顕微鏡イメージングに影響を与える要因は何ですか?
対物レンズの条件により、光学系は理論的に理想的な画像を生成することはできず、さまざまな収差の存在が画像品質に影響を与えます。 さまざまな違いを以下に簡単に説明します。
1. 色の違い
色収差は、レンズ イメージングの重大な欠陥です。 光源が多色光の場合に発生し、単色光では色収差は発生しません。 白色光は、赤、橙、黄、緑、青、青、紫の7種類で構成されています。 それぞれの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ことがある。
色収差には、一般に位置色収差と倍率色収差があります。 位置色収差により、画像がぼやけたり、色の斑点やハローを含む任意の位置でぼやけたりします。 また、倍率色収差により、色付きのフリンジのある画像が得られます。
2. 球面差
球面収差は、軸上の点の単色収差であり、レンズの球面によって引き起こされます。 球面収差の結果、点が結像された後、それは明るいスポットではなく、明るい中央と徐々にぼやけたエッジを持つ明るいスポットになります。 これは画質に影響します。
球面収差の補正は、レンズの組み合わせによって解消されることがよくあります。 凸レンズと凹レンズの球面収差は反対であるため、異なる材料の凸レンズと凹レンズを選択して貼り合わせて除去することができます。 古いモデルの顕微鏡では、対物レンズの球面収差が完全に補正されていないため、対応する補正接眼レンズと組み合わせて補正効果を得る必要があります。 通常、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. 昏睡
コマは軸外点の単色収差です。 軸外物点が大口径ビームで結像されると、放出されたビームはレンズを通過し、点と交差しなくなり、光点の像は彗星のようなカンマ形状になるため、 「コマ」といいます。
4.乱視
非点収差は、シャープネスに影響を与える軸外点単色収差でもあります。 視野が広い場合、エッジ上の物点が光軸から遠く離れ、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、元の物点は、結像後に 2 つの別々の相互に垂直な短い線になり、理想的な像面に統合された後に楕円形のスポットを形成します。 乱視は、複雑なレンズの組み合わせによって解消されます。
5. 野の歌
像面湾曲は、「像面湾曲」としても知られています。 レンズに像面湾曲がある場合、ビーム全体の交点は理想的な像点と一致しません。 特定の各点では鮮明な像点が得られますが、像面全体は曲面です。 このように、顕微鏡検査では相全体をはっきりと見ることができず、観察や写真撮影が困難になります。 そのため、研究用顕微鏡の対物レンズは像面湾曲を補正したフラットフィールド対物レンズが一般的です。
6.歪み
像面湾曲に加えて、前述のさまざまな収差がすべて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位相差のもう 1 つの特性です。 したがって、画像のシャープネスには影響しませんが、画像は元のオブジェクトと比較して形状が歪んでいます。
(1) 物体がレンズの物体側の焦点距離の 2 倍を超えた位置にある場合、像側の焦点距離の 2 倍の範囲内で焦点の外に縮小された倒立実像が形成されます。
(2) 物体がレンズの物体側の焦点距離の 2 倍の位置にある場合、像側の焦点距離の 2 倍に同じサイズの倒立実像が形成されます。
(3) 物体がレンズの物体側の焦点距離の 2 倍以内にあり、焦点距離を超えている場合、像側の焦点距離の 2 倍を超えて拡大された倒立実像が形成されます。
(4) 物体がレンズの物体側の焦点にある場合、像側は結像できません。
(5) 物体がレンズの物体側の焦点内にあるとき、像側には結像せず、物体よりもレンズ物体側の同じ側に拡大された正立虚像が形成される.
顕微鏡の結像原理は、上記(3)と(5)の法則を利用して対象物を拡大することです。 物体が対物レンズの前で F-2F (F は物体側の焦点距離) の間にあるとき、対物像側の焦点距離の 2 倍を超えて拡大された倒立実像が形成されます。 顕微鏡の設計上、この像は接眼レンズの焦点距離 F1 内に収まるため、対物レンズによって拡大された最初の像 (中間像) は、接眼レンズによって再び拡大され、最終的に接眼レンズの物体側になります。 (中間イメージ)。 人間の目の同じ側で、人間の目の明所視距離 (250mm) に拡大された (中間像に対して) 直立した虚像が形成されます。 そのため、顕微鏡を観察すると、接眼レンズ (追加の変換プリズムなし) を通して見た像は、元の物体の像と反対になります。
