平面，稱"焦平面"。焦點(diǎn)有兩個(gè)，在物方空間的焦點(diǎn)，稱"物方焦點(diǎn)"，該處的焦平面，稱"物方焦平面"；反之，在象方空間的焦點(diǎn)，稱"象方焦點(diǎn)"，該處的焦平面，稱"象方焦平面"。光線通過凹透鏡后，成正立虛像，而凸透鏡則成正立實(shí)像。實(shí)像可在屏幕上顯現(xiàn)出來(lái)，而虛像不能。
（三） 凸透鏡的五種成象規(guī)律
1. 當(dāng)物體位于透鏡物方二倍焦距以外時(shí)，則在象方二倍焦距以內(nèi)、焦點(diǎn)以外形成縮小的倒立實(shí)象；
2. 當(dāng)物體位于透鏡物方二倍焦距上時(shí)，則在象方二倍焦距上形成同樣大小的倒立實(shí)象；
3. 當(dāng)物體位于透鏡物方二倍焦距以內(nèi)，焦點(diǎn)以外時(shí)，則在象方二倍焦距以外形成放大的倒立實(shí)象；
4. 當(dāng)物體位于透鏡物方焦點(diǎn)上時(shí)，則象方不能成象；
5. 當(dāng)物體位于透鏡物方焦點(diǎn)以內(nèi)時(shí)，則象方也無(wú)象的形成，而在透鏡物方的同側(cè)比物體遠(yuǎn)的位置形成放大的直立虛象。
二 光學(xué)顯微鏡的成象（幾何成象）原理
只有當(dāng)物體對(duì)人眼的張角不小于某一值時(shí)，肉眼才能區(qū)別其各個(gè)細(xì)部，該量稱為目視分辨率ε。在*條件下，即物體的照度為50~70lx及其對(duì)比度較大時(shí)，可達(dá)到1'。為易于觀測(cè)，測(cè)量顯微鏡，一般將該量加大到2'，并取此為平均目鏡分辨率。
物體視角的大小與該物體的長(zhǎng)度尺寸和物體至眼睛的距離有關(guān)。有公式y=Lε
距離L不能取得很小，因?yàn)檠劬Φ恼{(diào)節(jié)能力有一定限度，尤其是眼睛在接近調(diào)節(jié)能力的極限范圍工作時(shí)，會(huì)使視力極度疲勞。對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)（正視）而言，*的視距規(guī)定為250mm（明視距離）。這意味著，在沒有儀器的條件下，目視分辨率ε=2'的眼睛，能清楚地區(qū)分大小為0.15mm的物體細(xì)節(jié)。
在觀測(cè)視角小于1'的物體時(shí)，必須使用放大儀器。放大鏡和顯微鏡是用于觀測(cè)放置在觀測(cè)人員近處應(yīng)予放大的物體的。
（一） 放大鏡的成像原理
表面為曲面的玻璃或其他透明材料制成的光學(xué)透鏡可以使物體放大成像，光路圖如圖1所示。位于物方焦點(diǎn)F以內(nèi)的物AB，其大小為y，它被放大鏡成一大小為y'的虛像A'B'。
放大鏡的放大率
Γ=250/f'
式中250--明視距離，單位為mm
f'--放大鏡焦距，單位為mm
該放大率是指在250mm的距離內(nèi)用放大鏡觀察到的物體像的視角同沒有放大鏡觀察到的物體視角的比值。
（二） 顯微鏡的成像原理
顯微鏡和放大鏡起著同樣的作用，就是把近處的微小物體成一放大的像，以供人眼觀察。只是顯微鏡比放大鏡可以具有更高的放大率而已。
其實(shí)質(zhì)是一個(gè)二步成像的過程，*步成像由物鏡完成，第二步成像由目鏡完成。*次先經(jīng)過物鏡成像，這時(shí)候的物體應(yīng)該在物鏡（凸透鏡1）的一倍焦距和兩倍焦距之間，根據(jù)物理學(xué)的原理，成的應(yīng)該是放大的倒立的實(shí)像。而后以*次成的物像作為“物體”，經(jīng)過目鏡的第二次成像。由于我們觀察的時(shí)候是在目鏡的另外一側(cè)，根據(jù)光學(xué)原理，第二次成的像應(yīng)該是一個(gè)虛像，這樣像和物才在同一側(cè)。因此*次成的像應(yīng)該在目鏡（凸透鏡2）的一倍焦距以內(nèi)，這樣經(jīng)過第二次成像，第二次成的像是一個(gè)放大的正立的虛像。如果相對(duì)實(shí)物說的話，應(yīng)該是倒立的放大的虛像。
（三） 顯微鏡的重要光學(xué)技術(shù)參數(shù)
在鏡檢時(shí)，人們總是希望能清晰而明亮的理想圖象，這就需要顯微鏡的各項(xiàng)光學(xué)技術(shù)參數(shù)達(dá)到一定的標(biāo)準(zhǔn)，并且要求在使用時(shí)，必須根據(jù)鏡檢的目的和實(shí)際情況來(lái)協(xié)調(diào)各參數(shù)的關(guān)系。只有這樣，才能充分發(fā)揮顯微鏡應(yīng)有的性能，得到滿意的鏡檢效果。
顯微鏡的光學(xué)技術(shù)參數(shù)包括：數(shù)值孔徑、分辨率、放大率、焦深、視場(chǎng)寬度、覆蓋差、工作距離等等。這些參數(shù)并不都是越高越好，它們之間是相互又相互制約的，在使用時(shí)，應(yīng)根據(jù)鏡檢的目的和實(shí)際情況來(lái)協(xié)調(diào)參數(shù)間的關(guān)系，但應(yīng)以保證分辨率為準(zhǔn)。
1． 數(shù)值孔徑
數(shù)值孔徑簡(jiǎn)寫NA，數(shù)值孔徑是物鏡和聚光鏡的主要技術(shù)參數(shù)，是判斷兩者（尤其對(duì)物鏡而言）性能高低的重要標(biāo)志。其數(shù)值的大小，分別標(biāo)刻在物鏡和聚光鏡的外殼上。
數(shù)值孔徑（NA）是物鏡前透鏡與被檢物體之間介質(zhì)的折射率（n）和孔徑角（u）半數(shù)的正弦之乘積。用公式表示如下：NA=nsinu/2
孔徑角又稱"鏡口角"，是物鏡光軸上的物體點(diǎn)與物鏡前透鏡的有效直徑所形成的角度。孔徑角越大，進(jìn)入物鏡的光通亮就越大，它與物鏡的有效直徑成正比，與焦點(diǎn)的距離成反比。
顯微鏡觀察時(shí)，若想增大NA值，孔徑角是無(wú)法增大的，*的辦法是增大介質(zhì)的折射率n值。基于這一原理，就產(chǎn)生了水浸物鏡和油浸物鏡，因介質(zhì)的折射率n值大于1，NA值就能大于1。
數(shù)值孔徑zui大值為1.4，這個(gè)數(shù)值在理論上和技術(shù)上都達(dá)到了極限。目前，有用折射率高的溴萘作介質(zhì)，溴萘的折射率為1.66,所以NA值可大于1.4。這里必須指出，為了充分發(fā)揮物鏡數(shù)值孔徑的作用，在觀察時(shí)，聚光鏡的NA值應(yīng)等于或略大于物鏡的NA值。 數(shù)值孔徑與其他技術(shù)參數(shù)有著密切的關(guān)系，它幾乎決定和影響著其他各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)。它與分辨率成正比，與放大率成正比，與焦深成反比，NA值增大，視場(chǎng)寬度與工作距離都會(huì)相應(yīng)地變小。
2． 分辨率
顯微鏡的分辨率是指能被顯微鏡清晰區(qū)分的兩個(gè)物點(diǎn)的zui小間距，又稱"鑒別率"。其計(jì)算公式是σ=λ/NA
式中σ為zui小分辨距離；λ為光線的波長(zhǎng)；NA為物鏡的數(shù)值孔徑。可見物鏡的分辨率是由物鏡的NA值與照明光源的波長(zhǎng)兩個(gè)因素決定。NA值越大，照明光線波長(zhǎng)越短，則σ值越小，分辨率就越高。
要提高分辨率，即減小σ值，可采取以下措施
（1） 降低波長(zhǎng)λ值，使用短波長(zhǎng)光源。
（2） 增大介質(zhì)n值以提高NA值（NA=nsinu/2）。
（3） 增大孔徑角u值以提高NA值。
（4） 增加明暗反差。
3． 放大率和有效放大率
由于經(jīng)過物鏡和目鏡的兩次放大，所以顯微鏡總的放大率Γ應(yīng)該是物鏡放大率β和目鏡放大率Γ1的乘積：
Γ=βΓ1
顯然，和放大鏡相比，顯微鏡可以具有高得多的放大率，并且通過調(diào)換不同放大率的物鏡和目鏡，能夠方便地改變顯微鏡的放大率。
放大率也是顯微鏡的重要參數(shù)，但也不能盲目相信放大率越高越好。顯微鏡放大倍率的極限即有效放大倍率。
分辨率和放大倍率是兩個(gè)不同的但又互有的概念。有關(guān)系式：500NA<Γ<1000NA
當(dāng)選用的物鏡數(shù)值孔徑不夠大，即分辨率不夠高時(shí)，顯微鏡不能分清物體的微細(xì)結(jié)構(gòu)，此時(shí)即使過度地增大放大倍率，得到的也只能是一個(gè)輪廓雖大但細(xì)節(jié)不清的圖像，稱為無(wú)效放大倍率。反之如果分辨率已滿足要求而放大倍率不足，則顯微鏡雖已具備分辨的能力，但因圖像太小而仍然不能被人眼清晰視見。所以為了充分發(fā)揮顯微鏡的分辨能力，應(yīng)使數(shù)值孔徑與顯微鏡總放大倍率合理匹配。
4． 焦深
焦深為焦點(diǎn)深度的簡(jiǎn)稱，即在使用顯微鏡時(shí)，當(dāng)焦點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)某一物體時(shí)，不僅位于該點(diǎn)平面上的各點(diǎn)都可以看清楚，而且在此平面的上下一定厚度內(nèi)，也能看得清楚，這個(gè)清楚部分的厚度就是焦深。焦深大, 可以看到被檢物體的全層，而焦深小，則只能看到被檢物體的一薄層，焦深與其他技術(shù)參數(shù)有以下關(guān)系：
（1） 焦深與總放大倍數(shù)及物鏡的數(shù)值孔徑成反比。
（2） 焦深大，分辨率降低。
由于低倍物鏡的景深較大，所以在低倍物鏡照相時(shí)造成困難。在顯微照相時(shí)將詳細(xì)介紹。
5． 視場(chǎng)直徑（Field Of View）
觀察顯微鏡時(shí)，所看到的明亮的圓形范圍叫視場(chǎng)，它的大小是由目鏡里的視場(chǎng)光闌決定的。
視場(chǎng)直徑也稱視場(chǎng)寬度，是指在顯微鏡下看到的圓形視場(chǎng)內(nèi)所能容納被檢物體的實(shí)際范圍。視場(chǎng)直徑愈大，愈便于觀察。
有公式 F=FN/β
式中F: 視場(chǎng)直徑，FN：視場(chǎng)數(shù)（Field Number, 簡(jiǎn)寫為FN，標(biāo)刻在目鏡的鏡筒外側(cè)），β:物鏡放大率。
由公式可看出：
（1） 視場(chǎng)直徑與視場(chǎng)數(shù)成正比。
（2） 增大物鏡的倍數(shù)，則視場(chǎng)直徑減小。因此，若在低倍鏡下可以看到被檢物體的全貌，而換成高倍物鏡，就只能看到被檢物體的很小一部份。
6． 覆蓋差
顯微鏡的光學(xué)系統(tǒng)也包括蓋玻片在內(nèi)。由于蓋玻片的厚度不標(biāo)準(zhǔn)，光線從蓋玻片進(jìn)入空氣產(chǎn)生折射后的光路發(fā)生了改變，從而產(chǎn)生了相差，這就是覆蓋差。覆蓋差的產(chǎn)生影響了顯微鏡的成響質(zhì)量。
上規(guī)定，蓋玻片的標(biāo)準(zhǔn)厚度為0.17mm，許可范圍在0.16-0.18mm，在物鏡的制造上已將此厚度范圍的相差計(jì)算在內(nèi)。物鏡外殼上標(biāo)的0.17，即表明該物鏡所要求的蓋玻片的厚度。
7． 工作距離WD
工作距離也叫物距，即指物鏡前透鏡的表面到被檢物體之間的距離。鏡檢時(shí)，被檢物體應(yīng)處在物鏡的一倍至二倍焦距之間。因此，它與焦距是兩個(gè)概念，平時(shí)習(xí)慣所說的調(diào)焦，實(shí)際上是調(diào)節(jié)工作距離。
在物鏡數(shù)值孔徑一定的情況下，工作距離短孔徑角則大。
數(shù)值孔徑大的高倍物鏡，其工作距離小。
（四） 物鏡
物鏡是顯微鏡zui重要的光學(xué)部件，利用光線使被檢物體*次成象，因而直接關(guān)系和影響成象的質(zhì)量和各項(xiàng)光學(xué)技術(shù)參數(shù)，是衡量一臺(tái)顯微鏡質(zhì)量的首要標(biāo)準(zhǔn)。
物鏡的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制作精密，由于對(duì)象差的校正，金屬的物鏡筒內(nèi)由相隔一定距離并被固定的透鏡組組合而成。物鏡有許多具體的要求，如合軸,齊焦。
齊焦既是在鏡檢時(shí)，當(dāng)用某一倍率的物鏡觀察圖象清晰后，在轉(zhuǎn)換另一倍率的物鏡時(shí)，其成象亦應(yīng)基本清晰，而且象的中心偏離也應(yīng)該在一定的范圍內(nèi)，也就是合軸程度。齊焦性能的優(yōu)劣和合軸程度的高低是顯微鏡 質(zhì)量的一個(gè)重要標(biāo)志，它是與物鏡的本身質(zhì)量和物鏡轉(zhuǎn)換器的精度有關(guān)。
現(xiàn)代顯微物鏡已達(dá)到高度完善，其數(shù)值孔徑已接近極限，視場(chǎng)中心的分辨率與理論值之區(qū)別已微乎其微。但繼續(xù)增大顯微物鏡視場(chǎng)與提高視場(chǎng)邊緣成象質(zhì)量的可能性仍然存在，這種研究工作，至今仍在進(jìn)行。
顯微物鏡與目鏡在參于成象這點(diǎn)上是有區(qū)別的。物鏡是顯微鏡zui復(fù)雜和zui重要的部分，在寬光束中工作（孔徑大），但這些光束與光軸的傾角較小（視場(chǎng)小）；目鏡在窄光束中工作，但其傾角大（視場(chǎng)大）。當(dāng)計(jì)算物鏡與目鏡，在消除象差上有很大差別。
與寬光束有關(guān)的象差是球差、慧差以及位置色差；與視場(chǎng)有關(guān)的象差是象散、場(chǎng)曲、畸變以及倍率包差。
顯微物鏡是一消球差系統(tǒng)。這意味著：就軸上的一對(duì)共軛點(diǎn)而言，消除了球差并且實(shí)現(xiàn)了正弦條件時(shí)，每一物鏡僅有兩個(gè)這種消球差點(diǎn)。因此，物體與象的計(jì)算位置的任何改變均導(dǎo)致象差變大。
1． 物鏡的主要參數(shù)
（1） 放大率β
（2） 數(shù)值孔徑NA
（3） 機(jī)械筒長(zhǎng)L：在顯微鏡中，物鏡支承面到目鏡支承面之間的距離稱為機(jī)械筒長(zhǎng)。對(duì)于一臺(tái)顯微鏡來(lái)說，機(jī)械筒長(zhǎng)是固定的。我國(guó)規(guī)定機(jī)械筒長(zhǎng)是160毫米。
（4） 蓋玻片厚度d
（5） 工作距離WD
有一種所謂筒長(zhǎng)無(wú)限的顯微物鏡，這種物鏡的后方一般帶有輔助物鏡（也叫補(bǔ)償物鏡或鏡筒物鏡），被觀察物體位于物鏡前焦點(diǎn)上，經(jīng)過物鏡以后，成像在無(wú)限遠(yuǎn)，再經(jīng)過輔助物鏡成像在輔助物鏡的焦平面上，如圖4所示。在物鏡和輔助物鏡之間是平行光，所以中間距離比較自由一些，可以加入棱鏡等光學(xué)元件。
2． 物鏡的基本類型
（1） 按顯微鏡鏡筒長(zhǎng)度（以mm計(jì)）：透射光用160鏡筒，帶0.17mm厚或更厚的蓋玻片；反射光用190鏡筒，不帶蓋玻片；透射光與反射光用鏡筒，筒長(zhǎng)無(wú)限大。
（2） 按浸法特征：非浸式（干式）、浸式（油浸、水浸、甘油浸及其它浸法）。
（3） 按光學(xué)裝置：透射式、反射式以及折反射式。
（4） 按數(shù)值孔徑和放大倍數(shù)：低倍（NA≤0.2與β≤10X），中倍（NA≤0.65與β≤40X），高倍（NA＞0.65與β＞40X）。
（5） 按校正象差的情況不同，通常分為消色差物鏡，半復(fù)消色差物鏡，復(fù)消色差物鏡，平視場(chǎng)消色差物鏡，平視場(chǎng)復(fù)消色差物鏡和單色物鏡。
a. 消色差物鏡（Achromatic objective）
這是應(yīng)用zui廣泛的一類顯微物鏡，外殼上常有"Ach"字樣。它校正了軸上點(diǎn)的位置色差（紅，藍(lán)二色）、球差（黃綠光）和正弦差，保持了齊明條件。軸外點(diǎn)的象散不超過允許值（－4屬光度），二級(jí)光譜未校正。
數(shù)值孔徑為0.1~0.15的低倍消色差物鏡一般由兩片透鏡膠合在一起的雙膠物鏡構(gòu)成。數(shù)值孔徑至0.2的消色差物鏡由兩組雙膠透鏡構(gòu)成。當(dāng)數(shù)值孔徑增大到0.3時(shí)，再加入一平凸透鏡，該平凸透鏡決定著物鏡的焦距，而其它透鏡則補(bǔ)償由其平面與球面產(chǎn)生的象差。高倍物鏡的平面象差可用浸法消除。高倍消色差物鏡一般均為浸式，由四部分構(gòu)成：前片透鏡、新月形透鏡及兩個(gè)雙膠透鏡組。
b. 復(fù)消色差物鏡（Apochromatic objective）
這類物鏡的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，透鏡采用了特種玻璃或螢石等材料制作而成，物鏡的外殼上標(biāo)有"Apo"字樣。它對(duì)兩個(gè)色光實(shí)現(xiàn)了正弦條件，要求嚴(yán)格地校正軸上點(diǎn)的位置色差（紅，藍(lán)二色）、球差（紅，藍(lán)二色）和正弦差，同時(shí)要求校正二級(jí)光譜（再校正綠光的位置色差）。其倍率色差并不能*校正，一般須用目鏡補(bǔ)償。
由于對(duì)各種象差的校正極為完善，比響應(yīng)倍率的消色差物鏡有更大的數(shù)值孔徑，這樣不僅分辨率高，象質(zhì)量?jī)?yōu)而且也有更高的有效放大率。因此，復(fù)消色差物鏡的性能很高，適用于研究鏡檢和顯微照相。
c. 半復(fù)消色差物鏡（Semi apochromatic objective）
半復(fù)消色差物鏡又稱氟石物鏡，物鏡的外殼上標(biāo)有"FL"字樣。在結(jié)構(gòu)上透鏡的數(shù)目比消色差物鏡多，比復(fù)消色差物鏡少，成象質(zhì)量上，遠(yuǎn)較消色差物鏡為好，接近于復(fù)消色差物鏡。
d. 平視場(chǎng)物鏡（Plan objective ）
平場(chǎng)物鏡是在物鏡的透鏡系統(tǒng)中增加一快半月形的厚透鏡，以達(dá)到校正場(chǎng)曲的缺陷，提高視場(chǎng)邊緣成像質(zhì)量的目的。平場(chǎng)物鏡的視場(chǎng)平坦，更適用于鏡檢和顯微照相。對(duì)于平視場(chǎng)消色差物鏡，其倍率色差不大，不*特殊目鏡補(bǔ)償。而平視場(chǎng)復(fù)消色差物鏡，則必須用目鏡來(lái)補(bǔ)償它的倍率色差。
e. 單色物鏡
這類物鏡由石英、熒石或氟化鋰制的一組單片透鏡構(gòu)成。只能在紫外線光譜區(qū)的個(gè)別區(qū)內(nèi)使用（寬度不超過20mm），可見光譜區(qū)不能采用單色物鏡。這類物鏡均制成反射式與折反射式系統(tǒng)。主要缺點(diǎn)是相當(dāng)大一部分光束在中心被遮蔽（入瞳面積的25%）。在新型折反射系統(tǒng)中，由于采用半透明反射鏡以及物鏡的膠合結(jié)構(gòu)，使這一缺點(diǎn)大為減輕，從而可以取消反射鏡框的遮光。并且兩同軸反射鏡的殘余象差是互相補(bǔ)償?shù)模瑫r(shí)用透鏡組來(lái)增大數(shù)值孔徑。若系統(tǒng)的校正滿意，孔徑達(dá)到NA=1.4時(shí)，中心遮蔽可不超過入瞳面積的4%。
f. 特種物鏡
所謂"特種物鏡"是在上述物鏡的基礎(chǔ)上，專門為達(dá)到某些特定的觀察效果而設(shè)計(jì)制造的。主要有以下幾種：
（a） 帶校正環(huán)物鏡（Correction collar objective）
在物鏡的中部裝有環(huán)裝的調(diào)節(jié)環(huán)，當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)節(jié)環(huán)時(shí)，可調(diào)節(jié)物鏡內(nèi)透鏡組之間的距離，從而校正由蓋玻片厚度不標(biāo)準(zhǔn)引起的覆蓋差。調(diào)節(jié)環(huán)上的刻度可從0 .11--.023,在物鏡的外殼上也標(biāo)科有此數(shù)字，表明可校正蓋玻片從0.11-0.23mm厚度之間的誤差。
（b） 帶虹彩光闌的物鏡（Iris diaphragm objective）
在物鏡鏡筒內(nèi)的上部裝有虹彩光闌，外方也可以旋轉(zhuǎn)的調(diào)節(jié)環(huán)，轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)可調(diào)節(jié)光闌孔徑的大小，這種結(jié)構(gòu)的物鏡是的油浸物鏡，它的作用是在暗視場(chǎng)鏡檢時(shí)，往往由于某些原因而使照明光線進(jìn)入物鏡，使視場(chǎng)背景不夠黑暗，造成鏡檢質(zhì)量的下降。這時(shí)調(diào)節(jié)光闌的大小，使背景變黑，使被檢物體更明亮，增強(qiáng)鏡檢效果。
（c） 相襯物鏡（Phase contrast objective）
這種物鏡是由于相襯鏡檢術(shù)的物鏡，其特點(diǎn)是在物鏡的后焦平面處裝有相板。
（d） 無(wú)罩物鏡（No cover objective）
有些被檢物體，如涂抹制片等，上面不能加用蓋玻片，這樣在鏡檢時(shí)應(yīng)使用無(wú)罩物鏡，否則圖象質(zhì)量將明顯下降，特別是在高倍鏡檢時(shí)更為明顯。這種物鏡的外殼上常標(biāo)刻NC，同時(shí)在蓋玻片厚度的位置上沒有0.17的字樣，而標(biāo)刻著"0"。
（e） 長(zhǎng)工作距離物鏡
這種物鏡是倒置顯微鏡的物鏡，它是為了滿足組織培養(yǎng)，懸浮液等材料的鏡檢而設(shè)計(jì)。
（五） 目鏡
目鏡的作用是把物鏡放大的實(shí)象（中間象）再放大一級(jí)，并把物象映入觀察者的眼中，實(shí)質(zhì)上目鏡就是一個(gè)放大鏡。已知顯微鏡的分辨率能力是由物鏡的數(shù)值孔徑所決定的，而目鏡只是起放大作用。因此，對(duì)于物鏡不能分辨出的結(jié)構(gòu)，目鏡放的再大，也仍然不能分辨出。
（六） 聚光鏡
聚光鏡裝在載物臺(tái)的下方。小型的顯微鏡往往無(wú)聚光鏡，在使用數(shù)值孔徑0.40以上的物鏡時(shí)，則必須具有聚光鏡。聚光鏡不僅可以彌補(bǔ)光量的不足和適當(dāng)改變從光源射來(lái)的光的性質(zhì)，而且將光線聚焦于被檢物體上，以得到的照明效果。
聚光鏡的的結(jié)構(gòu)有多種，同時(shí)根據(jù)物鏡數(shù)值孔徑的大小，相應(yīng)地對(duì)聚光鏡的要求也不同。
1． 阿貝聚光鏡（Abbe condenser）
這是由德國(guó)光學(xué)大學(xué)大師恩斯特.阿貝（Ernst Abbe）設(shè)計(jì)。阿貝聚光鏡由兩片透鏡組成，有較好的聚光能力，但是在物鏡數(shù)值孔徑高于0.60時(shí)，則色差，球差就顯示出來(lái)。因此，多用于普通顯微鏡上。
2． 消色差聚光鏡（Achromatic aplanatic condenser ）
這種聚光鏡又名"消球差聚光鏡"和"齊明聚光鏡"，它由一系列透鏡組成，它對(duì)色差球差的校正程度很高，能得到理想的圖象，是明場(chǎng)鏡檢中質(zhì)量zui高的一種聚光鏡，其NA值達(dá)1.4 。因此，在研究顯微鏡常配有此種聚光鏡。它不適用于4 X以下的低倍物鏡，否則照明光源不能充滿整個(gè)視場(chǎng)。
3． 搖出式聚光鏡（Swing out condenser）
在使用低倍物鏡時(shí)（如4X），由于視場(chǎng)大，光源所形成的光錐不能充滿真整個(gè)視場(chǎng)，造成視場(chǎng)邊緣部分黑暗，只*部分被照亮。要使視場(chǎng)充滿照明，就需將聚光鏡的上透鏡從光路中搖出。
4． 其它聚光鏡
聚光鏡除上述明場(chǎng)使用的類型外，還有作特殊用圖的聚光鏡。如暗視場(chǎng)聚光鏡，相襯聚光鏡，偏光聚光鏡，微分干涉聚光鏡等，以上聚光鏡分別適用于相應(yīng)的觀察方式。
（七） 照明方法
顯微鏡的照明方法按其照明光束的形成，可分為"透射式照明"，和"落射式照明"兩大類。前者適用于透明或半透明的被檢物體，絕大數(shù)生物顯微鏡屬于此類照明法；后者則適用于非透明的被檢物體，光源來(lái)自上方，又稱""反射式照明"。主要應(yīng)用與金相顯微鏡或熒光鏡檢法。
1． 透射式照明
生物顯微鏡多用來(lái)觀察透明標(biāo)本，需要以透射光來(lái)照明。有兩種照明方式
（1） 臨界照明（Critical illumination） 光源經(jīng)過聚光鏡后，成像于物平面上，如圖5所示。若忽略光能的損失，則光源像的亮度與光源本身相同，因此，這種方法相當(dāng)于在物平面上放置光源。顯然，在臨界照明中，如果光源表面亮度不均勻，或明顯地表現(xiàn)出細(xì)小的結(jié)構(gòu)，如燈絲等，那么就要嚴(yán)重影響顯微鏡觀察效果，這是臨界照明的缺點(diǎn)。其補(bǔ)救的方法是在光源的前方放置乳白和吸熱濾色片，使照明變得較為均勻和避免光源的長(zhǎng)時(shí)間的照射而損傷被檢物體。用透射光照明時(shí)，物鏡成像光束的孔徑角，被聚光鏡像方光束的孔徑角所決定，為使物鏡的數(shù)值孔徑得到充分利用，聚光鏡應(yīng)有與物鏡相同或稍大的數(shù)值孔徑。
（2） 柯拉照明 臨界照明中物面光照度不均勻的缺點(diǎn)，在柯拉照明中可以消除。在光源1與聚光鏡5之間加一輔助聚光鏡2，如圖6所示。可見，由于不是直接把光源，而是把被光源均勻照明了的輔助聚光鏡2（也稱為柯拉鏡）成像在標(biāo)本6上，所以物鏡的視場(chǎng)（標(biāo)本）得到均勻的照明。
2． 落射式照明
在觀察不透明物體時(shí)，例如通過金相顯微鏡觀察金屬磨片，往往是采用從側(cè)面或者從上面加以照明的方式。此時(shí)，被觀察物體的表面上沒有蓋玻璃片，標(biāo)本像的產(chǎn)生是靠進(jìn)入物鏡的反射或散射光線。如圖7所示。
3． 用暗視場(chǎng)來(lái)觀察微粒的照明方法
用暗視場(chǎng)方法可以觀察超顯微質(zhì)點(diǎn)。所謂超顯微質(zhì)點(diǎn)，是指那些小于顯微鏡分辨極限的微小質(zhì)點(diǎn)。暗視場(chǎng)照明的原理是：不使主要的照明光線進(jìn)入物鏡，能夠進(jìn)入物鏡成像的只是由微粒所散射的光線。因此，在暗的背景上給出了亮的微粒的像，視場(chǎng)背景雖暗，但襯度（對(duì)比）很好，可以使分辨率提高。
暗視場(chǎng)照明又有單向和雙向之分
（1） 單向暗視場(chǎng)照明 圖8是單向暗視場(chǎng)照明示意圖。由圖可見，由照明器2發(fā)出的光線，經(jīng)不透明的標(biāo)本片1反射后，主要的光線都沒有進(jìn)入物鏡3，進(jìn)入物鏡的光線主要是由微粒或凸凹不平的細(xì)部所散射的光線。顯然，這種單向的暗視場(chǎng)照明，對(duì)觀察微粒的存在和運(yùn)動(dòng)是有效的，但對(duì)物體細(xì)節(jié)的再現(xiàn)不是有效的，即存在"失真"的現(xiàn)象。
（2） 雙向暗視場(chǎng)照明 雙向暗視場(chǎng)照明，可以消除單向所產(chǎn)生的失真缺點(diǎn)。在普通的三透鏡聚光鏡前面，安置一個(gè)環(huán)形光闌，如圖9即可實(shí)現(xiàn)雙向暗視場(chǎng)照明。在聚光鏡的zui后一片與載物玻璃片之間浸以液體，而蓋玻璃片與物鏡之間是干的。于是，經(jīng)過聚光鏡的環(huán)形光束，在蓋玻璃片內(nèi)全反射而不能進(jìn)入物鏡，形成如圖中的回路。進(jìn)入物鏡的只是由標(biāo)本上的微粒所散射的光線，形成了雙向暗視場(chǎng)照明。