奧林巴斯顯微鏡聚焦深度和球面像差
看出，在顯微鏡的每個(gè)點(diǎn)光源的像通過(guò)光波留下一個(gè)客觀的后孔中的有限管顯微鏡（而不是目標(biāo)后孔）或管透鏡在無(wú)限遠(yuǎn)的建設(shè)性和破壞性干涉形成校正顯微鏡。 無(wú)像差光學(xué)系統(tǒng)產(chǎn)生一個(gè)點(diǎn)源的對(duì)稱衍射圖像在不同焦距的水平，在我們討論的軸向分辨率和景深交互的Java教程。
教程初始化，以顯示從光坐落在具有1.33的折射率的樣品層的深度（d）的點(diǎn)源的計(jì)算點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)（PSF）衍生的無(wú)像差子午截面（通常存在于水溶液），以及成像與虛擬顯微鏡物鏡。 該試劑層深度滑塊是利用通過(guò)一系列樣品深度的變換點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)。
對(duì)于由一個(gè)點(diǎn)光源所產(chǎn)生的艾里衍射圖案的橫向分辨率被聚焦的一個(gè)單個(gè)平面內(nèi)在光學(xué)顯微鏡的中間圖像的位置來(lái)定義。 當(dāng)物鏡的孔徑函數(shù)是不均勻的，或在球面像差的情況下，波前離開透鏡不再是球形，放置在聚焦在像平面上的點(diǎn)的中心。 取而代之的是，波前畸變和從理想的行為背離的方式，依賴于像差和/或圖像的過(guò)濾器和所存在的光學(xué)系統(tǒng)中的條件的性質(zhì)。 在中間像平面，該點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)產(chǎn)生一個(gè)非對(duì)稱的分布，其中，中心峰和周圍環(huán)之間的強(qiáng)度比被移位與后者變得更為突出。 這個(gè)概念是探討在上一節(jié)互動(dòng)式教學(xué)球面像差在顯微鏡的物鏡。
事實(shí)上，對(duì)于鏡片患有球面像差，點(diǎn)光源的衍射圖象延伸周期性上面和中間圖像平面下方成一個(gè)可擴(kuò)展和向外擴(kuò)散不對(duì)稱地從中心沿光軸的三維圖案。 沿附近使用高數(shù)值孔徑的物鏡球面像差的焦平面的顯微鏡的光學(xué)軸線截取的橫截面示于圖1中很明顯，衍射圖像不對(duì)稱的上方和下方精確焦點(diǎn)（近軸聚焦點(diǎn);圖1）。 的剖衍射環(huán)的不對(duì)稱性可以看出，特別是明顯地，當(dāng)一個(gè)點(diǎn)源的圖像迅速上方和下方的近軸焦點(diǎn)聚焦。 這個(gè)概念是由鏡頭檢查員和實(shí)踐顯微鏡診斷，甚至輕微的球形和其他像差量存在利用。
它不是簡(jiǎn)單的事情，以確定哪些是產(chǎn)生“*佳聚焦”的水平，這是很容易使人誤解的焦點(diǎn)的水平。 其結(jié)果往往導(dǎo)致錯(cuò)誤的結(jié)論對(duì)實(shí)際樣品結(jié)構(gòu)的圖像而產(chǎn)生，包括虛假高分辨率感。 在球面象差和/或散光的存在下，*大對(duì)比度可能并不指示的期望的焦點(diǎn)，可以與周期性的標(biāo)本進(jìn)行復(fù)合的誤差。 此外，由于球面像差而引入的失真不僅可能影響圖像質(zhì)量和保真度，從而影響翻譯的試樣和測(cè)量，而且在其中的光學(xué)顯微鏡被用來(lái)減少圖像以獲得衍射共焦和其它成像模式的效率有限的照明點(diǎn)。
對(duì)于試樣安裝在加拿大香脂或類似的安裝介質(zhì)，接近蓋玻片的折射率，使用油浸物鏡時(shí)蓋玻片的厚度為人們首要關(guān)心的不是。 但是，對(duì)于沐浴或安裝在生理鹽水溶液或其它含水介質(zhì)標(biāo)本，介質(zhì)的折射率為顯著不同于蓋玻片和球面像差可以成為顯著。 圖2示出的變化的大小和強(qiáng)度分布通過(guò)圖像點(diǎn)（在中間像方焦平面）的增加滲透到安裝在水性介質(zhì)中具有的浸油物鏡試樣。
在圖2中，在強(qiáng)度分布的變化，在中間像平面示為計(jì)算點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)，示出了隨滲透到含水介質(zhì)中以復(fù)消色差透鏡油浸物鏡的平面圖。 圖2（a）示出了在一個(gè)穿透深度的零微米的點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)，而圖2（b）示出了分布在4微米的深度。 但應(yīng)注意的是，在這些函數(shù)中的峰值強(qiáng)度被歸一化。 在實(shí)踐中，其強(qiáng)度將顯著減小，強(qiáng)度曲線的基變寬。 在水 - 蓋玻片界面，球面象差產(chǎn)生，該移位外圍光線的焦點(diǎn)上述近軸光線的*佳聚焦。 這引起球面像差上的圖像點(diǎn)的影響應(yīng)予以考慮，因?yàn)楣獾募僭O(shè)來(lái)計(jì)算物鏡的像差校正通過(guò)顯微鏡制造商不再持有。
為了彌補(bǔ)在水介質(zhì)油浸目標(biāo)的行為，廠家紛紛推出精心校正水浸物鏡。 雖然這些目標(biāo)并不提供可與他們的油浸同行的高數(shù)值孔徑，他們克服像差引起的折射率的不匹配與標(biāo)本沐浴在水介質(zhì)中。 用*好的目標(biāo)，現(xiàn)在有可能集中到大約200微米的水介質(zhì)中，但仍保留優(yōu)異的光學(xué)校正。
還可以通過(guò)產(chǎn)生的改性孔徑函數(shù)的球面像差，采用了放置其他光學(xué)元件到顯微鏡光路的對(duì)比度增強(qiáng)技術(shù)時(shí)尤其如此。 一個(gè)很好的例子是，微分干涉對(duì)比（DIC）的棱鏡，其中預(yù)定的剪切和棱鏡的數(shù)值孔徑不匹配，該目標(biāo)的意外失配。 可能會(huì)出現(xiàn)另外的問(wèn)題從應(yīng)力雙折射在臺(tái)下冷凝器，所述顯微鏡載玻片（和/或其他樣本容器），或物鏡之一的存在。 在顯微鏡光路對(duì)準(zhǔn)問(wèn)題也可以修改光圈表現(xiàn)可需要重點(diǎn)通過(guò)折光組織或沒(méi)有整改的偏振鏡層。 檢查該光學(xué)完整性通過(guò)錐光觀察（在目標(biāo)后側(cè)焦點(diǎn)面），結(jié)合常規(guī)聚焦上面和感興趣的平面之下，往往能揭示了影響或者降低圖像質(zhì)量的不均勻孔的來(lái)源。
現(xiàn)代顯微鏡的光學(xué)元件通常用于校正像差，以滿足一組規(guī)范的特定類光學(xué)器件的剛性。 然而，這并不繞過(guò)損壞或使用的方式，是不恰當(dāng)?shù)倪@些組件的應(yīng)用程序中的目標(biāo)或其他顯微鏡的鏡頭。 對(duì)于關(guān)鍵的顯微攝影，顯微鏡必須特別注意所有的顯微鏡組件包括目標(biāo)/冷凝器組合，光源，蓋玻片厚度，浸泡介質(zhì)，管長(zhǎng)，而且玻璃表面整體清潔的對(duì)齊和完整性。 微小的水或油滴，涂膜，或氣泡在浸油，以及作為冷凝器或物鏡孔徑的不均勻照明，可以扭曲光從樣品和腐敗即使是*好的，以及校正后的光學(xué)顯微鏡所產(chǎn)生的波陣面。