反射物镜简介

反射物镜简介

显微镜物镜是显微镜设计中最易识别的组件之一。 显微镜物镜会放大图像，因此人眼可以通过目镜或成像系统（例如成像镜头和照相机）轻松查看它们。 传统物镜在设计上是屈光的。 换句话说，它们由一系列光学透镜组成。 但是，有了对从深紫外到远红外进行色彩校正的高倍率聚焦光学器件的需求，促使工业界为这些波长反射或者基于镜像开发经济的现成的显微镜物镜，物镜就是答案。 这些物镜采用两个或更多反射镜的反射设计来聚焦光或形成图像。

反射物镜最常见的类型是两镜Schwarzschild物镜（图1）。 该系统由一个小直径的“辅助”反射镜和一个带有中心孔的大直径的“主”反射镜组成，该辅助反射镜由星形安装架固定在适当的位置。 主镜和副镜均镀有金膜，以更好地说明它们在反射物镜外壳内的位置。 这些基于反射镜的物镜有两种配置：用于聚焦应用的无限远校正和用于成像应用的有限共轭。

Figure 1:
Anatomy of a Reflective Objective

图1：反射物镜的解剖

反映目标的类型

无限远校正反射物镜

无限远校正反射物镜（图2）是聚焦应用的理想选择。 准直光（例如激光源）通过副镜的中心孔进入物镜，并在其指定的工作距离处聚焦。 这种配置提供了一种将宽带或多个激光源聚焦到单个点的经济方法。 常见的应用是聚焦合并了可见参考光束的红外（IR）或紫外（UV）激光（例如Nd：YAG激光）。

图2：无限远校正反射镜设计

有限共轭反射物镜

有限共轭反射物镜（图3）非常适合成像应用。 它们是一种简单的解决方案，不需要使用任何其他的聚焦光学器件。 这种基于有限共轭镜的配置可提供出色的分辨率，通常可与传统的折射显微镜物镜互换使用。 无限远校正的反射物镜可用于成像应用中，而无需添加镜筒透镜，并且具有将光束操纵光学器件引入光束路径的更大灵活性。

图3：有限共轭反射物镜设计

相对于VS的好处。 折光显微镜目标设计

反射物镜相对于折射物镜的主要优点是其在宽光谱范围内的色彩校正。 在有限范围内（例如可见光谱）提供类似性能的折射物镜非常受欢迎。 但是，随着波长范围开始超出设计范围，传输和图像性能会受到影响。 此外，还有许多反射涂层可供选择，这些涂层在深紫外，红外和特定激光波长下具有无与伦比的性能。

重要的反射物镜规格

比较反射物镜时，需要考虑这些基于反射镜的系统特有的两个参数：遮挡和透射波前。 在反射系统中，主镜的中央部分不会将光线传输到辅助镜，而是将其通过杂散光挡板反射回来。 为了避免这种情况，许多制造商在主镜的中央部分放置了吸收性涂层。 还有另外两个发生遮挡的位置，即主镜的直径和蜘蛛腿的宽度。 **将遮盖作用的所有值都包括在规定的值中，尽管某些制造商只包括中央遮盖作用的值。 例如，EdmundOptics®在标准的反射物镜中包含了所有遮盖作用。

对于许多需要反射物镜的应用来说，透射波前误差可能是最重要的参数。 透射波前误差是指波前进入和离开系统之间的差。 镜子制造的最新进展使得能够生产和测试高精度的表面，从而创建更好的校正系统。 可以达到λ/ 20峰谷（P-V）数量级的反射镜，这些反射镜可以产生反射物镜，这些物镜的透射波前≤λ/ 4 P-V。 例如，埃德蒙光学（Edmund Optics）硬安装所有固定的TECHSPEC®ReflX™反射物镜，从而保证了标准线上的λ/ 10 RMS透射波前和高性能线上的λ/ 4 P-V透射波前。 TECHSPEC®ReflX™反射物镜的固定线已在Zygo GPI-XP干涉仪上进行了主动对准和测试，以确保每个物镜均在规格范围内。

这种低波前误差使反射物镜具有受限的衍射或近衍射的性能。 衍射受限的物镜会产生由艾里斑片定义的最小聚焦光斑尺寸，可以使用物镜和波长的数值孔径（NA）计算得出：

（1）

要了解有关Airy磁盘的更多信息，请参阅我们的应用笔记“分辨率和对比度限制：Airy磁盘”。

虽然传统的折射物镜非常适合特定波长范围内的各种应用，但反射物镜可以替代以提高从深紫外线到远红外线的宽带应用中的性能和图像质量。 反射物镜是FTIR，激光聚焦和椭圆仪应用的理想选择，在这些应用中，衍射极限性能和色度校正至关重要。