畸变是体视显微镜中常见的像差,通过图像形状的变化而不是清晰度或色谱图的变化来体现。正畸形和负畸形(分别分别称为枕形和桶形)这两种普遍的畸变类型通常会出现在非常清晰的图像中,否则会针对球面,色差,彗形和像散像差进行校正。在这种情况下,图像中不再保留对象的真实几何形状。
本程序使用加载到显微镜视口中的计算机微处理器集成电路的显微照片进行初始化。要选择新图像,请使用“选择标本”下拉菜单。所述失真滑块被利用以引入任一枕形(滑块向左)或桶(滑块向右)失真成图像并定位滑块上方的水平/垂直网格图案两者。随着栅格图案的变化以说明不同程度的像差,畸变的近似百分比显示在图案下方。
在具有规则周期性特征网络的标本中,例如硅藻或微处理器,畸变像差的引入更为明显。缺乏这种周期性的其他标本在显微镜下观察时不会出现明显的畸变,如可通过下拉菜单选择的生物标本所证明的那样。这并不意味着具有不规则特征的标本可以抵抗畸变像差,而只是像差必须严重得多才能产生明显的效果。
尽管对现代研究级显微镜进行了校正,以防止像差将点光源的图像散布到艾里斑之外,但与相同镜头相比,由显微镜物镜形成的图像的几何畸变往往没有得到很好的校正。像角。畸变主要由光学显微镜的目镜产生(在径向距离的5%到10%之间),尽管在较低质量的物镜中也发现了一些畸变。可以通过在宽视野模式下对交叉的光栅线(例如在血细胞计数仪中发现的)成像来监视显微镜的变形。通过目镜观察时,在整个像场上,线条应笔直且平行。
设计用于生物显微镜的大多数物镜可能具有高达1%的枕形畸变,但是设计用于成像半导体的物镜基本上没有畸变。这是必要的,因为大多数集成电路具有表面特征,并具有大量由水平和垂直线组成的网格状结构。对这些样品进行成像时,物镜中出现畸变在目镜和显微照片中都是显而易见的。由物镜,目镜和其他光学组件产生的,已针对几何畸变像差进行校正的图像称为正射影像。
几何畸变的根源在于透镜的横向放大率与离轴图像距离之间的差异。当此距离偏离恒定轴向横向放大率的旁轴理论所预测的距离时,由于焦距和通过透镜各个部分的放大率的差异,可能会导致失真。如上所述,在没有其他像差的情况下,即使每个图像点都聚焦在清晰的焦点上,也可以通过畸形的图像来显示几何失真。从数量上可以用以下公式描述失真:
其中,M是轴向横向放大倍率,M(l)是像平面上的离轴放大倍率。如果横向放大倍率与物体离轴距离成比例地增加,则失真为正,从而产生枕形效果(图1)。在这种情况下,每个图像点从中心径向向外移动,而外围图像点移位最大距离。可替代地,当倍率随着离轴物距而减小时,畸变为负并且观察到镜筒像差。桶形失真对应于以下情况:横向放大倍数随轴向距离而减小,并且每个像点都朝着图像中心径向移动。
通常,薄镜片显示很少或没有畸变,而较厚的正和负简单镜片将分别遭受正和负畸变。几何畸变的符号(或类型)和大小取决于孔径光阑相对于一个或多个透镜的位置。当将孔径光阑放置在正透镜的前面时,主光线不会在预测的高斯点处形成图像,并且会发生桶形失真,而当将光阑放置在透镜后面(形成出射光瞳)时,枕形畸变观察到效果。
在使用包含弯月形,双高斯,远摄,逆焦,鱼眼镜头和变焦镜头的复合透镜系统的系统中经常会发现失真。在远摄和后焦镜头设计中,前组充当后组的孔径光阑,从而在远摄镜头中为负后组产生枕形失真,而在后聚焦镜中为正后组产生桶形失真。诸如变焦设计之类的复杂镜头系统可能会出现相当明显的失真,该失真可能会随焦距而变化,在长焦距时会产生枕形失真,而在短焦距时会产生镜筒失真。由于这个原因,体视变焦显微镜在传统上存在大量的畸变,并且显微镜制造商已经在减轻这种像差上付出了巨大的努力。