显微技术功夫茶3:概说明场聚光器 生命科学和医学中最常用的光学显微镜是←明视野/视场显微镜ˆ简称“明场 显微镜”( Bright field microscope,BFM)。所谓明视野或明场,是指光束 经过聚光器聚焦后,直接穿越标本、物镜和目镜,使视野中物体的背景是透 亮的。在此条件下,物体的形态和颜色看得最清楚最精确,故明场显微镜具 有最宽泛的用途。从科研/教学到临床病理诊断,到处都有她的身影,乃至于 人们提及显微镜三个字,往往默认为明场显微镜。这种效果取决于所用的聚 光器为明视野/明场聚光器( Bright field condenser,BFC)。 明场聚光器将发自光源的光束聚焦,如果聚焦后的焦点平面恰好与物镜 的焦点平面相重叠(或曰非常接近于重叠),就能在目镜上看到最清晰的图 像。由于此时光线是直线穿透物体,因此只能观察有颜色(自身固有颜色或 预先染上颜色)的标本。像活细胞涂片或未染色的组织切片之类半透明乃至 透明的样品,用明场聚光器就看不清楚而需换用其它特殊显微镜,另当别 常用的明场聚光器有两种—阿贝聚光器和消色差聚光器。 (一)阿贝聚光器 阿贝聚光器( Abbe condenser)是世界著名光学企业蔡司(Zeis)公司 创始人之一,德国光学家恩斯特·阿贝( Ernst abbe)于1870年发明的。该 聚光器由两片玻璃聚透镜(分别称上/下透镜)与一个可调孔径光圈组成。其 构造简洁造价便宜,却有优秀的聚光功能,足以形成清晰图像,适应大多数 生物医学观察用途。故其问世以来得到普遍应用和仿制,迄今还广泛装备于 大多数显微镜上,成为聚光器家族的百年经典。但是,在物镜的数值孔径高 于0.60时(如40×和100×物镜),用阿贝聚光器则会显示色差和球差,造 成图像尤其是视野周边图像的分辨率和清晰度下降。这是因为不同颜色光的 波长不同、穿越玻璃做的球面透镜不同区域的光之路程不同,造成聚光后各 自焦点不整齐所致。因此,当前阿贝聚光器多用于普通(或曰“低档”)显微 镜上(如海滨实验室Room205中的两台用于显微标本质量监控的显微 (二)消色差聚光器
显微技术功夫茶 3：概说明场聚光器 生命科学和医学中最常用的光学显微镜是“明视野/视场显微镜”简称“明场 显微镜”（Bright field microscope，BFM）。所谓明视野或明场，是指光束 经过聚光器聚焦后，直接穿越标本、物镜和目镜，使视野中物体的背景是透 亮的。在此条件下，物体的形态和颜色看得最清楚最精确，故明场显微镜具 有最宽泛的用途。从科研/教学到临床病理诊断，到处都有她的身影，乃至于 人们提及显微镜三个字，往往默认为明场显微镜。这种效果取决于所用的聚 光器为明视野/明场聚光器（Bright field condenser，BFC）。 明场聚光器将发自光源的光束聚焦，如果聚焦后的焦点平面恰好与物镜 的焦点平面相重叠（或曰非常接近于重叠），就能在目镜上看到最清晰的图 像。由于此时光线是直线穿透物体，因此只能观察有颜色（自身固有颜色或 预先染上颜色）的标本。像活细胞涂片或未染色的组织切片之类半透明乃至 透明的样品，用明场聚光器就看不清楚而需换用其它特殊显微镜，另当别 论。 常用的明场聚光器有两种——阿贝聚光器和消色差聚光器。 （一）阿贝聚光器 阿贝聚光器（Abbe condenser）是世界著名光学企业蔡司（ Zeiss）公司 创始人之一，德国光学家恩斯特·阿贝（Ernst Abbe）于 1870 年发明的。该 聚光器由两片玻璃聚透镜（分别称上/下透镜）与一个可调孔径光圈组成。其 构造简洁造价便宜，却有优秀的聚光功能，足以形成清晰图像，适应大多数 生物医学观察用途。故其问世以来得到普遍应用和仿制，迄今还广泛装备于 大多数显微镜上，成为聚光器家族的百年经典。但是，在物镜的数值孔径高 于 0.60 时（如 40×和 100×物镜），用阿贝聚光器则会显示色差和球差，造 成图像尤其是视野周边图像的分辨率和清晰度下降。这是因为不同颜色光的 波长不同、穿越玻璃做的球面透镜不同区域的光之路程不同，造成聚光后各 自焦点不整齐所致。因此，当前阿贝聚光器多用于普通（或曰“低档”）显微 镜上（如海滨实验室 Room 205 中的两台用于显微标本质量监控的显微 镜）。 （二）消色差聚光器
消色差聚光器( Achromat ic aplanatic condenser,在聚光器上常缩写为 Achr)全称应为“消色差/消球差聚光器”。这是在阿贝聚光器基础上改进的, 釆用稀有的特殊透明材料(如天然或人工萤石)及特殊工艺(如多镜片重 叠)来制造聚光器中的聚透镜,使聚光器的色差和球差接近于完全消除(故 又称“齐明聚光器”)。此种聚光器由于材料和工艺昂贵,只装备于高级摄影 显微镜上(匹配髙级的平场复消色差物镜和显微摄影摄像部件。如海滨实验 室204室那台)。采用这种聚光器,哪怕在匹配最大数值孔径的物镜(如 100×)时,也不会产生明显的色差和球差,故可获得最高分辨力和最清晰最 均匀的图像。然而,由于消色差聚光器所形成的光锥直径较小,满足不了低 倍物镜(≤4×)的大视野要求,故当代的消色差聚光器常做成上透镜可摇摆 的模式。当需要使用≤4×物镜时,可将上透镜摇出,扩大光锥直径和光照视 野 所以,上述两种聚光器的基本结构和调节方法几乎完全相同,都以相同 的操作步骤去“对焦对中对光圈”(详见前一节“(二)聚光器的设置和调 节”)。只不过,在摇摆式消色差聚光器上多了个上透镜摇摆杆,需用≤4×物 镜观察时,要拨动摇摆杄将上透镜从光路摇出来(注意:使用≥10×物镜时不 要摇出)。 进一步说,不仅明场聚光器,所有的各种聚光器(如暗视野聚光器、相差 聚光器等)都含有聚透镜和孔径光圈,使用时都要进行一样的三对一—对焦 对中对光圈。换言之,对焦对中对光圈是所有显微镜聚光器的共同要求。掌 握了明场聚光器的三对方法,就足可对付各种各样的聚光器。 附图
消色差聚光器（Achromatic aplanatic condenser，在聚光器上常缩写为 Achr）全称应为“消色差/消球差聚光器”。这是在阿贝聚光器基础上改进的， 采用稀有的特殊透明材料（如天然或人工萤石）及特殊工艺（如多镜片重 叠）来制造聚光器中的聚透镜，使聚光器的色差和球差接近于完全消除（故 又称“齐明聚光器”）。此种聚光器由于材料和工艺昂贵，只装备于高级摄影 显微镜上（匹配高级的平场复消色差物镜和显微摄影/摄像部件。如海滨实验 室 204 室那台）。采用这种聚光器，哪怕在匹配最大数值孔径的物镜（如 100×）时，也不会产生明显的色差和球差，故可获得最高分辨力和最清晰最 均匀的图像。然而，由于消色差聚光器所形成的光锥直径较小，满足不了低 倍物镜（≤4×）的大视野要求，故当代的消色差聚光器常做成上透镜可摇摆 的模式。当需要使用≤4×物镜时，可将上透镜摇出，扩大光锥直径和光照视 野。 所以，上述两种聚光器的基本结构和调节方法几乎完全相同，都以相同 的操作步骤去“对焦对中对光圈”（详见前一节“（二）聚光器的设置和调 节”）。只不过，在摇摆式消色差聚光器上多了个上透镜摇摆杆，需用≤4×物 镜观察时，要拨动摇摆杆将上透镜从光路摇出来（注意：使用≥10×物镜时不 要摇出）。 进一步说，不仅明场聚光器，所有的各种聚光器（如暗视野聚光器、相差 聚光器等）都含有聚透镜和孔径光圈，使用时都要进行一样的三对——对焦 对中对光圈。换言之，对焦对中对光圈是所有显微镜聚光器的共同要求。掌 握了明场聚光器的三对方法，就足可对付各种各样的聚光器。 附图
摇摆式聚透镜 聚光器升降钮 聚光器升降钮 Nikon hr NA O9 数值孔径光圈 数值孔径光圈 光轴调节钮 透镜摇摆秆 A.阿贝聚光器(位于Room205) B.摇摆式消色差聚光器(R204) 图6.常用明场聚光器 组胚小天地 文章作者:江一平,教授,福建医科大学、厦门大学医学院生殖调控与生殖健康福建省 高校重点实验室
文章作者：江一平，教授，福建医科大学、厦门大学医学院生殖调控与生殖健康福建省 高校重点实验室
