顕微鏡の4つの光学原理
1. 屈折と屈折率
光は均質な等方性媒質中の 2 点間を直線で進みます。 密度が異なる透明な物体を通過すると、媒体ごとに光の伝播速度が異なるため、屈折が発生します。 透明な物体の表面に対して垂直でない光が空気中から透明な物体（ガラスなど）に入射すると、光は界面で方向を変え、法線と屈折角を形成します。
2. レンズ性能
レンズは顕微鏡の光学系を構成する最も基本的な光学部品です。 対物レンズ、接眼レンズ、コンデンサーなどの部品は、単一または複数のレンズで構成されます。 レンズはその形状により凸レンズ（正レンズ）と凹レンズ（負レンズ）の2つに分けられます。 光軸に平行な光線が凸レンズを通って点で交わるとき、その点を「焦点」といい、その交点を通り光軸に垂直な面を「焦点」といいます。飛行機"。 焦点は 2 つあり、物体空間内の焦点は「物体焦点」と呼ばれ、そこにある焦点面は「物体焦点面」と呼ばれます。 逆に、画像空間上の焦点を「画像焦点」と呼びます。 での焦点面は「イメージスクエア焦点面」と呼ばれます。 光が凹レンズを通過すると正立虚像が形成され、凸レンズは正立実像が形成されます。 実像は画面上に表示できますが、仮想画像は表示できません。
3. イメージングに影響を与える主な要素 - 収差
客観的条件により、どのような光学系でも理論的に理想的な像を生成することはできず、さまざまな収差の存在が結像品質に影響を与えます。 さまざまな収差を以下に簡単に紹介します。
1)。 色収差 色収差はレンズ結像の重大な欠陥であり、多色光が光源として使用され、単色光では色収差が発生しない場合に発生します。 白色光は、赤、オレンジ、黄、緑、シアン、青、紫の7種類で構成されています。 さまざまな光の波長が異なるため、レンズを通過するときの屈折率も異なります。 このようにして、物体側の点が像側にカラースポットを形成する可能性があります。 光学系の主な機能は色消しです。
色収差には、一般に位置色収差と倍率色収差が含まれます。 位置色収差により、画像がどの位置でもぼやけて見えたり、ぼやけて見えたりします。 倍率色収差により、画像に色の縞模様が生じます。
2)。 球面収差 球面収差は、レンズの球面による軸上点の単色収差です。 球面収差の結果、ある点がイメージ化された後、その点は明るいスポットではなくなり、中央に明るいエッジがあり、徐々にぼやける明るいスポットとなり、イメージングの品質に影響を与えます。
球面収差の補正は通常レンズの組み合わせにより解消されます。 凸レンズと凹レンズの球面収差は逆なので、材質の異なる凸レンズと凹レンズを貼り合わせることで球面収差をなくすことができます。 古いタイプの顕微鏡の場合、対物レンズの球面収差は完全には補正されていないため、補正効果を達成するには、対応する補償接眼レンズと一致させる必要があります。 一般に、新しい顕微鏡の球面収差は対物レンズによって完全に除去されます。
3)。 コマ収差 コマ収差は、軸外の点の単色収差です。 軸外の物点が大口径ビームで結像される場合、放射されたビームはレンズを通過し、一点で交差しないため、光点の像はコンマの形になります。彗星のように見えるので「コマ収差」と呼ばれます。
4)。 非点収差も、鮮明さに影響を与える軸外点単色収差です。 視野が広い場合、端の物点が光軸から遠くなり、ビームが大きく傾いてレンズを通過した後に非点収差が発生します。 非点収差により、結像後、元の物点は分離された 2 本の垂直な短い線になり、理想的な像面上で合成すると、楕円形のスポットが形成されます。 複雑なレンズの組み合わせにより乱視を解消します。
5)。 像面湾曲 像面湾曲は「像面湾曲」とも呼ばれます。 レンズに像面湾曲があると、光束全体の交点が理想的な像点と一致しなくなります。 特定の点では鮮明な像点が得られるが、像面全体は曲面である。 このように、鏡検査では像面全体がはっきりと見えず、観察や写真撮影が困難になります。 したがって、研究用顕微鏡の対物レンズは、像面湾曲を補正した計画的な対物レンズが一般的です。
6)。 ディストーション 像面湾曲を除く上記のあらゆる種類の収差は、画像の鮮明さに影響を与えます。 歪みは、ビームの同心性が損なわれない別の種類の収差です。 したがって、画像の鮮明さには影響しませんが、画像は元のオブジェクトと比較され、形状に歪みが生じます。
