熒光觀察(cha)用什么(me)物鏡(jing)？熒光顯微鏡(jing)用什么(me)物鏡(jing)

熒光觀察是現代科研、生命科學和醫學檢查中都廣泛應用的一種觀察方式，那么熒光觀察用什么物鏡呢？有些老師可能就說要用“熒光物鏡"，但“熒光物鏡"到底是什么意思？跟普通物鏡又有什么區別？如果您搞不明白，今天這篇文章可以為您解惑。

·“熒光物鏡"是什么(me)？

熒光物鏡

熒光物鏡，從字面上來看，就是適合熒光觀(guan)察的物鏡，雖然它(ta)的確適合熒光觀(guan)察，但這并不是它(ta)名字來由(you)。

螢石鏡片

熒光物鏡（Fluor）現在的標準稱呼其(qi)實是“半復(fu)(fu)消(xiao)色差物(wu)(wu)鏡(jing)(jing)"（Semi-Apo）或者“平場半復(fu)(fu)消(xiao)色差物(wu)(wu)鏡(jing)(jing)"，因為這種物(wu)(wu)鏡(jing)(jing)生產時(shi)使用到了螢石（Fluorite）鏡(jing)(jing)片，故稱“螢石物(wu)(wu)鏡(jing)(jing)"、“熒光物(wu)(wu)鏡(jing)(jing)"。實際在無限遠光學時(shi)代(dai)，半復(fu)(fu)消(xiao)色差物(wu)(wu)鏡(jing)(jing)已經可以不用螢石鏡(jing)(jing)片也(ye)能做出來。

相比(bi)普(pu)通物鏡，熒(ying)(ying)光(guang)物鏡不僅(jin)在熒(ying)(ying)光(guang)觀察中(zhong)(zhong)有(you)更(geng)好的表現(xian)，在明場、暗場等觀察中(zhong)(zhong)，它也因為有(you)更(geng)高的數(shu)值(zhi)孔徑、更(geng)強的消色(se)差表現(xian)，能(neng)提(ti)供更(geng)明亮、更(geng)高對比(bi)度的清(qing)晰成(cheng)像(xiang)。

·基礎知識：消色差是什么？

普通平場消色差物鏡

消色差物鏡（Ach）/平場消色差物鏡（Plan Ach），都是主流，這些就是普通物鏡。熒光物鏡是半復消色差物鏡/平場半復消色差物鏡，與普通物鏡區別在于消色差水平。

白光通過三棱鏡折射出七色光譜

要(yao)理(li)解兩(liang)者區別，首(shou)先得(de)搞明(ming)白(bai)什么是色(se)差（Chromatic Aberration）。陽光可以(yi)形成(cheng)“赤橙黃(huang)綠青(qing)藍紫"七色(se)彩虹(hong)，因為(wei)它的光譜包(bao)含(han)這(zhe)些(xie)顏色(se)。

軸向色差

在(zai)通過透鏡時(shi)，光譜中(zhong)不(bu)(bu)同顏色(se)(se)(se)(se)的(de)(de)光會在(zai)不(bu)(bu)同的(de)(de)焦(jiao)(jiao)面(mian)聚(ju)焦(jiao)(jiao)，藍色(se)(se)(se)(se)在(zai)距離(li)透鏡近的(de)(de)距離(li)聚(ju)焦(jiao)(jiao)，綠(lv)色(se)(se)(se)(se)還得遠一點(dian)，紅(hong)色(se)(se)(se)(se)離(li)得更遠，這意(yi)味(wei)著紅(hong)綠(lv)藍三色(se)(se)(se)(se)無(wu)法在(zai)同個焦(jiao)(jiao)面(mian)聚(ju)焦(jiao)(jiao)，成像會偏色(se)(se)(se)(se)，同時(shi)高(gao)對比的(de)(de)邊緣會有(you)不(bu)(bu)聚(ju)焦(jiao)(jiao)的(de)(de)其他顏色(se)(se)(se)(se)，通常呈現為紫邊、暈環，影響對比度和清(qing)晰(xi)度，這就是軸向色(se)(se)(se)(se)差(Axial Chromatic Aberration).

橫向色差（光路圖虛線部分）

另一(yi)種色差(cha)，是(shi)(shi)同一(yi)顏色的光通過鏡(jing)片中(zhong)間和(he)鏡(jing)片邊(bian)緣(yuan)(yuan)時，會在聚焦(jiao)面形成不(bu)(bu)一(yi)致的放(fang)(fang)大(da)(da)效果(guo)，如中(zhong)間是(shi)(shi)1.0倍，邊(bian)緣(yuan)(yuan)可能就(jiu)是(shi)(shi)1.3倍，這(zhe)個(ge)(ge)倍率差(cha)異(yi)每個(ge)(ge)顏色都有，而(er)且每個(ge)(ge)顏色的差(cha)異(yi)不(bu)(bu)一(yi)致，其結(jie)果(guo)就(jiu)是(shi)(shi)在成像外圍一(yi)圈的成像出(chu)現彩色的邊(bian)緣(yuan)(yuan)，這(zhe)就(jiu)是(shi)(shi)放(fang)(fang)大(da)(da)率色差(cha)，或者(zhe)叫橫向色差(cha)（Lateral Chromatic Aberration）.

軸(zhou)向色差(cha)在成(cheng)像(xiang)Z軸(zhou)，橫向色差(cha)在成(cheng)像(xiang)XY軸(zhou)，前者只能在物鏡層面校正，后(hou)者的校正方法比較復雜(za)，固定筒長(chang)和無限(xian)遠光學有(you)不同(tong)(tong)策略(lve)，不同(tong)(tong)品牌之(zhi)間也有(you)差(cha)異，我們先(xian)略(lve)過(guo)，后(hou)面再(zai)說(shuo)。

·熒光物(wu)鏡和普通物(wu)鏡區別何在(zai)？

消色差鏡組

18世紀，光學家John Dollond發明(ming)了(le)消色(se)(se)差(cha)(cha)鏡(jing)組，將紅(hong)藍兩(liang)色(se)(se)聚焦到跟(gen)綠(lv)色(se)(se)焦面(mian)相近的焦面(mian)，從而大大減少(shao)了(le)軸向色(se)(se)差(cha)(cha)，提升了(le)清晰度，而且他的設(she)計(ji)成本夠低，因此消色(se)(se)差(cha)(cha)物(wu)鏡(jing)自(zi)此逐(zhu)漸成為(wei)了(le)望遠鏡(jing)和(he)顯微鏡(jing)的基(ji)本配置，直至今(jin)天。普通消色(se)(se)差(cha)(cha)設(she)計(ji)，可(ke)以校正紅(hong)藍兩(liang)色(se)(se)色(se)(se)差(cha)(cha)，以及綠(lv)色(se)(se)波段的球差(cha)(cha)。

熒光物鏡規格對比

熒光物鏡，或者(zhe)說半(ban)復(fu)消色(se)差物鏡(jing)(jing)，通過引入螢石(shi)鏡(jing)(jing)片等先進材料(liao)和更復(fu)雜鏡(jing)(jing)組，進一步強化了(le)軸向(xiang)色(se)差校正能力，可以將紅綠(lv)藍(lan)三(san)色(se)甚至(zhi)四色(se)聚(ju)焦到同一個焦面，并校正紅綠(lv)藍(lan)三(san)色(se)甚至(zhi)四色(se)的(de)球差。

熒光物鏡工作距離較普通消色差更短，擁有顯著更高的數值孔徑（N.A），成像更清晰、銳利、高襯度，另外熒光物鏡成像像場普遍達到26.5mm，適合搭配25mm超寬視場目鏡，比普通消色差18-23mm的視場大一圈，在各種鏡檢觀察中，你都能明顯體驗到半復消色差相對普通消色差帶來的巨大提升。

高分辨率成像通常用APO物鏡

如果(guo)加入更多鏡(jing)組，將色(se)(se)(se)差校正提升到(dao)四色(se)(se)(se)或(huo)者五(wu)色(se)(se)(se)水平，就得到(dao)復消色(se)(se)(se)差物鏡(jing)（APO）了，它工作距離更短(duan)，數值孔徑更高，幾乎把整個光譜的色(se)(se)(se)差都給消除了，適合各種高分(fen)辨率成像，但(dan)對于(yu)大部分(fen)鏡(jing)檢來說(shuo)，從半復消色(se)(se)(se)差到(dao)復消色(se)(se)(se)差的提升并沒(mei)有(you)那(nei)么巨大，因此(ci)鏡(jing)檢應用中并不普(pu)及。

需要(yao)補(bu)充(chong)的是，熒光(guang)(guang)物(wu)(wu)鏡也(ye)是有效果差(cha)異的，有些熒光(guang)(guang)物(wu)(wu)鏡的色差(cha)校正(zheng)和球差(cha)校正(zheng)都更(geng)強(qiang)，有些則(ze)只(zhi)是強(qiang)化了(le)球差(cha)校正(zheng)，另外(wai)即(ji)便同樣是熒光(guang)(guang)物(wu)(wu)鏡，不(bu)同鍍膜(mo)技術的差(cha)異，也(ye)會讓熒光(guang)(guang)物(wu)(wu)鏡在透過率(lv)方面出現差(cha)距，明美(mei)高透過率(lv)的熒光(guang)(guang)物(wu)(wu)鏡在熒光(guang)(guang)觀察(cha)和暗場觀察(cha)、正(zheng)交偏(pian)光(guang)(guang)等觀察(cha)中更(geng)有優勢。

·能隨便買個熒光物(wu)鏡(jing)給自(zi)己的(de)顯微鏡(jing)升(sheng)級嗎(ma)？

平場消色差物鏡常用于醫院熒光鏡檢

使用熒光物鏡做熒光觀察，不僅目視成像背景更暗、熒光更明亮清晰，相機CCD成像的效果也會清晰銳利。那么對于已有平場消色差物鏡的用戶來說，能不能隨便買個熒光物鏡給自己的顯微鏡升級呢？

答案(an)是否定(ding)的(de)。這就需要補充剛(gang)剛(gang)提到但還(huan)沒講(jiang)完的(de)問題，橫向色差的(de)消除。

補償目鏡

在固定筒長(chang)的(de)舊時(shi)代(dai)，物(wu)鏡的(de)橫向色差(cha)問題(ti)很難解(jie)決，廠(chang)商的(de)策(ce)略是以毒(du)攻毒(du)，用同樣(yang)有(you)橫向色差(cha)，但差(cha)異率(lv)反過來的(de)目(mu)鏡進行(xing)補償，從而實現成像(xiang)(xiang)的(de)消色差(cha)。如果不使用補償目(mu)鏡，成像(xiang)(xiang)畫面的(de)外圍將(jiang)會非(fei)常糟(zao)糕。

明美物鏡采用獨立消色差設計

到固定筒長(chang)末(mo)期和(he)(he)無(wu)限遠光學時代，奧林巴斯和(he)(he)尼康終于實現(xian)在物(wu)鏡(jing)層(ceng)面把橫向色(se)差解(jie)決掉，稱(cheng)為(wei)“獨(du)立(li)色(se)差校正(zheng)"，而蔡司和(he)(he)萊卡則沿用固定筒長(chang)時代的(de)策(ce)略，將補(bu)償(chang)橫向色(se)差的(de)任務(wu)交給(gei)了觀(guan)察(cha)頭底部(bu)的(de)管透鏡(jing)和(he)(he)目鏡(jing)鏡(jing)，需(xu)使(shi)用跟物(wu)鏡(jing)配套的(de)觀(guan)察(cha)頭才(cai)能消(xiao)色(se)差。明美物(wu)鏡(jing)采(cai)用的(de)是(shi)獨(du)立(li)消(xiao)色(se)差設計，更(geng)便于實現(xian)高質量(liang)的(de)顯(xian)微(wei)相機成像和(he)(he)定制產品(pin)開(kai)發。

無(wu)(wu)限遠光(guang)(guang)學時代不同(tong)系統(tong)之間(jian)還有齊焦(jiao)距(ju)離、齊軸性(xing)和基準焦(jiao)距(ju)等(deng)差異，不建議用戶自行購買(mai)熒光(guang)(guang)物(wu)(wu)鏡(jing)進行升級，以(yi)免出(chu)現兼容問題(ti)導致(zhi)效果不佳或使用體(ti)驗(yan)不好，升級物(wu)(wu)鏡(jing)請聯系原廠或明美等(deng)業的顯微鏡(jing)廠家(jia)。另外(wai)明美還提供(gong)LED數顯熒光(guang)(guang)模塊，適合把(ba)無(wu)(wu)限遠光(guang)(guang)學的普通(tong)顯微鏡(jing)升級成熒光(guang)(guang)顯微鏡(jing)，包括奧林巴斯CX23正置、尼康TS100倒置、蔡司V8體(ti)視等(deng)都可以(yi)。

總結：普通消色差物鏡可以校正紅藍色差和綠球差，足夠滿足醫院真菌檢查等常規熒光鏡檢；熒光物鏡（半復消色差物鏡）可以校正紅綠藍三色的色差和球差，熒光信號更強，信噪比更高，適合FISH熒光原位雜交等高要求的熒光成像。同時在偏光、暗場等其他觀察方式下，熒光物鏡也會有更好的表現，前提是升級的物鏡跟機身、觀察頭有良好的適配，建議找原廠或專業顯微鏡廠家升級。