尼康顯微鏡的散光

尼康顯微鏡的散光

散光像差類似彗形像差，然而這些偽影是不敏感的光圈大小和更強(qiáng)烈地依賴于光束的傾斜角度。像差被顯示為一條線，而不是一個(gè)點(diǎn)或橢圓的試樣點(diǎn)的離軸圖像表現(xiàn)。取決于進(jìn)入鏡頭的離軸光線的角度，所述線圖像可被定向在兩種不同的方向，切向（經(jīng)向）或矢狀（平展）。單位圖像會(huì)減弱的強(qiáng)度比，以定義，細(xì)節(jié)和對(duì)比度丟失作為距中心的距離增加。

教程初始化與出現(xiàn)在該小程序的左手側(cè)上的窗口中的牛肺動(dòng)脈細(xì)胞的熒光顯微照片。細(xì)胞是三用DAPI染色，BODIPY和MitoTracker紅CMXRos。下方的圖像窗口是標(biāo)記的下拉菜單中選擇的樣本，其可被用于從調(diào)色板中選擇一個(gè)新的樣品。該離軸距離滑塊被用來(lái)控制教程通過(guò)引入象散的增加量成的光學(xué)系統(tǒng)。移動(dòng)滑塊向右強(qiáng)調(diào)切平面，而移動(dòng)滑塊向左說(shuō)明在矢狀面上發(fā)生的影響。當(dāng)滑塊被移動(dòng)到左側(cè)或右側(cè)，在顯微鏡圖像搖身一變以展示如何散光會(huì)出現(xiàn)通過(guò)目鏡（模糊水平線而銳化垂直線，反之亦然）夸大圖。同時(shí)，點(diǎn)擴(kuò)展函數(shù)和艾里圖案（在小程序窗口的中央部分示出）也改變，以模擬引入散光。一個(gè)四裂艾里模式導(dǎo)致當(dāng)焦點(diǎn)被設(shè)置在矢狀面和切向兩個(gè)極端之間的折衷立場(chǎng)。增加散光的假想光學(xué)系統(tǒng)中的程度也與在該小程序的右手側(cè)給出的光線跟蹤圖。

散光像差被發(fā)現(xiàn)在圖中未校正的透鏡領(lǐng)域的外部，并導(dǎo)致了理想的圓形點(diǎn)圖像（艾里圖案）模糊為漫圓形，橢圓形貼片，或線路，這取決于焦平面的位置。如圖1中所示離軸光線穿過(guò)切向和弧矢的平面，其被共同用于定義散光的幾何形狀。的切平面（也稱為子午平面）包含主光線與光軸的透鏡（或透鏡系統(tǒng)），而矢狀面（也稱為徑向和/或equitorial平面）只包含主光線和被定位垂直于切平面。的主光線被定義為一種特殊的射線從離軸點(diǎn)光源穿過(guò)透鏡入射光瞳的中心發(fā)出的。在一個(gè)光學(xué)系統(tǒng)，它是無(wú)像差的主光線也將穿過(guò)孔徑光闌的中心和透鏡的出射光瞳。

當(dāng)考慮一個(gè)復(fù)雜的多元件透鏡系統(tǒng)，如顯微鏡物鏡，切平面是從系統(tǒng)的其他的一端相干。與此相反，在矢狀面通常會(huì)發(fā)生變化斜率作為主射線由構(gòu)成透鏡系統(tǒng)，其結(jié)果往往是一系列連續(xù)變化的矢狀平面為系統(tǒng)的每個(gè)區(qū)域中的元素偏離。與任一矢狀或切平面相關(guān)聯(lián)的光線束將具有不同的結(jié)構(gòu)，從而導(dǎo)致不同的焦距為每個(gè)平面。這種差異在焦距是衡量散光，經(jīng)常被稱為象散差，并且將依賴于光線的傾斜角和透鏡功率（相對(duì)于形狀或折射率）。作為一個(gè)對(duì)象（或檢體）的光源點(diǎn)移到更遠(yuǎn)離軸射線通量進(jìn)入光學(xué)系統(tǒng)在日益傾斜角度，從而產(chǎn)生較大的焦距差異。

光線臥在切線和弧矢平面的折射不同，這兩組的光線相交的主光線在不同的圖像點(diǎn)，稱為切線圖像（切線焦平面）和矢狀線圖像（矢狀焦平面;參見(jiàn)圖2） 。這些光線不能產(chǎn)生聚焦圖像點(diǎn)，而是產(chǎn)生一系列細(xì)長(zhǎng)圖像從線性到橢圓形，這取決于光學(xué)列車內(nèi)的位置的。在被稱為一個(gè)區(qū)*小模糊圈，定位在所述切線圖像和矢狀線圖像之間，橢圓的長(zhǎng)軸和短軸是相等的，并在圖像接近的圓形幾何形狀。這些概念示于圖2，它給出了切向和弧矢光線的主軸，至少混亂的圓，并示出了近似的艾里圖案在通路戰(zhàn)略位置。

每個(gè)透鏡系統(tǒng)具有固有的曲率，稱為佩茲伐曲率，與組件的透鏡元件和它們的表面曲率的折射率相關(guān)聯(lián)。缺乏象散系統(tǒng)具有彼此一致并躺在佩茲伐表面弧矢和子午圖像表面。散光常常特征在于主光線與透鏡系統(tǒng)的光軸，被稱為場(chǎng)角（ε）之間的角度的依賴性。（T:圖3）和矢狀透鏡校正像散一般由積拋物線曲線，它代表了切向的位置表示（S;圖3）的圖像點(diǎn)的視場(chǎng)角（ε）的函數(shù)。未校正透鏡顯示一個(gè)典型的曲線如圖3（a）中，而若干重復(fù)的透鏡散光校正示于圖3（b）和圖3（c）。散光表示切向和弧矢場(chǎng)的曲線（圖3（a））的相對(duì)于所述佩茨瓦爾表面之間的出發(fā)。

當(dāng)散光存在于透鏡系統(tǒng)中，從佩茲伐表面的切向場(chǎng)出發(fā)比由矢狀字段顯示大三倍。如果切向和弧矢圖像都被定位于佩茨瓦爾表面的左側(cè)（圖3的（a）），像散被稱為負(fù)的，欠矯正，或向內(nèi)彎曲（朝向透鏡）。當(dāng)這個(gè)順序顛倒，散光矯或向后彎曲。負(fù)透鏡引入向后彎曲成一個(gè)象散透鏡系統(tǒng)，而正透鏡產(chǎn)生的佩茲伐表面的向內(nèi)彎曲。在薄透鏡系統(tǒng)，一個(gè)佩茲伐表面的從理想平圖像面上的縱向離開(kāi)等于二分之一的圖像高度由焦距加上透鏡元件的折射率劃分的平方。為了校正像散，有必要減少像散差的值，或切向和弧矢線圖像之間的距離。完全除去散光的是困難的，但可以發(fā)生在光學(xué)系統(tǒng)時(shí)的兩條曲線，S和T，成為平坦，重合（如圖3（c）），然后所形成的圖像在佩茲伐表面附近的區(qū)域（P）的。

可憐的鏡頭中心定位的物鏡，中間光學(xué)和目鏡之間的物鏡還是窮人比對(duì)增加散光，因?yàn)樗_實(shí)昏迷。當(dāng)透鏡系統(tǒng)是誤組裝，像散造成嚴(yán)重的影響，通常產(chǎn)生非對(duì)稱的性能在整個(gè)圖像區(qū)域。小的傾斜角度，甚至低至5弧分，是嚴(yán)重的，導(dǎo)致圖像劣化。散光誤差通常是由物鏡設(shè)計(jì)修正，以提供各透鏡元件的精確間距以及適當(dāng)?shù)耐哥R形狀，孔徑大小和折射率。散光的校正通常是完成與場(chǎng)曲像差校正相結(jié)合。