収差: 顕微鏡イメージングに影響を与える重要な要素
① 色収差 色収差はレンズ結像における重大な欠陥であり、多色光源で発生します。単色光では色収差が発生しません。白色光は、赤、オレンジ、黄、緑、シアン、青、紫の 7 色で構成されます。色ごとに波長が異なるため、レンズを通過すると屈折率が変化します。その結果、物体側の単一点が像側に色付きのスポットを形成する可能性があります。光学システムの主な機能は、色収差を補正することです。
色収差には、一般的に軸上色収差と倍率色収差が含まれます。軸上色収差は、観察位置に関係なく画像上に色付きの斑点やハローを生じ、画像をぼやけます。倍率色収差により、画像の周囲に色の縞模様が生じます。
② 球面収差 球面収差は、レンズの球面によって生じる軸上点の単色収差です。その結果、シャープな点画像ではなく、中心が明るく、エッジが徐々にぼやけたスポットが生成され、画質が低下します。
球面収差は通常、レンズの組み合わせによって除去されます。凸レンズと凹レンズは反対の球面収差を持っているため、異なる光学材料で作られた接合レンズを補正に使用できます。球面収差が不完全に補正されている古い顕微鏡対物レンズは、対応する補償接眼レンズとともに使用する必要があります。最新の顕微鏡の対物レンズの球面収差は完全に補正されています。
目標自体の中で修正されます。
③ コマ収差 コマ収差は軸外点の単色収差です。軸外の物点が大口径の光線で結像される場合、光線はレンズを通過した後に 1 点に収束しません。光点の像が彗星のようなフレアになるため、「コマ」と呼ばれます。
④ 乱視 乱視も軸外の単色収差であり、鮮鋭度を低下させます。広い視野の場合、端の物体点は光軸から遠くなり、光線の傾きが大きくなり、レンズを通過した後に非点収差が生じます。非点収差は、元の物点を 2 つの別々の相互に垂直な短い線分に変換し、理想的な像面上でそれらが結合して楕円形のスポットになります。乱視は洗練されたレンズアセンブリによって矯正されます。
⑤ 像面湾曲 像面湾曲は「ペッツヴァル像面湾曲」とも呼ばれます。像面湾曲があるとビーム全体の焦点が理想的な像面と一致しなくなります。個々の位置ではシャープな像が得られますが、像面全体は湾曲しています。そのため、視野全体を同時に鮮明に見ることができず、観察や撮影が困難になります。このため、研究用顕微鏡では通常、像面湾曲がすでに補正された平面対物レンズが使用されます。
⑥ 歪曲収差 像面湾曲を除く上記の諸収差は像の鮮鋭性に影響を与えます。ディストーションは別の種類の収差です。光線の同心性が保たれるため、鮮鋭性が損なわれません。ただし、歪みにより、元のオブジェクトと比較して画像が幾何学的に変形します。
