球面収差 (Spherical Aberration)

球面収差は、レンズに入射する斜め光線が中心光線とは異なる位置に集束するときに起こる光学的効果です。 この焦点移動の距離は、標本の焦点深度に依存します。



顕微鏡では、球面収差（SA）の主な原因は、レンズ液浸媒質と標本封入媒質の屈折率の不一致です。 光が異なる屈折率を持つ材料間の境界を横切るとき、入射角に応じて異なる方法で境界面を横切って曲がります（光の屈折）： 斜めの光線は、中心の光線よりも大きく曲がるため、焦点が損なわれます。

不一致が大きい場合、例えば、油浸レンズ液浸媒質から水のような標本封入溶媒に通過する時に、点像分布関数（PSF）は、すでに数ミクロンの深さで非対称になります。 デコンボリューションに関連して、球面収差（SA）は、広視野顕微鏡のデコンボリューションに特に有害です。



Mismatch Distorts Psf の詳細図を参照してください。

回避策： データの Z 範囲をできるだけ小さくしてください。 解決策： プレパレーションの屈折率と一致する屈折率を持つ液浸媒質を備えたレンズを使用してください。 （上記の場合、水のようなレンズ屈折率が必要です）。

画像取得後の補正

Huygens ソフトウェアは、デコンボリューションの実行時に、球面収差を補正するために、理論上の点像分布関数（PSF）をサンプル深度に適応させます。

顕微鏡が適切に調整されており、その PSF が理想的なモデルに非常によく適合している場合は、理論上の PSF だけを使用できます。 これは、深さに依存する PSF を利用します

測定された PSF が良好とはかけ離れている場合（つまり、サイズまたは対称性が理論上のものとあまりにも似ていない場合）、これを使用することをお勧めします。 すべての顕微鏡のズレが考慮されます。サンプルがそれほど厚くない場合は、深さに依存しない実験 PSF も同様に行います。

ナイキスト計算機の PSF ジェネレーターを使用して、サンプル内のさまざまな深さでの球面収差条件をシミュレートし、結果を実験 PSF と比較できます。

形状

理論上の PSF の深さ補正を行うために、ソフトウェアは、カバーガラスが画像の下部、より低い Z 座標（倒立顕微鏡のように）に配置されていると見なします。 画像に屈折率のミスマッチがある場合は、デコンボリューションを行う前に画像をこの状態に適応させる必要があります。 そのために、Huygens Essential と Huygens Professional には、カバーガラスが上にある場合に備えてミラーツールがあります。 Huygens Scripting では、これは次のように mir コマンドで行われます。

myimage mirr z

データセットの向きがわからない場合は、円錐状の光の PSF の非対称性からいつでも推測できます。Mismatch Distorts PSF を参照してください。

補正を回避

球面収差（SA）補正をオフにするには（屈折率の不一致にもかかわらず、セットアップに他の物理的補正器があるため）、デコンボリューションの前に、画像の顕微鏡パラメータをレンズ屈折率と媒質屈折率が一致するように設定します。

エアレンズ

エアレンズには、特別な配慮が必要です。球面収差が補正されている可能性があり、例えば、グリセリン浸レンズのように動作する可能性があるため、グリセロールを封入剤として使用しても問題は発生しません。 次に、前の段落で説明したように、球面収差（SA）補正を無効にすることを検討できます。それでも、物事を困難にするフィッシュタンク効果が存在する可能性があります。 詳細については、エアレンズ補正を参照してください。

詳細情報

この補正の詳細については、パラメータ変動を参照してください。
屈折率の不一致を参照してください。