奥林巴斯显微镜场曲率

2019-09-02 16:01:56 Pooher Inc. 194

光学显微镜中的场曲率是大多数有经验的显微镜专家所熟悉的像差。 这种伪影是使用具有曲面的透镜的自然结果。 当可见光通过曲面透镜聚焦时,由透镜产生的像平面将如图1所示弯曲。请注意,有两个曲面我们标记为A和B.

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图像可以聚焦在A和B之间的范围内,以在边缘或中心产生清晰的焦点。当在显微镜的目镜(目镜)中观看图像时,它在视场的中心或边缘看起来尖锐而清脆,但不能同时看到。通常,当显微镜专家经常扫描样品以观察其各种特征时,这不是一个严重的问题。使用微调焦点旋钮纠正标本焦点的小缺陷是一件简单的事情。然而,对于显微摄影术来说,场曲可能是一个严重的问题,特别是当一部分显微照片失焦时。


这个概念在图2中用大象趾骨的染色薄切片的显微照片来说明。图2中的上图(a)显示了只有边缘处于焦点的薄部分。请注意,图像的中心部分非常模糊,无法区分样本中存在的任何微小结构细节。图2中的底部图像(c)显示了视野中心部分对焦并且边缘模糊的部分。这将成为显微镜专家在这种状态下被迫用于光学显微照相的焦点。图2(b)说明了已经针对像差弯曲进行了校正的物镜的情况。这个物镜是显微摄影术最佳结果的明显选择。

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现代显微镜通过使用专门设计的平场物镜校正这种像差来处理场曲。这些经过特殊修正的物镜已被命名为平场或平面物镜,并且是当今最常用的物镜类型。平场物镜也针对其他光学伪影(如球面像差和色差)进行校正。如果平场物镜也已经大部分校正了色差,则该物镜被称为平面消色差。对于萤石和复消色差物镜也是这种情况,它们的名称有改变:平面萤石和平场复消色差。


将场曲率透镜校正添加到已经针对光学像差进行了校正的物镜通常可以为物镜添加大量的透镜元件。例如,典型的消色差物镜具有两个透镜双合透镜和一个半球透镜,共有五个透镜元件,如图3的左侧所示。相比之下,一个可比较的平面消色差物镜具有三个双合透镜和三个单透镜总共有9个镜头元件,因此制造起来相当困难。说明这两个物镜的剖视图如图3所示。正如我们所看到的,透镜元件的数量随着透镜对球面误差以及色差和场曲畸变的校正而增加。不幸的是,随着镜头元件数量的增加,物镜成本也在增加。

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校正球面,彩色和场曲畸变的复杂平场复消色差物镜可包含多达18至20个独立的透镜元件,从而使这些物镜成本最高且难以制造。平场复消色差物镜的成本可能高达3,000至4000美元,而高倍率单位的数值孔径也较高。然而,对于大多数显微摄影应用,尽管这取决于试样和所需的放大范围,但并不是绝对有必要进行最好的校正。当成本很重要(不是吗?)时,选择更适度定价的平场萤石物镜通常是明智的,这些物镜具有高度的矫正,特别是更现代的版本。这些物镜提供清晰锐利的图像,最小的视场曲率,足以满足90%以上的显微摄影应用。


场曲很少被完全消除,但通常很难用大多数经过平场校正的物镜检测边缘曲率,而且在显微照片中不会显示。这种伪影在低放大倍数下更加严重,并且可能是体视显微镜的真正问题。制造商们多年来一直在努力消除立体显微镜中存在的大物镜中的场曲。在过去的十年中,尼康,奥林巴斯,蔡司和徕卡等公司在用于制造立体显微镜的光学质量方面取得了长足的进步,尽管人造制品和像差尚未完全消除,但高端机型现在能够胜任制作出色的显微照片。


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