顯微鏡基礎知識 - 視場數

資料來源：https://www.microscopyu.com/microscopy-basics/field-of-view

在光學顯微鏡中，視場的直徑用視場數（field-of-view number）表示，又稱為 field number，定義為中間像平面（intermediate image plane）上可經目鏡觀察到的區域的直徑。在大多數情況下，目鏡的視場光闌（Field Diaphragm）決定了視場大小，並將視場大小定義為視場數除以物鏡的放大倍數：

如果在物鏡和目鏡之間插入一個輔助透鏡，則該透鏡的放大倍數也應與物鏡放大倍數相乘合併計算。雖然視場數通常受放大倍率和光闌尺寸的限制，但物鏡系統的設計顯然也有影響。在早期的顯微鏡物鏡中，最大可用視場直徑往往約為 18mm 或更小，現在若利用平面複合消色差透鏡和其他專用平場物鏡等技術，可使最大可用視場超過 28 mm。

在現代顯微鏡目鏡中，視場光闌位於光學系統之前或位於透鏡元件組之間，如圖 1 展示的 Ramsden 目鏡和 Huygens 目鏡剖視圖。Ramsden 目鏡的光學系統由兩個平凸透鏡組成，其間距是根據焦距計算得出。靠近樣品的透鏡被稱為場鏡，因為它更靠近顯微鏡中的中間像平面，在設計時會將場鏡放置在距中間像平面足夠遠的位置，以確保鏡頭表面的異物或缺陷不會與樣品一起顯現；另一片透鏡則稱為目鏡，因最靠近觀察者的眼睛。在 Ramsden 目鏡設計中，視場光闌位於鏡筒開口和場鏡之間。 

Huygens 目鏡設計的場鏡則位於中間像平面之前，該平面與視場光闌重合。與 Ramsden 目鏡不同，Huygens 目鏡設計在中間像平面上有一個焦點，在這種情況下，目鏡可做為放大鏡放大中間圖像。 

典型目鏡的視場數在 6 ~ 28 mm 之間變化，且通常隨著目鏡的放大倍率而減小。例如，放大倍率為 10 倍的目鏡的視場數通常在 16 ~ 18 毫米之間，而 5 倍放大率目鏡的視場數約為 20 毫米。圖2 展示了目鏡可用視場的比較，一個目鏡的視場數為 20，另一個視場數為 26。 

目鏡視場光闌開口的大小也取決於物鏡離軸像差（彗差、散光和橫向色差）的校正。因此目鏡在製作時採用高度校正的玻璃，可實現視野數為 26mm 或更大的寬視野設計。