一、聚光器调整在显微成像系统中的关键作用

聚光器（Condenser）在显微镜系统中用于调节和集中照明光线，其调整精度直接关系到成像的分辨率、对比度、亮度均匀性与景深控制。特别在荧光、DIC、相差、明场等多模式复合成像中，聚光器的精细调节决定了图像的光学质量。奥林巴斯倒置显微镜IX81作为高端研究平台，配备了多类型可调聚光系统，具备高自由度调控、自动化驱动与模块互换能力，支持不同实验需求下的精准光照匹配。

二、IX81聚光器系统的结构构成与分类

1. 聚光系统基本结构

IX81的聚光器主要包括以下几个核心部件：

• 聚光透镜组：通常为阿贝式或长工作距离（LWD）复消色差透镜，焦距固定；

• 数值孔径（NA）调节环：用于改变聚光光锥角度；

• 视场光阑与孔径光阑：调节照明直径与光通量；

• 滤光片插槽：安装偏振片、荧光激发滤片、ND中性密度片；

• 高度调节机构：沿Z轴精细位移以匹配物镜焦点；

• 中心调节旋钮：用于调整聚光光轴与物镜光轴的对中一致性；

• 电动控制模组（高配型号）：实现自动升降、光阑切换。

2. 聚光器类型划分

三、聚光器调整的维度与调节方法

1. Z轴高度调整（聚焦调节）

聚光器上下移动以实现焦平面与物镜焦点匹配，确保最大亮度与清晰度：

• 手动聚光器：旋转左/右两侧调焦旋钮，观察样品亮度变化，寻找最佳成像点；

• 电动聚光器：由控制软件设置聚焦位置（精度可达0.1μm），适用于自动对焦系统。

调整建议：

• 调整时应使用低倍物镜与无色透明样品（如涂有Marker的玻片）观察；

• 在孔径光阑开启状态下进行，便于判断聚光锥对焦是否集中。

2. 光轴中心调节

光轴中心不正会导致照明不均、图像偏斜或暗角，尤其影响荧光及DIC成像：

• 通过聚光器底部的两个中心调节螺钉（X/Y）微调光斑位置，使其居中于视场中央；

• 调整过程中，使用孔径光阑最小开度，便于精确定位中心。

3. 孔径光阑（Aperture diaphragm）调节

影响照明光锥大小，从而影响图像对比度与分辨率：

• 增大孔径 → 分辨率提高但对比度降低；

• 减小孔径 → 对比度增强但可能降低细节清晰度；

• 调节时应参照物镜的NA值，匹配最佳数值孔径比（一般为70–80%）。

调整步骤：

• 观察样品图像边缘是否锐利、光斑是否均匀，动态调整至最佳。

4. 视场光阑（Field diaphragm）调节

控制照明区域直径，有效削减杂散光，提高成像背景纯净度：

• 调节方法：缩小视场光阑，使其边缘略小于观察区域，再适度放大；

• 在柯勒照明设置中视场光阑需调至刚好充满视野边缘。

5. 滤光片插槽调整

IX81聚光器具备多个插槽（Ø32mm/Ø45mm）：

• 可插入ND滤片调节亮度；

• 插入偏振片用于DIC或荧光偏振实验；

• 插入激发光滤片用于多通道荧光成像。

四、柯勒照明调整：成像质量优化的关键步骤

聚光器调整的核心目的之一是建立柯勒照明系统。其优势为光线均匀、对比度高、分辨率好，适用于高要求成像。

步骤如下：

1. 安装低倍物镜（如10×）与明场聚光器；

2. 放置样品并调焦至清晰；

3. 缩小视场光阑至最小，调整聚光器高度直至可见清晰光斑边界；

4. 使用X/Y调节螺钉对光斑居中；

5. 重新放大视场光阑直至充满视野边缘；

6. 调节孔径光阑，使其刚好小于物镜入射光锥边缘。

该过程确保聚光系统、照明系统、物镜与样品处于统一焦面和同轴条件。

五、模式切换下的聚光器调节要点

1. 荧光模式

• 使用长工作距离聚光器，避免激发光过曝样品；

• 推荐适度缩小孔径光阑以提升信噪比；

• ND滤片调整激发光强，避免光漂白；

• 避免强背景光，关闭视场光阑无用区域。

2. DIC模式

• 聚光器中插入专用DIC Wollaston棱镜组与偏振器；

• 聚光器高度需严格与物镜棱镜对位；

• 调节棱镜相位差距以提升轮廓层次；

3. 相差模式

• 插入相应相差环片（聚光器下方）；

• 相差物镜需对应匹配环；

• 聚光器高度影响相位干涉角度，需微调至明暗环清晰。

4. 明场观察

• 聚光器对焦点稍低于样品，形成均匀照明；

• 光阑调节决定对比度，适中偏小更适合透明样本。

六、误差控制与维护建议

1. 中心偏移误差

• 每次更换聚光器或物镜后建议重新做轴心调节；

• 定期检查是否因震动或平台移动导致对中偏离。

2. Z轴误焦误差

• 聚光器升降结构应定期清洁灰尘，保持平滑；

• 避免高温环境导致热膨胀引起焦点漂移。

3. 滤片插槽灰尘干扰

• 使用洁净镊子更换滤片；

• 插槽需常清洁以防颗粒进入光路引发干扰条纹。

七、与电控系统协同调节优势

高配IX81支持通过软件自动控制电动聚光器（如IX2-DUC）：

• 可设定不同模式下聚光器参数预设（高度、光阑、滤片）；

• 多维图像拼接、Z-stack、自动时间序列拍摄中自动调用；

• 提升重复性与实验标准化程度，适用于高通量分析。

八、总结：聚光器调整是精准成像的光学支点

奥林巴斯IX81通过其模块化聚光系统、多模式光路匹配能力及高度精密的调节机构，确保用户在多样化成像任务中都能获得高质量、稳定、可重复的图像结果。其聚光器调节既包含传统精工手控逻辑，也集成了现代自动化控制理念，是将光学物理与工程机制完美融合的典范。