介绍
当典型的显微镜谈到无限光学，他们可能有一个可以做任何事情梦光学系统的这一形象。有人说，提高性能，当您使用显微镜无限远光学系统。因此，他们得出结论，如果它不是一个无限远的光学系统，它不是在一个较高的水平执行。
对所有制造商真的努力地做到这一点，并满足用户的期望？这是真的，无限远光学显著提高系统的灵活性，但是无限远的光学性能始终优于有限光学系统？
尼康CFI60光学设计团队面临这一命题头。他们深入研究的优势和其他制造商的系统的缺点，发现光学性能和系统灵活性之间的最佳平衡。本文将帮助你理解为什么一个无限远的光学系统，用于生物应用，设置纳入管镜头200毫米的焦距，与60毫米齐焦距离的物镜，25毫米物镜螺纹尺寸新的性能标准。
为什么管镜头200毫米的焦距？
在一个有限光学系统，从物体的光通过物镜之后，它被导向主图像平面（通常被称为中间图像平面上，位于所述目镜焦点）和如在图1所示的收敛那里。
在一个无限远光学系统，但是，光通过物镜后变成平行的光线的通量和不收敛，直至通过管透镜后，如图2。这并不意味着无限距离可光后获得传递物镜（最多到管透镜）。通过物镜后，从光轴上的物体光平行移动到沿光路这个轴。从物体的外围光来在一个对角于光轴形成平行光线和进步的通量为图解在图3中，介绍如下。
正因为如此，存在其中这些光射线可以不再受管透镜被捕获，如果管透镜的位置是从物镜太远实例。这会导致周围的视场边缘的图像变暗或模糊，从而防止显微镜从执行在其全部潜力。术语无限远光学简单地意味着，光通过物镜后变成平行的光线的通量，而不是一个无限的空间是可用的光学系统的内部。
如果我们要采用无限远光学为了进一步发展显微镜，我们将需要增加的物镜和管镜头之间的距离，以及提高系统的灵活性。延长这个距离，我们减少了平行光的光束的角度的光轴之外。一般认为，对于管透镜较长焦距将实现这一点，但该长度有限制。
用公式求出在无限远光学显微镜物镜的放大倍率(M(o)) ：
Mo =管镜头焦距 (Ft) / 物镜焦距 (Fo)
其中管透镜的焦距(F(t))和物镜的焦距 (F(o)) 在图2中描述。如果管透镜的焦距变长，到像面的距离（在目镜）还将与物镜的长焦距增加。自然地，这使得在显微镜的大小。考虑到这一点，得出的结论是，在200毫米的焦距将是最适合的管透镜。其他厂商采用的焦距160毫米和180毫米。
从位于远离光轴的对象得到相同尺寸的图像，管透镜的长焦距产生光的对光轴一个较小的角度。光线不散开这样的距离在管透镜之间，并可以增加极大地提高如下面的图4示出了用于系统的灵活性的潜在物镜。
这种设计具有某些光学优点。如图5所示，当在160毫米至200毫米焦距管透镜相比，200毫米透镜产生离轴光线的具有较小角度的通量。在这种情况下，光线穿过在相衬附件的相位环，该DIC棱镜在诺马斯基DIC附着，或在落射荧光附件的分色镜，产生平行于光轴和那些光元件之间较小的位移对角线它，这样的配件更有效地工作。这是一个很大的光学优点，并且也有助于在落射荧光显微镜对比度的改进的水平场主要因素。
为什么物镜60毫米的齐焦距离？
一旦管透镜的焦距为200毫米，物镜的齐焦距离必须从标准45毫米增加。如在上管的长度的部分说明的那样，物镜的焦距，以便保持相同的放大倍数也增大，并且由于45毫米不在这个设计提供最佳的空间时，不能得到高品质的图像。在实践中，在 CF N Plan Apo 60x oil为160毫米的机械管长度，认为是在有限物镜的最终，挤满了在45毫米的有限的空间透镜。当这有限系统替换为无限远系统和物镜被分成一个物镜和一个管透镜，管透镜的焦距变的约150毫米当量。在此基础上，我们可以计算出齐焦距离以提供超越了有限的系统如下的光学性能：有限系统物镜齐焦距离为45毫米;为150毫米的管镜头焦距，无限远系统的物镜齐焦距离为x;并且管透镜的焦距为200毫米。在解决这个比例，如果45：150 =X：200，则x= 60毫米。因此，如果管透镜的焦距为200毫米，最佳物镜齐焦距离具有为60毫米。
使用160毫米的管长度的最佳齐焦距离以上计算为48毫米，为180毫米的管长度为54毫米。对于显微镜制造商谁在他们的无限远光学系统设定为45毫米物镜齐焦距离，那么他们将无法利用其物镜的全部潜力。
由于工作距离（WD）也增加以匹配长期物镜焦距，谁使用45毫米的距离齐焦厂家都在他们的无能劣势，利用尼康实现较长的工作距离。使用plan Apo 60x oil（NA 1.4）的物镜作为比较，我们看到由制造商WDS成比尼康少至少50％。这表明，有在以容纳各种类型的试样以及易于操作的能力的差异。
常见的更正无限长度管
生产厂家管长度
（毫米）
尼康200
奥林巴斯180
徕卡200
蔡司164.5
表格1
低倍率镜片要求的特定大小。如果物镜的放大倍率为1倍时，“M(o) = F(t)/F(o)”，在管的长度部分中使用公式表明物镜的焦距和该管透镜将不得不是相同的。在尼康的情况下，为了完善200毫米的管镜头焦距，45毫米的距离齐焦将离开在设计空间太小。通过增加60毫米这个距离，1X的放大得到和感谢这个革命性的变化，以低至0.5倍放大倍率的物镜已经实现。其他厂商提供的最低放大倍率1.5倍是，没有人制作了1倍的物镜呢。
为什么要使用25毫米物镜螺纹尺寸？
当管透镜的焦距增大时，物镜的焦距也必须增加。有物镜数值孔直径的限制（物镜螺纹尺寸的限制后有效直径剩余），所以不能得到高数值孔径（NA）。因此，低功耗的镜头NA被严重影响。目前，其它制造商使用一个20.32毫米螺纹规格，但如上所述，尼康使用25毫米并且能够获得高数值孔径。最初，照片透镜（F）的亮度用下式表示：
F = f/D
其中，f是透镜的焦距，D是有效直径。由于显微镜的NA对应于相片透镜的F值，亮度可以与公式表示：
F @ 1/(2N.A.)
以获得所需的NA所需要的有效直径可以因此利用这个公式可以找到。换句话说，数值孔径的物镜（有效直径的出口端）的尺寸被表示为：
D = 2N.A. x f
例如，为了找到CFI Plan Apo 4x（NA 0.2）具有最高（最亮）NA物镜的有效直径;鉴于物镜的焦距为50毫米，而其中管透镜的焦距为200毫米，下面的计算是由：
D = 2×0.2×50 =20毫米（光学直径）
这表明，常规20.32螺纹尺寸物理不能使用。对于与基于160毫米180毫米管长度的0.2的数值孔径设计4倍物镜所需的数值孔直径分别为16毫米，18毫米。这显示了一种使用传统20.32毫米螺纹尺寸时，由其他制造商所面临的设计问题。相应Plan Apo 4x物镜的实际数值孔径是0.16。对该类尼康的物镜是0.20，这在同行业中最高。
如图所示，为了获得高的数值孔径，低倍率物镜需要大的数值孔直径。管透镜的焦距越长，有必要扩大的物镜的螺纹尺寸越大。尼康已经选择了CFI无限远光学系统25毫米螺纹尺寸解决了这个问题。
结论
我们相信这些解释配以具体的例子帮助你理解为什么焦距长200毫米的管镜头被认为是最适合用在无限远光学系统，以及为什么更高的光学规格可与60毫米的物镜的齐焦距离获得25毫米之螺纹尺寸。通过JIS等常规标准已经遵循机械尺寸，本身采用无限远光学的必要了与传统系统的兼容性牺牲。
因此，不是通过常规尺寸的限制，尼康认为其真正的任务是创建用户需要为当今的切削刃显微镜技术产品。在工程，制造，质量控制，检验和生产革新，这些都促成了尼康的CFI60系列光学系统的来临。
来源：https://www.tengrant.com/content/?631.html