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奥林巴斯显微镜的散光像差

2014-10-30  发布者:admin 

散光像差类似于彗形像差,但是这些构件是不敏感的孔径尺寸和更强烈地依赖于光束的倾斜角。 像差被显示为一条线,而不是一个点或椭圆形的试样点的离轴图像表现。 根据进入镜头的离轴光线的角度,该线图像可被定向在两种不同的方向,切线方向(经向)或矢状(平展)。 单位图像会减弱的强度比,以定义,详细地说,与此相反的丢失作为离中心的距离增大。

教程初始化与出现在该小程序的左手侧的窗口中的牛肺动脉细胞的荧光显微照片。 该电池是三用DAPI染色,BODIPY和MitoTracker红CMXRos。 下面的图像窗口中选择标记的样品下拉菜单,可以用来从调色板中选择一个新的样本。 该离轴距离滑块用于控制教程通过引入象散的增加量进光学系统。 将滑块移动到右侧强调的切平面,而将滑块向左说明在矢状面上发生的影响。 当滑块移动到左侧或右侧,在奥林巴斯显微镜图像摇身一变以展示如何散光会出现通过目镜(模糊的水平线而锐化垂直线,反之亦然)夸大图。 同时,点扩展函数和艾里模式(在小程序窗口的中心部分示出)也发生变化,以模拟引入的散光。 一个四裂艾里模式时,产生的焦点设置在矢状面和切向两个极端之间的妥协立场。 增加散光的假想光学系统中的程度也与在该小程序的右侧呈现的光线跟踪图。

散光像差被发现在图中未校正的透镜领域的外部部分,并导致了理想的圆形点图像(艾里图案)模糊为漫圆的,椭圆的补丁,或者线,这取决于在焦平面的位置。 如图1中所示离轴光线穿过所述切线和弧矢面,其被共同用于定义散光的几何形状。 的切平面 (也称为子午平面)中包含的主光线与透镜(或透镜系统)的光轴,而在矢状面 (也称为径向和/或equitorial平面)只包含主光线和被定位垂直于切平面。 主光线定义为一个特殊射线从离轴点光源通过透镜入射光瞳的中心发出的。 在一个光学系统,它是无像差的主光线也将穿过孔径光阑的中心和透镜的出射光瞳。

当考虑一个复杂的多元件透镜系统,如显微镜物镜,切平面是从系统中的其他的一端相干。 与此相反,在矢状面通常会发生变化斜率作为主射线由构成该透镜系统中,这通常会导致一系列连续变化的矢状平面为系统的每个区域的元件偏移。 与任一矢状或切向平面相关联的光光束将具有不同的结构,从而导致不同的焦距为每个平面。 这种差异在焦距是衡量散光的,通常被称为象散差 ,并且将依赖于光线的倾斜角和所述透镜的功率(相对于所述形状或折射率)。 作为一个对象(或检体)的光源点移到更远离轴射线通量进入光学系统的日益倾斜角度,从而产生较大的焦距差异。

光线趴在切线和弧矢平面的折射不同,这两组射线相交的主光线在不同的图像点,称为切线影像 (切向焦平面)和矢状线像 (矢状焦平面;参见图2) 。 这些光线不能产生聚焦图像点,而是产生一系列细长的图像,从线性到椭圆形,这取决于光学列车内的位置的。 在被称为最小模糊圈 ,定位在所述切线图像和矢状线图像之间的区域中,椭圆的长轴和短轴是相等的,并在图像接近圆形的几何形状。 这些概念示于图2,其中给出了切向和弧矢光线的主轴线,至少混乱的圆,并示出了近似的艾里图案在该途径中的战略位置。

每个透镜系统具有固有的曲率,称为佩兹伐曲率 ,与组分透镜元件和它们的表面曲率的折射率有关。 缺乏象散系统具有彼此一致,并躺在珀兹伐表面弧矢和子午像面。 散光的特征往往是主光线与透镜系统的光轴,称为视场角(ε)之间的角度的依赖性。 (图;图3 T)和矢状透镜校正散光通常由一个情节抛物线曲线,它代表了切向的位置表示(S;图3)的图像点的视场角(ε)的函数。 未校正的透镜显示一个典型的曲线如图3(a)中,而若干小块透镜散光校正示于图3(b)和图3(c)。 散光表示切向和弧矢场的曲线(图3(a))的相对于所述佩茨瓦尔面之间的偏离。

当散光是存在于一个透镜系统中,从珀兹伐表面的切向场出发比由矢场显示大三倍。 如果切向和弧矢图像都被定位于佩茨瓦尔表面的左侧(图3的(a)),像散叫做负,欠矫正,或向内弯曲(朝该透镜)。 当这个顺序颠倒,散光矫或向后弯曲。 负透镜引入向后弯曲成一个象散透镜系统,而正透镜产生的珀兹伐表面的向内弯曲。 在薄透镜系统,一个珀兹伐表面的从理想平图像面上的纵向离开等于二分之一的图像高度由焦距加上透镜元件的折射率划分的平方。 为了校正像散,有必要以降低的象散差的值,或在切向和径向线图像之间的距离。 完全除去散光是困难的,但可以发生在光学系统中时,这两条曲线,S和T,变得平坦,重合(如图3(c)),然后将生成的图像中的珀兹伐表面附近的区域(P)的 。

可怜的镜片中心定位的物镜,中间光学和目镜之间的物镜还是穷人比对增加散光,因为它确实昏迷。 当透镜系统被误组装时,象散造成严重的影响,通常产生非对称的性能在整个图像区域。 小的倾斜角度,甚至低至5弧分,有严重的,导致图像劣化。 散光误差通常是由物镜设计修正为提供各透镜元件的精确间隔以及适当的透镜形状,孔径大小和折射率。 散光的校正通常是完成与场曲像差校正相结合。