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物镜是显微镜最关键的部件，因为显微镜的性能和成像质量主要取决于物镜的数值孔径、放大倍率及其像差校正情况；同时，物镜也是显微镜设计和制造中最困难的部分。

1）显微物镜的主要性能指标

（1）放大率β₁

显微物镜的放大率是指其横向放大率，对共轭距离为195mm的显微物镜，

为光学筒长）；而对共轭距离为无限远的显微物镜，则

。

显微物镜的倍率一般用去掉负号的正值表示。对大量应用的生物和金相显微镜，按我国标准，物镜倍率的范围是1.6×～100×。

（2）数值孔径NA

它是选用显微物镜应考虑的最重要性能参数。它决定了物镜的分辨能力，也决定了物镜结构的复杂化程度。

表11.5给出了国产显微物镜放大倍率与数值孔径相匹配的标准系列。

是指从物镜第一个表面顶点到标本的距离（对无盖玻片的情况），这是显微物镜的另一个重要参数，它与物镜的倍率和数值孔径密切相关。一般低倍率、小数值孔径的物镜其工作距离可达到15～17mm；而高倍率、大数值孔径的物镜，其工作距离很小，可以小至0.1～0.06mm。因此，对高倍物镜的设计来说，这是一个重要限制因素。表11.6列出了国内（左）和国外（右）一些显微物镜工作距离的参考数据。对于相同类型和规格的物镜，各厂家生产的物镜其工作距离的差别是不大的。还要指出，对使用透射光的显微镜，其工作距离受到盖玻片和封藏介质的限制；而采用透射式长焦距物镜和反射式物镜，虽可以增大工作距离，但也带来结构复杂、体积大等弊病。

（4）盖玻片的参数

对于在透射光中观察生物标本的生物显微镜，需加盖玻璃片以起到保护标本的作用。因此，盖玻片的参数和质量影响显微镜的像质和分辨能力。由于显微物镜的像差校正是包括盖玻片一起考虑的，因而对盖玻片的使用应与设计要求一致，特别是对一些有较大数值孔径的物镜要求更为严格。我国和国际标准均规定盖玻片的厚度为了0.17mm，同时对厚度公差作了相应的规定，材料折射率取为n_d=1.5230。

2）显微物镜的标志

为了表示显微物镜的主要性能指标，在物镜筒上均刻有标记，注明物镜的放大倍率、数值孔径、物空间介质性质、适用的机械筒长、是否需要使用盖玻片以及盖玻片的标准厚度。图11.11是我国显微物镜的标志，其中图（a）表示一生物显微物镜，其放大倍率为40倍，数值孔径为0.65，适用的机械筒长为160mm，盖玻片厚度为0.17mm；图（b）表示一金相显微物镜，其放大倍率为63倍，数值孔径为0.85，适用于机械筒长为无穷远的情况，“0”表示标本上不需覆盖盖玻片；其它类型物镜尚需再加专门标记例如PC——平场消色差物镜，PB——平场半复消色差物镜，PF——平场复消色差物镜，“油”——油浸物镜。图11.12是日本显微镜物镜标志的一种表示形式。

3）显微物镜的基本类型

显微物镜光学性能的主要特点是相对孔径大，由此决定了其像差校正的特点。显微物镜按其特征有多种分类方法。例如，按照结构型式可分为折射式、反射式与折反式；按设计与使用的光谱区段可分为可见光与不可见光（紫外光和红外光）显微物镜；按照像差校正情况可分为消色差、复消色差、平场消色差、平场半复消色差和平场复消色差；此外，还可按照设计的筒长、是否使用浸液（干燥与浸液物镜）、被观察物的照明方法等加以区分。

实际应用中，使用最广泛的是折射式显微物镜，而在分类方法上则以按像差校正情况进行分类最好，因为这是决定物镜成像质量与使用性能的主要特征，其它的考虑都是次要的。

显微物镜的像差校正类型主要有两个方面：按色差校正情况可分为消色差物镜和复消色差物镜；按照物镜像面的平场程度可分为一般物镜和平场物镜。近50年来，国外致力于平场物镜的研制，使物镜的像方线视场可以达到25mm甚至超过30mm，比普通物镜线视场增大2～3倍，从而为大范围平视场观察与显微照相创造了有利条件。在评价显微物镜像质时，通常以波像差数值作为定量评价的重要依据。

下面简要介绍各种像差校正类型的显微物镜。

（1）消色差物镜

像差校正特点是只校正球差、轴向色差（F、C两种色光）和正弦差，对轴外点像差未重点考虑。通常轴上点基本色光的波像差不超过λ/4，整个光谱区域的波像差不大于λ/2。

这种显微物镜，由于结构简单、制造工艺方便、造价低廉，因而在国内外是生产和使用很广泛的一种，主要应用于普通生物、金相和偏光显微镜。据估计，国际上有90％以上的显微物镜是消色差物镜。这种物镜由于未校正像面弯曲，因而可用的视场比较小，其结构型式随数值孔径和倍率的增大而复杂化。表11.7按数值孔径和放大倍率的大小列出了消色差物镜的四种结构型式。

（2）复消色差物镜

这种物镜除了更严格校正轴上点球差和正弦差之外，同时对C、e、F三种波长的光线校正轴向色差，使成像质量比一般消色差物镜有较大提高。其垂轴色差的校正不足，可采用补偿目镜进行补偿。由于其结构复杂、价格贵，因此主要用在实验室和研究用的显微镜中。图11.13是几种不同倍率和数值孔径的复消色差物镜的结构型式，图中有阴影线的透镜是由特殊光学材料制造的。

一般消色差物镜由于未校正场曲，因而对短焦距的高倍物镜其场曲较大。为适应显微摄影和高质量目视研究的需要，实现较大范围的清晰平视场，出现了严格校正像面弯曲的平场物镜。其主要特征是，在物镜系统中利用一个或几个“厚”的弯月透镜校正场曲，结果可达到在整个视场范围内轴外点的波像差＜0.5λ，最终像平面线视场可达25～30mm。

平场物镜按色差校正程度可以分为平场消色差物镜、平场复消色差物镜以及平场半复消色差物镜。其中，平场复消色差物镜性能最好，结构也最复杂，在整个视场范围内对波长λ=434～656nm的光谱区域进行了像差的高度校正，其垂轴色差用补偿目镜补偿。图11.14是平场物镜的两种结构型式。