• 行业新闻
• 企业新闻
• 显微百科
• 内镜百科


成贯仪器客服邮箱

a888188@hotmail.com



成贯仪器贴心服务

021-54286005

一个简单的透镜将来自扩展的扁平物体（例如显微镜载玻片上的样本）的图像点聚焦到类似于曲面碗的球形表面上。该表面的标称曲率是镜片半径的倒数，被称为镜片的佩兹伐曲率。光学显微镜的像场弯曲是大多数经验丰富的显微镜专家所熟悉的常见而烦人的像差。

本教程使用小程序左侧窗口中出现的标本图像（通过显微镜观察）进行初始化。在图像窗口下方是一个标记为“选择标本”的下拉菜单，可用于选择新标本。“图像位置”滑块用于通过沿虚拟透镜系统的光轴移动焦平面来控制教程，该虚拟透镜系统在applet窗口的右侧显示为光线跟踪图案。滑块的初始位置位于整体聚焦区域的中心左侧。当滑块向左移动时，焦平面在光路上移动到Petzval表面的中心，并且显微镜图像和点扩散函数图同时更改以说明像场曲率像差的影响。向右移动滑块会将焦平面移到Petzval表面的边缘，并在显微镜图像和点扩散功能中产生相应的变化。位于显微镜图像附近并标有“胶片平面”的网格图案还说明了虚拟胶片平面或CCD表面上场曲的影响。

当可见光通过弯曲的透镜聚焦时，透镜产生的像平面将是弯曲的Petzval表面，如图1所示。请注意，在Petzval表面附近有两个标为A的焦平面（其中许多未示出）。可以将图像聚焦在位于A和B之间的大量焦平面上，以在图像的边缘或中心产生清晰的聚焦。在显微镜的目镜（目镜）中观察标本时，标本在视场的中心或边缘显得清晰锐利，但不能同时出现。这是因为离轴点距镜头中心的距离越大，导致离轴像点越近。通常，当显微镜检查员定期扫描样品以观察其各种特征时，这并不是一个严重的问题。使用微调焦旋钮校正样品聚焦中的小缺陷是一件简单的事情。但是，对于显微照相术，场曲率可能是一个严重的问题，尤其是当显微照片的一部分未聚焦时。

图1-场曲率

本教程中使用代表各种照明技术的几张显微照片说明了这一概念。当“图像位置”滑块移到最左侧时，图像的中心部分将对准焦点，而图像的外部部分将变得非常模糊。不可能区分出现在视场边缘的任何次要结构细节。或者，将滑块移到最右边时，会发生相反的效果，图像的中心部分失去焦点，边缘变得清晰。滑块范围的中间部分代表了中心焦点和边缘焦点之间的折衷。该位置将是显微镜家在这种状态下被迫用于光学显微照相的焦点。

仅扫描样品时，就可以容忍曲率，但是当人们试图产生高质量的显微照片时，曲率却是灾难性的。在显微镜术的早期，在矫正透镜得到广泛使用之前，显微照相术者通常将记录在胶片上的区域限制在视野的聚焦中心区域，从而遮盖了模糊的边缘。通过在光电管中插入投影镜头以减少相机可用的视场量，可以轻松实现此目的。另一种方法是在照相机上使用波纹管延伸件，以增加照相机与投影镜头的胶卷距离，直到仅视野的中央部分可见为止。

在1930年代后期卡尔·蔡司公司（Carl Zeiss Corporation）提出平场物镜之前，在中间像平面上的有效场平面积只有10到12毫米。现代显微镜通过使用专门设计的物镜校正像差来处理像场弯曲。这些高度校正物镜已命名的平场或平（用于平场），并且是当今使用常见的物镜，其视野范围在18到26毫米之间，并且能够从中心到边缘产生清晰的图像细节。以增加物镜复杂度和成本为代价，并且经常降低透射率，从而获得了这种光学上的改进。实际上，仅在引入抗反射涂层之后，平场校正才变得可行。

还针对其他光学伪影（例如球差和色差）校正了平场物镜。在平面物镜也已主要针对色差进行校正的情况下，该物镜称为平面消色差镜。这也是萤石和复消色差的物镜，其中有修改的名称的情况下平场萤石和平场复消色差透镜分别。

在已经为其他单色（Seidel）和多色光学像差校正过的物镜上增加场曲透镜校正通常会在物镜上增加大量的透镜元件。例如，典型的消色差物镜具有两个透镜加倍镜和一个较厚的弯月形或半球形透镜，总共产生了五个透镜元件，如图2左侧所示。相比之下，类似的平面消色差物镜具有三个透镜加倍镜。 一个三重透镜，一个弯月形透镜和一个半球形前透镜，总共有11个透镜元件，这使得制造起来相当困难。图2显示了说明这两个物镜的剖视图。随着针对球面误差以及色度和像场曲率像差校正透镜，透镜元件的数量会增加。不幸的是，随着透镜元件数量的增加，物镜的成本也随之增加。

图2-场曲率的物镜校正

校正了球面，色度，像散，彗形，畸变和像场弯曲像差的精密复消色差物镜可包含多达18到20个独立的透镜元件，这使这些物镜成为昂贵且难制造的物镜。对于具有较高数值孔径的高放大倍率单位，复消色差平面物镜的成本可能高达3,000至4,000。 但是，对于许多显微摄影应用而言，虽然绝对取决于标本和所需的放大倍率，但并非绝对必要进行校正。当成本很重要时，通常明智的做法是选择价格适中，校正程度较高的平场萤石物镜，尤其是较现代的版本。 这些物镜可在最小的场曲率下提供清晰锐利的图像，足以满足90％以上的显微照相应用。

极少会完全消除像场弯曲，但通常很难通过大多数经过平面校正的物镜来检测边缘弯曲，并且不会在显微照片中显示出来。这种伪影在低倍率下更为严重，并且对于立体显微镜来说可能是一个严重的问题，其中明显的东西向曲率主要是由双光束路径相对于平坦物体的立体角或倾斜引起的。多年来，制造商一直努力消除立体显微镜中大型物镜的场曲。在过去的十年中，尼康，奥林巴斯，蔡司和徕卡等公司已在用于构建体视显微镜的光学质量方面取得了长足的进步，尽管没有完全消除伪影和像差，但高端型号现在可以产生出色的显微照片。