光學(xué)顯微鏡鏡頭分不同類型,但即使對(duì)于同一類型的鏡頭,其成像質(zhì)量也有著很大的差異,這主要是由于材質(zhì)、加工精度和鏡片結(jié)構(gòu)的不同等因素造成的,同時(shí)也導(dǎo)致不同檔次的鏡頭價(jià)格從幾百元到幾萬元的巨大差異.比較著名的如四片三組式天塞鏡頭、六片四組式雙高斯鏡頭.對(duì)于鏡頭設(shè)計(jì)及生產(chǎn)廠家,一般用光學(xué)傳遞函數(shù)OTF(Optical Transfer Function)來綜合評(píng)價(jià)鏡頭成像質(zhì)量,光學(xué)系統(tǒng)傳遞的是亮度沿空間分布的信息,光學(xué)系統(tǒng)在傳遞被攝景物信息時(shí),被傳遞之各空間頻率的正弦波信號(hào),其調(diào)制度和位相在成實(shí)際像時(shí)的變化,均為空間頻率的函數(shù),此函數(shù)稱為光學(xué)傳遞函數(shù).OTF一般由調(diào)制傳遞函數(shù)MTF(Modulation Transfer Function)與位相傳遞函數(shù)PTF(Phase Transfer Function )兩部分組成.像差是影響圖像質(zhì)量的重要方面,常見的像差有如下六種:
分辨率:
又稱鑒別率、解像力,指鏡頭清晰分辨被攝景物纖維細(xì)節(jié)的能力,制約鏡頭分辨率的原因是光的衍射現(xiàn)象,即衍射光斑(愛里斑).分辨率的單位是線對(duì)/毫米.
慧差:
由位于主軸外的某一軸外物點(diǎn),向光學(xué)系統(tǒng)發(fā)出的單色圓錐形光束,經(jīng)該光學(xué)系列折射后,若在理想像平面處不能結(jié)成清晰點(diǎn),而是結(jié)成拖著明亮尾巴的慧星形光斑,則此光學(xué)系統(tǒng)的成像誤差稱為慧差.
色差:
由白色物體向光學(xué)系統(tǒng)發(fā)出一束白光,經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)折射后,各色光不能會(huì)聚于一點(diǎn)上,而形成一彩色像斑,稱為色差.色差產(chǎn)生的原因是同一光學(xué)玻璃對(duì)不同波長的光線的折射率不同,短波光折射率大,長波光折射率小.
像散:
由位于主軸外的某一軸外物點(diǎn),向光學(xué)系統(tǒng)發(fā)出的斜射單色圓錐形光束,經(jīng)該光學(xué)系列折射后,不能結(jié)成一個(gè)清晰像點(diǎn),而只能結(jié)成一彌散光斑,則此光學(xué)系統(tǒng)的成像誤差稱為像散.
球差:
由主軸上某一物點(diǎn)向光學(xué)系統(tǒng)發(fā)出的單色圓錐形光束,經(jīng)該光學(xué)系列折射后,若原光束不同孔徑角的各光線,不能交于主軸上的同一位置,以至在主軸上的理想像平面處,形成一彌散光斑(俗稱模糊圈),則此光學(xué)系統(tǒng)的成像誤差稱為球差.
場(chǎng)曲:
垂直于主軸的平面物體經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)所結(jié)成的清晰影像,若不在一垂直于主軸的像平面內(nèi),而在一以主軸為對(duì)稱的彎曲表面上,即最佳像面為一曲面,則此光學(xué)系統(tǒng)的成像誤差稱為場(chǎng)曲.當(dāng)調(diào)焦至畫面中央處的影像清晰時(shí),畫面四周的影像模糊;而當(dāng)調(diào)焦至畫面四周處的影像清晰時(shí),畫面中央處的影像又開始模糊.
明銳度(Acutance):
也稱對(duì)比度,是指圖像中最亮和最暗的部分的對(duì)比度.
畸變:
被攝物平面內(nèi)的主軸外直線,經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)成像后變?yōu)榍€,則此光學(xué)系統(tǒng)的成像誤差稱為畸變.畸變像差只影響影像的幾何形狀,而不影響影像的清晰度.這是畸變與球差、慧差、像散、場(chǎng)曲之間的根本區(qū)別.
我們?cè)谠u(píng)價(jià)鏡頭質(zhì)量時(shí)一般還會(huì)從分辨率、明銳度和景深等幾個(gè)實(shí)用參數(shù)判斷.
最大相對(duì)孔徑與光圈系數(shù):
相對(duì)孔徑,是指該鏡頭的入射光孔直徑(用D表示)與焦距(用f表示)之比,即:相對(duì)孔徑=D/ f .相對(duì)孔徑的倒數(shù)稱為光圈系數(shù)(aperture scale),又稱為f/制光圈系數(shù)或光孔號(hào)碼.一般鏡頭的相對(duì)孔徑是可以調(diào)節(jié)的,其最大相對(duì)孔徑或光圈系數(shù)往往標(biāo)示在鏡頭上,如1:1.2或f/1.2 .如果拍攝現(xiàn)場(chǎng)的光線較暗或曝光時(shí)間很短,則需要盡量選擇最大相對(duì)孔徑較大的鏡頭.
景深(DOF):
在景物空間中,位于調(diào)焦物平面前后一定距離內(nèi)的景物,還能夠結(jié)成相對(duì)清晰的影像.上述位于調(diào)焦物平面前后的能結(jié)成相對(duì)清晰影像的景物間之縱深距離,也就是能在實(shí)際像平面上獲得相對(duì)清晰影像的景物空間深度范圍,稱為景深.
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