光學(xué)顯微鏡的發(fā)展歷程

光學(xué)顯微鏡的發(fā)展歷程光學(xué)顯微鏡（簡(jiǎn)稱(chēng)顯微鏡），顧名思義是一種通過(guò)光學(xué)放大成像，顯示物體微觀結(jié)構(gòu)的一種光學(xué)儀器，它由一個(gè)或多個(gè)透鏡通過(guò)組合構(gòu)成。顯微鏡成像是一種光的藝術(shù)，在配合各種不同的光源時(shí)，可形成各自不同類(lèi)型的影像，演變形成了各種類(lèi)型的顯微鏡。單目生物顯微鏡（光學(xué)顯微鏡發(fā)展的初期階段1.0）顯微鏡發(fā)展初期，光學(xué)技術(shù)不發(fā)達(dá)，當(dāng)時(shí)制成的顯微鏡為單光路直筒設(shè)計(jì)，只能使用一只目鏡進(jìn)行觀察，因此常被稱(chēng)作單目顯微鏡。單目顯微鏡受當(dāng)時(shí)的電子、機(jī)械、信息等技術(shù)的局限，通常具有以下幾種特點(diǎn)：①采用反光鏡反射自然光提供照明；②粗、細(xì)準(zhǔn)焦螺旋采用分離式手輪；③載物臺(tái)為單層結(jié)構(gòu)，且不可移動(dòng)。早期影像技術(shù)還未起步，使得顯微鏡下的微觀世界只能即時(shí)觀察，若想把看到的微觀世界呈現(xiàn)出來(lái)，與他人進(jìn)行溝通交流，就需通過(guò)筆、紙把觀察到的影像，以臨摹的方式畫(huà)出來(lái)，因此生物繪畫(huà)就成了當(dāng)時(shí)生物學(xué)工作者的一項(xiàng)必備技能。生物繪畫(huà)要求觀察者左眼進(jìn)行觀察，右眼輔助繪畫(huà)，難度較高，繪畫(huà)結(jié)果精度較低，且容易受到人為主觀因素的影響而失真。綜上所述，在當(dāng)時(shí)使用顯微鏡觀察被認(rèn)為是一項(xiàng)十分復(fù)雜的科學(xué)實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程，操作人員需進(jìn)行訓(xùn)練才能熟練使用顯微鏡，并獲得較理想的結(jié)果。盡管如此，顯微鏡的出現(xiàn)，大幅拓寬了人類(lèi)的觀察范圍，也使得微生物學(xué)、醫(yī)學(xué)等學(xué)科取得了前所未有的進(jìn)步。雙目生物顯微鏡（顯微鏡發(fā)展的第二階段2.0）由于使用單目生物顯微鏡時(shí)需將一只眼對(duì)準(zhǔn)目鏡，長(zhǎng)時(shí)間觀察極易疲勞。電燈的出現(xiàn)使得顯微鏡的照明得到大幅度改善，特別是光源的亮度充足且亮度還可不斷提高，從而促使人們能夠利用分光棱鏡將物鏡傳上來(lái)的光信號(hào)一分為二，便于使用者通過(guò)兩只眼睛進(jìn)行觀察，這樣便大幅減輕眼睛負(fù)擔(dān)，提高使用的舒適度，因此這種顯微鏡也被稱(chēng)作雙目生物顯微鏡（圖1-2）。雙目生物顯微鏡除了具備雙目觀察筒外，得益于當(dāng)時(shí)光學(xué)、電子技術(shù)、機(jī)械技術(shù)的發(fā)展，使得顯微鏡整體上有了較大的改進(jìn)。顯微鏡發(fā)展至這一階段，是光學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展時(shí)期，尤其是可控的電燈取代自然光使得顯微鏡的使用不再受自然環(huán)境以及地理位置的影響。另外由于電燈的多樣化，以及各種濾光鏡的運(yùn)用，光學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，促使熒光顯微鏡、金相顯微鏡、偏光顯微鏡，倒置顯微鏡等多種類(lèi)型顯微鏡得以面世。三目生物顯微鏡（顯微鏡發(fā)展的第三階段3.0）光學(xué)成像效果取得重大進(jìn)展之后，人們將顯微鏡改善的重點(diǎn)放在了顯微圖像的獲取技術(shù)上。人們?cè)陔p目光路信號(hào)進(jìn)行再次分光，形成三目觀察筒，然后將攝像采集器安裝于三目觀察筒上以獲得顯微圖像。此后顯微影像逐漸成為人們記錄原始信息的重要手段。相比之前提及的顯微繪畫(huà)，這種獲取顯微畫(huà)面的方式更精準(zhǔn)、更高效，更先進(jìn)。數(shù)碼液晶顯微鏡（顯微鏡發(fā)展的第四階段4.0）數(shù)碼顯微鏡憑其能夠?qū)崟r(shí)顯示及圖像處理等優(yōu)點(diǎn)，獲得了廣泛的應(yīng)用，顯微觀察不再拘泥于傳統(tǒng)雙目觀察筒。上一代顯微鏡要獲得顯微圖像離不開(kāi)計(jì)算機(jī)及其軟件等輔助設(shè)備（連接支架、顯示器等），這就需要專(zhuān)業(yè)人員安裝調(diào)試，用戶(hù)搬移非常不方便，且占用實(shí)驗(yàn)空間。時(shí)代在發(fā)展，科技在進(jìn)步，在這個(gè)基礎(chǔ)上，伴隨著液晶屏技術(shù)的成熟，超薄超清晰的液晶顯示屏也被集成于數(shù)碼顯微鏡中，通過(guò)整體化的專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)，進(jìn)行光、機(jī)、電、軟件的科學(xué)融合，開(kāi)發(fā)出了數(shù)碼液晶顯微鏡（圖1-3），數(shù)碼液晶顯微鏡的誕生大幅縮減了整個(gè)顯微觀察系統(tǒng)的體積，提升了儀器的便攜性，方便了用戶(hù)的使用，更使得戶(hù)外顯微觀察成為可能。數(shù)碼液晶顯微鏡兼具傳統(tǒng)雙目觀察筒及高清液晶顯示屏的版本，一來(lái)屏幕提供了方便的觀察及交流環(huán)境，二來(lái)通過(guò)雙目觀察筒進(jìn)一步驗(yàn)證觀察結(jié)果，便可確保結(jié)果無(wú)誤。顯微鏡發(fā)展到第四個(gè)階段，更多考慮的是使用上的革新，易用性、便利性。此時(shí)數(shù)碼液晶顯微鏡具備生物顯微鏡和實(shí)體顯微鏡的功能，還增加了顯微測(cè)量功能，同時(shí)可以?xún)?nèi)置高容量鋰電池（便于戶(hù)外使用）以及將數(shù)據(jù)存于U盤(pán)之中的功能。5.未來(lái)的顯微鏡顯微鏡是人們觀察微觀世界的一個(gè)重要的工具，它也是隨著人類(lèi)科技的進(jìn)步而不斷發(fā)展?？v觀光學(xué)顯微鏡的發(fā)展史，每一次的進(jìn)步提高都離不開(kāi)新技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展。與此同時(shí)也有相應(yīng)的落后技術(shù)被淘汰，如電燈光源的出現(xiàn)使得反光鏡作為光源的顯微鏡被淘汰，影像裝置的出現(xiàn)使得顯微繪畫(huà)失去了存在的意義?？梢灶A(yù)見(jiàn)的是，未來(lái)顯微鏡仍然會(huì)不斷推陳出新。一方面，在互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)爆炸式發(fā)展的時(shí)代，顯微鏡的聯(lián)網(wǎng)使用和分享機(jī)制將逐步建