在进行显微镜观察时，如果遇到“想看的东西看不清楚！”的情况，就需要考虑“光的性质”和“物镜性能”这两个因素。
此前介绍过的“数值孔径”和“浸液”，是为了在考虑源于“光的性质”的分辨率极限以及不同介质的折射率差异的基础上，选择合适的物镜。
本次是关于如何精心挑选物镜的第三篇，将介绍“像差”。
像差是指光线通过“透镜”形成像时，图像出现模糊的现象。
这可以说是由于使用透镜聚光这一过程本身在原理上不可避免产生的误差。为了将这种误差降至最低，人们开发出了采用改良材料和光学设计的各种类型的物镜。通过了解这些物镜的特点及其像差特性，可以获得准确反映样本状态的荧光图像。
一、那边缘，不可穿越？～塞德尔像差～
19世纪科学家路德维希·塞德尔分析出的“塞德尔像差”，是指光线经过透镜中心与经过周边时会产生偏移，从而导致成像误差的现象。由于即使单波长光也会产生这种像差，因此也被称为“单色像差”，大致可分为以下五类。
1、球面像差
2、彗差
3、非点像差
4、像面曲率
5、畸变像差
这些因素综合作用，会导致图像出现模糊或偏移。
在实际的物镜中，通过组合多个凸透镜和凹透镜来消除这些像差。
其中，影响分辨率的“1．球面像差”在所有物镜中都得到了校正。此外，标有“Plan”（或PL）字样的物镜，还对“越靠近视野中心越明显的像差”（2．彗差、3．非点像差、4．像面曲率、5．畸变像差）进行了校正。
目前生产的物镜绝大多数都是这种Plan物镜，但早期的物镜中也有未经过Plan校正的。如果有机会，请试着检查一下您手头的物镜。
下图是使用“已校正的物镜（Plan）”和未经过Plan校正的物镜，对培养细胞（PtK2）的微管进行对比拍摄的结果。您可以看到，经过Plan校正的右侧照片，其图像直至画面边缘都更加清晰锐利。
培养细胞（PtK2）的微管
二、颜色变化会导致折射率变化 ～色差～
接下来，在进行多重染色荧光成像时，需要特别注意的像差是“色差”。所谓色差，是指由于光的波长（颜色）不同，其折射率也会随之变化，从而导致成像位置发生偏移的现象。具体来说，波长较短的光通过透镜后，其成像位置会更靠前。（参见下图）
单透镜引起的色差
这种“色差”也可以通过组合特性不同的凸透镜和凹透镜来校正。
在本系列的第一篇《精心挑选物镜——关注数值孔径》中介绍的物镜性能中，将“UPlanSApo”中的“Apo”表述为“物镜的种类”，其实是指其对色差的校正程度。
利用消色差透镜校正色差
根据用途不同，这种色差的校正程度可分为几种类型。针对红光（656.3nm）和蓝光（486.1nm）这两种光进行校正的透镜称为消色差透镜（Achromat）， 在此基础上，若还对紫光（435.8nm）进行校正的透镜称为消色差透镜（Apochromat）；而对于紫光，其校正程度介于消色差透镜与消色差透镜之间的透镜则称为萤石透镜（Fluorite或半消色差透镜）。
各波长的对焦位置
例如，如果物镜上标有“Apo（APO）”，则为消色差物镜；标有“FL”的为荧光物镜；标有“Ach（ACH）”或未标注的则为消色差物镜。选择物镜时可作为参考。
如果这种色差得到了充分校正，即使在使用宽波段荧光试剂进行多色观察时，也能获得各色均无失焦、清晰锐利的荧光图像。
三、物镜在不断进步
奥林巴斯始终以追求最高性能为目标，不断重新审视镜片材料并改进光学设计，持续开发不易产生像差的物镜。
2004年发售的“UIS2”系列，与此前推出的物镜相比，在更宽的波长范围内抑制了色差，能够获得更准确反映样本状态的荧光图像。
UPLSAPO系列的色差
上图比较了本公司UIS2系列与旧系列因色差导致的焦平面偏移情况。与旧系列相比，UIS2系列在短波长和长波长下的焦偏移均得到有效抑制。
因此，即使在以往会产生较大色差的近红外荧光观察中，焦偏移也得以减小，从而能够获得明亮的荧光图像。
下图是使用绿色荧光染料Alexa488和发射767nm近红外荧光的Cy7对培养细胞（PtK2）的微管进行染色后观察到的荧光图像。
培养细胞（PtK2）的微管
此外，“UIS2”系列在以下方面较传统镜头有了进一步提升。
1、采用降低环境负荷的环保玻璃
2、在更宽的波长范围内提高透光率
3、降低自发荧光（降低噪声）
由此可见，随着时代的发展，越来越易于操作且能更准确观察样本状态的物镜正在不断被开发出来。如果您现有的显微镜无法获得清晰的图像，尝试使用最新的物镜或许能解决这一问题。
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