把微小物体放大的镜头系统，前面已经讲过。但放大只是完成了一半——放大的像最终要由眼睛接收。而眼睛不是相机，它另有一套要求：不但要接得住光，还要看得舒服、看得久。

这正是目镜存在的理由。它把物镜已经成好的像再放大一次，并且把出射的光整理成瞳孔能接收的形式。物镜负责分辨，目镜负责把分辨出来的东西送到眼睛里。

一、给眼睛看，还是给相机看

成像系统有两类，目标不同，设计约束也不同。

图1：目视观察与相机记录

相机记录的要求相对单纯：像要成在传感器上，要清晰、畸变小、照度均匀。传感器是固定的，不存在「对不准」的问题。

目视观察则多一层约束。眼睛会动、有瞳孔大小、有个体屈光度差异，而且长时间观看会疲劳。因此目视系统除了成像清晰，还要满足出瞳位置、眼点距离、视场大小这些专门的要求。这也是目镜为什么单独成为一门学问。

这里还要引入一个参照：明视距离。人眼在约二百五十毫米处观看最为轻松，肉眼能分辨的两点间距，对应约一角分的视角。所谓放大率，本质上就是把物体的视角放大到可以直接分辨的程度。

举个例子：若物镜的数值孔径为零点六五，其有效放大率上限约为三百到六百五十倍。此时配十倍目镜，物镜选三十倍或四十倍即可；若硬配二十五倍目镜、总倍数过千，画面只会更暗更糊。

二、放大率是两部分相乘

目视系统的总放大率，是物镜倍数与目镜倍数的乘积。物镜把标本成一个放大的实像，目镜再把这个实像当成物体，放大成一个虚像供眼睛观察。

这里有个容易忽略的点：放大率不是越高越好。物镜的分辨能力由数值孔径决定，超过某个倍数之后，再放大只是把已有的模糊放大，不会增加任何新细节。这个上限常被称为有效放大率，大致是数值孔径的五百到一千倍。

因此选配目镜时，倍数要与物镜匹配。物镜分辨不出来的东西，换再高倍的目镜也看不见，画面只会更暗、更模糊。

出瞳还有一层作用常被忽略：它是整个系统的孔径光阑在像方的像。凡是参与成像的光束都要从它穿过，因此它的位置与大小直接决定了哪些光能进入眼睛。观察时若发现视场边缘发暗，多半是眼睛没有停在出瞳处。

另外，出瞳并非越大越好。出瞳明显大于瞳孔时，眼睛自身的缺陷（如角膜不规则、晶状体浑浊）会被更多地暴露出来，画面反而显得不够干净；出瞳与瞳孔相当时，这些影响被部分掩盖，观感更舒服。

三、出瞳与眼点距离

目镜把光束整理后，在镜筒后方形成一个最细的截面，这就是出瞳。它是整个系统出射光束的"总闸门"。

图2：出瞳与眼点距离

出瞳直径有个简便算法：用它除以放大率就能得到——用物镜的有效口径除以总放大率。所以在物镜口径一定的情况下，放大率越高，出瞳越小。

为什么这件事要紧？因为出瞳要和瞳孔对上。瞳孔在亮处约两毫米、暗处可到七毫米上下。若出瞳明显大于瞳孔，多余的光被虹膜挡掉，白白浪费；若出瞳明显小于瞳孔，进入眼睛的光变少，画面变暗，而且眼睛稍一移动，视场就会被切掉一块。

另一个参数是眼点距离：从目镜最-后一面到出瞳的距离。眼睛的瞳孔并不在眼球表面，而是在里面几毫米处，因此观看时眼睛不能贴着镜片，必须停在出瞳所在的位置。眼点距离太短，戴眼镜的人就无法在保持眼镜的同时看清全视场——这是选购时很实际的一条。

视场放大后还有一个实际问题：边缘像质。视场中心的成像通常最-好，越靠边缘，像散、场曲、倍率色差越明显。因此标称的大视场，往往只有中心区域真正清晰；评价目镜时，要看它在多大范围内还能保持可用的像质，而不只是看视场数这一个数字。

四、视场由视场光阑决定

通过目镜看到的圆形范围，其大小由视场光阑决定。它位于目镜的焦平面上，是一个固定直径的圆孔，边缘就界定了看到的边界。

图3：视场光阑与视场大小

视场光阑的直径通常记作视场数，单位是毫米。实际看到的视场直径，等于视场数除以放大率。这条关系式说明了一个反直觉的事实：放大率提高，看到的范围反而变小。

想看得又细又广，就要增大视场数，而这需要更大的目镜镜片与更复杂的像差校正。所以大视场目镜通常片数更多、价格更高，边缘的成像质量也更难做好。

目镜还有两个与佩戴相关的细节。一是接目镜的尺寸，太小则眼睛难以定位；二是部分目镜做成可调焦式，能直接补偿屈光度，戴眼镜的人不摘眼镜也能看清——这在需要长时间观察的场合很实用。

另有一类专门设计叫高眼点目镜，把眼点距离做到二十毫米以上，专门为戴眼镜者准备。代价是结构更复杂、视场通常略小。

五、目镜不止一片玻璃

单片透镜无法兼顾放大与像质，因此目镜内部通常是多片组合。常见的有几种结构。

图4：三种目镜结构与分划板

惠更斯目镜由两片凸镜组成，结构简单，是最常见的低倍配置。它的焦平面落在两片之间，因此无法放置分划板——需要测量刻度时就不能用它。

冉斯登目镜同样两片，但焦平面落在镜筒之外，可以放进分划板。需要做测量、对准的场合，通常选这一类。

广角目镜片数更多，视场数可以到二十六甚至更大。代价是边缘像差需要专门校正，结构复杂、成本也高。

顺带说明分划板的作用：它是一片带刻度的玻璃片，放在焦平面上，因此刻度与标本的像同时被眼睛看清，可以直接比对测量。前提是分划板必须与中间实像面严格重合，否则两者无法同时清晰。

双目观察还有一个附加价值：立体感。两路光从略有差别的角度进入，各自成微小的像差，大脑据此还原出深度信息。体视显微镜正是把这一效应放大——它用两条独立光路、以一定夹角观察同一样品，立体感比常规双目明显得多。

但要注意，这种立体感来自两路光的角度差，而不是目镜本身的放大。普通双目镜筒虽然有两个目镜，看到的其实是同一个像，因此立体感很弱，主要用于减轻疲劳。

六、两只眼睛要合成一个像

双目观察比单目舒服得多，原因在于双眼能同时工作、减轻疲劳，还能提供一定的立体感。但它要求两路光最终合成同一个像。

图5：瞳距对准与错开

两个调节机构因此不可少。一是瞳距调节：改变两个目镜的间距，使其与使用者的两眼瞳孔间距一致。间距不对，两眼看到的圆就错开，合成不了一个像。

二是视度调节：补偿两眼屈光度的差异。不同人的屈光度不同，甚至同一人两眼也不一样；调节到位后，不戴眼镜也能看清。视场里若有分划板，通常先调视度使其清晰，再调焦看清标本。

这两个调节都应在正式观察前完成。若跳过，短时间也许能凑合看，时间长了容易疲劳，测量时也容易引入误差。

还有一项实践要点：调焦顺序。正确做法是先在低倍下找到目标并调清，再转到高倍微调；直接上高倍往往找不到目标，还容易让物镜撞到标本。带分划板的系统，则应先调视度使刻度清晰，再调焦看清标本。

七、总结

目视光学系统把「放大」这件事分成了两段：物镜负责分辨细节，目镜负责把分辨出来的像整理好送进眼睛。后者的约束比前者更贴近人的使用。

总放大率是物镜与目镜倍数相乘，但超过有效上限只放大模糊，不增加细节。

出瞳要与瞳孔大小相当，眼点距离要够戴眼镜的人使用。

视场数除以放大率才是实际视场，提高倍数会让看到的范围变小。

还有一项常被忽略：照明与观察要配套。放大率提高后，进入眼睛的光成平方地减少，画面会明显变暗；若照明不足，再好的物镜与目镜也无法发挥。因此高倍观察往往需要更强的照明与聚光系统配合。

需要说明的是，目镜解决的是「把像送到眼睛里」的问题，它本身并不提高系统的分辨能力。分辨能力的上限在物镜那里就已确定，目镜做得再好也无法超越这个上限。这几个环节里任何一处没处理好，放大倍数再高也无济于事。