运用星点像检测与校正显微镜物镜光学系统

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1、运用星点像检测与校正显微镜物镜光学系统高英（雅安职业技术学院显微镜实验室四川雅安625000）摘要：星点检验法是通过观察一个点光源经光学系统后在像面及像面前后不同截面上所成衍射像（通常称为星点像）的形状及光强分布来定性评价光学系统成像好坏的方法。它具有使用设备简单，现象直观，精确度较高的优点。本文通过观察星点像来判定显微镜物镜光学系统存在的各种像差（如彗差、球差、像散、色差等），分析各类像差产生的根本原因，提出校正各类像差的具体方法，从而提高显微镜成像质量。关键词：显微镜、星点像、检测、校正。由于光学显微镜的接物镜是由多组透镜组合而成的，因此在清洗装配后各透镜组的光轴不一定在同一条直线上，这就

2、会产生轴上像差[1]（彗差、球差、像散、色差）等。因此，需要对其进行多方面的校正才能予以消除，以达到良好的分效果。物镜像质的优劣判断是根据星点像来鉴定的，星点检验法是通过观察一个点光源经光学系统后在像面及像面前后不同截面上所成衍射像（通常称为星点像）的形状及光强分布来定性评价光学系统成像好坏的方法。现根据几种像差的星点像来解析物镜存在的像质问题，提出校正方法。以100×油镜为例，油镜的光学系统通常由四组六块透镜组成见图1，在半球形前片透镜组的后面是弯月形透镜，由这两组透镜构成物镜系统所谓的双前片透镜组合，而弯月形透镜组合的倾斜和移位对慧差像散影响最大。所以常在弯月形镜座处加以校正装置，采用推移

3、月牙片的方法来校正慧差和像散。图1油镜光学系统示意图1.判断物镜像差的方法首先将被检物镜安装在转换器上，将星点板置于载物台通光孔中央，调整好光源，进行调焦。根据视野中所观察的星点像来判断被检物镜的像质。正常的星点像：当照明光线从星点孔射出，由于光的衍射作用会在视场内焦平面上显示如图2-A）所示的星像图。在焦点上为—小亮点，外环绕一小亮环，星点圆整、明亮，成桃红色，亮度为总亮度的80%，星环为同星环，细而淡，颜色为蓝而微带白色，亮度为总亮度的20%。星点与星环之间的黑色陪衬环清晰、明显，调焦时在焦内焦外星点与星环完全对称形扩散，如图2-A1、图2-A2所示。5图2正常星像图1.1物镜球差的判断当

4、物镜有球差存在时视场显示如图3-B所示的星像图。球差的判定比较复杂，要根据星点中心亮度与星环之间亮度的比例，衬度以及星点衍射环的颜色来判断球差的正与负[2]。当负球差存在时，星点像会呈现星点亮度暗淡，星环明显增粗，由蓝色变为绿色。微白色成分消失，且外圈有多圈绿色干涉环出现如图3-B1所示。当正球差存在时，星点由桃红色转为炽白色，亮度过大。星环由蓝白色转为炽白色。点与环之间的黑色陪衬环不明显，衬度不好，如图3-B2所示。图3物镜球差星像图1.2物镜慧差的判断当物镜有慧差存在时视场显示如图4-c所示的星像图，在焦点上星点不圆整，星环不对称，形成彗星状尾翼，调焦时在焦内和焦外星点像成彗星形扩散且衍射

5、环增多，如图4-c1、图4-c2所示。图4物镜慧差星像图1.3物镜像散的判断当物镜有像散存在时，视场呈现如图5-D所示的星像图。在焦点上出现◆形，调焦时在焦内焦外出现星点和星环成椭圆形扩散的现象，如图5-D1、图5-D2所示。图5物镜像散星像图51.4物镜畸变的判断当物镜有畸变存在时，星像图呈现如图6-E所示的图像，星点与星环出现不规则的多角形。这是由于物镜玻璃材料和在装配过程中由于压圈过紧而造成的内应力引起的像差，调焦时在焦内焦外出现星点和星环成不规则形扩散的现象，如图6-E1、图6-E2所示。图6物镜畸变星像图2.物镜光学系统的校正方法2.1校正工具星点板、校正螺杆、物镜装座、顶杆、压圈扳

6、手、柳木杆、长纤维脱脂棉、锡箔纸垫圈、镜头清洗液（70%乙醚、30%无水乙醇混合液i）2.2校正步筹将被检物镜外壳拧下，用压圈扳手拧出物镜下圈，将物镜倒置在物镜装座上，用顶杆顶住物镜头前端镜座，向上取出镜筒，变可取出物镜各组镜座。此刻应注意各组镜片之间的装配顺序，并在镜座上画线做好标记。将透镜各组用长纤维脱脂棉沾少许镜头清洗液（清洗液不易太多，否则会引起胶合片脱胶）将镜片清洗干净后按原装配位置从新组装好，压好物镜压圈，注意物镜压圈不得拧得过紧，应保持透镜组合之间有调节余地，避免造成压力过大而引起的内应力。将被检物镜安装在转换器上，调好光源，将星点板置于载物台通光孔中央，然后调焦，观察星点像进行

7、物镜像差的校正。2.3慧差的校正慧差是由于镜头组装后各透镜组光轴不在同一条直线上，因而产生不对称的表场所致，校正方法，用校正螺杆插入物镜座前端校正孔内（四个校正孔互成90度），借助四个校正螺杆，使月牙片透镜座像慧差尖端所指方向移动校正。使其达到完全合轴，慧差便可消除。2.4球差的校正球差是由于透镜曲率半径和厚度误差以及透镜组合之间的空气间隙不合适造成的[3]。校正时需根据星像图显示的球差正负情况，