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⒔⒕⒖⒗⒘⒙⒚⒛ⅠⅡⅢⅣⅤⅥⅦⅧⅨⅩⅪⅫⅰⅱ，然而這些偽影是不敏感的光圈大小和更強烈地依賴于光束的傾斜角度✺ϟ☇♤♧♡♢♠♣♥。像差被顯示為一條線ⓣⓤⓥⓦⓧⓨⓩ，而不是一個點或橢圓的試樣點的離軸圖像表現ⓣⓤⓥⓦⓧⓨⓩ。取決于進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①②③④⑤⑥⑦⑧⑨⑩⑪⑫⑬⑭⑮⑯，切向（經向）或矢狀（平展）❋❀⚘☑✓✔√☐☒✗✘ㄨ✕✖✖⋆✢✣。單位圖像會減弱的強度比☧☬☸✡♁✙♆。，、＇：∶；，以定義㈧㈨㈩⑴⑵⑶⑷⑸⑹⑺⑻⑼⑽⑾⑿⒀⒁⒂，細節和對比度丟失作為距中心的距離增加⓱⓲⓳⓴⓵⓶⓷⓸⓹⓺⓻⓼⓽⓾。
教程初始化與出現在該小程序的左手側上的窗口中的牛肺動脈細胞的熒光顯微照片㈧㈨㈩⑴⑵⑶⑷⑸⑹⑺⑻⑼⑽⑾⑿⒀⒁⒂。細胞是三用DAPI染色㈧㈨㈩⑴⑵⑶⑷⑸⑹⑺⑻⑼⑽⑾⑿⒀⒁⒂，BODIPY和MitoTracker紅CMXRos㈠㈡㈢㈣㈤㈥㈦。下方的圖像窗口是標記的下拉菜單中選擇的樣本ⓚⓛⓜⓝⓞⓟⓠⓡⓢ，其可被用于從調色板中選擇一個新的樣品①②③④⑤⑥⑦⑧⑨⑩⑪⑫⑬⑭⑮⑯。該離軸距離滑塊被用來控制教程通過引入象散的增加量成的光學系統⒃⒄⒅⒆⒇⒈⒉⒊⒋⒌⒍⒎⒏⒐⒑⒒⒓。移動滑塊向右強調切平面ⅲⅳⅴⅵⅶⅷⅸⅹⒶⒷⒸⒹ，而移動滑塊向左說明在矢狀面上發生的影響⒥⒦⒧⒨⒩⒪⒫⒬⒭⒮⒯⒰⒱⒲⒳⒴⒵❆❇❈❉❊†☨✞✝☥☦☓☩☯。當滑塊被移動到左側或右側㈧㈨㈩⑴⑵⑶⑷⑸⑹⑺⑻⑼⑽⑾⑿⒀⒁⒂，在顯微鏡圖像搖身一變以展示如何散光會出現通過目鏡（模糊水平線而銳化垂直線⒜⒝⒞⒟⒠⒡⒢⒣⒤，反之亦然）夸大圖ⅲⅳⅴⅵⅶⅷⅸⅹⒶⒷⒸⒹ。同時㈠㈡㈢㈣㈤㈥㈦，點擴展函數和艾里圖案（在小程序窗口的中央部分示出）也改變♦☜☞☝✍☚☛☟✌✽✾✿❁❃，以模擬引入散光❻❼❽❾❿⓫⓬⓭⓮⓯⓰。一個四裂艾里模式導致當焦點被設置在矢狀面和切向兩個極端之間的折衷立場ⅲⅳⅴⅵⅶⅷⅸⅹⒶⒷⒸⒹ。增加散光的假想光學系統中的程度也與在該小程序的右手側給出的光線跟蹤圖✤✥❋✦✧✩✰✪✫✬✭✮✯❂✡★✱✲✳✴。
散光像差被發現在圖中未校正的透鏡領域的外部ⓊⓋⓌⓍⓎⓏⓐⓑⓒⓓⓔⓕⓖⓗⓘⓙ，并導致了理想的圓形點圖像（艾里圖案）模糊為漫圓形ⓣⓤⓥⓦⓧⓨⓩ，橢圓形貼片㈧㈨㈩⑴⑵⑶⑷⑸⑹⑺⑻⑼⑽⑾⑿⒀⒁⒂，或線路❋❀⚘☑✓✔√☐☒✗✘ㄨ✕✖✖⋆✢✣，這取決于焦平面的位置ⓚⓛⓜⓝⓞⓟⓠⓡⓢ。如圖1中所示離軸光線穿過切向和弧矢的平面☧☬☸✡♁✙♆。，、＇：∶；，其被共同用于定義散光的幾何形狀⓱⓲⓳⓴⓵⓶⓷⓸⓹⓺⓻⓼⓽⓾。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）㊀㊁㊂㊃㊄㊅㊆㊇㊈㊉，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⓱⓲⓳⓴⓵⓶⓷⓸⓹⓺⓻⓼⓽⓾。的主光線被定義為一種特殊的射線從離軸點光源穿過透鏡入射光瞳的中心發出的✤✥❋✦✧✩✰✪✫✬✭✮✯❂✡★✱✲✳✴。在一個光學系統✵✶✷✸✹✺✻✼❄❅，它是無像差的主光線也將穿過孔徑光闌的中心和透鏡的出射光瞳ⓊⓋⓌⓍⓎⓏⓐⓑⓒⓓⓔⓕⓖⓗⓘⓙ。
當考慮一個復雜的多元件透鏡系統☧☬☸✡♁✙♆。，、＇：∶；，如顯微鏡物鏡⒔⒕⒖⒗⒘⒙⒚⒛ⅠⅡⅢⅣⅤⅥⅦⅧⅨⅩⅪⅫⅰⅱ，切平面是從系統的其他的一端相干ⓚⓛⓜⓝⓞⓟⓠⓡⓢ。與此相反⒜⒝⒞⒟⒠⒡⒢⒣⒤，在矢狀面通常會發生變化斜率作為主射線由構成透鏡系統⒔⒕⒖⒗⒘⒙⒚⒛ⅠⅡⅢⅣⅤⅥⅦⅧⅨⅩⅪⅫⅰⅱ，其結果往往是一系列連續變化的矢狀平面為系統的每個區域中的元素偏離❋❀⚘☑✓✔√☐☒✗✘ㄨ✕✖✖⋆✢✣。與任一矢狀或切平面相關聯的光線束將具有不同的結構❋❀⚘☑✓✔√☐☒✗✘ㄨ✕✖✖⋆✢✣，從而導致不同的焦距為每個平面☾☽❄☃。這種差異在焦距是衡量散光㈧㈨㈩⑴⑵⑶⑷⑸⑹⑺⑻⑼⑽⑾⑿⒀⒁⒂，經常被稱為象散差✺ϟ☇♤♧♡♢♠♣♥，并且將依賴于光線的傾斜角和透鏡功率（相對于形狀或折射率）ⓣⓤⓥⓦⓧⓨⓩ。作為一個對象（或檢體）的光源點移到更遠離軸射線通量進入光學系統在日益傾斜角度♀☿☼☀☁☂☄，從而產生較大的焦距差異⑰⑱⑲⑳⓪⓿❶❷❸❹❺。
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⒜⒝⒞⒟⒠⒡⒢⒣⒤，稱為切線圖像（切線焦平面）和矢狀線圖像（矢狀焦平面;參見圖2） ⒃⒄⒅⒆⒇⒈⒉⒊⒋⒌⒍⒎⒏⒐⒑⒒⒓。這些光線不能產生聚焦圖像點♦☜☞☝✍☚☛☟✌✽✾✿❁❃，而是產生一系列細長圖像從線性到橢圓形♀☿☼☀☁☂☄，這取決于光學列車內的位置的⒥⒦⒧⒨⒩⒪⒫⒬⒭⒮⒯⒰⒱⒲⒳⒴⒵❆❇❈❉❊†☨✞✝☥☦☓☩☯。在被稱為一個區*小模糊圈①②③④⑤⑥⑦⑧⑨⑩⑪⑫⑬⑭⑮⑯，定位在所述切線圖像和矢狀線圖像之間☈⊙☉℃℉❅，橢圓的長軸和短軸是相等的㈧㈨㈩⑴⑵⑶⑷⑸⑹⑺⑻⑼⑽⑾⑿⒀⒁⒂，并在圖像接近的圓形幾何形狀㈠㈡㈢㈣㈤㈥㈦。這些概念示于圖2①②③④⑤⑥⑦⑧⑨⑩⑪⑫⑬⑭⑮⑯，它給出了切向和弧矢光線的主軸①②③④⑤⑥⑦⑧⑨⑩⑪⑫⑬⑭⑮⑯，至少混亂的圓✵✶✷✸✹✺✻✼❄❅，并示出了近似的艾里圖案在通路戰略位置⒃⒄⒅⒆⒇⒈⒉⒊⒋⒌⒍⒎⒏⒐⒑⒒⒓。
每個透鏡系統具有固有的曲率㈧㈨㈩⑴⑵⑶⑷⑸⑹⑺⑻⑼⑽⑾⑿⒀⒁⒂，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聯웃유ღ♋♂。缺乏象散系統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的光軸웃유ღ♋♂，被稱為場角（ε）之間的角度的依賴性❋❀⚘☑✓✔√☐☒✗✘ㄨ✕✖✖⋆✢✣。（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）的圖像點的視場角（ε）的函數☧☬☸✡♁✙♆。，、＇：∶；。未校正透鏡顯示一個典型的曲線如圖3（a）中⒜⒝⒞⒟⒠⒡⒢⒣⒤，而若干重復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的曲線（圖3（a））的相對于所述佩茨瓦爾表面之間的出發ⓚⓛⓜⓝⓞⓟⓠⓡⓢ。
當散光存在于透鏡系統中⒜⒝⒞⒟⒠⒡⒢⒣⒤，從佩茲伐表面的切向場出發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（圖3的（a））☈⊙☉℃℉❅，像散被稱為負的㈠㈡㈢㈣㈤㈥㈦，欠矯正⒔⒕⒖⒗⒘⒙⒚⒛ⅠⅡⅢⅣⅤⅥⅦⅧⅨⅩⅪⅫⅰⅱ，或向內彎曲（朝向透鏡）㈧㈨㈩⑴⑵⑶⑷⑸⑹⑺⑻⑼⑽⑾⑿⒀⒁⒂。當這個順序顛倒☧☬☸✡♁✙♆。，、＇：∶；，散光矯或向后彎曲⓱⓲⓳⓴⓵⓶⓷⓸⓹⓺⓻⓼⓽⓾。負透鏡引入向后彎曲成一個象散透鏡系統ⓣⓤⓥⓦⓧⓨⓩ，而正透鏡產生的佩茲伐表面的向內彎曲⒔⒕⒖⒗⒘⒙⒚⒛ⅠⅡⅢⅣⅤⅥⅦⅧⅨⅩⅪⅫⅰⅱ。在薄透鏡系統웃유ღ♋♂，一個佩茲伐表面的從理想平圖像面上的縱向離開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①②③④⑤⑥⑦⑧⑨⑩⑪⑫⑬⑭⑮⑯，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⒥⒦⒧⒨⒩⒪⒫⒬⒭⒮⒯⒰⒱⒲⒳⒴⒵❆❇❈❉❊†☨✞✝☥☦☓☩☯，但可以發生在光學系統時的兩條曲線⒃⒄⒅⒆⒇⒈⒉⒊⒋⒌⒍⒎⒏⒐⒑⒒⒓，S和T✵✶✷✸✹✺✻✼❄❅，成為平坦☾☽❄☃，重合（如圖3（c））⑰⑱⑲⑳⓪⓿❶❷❸❹❺，然后所形成的圖像在佩茲伐表面附近的區域（P）的㊀㊁㊂㊃㊄㊅㊆㊇㊈㊉。
可憐的鏡頭中心定位的物鏡✵✶✷✸✹✺✻✼❄❅，中間光學和目鏡之間的物鏡還是窮人比對增加散光㈧㈨㈩⑴⑵⑶⑷⑸⑹⑺⑻⑼⑽⑾⑿⒀⒁⒂，因為它確實昏迷⒔⒕⒖⒗⒘⒙⒚⒛ⅠⅡⅢⅣⅤⅥⅦⅧⅨⅩⅪⅫⅰⅱ。當透鏡系統是誤組裝웃유ღ♋♂，像散造成嚴重的影響㈠㈡㈢㈣㈤㈥㈦，通常產生非對稱的性能在整個圖像區域ⓚⓛⓜⓝⓞⓟⓠⓡⓢ。小的傾斜角度ⓚⓛⓜⓝⓞⓟⓠⓡⓢ，甚至低至5弧分ⓚⓛⓜⓝⓞⓟⓠⓡⓢ，是嚴重的⓱⓲⓳⓴⓵⓶⓷⓸⓹⓺⓻⓼⓽⓾，導致圖像劣化✺ϟ☇♤♧♡♢♠♣♥。散光誤差通常是由物鏡設計修正❣❦❧♡۵，以提供各透鏡元件的精確間距以及適當的透鏡形狀㊀㊁㊂㊃㊄㊅㊆㊇㊈㊉，孔徑大小和折射率①②③④⑤⑥⑦⑧⑨⑩⑪⑫⑬⑭⑮⑯。散光的校正通常是完成與場曲像差校正相結合✺ϟ☇♤♧♡♢♠♣♥。