Welche Faktoren beeinflussen die mikroskopische Bildgebung?
Aufgrund objektiver Bedingungen kann kein optisches System ein theoretisch ideales Bild erzeugen, und das Vorhandensein verschiedener Aberrationen beeinträchtigt die Abbildungsqualität. Die verschiedenen Unterschiede werden im Folgenden kurz beschrieben.
1. Farbunterschied
Chromatische Aberration ist ein schwerwiegender Fehler bei der Linsenabbildung. Sie tritt im Fall von polychromatischem Licht als Lichtquelle auf, und monochromatisches Licht erzeugt keine chromatische Aberration. Weißes Licht besteht aus sieben Arten von Rot, Orange, Gelb, Grün, Blau, Blau und Violett. Die Wellenlängen jedes Lichts sind unterschiedlich, daher ist auch der Brechungsindex beim Durchgang durch die Linse unterschiedlich. Auf diese Weise kann ein objektseitiger Punkt einen bildseitigen Farbfleck bilden.
Die chromatische Aberration weist im Allgemeinen eine chromatische Positionsabweichung und eine chromatische Vergrößerungsabweichung auf. Positionsbedingte chromatische Aberration lässt das Bild verschwommen oder an jeder Position verschwommen mit Farbflecken oder Lichthöfen erscheinen. Und die Vergrößerung der chromatischen Aberration ergibt Bilder mit farbigen Rändern.
2. Sphärische Differenz
Sphärische Aberration ist die monochromatische Aberration eines Punktes auf der Achse und wird durch die sphärische Oberfläche der Linse verursacht. Das Ergebnis der sphärischen Aberration ist, dass ein Punkt, nachdem er abgebildet wurde, kein heller Fleck ist, sondern ein heller Fleck mit einer hellen Mitte und allmählich unscharfen Rändern. Dies wirkt sich auf die Bildqualität aus.
Die Korrektur der sphärischen Aberration wird oft durch Linsenkombination eliminiert. Da die sphärische Aberration von konvexen und konkaven Linsen entgegengesetzt ist, können konvexe und konkave Linsen aus verschiedenen Materialien ausgewählt werden, um sie zusammenzukleben, um sie zu eliminieren. Beim alten Mikroskopmodell wird die sphärische Aberration der Objektivlinse nicht vollständig korrigiert, daher sollte sie mit dem entsprechenden kompensierenden Okular abgestimmt werden, um den Korrektureffekt zu erzielen. Im Allgemeinen wird die sphärische Aberration neuer Mikroskope vollständig durch die Objektivlinse eliminiert.
3. Koma
Coma ist eine monochromatische Aberration von außeraxialen Punkten. Wenn der außeraxiale Objektpunkt mit einem Strahl mit großer Öffnung abgebildet wird, der emittierte Strahl durch die Linse geht und keinen Punkt mehr schneidet, dann bekommt das Bild eines Lichtpunkts eine Kommaform, wie ein Komet, also es heißt "Koma".
4. Astigmatismus
Astigmatismus ist auch eine monochromatische Aberration außerhalb der Achse, die die Schärfe beeinflusst. Wenn das Sichtfeld groß ist, ist der Objektpunkt am Rand weit von der optischen Achse entfernt und der Strahl ist stark geneigt, was nach dem Passieren des Objektivs Astigmatismus verursacht. Durch den Astigmatismus werden aus dem ursprünglichen Objektpunkt nach der Abbildung zwei getrennte und senkrecht zueinander stehende kurze Linien, die nach der Integration auf der idealen Bildebene einen elliptischen Fleck bilden. Astigmatismus wird durch komplexe Linsenkombinationen eliminiert.
5. Feldlied
Die Feldkrümmung ist auch als "Bildfeldkrümmung" bekannt. Wenn die Linse eine Feldkrümmung hat, fällt der Schnittpunkt des gesamten Strahls nicht mit dem idealen Bildpunkt zusammen. Obwohl an jedem spezifischen Punkt ein klarer Bildpunkt erhalten werden kann, ist die gesamte Bildebene eine gekrümmte Oberfläche. Dadurch ist bei der mikroskopischen Untersuchung nicht die gesamte Phase deutlich zu sehen, was die Beobachtung und Fotografie erschwert. Daher ist die Objektivlinse des Forschungsmikroskops im Allgemeinen eine Flachfeldobjektivlinse, die die Feldkrümmung korrigiert hat.
6. Verzerrung
Neben der Bildfeldkrümmung wirken sich die verschiedenen oben erwähnten Aberrationen auf die Klarheit des Bildes aus. Verzerrung ist eine weitere Eigenschaft der Phasendifferenz, bei der die Konzentrizität des Strahls nicht zerstört wird. Daher wird die Schärfe des Bildes nicht beeinträchtigt, aber das Bild ist im Vergleich zum Originalobjekt in seiner Form verzerrt.
(1) Wenn sich das Objekt jenseits der doppelten Brennweite der Objektseite des Objektivs befindet, wird ein reduziertes umgekehrtes reelles Bild innerhalb der doppelten Brennweite der Bildseite und außerhalb des Fokus erzeugt;
(2) Wenn sich das Objekt bei der doppelten Brennweite der Objektseite der Linse befindet, wird ein umgekehrtes reelles Bild derselben Größe auf der doppelten Brennweite der Bildseite erzeugt;
(3) Wenn sich das Objekt innerhalb der doppelten Brennweite der Objektseite der Linse und jenseits der Brennweite befindet, wird ein vergrößertes umgekehrtes reelles Bild jenseits der doppelten Brennweite der Bildseite erzeugt;
(4) Wenn sich das Objekt im Brennpunkt der Objektseite des Objektivs befindet, kann die Bildseite nicht abgebildet werden;
(5) Wenn sich das Objekt innerhalb des Brennpunkts der Objektseite der Linse befindet, wird kein Bild auf der Bildseite erzeugt, und ein vergrößertes aufrechtes virtuelles Bild wird auf derselben Seite der Linsenobjektseite weiter als das Objekt erzeugt .
Das Abbildungsprinzip des Mikroskops besteht darin, die Regeln von (3) und (5) oben zu verwenden, um das Objekt zu vergrößern. Wenn sich das Objekt zwischen F-2F vor der Objektivlinse befindet (F ist die Brennweite der Objektseite), wird ein vergrößertes umgekehrtes reelles Bild über die doppelte Brennweite der Objektivbildseite hinaus erzeugt. Bei der Konstruktion des Mikroskops fällt dieses Bild in die Brennweite F1 des Okulars, so dass das durch das Objektiv vergrößerte erste Bild (Zwischenbild) durch das Okular nochmals vergrößert wird und sich schließlich auf der Objektseite des Okulars befindet (Zwischenbild). Auf der gleichen Seite des menschlichen Auges wird im photopischen Abstand (250 mm) des menschlichen Auges ein vergrößertes, senkrechtes (bezogen auf das Zwischenbild) virtuelles Bild erzeugt. Wenn wir also das Mikroskop untersuchen, ist das durch das Okular gesehene Bild (ohne zusätzliches Konversionsprisma) dem Bild des ursprünglichen Objekts entgegengesetzt.
