Welke factoren beïnvloeden microscoopbeeldvorming?
Vanwege objectieve omstandigheden kan geen enkel optisch systeem een theoretisch ideaal beeld genereren en de aanwezigheid van verschillende aberraties beïnvloedt de beeldkwaliteit. De verschillende verschillen worden hieronder kort beschreven.
1. Kleurverschil
Chromatische aberratie is een ernstig defect in lensbeeldvorming. Het treedt op in het geval van polychromatisch licht als lichtbron en monochromatisch licht veroorzaakt geen chromatische aberratie. Wit licht is samengesteld uit zeven soorten rood, oranje, geel, groen, blauw, blauw en paars. De golflengten van elk licht zijn verschillend, dus de brekingsindex bij het passeren van de lens is ook anders. Zo kan een punt aan de objectzijde een kleurvlek aan de beeldzijde vormen.
Chromatische aberratie heeft over het algemeen positionele chromatische aberratie en vergrotingschromatische aberratie. Door positionele chromatische aberratie lijkt het beeld wazig of wazig op elke positie met kleurvlekken of halo's. En vergroting chromatische aberratie geeft beelden met gekleurde randen.
2. Sferisch verschil
Sferische aberratie is de monochromatische aberratie van een punt op de as en wordt veroorzaakt door het sferische oppervlak van de lens. Het resultaat van sferische aberratie is dat nadat een punt is afgebeeld, het geen lichtpuntje is, maar een lichtpuntje met een helder midden en geleidelijk vervaagde randen. Dit heeft invloed op de beeldkwaliteit.
De correctie van sferische aberratie wordt vaak geëlimineerd door lenscombinatie. Aangezien de sferische aberratie van convexe en concave lenzen tegengesteld is, kunnen convexe en concave lenzen van verschillende materialen worden geselecteerd om aan elkaar te worden gelijmd om te elimineren. In het oude model microscoop is de sferische aberratie van de objectieflens niet volledig gecorrigeerd, dus moet deze worden afgestemd op het overeenkomstige compenserende oculair om het corrigerende effect te bereiken. Over het algemeen wordt de sferische aberratie van nieuwe microscopen volledig geëlimineerd door de objectieflens.
3. Coma
Coma is een monochromatische aberratie van punten buiten de as. Wanneer het objectpunt buiten de as wordt afgebeeld met een straal met grote opening, gaat de uitgezonden straal door de lens en snijdt niet langer een punt, dan krijgt het beeld van een lichtpunt de vorm van een komma, zoals een komeet, dus het wordt "coma" genoemd.
4. Astigmatisme
Astigmatisme is ook een monochromatische aberratie buiten de as die de scherpte beïnvloedt. Wanneer het gezichtsveld groot is, is het objectpunt op de rand ver verwijderd van de optische as en is de straal sterk hellend, waardoor astigmatisme ontstaat na het passeren van de lens. Astigmatisme zorgt ervoor dat het oorspronkelijke objectpunt na beeldvorming twee afzonderlijke en onderling loodrechte korte lijnen worden, die na integratie op het ideale beeldvlak een elliptische vlek vormen. Astigmatisme wordt geëlimineerd door complexe lenscombinaties.
5. Veldlied
Veldkromming is ook bekend als "beeldveldkromming". Wanneer de lens veldkromming heeft, valt het snijpunt van de gehele bundel niet samen met het ideale beeldpunt. Hoewel op elk specifiek punt een duidelijk beeldpunt kan worden verkregen, is het gehele beeldvlak een gekromd oppervlak. Op deze manier is tijdens het microscopisch onderzoek niet de hele fase duidelijk te zien, wat observatie en fotografie bemoeilijkt. Daarom is de objectieflens van de onderzoeksmicroscoop over het algemeen een objectieflens met een vlak veld, die de veldkromming heeft gecorrigeerd.
6. Vervorming
Naast de veldkromming hebben de verschillende hierboven genoemde aberraties allemaal invloed op de helderheid van het beeld. Vervorming is een andere eigenschap van faseverschil waarbij de concentriciteit van de straal niet wordt vernietigd. Daarom wordt de scherpte van het beeld niet beïnvloed, maar is het beeld vervormd in vergelijking met het originele object.
(1) Wanneer het object zich voorbij de dubbele brandpuntsafstand van de objectzijde van de lens bevindt, wordt een gereduceerd omgekeerd reëel beeld gevormd binnen de dubbele brandpuntsafstand van de beeldzijde en buiten de focus;
(2) Wanneer het object zich op tweemaal de brandpuntsafstand van de objectzijde van de lens bevindt, wordt een omgekeerd reëel beeld van dezelfde grootte gevormd op de dubbele brandpuntsafstand van de beeldzijde;
(3) Wanneer het object zich bevindt binnen tweemaal de brandpuntsafstand van de objectzijde van de lens, en voorbij de brandpuntsafstand, wordt een vergroot omgekeerd reëel beeld gevormd voorbij de dubbele brandpuntsafstand van de beeldzijde;
(4) Wanneer het object zich in het brandpunt van de objectzijde van de lens bevindt, kan de afbeeldingszijde niet worden afgebeeld;
(5) Wanneer het object zich binnen het brandpunt van de objectzijde van de lens bevindt, wordt er geen beeld gevormd aan de beeldzijde en wordt een vergroot rechtopstaand virtueel beeld gevormd aan dezelfde kant van de lensobjectzijde verder dan het object .
Het afbeeldingsprincipe van de microscoop is om de regels van (3) en (5) hierboven te gebruiken om het object te vergroten. Wanneer het object zich tussen F-2F voor de objectieflens bevindt (F is de brandpuntsafstand van de objectzijde), wordt een vergroot omgekeerd reëel beeld gevormd voorbij de dubbele brandpuntsafstand van de objectiefbeeldzijde. In het ontwerp van de microscoop valt dit beeld binnen de brandpuntsafstand F1 van het oculair, zodat het eerste beeld (tussenbeeld) vergroot door de objectieflens weer wordt vergroot door het oculair en uiteindelijk aan de objectzijde van het oculair staat (tussenbeeld). Aan dezelfde kant van het menselijk oog wordt een vergroot rechtopstaand (ten opzichte van het tussenbeeld) virtueel beeld gevormd op de fotopische afstand (250 mm) van het menselijk oog. Wanneer we de microscoop inspecteren, is het beeld dat door het oculair wordt gezien (zonder extra conversieprisma) dus tegengesteld aan het beeld van het oorspronkelijke object.
