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在過(guò)去的10年中，主要的顯微鏡制造商基本上都遷移到研究級生物醫學(xué)和工業(yè)顯微鏡都無(wú)限遠校正光學(xué)系統的利用率。 在這些系統中，圖像距離被設置為無(wú)限遠，并且一個(gè)管（或telan）透鏡策略性地放置在物鏡和目鏡（目鏡），以產(chǎn)生所述中間圖像之間的主體管內。

無(wú)限遠光學(xué)系統允許引入輔助成分，如微分干涉對比（DIC）棱鏡，偏振器，和落射熒光照明器，進(jìn)入物鏡和鏡筒透鏡與只在焦點(diǎn)和像差校正的影響最小之間的平行光路。 舊版有限，或固定管長(cháng)度，顯微鏡具有從鼻甲開(kāi)口，其中該物鏡筒被固定，以便在目鏡管中的眼座一個(gè)指定的距離。 該距離被稱(chēng)為顯微鏡的機械管的長(cháng)度。 該設計假定當試樣被放置在焦點(diǎn)，這是一個(gè)幾微米進(jìn)一步比物鏡的前焦平面距離。 有限長(cháng)度的管在160毫米十九世紀期間由英國皇家學(xué)會(huì )顯微鏡（RMS）標準化，并享有100多年廣泛的接受。 設計物鏡與具有160毫米的管長(cháng)度顯微鏡與槍管這個(gè)值是題寫(xiě)使用。

添加光學(xué)配件到固定管長(cháng)度顯微鏡的光路增加有效管長(cháng)度比160毫米更大的值。 出于這個(gè)原因，除了垂直的反射光照射器，偏振中間階段，或類(lèi)似的附接可以引入球面象差成其他方面完全校正光學(xué)系統。 在當大多數顯微鏡有固定長(cháng)度的管期間，廠(chǎng)家不得不把額外的光學(xué)元件到這些配件重新建立顯微鏡系統的有效160毫米的管長(cháng)度。 此操作的成本是常常在倍率的增加和產(chǎn)生的圖像減小的光強度。

一些反射光系統也受到發(fā)生形成會(huì )聚光線(xiàn)穿過(guò)分光鏡的結果“鬼影”的阻礙。 在企圖繞過(guò)通過(guò)加入輔助光學(xué)組件帶來(lái)的工件，德國顯微鏡的制造商賴(lài)克特原本開(kāi)創(chuàng )無(wú)限遠光學(xué)的概念。 該公司開(kāi)始早與無(wú)限遠校正光學(xué)系統的實(shí)驗在30年代后期由萊卡和蔡斯緊隨其后，但這些光學(xué)并沒(méi)有成為標準的設備，大多數制造商，直到20世紀80年代。

在無(wú)限遠校正顯微鏡的管長(cháng)度被稱(chēng)為基準焦距和160至200毫米之間的范圍內，這取決于生產(chǎn)（見(jiàn)表1）。 校正在無(wú)限系統的光學(xué)像差或者通過(guò)管透鏡或物鏡（多個(gè)）來(lái)實(shí)現的。 在無(wú)限遠物鏡殘留橫向色差可通過(guò)仔細管透鏡設計容易地補償，但有些廠(chǎng)家，包括Nikon，選擇以校正在物鏡本身球形和色差。 這可能是因為具有極低的分散專(zhuān)用新型玻璃式的發(fā)展。 仍然其它制造商（尤其是，蔡司ICS系統）利用校正的在管透鏡和物鏡兩者的組合。

無(wú)限遠光學(xué)系統參數

生產(chǎn)廠(chǎng)家	管鏡  焦距  （毫米）	齊焦距離  （毫米）	螺紋類(lèi)型
徠卡	200	45	M25
尼康	200	60	M25
奧林巴斯	180	45	RMS
蔡司	165	45	RMS

表格1

列于表1是規范，包括管鏡頭焦段，齊焦距離，物鏡螺紋類(lèi)型，各大廠(chǎng)商提供無(wú)限遠校正顯微鏡。 雖然徠卡和尼康都使用200毫米的管長(cháng)度為25毫米的物鏡線(xiàn)程尺寸，物鏡齊焦距離是與尼康CFI 60系統顯著(zhù)更大。 奧林巴斯和蔡司用管的鏡頭焦距越短（180和165毫米，分別為），但兩家公司都物鏡標準螺紋尺寸，堅持45毫米的長(cháng)度齊焦。

在固定管長(cháng)度的有限光學(xué)系統，光通過(guò)物鏡朝向中間像平面（位于目鏡的前焦面），并會(huì )聚在這一點(diǎn)上，進(jìn)行建設性和破壞性干涉，以產(chǎn)生一個(gè)圖像（圖圖2（a））。 的情況是，其中的物鏡產(chǎn)生的在無(wú)限遠處成像平行光波列的焊劑無(wú)限遠校正光學(xué)系統完全不同（通常稱(chēng)為無(wú)限空間 ;圖2（b）），這是由帶入焦點(diǎn)在中間像平面管鏡頭。 應當注意的是，設計為無(wú)限遠校正顯微鏡物鏡通常是不與那些用于有限（160或170毫米）的光管長(cháng)度顯微鏡可互換的，并且反之亦然。 有限顯微鏡系統上，由于缺乏管鏡頭使用時(shí)，鏡頭無(wú)限增強，從球面像差受到影響。 在某些情況下，它是可能的，但是，利用對無(wú)限遠校正顯微鏡有限的物鏡，但也有一些缺點(diǎn)。 當它們與無(wú)限遠系統，這導致降低分辨率使用的有限物鏡的數值孔徑受到損害。 另外，在同一系統中使用時(shí)，齊焦是有限和無(wú)限物鏡之間丟失。 當它們與具有管透鏡顯微鏡中使用的工作距離和有限物鏡倍率也將降低。

如上所述，一個(gè)無(wú)限系統的基本光學(xué)元件是物鏡，管透鏡和目鏡。 如在圖2（b）所示，檢體位于所述物鏡的前焦平面，集光透過(guò)或者從樣品的中心部分反射的，并且產(chǎn)生沿著(zhù)所述光軸投射射線(xiàn)的平行束朝向管透鏡顯微鏡。 光到達物鏡的一部分從試樣的周邊發(fā)散，并進(jìn)入以?xún)A斜角度的光學(xué)系統中，前進(jìn)角（但仍然在平行束）朝向管透鏡。 然后所有由管透鏡收集的光被聚焦在中間像平面，并且隨后通過(guò)目鏡擴大。

物鏡和管透鏡一起形成，在顯微鏡管內的有限距離產(chǎn)生的中間圖像的復式物鏡系統。管透鏡相對于所述物鏡的位置是主要關(guān)心的設計無(wú)限遠校正顯微鏡時(shí)。 物鏡和管透鏡（無(wú)限遠的空間）之間的區域中提供的平行光線(xiàn)成復雜的光學(xué)部件可以置于不引入球面像差或物鏡的工作距離的修改的路徑。 實(shí)際上，在一組匹配不同的物鏡之間齊焦可以與無(wú)限遠校正顯微鏡進(jìn)行維護，即使當一個(gè)或兩個(gè)輔助組分加入到光路。 另一個(gè)主要的好處是，配件可以被設計而不改變物鏡和管透鏡之間的對準，以產(chǎn)生一個(gè)精確的1倍的放大倍數值。 此功能允許使用的幾種光學(xué)技術(shù)，如相襯或DIC熒光（單獨或同時(shí)）的組合樣品比較。 這是可能的，因為光配件放置成一組平行光波不會(huì )發(fā)生變化的位置（任一橫向或軸向），也不圖像的焦點(diǎn)。

如果管透鏡位于非常接近物鏡，可用于輔助光學(xué)組件的空間的量是有限的。 然而，有一個(gè)上限，可以位于所述管透鏡和的現代顯微鏡設計的限制范圍內的物鏡之間的光學(xué)元件的數量。 從物鏡放置管透鏡太遠降低由透鏡收集的周?chē)�光的波數，從而在已�?jīng)變黑或邊緣模糊的圖像，并且降低了顯微鏡的性能。 應當強調的是，術(shù)語(yǔ)無(wú)限遠光學(xué)指生產(chǎn)并行權利射線(xiàn)的通量的通過(guò)物鏡之后，而不是一個(gè)無(wú)限的空間是可用的顯微鏡內部。 為了最大限度地提高顯微鏡結構的靈活性，同時(shí)保持高的性能，有必要優(yōu)化的物鏡和管透鏡之間的距離。

由無(wú)限遠校正物鏡中產(chǎn)生的倍率是由物鏡的焦距除以基準焦距（管長(cháng)）來(lái)計算。 作為管透鏡的焦距增大時(shí)，到中間像平面的距離也增加，這導致更長(cháng)的總管長(cháng)度。 200和250毫米之間管的長(cháng)度被認為是最佳的，因為更長(cháng)的焦距會(huì )產(chǎn)生一個(gè)較小的偏軸角為對角線(xiàn)的光線(xiàn)，從而降低了系統的構件。 更長(cháng)的管的長(cháng)度也增加了系統的靈活性方面輔助部件的設計。

比較具有160毫米和200毫米的管透鏡的焦距（圖3）的系統時(shí)較長(cháng)管透鏡焦距的優(yōu)點(diǎn)是顯而易見(jiàn)的。 減少在離軸對角線(xiàn)波磁通角可以接近一個(gè)顯著(zhù)百分比與較長(cháng)焦距的光學(xué)系統。 傾斜光線(xiàn)的減小角度產(chǎn)生在通過(guò)副成分既在軸和離軸光線(xiàn)相應較小位移（DIC棱鏡，相位環(huán)，分色鏡等），這改善了顯微鏡的效率。在無(wú)限遠校正系統的落射熒光照明觀(guān)察對比度增強戲劇性的是由于不再管鏡頭焦段的光學(xué)優(yōu)勢。 與無(wú)限遠光學(xué)觀(guān)察顯微鏡圖像的改善的一個(gè)例子示于圖4，其示出一個(gè)小鼠腸薄膜部標記有三個(gè)熒光染料。 在顯微照片上記錄的Nikon Eclipse E600利用數值孔徑0.75的CFI 60 20×油浸物鏡和在微分干涉對比和落射熒光模式同時(shí)工作。

我們的物鏡焦距必須用無(wú)限遠系統相比老固定管長(cháng)度系統時(shí)，增加保持相同的放大倍率。 使用45毫米的齊焦距離由所有顯微鏡廠(chǎng)家多年有限管長(cháng)度的系統，但是這可能是不充分的高性能無(wú)限遠校正光學(xué)系統。 例如，一個(gè)平場(chǎng)復消色差60X油浸物鏡（中表現最好的有限物鏡之一）可以具有超過(guò)10各透鏡元件和基團，產(chǎn)生了非常緊配合用于約束到45毫米的齊焦距離的物鏡。 當由被分成一個(gè)單獨的物鏡（光學(xué)元件的更大的數值孔徑），并且管透鏡無(wú)邊系統所取代，管透鏡的焦距變得等于約150毫米。 為了滿(mǎn)足無(wú)限系統的全部光學(xué)勢，物鏡齊焦距離必須匹配于管透鏡的焦距。 因此，對于200毫米焦距，最佳齊焦距離為60毫米，由15毫米超過(guò)舊標準長(cháng)度。

在無(wú)限遠光學(xué)系統中使用更長(cháng)的物鏡焦距需要相應較大工作距離相匹配。 增大物鏡的齊焦距離是極為重要的實(shí)現工作距離一個(gè)顯著(zhù)增加，尤其是對于較低倍率的物鏡。 例如，具有1個(gè)物鏡，用于計算無(wú)限遠校正系統倍率式?jīng)Q定了物鏡焦距應該是相同的管透鏡。 在具有200毫米管透鏡的焦距的系統中，這將在為了使用這種低倍率的物鏡必要更長(cháng)齊焦距離。 計算表明，低至0.5倍的放大倍數可以用200毫米的管鏡頭焦距來(lái)獲得，但較短的焦距限制最小物鏡放大倍率略高于1倍范圍內的值。

另一個(gè)要考慮的是物鏡的數值孔直徑，也必須以獲得最佳性能與低倍率物鏡，有長(cháng)管的鏡頭焦距光學(xué)系統增加了。 該RMS物鏡標準螺紋尺寸，20.32毫米，限制了有效的數值孔直徑和最大可達到的數值孔徑的物鏡，如此裝備。 為了正在利用長(cháng)管透鏡的焦距時(shí)，產(chǎn)生較高的數值孔徑，物鏡螺紋尺寸必須增加。 的有效出射光瞳直徑（D）必要以實(shí)現所需的數值孔徑由下式表示：

D = 2NA × f

其中，NA是數值孔徑，f是物鏡焦距。 因此，對于具有100毫米（利用200毫米焦距管透鏡）的焦距和0.10數值孔徑，必要的出射光瞳直徑（D）2倍復消色差物鏡是20毫米。 顯然，一個(gè)較小的物鏡，螺紋尺寸在放大倍率設計無(wú)限遠光學(xué)系統時(shí)的10倍比下限物鏡的數值孔徑。 增加筒長(cháng)度以上200毫米需要更大的物鏡出射光瞳的大小，使這種在無(wú)限遠校正顯微鏡的設計的限制因素。