象差(Aberration)
6A \Z221E 實(shí)際光學(xué)系統(tǒng)的成象具有一系列缺陷,這就是象差。
cA]Ch>]A% 實(shí)際的光學(xué)系統(tǒng),只有近光軸區(qū)域以很小孔徑角的光束所生成的象才是完善的。但實(shí)際應(yīng)用中,都需一定大小的成象空間和光束孔徑,同時(shí)還由于成像光束是由不同顏色的光組成的,同一鏡頭(介質(zhì))(光學(xué)系統(tǒng))的折射率隨顏色而異。因此鏡頭的成像具有一系列缺陷。這就是像差。象差的大小反映了光學(xué)鏡頭質(zhì)量優(yōu)劣。
KXTx{R 幾何象差主要有七種:單色光有五種,球差、彗差、象散、場曲、畸變。 復(fù)色光有二種,軸向色差、垂軸色差(又稱放大色差)
z~+gche> I'%(f@u~ 色差(Chromatic aberration)
8`S6BkfC| 從上述簡介色差是十分重要的像差,因?yàn)榘@微鏡在內(nèi)的絕大多數(shù)光學(xué)儀器都在復(fù)色光條件下使用,這里介紹一下復(fù)色光形成的兩種色差就顯得十分必要。不同色光在同一種光學(xué)玻璃傳播速度各不相同,即不同色光(波長不同)具有不同的折射率,或不同的焦距,象的位置及大小也隨之而異。
V-
HO_GDo 軸向色差:又稱位置色差或縱向色差
'YUx&FcM 沿著光軸度量不同色光光線。
1[Ffl^\ARp 與光軸交點(diǎn)間距離:LC-LF=C-F.
.ugQH<B 垂軸色差:又稱放大率色差,倍率色差,沿垂軸方向度量不同色光所成的像大小之差異。YC-YF=YC-F.
e+=IGYC [J6b5 消色差與CF物鏡及光學(xué)系統(tǒng)
O)i]K`jk 幾乎所有顯微鏡及其他光學(xué)儀器的消色差物鏡都是只校正二種色光或稱為兩條譜線的軸向色差(一般為C光和F光)而垂軸色差是消不掉的,原因是沒有合適牌號的玻璃,幾乎各光學(xué)儀器廠商解決消除垂軸色差方法都用補(bǔ)償法-----物鏡的殘留垂軸色差是正向的,用負(fù)向垂軸色差目鏡去補(bǔ)償,這種方法已經(jīng)應(yīng)用了近百年,這是一種簡便經(jīng)濟(jì)的設(shè)計(jì)方法,但是這種方法有很大局限性,尤其是光學(xué)事業(yè)飛速發(fā)展,光學(xué)儀器越來越復(fù)雜,絕不是能用一種物鏡對一種目鏡固定搭配來補(bǔ)償垂軸色差,形色多樣,變化多端的光學(xué)系統(tǒng)使垂軸色差的消除變成捉模不定,而且不能消到規(guī)定的容限內(nèi)。
*S$`/X 請看下面三種情況:
mbm|~UwD 1. 在一種儀器上往往配備很多類物鏡、很多目鏡,按照使用要求會產(chǎn)生更多的組合排列,以顯微鏡為例,物鏡有1X、2X、4X、10X、20X、40X、60X、100X ,性能有消色差,半平場、平場、復(fù)色差、熒光相襯等等,目鏡同樣有不同倍數(shù),不同性能,垂軸色差很難消除。
875BD U 2. 另外,有些選購附件上的附加鏡,轉(zhuǎn)像鏡一旦用入主機(jī),也會將原來物鏡同目鏡之間已經(jīng)平衡,補(bǔ)償?shù)舻拇馆S色差給破壞了。
6a\YD{D] _ 3. 很多光學(xué)儀器只有物鏡或只有目鏡,補(bǔ)償法無法施展,如照相物鏡,投影物鏡,光刻物鏡,判讀儀,額鏡
%/(>>*}Kw| 綜上所述,消色差的物鏡及光學(xué)系統(tǒng)存在了垂軸色差消除困難的痼疾,一直困擾著光學(xué)設(shè)計(jì)工作者,幾十年來一直為之奮斗找尋解決方法,最后,只有呼吁有關(guān)產(chǎn)業(yè)趕緊研制新的光學(xué)玻璃系列。
GY;q0oQ, KB^i=+xr CF物鏡及光學(xué)系統(tǒng)(Chromatic Aberration Free)
|L"!^Y#=D 長期以來,CF全消色-Chromatic Aberration Free(CF)即同時(shí)消除、軸向色差及垂軸色差的設(shè)計(jì)原則及設(shè)計(jì)方法為很多光學(xué)工作者運(yùn)行和發(fā)展,最終因受光學(xué)玻璃品種發(fā)展的限制,沒有應(yīng)用在商品上。
K9+C3"*I 尼康公司憑借優(yōu)厚的實(shí)力及科技開發(fā)能力,近二十年,為此作出不懈的努力,運(yùn)用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD),計(jì)算機(jī)輔助制造(CAM),開發(fā)出針對CF光學(xué)系統(tǒng)所特需,獨(dú)自熔煉出專用的系列光學(xué)玻璃,至此,總算徹底掃清發(fā)展CF鏡頭的障礙,而尼康公司成為第一個(gè)廣泛應(yīng)用CF鏡頭的光學(xué)公司,這給整個(gè)光學(xué)界很大震撼,設(shè)計(jì)人員不論任職何種公司,都認(rèn)為:CF消色差鏡頭明顯地優(yōu)于傳統(tǒng)的消色差鏡頭,由于消去了垂軸色差成像更清晰,層次更豐富,色調(diào)優(yōu)良,而視場更平,(盡管不是平場鏡頭),更有鏡頭之間自由搭配,不需顧及傳統(tǒng)消色差鏡頭補(bǔ)償關(guān)系。
;\gsd'i 什么是CFI?
oI6o$C 尼康在CF鏡頭大獲成功后,又抓緊開發(fā)CFI鏡頭,CFI是在滿足CF消色差要求的同時(shí)將鏡頭后焦距設(shè)計(jì)成平行光,即無限遠(yuǎn)。I代表英文Infinity(無限遠(yuǎn))的第一個(gè)字母。它的好處:可以任意選用選購附件插入主機(jī)內(nèi),因?yàn)檫x購附件均有平板玻璃或棱鏡在以前焦距為有限距的會聚光路中都會產(chǎn)生各種像差,為此物鏡原設(shè)計(jì)像質(zhì)給破壞,必須設(shè)計(jì)各種輔鏡頭配合其使用,這給操作者造成麻煩----各自單獨(dú)裝卸而且價(jià)格增加,而這些選購件(由平板,棱鏡為其組成之一)在平行光路里沒像差,所以,可以設(shè)計(jì)成拉插式結(jié)構(gòu)方便。
={a_?l% 什么是CFI60?什么是簡鏡焦距200?(詳見下圖)
"TgE@bC
r=3knCEWK 尼康CFI60光路概念圖
j/9Uf|z-_ "p{cz( 1. CF是不同于通常消色差鏡頭的新型優(yōu)異光學(xué)系統(tǒng),由于系統(tǒng)內(nèi)鏡頭把軸上及垂軸二種色差一起消除,物鏡及目鏡可以自由互換搭配,沒有互相補(bǔ)償?shù)囊蕾囮P(guān)系。
=P.m5e< 2. CFI中的I字母代表Infinity無限遠(yuǎn)或平行光路之意在括號內(nèi)長度內(nèi)所有選購附件可以讓用戶自由地方便地插進(jìn),拉出。