Parametri dell'obiettivo del microscopio e loro influenza sulla qualità dell'imaging microscopico
Esistono diversi tipi di obiettivi per microscopio ottico, ma anche per lo stesso tipo di obiettivo, la qualità dell'immagine è molto diversa, principalmente a causa di fattori quali materiale, precisione di elaborazione e struttura dell'obiettivo, e porta anche a diversi gradi di obiettivi . Il prezzo varia notevolmente da poche centinaia di yuan a decine di migliaia di yuan. I più popolari sono l'obiettivo Tiansai a tre gruppi in quattro pezzi e l'obiettivo Gauss doppio a quattro gruppi in sei pezzi. Per la progettazione e i produttori di obiettivi, la funzione di trasferimento ottico OTF (Optical Transfer Function) viene generalmente utilizzata per valutare in modo completo la qualità dell'immagine dell'obiettivo. Il sistema ottico trasmette informazioni sulla distribuzione della luminosità nello spazio. Il segnale dell'onda sinusoidale di ciascuna frequenza spaziale, il suo grado di modulazione e il cambiamento di fase quando si forma un'immagine reale, sono tutte funzioni della frequenza spaziale e questa funzione è chiamata funzione di trasferimento ottico. L'OTF è generalmente costituito da due parti, la funzione di trasferimento di modulazione MTF (Modulation Transfer Function) e la funzione di trasferimento di fase PTF (Phase Transfer Function). L'aberrazione è un aspetto importante che influisce sulla qualità dell'immagine. Ci sono sei aberrazioni comuni come segue:
Differenza palla:
Il raggio conico monocromatico emesso da un certo punto dell'oggetto sull'asse principale verso il sistema ottico, dopo essere stato rifratto dalla serie ottica, se i raggi di diversi angoli di apertura del raggio originale non possono intersecarsi nella stessa posizione sull'asse principale, quindi che l'immagine ideale sull'asse principale Al piano si forma un punto diffuso (comunemente noto come cerchio di confusione) e l'errore di imaging di questo sistema ottico è chiamato aberrazione sferica.
coma:
Il raggio di luce conico monocromatico emesso al sistema ottico da un punto dell'oggetto fuori asse situato all'esterno dell'asse principale, dopo essere stato rifratto dalla serie ottica, se non può formare un punto chiaro sul piano dell'immagine ideale, formerà una coda luminosa Punto a forma di cometa, l'errore di imaging di questo sistema ottico è chiamato coma.
Astigmatismo:
Il raggio di luce conico monocromatico obliquo inviato al sistema ottico da un punto oggetto fuori asse situato all'esterno dell'asse principale non può formare un punto immagine nitido dopo essere stato rifratto dalla serie ottica, ma può solo formare un punto diffuso. L'errore di imaging di un sistema ottico è chiamato astigmatismo.
Scena:
Se l'immagine nitida formata dal sistema ottico di un oggetto piano perpendicolare all'asse principale non si trova su un piano dell'immagine perpendicolare all'asse principale, ma su una superficie curva simmetrica all'asse principale, cioè il miglior piano dell'immagine è un superficie curva, allora questo L'errore di immagine di un sistema ottico è chiamato curvatura di campo. Quando l'immagine al centro dello schermo è nitida, le immagini intorno allo schermo sono sfocate; e quando l'immagine al centro dello schermo è nitida, l'immagine al centro dello schermo ricomincia a sfocarsi.
Differenza di colore:
Un raggio di luce bianca viene inviato da un oggetto bianco al sistema ottico. Dopo essere stati rifratti dal sistema ottico, i vari colori della luce non possono convergere in un punto e si forma una macchia colorata dell'immagine, chiamata aberrazione cromatica. La ragione dell'aberrazione cromatica è che lo stesso vetro ottico ha indici di rifrazione diversi per diverse lunghezze d'onda della luce, l'indice di rifrazione della luce a onde corte è grande e l'indice di rifrazione della luce a onde lunghe è piccolo.
distorsione:
La linea retta all'esterno dell'asse principale nel piano del soggetto diventa una curva dopo essere stata ripresa dal sistema ottico e l'errore di imaging del sistema ottico è chiamato distorsione. Le aberrazioni della distorsione influenzano solo la geometria dell'immagine, non la sua nitidezza. Questa è la differenza fondamentale tra distorsione e aberrazione sferica, coma, astigmatismo e curvatura di campo.
Quando valutiamo la qualità dell'obiettivo, generalmente giudichiamo da diversi parametri pratici come risoluzione, nitidezza e profondità di campo.
Risoluzione:
Conosciuto anche come tasso di discriminazione e risoluzione, si riferisce alla capacità dell'obiettivo di distinguere chiaramente i dettagli delle fibre della scena fotografata. Il motivo che limita la risoluzione dell'obiettivo è il fenomeno della diffrazione della luce, cioè lo spot di diffrazione (Airy spot). L'unità di risoluzione è coppia di linee/mm.
Nitidezza (acutezza):
Conosciuto anche come contrasto, si riferisce al contrasto tra le parti più luminose e quelle più scure di un'immagine.
Profondità di campo (DOF):
Nello spazio della scena, anche le scene situate entro una certa distanza prima e dopo il piano dell'oggetto di messa a fuoco possono formare un'immagine relativamente chiara. La suddetta distanza di profondità tra le scene che possono formare un'immagine relativamente chiara prima e dopo il piano dell'oggetto di messa a fuoco, ovvero l'intervallo di profondità dello spazio della scena che può ottenere un'immagine relativamente chiara sul piano dell'immagine reale, è chiamata profondità di campo.
