Các thông số của ống kính hiển vi và ảnh hưởng của chúng đối với chất lượng hình ảnh hiển vi
Có nhiều loại thấu kính kính hiển vi quang học khác nhau, nhưng ngay cả đối với cùng một loại thấu kính, chất lượng hình ảnh cũng rất khác nhau, điều này chủ yếu là do các yếu tố như vật liệu, độ chính xác xử lý và cấu trúc thấu kính, đồng thời cũng dẫn đến các loại thấu kính khác nhau . Giá rất khác nhau từ vài trăm nhân dân tệ đến hàng chục nghìn nhân dân tệ. Những loại phổ biến nhất là thấu kính Tiansai ba nhóm bốn mảnh và thấu kính Gauss đôi bốn nhóm sáu mảnh. Đối với nhà sản xuất và thiết kế ống kính, chức năng truyền quang OTF (Optical Transfer Function) thường được sử dụng để đánh giá toàn diện chất lượng hình ảnh của ống kính. Hệ thống quang học truyền thông tin về sự phân bố độ sáng dọc theo không gian. Tín hiệu sóng hình sin của từng tần số không gian, mức độ điều chế và sự thay đổi pha của nó khi tạo thành hình ảnh thực, đều là các hàm của tần số không gian và hàm này được gọi là hàm truyền quang. OTF thường bao gồm hai phần, hàm truyền điều biến MTF (Modulation Transfer Function) và hàm truyền pha PTF (Phase Transfer Function). Quang sai là một khía cạnh quan trọng ảnh hưởng đến chất lượng hình ảnh. Có sáu quang sai phổ biến như sau:
Chênh lệch bóng:
Chùm tia hình nón đơn sắc phát ra từ một điểm vật nào đó trên trục chính tới quang hệ, sau khi bị dãy quang học khúc xạ, nếu các tia có góc độ khác nhau của chùm tia ban đầu không thể cắt nhau tại cùng một vị trí trên trục chính thì rằng hình ảnh lý tưởng trên trục chính Trên mặt phẳng, một điểm khuếch tán (thường được gọi là vòng tròn nhầm lẫn) được hình thành và lỗi hình ảnh của hệ thống quang học này được gọi là quang sai hình cầu.
hôn mê:
Chùm sáng hình nón đơn sắc phát ra tới quang hệ từ một điểm vật lệch trục nằm ngoài trục chính, sau khi bị khúc xạ bởi quang hệ, nếu không thể tạo thành một điểm rõ nét tại mặt phẳng ảnh lý tưởng thì sẽ tạo thành một vệt sáng. Điểm hình sao chổi, lỗi hình ảnh của hệ thống quang học này được gọi là hôn mê.
Loạn thị:
Chùm ánh sáng hình nón đơn sắc xiên được gửi tới hệ quang học bởi một điểm đối tượng nằm ngoài trục nằm bên ngoài trục chính không thể tạo thành một điểm ảnh rõ nét sau khi bị khúc xạ bởi chuỗi quang học, mà chỉ có thể tạo thành một điểm khuếch tán. Lỗi hình ảnh của một hệ thống quang học được gọi là loạn thị.
Bối cảnh:
Nếu ảnh rõ được tạo bởi hệ quang học của một vật thể phẳng vuông góc với trục chính không nằm trong mặt phẳng ảnh vuông góc với trục chính mà nằm trên một mặt cong đối xứng với trục chính, thì mặt phẳng ảnh tốt nhất là một bề mặt cong, thì đây Lỗi hình ảnh của một hệ thống quang học được gọi là độ cong trường. Khi hình ảnh ở giữa màn hình rõ ràng, hình ảnh xung quanh màn hình bị mờ; và khi hình ảnh ở giữa màn hình rõ ràng, hình ảnh ở giữa màn hình lại bắt đầu mờ.
Màu sắc khác nhau:
Một chùm ánh sáng trắng được gửi từ một vật màu trắng đến hệ thống quang học. Sau khi bị khúc xạ bởi hệ thống quang học, các màu sắc khác nhau của ánh sáng không thể hội tụ tại một điểm và một điểm hình ảnh có màu được hình thành, được gọi là quang sai màu. Nguyên nhân của quang sai màu là do cùng một loại thủy tinh quang học có các chiết suất khác nhau đối với các bước sóng ánh sáng khác nhau, chiết suất của ánh sáng sóng ngắn lớn và chiết suất của ánh sáng sóng dài nhỏ.
méo mó:
Đường thẳng bên ngoài trục chính trong mặt phẳng của đối tượng trở thành một đường cong sau khi được tạo ảnh bởi hệ thống quang học và lỗi tạo ảnh của hệ thống quang học được gọi là biến dạng. Quang sai méo chỉ ảnh hưởng đến dạng hình học của hình ảnh chứ không ảnh hưởng đến độ sắc nét của hình ảnh. Đây là sự khác biệt cơ bản giữa biến dạng và quang sai cầu, hôn mê, loạn thị và độ cong trường.
Khi đánh giá chất lượng của ống kính, chúng ta thường đánh giá dựa trên một số thông số thực tế như độ phân giải, độ sắc nét và độ sâu trường ảnh.
Nghị quyết:
Còn được gọi là tỷ lệ phân biệt và độ phân giải, nó đề cập đến khả năng ống kính phân biệt rõ ràng các chi tiết sợi của cảnh được chụp. Nguyên nhân hạn chế độ phân giải của ống kính là hiện tượng nhiễu xạ ánh sáng, tức là điểm nhiễu xạ (Airy spot). Đơn vị của độ phân giải là cặp dòng/mm.
Độ sắc nét (Acutance):
Còn được gọi là độ tương phản, nó đề cập đến độ tương phản giữa phần sáng nhất và phần tối nhất của hình ảnh.
Độ sâu trường ảnh (DOF):
Trong không gian cảnh, các cảnh nằm trong một khoảng cách nhất định trước và sau mặt phẳng đối tượng lấy nét cũng có thể tạo thành một hình ảnh tương đối rõ ràng. Khoảng cách độ sâu được đề cập ở trên giữa các cảnh có thể tạo thành hình ảnh tương đối rõ ràng trước và sau mặt phẳng đối tượng lấy nét, nghĩa là phạm vi độ sâu của không gian cảnh có thể thu được hình ảnh tương đối rõ ràng trên mặt phẳng hình ảnh thực tế, được gọi là độ sâu trường ảnh.
