奧林巴斯顯微鏡物鏡

奧林巴斯顯微鏡物鏡

奧林巴斯顯微鏡物鏡

光學顯微鏡中最重要的組成部分，因為它們是負責初級圖像形成和在確定所述顯微鏡能夠產生的圖像的質量方面發揮中心作用。 物鏡也是確定特定樣本的放大倍率和下細標本細節可以在顯微鏡觀察分辨率工具。

物鏡是光學顯微鏡的最困難的組件設計和組裝，并且是光遇到，因為它從檢體到像平面進入的個組件。物鏡從一個事實，即它們獲得他們名，由接近度，被成像最接近分量的對象 （檢體）。

主要的顯微鏡制造商提供范圍廣泛的物鏡設計，該產品采用的光照條件很寬譜下優異的光學特性和初級光學像差提供不同程度的修正的。 在圖1所示的物鏡是一個250倍工作距離長復消色差透鏡，它包含被膠合在一起為三組透鏡雙峰，透鏡三重峰組，和三個獨立的內部單元素透鏡14的光學元件。 物鏡還具有一個半球形前透鏡和彎月第二透鏡，其工作同步，以協助在高數值孔徑具有最小球面象差的捕獲光線。 盡管不存在于該物鏡，類似的設計的許多高倍率物鏡配備有保護從碰撞損壞前透鏡元件和所述檢體的彈簧加載伸縮鼻錐組件。內部透鏡元件仔細取向和致密成由物鏡鏡筒包封的管狀黃銅外殼。 特定物鏡的參數，如數值孔徑，倍率，光學管的長度，像差校正的程度，和其它重要特性印跡或刻在筒的外部部分。 雖然在圖1中功能的物鏡旨在控制利用空氣作為物鏡前透鏡和標本之間的成像介質，其它的物鏡有前透鏡元件允許它們被浸漬在水，甘油，或一個專門的烴基油。

現代的物鏡，組成了無數內部玻璃鏡片元件，均達到質量和性能的高境界，具有修正為程度像差和場的平整度確定一個物鏡的有用性和成本。 用于制造物鏡建筑技術和材料在過去的100年中有很大提高。 現在，物鏡是設計為使用具有高度特異性的折射率均勻成分和質量的先進的稀土元素的玻璃配方計算機輔助設計（CAD）系統的協助。 正在使用這些先進的技術，展示了增強的性能使得制造商能夠生產出在分散很低，校正最常見的光學工件，例如彗差，像散，幾何失真，場曲，球差和色差的物鏡。 不僅是現在校正像差更在更廣泛的領域顯微鏡物鏡，但是圖像耀斑已經與透光大幅增加已大大減少，產生了顯著的是明亮，銳利，清晰的圖像。

物鏡的三個關鍵設計特點設置在顯微鏡的最終分辨率極限。 這些包括用于照亮試樣的光的波長，由物鏡所捕獲的光錐的角孔，并在物鏡的前透鏡和標本之間的對象空間的折射率。 為受衍射限制的光學顯微鏡的分辨率可被描述為兩個緊密間隔開的樣本點之間的最小可檢測的距離：

其中R是間隔距離，λ是照射波長，n是所述成像介質的折射率，θ是物鏡的孔徑角的一半。 在檢查方程，很明顯的，分辨率是成正比的照明波長。 人眼響應400和700納米之間的波長區域，其表示被用于大多數顯微鏡觀察的可見光光譜。 分辨率也取決于成像介質和物鏡孔徑角的折射率。 物鏡旨在圖像標本或者與空氣或前透鏡和試樣之間更高的折射率的介質。 視場往往是相當有限的，并且物鏡的前透鏡元件被放置在靠近與它必須位于光學接觸的樣品。 當浸油代替空氣作為成像介質獲得由大約1.5倍于分辨率A的增益。

在確定物鏡的分辨率的最后，但也許最重要的是，因素是孔徑角，其具有約72度的實用上限（具有0.95的正弦值）。 當與折射率相結合，該產品：

被稱為數值孔徑（簡稱NA），并且提供了分辨率為任何特定的物鏡的一個方便的指示器。 數值孔徑通常是最重要的設計標準（比光學校正等）選擇一個顯微鏡物鏡時要考慮的。 值的范圍從0.1非常低倍率的物鏡（1倍至4倍），以高達1.6利用專門的浸泡油高性能的物鏡。 作為數值孔徑值增加了一系列的相同的放大倍率的物鏡，我們通常觀察更大的聚光能力和分辨率增加。 該顯微鏡應慎重選擇物鏡放大倍率，這樣一來，在情況下，這只是解決細節應充分擴大與舒適的觀看，但不能向空的放大倍率妨礙精標本細節的觀察點。

只是作為照明的在顯微鏡的亮度是由聚光鏡的工作數值孔徑的平方管轄，由物鏡產生的圖像的亮度是由它的數值孔徑的平方確定。 此外，物鏡放大倍數也起著決定圖像的亮度，這是成反比的橫向放大率的平方的作用。 當與傳輸照明用的數值孔徑/放大比的平方表示物鏡的聚光能力。 由于高數值孔徑的物鏡往往是更好的了像差校正，他們還收集更多的光線，并產生更明亮，更校正的圖像的高度解決。 應當注意的是，圖像的亮度急劇減小作為放大率增大。 在光平是一個限制因素的情況下，選擇具有數值孔徑的物鏡，但具有能夠產生足夠的分辨率的倍率。

的（和最常見的）物鏡，在大多數實驗室顯微鏡的使用，是消色差物鏡。 ，其被帶入一個單一的共同焦點;這些物鏡在兩個波長（約486和656毫微米，分別藍色和紅色），校正軸向色差。 此外，消色差物鏡是在顏色為綠色球面像差校正（546納米;見表1）。 的消色差物鏡有限的修正可能導致重大的工件時，進行檢查，并與色彩顯微鏡和顯微攝影成像標本。 如果焦點在光譜的綠色區域選擇，圖像將具有紅品紅鹵代（通常稱為殘留色 ）。 消色差物鏡產生了的結果通過一個綠色過濾器光（通常是干擾過濾器 ），并使用時，這些物鏡被用于顯微攝影黑白膠片。 缺乏校正場（或平整的場曲 ），進一步阻礙了消色差物鏡。 在過去的幾年中，大多數廠商已經開始提供的消色差物鏡平場改正，并給予這些修正物鏡平場復消色差的名稱。

校正和成本的下一個更別的物鏡稱為螢石 或半復消色差（圖2中由中心的物鏡所示），命名為螢石礦產，它最初是在其結構中使用發現。 圖2描繪的物鏡的三大類：與校正量最少的消色差透鏡，如上所述; 具有附加的球面校正的螢石（或半復消色差）; 并且，可用的度校正的物鏡的復消色差。 定位在最左邊的圖2中的物鏡是10倍的消色差，它包含兩個內部透鏡雙峰和前透鏡元件。 在圖2中的中央示出為具有幾個透鏡組包括兩個雙峰和三峰，除了半球形前透鏡和次級彎月形透鏡10倍的螢石的物鏡。 在圖2中的右邊是一個10倍的復消色差透鏡的物鏡還包含多個透鏡組和單元素。 盡管在結構上螢石物鏡相似時，透鏡具有不同的曲率和厚度，以及被安排在一個配置中是的復消色差透鏡的物鏡。

物鏡校正的光學像差

表格1

在物鏡的組裝，鏡頭首先從戰略隔開并搭接就位細胞的坐騎，然后打包成內部安裝在物鏡內桶中央套筒缸。個別透鏡落座黃銅肩與在一個精確車床夾頭透鏡紡絲裝入，隨后用金屬的薄輪緣用于鎖定透鏡（或透鏡組）到位拋光。 球面像差是通過選擇的一組間隔件的下兩個透鏡支架（半球形和彎月透鏡）之間，以適應校正。 我們的物鏡是通過作出向上或向下平移與鎖螺母，使裝在多個消防水槍的物鏡可以在不失去焦點互換套筒內的整個鏡頭群齊焦。 調整為昏迷與可以優化內部透鏡組的位置相對于所述物鏡的光軸三個定螺釘來完成的。

螢石物鏡是從包含的材料，如螢石或更新的合成替代品先進的玻璃配方生產。 這些新制劑允許大大改善的光學像差的校正。 類似消色差透鏡，螢石物鏡也色校正的紅色和藍色的光。 此外，螢石也球面校正兩種或三種顏色，而不是一個單一的顏色，因為是消色差透鏡。 螢石物鏡的優良的校正相比消色差透鏡使這些物鏡與一個更高制成的數值孔徑 ，從而產生明亮的圖像。 螢石的物鏡也比消色差透鏡更好的解析力和提供更高程度的對比度，使它們比消色差透鏡在白光彩色攝影更適合。

校正（和費用）的水平， 復消色差物鏡被發現，在圖2和圖3所示復消色差代表度校正的顯微鏡鏡頭目前已經上市，并且他們的高價格反映了精巧的設計，并在其制造需要仔細組裝。 在圖3中，我們比較了一系列的復消色差的物鏡范圍從10倍放大倍率到100倍的透鏡元件。 較低倍率復消色差透鏡的物鏡（10倍和20倍）有較長的工作距離和總的物鏡長度比更高的倍率（40倍和100倍）復消色差透鏡的物鏡短。 傳統上，復消色差被色校正三種顏色（紅，綠，藍），幾乎消除色差，以及用于兩個或三個波長（見表1）的球形校正。 復消色差的物鏡是在白光彩色攝影的選擇。 因為它們的高電平校正的，復消色差透鏡的物鏡通常有，對于一個給定的放大率，更高的數值孔徑比做消色差透鏡或螢石。 許多較新的高性能的螢石和復消色差透鏡的物鏡校正四（深藍，藍色，綠色和紅色）或更多種顏和四色球面。

所有這三種類型的物鏡從彎曲，而不是平顯像場彎曲和項目圖像，與更高的放大倍率增加嚴重性工件受到影響。 為了克服曲面透鏡表面所產生的這種固有的條件下，光學設計產生了平場校正的物鏡，這產生了在整個視場共同關注的焦點圖像。 有平場校正和低失真的物鏡被稱為平場消色差，平場螢石或平場復消色差透鏡，取決于其殘余像差的程度。 這樣的修正，雖然價格不菲，是數字成像和常規顯微攝影非常有價值。

未校正的場曲是發生在螢石（半復消色差透鏡）和復消色差透鏡物鏡的最嚴重的光學象差，它被容忍作為多年不可避免的工件。 在日常使用中，視場就必須到中心，并捕獲所有樣品的細節邊緣之間不斷重新聚焦。 為物鏡引進平場（圖）修正完善自己的顯微攝影和視頻顯微鏡的使用，今天這些修正都是在這兩個一般用途和高性能的物鏡標準。 校正場曲增加，如圖4所示用一個簡單的消色差相當數量的透鏡元件到物鏡。 關于圖4中的左側的未校正的消色差透鏡包含兩個透鏡雙峰 ，除了簡單的薄透鏡前元件。 與此相反，在圖4右側的校正平場消色差透鏡包含三個透鏡雙峰，中央透鏡三重峰組，以及位于半球形前透鏡后面的彎月形透鏡。 平場校正，在這種情況下，導致了除了捆綁成更復雜的透鏡分組，這極大地提高了物鏡的光學復雜六個透鏡元件。在平場校正鏡片的顯著上升也會發生螢石復消色差透鏡的物鏡，往往造成鏡片（見圖1）內部物鏡套筒內的一個非常緊密的配合。 在一般情況下，場曲校正平場物鏡犧牲相當大的自由工作距離，許多高倍率的版本具有凹入前透鏡，其可以是非常困難的清潔和維護。

較早的物鏡通常具有較低的數值孔徑，并受到失常稱為倍率色差 ，需要通過使用特殊設計的校正補償目鏡或目鏡。 這種類型的校正是固定管長度顯微鏡統治時期盛行，但并非必須有現代化的無限遠校正物鏡和顯微鏡。 近年來，現代顯微鏡物鏡有其用于放大或者內置于物鏡本身（的色差校正奧林巴斯或在管透鏡（ 萊卡和蔡司 ）校正和尼康 ）。

在無限遠校正系統的中間圖像出現在基準焦距 （前身，光管長度）在光路管鏡頭后面。 此長度變化毫米160和250之間，這取決于由生產商征收的設計約束。 一個無限遠校正物鏡的倍率被由物鏡的焦距除以基準焦距計算。

在大多數生物和巖相的應用中，蓋玻璃被用在安裝試樣，既保護了檢體的完整性，并觀察提供清晰的窗口。玻璃蓋的作用是會聚從在試樣各點始發的光錐，還引入了必須通過物鏡來校正色差和球面像差（和對比結果損失）。 到光線被會聚的程度由折射率，色散，和蓋玻片的厚度來確定。 雖然折射率應該是分批的玻璃罩內相對恒定，厚度可0.13和0.22毫米之間變化。 另一個問題是出在潮濕或厚厚的安裝準備樣品和蓋玻片之間的水溶劑或多余的安裝介質。 例如，在生理鹽水中，其折射率不同于蓋玻片顯著不同，物鏡必須集中通過的水只有幾微米厚的層，導致顯著畸變和點擴展函數的偏差即不再對稱上述和焦平面的下方。 這些因素增加的折射率和蓋玻片厚度的有效變化和非常困難的顯微鏡來控制。

物鏡的前透鏡和標本蓋玻片之間的成像介質也相對于校正在物鏡透鏡元件的設計的球面像差和彗差非常重要。 低倍率的物鏡具有相對低的數值孔徑，并且設計用于干只有空氣作為物鏡前透鏡和蓋玻璃之間的成像介質。 與空氣可獲得的理論數值孔徑為1.0，但在實踐中，實際上不可能生產出干物鏡與0.95以上的數值孔徑。 蓋玻璃厚度變化的影響是忽略不計的用于具有數值孔徑小于0.4干的物鏡，但是，這種偏差在數值孔徑變為顯著超過0.65，其中波動小到0.01毫米可以引入球面象差。 這對大倍率復消色差，必須以空氣使用非常短的工作距離和包含球差的校正傾向于使其難以得到清晰的圖像的問題。

為了解決這個問題，許多高性能復消色差透鏡干物鏡配有校正套環 ，其允許調整通過校正在護罩玻璃的厚度變化來校正球面像差（見圖5）。 球面像差的光學矯正是由旋轉軸環，這將導致兩個物鏡中的透鏡元件組的移動或更靠近或更遠制備。 左側圖5中已調整通過使可調透鏡元件非常接近0.20毫米的玻璃蓋厚度的校正衣領的物鏡。 與此相反，在圖5右側的物鏡具有由一個相當大的距離分隔開，以補償非常薄蓋玻璃（0.13 MM）可調透鏡元件。 大多數的設計為直立的透射光鏡矯正項圈物鏡有0.10 0.23毫米之間蓋玻片厚度變化的調整范圍。許多設計用于觀察組織培養標本用倒置顯微鏡專門相襯物鏡具有0至2毫米的更廣闊的補償范圍。 這允許通過大多數培養容器，它經常在這個尺寸范圍內戲劇性厚度波動的底部觀看的標本。 揭露的標本，如血涂片，也可以與校正衣領物鏡觀察時的調整設定為0到占該缺少的蓋玻璃。

缺乏校正領高數值孔徑干物鏡常常產生劣于較低數值孔徑物鏡，其中蓋玻璃厚度小于關注的圖像。 出于這個原因，它通常是謹慎選擇較低的倍率（與數值孔徑）物鏡，以獲得不受玻璃蓋波動引入所附工件優良的對比度。 作為一個例子，具有0.65的數值孔徑的40倍的物鏡可能是能夠以比60X-0.85數值孔徑物鏡清晰對比度和清晰度，以產生更好的圖像，即使高倍率物鏡的分辨能力在理論上是更大的。

對于蓋玻片的標準厚度為0.17毫米，它被為一個數1.5護罩玻璃。 不幸的是，并非所有的1.5蓋玻片的制造，這種緊密公差（它們的范圍從0.16至0.19毫米），有許多樣本讓他們和玻璃蓋之間的媒體。 補償蓋玻璃厚度可通過調節顯微鏡的機械管長度來實現，或者（如先前討論的）通過除了改變物鏡筒內關鍵要素之間的間距專門校正環的利用率。 校正衣領被利用來調整這些細微的差別，以確保的物鏡表現。 與校正環物鏡的合理利用要求的顯微鏡是經驗豐富，并提醒足夠重置使用適當的圖像標準的衣領。 在大多數情況下，焦點可能移位和校正環的調整過程中的圖像可能漂移。 使用下面列出的步驟作出一個物鏡的修正領小的增量調整，同時觀察標本圖像中的變化。

• 這樣的物鏡每桶指示標記刻領外殼上0.17毫米刻度標記重合校正衣領的位置。

• 在舞臺上放置一個標本聚焦顯微鏡上的一個小樣本的特征。

• 旋轉校正衣領非常輕微和重新聚焦的物鏡，以確定該圖像具有改善或退化。 由于大多數標本準備從玻璃蓋遭受/媒體三明治太厚的事實，試圖通過較大的補償值（0.18-0.23）先啟動旋轉實驗。

• 重復上述步驟，以確定是否圖像改善或降低作為校正領子打開在一個方向。

• 如果圖像已劣化，遵循相同的步驟并旋轉在相反的方向（朝向下的值）的修正衣領找到提供分辨率和對比度的位置。

物鏡的數值孔徑可以顯著提高設計的物鏡是用液浸介質中使用，例如油，甘油，或水。 通過使用液浸介質具有類似于玻璃蓋玻片，圖像劣化的，由于護罩玻璃的厚度變化的折射率幾乎消除，由此寬傾角的光線不再經歷折射和更容易通過物鏡掌握。 典型浸沒油具有類似于玻璃蓋玻片的1.51的折射率和分散。 光線穿過樣品遇到蓋玻片和浸油之間的均勻介質和當他們進入透鏡沒有折射，而是只有當他們離開其上表面上。 因此，如果樣品被放置在消球差點（在焦點和外地的中心）的物鏡的，通過透鏡系統的這一部分成像是完全自由的球面像差。

一個實用的油浸物鏡的總體設計包括半球形前透鏡元件，接著是正彎月形透鏡和一個雙峰透鏡組。 示于圖6是出現在一個典型的復消色差油浸物鏡的前兩個透鏡元件的等光程折射。 試樣夾在顯微鏡載玻片和蓋玻璃在點P，所述半球形透鏡元件的等光程點之間。 在半球形透鏡的后側折射的光線似乎從點P（1），這也是曲率為彎月形透鏡的表面的中心進行。 折射光線進入凹凸透鏡沿著其表面的半徑，并在該表面經歷無折射。 在彎液面鏡片的后表面上，光線被aplanatically折射，因此它們出現從點P（2）發散。 在后續的透鏡組在物鏡表面上的光線的折射完成的從點P始發，從而形成中間圖像的光線會聚。

適當設計的油浸物鏡透鏡也是正確對于由前兩個透鏡元件引入色差的缺陷，同時引入球面像差的最小量。 該光錐中的球面像差的控制進入透鏡元件助劑之前部分地會聚的事實。 應當注意的是，采用一種油浸物鏡而不蓋玻片并在缺陷圖像透鏡元件結果之間的應用的油。 這是由于發生在該前透鏡，它引入了不能由物鏡中的后續透鏡組件來校正球面像差的表面折射。

如果使用了錯誤的浸沒流體的浸油物鏡的優點嚴重損害。 顯微鏡制造商生產的物鏡與嚴格的公差折射率和色散，這需要在放置玻璃蓋和物鏡鏡頭前端之間的液體匹配值。 是采用只由物鏡制造商規定的油，并且不制造商之間的混合浸泡油，以避免不愉快的工件，如結晶或相分離。

使用水和/或甘油作為成像介質的物鏡，也可用于在培養的活細胞或浸漬于生理鹽水溶液的組織切片的應用程序。 平場復消色差透鏡水浸泡的鏡頭都配備了矯正項圈和數值孔徑可達1.2，比油浸同行略顯不足。 這些物鏡使顯微鏡聚焦通過水介質可達200微米，仍然保留優良的光學矯正。 缺點是，高數值孔徑水浸泡鏡片往往花費數千美元，當物鏡是通過折射的組織或細胞的部分深深聚焦影像仍可降低。

有豐富的刻在物鏡桶，因為在我們的部分討論的信息規范和識別物鏡。 簡單地說，每一個物鏡已經刻有放大倍數（如：10倍，20倍或40倍等）; 管長度其物鏡是為了給它的圖像（通常為160毫米或希臘的無窮大符號）; 和護罩玻璃的保護樣本的厚度，這是假定具有在校正球面像差（通常0.17毫米）由設計為恒定值。 如果物鏡是設計與它和標本之間一滴油來操作，物鏡上會刻OIL或OEL或HI（同質浸泡）。 在后面這些名稱不刻在物鏡的情況下，物鏡是指物鏡和試樣的部分之間使用干，用空氣。 物鏡也總是隨身攜帶的數值孔徑（NA）值雕刻。 這可能會從0.04為低功耗的物鏡各不相同，以1.3或1.4的高倍率油浸復消色差的物鏡。 如果物鏡不攜帶更高的修正標識，可以通常認為它是一個消色差物鏡。 更高度校正的物鏡有銘文如刻在桶，這是放大的量度復消色差透鏡或載脂蛋白，平場，FL，氟等舊版物鏡通常具有的焦距（透鏡至圖像距離）。 在現代顯微鏡，物鏡被設計用于特定的光管長度，所以包括在筒的焦距和放大率變得有些多余。

表2列出了工作距離和數值孔徑倍率物鏡的四種最常見的類的功能：消色差透鏡，平場消色差，平場螢石和平場復消色差透鏡。 需要注意的是干的物鏡都具有設計用于液浸介質小于1.0和僅物鏡數值孔徑值具有一個數值孔徑超過此值。

物鏡放大倍率規格

表2

當制造商的匹配的物鏡，例如，不同放大倍率（在表2中列出的物鏡的單一子集）的所有消色差物鏡，一套安裝在鼻形件，它們通常設計成一個圖像投射到大致相同的平面中的身體管。 因此，通過旋轉物鏡轉換器改變物鏡，通常只需要很少使用微調旋鈕重新建立大家關注的焦點。 這樣一組的物鏡被描述為齊焦，有用的方便和安全的功能。 的物鏡匹配集也設計成parcentric，以便在視為一個物鏡遺體領域為中心的檢體為中心時，噴嘴被轉動以使另一個物鏡使用。

多年來，專為大多數廠商生物學應用物鏡都符合齊焦距離的國際標準。 因此，大多數的物鏡具有45.0毫米的齊焦距離和被認為是可互換的。 與遷移到無限遠校正管的長度，一組新的設計標準出現來校正在物鏡和管透鏡的像差。 耦合到用于更大的靈活性的需求增加，以適應越來越大的工作具有較高的數值孔徑和視野大小的距離的需要，來自不同制造商的物鏡之間互換性消失。 這種轉變是由擁有“無鉻”的物鏡，管鏡頭和目鏡現代尼康CFI-60光學系統例證。 在CFI60系統中的每個組件不用于實現校正另一個的存在單獨校正。 管長是使用管透鏡設置為無窮大（平行光路），以及齊焦距離已經增加到60毫米。 即使物鏡安裝螺紋尺寸已經從20.32到25毫米改變以滿足的光學系統的新的要求。

在光學顯微鏡的視場直徑由場的視圖數目或僅僅視野號 ，它是用毫米表示，并在中間像平面測量的視場的直徑來表示。 在對象（檢體）面的場直徑變成由物鏡的倍率除以場號。 雖然場數往往是由目鏡（目鏡）視場光闌的放大率和直徑的限制，顯然也由物鏡的設計所施加的限制。 在早期的顯微鏡物鏡，可用場直徑被限制在約18毫米（或對于高倍率目鏡相當少），但現代plan復消色差和其他專門平場物鏡往往有一個可用場的范圍可以毫米22和28之間或更多的時候用大視野目鏡相結合。 不幸的是，有用視野數通常不刻在物鏡鏡筒，也不常用的顯微鏡目錄列出。

軸向范圍，通過它，一個物鏡可以聚焦而不在圖像清晰度任何明顯的變化，被稱為場的物鏡深度 。 這個值根本變化從低到高數值孔徑物鏡，通常隨著數值孔徑降低（見表3和圖7）。 在高數值孔徑，場的深度由波光學主要決定的，而在較低的數值孔徑，在幾何光學“混亂的圓”支配。 場的總深度由波和現場作為幾何光學深度的總和給出：

其中λ是照射波長，n是所述成像介質的折射率，NA是物鏡的數值孔徑，M為物鏡橫向放大率，和e是可以由被放置在一個檢測器來解決的最小距離物鏡的圖像平面。 注意，視野的衍射限制的深度（在方程的右手側的項）與數值孔徑的平方成反比收縮，而分辨率的橫向界限與數值孔徑的倍率減小。 其結果是，軸向分辨率和光學切片的厚度是由系統數值孔徑多比顯微鏡的橫向分辨率的影響（見表3）。

視場和圖像深度的深度

表3

玻璃蓋的最近表面和物鏡的前透鏡之間的間隙距離被稱為工作距離 。 在檢體被設計沒有蓋玻璃將被成像的情況下，工作距離在試樣的實際表面測量。 通常，工作距離在一系列匹配物鏡為倍率及數值孔徑的增加而降低（見表2）。 意欲查看試樣用空氣作為成像介質應具有工作距離，只要可能，物鏡條件是數值孔徑的要求得到滿足。 浸沒物鏡，另一方面，應具備較淺的工作距離，以容納前透鏡和檢體之間的浸沒液體。 設計有密切的工作距離的許多物鏡具有一個彈簧加載的縮回止動件 ，其允許前透鏡組件由推入物鏡物體和扭曲以將其鎖定到位縮回。 當物鏡在鼻形件轉動，所以它不會跨越清潔載玻片表面拖動浸油這樣的附件是方便的。 扭轉在相反的方向的后退止擋件釋放使用的透鏡組件。 在一些應用中（見下文），長自由工作距離是不可缺少的，和特殊的物鏡設計用于盡管參與實現大的數值孔徑和光學校正的必要程度的困難這樣使用。

一種在物鏡設計的最顯著進展的過程中是近年來在抗反射涂層的技術，這有助于減少當光穿過透鏡系統中發生的不希望的反射的改善。 每個未涂覆空氣 - 玻璃界面能反映入射光束垂直于表面的百分之四，五間，導致在垂直入射的95-96％的透射率值。 具有合適的折射率的四分之一波長厚抗反射涂層的應用可以用三個此值下降到百分之四。 作為物鏡變得更加復雜以不斷增加數目透鏡元件，以消除內部反射的需求相應地增加。 具有高度校正的一些現代物鏡可以含有具有許多空氣 - 玻璃界面多達15透鏡元件。 如果鏡片鍍膜，單獨軸向光線的反射損失會下降率值50％左右。 單層透鏡涂層一旦用于減少眩光和提高傳輸現在已經被產生透射數值超過在可見光譜范圍內99.9％的多層涂層所取代。

在圖8所示是光波反射和/或透過涂敷有兩個反射防止層的透鏡元件的示意圖。 入射波以一定角度撞擊所述層（圖3中A層 ），導致光的一部分被反射（R（○））和部分正在通過層傳輸。 在遇到第二防反射層（ 層B）的光的另一部分被反射以相同的角度，并與從層的反射光發生干涉。 一些剩余的光波繼續到玻璃表面在那里再次都反射和透射。 光從玻璃表面會干擾（既建設性和破壞性）與光從防反射層反射的反射。抗反射層的折射率從該玻璃和周圍介質（空氣）的不同而不同。 作為光波穿過抗反射層和玻璃表面，大部分光（取決于入射角，通常是垂直于光學顯微鏡的透鏡）通過玻璃最終發送和聚焦以形成圖像。

氟化鎂是在薄層的光學增透膜使用的許多材料之一，但大多數顯微鏡制造商現在生產自己的專利配方。 一般結果是對比度和可見波長的透射與躺在傳輸頻帶外諧波相關的頻率并發破壞性干擾的顯著改善。 這些專門的涂層可以通過操作不當很容易損壞，而且顯微鏡應該意識到這個漏洞。 多層防反射涂層具有略微呈綠色，而不是單層涂層的略帶紫色的色調，可以采用涂層來區分的觀察。 內部透鏡用于抗反射涂層的表面層往往比相應旨在保護外部透鏡表面涂層更加柔軟。 應十分注意清潔已涂覆有薄膜是光學表面時，尤其是如果在顯微鏡已經被拆卸和內部透鏡元件受到作出。

透鏡系統的焦距定義為從透鏡中心到平行光線聚焦在光軸上的點的距離（通常稱為主焦點 ）。 垂直于主焦點的假想平面稱為透鏡系統的焦平面 。 每一個鏡頭都有光兩個主要的焦點在進入每邊，一個在前面，一個在后面。 按照慣例，物鏡焦平面即更靠近前透鏡元件被稱為前焦面和位于物鏡后方焦平面被稱為后側焦點面 。后側焦點面的實際位置與物鏡結構而異，但通常是位于為高倍率的物鏡的物鏡筒內某處。 較低的放大倍率的物鏡通常具有后側焦點面是外觀到桶，位于螺紋區或顯微鏡物鏡轉換器內。

作為光線通過物鏡的，它們是由物鏡的后孔或出射光瞳的限制。 該孔的直徑為12毫米的低倍率物鏡之間變化下降到約5毫米的倍率復消色差的物鏡。 孔徑大小為依賴于物鏡充當兩者的成像系統和聚光鏡，其中，出射光瞳也變的入射光瞳的外部照明系統中是非常關鍵的。 光源的圖像必須完全填充物鏡后孔產生甚至整個視場照明。 如果光源圖像比孔徑小，視場將光照不均體驗暗角。 另一方面，如果光源圖像是比后孔徑較大，一些光不會進入物鏡和照明的強度減小。

總之，高品質的顯微鏡物鏡的發展是由阿貝，誰個與卡爾蔡司和奧托·肖特合作，19世紀80年代后期開發的復消色差物鏡和補償目鏡迎來。 當漢斯Boegehold（蔡司）建造在30年代末期的個平場消色差透鏡和復消色差透鏡平場物鏡發生在物鏡設計的下一個重大進步。 最近，“無鉻”（CF）由善治Wahimoto（尼康）和霍斯特Riesenberg（蔡司）光學的發展，導致了顯微鏡的物鏡設計的新革命。

今天正在生產的許多顯微鏡物鏡提供非常低的程度的像差和其它缺陷，提供適當的物鏡是選擇并正確使用。然而，顯微鏡需要知道該物鏡沒有制成為從各個角度看完美的，但被設計根據預期的用途，以滿足一組特定的規格，在物理尺寸，和價格范圍的限制。 因此，物鏡是有不同程度的校正為色差和球面像差，場大小和平整度，傳輸波長，免于熒光，雙折射率，和其他因素促成的背景噪聲進行。 此外，它們的設計在一定切的條件下，如與特定管長度和管透鏡，類型和浸漬介質和蓋玻片，波長范圍，視野大小，眼類型和特殊聚光鏡的厚度使用。 光學顯微鏡的最終物鏡是提供一種有效的放大倍數，允許非常詳細待觀察分鐘標本，從而暴露否則將保持看不見不可見對象的一個隱藏的世界。