显微镜物镜是显微镜设计中最容易识别的组件之一。显微镜物镜放大图像，因此人眼可以通过目镜或成像系统（如成像透镜和相机）轻松查看。传统物镜的设计是折射式的；换句话说，它们由一系列光学透镜组成。然而，对高倍率聚焦光学元件的需求，从深紫外到远红外的色彩校正，促使工业界为这些波长开发经济实惠的现成显微镜物镜——反射式或基于镜子的物镜就是答案。这些物镜采用两个或多个镜子的反射设计来聚焦光线或形成图像。
最常见的反射物镜类型是双镜史瓦西物镜（图1）。该系统由一个小直径的“次”镜和一个带中心孔的大直径“主”镜组成，次镜由星形支架固定到位。主镜和次镜用金涂层表示，以更好地说明它们在反射物镜外壳内的位置。这些基于镜子的物镜有两种配置：用于聚焦应用的无限远校正和用于成像应用的有限共轭。
反射物镜的类型
无限远校正反射物镜
无限远校正反射物镜（图2）是理想的聚焦应用。准直光（如激光源）通过主镜中心孔径进入物镜，并在指定的工作距离处聚焦。这种配置提供了将宽带或多个激光源聚焦到一个点的经济手段。一个常见的应用是聚焦红外（IR）或紫外（UV）激光（如Nd:YAG激光），其中包含可见参考光束。
有限共轭反射物镜
有限共轭反射物镜（图3）是成像应用的理想选择。它们是一种直接的解决方案，不需要使用任何额外的聚焦光学器件。这种基于有限共轭镜的配置提供了出色的分辨率，并且通常可以与传统的折光显微镜物镜互换使用。无限远校正反射物镜可以在成像应用中使用，增加了一个管透镜，并具有将光束操纵光学引入光束路径的额外灵活性。
反射式vs折射式显微镜物镜设计的优点
反射物镜相对于折射率物镜的主要优点是其在宽光谱范围内的色差校正。折射物镜在有限范围内提供类似的性能，例如可见光谱，是相当受欢迎的。然而，随着波长范围开始超过设计范围，传输和图像性能受到影响。此外，还有许多反射涂层可供选择，可在深紫外，红外和特定激光波长下实现无与伦比的性能。
反射式物镜重要指标
在比较反射物镜时，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，主镜的中心部分不会将光线传输到副镜，而是通过杂散光挡板将光线反射回来。为了避免这种情况，许多制造商在主镜的中央部分放置一层吸收涂层。还有另外两个位置发生遮挡，即主镜的直径和类似蜘蛛腿结构的宽度。最好在规定值中包括所有遮挡的贡献，尽管有些制造商只包括中心遮挡的贡献。
透射波前误差可能是许多需要反射物镜的应用中最重要的参数；透射波前误差是波前从进入和离开系统时的差值。镜子制造的最新进展使高精度表面的生产和测试成为可能，从而创建了更好的校正系统。可以实现λ/20峰谷（P-V）量级的镜子，这些镜子允许生产透射波前≤λ/4 P-V的反射物镜。
这种低波前误差允许反射物镜具有衍射限制或接近衍射限制的性能。衍射受限物镜产生由艾里斑定义的最小聚焦光斑尺寸，该尺寸可以使用物镜的数值孔径（NA）和波长计算。
虽然传统的折射物镜非常适合特定波长带内的一系列应用，但反射物镜可以替代，以提高从深紫外到远红外的宽带应用的性能和图像质量。反射物镜非常适合傅里叶变换红外光谱、激光聚焦和椭圆偏振测量应用，在这些应用中，衍射限制性能和色度校正至关重要。
