介紹

當典型的無限遠光學顯微鏡談到，他們可能這圖像的夢想光學系統，可以做任何事情。 有人說，當你用顯微鏡無限遠光學系統的性能提升。因此，他們得出結論，如果它不是無限遠光學系統，它是沒有執行在一個較高的水平。

所有的制造商真的努力要做到這一點，以滿足用戶的期望嗎？ 無限遠光學系統，顯著提高系統的靈活性，這是真的，但是是有限的光學系統無限遠光學性能總是優于呢？

尼康CFI 60光學設計團隊面臨的這個命題頭。 他們深入研究了其他制造商的系統的優點和缺點，并找到了一個最佳的光學性能和系統靈活性之間的平衡。 本文檔將幫助你理解為什么無限遠光學系統，生物應用程序，設置新的性能標準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？

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

然而，在無限遠光學系統中，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），可以得到無限遠距離。 通過物鏡后，從光軸上的一個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。

正因為如此，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。 這會導致圖像的領域，以便成為暗或模糊的邊緣周圍，以防止在顯微鏡從執行在其全部潛力。 術語無限遠光學只是意味著，光成為平行光線通過物鏡后的焊劑， 而不是一個無限的空間是可用的光學系統內。

如果我們要采用無限遠光學系統，以進一步發展的顯微鏡，我們將需要增加的物鏡和管鏡頭之間的距離，以及增加了系統的靈活性。 要延長這個距離，我們的平行光線的磁通減少的角度以外的光軸。 人們普遍認為，管透鏡的焦距越長，實現這一物鏡，但這個長度也有限制。

物鏡的無限遠光學顯微鏡的放大倍率（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，得出的結論是，焦距為200毫米的管透鏡是最適當的。 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，從位于遠離光軸的目的，管透鏡產生一個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的靈活性，如在下面的圖4中示出的電位。

這種設計具有一定的光的優點。 正如在圖5中所示，當管160毫米和200毫米焦距的透鏡進行比較，在200毫米的透鏡產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，利用Nomarski DIC的附件，或外延熒光附件中的分色鏡的DIC棱鏡，產生較小的平行于光軸和那些輕元素之間的轉移對角線，使配件更有效地工作。 這是一個大的光學優勢，并且也是一個主要的因素，一種改進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置到200毫米，齊焦的物鏡的距離，必須增加從標準的45毫米。 管長度上一節中所解釋的，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，在這個設計中，不能得到高品質的圖像。 在實踐中，在CF N PLAN阿波60x的油的機械管長度為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。 當這個有限的系統將被替換為無限系統的物鏡是，物鏡和的管透鏡分為管透鏡，焦距變為相當于約150毫米。 在此基礎上，我們可以計算出齊焦距離的光學性能超過了有限的系統提供有限的系統物鏡，共焦距為45毫米，鏡頭焦距為150毫米管，齊焦無窮大系統物鏡距離是 x;管鏡頭焦距為200毫米。 在解決這一比例時，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。齊焦距離無限遠光學系統所設定的物鏡為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，以適應不同類型的試樣，以及易于操作。

常見無限遠校正管的長度

表1

低功耗鏡頭需要一個特定的大小。 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，在設計中留下的空間太小。 通過增加這個距離至60毫米，得到的倍率為1x和由于這個革命性的變化，低至0.5倍的倍率作為一個物鏡已經實現。 其他制造商所提供的最低放大倍率為1.5倍，并沒有對他們產生了1個物鏡。

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，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值孔徑（NA）。 因此，低功率的透鏡的NA的嚴重影響。 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，能夠實現高數值孔徑。 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對應的一照片的鏡頭的F值，亮度可與式表示：

F @ 1 /（2N.A.）

以實現所需的NA所需的有效直徑，因此，可以發現使用此公式。 換句話說，一個物鏡（有效直徑的出口側）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，是由以下計算：

D = 2×0.2×50 = 20毫米（光學直徑）

這表明，傳統的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上用數值孔徑為0.2的4倍物鏡設計的瞳孔直徑是16毫米和18毫米。這說明什么樣的設計由其他制造商所面臨的問題時，使用傳統的20.32毫米的螺紋尺寸。相應的計劃載脂蛋白的4倍物鏡的實際數值孔徑為0.16。 尼康的物鏡在這個類中的NA為0.20，這在行業中是最高的。

如圖所示，以獲得高的數值孔徑，低倍率的物鏡，需要一個大的瞳孔直徑。時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。 尼康已經選擇了25毫米螺紋尺寸的CFI無限遠光學系統，解決了這個問題。

在結論

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為是最佳的焦距長度200毫米鏡頭無限遠光學系統中使用的，為什么可以得到一個物鏡的齊焦距離60毫米更高的光學規格和螺紋尺寸25毫米。 通過JIS和其他傳統的標準已針對機械尺寸，采用無限遠光學系統本身有必要的犧牲與傳統系統的兼容性。

因此，而不是常規尺寸的約束，尼康認為，其真正的任務是創造產品，用戶需要為今天的**顯微鏡技術。 創新工程，制造，質量控制，檢驗，生產，尼康的CFI 60系列光學系統的問世。