荧光观察用什么物镜？荧光显微镜用什么物镜

荧光观察是现代科研、生命科学和医学检查中都广泛应用的一种观察方式，那么荧光观察用什么物镜呢？有些老师可能就说要用“荧光物镜”，但“荧光物镜”到底是什么意思？跟普通物镜又有什么区别？如果您搞不明白，今天这篇文章可以为您解惑。

·“荧光物镜”是什么？

荧光物镜

荧光物镜，从字面上来看，就是适合荧光观察的物镜，虽然它的确适合荧光观察，但这并不是它名字来由。

萤石镜片

荧光物镜（Fluor）现在的标准称呼其实是“半复消色差物镜”（Semi-Apo）或者“平场半复消色差物镜”，因为这种物镜生产时使用到了萤石（Fluorite）镜片，故称“萤石物镜”、“荧光物镜”。实际在无限远光学时代，半复消色差物镜已经可以不用萤石镜片也能做出来。

相比普通物镜，荧光物镜不仅在荧光观察中有更好的表现，在明场、暗场等观察中，它也因为有更高的数值孔径、更强的消色差表现，能提供更明亮、更高对比度的清晰成像。

·基础知识：消色差是什么？

普通平场消色差物镜

消色差物镜（Ach）/平场消色差物镜（Plan Ach），都是主流，这些就是普通物镜。荧光物镜是半复消色差物镜/平场半复消色差物镜，与普通物镜区别在于消色差水平。

白光通过三棱镜折射出七色光谱

要理解两者区别，首先得搞明白什么是色差（Chromatic Aberration）。阳光可以形成“赤橙黄绿青蓝紫”七色彩虹，因为它的光谱包含这些颜色。

轴向色差

在通过透镜时，光谱中不同颜色的光会在不同的焦面聚焦，蓝色在距离透镜近的距离聚焦，绿色还得远一点，红色离得更远，这意味着红绿蓝三色无法在同个焦面聚焦，成像会偏色，同时高对比的边缘会有不聚焦的其他颜色，通常呈现为紫边、晕环，影响对比度和清晰度，这就是轴向色差(Axial Chromatic Aberration).

横向色差（光路图虚线部分）

另一种色差，是同一颜色的光通过镜片中间和镜片边缘时，会在聚焦面形成不一致的放大效果，如中间是1.0倍，边缘可能就是1.3倍，这个倍率差异每个颜色都有，而且每个颜色的差异不一致，其结果就是在成像外围一圈的成像出现彩色的边缘，这就是放大率色差，或者叫横向色差（Lateral Chromatic Aberration）.

轴向色差在成像Z轴，横向色差在成像XY轴，前者只能在物镜层面校正，后者的校正方法比较复杂，固定筒长和无限远光学有不同策略，不同品牌之间也有差异，我们先略过，后面再说。

·荧光物镜和普通物镜区别何在？

消色差镜组

18世纪，光学家John Dollond发明了消色差镜组，将红蓝两色聚焦到跟绿色焦面相近的焦面，从而大大减少了轴向色差，提升了清晰度，而且他的设计成本够低，因此消色差物镜自此逐渐成为了望远镜和显微镜的基本配置，直至今天。普通消色差设计，可以校正红蓝两色色差，以及绿色波段的球差。

荧光物镜规格对比

荧光物镜，或者说半复消色差物镜，通过引入萤石镜片等先进材料和更复杂镜组，进一步强化了轴向色差校正能力，可以将红绿蓝三色甚至四色聚焦到同一个焦面，并校正红绿蓝三色甚至四色的球差。

荧光物镜工作距离较普通消色差更短，拥有显著更高的数值孔径（N.A），成像更清晰、锐利、高衬度，另外荧光物镜成像像场普遍达到26.5mm，适合搭配25mm超宽视场目镜，比普通消色差18-23mm的视场大一圈，在各种镜检观察中，你都能明显体验到半复消色差相对普通消色差带来的巨大提升。

高分辨率成像通常用APO物镜

如果加入更多镜组，将色差校正提升到四色或者五色水平，就得到复消色差物镜（APO）了，它工作距离更短，数值孔径更高，几乎把整个光谱的色差都给消除了，适合各种高分辨率成像，但对于大部分镜检来说，从半复消色差到复消色差的提升并没有那么巨大，因此镜检应用中并不普及。

需要补充的是，荧光物镜也是有效果差异的，有些荧光物镜的色差校正和球差校正都更强，有些则只是强化了球差校正，另外即便同样是荧光物镜，不同镀膜技术的差异，也会让荧光物镜在透过率方面出现差距，明美高透过率的荧光物镜在荧光观察和暗场观察、正交偏光等观察中更有优势。

·能随便买个荧光物镜给自己的显微镜升级吗？

平场消色差物镜常用于医院荧光镜检

使用荧光物镜做荧光观察，不仅目视成像背景更暗、荧光更明亮清晰，相机CCD成像的效果也会清晰锐利。那么对于已有平场消色差物镜的用户来说，能不能随便买个荧光物镜给自己的显微镜升级呢？

答案是否定的。这就需要补充刚刚提到但还没讲完的问题，横向色差的消除。

补偿目镜

在固定筒长的旧时代，物镜的横向色差问题很难解决，厂商的策略是以毒攻毒，用同样有横向色差，但差异率反过来的目镜进行补偿，从而实现成像的消色差。如果不使用补偿目镜，成像画面的外围将会非常糟糕。

明美物镜采用独立消色差设计

到固定筒长末期和无限远光学时代，奥林巴斯和尼康终于实现在物镜层面把横向色差解决掉，称为“独立色差校正”，而蔡司和莱卡则沿用固定筒长时代的策略，将补偿横向色差的任务交给了观察头底部的管透镜和目镜镜，需使用跟物镜配套的观察头才能消色差。明美物镜采用的是独立消色差设计，更便于实现高质量的显微相机成像和定制产品开发。

无限远光学时代不同系统之间还有齐焦距离、齐轴性和基准焦距等差异，不建议用户自行购买荧光物镜进行升级，以免出现兼容问题导致效果不佳或使用体验不好，升级物镜请联系原厂或明美等业的显微镜厂家。另外明美还提供LED数显荧光模块，适合把无限远光学的普通显微镜升级成荧光显微镜，包括奥林巴斯CX23正置、尼康TS100倒置、蔡司V8体视等都可以。

总结：普通消色差物镜可以校正红蓝色差和绿球差，足够满足医院真菌检查等常规荧光镜检；荧光物镜（半复消色差物镜）可以校正红绿蓝三色的色差和球差，荧光信号更强，信噪比更高，适合FISH荧光原位杂交等高要求的荧光成像。同时在偏光、暗场等其他观察方式下，荧光物镜也会有更好的表现，前提是升级的物镜跟机身、观察头有良好的适配，建议找原厂或专业显微镜厂家升级。