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影響顯微鏡成像的關(guān)鍵因素-像差
點擊次數(shù)：1985 發(fā)布時間：2011/8/6 9:37:43
由于客觀條件，任何光學(xué)系統(tǒng)都不能生成理論上理想的像，各種像差的存在影響了成像質(zhì)量。所謂像差（aberration），是指測量顯微鏡或者體視顯微鏡透鏡或反射鏡所呈的像與原物面貌并非完全相同的現(xiàn)象。像差又可以分為幾類，例如球面像差是由于一點光源發(fā)散的光線被分聚在不同的點上的緣故。色彩像差的原因是透鏡的折光指數(shù)隨光波的長短而變化，從而引起像的邊緣呈現(xiàn)色彩�？梢岳斫鉃閷嶋H像與根據(jù)單透鏡理論確定的理想像的偏離，這些偏離是折射定律造成的。像差是由透鏡對色光的不同彎曲能力所致，并造成帶有色暈的像。與色無關(guān)的像差（“單色像差”）包括使像變形的像差（“畸變”、“場曲”）和使像模糊的像差（“球差”、“彗差”、“散光”）。 像差在金相顯微鏡、數(shù)碼CCD、生物顯微鏡和其他光學(xué)顯微鏡中可以通過透鏡的組合減小到限度。鏡面也有與透鏡一樣的單色像差，但沒有像差。
色差（Chromatic aberration）
色差是透鏡成像的一個嚴(yán)重缺陷，發(fā)生在多色光為光源的情況下，單色光不產(chǎn)生色差。白光由紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫七種組成，各種光的波長不同，所以在通過透鏡時的折射率也不同，這樣物方一個點，在像方則可能形成一個色斑。
色差一般有位置色差，放大率色差。位置色差使像在任何位置觀察都帶有色斑或暈環(huán)，使像模糊不清。而放大率色差使像帶有彩色邊緣。顯微鏡光學(xué)系統(tǒng)*主要的功能就是消色差。
球差（Spherical aberration）
球差是軸上點的單色相差，是由于透鏡的球形表面造成的。球差造成的結(jié)果是，一個點成像后，不在是個亮點，而是一個中間亮邊緣逐漸模糊的亮斑，從而影響成像質(zhì)量。
球差的矯正常利用透鏡組合來消除，由于凸、凹透鏡的球差是相反的，可選配不同材料的凸凹透鏡膠合起來給予消除。舊型號顯微鏡，物鏡的球差沒有完全矯正，應(yīng)與相應(yīng)的補償目鏡配合，才能達(dá)到糾正效果。現(xiàn)一般生物顯微鏡、工業(yè)顯微鏡包括體視顯微鏡的球差完全由物鏡消除。
慧差（Coma）
慧差屬軸外點的單色像差。軸外物點以大孔徑光束成像時，發(fā)出的光束通過透鏡后，不再相交一點，則一光點的像便會得到一逗點狀，型如慧星，故稱“慧差”。使用軸向平行光可以消除慧差。
像散（Astigmatism）
像散也是影響清晰度的軸外點單色像差。當(dāng)視場很大時，邊緣上的物點離光軸遠(yuǎn)，光束傾斜大，經(jīng)透鏡后則引起像散。像散使原來的物點在成像后變成兩個分離并且相互垂直的短線，在理想像平面上綜合后，形成一個橢圓形的斑點。像散是通過復(fù)雜的透鏡組合來消除。
場曲（Curvature of field）
場曲又稱“像場彎曲”。當(dāng)透鏡存在場曲時，整個光束的交點不與理想像點重合，雖然在每個特定點都能得到清晰的像點，但整個像平面則是一個曲面。這樣在鏡檢時不能同時看清整個像面，給觀察和照相造成困難。因此研究用顯微鏡的物鏡（包括奧林巴斯顯微鏡、尼康顯微鏡、蔡司顯微鏡等系列）一般都是平場物鏡，這種物鏡已經(jīng)矯正了場曲。
畸變（Distortion）
前面所說各種像差除場曲外，都影響像的清晰度�；兪橇硪环N性質(zhì)的像差，光束的同心性不受到破壞。因此，不影響像的清晰度，但使像與原物體比，在形狀上造成失真。
如今的顯微鏡在物鏡設(shè)計上已經(jīng)逐步設(shè)計出了平場消色差物鏡、半復(fù)消色差物鏡、甚至全復(fù)物鏡，對于顯微鏡成像質(zhì)量給了很好的保證。
原創(chuàng)作者：北京京百卓顯科技有限公司
