奧林巴斯顯微鏡：光學(xué)元件介紹

旨在提供現(xiàn)代復(fù)合顯微鏡放大的二維圖像可以聚焦在連續(xù)焦平面軸向，從而使二維和三維兩個(gè)標(biāo)本精細(xì)構(gòu)造細(xì)節(jié)徹底檢查。

大多數(shù)顯微鏡提供連接到載物臺(tái)的一種轉(zhuǎn)換機(jī)制，使顯微鏡準(zhǔn)確定位，聚焦樣本優(yōu)化的可視化和圖像記錄。照明的強(qiáng)度和整個(gè)顯微鏡的光路的方向，可以控制，整個(gè)放置隔膜，反射鏡，棱鏡，分束鏡，以及其他的光學(xué)元件，以達(dá)到預(yù)期的程度在試樣的亮度和對比度。

圖1中顯示的是一個(gè)典型的奧林巴斯顯微鏡配備一個(gè)三目頭和用于記錄的顯微照片的35毫米照相機(jī)系統(tǒng)。發(fā)光是鹵鎢燈，位于燈室，它發(fā)出的光穿過聚光透鏡，然后進(jìn)入顯微鏡的底座上的光學(xué)路徑中的第一。安裝在顯微鏡的底座上是一系列的過濾器，前由反射鏡反射，通過視場光闌到載物臺(tái)下聚光鏡，由鹵鎢燈發(fā)出的光的條件。聚光鏡形成一個(gè)錐形的照明安裝在顯微鏡載物臺(tái)，位于試樣，并隨后進(jìn)入的物鏡。改由分束器/棱鏡的組合可以對準(zhǔn)目鏡離開物鏡光形成的虛像，或直通到投影透鏡安裝在三目延長管，在那里它可以在膠片上形成圖像，容納在相機(jī)中的系統(tǒng)。

包含在現(xiàn)代顯微鏡的光學(xué)元件被安裝在一個(gè)穩(wěn)定的，符合人體工程學(xué)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，允許快速交換，精密定心，精心調(diào)整在那些光學(xué)相互依賴的組件之間。在一起，在顯微鏡的光學(xué)和機(jī)械部件，包括安裝試樣在玻璃微幻燈片和蓋玻片的中心軸形成的光學(xué)系列遍歷顯微鏡底座和支架。在顯微鏡光學(xué)列車通常由照明器（包括光源和聚光透鏡），聚光器，標(biāo)本，物鏡，目鏡，和檢測器，它可以是某種形式的照相機(jī)或觀察者的眼睛（表1）。研究級顯微鏡，照明器和聚光鏡，以及互補(bǔ)的檢測器或過濾裝置之間插入的物鏡和目鏡或相機(jī)之間的位置往往是一些光調(diào)節(jié)裝置還可以含有一種。調(diào)理設(shè)備（s）和檢測器一起工作來修改圖像的對比度的函數(shù)的空間頻率，相位，偏振，吸收，熒光，離軸照明，和/或其他性質(zhì)的檢體和照明技術(shù)。即使不添加特定的設(shè)備的狀態(tài)的照明和濾波器的圖像形成波的，會(huì)發(fā)生一定程度的天然過濾與即使是最基本的顯微鏡配置。

雖然有些顯微鏡的光學(xué)元件作為圖像形成元件，其他的服務(wù)，從而產(chǎn)生各種修改，試樣的照明，并已過濾或轉(zhuǎn)化功能。在形成圖像的顯微鏡光學(xué)列車所涉及的組件的聚光透鏡（照明器內(nèi)或附近的位置），聚光鏡，物鏡，目鏡（或眼），對人眼的折射元件或攝像頭鏡頭。雖然一些這些組件通常不會(huì)想到作為成像元件，其成像性能是最重要的決定顯微鏡圖像的最終質(zhì)量。

在顯微鏡的圖像形成的理解的基礎(chǔ)的作用，個(gè)別透鏡所包含的元素中的組件的光學(xué)列車。最簡單的成像元件是一個(gè)完美的透鏡（圖2），這是一個(gè)理想的校正后的玻璃的元素，是無像差的光聚焦到一個(gè)單一的點(diǎn)。傍軸光束的光通過會(huì)聚透鏡和一個(gè)平行的，重點(diǎn)是，折射，變成一個(gè)點(diǎn)源位于鏡頭的焦點(diǎn)（點(diǎn)標(biāo)記的焦點(diǎn)圖2）。這樣的鏡片通常被稱為為正透鏡，因?yàn)樗鼈儗?dǎo)致會(huì)聚光束更迅速地收斂，或?qū)е掳l(fā)散光束的發(fā)散減慢。A點(diǎn)光源位于透鏡焦點(diǎn)出現(xiàn)近軸平行的光束，因?yàn)樗x開鏡頭在圖2中，由右至左移動(dòng)。透鏡的焦點(diǎn)之間的距離被稱為焦距的透鏡（在圖2中所表示的距離 f ）。

光學(xué)現(xiàn)象往往在量子理論或波動(dòng)力學(xué)解釋，根據(jù)所描述的特定問題。考慮透鏡的作用，通?？梢员缓雎缘牟ɡ藸畹男再|(zhì)，光被認(rèn)為是在直線通常被稱為射線旅行。簡單的光線圖足以說明顯微鏡的許多重要方面，包括折射，焦距，放大，形成圖像，和隔膜。在另一些情況下，這是方便參考光波作為離散顆粒（量子），特別是當(dāng)光所產(chǎn)生的量子力學(xué)事件，或轉(zhuǎn)化為其他形式的能量組成的。本次討論將被限制利用符合波浪狀的光的性質(zhì)和簡單的光線圖，其中光從左至右的近軸光線光學(xué)鏡頭模型。近軸光線的旅客非常接近的光軸，導(dǎo)致入射和折射的角度是非常小的，以弧度為單位時(shí)，可以被認(rèn)為是等于它們的正弦值。

個(gè)別單色光波的光為平行光束，具有同相振動(dòng)，形成一個(gè)波陣面，它的振動(dòng)方向垂直于波的傳播方向的電場和磁場矢量的組合可以形成一個(gè)波列。被轉(zhuǎn)換成球面波的平面波，因?yàn)樗ㄟ^完美的透鏡，與前面的鏡頭（圖2）的焦點(diǎn)（焦點(diǎn)）為中心。光波到達(dá)階段的焦點(diǎn)和建設(shè)性干涉對方在這個(gè)位置。可替換地，包括一個(gè)從一個(gè)完美的透鏡的焦點(diǎn)發(fā)出的球面波前 的光通過透鏡被轉(zhuǎn)換成平面波（的跟進(jìn)由右至左，可在圖2中）。中的平面波的每個(gè)光線經(jīng)歷了一個(gè)不同的方向變化時(shí)遇到的鏡頭，因?yàn)樗谋砻嬖谝粋€(gè)稍微不同的入射角到達(dá)。從鏡頭出現(xiàn)后，光線的方向也隨之變化。在實(shí)際系統(tǒng)中的透鏡或透鏡組的折射和聚焦點(diǎn)，該角度是依賴于系統(tǒng)中的每個(gè)組件的厚度，幾何形狀，折射率和色散。

一個(gè)完美的透鏡（或透鏡系統(tǒng)）的一般操作是一個(gè)球面波轉(zhuǎn)換成另一種，與確定的焦點(diǎn)的位置的透鏡的幾何屬性。隨著從透鏡的光源的距離的增加，角度的發(fā)散光線進(jìn)入鏡頭的降低波陣面的半徑，并相應(yīng)增加。如果進(jìn)入鏡頭的球面波的半徑是無限的，通過透鏡的球面波的半徑變成等于透鏡的焦距。一個(gè)完美的透鏡有兩個(gè)焦點(diǎn)，平面波通過透鏡聚焦到這些點(diǎn)之一，這取決于光線是否從輸入的鏡頭的左側(cè)或右側(cè)。

由透鏡產(chǎn)生的焦點(diǎn)的球面波的平面波的傳播方向與透鏡的光軸不重合的情況下，也將被刪除的軸線。圖3示出的平面波陣面的情況下，傾斜的角度（α）時(shí)，遇到一個(gè)完美的透鏡。將所得球面波的中心標(biāo)記為S和位于從軸向的焦點(diǎn)（在圖3中標(biāo)記的聚焦），但在同一個(gè)焦平面的距離δ。δ的值可以表示為：

其中，f是完美的透鏡的焦距。在幾何光學(xué)上，f是一個(gè)值，該值是指中心的S和通過透鏡中心的，好像它是一個(gè)單一的折射面的圓弧的半徑。

在圖4中示出用于調(diào)查一個(gè)點(diǎn)光源的光（S（1） ），不在于透鏡的焦平面上的另一種模式。在該圖中，理想透鏡被分解為兩個(gè)單獨(dú)的透鏡元件（透鏡（一）和鏡頭（二）），這樣的點(diǎn)光源的光，S（1）的位置的距離等于F（A） （聯(lián)絡(luò)長度）相差的 透鏡（一）。同樣地，在點(diǎn)光源S（2）定位在距離F（二 ），透鏡的焦距（二）。的中心連接起來的直線的透鏡（一）和鏡頭（b）條的透鏡系統(tǒng)的光軸被稱為。

鏡頭（一）中的雙透鏡系統(tǒng)（圖4），來自光源的點(diǎn)S（1） ，和位于從透鏡的光軸的距離δ，球形波前轉(zhuǎn)換成平面波。因?yàn)樗顺?/span>透鏡（一），平面波相對于鏡頭的光軸傾斜一個(gè)角度α。δ和α都在上面所討論的，與被替換由f的值，f （）的正弦方程相關(guān)。平面波穿過所述第二透鏡（透鏡（b）條）后，被轉(zhuǎn)換成具有一中心位于S（2）的球面波。其結(jié)果是完美的透鏡L，它等于鏡頭（一） + 鏡頭（b）條中，點(diǎn)S（1），將光聚焦到點(diǎn)S（2） ，也執(zhí)行相反的動(dòng)作由從點(diǎn)S的光聚焦（2）到點(diǎn)S（1） 。聯(lián)絡(luò)點(diǎn)的透鏡系統(tǒng)中具有這樣的關(guān)系，通常被稱為“ 共軛點(diǎn)。

在經(jīng)典光學(xué)系統(tǒng)的命名法，被稱為光源S（1）和所述第一透鏡的入射面之間的空間作為對象空間中，而所述第二透鏡的出射面和點(diǎn)S之間的區(qū)域（2）被稱為的圖像空間。與伯或仲的光線所涉及的所有點(diǎn)被稱為對象（或標(biāo)本在光學(xué)顯微鏡），而含有從透鏡通過折射光線集中的區(qū)域稱為圖像。如果光波相交，圖像是真實(shí)的，而如果投影擴(kuò)展折射光線相交，由透鏡系統(tǒng)形成的虛擬圖像。一個(gè)真正的圖像投射到攝影膠片上的乳液，捕獲屏幕，或組織成一個(gè)數(shù)字陣列的電荷耦合器件（CCD）的光電二極管元件，可以可視化。相反，一個(gè)虛擬映像，需要另一個(gè)透鏡或透鏡系統(tǒng)的協(xié)助下，由觀察者看到。

如果該點(diǎn)S（1）在圖4中已展開傳遍相同的焦平面成一系列的點(diǎn)，然后一個(gè)完美的透鏡將集中到該系列中的每個(gè)點(diǎn)在焦平面上的S（2）的共軛點(diǎn)。的情況下，S（1）設(shè)置一個(gè)點(diǎn)在于透鏡的光軸垂直的平面，然后在套的相應(yīng)的共軛點(diǎn)S（2）也位于在垂直于軸線的平面內(nèi)。反過來也是如此：鏡頭將集中點(diǎn)集s的（1）的平面或曲面的共軛點(diǎn)上的每一個(gè)點(diǎn)的集合S（2）到。此類型的相應(yīng)的平面或曲面，被稱為共軛平面。

火車傳播的光波的一種替代方法示出在圖5中為一傾斜的光波。此方法依賴于應(yīng)用幾何光學(xué)的法律確定的鏡頭或者多透鏡系統(tǒng)形成的圖像的大小和位置。兩個(gè)有代表性的光線，一個(gè)近軸和一個(gè)通過透鏡的中心（主光線），都是必要建立的成像的情況下的參數(shù)。高斯光學(xué)許多教科書上作為特征的光線，這些光線，主光線的一方通過的入口和出射光瞳的中心，透鏡，在光學(xué)系統(tǒng)中存在的任何開口的隔膜。通常情況下，主光線從考慮中被刪去的特征光線通過的鏡頭前部和后部的聯(lián)絡(luò)點(diǎn)是用來定義對象和圖像的大小和位置。在圖5中，第二特征的光線通過透鏡的前焦點(diǎn)（F' ）的一個(gè)黃色的填充虛線所示。

檢體或光源S（1）在圖5中，位于一個(gè)距離的鏡頭的左側(cè)，在該區(qū)域被稱為對象空間。一個(gè)單一的光，所產(chǎn)生的S（1）和上面的物體側(cè)的焦點(diǎn)（F' ）的光軸相交的虛線指定，被折射的兩個(gè)表面平行于光軸的透鏡和退出。擴(kuò)展的折射，入射光線在一個(gè)表面相交距離位于晶狀體內(nèi)的一個(gè)從源（S（1） ）。該表面被稱為第一或物體側(cè)的主表面，并通過P（1）在圖5中被指定。進(jìn)展從S（1）在平行于光軸的方向上，最上面的光線，通過透鏡折射和像側(cè)的焦點(diǎn)（F）通過。擴(kuò)展的折射，入射光線相交于像側(cè)的透鏡的主表面（在圖5中記為P（2） ）內(nèi)，并從圖像中的點(diǎn)S（2）定位在距離b。近鏡頭的光軸附近，表面上的P（1）和P（2）近似平面的表面和被稱為主平面的鏡頭。這些平面與光軸的透鏡（圖中未示出）的交叉點(diǎn)被稱為作為主要點(diǎn)。簡單的凸透鏡具有雙邊對稱的主點(diǎn)與透鏡面是對稱的。更復(fù)雜的透鏡和多個(gè)透鏡系統(tǒng)往往有配合的表面的鏡頭的主點(diǎn)，或什至超出玻璃元件。

另一組用來定義鏡頭參數(shù)點(diǎn)的結(jié)點(diǎn)，發(fā)生的擴(kuò)展斜光線通過透鏡的光軸相交。結(jié)點(diǎn)在圖5中未示出，但將位于非常靠近的透鏡的主點(diǎn)。因此，三對，透鏡的焦點(diǎn)（F和F' ），主平面（P（1）和P（2） ），和主要節(jié)點(diǎn)都位于在透鏡的光軸上的 點(diǎn)。如果聯(lián)絡(luò)點(diǎn)和主點(diǎn)或結(jié)點(diǎn)的位置是已知的，則光線追跡的幾何結(jié)構(gòu)，以闡明目的和不考慮折射的光線在每個(gè)表面的鏡頭的情況下，可進(jìn)行圖像參數(shù)。其結(jié)果是，僅利用的聯(lián)絡(luò)點(diǎn)和主平面通過繪制光線追跡，就好像它們遇到的第一主平面，平行于光軸的旅游，和出現(xiàn)的第二主平面內(nèi)無折射，，任何透鏡系統(tǒng)，可以模擬。

請注意，一個(gè)大于透鏡前焦距，f'的圖5中的距離。在這種情況下，一個(gè)倒置的圖像（S（2） ），然后在成像空間中形成，在距離b的鏡頭的權(quán)利。b的長度是大于透鏡后的焦距，f，這是關(guān)系到一個(gè)的距離和b由經(jīng)典的透鏡方程：

量小時(shí)（2）由表示圖像的高度，S（2） ，表示尺寸的增加，產(chǎn)生的對象或樣本S（1）在前面的位置的鏡頭的放大率，并具有高度? （1） 。這個(gè)簡單的透鏡（接近高斯薄透鏡）的橫向放大率，M是由下式表示：

由于S（1）S（2）位于在共軛平面，S（2）的圖像將被集中在S（1）由透鏡。焦距f的表示的，反轉(zhuǎn)的放大倍數(shù)（M）1 / M的減少被認(rèn)為是相反的情況時(shí)，圖像尺寸。

沿著光軸在物體側(cè)的透鏡和兩個(gè)共軛點(diǎn)的像側(cè)的兩個(gè)圖像點(diǎn)之間的距離之比是已知的作為縱向或軸向放大率。的縱向放大倍數(shù)的幅度是從圖像平面的橫向放大率小的距離的平方。

在光學(xué)顯微鏡下的成像元件受上述的基本幾何關(guān)系。這包括聚光透鏡，聚光鏡，物鏡，目鏡（投影模式），攝像系統(tǒng)，和人的眼睛。

顯微鏡光學(xué)列車的第一階段是燈箱，其中包含燈泡和聚光透鏡，是負(fù)責(zé)建立的主顯微鏡的照明條件。圖6中所示的是一個(gè)典型的燈和聚光透鏡配置的示意圖。圖像的大小和位置都根據(jù)約定在圖5中引入的一個(gè)基本的主鏡頭系統(tǒng)。由鎢鹵燈發(fā)出的光通過聚光透鏡系統(tǒng)和燈絲被聚焦到聚光鏡的前焦面。在顯微鏡的光學(xué)系（圖像平面（1） ）的第一圖像平面的視場光闌的位置處發(fā)生。

的燈絲上的點(diǎn)S（1）的共軛點(diǎn)S（2） ，這是在焦平面的顯微鏡時(shí)，被配置為科勒照明的條件下操作的聚光鏡孔徑光闌成像。S（1）的第1主平面上的聚光透鏡系統(tǒng)的距離記為一個(gè)距離， 距離 b聚光鏡可變光闌的圖像側(cè)主平面的集電極的距離由下式給出 。在顯微鏡視場光闌（圖6和7）管由照明系統(tǒng)發(fā)出的光束，然后進(jìn)入聚光鏡光圈的直徑。

在聚光透鏡和照明光學(xué)系統(tǒng)的共軛像平面之間的關(guān)系在圖7中所示。視場光闌（圖像平面（1） ）時(shí)科勒照明光學(xué)系統(tǒng)被配置為在顯微鏡的試樣（圖像平面（2） ）相同的平面上成像。聚光鏡（F' ）的前焦平面位于孔徑光闌的中心。a和b的長度表示各自的視場光闌的距離（圖像平面（1） ）和被檢體的聚光透鏡元件的主平面的平面（圖像平面（2） ）。燈箱和通過聚光鏡射出的光形成的成錐形的照明洗，其后通過試樣。聚光鏡孔徑光闌開口尺寸的調(diào)整控制該照明錐的數(shù)值孔徑。

列于圖8中，示出典型的客觀的內(nèi)部透鏡系統(tǒng)中，試樣平面（圖像平面（2） ），并在顯微鏡中間圖像（圖像平面（3） ）的相對位置的物鏡的圖像平面。的試樣平面是共軛的中間像平面，并且每個(gè)從客觀的主平面的距離a和b的分離分別。指定的物鏡前焦點(diǎn)F' ，而后方的焦點(diǎn)，這發(fā)生在平面上的物鏡后孔，另外為F。往往是復(fù)雜的內(nèi)部鏡片組件組成的半球形和彎月形透鏡，鏡頭雙峰和三胞胎，和單鏡頭不同的設(shè)計(jì)元素。

目鏡（或高眼壓）的設(shè)計(jì)項(xiàng)目，無論是真實(shí)的或虛擬的圖像，根據(jù)中間圖像平面，目鏡焦平面，內(nèi)部目鏡的視場光闌之間的復(fù)雜關(guān)系。此外，固定目鏡膜片的直徑也決定了線性場大小的顯微鏡觀察。此值被稱為視場數(shù)或字段的視圖數(shù)（簡稱FN），往往是刻在目鏡殼體外部。

目鏡的圖像平面，利用在投影模式時(shí)，在圖9。的主要焦點(diǎn)是F'和F的前部和后部的聯(lián)絡(luò)點(diǎn)，分別。位于中間圖像平面（圖像平面（3） ），這是放置之前或之后目鏡場透鏡，這取決于設(shè)計(jì)的固定目鏡的視場光闌的中心。這個(gè)圖像平面到圖像平面的共軛（4）是目鏡聚焦和測量光罩被插入到的位置。的長度，一個(gè)表示目鏡固定膜片的眼透鏡的主平面（最接近觀察者的眼睛的透鏡）的距離，而b是從眼透鏡的圖像平面（4） ，設(shè)在傳感器表面上的距離。因?yàn)?/span>一個(gè)大于眼透鏡的前焦距（f'的），形成的圖像在圖像平面（4）是一個(gè)真正的（不是虛擬的）圖像。的量f表示從目鏡眼透鏡的后側(cè)焦點(diǎn)面（F）的距離，并且還表示目鏡透鏡系統(tǒng)的后焦距。

列于圖10中示出的這些傳感器的成像到一個(gè)專門的應(yīng)用程序正投影透鏡的圖像平面上的視頻和CCD傳感器。視頻管光電陰極或CCD光電二極管陣列表面上的焦點(diǎn)（F）位于，根據(jù)探測器的幾何形狀和其他參數(shù)。如果投影透鏡位于目鏡后在光學(xué)列車，然后收斂到傳感器表面在圖像平面（4）的虛像（位于圖像平面（3'） ） 。這個(gè)圖像平面位于從投影眼透鏡，這是透鏡的焦距相等的距離 b 。應(yīng)該指出的是傳統(tǒng)的膠片相機(jī)系統(tǒng)，也可以在視頻或CCD傳感器，在這種情況下的像面重合的平面分層片基上的化學(xué)品乳液。

當(dāng)圖像被在顯微鏡檢查，在距離物鏡的中間圖像（參見圖11中的圖像平面（3） ）是由一個(gè)，這是稍微靠近目鏡比其前焦距（F' ）。這可以防止形成的實(shí)像的目鏡后，如圖9中所示的目鏡在投影模式中操作。在一起，眼睛和目鏡在視網(wǎng)膜上形成圖像（圖像平面（4） ），雖然眼睛看到的虛像。

，然后在距離的情況下，一個(gè)小于焦距的倒數(shù)方程焦距一個(gè) 和 b 揭示，b 必須小于零。因此，還沒有形成一個(gè)真正的圖像的眼睛在沒有或相機(jī)目鏡的右側(cè)。相反，出現(xiàn)的虛像（圖像平面（3'） ）-B對應(yīng)的距離（圖11）的目鏡（或b的右側(cè)到左側(cè)的，參見圖5）。通過目鏡觀察圖像時(shí)，顯示的圖像形成的光束發(fā)散通過目鏡來發(fā)起從虛擬聲源（位于圖像平面（3'） ）。光線退出目鏡可以形成一個(gè)圓錐體構(gòu)成的顯微鏡，它通常也被稱為作為眼點(diǎn)或冉斯登的光盤的出射光瞳的照明。對于正確的觀察放大的標(biāo)本，在顯微鏡的出射光瞳必須與觀察者的眼睛的瞳孔重合。

幾何圖12中所示的彼此相關(guān)的圖像平面2，3，3'，和4（圖7-11）。在所有的成像步驟，與異常的圖像平面（3'） ，該圖像是真實(shí)的，倒置的（參見圖7-11）。當(dāng)顯微鏡的目鏡是用來直接觀看（圖11），而不是突起（圖9），（3'）在圖像平面的圖像是不是真實(shí)的，但虛擬的和不倒相的中間圖像。人眼感知的視網(wǎng)膜上的圖像（圖像平面（4） ）倒，即使圖像反轉(zhuǎn)的中間圖像（圖像平面（3） ）與虛像（位于圖像平面（ 3'））。

幾個(gè)發(fā)生在顯微鏡的主要圖像平面固定或可調(diào)孔或隔膜，這是所有光學(xué)系統(tǒng)的重要組成部分。的膜片，也簡稱為停止，是一個(gè)不透明的柵極或有圓形開口（通常是可調(diào)），控制光流通過顯微鏡的鏡頭卡口。兩種基本類型的膜片是利用在顯微鏡：孔徑光圈，調(diào)整光圈的角度在顯微鏡的視場光闌，用于控制成像儀器中的字段的大小。在光學(xué)顯微鏡下，隔膜的主要作用是防止嚴(yán)重的像差和雜散光的光線到達(dá)圖像平面，并確保一個(gè)合適的分配對象和圖象空間中的光強(qiáng)度。

古典顯微鏡的設(shè)計(jì)依賴于兩個(gè)孔和兩個(gè)隔膜通過顯微鏡來控制光通過的。燈箱定位的基礎(chǔ)上，或在顯微鏡視場光闌，是一個(gè)可調(diào)節(jié)的光的照明場的大小決定的虹膜式膜片。聚光鏡前焦平面定位在聚光鏡孔，是用來調(diào)整光束大小和角度的光線照射試樣，另一個(gè)可變光闌。第三孔具有固定的大小，位于物鏡的后焦平面中。此孔確定物鏡出射光瞳的直徑和中間圖像的大小，而在目鏡（目鏡的視場光闌）的共軛固定膜片的顯微鏡所看到的視場的大小決定。

總放大倍數(shù)的顯微鏡可確定考慮的物鏡和目鏡的性能。被校正為一個(gè)特定的投影距離，這是特定的放大率的光學(xué)鏡筒長度約等于物鏡。在固定管長度顯微鏡，投影距離約160毫米。因此，一個(gè)8毫米的焦距物鏡將有一個(gè)與一個(gè)相應(yīng)的縱向放大倍數(shù)為400倍（20×20）的約20倍（160/8）的橫向放大率。

目視觀察，目鏡倍率假設(shè)是統(tǒng)一的標(biāo)本（或圖像）時(shí)，被放置在觀察者眼睛的距離為250毫米。在這方面，將有一個(gè)具有25毫米焦距的目鏡的放大倍數(shù)值的10倍（250/25）。視覺觀察，總顯微鏡的放大倍率的計(jì)算方法是服用該產(chǎn)品的目的和目鏡的放大倍率。對于剛剛描述的物鏡和目鏡，總的橫向放大率將是約200倍（10倍目鏡乘以20倍的物鏡）。應(yīng)當(dāng)指出，大多數(shù)現(xiàn)代研究顯微鏡配備無限遠(yuǎn)校正的物鏡，不再項(xiàng)目直接進(jìn)入中間像平面的中間圖像。從這些物鏡射出的光，而不是聚焦到無窮大，稱為管透鏡，第二透鏡，在其焦平面上形成圖像。被準(zhǔn)直的光的波列留下無窮遠(yuǎn)聚焦的物鏡，允許引入的輔助元件，例如微分干涉對比（DIC）的棱鏡，偏振器，和落射熒光光源，成平行的物鏡和只用管透鏡之間的光路影響最小對焦和像差校正。

無限遠(yuǎn)校正光學(xué)顯微鏡系統(tǒng)的中間圖像的放大倍率是由管透鏡和物鏡的焦距之比。管透鏡的焦距的變化，因?yàn)樵?60和250毫米之間（取決于制造商和型號），物鏡的焦距可以不再被假定為160毫米，其放大倍數(shù)除以。因此，具有8毫米的焦距無限遠(yuǎn)校正的顯微鏡的一個(gè)客觀的，與管透鏡的焦距為200毫米的橫向放大倍率的25倍（200/8）。

較早的有限，或固定管長度，顯微鏡有一個(gè)指定距離鼻甲開幕，客觀桶固定，眼座中的目鏡管。這個(gè)距離被稱為機(jī)械管長度的顯微鏡。該設(shè)計(jì)假定，當(dāng)樣品被放置在焦點(diǎn)，它是在幾微米遠(yuǎn)于物鏡的前焦面。在19世紀(jì)時(shí)由皇家顯微學(xué)會(huì)（RMS）有限管長度在160毫米標(biāo)準(zhǔn)化，并享有廣泛的接受了100多年。用顯微鏡具有160毫米的管長度的設(shè)計(jì)是用于物鏡題使用該值在***管上。

添加到一個(gè)固定的管長度顯微鏡的光路中的光學(xué)配件增加了有效的管的長度更大的值超過160毫米。出于這個(gè)原因，一個(gè)垂直的另外的反射光照明器，偏振的中間階段，或類似的附件可以引入到出一個(gè)理想的校正光學(xué)系統(tǒng)的球面像差。大多數(shù)顯微鏡管長度固定期內(nèi)，制造商被迫將這些配件額外的光學(xué)元件，重新建立有效的160毫米管長度顯微鏡系統(tǒng)。這一行動(dòng)的成本常常是一個(gè)增倍鏡和光照強(qiáng)度降低由此產(chǎn)生的圖像。

視頻顯微鏡，CCD攝像機(jī)的光電二極管陣列，或古典的顯微攝影膠片相機(jī)，用于記錄圖像，往往放在一個(gè)專門的正透鏡目鏡后（參見圖10）。光線離開目鏡聚焦到無窮大，這是由正透鏡會(huì)聚到光電面的平面中，CCD陣列或照相乳劑。當(dāng)物鏡的放大率被忽視，在投影系統(tǒng)的橫向放大率M（對）被表示為：

其中，f（對）的投影透鏡的焦距和f（五）是目鏡的焦距。在這種投影系統(tǒng)中，面板上的攝像機(jī)，CCD光電二極管陣列，或感光乳劑的總的橫向放大率（M）是：

M（O）和M（E）的物鏡放大倍率的目鏡倍率。如果投影透鏡尚未動(dòng)用背后的目鏡，目鏡本身而是把圖像投影到的視頻圖像傳感器的感光乳劑，總的橫向放大率：

D(p)是從目鏡到像平面的投影距離。為了避免圖像失真，至少20至30厘米的值應(yīng)該被用于D(p)，除非有特殊的目鏡。

倍率刻客觀桶或目鏡輞的制造商名義和舞臺(tái)微米必須校準(zhǔn)得到的確切值。放大倍率測量完成通過將舞臺(tái)微米的試樣平面和成像顯微鏡舞臺(tái)上相同的光學(xué)條件下的細(xì)格線。

在某些情況下，相機(jī)傳感器直接放置在中間像平面中，而不存在限制的物鏡產(chǎn)生的圖像的放大倍率的投影目鏡和結(jié)果。此方法僅僅是建議的視頻系統(tǒng)的性能時(shí)，可用的光的絕對量是有限的，因?yàn)檫@樣的固定倍率的能力來優(yōu)化最后的視頻圖像的質(zhì)量施加了嚴(yán)格的限制。

總之，通過兩個(gè)有限管長度和無限遠(yuǎn)校正的顯微鏡射線路徑評論，圖12和圖13中示出。在圖12中示出，其中包括必需的光學(xué)元件和圖像平面之間的關(guān)系定義的光線追跡的有限的（固定管長度）顯微鏡的光學(xué)列車。標(biāo)本通過共軛平面成像在視網(wǎng)膜上的眼睛位于前物鏡前焦平面的距離短，在圖像平面（4） 。所述物鏡投射一個(gè)真正的和倒到中間像平面的顯微鏡標(biāo)本的放大圖像（圖像平面（3） ），這是在位于目鏡的視場光闌的中心在一個(gè)固定的距離，后面的物鏡。在圖12中，被定位的物鏡的后側(cè)焦點(diǎn)面的位置處的光軸上的標(biāo)記為F'（目鏡），，這種焦平面和中間圖像平面之間的距離表示的顯微鏡的光學(xué)鏡筒長度。

的天線的中間圖像的顯微鏡目鏡進(jìn)一步放大，并產(chǎn)生正立像在視網(wǎng)膜上表面，出現(xiàn)反轉(zhuǎn)的顯微鏡的試樣。如上所述，考慮的試樣和物鏡之間的距離，并且前焦距的物鏡系統(tǒng)（F（物鏡））計(jì)算試樣的倍率。進(jìn)一步放大產(chǎn)生的圖像在中間平面25厘米的一個(gè)因素（稱為眼睛附近的距離）除以目鏡的焦距。出現(xiàn)的視覺圖像（虛擬）的觀察者，就好像它是10英寸遠(yuǎn)離眼睛。

大多數(shù)我是糾正圖像距離的一個(gè)狹窄的范圍內(nèi)工作，許多設(shè)計(jì)工作，只有在專門校正光學(xué)系統(tǒng)相匹配的目鏡。客觀桶上下的放大率被定義為管長的顯微鏡的設(shè)計(jì)物鏡。

示于圖13是光學(xué)的火車，利用光線追跡的無限遠(yuǎn)校正的顯微鏡系統(tǒng)。以類似的方式，以有限的管的長度的系統(tǒng)（圖12）為了便于比較，在此系統(tǒng)中的組件被標(biāo)記為。在這里，物鏡的放大倍數(shù)由管透鏡的焦距。注意無窮遠(yuǎn)“遠(yuǎn)焦”的空間被定義為平行光束中的每一個(gè)之間的方位角的物鏡和管透鏡。這是顯微鏡制造商添加的圖像失真小配件如垂直照明，DIC棱鏡，偏光片，遲緩板等，更簡單的設(shè)計(jì)和使用的空間。中的物鏡的無限遠(yuǎn)校正系統(tǒng)的放大倍數(shù)等于物鏡的焦距除以管透鏡的焦距。

在光學(xué)顯微鏡下，共軛平面成像到對方檢查目鏡中的樣本時(shí)，可以統(tǒng)稱為觀察。這個(gè)概念在圖14中示出的圖像疊加在虹膜的彩色薄邊的植物組織葉片的視場光闌，在目鏡標(biāo)線片的中間圖像平面和聚焦。急劇成像的視場光闌，相鄰的燈的聚光透鏡，由顯微鏡聚光到試樣相同的平面上。視場光闌和試樣的圖像形成在中間像平面的物鏡和被投影到的目鏡，聚焦位于分劃板的固定視場光闌。隨后，目鏡（一起與觀察者的眼睛中，位于在圖像平面（4） ）的所有三個(gè)以前的圖像平面上的傳感器的成像系統(tǒng)或人眼的視網(wǎng)膜表面形成圖像。視場光闌，標(biāo)本，中間圖像，和視網(wǎng)膜都構(gòu)成一組同時(shí)出現(xiàn)在焦點(diǎn)的共軛像平面。