Cốt lõi của nguyên lý hoạt động của kính hiển vi stereo Leica là thông qua hai bộ hệ thống quang học độc lập, mô phỏng thị sai hai mắt của con người, tạo mẫu thành hình ảnh ba chiều thẳng đứng với cảm giác stereo, thay vì hình ảnh mặt phẳng hai chiều của kính hiển vi thông thường.
Điểm này rất quan trọng, sự khác biệt cốt lõi giữa kính hiển vi lập thể (còn gọi là kính hiển vi cơ thể) và kính hiển vi sinh học thông thường chính là "hình ảnh lập thể", mà Leica là thương hiệu đại diện cho lĩnh vực này, thiết kế nguyên lý cũng triển khai xung quanh cốt lõi này, chủ yếu chia làm ba bộ phận là hệ thống quang học, hệ thống chiếu sáng và hệ thống điều tiết làm việc cùng nhau.
1. Lõi: Hệ thống quang học đường đôi, mô phỏng thị sai mắt người
Đây là cơ bản để đạt được hình ảnh lập thể, toàn bộ hệ thống quang học được cấu thành từ ba phần "vật kính → bộ phận quang phổ/bộ phận chuyển hình → thị kính", và hai bên trái và phải hoàn toàn độc lập.
Bước 1: Mục tiêu thu thập thông tin mẫu
Mẫu được đặt trên bệ mang và sau khi một nguồn ánh sáng bên dưới hoặc bên trên chiếu vào mẫu, ánh sáng mang thông tin chi tiết về bề mặt mẫu vào một cặp kính đối tượng song song. Khoảng cách giữa hai mục tiêu này, gần với khoảng cách giữa hai mắt người (khoảng 65mm), sẽ thu thập hình ảnh mẫu từ hai góc hơi khác nhau, tạo thành "hình ảnh thị sai trái và phải".
Bước 2: Xử lý quang phổ và quay phim
Hai bên trái phải mang theo ánh sáng thị sai, lần lượt đi vào lăng kính phân quang hoặc nhóm thấu kính chuyển hình bên trong kính hiển vi. Thành phần này sẽ khúc xạ, điều chỉnh ánh sáng, đảm bảo ánh sáng hai chiều không can thiệp lẫn nhau, đồng thời chuyển đổi hình ảnh ngược của mẫu thành hình ảnh dương (khác với hình ảnh ngược của kính hiển vi sinh học, phù hợp hơn với thói quen quan sát của mắt người).
Bước 3: Thị kính tổng hợp hình ảnh stereo
Trải qua xử lý hai đường hình ảnh trái phải, cuối cùng phân biệt tiến vào mắt trái phải của người quan sát. Bộ não mắt người sẽ tự động kết hợp hai hình ảnh có thị sai nhỏ này, từ đó cảm nhận được cảm giác ba chiều của mẫu, có thể phân biệt rõ ràng mức độ cao thấp, trước và sau và mức độ nông sâu của mẫu.
2. Phụ trợ: Hệ thống chiếu sáng linh hoạt, làm nổi bật chi tiết mẫu
Kính hiển vi stereo Leica thường được trang bị chế độ chiếu sáng kép "truyền+phản xạ" (một số mô hình có thể chuyển đổi), lựa chọn chế độ chiếu sáng dựa trên đặc điểm mẫu để đảm bảo chi tiết rõ ràng.
Chiếu sáng phản xạ (thường được sử dụng): Nguồn sáng chiếu vào bề mặt mẫu từ trên hoặc bên của kính hiển vi, ánh sáng đi vào vật kính sau khi phản xạ qua mẫu, thích hợp để quan sát các mẫu mờ đục, có kết cấu bề mặt (ví dụ: linh kiện điện tử, bộ phận kim loại, mẫu côn trùng).
Chiếu sáng truyền: Nguồn sáng đi qua mẫu từ dưới bệ tàu sân bay (cần mẫu mờ hoặc mỏng), ánh sáng đi trực tiếp vào vật kính, thích hợp để quan sát mẫu trong suốt/mờ (như lát mỏng, bộ phận nhựa, lá cây).
3. Điều chỉnh: zoom và hệ thống tập trung, phù hợp với nhu cầu quan sát khác nhau
Việc chuyển đổi độ phóng đại và hiệu chuẩn độ sắc nét được thực hiện thông qua các thành phần điều chỉnh đảm bảo tính linh hoạt trong quan sát.
Điều chỉnh zoom: Một ống kính zoom có thể tháo rời được bao gồm trong nhóm ống kính, và việc xoay tay quay zoom thay đổi khoảng cách giữa mục tiêu và cụm ống quay, do đó liên tục điều chỉnh độ phóng đại (thường dao động từ 6,5x-45x và một số mô hình có thể được mở rộng đến độ phóng đại thấp hơn hoặc cao hơn với mục tiêu bổ sung).
Điều chỉnh tập trung: Xoay tay quay tập trung, kéo bàn mang hoặc gương vật thể lên xuống, điều chỉnh khoảng cách giữa mẫu và gương vật để hình ảnh đạt trạng thái rõ ràng nhất. Một số loại hình của Ca - ta còn trang bị nút "thô điều chỉnh+vi điều chỉnh", thô điều chỉnh định vị nhanh chóng, vi điều chỉnh đối với tiêu điểm chính xác.