生物显微镜变倍物镜的光学设计

　　1引言

　　在体视显微镜中变倍系统己经被大量地采用，变倍系统给显微镜的使用带来了非常大的好处和方便。由于倍数连续变化，故可以非常容易地在被观察目标的整体和细节方面进行研究。传统的生物显微镜通过物镜转换器来改变观察物镜的倍数，经过一些特别的考虑也可以在生物显微镜上面实现连续变倍，这就是现介绍的生物显微镜连续变倍物镜。它可以直接安装到一些现有的显微镜机架上面，把普通显微镜变成连续变倍生物显微镜。

　　2生物显微镜连续变倍系统的要求

　　体视显微镜一般都是观察宏观的目标，要求被观察视场比较大并且有良好的景深，因此对数值孔径没有很高的要求，而且一般都要求具有lx以下的倍数，以便观察较大的目标，当然，还由于有较长的工作距离以及由双目形成体视的要求，体视显微镜的物镜无法达到生物物镜那么大的数值孔径。生物显微镜物镜则不同，它不但具有比较大的倍数和数值孔径，而且由于互换性的要求，因此还具有相对统一的齐焦距离，比如比较通行的45~长度要求。由于这些要求的出现，故设计生物显微镜物镜具有如下一些特点:

　　(1)变倍部分的结构比较短小紧凑。体视变倍系统空间比较充分，可以达到100—150mm，而生物物镜系统要求长度只有45~左右，但变倍物镜不再需要物镜转换器，可以考虑把长度要求放宽到60~左右。

　　(2)倍数的要求。生物显微镜物镜的配置一般是4x，10x，40x，100x油镜，考虑到单个变倍物镜要承担较大的变倍比以及使用油镜所带来的不方便，现选择4x到40x的范围比较合适。

　　(3)数值孔径的要求。4x的标准数值孔径为0.1，这个指标比较容易实现;但高倍由于与低倍具有相同的工作距离，故数值孔径就不可能太大，应该比标准物镜的数值孔径有所降低，实践证明选择0.3一0.4是比较合理的。

　　(4)工作距离的要求。采用前固定组的方式，具有恒定的工作距离，将高倍和低倍一起考虑，工作距离可以定在6一8mm。

　　(5)共扼距的要求。为了直接利用现有的显微镜机架，考虑为195~的有限远共扼距。

　　(6)物镜镜片直径的要求。为了使通光口径不至于太大，而且可以比较方便地安装到现有的显微镜机架上，镜片直径以不大于20~为好。

　　(7)渐晕的要求。由于具有比较大的变倍比，而且系统不能有太大的通光口径，因此，应该允许系统有适当的渐晕，以不感到明显明暗变化为准，线渐晕系数不大于25%。

　　(8)变倍补偿形式的选择。显微镜观察需要保证成像的齐焦性，这需要变倍系统像面比较稳定，因此，选择机械补偿法较为合理。