奥林巴斯UIS2无限远光学系统

2018-10-12 10:52:53 Pooher Inc. 1231

在过去的10年里,主要的显微镜制造商已经在研究级生物医学显微镜和工业显微镜中大量使用无限校正光学系统,在这些系统中,图像距离设置为无穷远,并且管(或 telan)镜头策略性地放置在物镜目镜(目镜)之间的身体管内以产生中间图像。

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无限远光学系统允许引入辅助成分,如微分干涉对比的(DIC)棱镜,偏振器,和落射荧光照明器,进入物镜和镜筒透镜与只在焦点和像差校正的影响最小之间的平行光路。较老的有限的或固定的管长显微镜与物镜筒固定的物镜转换开口之间有一定的距离,与目镜管的目镜座相距一定距离。十九世纪期间,皇家显微学会(RMS)将有限的管长度标准化为160毫米,并得到广泛接受超过100年,设计用于具有160毫米管长的显微镜的物镜刻有t他的价值在每桶。


由于这个原因,添加垂直反射光照明器,偏振中间载物台或类似附件可能会引入球面像差这个的成本。这个成本。这个成本。这个成本。行动往往是增加放大率和减少产生的图像的光强度。


一些反射光系统还通过发生作为会聚光线穿过分束器的结果“鬼像”的阻碍。在试图绕过工件通过添加辅助的光学部件引起,德国显微镜的制造商赖克特原本开创了概念无限光学器件。该公司起步早与无限远校正光学系统尝试在1930年代以后通过莱卡和蔡斯紧随其后,但这些光学并没有成为标准设备大多数制造商,直到20世纪80年代。


在无限远校正显微镜的管长度在无限远系统被称为基准焦距和160和200毫米之间的范围内,这取决于制造商(见表1)。校正光学象差或者通过管透镜或完成这是可能的,因为发展还有其他制造商(特别是Zeiss ICS系统)在管透镜和物镜上都采用了校正组合。

无限远光学系统参数


ManufacturerTube Lens
Focal Length
(Millimeters)
Parfocal Distance
(Millimeters)
Thread Type
Leica20045M25
Nikon20060M25
Olympus18045RMS
Zeiss16545RMS

表1

在表1中呈现的是该规格,包括管透镜的焦距,齐焦距离和物镜线程类型,由主要制造商提供的无限远校正显微镜的。虽然徕卡和尼康都使用200毫米的管长度和物镜螺纹奥林巴斯和蔡司使用较短的镜筒焦距(分别为180毫米和165毫米),但两家公司都有标准化的客观螺纹尺寸并坚持同质化长度为45毫米。


在固定管长度的有限光学系统,光通过物镜朝向中间像平面(位于目镜的前焦面),并会聚在该点,在经过长和相消干涉以产生图像(图2(a))的情况是对于其中物镜产生的在无穷远处成像平行光波列的焊剂无限远校正光学系统完全不同的(通常被称为无穷大空间;图2(b)),其被带入焦点无穷远镜片受到(160或170毫米)光学镜筒长度显微镜的影响,反之亦然。在某些情况下,使用有限显微镜系统时可能会出现微小差异。另外,领导者要降低决议的分辨率,而且在同一系统中使用有限和无限物镜之间也会失去parfocality具有管透镜的显微镜时,有限物镜的工作距离和放大倍数也会减小。


如上所述,在无限远系统的基本光学元件是物镜,管透镜和目镜。如图2(b)中,将试样设置在物镜的前焦平面中所示,该集通过光传输或从样品的中心部分反射,并产生沿着显微镜的光轴投射到管透镜的平行束光线。以倾斜的角度,(在平行束,但仍)斜向前进朝向管透镜,所有通过管透镜聚集的光的,然后聚焦在中间像平面,并随后通过目镜放大。

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物镜和镜筒透镜一起形成,在显微镜镜筒内的有限距离产生的中间图像的化合物物镜系统。管透镜相对于所述物镜的位置是主要关心的设计无限远校正显微镜时。之间的区域物镜和镜筒透镜(无穷大的空间)提供的平行光线在其中可以放置复杂的光学部件不引入球面像差或物镜的工作距离的修改的路径。事实上,在一个匹配组不同的物镜之间齐焦可以另一个主要优点是可以创建配件,精确到1倍的放大倍数,而不会改变物镜和镜筒之间的对准使用几种光学技术组合的样本的特征性比较s例如相位对比度或具有荧光的DIC(单独或同时)以及图像的焦点。


如果管透镜位于物镜附近,那么空间的数量就是光学元件的数量。的现代显微镜设计约束条件。从物镜放置管透镜太远减少了由透镜收集的周边光的波数,从而导致已变暗或变模糊的边缘,并且减少显微镜的性能的图像。应该强调的是术语无限远光学指产生平行右射线的通量穿过物镜后,而不是一个无限的空间是可用的显微镜的内侧。为了最大限度地提高显微镜配置的灵活性,同时保持高的性能,有必要优化物镜与镜筒之间的距离。

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随着管透镜的焦距增加,到中间像平面的距离也增加,这导致更长的总的管长度。200和250毫米之间的管长度被认为是最佳的,因为较长的焦距会产生一个较小的偏轴角为对角线的光线,从而减少系统的伪像。较长的管的长度也增加的灵活性系统关于附件部件的设计。


一个较长的管透镜比较具有160毫米和200毫米的管透镜焦距系统时焦距变得明显(图3)。减少离轴对角线波通量角的优点可以接近与一个显著百分比较长焦距的光学系统。倾斜光线的减小的角度产生在通过副成分既在轴和离轴射线相应较小的位移(DIC棱镜,相位环,二向色镜等),这改善了效率显微镜图像改进的一个例子无限远光学的观察如图4所示,其示出了小鼠肠薄膜部标记有三个荧光染料。该显微照片上记录的Nikon Eclipse E600 UTI使数值孔径为0.75的CFI 60 20x油浸物镜变形并且在微分干涉对比和落射荧光模式下同时操作。

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所有显微镜制造商使用有限管长系统的共焦距离为45毫米,但这可能不足用于高性能无限远校正光学系统。例如,一个平场复消色差60X油浸物镜(中表现最好的有限物镜之一)可以有超过10个单独的透镜元件和基团,从而导致非常紧密的配合为限制到物镜为了满足物镜(增加更多的光学元件)和管透镜,管透镜的焦距相当于150 150毫米。因此,对于无穷远系统的2个全光学电势,客观齐焦距离必须与管透镜焦距相匹配。 00 - 毫米焦距,最佳齐焦距离为60毫米,超过以前的标准长度15毫米。


例如,对于1x物镜,其物镜是增加物镜的工作距离至关重要。这与管透镜相同,在200毫米管透镜焦距的系统中,这需要较长的标杆焦距才能使用物镜计算显示,在200毫米管透镜焦距下可以获得低至0.5x的像差,但较短的焦距会将最小物镜放大率限制在略高于1x范围的值。


RMS标准物镜螺纹尺寸20.32毫米限制有效瞳孔直径和最大可达到的数值实现所需数值孔径所需的有效出射瞳直径(D)由下式表示公式:


D = 2NA×f

因此,对于具有100毫米焦距(利用200毫米焦距管透镜)和0.10的数值孔径的2倍消色差物镜,必要的出射光瞳直径(d)为20毫米。显然,在倍率设计无限远光学系统的情况相比低10倍更小的物镜线程大小限制物镜的数值孔径。增加管长度以上200毫米需要甚至更大的物镜出射光瞳的大小,使之成为一个限制无限校正显微镜设计中的因素。


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查看原始的英语文章:UIS2 Infinity Optical Systems


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