无限远光学介绍
物镜目镜肩之间的距离称为机械管长度（参见图 1 中间部分）。19 世纪，英国皇家显微镜学会将这一数值设定为 160 毫米 [4]。多年来，这种设计被证明存在一些缺陷。在光路中添加额外的光学元件，如用于微分干涉对比（DIC）的棱镜、偏振镜等，会改变有效管长并引入像差。这些畸变可通过添加其他硬件组件来纠正。
因此，20 世纪 30 年代，显微镜制造商 Reichert 开始尝试所谓的无限远光学技术，这项技术后来被所有其他显微镜公司采用。这些无限远光学系统的物镜可将试样图像投射到无限远远处，这意味着来自试样单点的所有非平行光线都会进入物镜，然后平行射出。来自试样（和物镜）视场（成像区域）中心的射线与光轴平行。来自试样视场中心以外的光线相互平行，但与光轴无关。
无限远校正物镜产生的虚像必须由另一个透镜--管状透镜（TL）--来捕捉，从而在目镜透镜的前焦点处形成实像（参见图 1 底部）。这种方法可以在物镜和 TL 之间的 "无限远空间 "中添加光学仪器，如 DIC 棱镜，而不会影响图像质量。图像的位置和焦点都不会改变。
参见图 2 顶部：有限远光学系统由一个物镜和一个目镜组成。将物体置于物镜的单焦点和双焦点之间。物镜产生的中间像聚焦在目镜前焦点和目镜之间。用户可以通过目镜观看图像。下图：在无限远校正系统中，试样位于物镜的焦点上。在这种情况下，从试样某一点发出的所有光线在物镜之后都是平行的，就像一个物体被放置在无限远的地方。来自试样中心的射线将平行于光轴离开物镜（未显示）。来自试样外围单点的射线离开物镜时彼此平行，但不平行于光轴。物镜和管透镜之间的空间称为无限远空间。由于从试样单点射出的所有光线都会受到相同的光学影响，因此带入该空间的平面光学设备几乎不会影响图像。管状透镜形成虚拟图像，可通过目镜观看。
无限远远光学系统的优势
有几种对比方法需要在显微镜的光路中引入特殊的光学元件。例如，用于 DIC 的棱镜和偏振镜，或用于荧光显微镜的分色镜和滤光片 [5-7]。在有限远光学显微镜的物镜和目镜之间引入此类光学元件会改变有效管长，并引入球面像差。这些像差可以通过引入额外的光学元件来纠正，但代价是降低光强度或增加放大倍率。
相比之下，采用无限远校正光学系统的显微镜可以在无限远空间安装额外的设备，用于对比方法，而不会造成光学像差。安装在无限远光路中的设备既不会改变成像比例，也不会改变中间图像的位置。之所以有这种优势，是因为来自试样单点的所有光线都会平行离开物镜。
整体图像质量并不是无限远光学系统的唯一优势。由于在无限远光路中放置不同的光学设备时，放大倍率不会发生变化，因此可以轻松地使用不同的对比方法对完全相同的样品进行比较。例如，可以同时对标本进行 DIC 和荧光成像（参见图 3）。
无限远远光学系统的优势
除少数例外，大多数显微镜都有一个转筒，可以安装和更换不同的物镜，以获得所需的放大倍率。准焦距功能允许用户在不同物镜之间切换，而无需重新聚焦于成像的标本区域。有了无限远光学系统，即使在无限远空间内增加额外的光学仪器，也能保持准焦距。
如何让更多设备进入无限远光路
光学显微技术一直在不断发展。开发新技术需要进入显微镜的光路。例如，安装额外的光源或激光设备。例如，光漂白后荧光恢复（FRAP） [8] 需要激光来漂白荧光团（参见图 4）。另一个例子是用于光遗传学、解笼、光激活和光漂白的数字镜像设备（DMD）。
图使用显微镜的无限远光路
图 5：显微镜的无限远光路可以通过物镜和管状透镜 (TL) 之间的成像路径（顶部）或光源 (L) 和物镜之间的照明路径（底部）实现。前一种方法需要将相关模块堆叠到显微镜中，这就延长了成像路径。第二种方法是在照明路径中安装反射镜和分光镜，使用户能够将显微镜用于多种应用。
图 6：堆叠方法拉长了显微镜的无限远光路。然而，由于光线并非来自成像试样区域的中心，因此可能会造成损失。Leica Infinity Port 既不会拉长成像光路，也不需要额外的组件，这意味着它比堆叠方法具有更大的优势。
