体视显微镜发展历程

2016-08-02新闻资讯

在19世纪中期,弗朗西斯·赫伯特威汉姆伦敦设计第一个真正成功的立体显微镜。 威汉姆合并一个新颖的方法,利用消色差棱镜把光束后方的一个目标。 几年后,约翰器皿斯蒂芬森产生类似的工具(见图1),威汉姆双目显微镜设计,遭受工件所带来的单一镜头实际上并没有产生真正的立体效果。
霍雷肖·s·格里诺在1890年代初,美国的仪器设计,引入了一个新颖的设计成为现代stereomicroscopes的祖先。 格里诺相信耶拿的卡尔蔡司公司生产显微镜,而是将格里诺的透镜装配系统,蔡司工程师设计反相棱镜产生勃起的形象。 这个设计已经经受住了时间的考验(大量的显微镜化验员),是一个主力在医学和生物解剖整个二十世纪。 显微镜仍然是一个最喜欢的许多特定的应用程序。
Stereomicroscopes上半年生产的20世纪,或被称为解剖显微镜,就像传统的复合显微镜的时代。 他们是沉重的,构造主要来自黄铜,利用棱镜图像勃起,简单的透镜系统组成的一个或两个对比。 工作距离是成反比的放大,并在最高可用很短的放大。 这些显微镜的使用主要是为了解剖,因为很少有工业应用涉及小程序集所需的显微镜检查。 甚至手表制造商使用单眼loupes !
首先介绍了现代立体显微镜在美国在1957年由美国光学公司。 命名为 Cycloptic ® 设计了一个压铸铝住房,这个突破,不断工作距离(在4英寸,是最长的了),和一个内部放大装置,使得观察者增加目标放大0.7倍到2.5倍的五个步骤。 此外,显微镜利用整块的玻璃装配棱镜,配备各种附件包括站,武器,和照明,符合1950年的样式用深浅不一的灰色油漆方案(见图2)。显微镜的名字是来源于一个大型中央客观的底部的身体左右两个通道累积光从标本。
体视显微镜发展历程和组成结构
在以后的显微镜,更名为Cycloptic特性 常见的主要目标 ( 市场总监 )。 本设计使用一个大的物镜,关注标本时,形成一个图像在无穷远处。 Cycloptic,与大多数早期的立体显微镜的设计,降低了线程的挂载在显微镜体安全目标为位置下方一个可旋转的滚筒,其中包含两对无焦Galilean-style望远镜。 鼓旋转,使用望远镜镜头向前和扭转方向(放大和缩减),产生四种不同的放大。 第五放大是一个开放的通道,没有玻璃。 伽利略焦距透镜系统都有一个小的优势,一个非常小的直径,和很少的放大超过2倍或3倍。 2倍伽利略镜头将提供2倍或1/2x放大,根据定位,配对可以安排生产许多变体。 Cycloptic的头部包含现在被称为 管镜头 、架设棱镜和一双目镜。 这显微镜迅速成为受早期半导体制造商,尤其是西部电气。
两年后(1959年),博士伦Cycloptic竞争引入了立体显微镜,但一个尖端的进步:连续变量,或 变焦,放大。 命名为 StereoZoom ® ,这个显微镜是第一个立体显微镜没有架设棱镜,在基本成形 格里诺 设计,这将在下面详细讨论。 一般都相同的大小和形状Cycloptic(图3),和有一个类似的放大范围(0.7 x 3.0 x)相似的工作距离。 显微镜还出现一个新的博士发明:四个表层镜子增强铝涂料,战略定位倾向棱镜和执行功能 普罗 架设棱镜。 在立体显微镜勃起图片是有用的因为显微镜工作者经常必须执行交互式操作的标本在观察。 任务,如解剖、micro-welding工业组装,或卵母细胞的显微镜下注射更方便当标本进行相同的物理方向镜台上通过目镜能够看到。 同样,真正的标本之间的空间关系特征的研究是自然的帮助下,树立形象。
除了有一个降低成本相比prism-equipped显微镜,StereoZoom也更轻的重量。 基本的显微镜系统或“Pod”,因为它被称为,旁边是一个巨大的选择的辅助镜头,目镜,照明,手臂和站,所有生产创造潮流风格,经历了40多年。 接受的StereoZoom迅速新兴半导体行业是直接和长寿。 这部小说设计为主的立体显微镜市场许多年,直到由徕卡在2000年停止生产,在1980年的美国光学显微镜资源相结合,博士伦,Leitz,锐彻,野生。
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介绍了在1960年的早期,缩放stereomicroscopes尼康,奥林巴斯,Unitron等(不那么广为人知)知名的日本公司开始在美国。 总的来说,日本、美国和欧洲显微镜制造商继续推进的发展“更大更好”stereomicroscopes一系列新特性。 这些进步加速了高速计算机的发明,使其可行的光学设计人员解决复杂问题,建立一个有效的变量放大变焦镜头系统well-corrected光学畸变。
今天的立体显微镜设计特性高数值孔径的目标,得到高对比度的图像,有最少的耀斑和几何失真。 观察管能容纳high-eyepoint目镜有视野26毫米,屈光度调节,使图像和十字线同时合并到一个焦点。 此外,许多模型运动高变焦比率(12 x-15x)提供一个放大范围宽(2 x - 540 x)和减少改变目标的必要性。 人体工程学特性纳入显微镜设计有助于减少疲劳在长时间的操作,和新的配件使现代stereomicroscopes形象不切实际的仅仅几年前的标本。
人类的眼睛和大脑功能一起产生被称为什么 立体视觉 ,它提供了空间,三维图像周围的对象。 这是因为大脑的解释两个图片收到每个视网膜略有不同。 平均人眼相距的距离约为64 - 65毫米,和每只眼睛感知物体从不同的角度,不同几度。 传播到大脑时,图像融合在一起,但仍保持高度的深度知觉,这是真正了不起的。 这个能力感知深度的立体显微镜利用通过传输双图像由小角度倾斜(通常10至12度)产生一个真正的立体效果。
立体显微镜的设计
在一些立体显微镜系统,标本成像利用两个独立的复合显微镜光学火车,每个组成的一个目镜,客观,中间镜头元素。 其他设计采用在两个个体之间共享一个共同的目标光学通道。 两个不同的图像,来自稍微不同的视角,投射到显微镜工作者的视网膜,刺激神经末梢传递到大脑的信息进行处理。 结果是一个三维图像分辨率有限的标本的显微镜光学系统参数和视网膜神经末梢的频率,就像极限粒度在胶卷或像素密度在一个电荷耦合装置(CCD)数码相机。
Stereomicroscopes大致可以分为两种基本的家庭,每一个都有正面和负面的特征。 最古老的stereomicroscopic系统,发明者的名字命名的格里诺,利用身体双管,倾向于产生立体的效果。 一个更新的系统,称为共同的主要目标(前面介绍),利用一个大目标之间共享一对目镜管和透镜系统。 要么类型的显微镜可以配备了步进式个人镜头改变放大,或一个连续变量zoom-type放大系统。 下面的讨论解决了格里诺和常见的优缺点主要目标立体显微镜的设计。
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格里诺设计,引入了蔡司的二十世纪,由两个相同的(对称)光学系统每个包含一个单独的目镜和客观准确的定位在一个住房安排(图4)。这个设计的主要优点是可获得的高数值孔径,因为目标是非常相似的设计与运用在古典复合显微镜。 一般来说,身体的下部管,包含的目标,锥形和趋同是最好的重点对象的飞机。 身体的上端管项目的一对图像观察者的眼睛,通常用一双标准的目镜。 大小、焦点、旋转和定心的两幅图像在非常严格的公差必须保持不变,这样眼睛的观点本质上相同的场景。 离开千篇一律是每张图片的略有不同的视角投射到视网膜上。 由于收敛角,一般从10到12度在现代设计中,左眼视图对象从左边,而右眼视图相同的对象从一个稍微不同的角度在右边。
一双架设棱镜或镜像系统利用de-rotate和转化放大图像的目标并将其呈现给观察者看来没有显微镜。 身体管构建提供一个直接视线在某些设计,而另一些人支持与额外的棱镜来允许倾斜管显微镜工作者和更自然的观看位置。 由于成像光线穿过中心的复杂的透镜系统,图像的质量对其中心对称,与大多数复合显微镜一样。 此外,光学畸变校正在Greenough-type显微镜难度比常见的主要目标的设计,因为镜片小,轴向对称,并且不依赖于光线通过客观的外围。
出现变形工件在格里诺显微镜设计由于每个身体的斜分离管从一个共同的轴。 被称为 梯形 效果,这种扭曲导致区域左侧的右眼出现略小于右侧相同的形象,当然也是相反的左眼的图像(见图5)。梯形失真源自于这样一个事实:每个身体管产生的中间图像倾斜的标本飞机,和倾斜相对于彼此,所以只在中部地区同时集中在相同的放大。 视场的结果是,外围部分集中略高于或低于实际标本飞机,有很小的差异放大,尽管眼睛通常弥补这种效应和显微镜学家通常是不明显的。 在长时间的观察期间,可以加速疲劳和紧张梯形的效果。
小变化在整个视野放大,专注在格里诺stereomicroscopes可能注意到照片或视频图像通过一方产生的工具,特别是如果对象主要是平面和直线。 在显微摄影,专注不连续倾角很容易带来补偿通过倾斜标本或光束路径之一,显微镜光轴垂直于飞机横向试样。 十字线进行测量时,线性目镜网格应该定位在一个垂直方向梯形效应降到最低。 另一个解决方案是使标本或显微镜下五或六度和否定收敛。
常见的主要目标立体显微镜设计中心的折射作用单一,大直径物镜,左右两个渠道视图对象。 每个频道经营作为一个独立的光学系统平行于另一个(这是他们也被称为的原因 平行 显微镜,图4),个体之间存在平行光通道和目标(图像投影到无穷大)。 这样的安排保证收敛的左派和右派光学轴配合标本中的焦点平面。 因为这平行轴安排通常是扩展到包括目镜,左边和右边的图像被显微镜工作者的眼睛很少或根本没有收敛。 常见的主要目标系统的一个主要优势是,光轴的目的是正常标本飞机,而且没有固有的目镜焦平面图像的倾斜。
尽管在大多数情况下有通常的10到12度收敛标本,大脑是不习惯解释三维图像没有收敛,导致一个独特的特定于首席营销官stereomicroscopes异常。 当通过这种类型的显微镜观察标本时,中心部分的标本似乎略高,这样一个平面样品现在似乎有一个凸形状。 例如,一枚硬币会出现被厚的中心,所以它将岩石从一边到另一边时倒放在一个平面上。 这个工件是被称为 透视失真 ,但不应引起关注,除非利用显微镜来判断平面度或高度(参见图5)。标本与复杂的或圆形的形状,同时显示一定的透视失真,通常不似乎扭曲了通过立体显微镜能够看到。
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透视失真有时被称为 凸起 或 球状的效果 ,结果从梯形的组合和枕形失真。 为例,提出了在图5中稍微夸张的例子是美国林肯美分,一个碟状平坦的硬币,会出现在立体显微镜严重扭曲的观点。 原分钱顶部的插图显示平面。 下方同时图像投影显微镜的左眼和右眼,这表明一个不对称的枕形失真的中心轴指向显微镜。 最终结果是一个圆顶的感知——或者globe-shaped对象图像时从目镜都投射到视网膜和大脑中融合在一起。 大多数高端研究年级共同产生的主要目标stereomicroscopes主要制造商已经几乎消除了这个工件,但它仍然发生在一些不太昂贵的显微镜。
另一个工件经常遇到常见的主要目标stereomicroscopes是少量的离轴像差如散光,昏迷,横向色差出现在每张图片的中心。 这是因为每个光学通道接收光线从一个不平衡的地区的大目标,而不是直接从中心位置畸变(特别是发生离轴)至少在镜头或几乎不存在最好的光学修正。 效果一般不注意到当两只眼睛是用来查看标本,但显微照片或数字图像可能不对称几何穿过田野。
一般来说,正确的色差是困难和昂贵的,尤其是考虑到大量大小和玻璃生产中使用的目标。 一些首席营销官立体显微镜的设计让这个问题通过提供设施来抵消中央大目标,定位在轴左边或右边的通道。 甚至其他显微镜设计提供了一种手段取代传统的大目标infinity-corrected目的,可以使用视图和标本在高的放大照片(和数值孔径)。
最大的设计特点和实际利用一个共同的主要目标立体显微镜,与大多数现代显微镜一样,是无限远光学系统。 平行光通路,通道两个平行轴,之间存在客观和可移动的头/观察管组装(标记为 无限的空间 在图6)。这使得毫不费力的配件,如分光膜、同轴episcopic照明者、照片或数字视频中间管,管,eyelevel立管,和图像传输管显微镜身体和头部之间的空间。 还可以将这些配件之间的空间目标和变焦的身体,虽然这是很少在实践中来完成的。 由于光学系统产生一个平行束光线之间的身体和显微镜的头,添加的附件不引入显著的畸变或改变图片的位置在显微镜下观察。 这种多功能性不可用在格里诺stereomicroscopes设计原则。
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这是一个艰巨的任务来确定这两个设计(CMO或格里诺)优越,因为没有公认的标准来比较性能之间的立体显微镜系统。 常见的主要目标显微镜,一般来说,有一个更大的聚光能力比Greenough-design和更高度修正光学畸变。 一些观察和显微摄影最好进行利用首席营销官显微镜,而其他情况可能要求格里诺设计独有的特性。 因此,每个技术人员必须确定是否一个设计将更适合手头的任务和使用此信息来制定一项战略,立体显微镜调查。
在大多数情况下,格里诺之间的选择或常见的主要目标stereomicroscopes通常是基于应用程序,而不是一个设计是否优于其他。 格里诺显微镜通常用于“主力”应用程序,如焊接微型电子元件,生物标本,解剖和类似的常规任务。 这些显微镜是相对较小的,便宜的,非常坚固,使用简单,易于维护。 常见的主要目标显微镜通常用于更复杂的应用程序需要与先进的高分辨率光学和照明配件。 这些可用的各种配件显微镜借给他们的力量的研究领域。 在许多工业情况下,格里诺显微镜可能会发现在生产线,而常见的主要目标显微镜是有限的研发实验室。 另一个考虑是购买显微镜的经济学,特别是大规模。 常见的主要目标stereomicroscopes可以花费几倍格里诺显微镜,这是一个主要考虑制造商可能需要成千成百上千的显微镜。 不过,也有例外。 如果一个共同的主要目标显微镜是更好的工具工作,真正的拥有成本可能更低。
在立体显微镜放大:目标和目镜
在立体显微镜总放大实现产品目标和目镜的放大,加上任何中间,或者提供的外部辅助放大透镜系统。 多年来,许多独立的方法已经发展变化(增加或减少)stereomicroscopes的放大倍数。 在最简单的显微镜,目标(或单目标CMO设计)永久性安装在下半身住房、和放大只能改变通过引入不同力量的目镜。 稍微复杂显微镜总放大因素可互换的目标,使调整利用权力或高或低的目标或用不同放大倍数的目镜。 目标在这些模型安装通过螺纹或夹子,这使相对快速转换到一个新的放大。
中层stereomicroscopes配有滑动客观住房或旋转炮塔包含几个匹配集的目标产生不同放大倍数的因素。 为了调整显微镜放大,操作员只需扭曲炮塔的位置一个新的辅助通道管下的成对设置的目标。 显微镜在这个设计曾经非常受欢迎的,但现在很少生产。
高质量stereomicroscopes与变焦镜头系统或装备 旋转鼓 包含伽利略望远镜,用来增加和减少整体放大。 旋转鼓系统功能作为一个整体中间管(或块)包含配对组镜头,可以安装到光学通路通过旋转鼓。 在大多数模型,积极的追随者是用来充当“点击停止”安全镜头安装到正确对齐,并按通知运营商新的放大倍数。 鼓通常有一对空镜头坐骑,没有辅助透镜,可以定位的光学路径允许使用客观、目镜组合没有额外的放大。
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变焦系统(如图7所示)提供了一个连续可变放大范围可以调节将旋钮位于显微镜的外围身上或集成在身体本身。 这个设计可以消除可能发生的blank-out视觉丧失标本之间的空间关系特征改变离散放大时,加强设置。 在一些旧文学,变焦系统通常被称为 变焦系统 希腊词后 潘 “每一个” 奎托斯 “权力”。 缩放比例不同4 : 1、15 : 1、根据显微镜时代制造商和模型。 一般来说,变焦镜头系统包含至少三个透镜组,每组支持两个或两个以上的元素,是战略定位与相互尊重。 通道管中的一个元素是固定的,而其他两个是顺利翻译上下通道内的精密凸轮。 系统设计允许快速和连续的变化放大,同时保持焦点显微镜。 变焦系统后,利用继电器和/或额外的镜头元素建立图像投射到目镜。 新的立体显微镜的几个模型采用积极click-stop警报显微镜工作者在选择放大头寸变焦范围。 这种区别是至关重要的校准以给定的功率放大级的步骤中,一个功能时,经常发现有用执行线性测量。
早期立体显微镜变焦镜头系统的放大范围约7倍到30倍。 放大因素慢慢增长作为这类显微镜光学性能改善,现在和最近的学生显微镜功能变焦范围之间的2倍和70倍。 中层stereomicroscopes变焦放大因素之间具有放大上限250 x 400 x,而高端研究显微镜运动放大系统,可以达到在放大500倍。 这放大范围广是由一系列的景深和工作距离远远大于在复合显微镜有等效的放大。 现代的工作距离stereomicroscopes 20到140毫米之间的不同,这取决于目标放大和缩放比例。 通过添加专门的辅助附件眼镜,工作距离可以达到300毫米以上。 场直径也比那些实现更广泛的复合显微镜。
辅助附件镜头可以安装到客观桶专门设计stereomicroscopes(图8)。一般来说,附件镜头螺纹旋转成一个匹配的线程上设置目标的前面。 其他版本附着在桶夹紧装置。 这些镜头使放大倍数的显微镜工作者要么增加或减少的主要目标。
附件镜头时是有用的图像质量不是最重要的因素,因为光学修正不能准确地执行因为镜头不是安装在相同的位置在每次附呈。 此外,附件镜头修改目标工作距离(样本之间的距离和客观镜头前面元素)。 同时增加显微镜放大镜头也将呈现一个简短的工作距离,而附件镜头,减少放大产生相应的工作距离的增加。
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现代stereomicroscopes配有标准化widefield high-eyepoint目镜中可用的放大5倍到30 x约5倍增加。 可以利用这些目镜有或没有眼镜,和保护橡胶杯可以避免接触显微镜工作者的眼镜和目镜eyelens一样。
目镜通常配备有屈光度调节允许同时聚焦的标本,测量reticles和双目显微镜观测管支架(头)现在有可移动的管子,使操作员改变瞳孔间的距离目镜在55到75毫米。 瞳孔间的调整通常是通过旋转棱镜的身体对光学轴。 由于棱镜目标是固定在他们的关系,调整不会改变立体的效果。 这方便减少疲劳扩展观察时期,但是需要再度调整时所使用的仪器多个运营商。 注意,显微镜工作者正确戴眼镜的近视和视力差异的眼睛也应该戴眼镜的显微镜。 眼镜戴只在观察近距离工作应该删除,因为显微镜产生的图像有一定的距离。
的视野(有时缩写 视场 ),它是可见的,重点在显微镜观察标本时,是由客观的放大和固定字段的大小在目镜隔膜。 放大时增加传统或立体显微镜,如果目镜视场的大小却降低了隔膜直径保持不变。 相反,当放大倍数下降,在固定的视野增加目镜隔膜直径。 改变大小的目镜隔膜打开(这期间必须完成生产)要么增加视野以固定放大(大的隔膜大小),或减少的视野(小膜片的大小)。
在大多数化合物和立体显微镜目镜,物理直径的隔膜(坐落在前面或后面的目镜物镜)以毫米,被称为 字段数量 ,这是经常缩写和简称为 fn 。 实际的物理大小的隔膜和明显的光场大小可以改变在目镜设计有一个物镜隔膜以下。 测量和显微摄影reticles放置在平面上的目镜隔膜,从而出现在相同的光学共轭平面的标本。
目镜的视场直径,通常刻在住房外,除以放大权力的客观定量确定视场的大小。 还应该包括在计算缩放设置和任何额外的配件插入可能放大倍数的光路。 然而,不包括目镜放大,这是一个比较常见的错误是由新手在显微镜。 需要一个更广泛的视野时,显微镜工作者应该选择目镜具有更高领域的数字。 在较低的放大范围,stereomicroscopes大大复合显微镜的视野比古典实验室。 典型的字段大小10倍目镜和低功耗的目标(0.5 x)大约是65到80毫米(取决于缩放因子),大大超过了大小观察(约40毫米)与复合显微镜放大。 这些大字段大小需要高度的照明,和经常很难提供一个连续的照度标准在整个viewfield。
决议,在立体显微镜的景深
在立体显微镜分辨率取决于照明的波长和客观的数值孔径,就像任何其他形式的光学显微镜。 数值孔径是衡量目标的分辨能力和被定义为一半的孔径角客观乘以成像介质的折射率,在立体显微镜通常是空气。 照明波长除以数值孔径(微米),两个样本点之间的最小距离明显是由方程(罗利标准) :

分辨率(d)= 0.61×λ/(n×罪(θ))

在哪里 维 是最小的可分解的距离, Λ 是照明波长(通常是一个混合围绕在立体显微镜550纳米),N 的折射率介质之间的客观和标本,然后呢 θ 是客观的半角孔径。 作为一个例子,一个尼康SMZ1500立体显微镜配备了1.6 x复消色差的客观数值孔径为0.21,将有一个最大分辨率约1.6微米时试样与白光照明的平均波长550纳米。 注意,1.6倍的分辨率计算目标假定样本之间的成像介质和目标是空气。 客观的镜头制造常见的主要目标stereomicroscopes通常不同放大0.5倍到2.0倍,有三个或四个中间值。
工作距离放大,和典型的立体显微镜的数值孔径的目标在不同放大展示在表1。 在过去,一些制造商已经颜色代码分配给他们立体显微镜目标放大值。 表1中还列出了一系列的颜色代码分配尼康立体显微镜目标识别信息。 注意,许多制造商不立体显微镜目标指定一个特定的颜色代码,和表1中列出的代码只用于提醒读者,有些目标可能会显示本和其他专业专用术语。
立体显微镜客观规范

客观的 
放大
颜色代码 数值 
孔径
工作 
距离 
(毫米)
ED计划0.5倍 红色的 0.045 155年
ED计划0.75倍 黄色的 0.68 117年
ED计划1 x 白色的 0.09 84年
ED计划1.5倍 绿色 0.14 50.5
ED计划2倍 蓝色的 0.18 40
计划于0.5倍 N / 0.066 136年
计划1 x朊 N / 0.13 54
计划于1.6倍 N / 0.21 24


立体显微镜的分辨能力目标决定完全由客观数值孔径和不受目镜的光学参数的影响。 整体决议将不受影响当交换10倍目镜20倍或更高的放大倍数的目镜,尽管标本细节是不可见低放大率目镜放大时经常会显示增加。 最高权力目镜(30 x或更高)可能接近空放大,尤其是当显微镜总放大超过可以从客观的数值孔径。 为了衡量和比较的性能一个显微镜,分辨率值通常表示每毫米的线对(lp /毫米)。 尼康1.6倍的目标上面所讨论的,解决方法每毫米630线对在最佳条件下。表1

辅助附件镜头,在权力范围从0.3 x 2.0 x,可以改变工作距离和立体显微镜光学系统的分辨能力。 一般来说,分辨能力的影响成正比附件镜头的放大倍数。 现场放大倍数直径成反比,而景深成反比的放大倍数的平方。 工作距离的变化放大倍数也成反比,但很难计算,因为不是线性的函数。 此外,使用这些辅助镜头不会对图像亮度在大多数情况下产生重大影响。
数值孔径和等效焦距比数值

数值孔径 焦距比数
0.023 21.7
0.029 17.2
0.052 9.6
0.085 5.9
0.104 4.8
0.118 4.2
0.128 3.9
0.131 3.8

一般摄影镜头设计与一个系统,是基于评级 f-numbers (缩写 F ),而不是数值孔径(表2)。事实上,这两个值不同,但实际上表达了相同数量:摄影镜头的光收集能力或显微镜物镜。 F-numbers可以很容易地转换成数值孔径(反之亦然)以互惠的其他价值的两倍 :表2

焦距比数( F )= 1 /(2 x NA)和钠= 1 /(2 x F )

数值孔径(显微镜)等于成像介质的折射率乘以孔径角的目的。 焦距比数是透镜的焦距除以系统孔径的直径。 如果50-millimeter焦距透镜孔径相同直径100毫米镜头,镜头越短两倍焦距比数更长。 在这种情况下,最大直径是一样的在这两个镜头,大小 F / 2 50-millimeter透镜和 F / 4的100毫米镜头。
立体显微镜的孔径直径是固定的目标,类似情况与常规复合显微镜的目标。 显微镜放大倍数的增加或减少通过改变缩放因子,焦距也相应改变。 在更高的放大,焦距的孔径直径的比例增加,而相反放大是降低了。
2.0倍的焦距立体显微镜的目标是1.0倍目标的一半,反过来,是0.5倍目标的一半。 在一些尼康SMZ系列stereomicroscopes(U,10、800和800年),0.5 x目标的焦距为200毫米,100毫米1.0倍时,2.0倍物镜焦距是50毫米。 变焦系统的相对大小孔径(相对于客观的)函数控制焦距比数(和数值孔径)整个显微镜系统。 在新型显微镜,如SMZ1500,物镜的焦距已经减少了为了增加整个系统的数值孔径。 因此,0.5 x目的为SMZ1500 160毫米焦距,1.0倍和2.0倍的目标有焦距等于1/2和1/4的0.5倍镜头,分别。
一些制造商供应适配器戒指,让目标设计为一个特定的显微镜使用在其他模型)早些时候(通常stereomicroscopes。 在一些情况下,两个目标拥有相同的放大由于管的变化可以有不同的焦距镜头和变焦通道孔径规格。 作为一个例子,尼康SMZ-U立体显微镜1.0 x目标的焦距为100毫米,而后来模型SMZ1500显微镜使用的80毫米焦距客观有相似的放大和光学修正。 两者的区别显微镜设计变焦系统孔径的大小,导致短焦距SMZ1500系列的目标。 当交换目标相同的放大,但是不同的焦距,必须引入一个额外因素总放大倍数的计算正确的焦距的差异。
在立体显微镜景深的目标

客观的 缩放因子 数值 
孔径
景深 
(微米)
10倍 15倍 20倍 30倍
人力资源计划 
1 x朊
0.75 0.023 1348年 1072年 934年 796年
1 0.029 820年 655年 573年 491年
2 0.052 239年 193年 170年 147
4 0.085 80 66 59 52
6 0.104 48 41 37 33
8 0.118 35 30 27 25
10 0.128 28日 24 22 21
11.25 0.131 26 21 21 19

在立体显微镜景深是一个重要的概念(甚至超过了与其他常见形式的光学显微镜),和强烈影响的总放大工具,包括贡献目标和辅助附件镜头。 的放大50倍,使用1 x客观(数值孔径0.10),10倍目镜,和5的缩放因子,一个典型的立体显微镜的景深展出大约是55微米。 如果添加到附件2 x镜头显微镜在50 x配置为运行时,新的放大100倍,但景深降到约14微米时,大量减少的价值没有辅助透镜(55微米)。 在这种情况下,它是明智的改变目镜放大10倍至20 x实现添加放大,以保留更大的景深值(见表3)。增加了客观数值孔径通过加强光学校正(例如,从消色差透镜高度消色透镜)也将产生一个适度减少领域深度。表3

尼康计划复消色差的景深值1 x客观展示在表3中,在那里他们被列为变焦放大倍数和目镜放大功能。 很明显从数据表中数值孔径增加随着变焦放大,而景深减少与增加目镜和变焦放大因素。
减少双可变光圈的大小定位目标和目镜之间可以加强景深。 这种隔膜是开启和关闭使用轮或杠杆显微镜体内住房。 实际上有两个子宫帽,一个为每个频道,共同的主要目标立体显微镜的设计。 这些膜片的作用是生产领域深度的增加,同时提高试样的对比观察目镜。 景深和数值孔径的变化,作为隔膜孔尺寸的函数,在表4给出了尼康计划复消色差的1倍目标在最高变焦放大倍数(11.25)。 随着膜片的大小增加,增加景深利用10倍目镜从26到89毫米,大约增加了200%。 同时,数值孔径从0.131到0.063的价值下降,或近100%。 有类似的影响在更高的目镜的放大。
景深和数值孔径与可变光圈孔径

数值 
孔径
景深 
(微米)
10倍 15倍 20倍 30倍
0.131 26 22 21 19
0.095 44 39 37 35
0.063 89年 83年 79年 76年

关闭虹膜横隔膜也将产生一个整体光强度降低,增加曝光时间数码和胶片相机系统。 在大多数情况下,膜片的最佳设置是由实验决定的。 随着膜片正在慢慢关闭,图像开始显示更多的对比光照强度慢慢消退。 在某种程度上,取决于光学显微镜的配置、图像开始降解和标本细节表现出衍射现象而分钟结构细节消失。 最好的设置是最大标本细节和最大对比度之间的平衡在目镜,电影,或者在数字图像。表4

光学显微镜和数码影像
格里诺和常见的主要目标stereomicroscopes很容易适应图像捕获利用传统的光学显微镜技术(电影)或通过先进的数码影像。 通常采用光学显微镜作为一种工具来记录样本的空间分布细节之前,用高功率复合显微镜观察和成像。 这种技术通常是必要的生物标本,解剖,染色,选择性执行安装。
主要关注在立体显微镜数码成像和显微摄影的低数值孔径是目标,和无法捕获在电影(或数字图像)通过目镜观察到的巨大的景深。 也有一些限制因素,应考虑当拍摄标本通过单一的身体管利用Greenough-style立体显微镜。 因为显微镜物镜是定位在一个轻微的角度标本,深度和分辨率显微镜目镜中看到不是记录在电影。 一些制造商曾经提供配件,有助于缓解这些问题,但许多老一辈的显微镜的零配件库存耗尽,photomicrographers限制选择。
老stereomicroscopes可以配备数码或胶片相机使用附件可用在互联网上或者通过光学和科学供应房屋。 这些附件存在于几乎每一个可以想象的摄像系统,和许多适合摄像机直接与目镜观察管离开。 新stereomicroscopes有三目的头或摄影中间管(有时需要投影目镜)作为一个选项,但这些往往是有限的在使用显微镜厂家指定的相机系统。
体视显微镜发展历程和组成结构
在图9中给出的显微镜是一种先进的尼康research-level立体显微镜装备传统成像与宝丽来胶片和数码摄像机。 相机系统耦合的显微镜通过分光镜附件所附文件作为中间片显微镜的身体,双眼之间的头。 单和双口分光镜等都可以从使用尼康相机与一个或两个系统。 光路是直接进入相机的港口选择杆位于前面部分的中间部分。 标准c-mount、f-mount和专有耦合系统可以支持各种各样的相机系统。 此外,尼康提供投影镜头不同的放大,可以利用改变图像尺寸在电影或数字图像。
十字线照片可以插入一个目镜组成图像的捕获、或暴露的焦点仪监测系统可以用于相同的目的。 放大显微照片或数字图像计算产品的投影透镜放大(如果使用)倍变焦放大和客观的放大。 一些分光镜港口也介绍第四个放大倍数,通常0.5 x 2.5 x,必须包括在计算中。 其他显微镜制造商提供类似的相机系统专为他们设计的立体显微镜的产品目录。
诞生在立体显微镜的一个独特的方面是构成图像的能力 立体声双 ,采用标本有明显的三维空间结构之间的关系的细节。 第一步是使用左目镜拍摄标本,通过正确的目镜紧随其后的是另一张照片。 另一种过程,也可以利用常见的主要目标stereomicroscopes包括倾斜水平上的标本(阶段)轴角的7到8度的左边显微镜光学轴。 捕获显微照片或数字图像后,右边的标本是倾斜的相同数量的光轴和另一个显微照片(数字图像)是记录。 这个策略产生同样的效果,两个连续的照片Greenough-style立体显微镜。
印刷或数字图像处理后显微照片,它们可以并排安装(或显示在电脑显示器)和立体查看器查看,呈现标本细节惊人的三维显示。 很重要的是,立体像对的方向和定位的同时,立体声查看器的要求。
结论
放大通常被认为是最重要的标准来判断一个光学显微镜的性能。 这是不现实的,因为正确的放大是一个满足手头的任务和不必要的不应超过。 许多经典的细胞结构和功能的基础上,调查和半导体结构的微小细节,最经典的传播和反射化合物进行光学显微镜。 的放大在400 x 1000 x范围所需的这些研究中,通常不依赖于大深度的领域成功的观察。 另一方面,各种各样的标本必须检查小的放大,但需要更大的景深与高度的对比。
Stereomicroscopes特征有价值在三维的情况下观察和感知的深度和对比样品结构的解释是至关重要的。 这些工具也需要基本当标本的精密控制在一个大的舒适的工作空间。 宽阔的视野和可变放大显示stereomicroscopes也是有用的小型工业建筑组件,或生物研究,需要小心操纵微妙和敏感的生物。
考虑到目前广泛的配件用于立体显微镜系统,这类显微镜在众多的应用程序非常有用。 站和照明基地可以从所有的制造商,并且可以适应几乎任何工作情况。 有多种选择的目标和目镜,增强与附件镜头和同轴照明安装在显微镜作为一种中间管。 工作的范围可以从3 - 5厘米的距离高达20厘米的一些模型,允许大量的工作目标和标本之间的空间。
现代stereomicroscopes设计与人体工程学问题,而且大部分的光学总成密封防止灰尘和篡改的豆荚,并包含透镜盾牌保护光学元素从环境危害。 抗反射涂层的表面蒸发到大目标前镜头为保护这些精致的部分不受腐蚀性液体或气体的攻击,或从磨料粒子,可能会导致芯片和划痕。
stereomicroscopes有限的效用只有通过他们的分辨能力。 这些显微镜享受广泛使用在各种学科的任务需要这个类的发现在现代仪器的特性。 其中有教育(生物、化学、植物学、地质学和动物学),医学和病理学、半导体工业、冶金、纺织等行业,需要微型组件的装配和检验。

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