显微镜光学相差的慧差

2022-07-26 15:05:10 admin 7

彗差类似于球面像差,但它们主要遇到轴外光通量,并且在显微镜未对准时*为严重。当这些像差发生时,一个点的图像会依次聚焦在不同的高度上,从而产生一系列大小不断增加的不对称光斑形状,从而导致艾里图案的形状类似于彗星(因此称为彗差;图 1)。


当教程初始化时,一个无像差的三维艾里衍射图案(称为点扩散函数)的斜视图出现在小程序窗口的中心,以及图案的横截面,因为它出现在图像平面中。艾里图案的左侧是显微镜形成的图像和标记为离轴距离的滑块在小程序窗口的右侧是光线跟踪图,它描绘了作为离轴距离函数的图像焦点大小和位置的变化。随着滑块缓慢向右移动,显微镜图像获得越来越多的彗差,艾里斑的形状转变为这种类型的像差通常会发现的强度分布。同时,光线跟踪图首先显示移动到一系列具有不同横向放大率的离轴焦点的轴上光线。

由于彗差在图像中产生的不对称性,它通常被认为是*有问题的像差。它也是*容易证明的畸变之一。在阳光明媚的日子里,使用放大镜将太阳的图像聚焦在人行道上,并相对于太阳的主要光线稍微倾斜玻璃。太阳的图像,当投射到混凝土上时,会被拉长成彗形像差特征的彗星状。

具有彗形像差的图像显示出的独特形状是随着入射角增加而穿过各个透镜区域的光线产生折射差异的结果。彗差的严重程度是薄透镜形状的函数,在极端情况下,会导致穿过透镜外围的子午光线到达更靠近轴的像平面,而不是通过更靠近轴和更靠近主轴的光线到达像平面。射线(见图 1)。在这种情况下,外围光线产生*小的图像(*小放大率;图 1),彗形像差符号被称为相比之下,当外围光线进一步聚焦在轴下方并产生更大的图像(更大的放大倍率;图 1)时,像差被称为正像根据彗差是正值还是负值,“彗星”形状的“尾巴”可能指向视场中心或远离中心。

Off-Axis Distance滑块移动到*右边的位置时,教程中的光线跟踪图显示了几个倾斜的光线路径,代表那些涉及像差的光线。离轴光线经常在焦平面附近相互干扰,从而产生在显微镜下看到的畸形图像。彗差产生的像点(见小程序)实际上是一个复杂的三维不对称衍射图案,它背离了经典的艾里图案。形成的是由弧形和椭球强度组成的细长结构,它们只是模糊地类似于点扩散函数演化而来的圆盘环排列。

彗差的严重程度,如球差,在很大程度上取决于镜片的形状。强凹正弯月透镜将表现出显着的负彗差,而平凸透镜和双凸透镜产生的彗差范围从略微负到零。通过平凸透镜或凸弯月透镜的凸面成像的物体将具有正彗差。

彗差可以通过使用围绕中心光阑对称定位的透镜组合来校正。为了完全消除昏迷,必须满足阿贝正弦条件

d' × n(sinβ') = d × n(sinβ')

其中d'd是像空间(素值)和物空间中光轴的距离n是折射率,β是视角。没有彗差的透镜系统,例如显微镜聚光镜或物镜,被称为消球差所有可能增加球面像差的因素对彗差也特别重要。