显微物镜学习干货及案例分享

武汉墨光

显微镜或者显微系统最重要的性能是分辨率，而分辨率的高低主要是由显微物镜决定。大部分显微物镜的分辨率接近或达到衍射极限，即最小分辨长度：

式中，NA为显微物镜的数值孔径，

其中，n’为被观察标本环境介质的折射率。

由于NA≈1/2F,大数值孔径意味着很大的相对孔径（或很小的F数）。

根据中国国家标准（GB 2609-1981），显微物镜共轭距规定为195mm和无限远两类。第一类物镜的共轭距指的是从目镜焦面到物镜像面（标本面）的距离。

显微镜镜筒的上端面即目镜的定位端面，规定目镜的焦面位于该定位端面以下10mm处，因此从镜筒上端面到转换器端面的长度为160mm，称“机械筒长”。

当共轭距为195mm时，放大率规定为像高与物高的比。由于计算设计物镜时均为“反追”，目镜焦面上视场光阑的半径称为“物高”，记为y；而物镜观察标本平面上的视场的一半称为“像高”，记为y’。放大率则按照物镜标称的值，即

在无限共轭的情况下，放大率则规定如下

式中，f’为物镜的焦距，相当于用一个250mm焦距的辅助物镜对平行光成像。

线视场：

显微物镜目镜的视场通常从15mm到20mm，即

2y>20就称大视场。用y除以物镜的倍率，就得到物镜的像高y’。

盖玻片：

一般生物显微镜的标本都夹在一块薄的“盖玻片”和厚的（1.1mm）“载玻片”之间，盖玻片的厚度为0.17mm，通常使用SCHOTT的K4和K5，或CDGM的H-K51。

案例分享：

40倍显微物镜的技术指标

1.视场25°

2. NA=0.55

3. 8片镜片，不使用非球面

4.保护玻璃（盖玻片）0.17mm

5.光学全长小于46mm

6.波长：可见光

7.工作距离越长越好，下限为2.2mm （镜片到盖玻片的最近距离）

首先根据技术指标计算镜头的外形尺寸。

物镜机械筒长根据国家标准GB/T22057.1—2008规定，为160mm

焦距f’=160/40=4mm

FN=1/(2×NA）=0.91

YMP1=0.5×f’/FN=2.2

设计时倒置设计，物面为目镜所在位置，像面为盖玻片底部待观察物，因此后焦为0

输入的DSEARCH宏来搜索初步符合技术指标的初始结构

运行完成之后显示的十个最好的初始础结构

选择其中一个结构，查看它的技术指标

命令窗口输入SPEC

焦距4.0038，F数0.8995，总长25.9362<46，放大率-0.02474，由于是倒置设计，实际放大率为1/0.02474=40.42。

命令窗口输入TH 16 ? 来查看工作距离

为2.329>2.2。

使用DSEARCH自动生成的优化宏进行优化

优化之后进行模拟退火,模拟退火的参数为50,2,50

优化后的结构

输入SPEC查看参数

依然符合技术要求。

命令窗口输入MRG来使用真实玻璃替换玻璃模型

使用成都光明玻璃库，运行

之后把优化宏里的玻璃模型变量注释掉，继续优化退火（50,2,50）

最终结构的数据

MTF

畸变

纵向球差

以上是我对显微物镜的理解，大家若有其他见解，欢迎在下方补充！