一個簡單的透鏡將來自擴(kuò)展的扁平物體（例如顯微鏡載玻片上的樣本）的圖像點(diǎn)聚焦到類似于曲面碗的球形表面上。該表面的標(biāo)稱曲率是鏡片半徑的倒數(shù)，被稱為鏡片的佩茲伐曲率。光學(xué)顯微鏡的像場彎曲是大多數(shù)經(jīng)驗(yàn)豐富的顯微鏡專家所熟悉的常見而煩人的像差。
本教程使用小程序左側(cè)窗口中出現(xiàn)的標(biāo)本圖像（通過顯微鏡觀察）進(jìn)行初始化。在圖像窗口下方是一個標(biāo)記為“選擇標(biāo)本”的下拉菜單，可用于選擇新標(biāo)本。“圖像位置”滑塊用于通過沿虛擬透鏡系統(tǒng)的光軸移動焦平面來控制教程，該虛擬透鏡系統(tǒng)在applet窗口的右側(cè)顯示為光線跟蹤圖案?；瑝K的初始位置位于整體聚焦區(qū)域的中心左側(cè)。當(dāng)滑塊向左移動時，焦平面在光路上移動到petzval表面的中心，并且顯微鏡圖像和點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)圖同時更改以說明像場曲率像差的影響。向右移動滑塊會將焦平面移到petzval表面的邊緣，并在顯微鏡圖像和點(diǎn)擴(kuò)散功能中產(chǎn)生相應(yīng)的變化。位于顯微鏡圖像附近并標(biāo)有“膠片平面”的網(wǎng)格圖案還說明了虛擬膠片平面或ccd表面上場曲的影響。
當(dāng)可見光通過彎曲的透鏡聚焦時，透鏡產(chǎn)生的像平面將是彎曲的petzval表面，如圖1所示。請注意，在petzval表面附近有兩個標(biāo)為a的焦平面（其中許多未示出）?？梢詫D像聚焦在位于a和b之間的大量焦平面上，以在圖像的邊緣或中心產(chǎn)生清晰的聚焦。在顯微鏡的目鏡（目鏡）中觀察標(biāo)本時，標(biāo)本在視場的中心或邊緣顯得清晰銳利，但不能同時出現(xiàn)。這是因?yàn)殡x軸點(diǎn)距鏡頭中心的距離越大，導(dǎo)致離軸像點(diǎn)越近。通常，當(dāng)顯微鏡檢查員定期掃描樣品以觀察其各種特征時，這并不是一個嚴(yán)重的問題。使用微調(diào)焦旋鈕校正樣品聚焦中的小缺陷是一件簡單的事情。但是，對于顯微照相術(shù)，場曲率可能是一個嚴(yán)重的問題，尤其是當(dāng)顯微照片的一部分未聚焦時。
圖1-場曲率
本教程中使用代表各種照明技術(shù)的幾張顯微照片說明了這一概念。當(dāng)“圖像位置”滑塊移到左側(cè)時，圖像的中心部分將對準(zhǔn)焦點(diǎn)，而圖像的外部部分將變得非常模糊。不可能區(qū)分出現(xiàn)在視場邊緣的任何次要結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)。或者，將滑塊移到右邊時，會發(fā)生相反的效果，圖像的中心部分失去焦點(diǎn)，邊緣變得清晰?；瑝K范圍的中間部分代表了中心焦點(diǎn)和邊緣焦點(diǎn)之間的折衷。該位置將是顯微鏡家在這種狀態(tài)下被迫用于光學(xué)顯微照相的焦點(diǎn)。
僅掃描樣品時，就可以容忍曲率，但是當(dāng)人們試圖產(chǎn)生高質(zhì)量的顯微照片時，曲率卻是災(zāi)難性的。在顯微鏡術(shù)的早期，在矯正透鏡得到廣泛使用之前，顯微照相術(shù)者通常將記錄在膠片上的區(qū)域限制在視野的聚焦中心區(qū)域，從而遮蓋了模糊的邊緣。通過在光電管中插入投影鏡頭以減少相機(jī)可用的視場量，可以輕松實(shí)現(xiàn)此目的。另一種方法是在照相機(jī)上使用波紋管延伸件，以增加照相機(jī)與投影鏡頭的膠卷距離，直到僅視野的*部分可見為止。
在1930年代后期卡爾·蔡司公司（carl zeiss corporation）提出平場物鏡之前，在中間像平面上的有效場平面積只有10到12毫米。現(xiàn)代顯微鏡通過使用專門設(shè)計(jì)的物鏡校正像差來處理像場彎曲。這些高度校正物鏡已命名的平場或平（用于平場），并且是當(dāng)今使用常見的物鏡，其視野范圍在18到26毫米之間，并且能夠從中心到邊緣產(chǎn)生清晰的圖像細(xì)節(jié)。以增加物鏡復(fù)雜度和成本為代價，并且經(jīng)常降低透射率，從而獲得了這種光學(xué)上的改進(jìn)。實(shí)際上，僅在引入抗反射涂層之后，平場校正才變得可行。
還針對其他光學(xué)偽影（例如球差和色差）校正了平場物鏡。在平面物鏡也已主要針對色差進(jìn)行校正的情況下，該物鏡稱為平面消色差鏡。這也是螢石和復(fù)消色差的物鏡，其中有修改的名稱的情況下平場螢石和平場復(fù)消色差透鏡分別。
在已經(jīng)為其他單色（seidel）和多色光學(xué)像差校正過的物鏡上增加場曲透鏡校正通常會在物鏡上增加大量的透鏡元件。例如，典型的消色差物鏡具有兩個透鏡加倍鏡和一個較厚的彎月形或半球形透鏡，總共產(chǎn)生了五個透鏡元件，如圖2左側(cè)所示。相比之下，類似的平面消色差物鏡具有三個透鏡加倍鏡。 一個三重透鏡，一個彎月形透鏡和一個半球形前透鏡，總共有11個透鏡元件，這使得制造起來相當(dāng)困難。圖2顯示了說明這兩個物鏡的剖視圖。隨著針對球面誤差以及色度和像場曲率像差校正透鏡，透鏡元件的數(shù)量會增加。不幸的是，隨著透鏡元件數(shù)量的增加，物鏡的成本也隨之增加。
圖2-場曲率的物鏡校正
校正了球面，色度，像散，彗形，畸變和像場彎曲像差的精密復(fù)消色差物鏡可包含多達(dá)18到20個獨(dú)立的透鏡元件，這使這些物鏡成為昂貴且難制造的物鏡。對于具有較高數(shù)值孔徑的高放大倍率單位，復(fù)消色差平面物鏡的成本可能高達(dá)3,000至4,000。 但是，對于許多顯微攝影應(yīng)用而言，雖然取決于標(biāo)本和所需的放大倍率，但并非必要進(jìn)行校正。當(dāng)成本很重要時，通常明智的做法是選擇價格適中，校正程度較高的平場螢石物鏡，尤其是較現(xiàn)代的版本。 這些物鏡可在小的場曲率下提供清晰銳利的圖像，足以滿足90％以上的顯微照相應(yīng)用。
極少會*消除像場彎曲，但通常很難通過大多數(shù)經(jīng)過平面校正的物鏡來檢測邊緣彎曲，并且不會在顯微照片中顯示出來。這種偽影在低倍率下更為嚴(yán)重，并且對于立體顯微鏡來說可能是一個嚴(yán)重的問題，其中明顯的東西向曲率主要是由雙光束路徑相對于平坦物體的立體角或傾斜引起的。多年來，制造商一直努力消除立體顯微鏡中大型物鏡的場曲。在過去的十年中，尼康，奧林巴斯，蔡司和徠卡等公司已在用于構(gòu)建體視顯微鏡的光學(xué)質(zhì)量方面取得了長足的進(jìn)步，盡管沒有*消除偽影和像差，但型號現(xiàn)在可以產(chǎn)生出色的顯微照片。