Планапохроматический микрообъектив

Планапохроматический микрообъектив

Реферат

 

Использование: для комплектации лабораторных и исследовательских моделей биологических, поляризационных, люминесцентных и других микроскопов. Сущность изобретения: планапохроматический микрообъектив содержит последовательно расположенные вдоль оптической оси пять компонентов, первый из которых - положительный мениск, обращенный вогнутостью к плоскости объекта, второй положительный компонент выполнен двусклеенным из отрицательной и положительной линз, третий - трехсклеенный, состоящий из двух отрицательных линз с заключенной между ними положительной линзой, четвертый - двояковыпуклая положительная линза, а пятый компонент склеен из двух менисковых линз и обращен вогнутостью к пространству изображений. 2 табл., 1 ил.

Изобретение относится к микроскопии, к планапохроматическим объективам микроскопа, и может быть использовано для комплектации лабораторных и исследовательских моделей биологических, поляризационных, люминесцентных и других микроскопов.

Планапохроматические объективы предназначены для визуального изучения и исследования с помощью регистрирующих устройств малоконтрастных микроскопических структур. Эти объективы являются наиболее сложными в производственной программе фирм производителя и по существу определяют мощности данного производства, его технологический и научный потенциал. При разработке подобных объективов большое внимание уделяется возможности реализации в производстве высоких проектных характеристик, обеспечению требуемых допусков при изготовлении и сборке деталей, что зависит от оптимальности построения оптической схемы объектива.

В настоящее время в мировой практике реализуется принцип унификации габаритных и технических характеристик объективов микроскопов [1] Ведутся расчеты микрообъективов различных классов и степени коррекции с унифицированной длиной тубуса, стандартизированными характеристиками качества изобретения. Это позволяет наиболее эффективно использовать различные комплекты объективов, снизить их номенклатуру. На револьвере микроскопа могут быть закреплены вместе ахромат, планахромат, планапохромат. При этом микрообъективы с ахроматическим и планахроматическим типом коррекции уже разработаны на ЛОМО и освоены в производстве. В настоящее время есть необходимость разработки планапохроматических микрообъективов для решения предельных задач микроскопии.

Известны серийно выпускаемые на ЛОМО объективы планапохроматы [2] Однако они обладают существенными недостатками остаточная хроматическая разность увеличений (ХРУ) составляет 2% что не соответствует современным международным стандартам. Кроме того, они имеют большую остаточную кривизну изображения. Известны также объективы планахроматы с уменьшенным вторичным спектром [3] Однако они имеют те же недостатки. Большая по значению остаточная ХРУ не позволяет избежать окрашенности в промежуточном изображении на микроскопе. Недостаточное исправление кривизны вызывает необходимость перефокусировки микроскопа при наблюдении объекта от центра к краю, а также непригодность для микрофотографии.

Известны микрообъективы с улучшенными характеристиками по полю [4,5] Однако в них полевые аберрации (кривизна и астигматизм0 остаются значительными, а остаточная ХРУ колеблется от 1 до 1,5% Наиболее близким к предлагаемому является объектив по патенту [6] фирмы LEICA, который и выбран в качестве прототипа.

Этот объектив содержит последовательно расположенные вдоль оптической оси пять компонентов, первый из которых положительный мениск, обращенный вогнутостью к плоскости объекта, второй положительный компонент, третий - трехсклеенный, состоящий из двух отрицательных линз с заключенной между ними положительной линзой, четвертый двояковыпуклая положительная линза, а пятый двусклеенный отрицательный мениск, обращенный вогнутостью к пространству изображений Объектив обладает недостаточной коррекцией монохроматических аберраций внеосевых пучков ( ) и полевых хроматических аберраций (хроматическая разность увеличений составляет около 1%), не позволяющих эффективно проводить, например, микрофотографические исследования. Кроме того, в промежуточном изображении окрашенность препятствует проведению измерений (сетки и шкала, помещенные в эту плоскость окрашены).

Вместе с тем современные модели микроскопов требуют обеспечения возможности проведения микрофотографии измерительных операций. Этим требованиям должны отвечать объективы планапохроматы с улучшенной коррекцией полевых монохроматических и хроматических аберраций.

Задачей изобретения является обеспечение одновременного комплексного исправления в объективе монохроматических и хроматических аберраций.

Для решения задачи предложен планапохроматический микрообъектив, содержащий последовательно расположенные вдоль оптической оси пять компонентов, первый из которых положительный мениск, обращенный вогнутостью к плоскости объекта, второй положительный, третий трехсклеенный, состоящий из двух отрицательных линз с заключенной между ними положительной линзой, четвертый двояковыпуклая положительная линза, а пятый двусклеенный отрицательный мениск, обращенный вогнутостью к пространству изображений.

В отличие от прототипа в предложенном микрообъективе второй положительный компонент выполнен двусклеенным из отрицательной и положительной линз, а пятый компонент склеен из двух менисковых линз.

Сущность изобретения заключается в том, что выполнение второго положительного компонента двусклеенным из отрицательной и положительной линз позволяет добиться полного исправления хроматических аберраций, так как склеенный компонент обладает дополнительным коррекционным параметром по сравнению с одиночным. Выполнение пятого компонента склеенным из двух менисковых линз позволяет удвоить эффект аберрационного действия мениска, обращенного вогнутостью к плоскости изображения, и за счет этого полностью исправить в объективе кривизну и астигматизм.

Таким образом, использование всех указанных признаков позволяет достигнуть значительного технического результата, заключающегося в возможности одновременного комплексного исправления в объективе монохроматических и хроматических аберраций, что не достигнуто в известных аналогах и прототипе.

На чертеже представлена принципиальная схема объектива, а в табл.1-2 даны аберрационные выпуски примера конкретного исполнения заявляемого микрообъектива.

Планапохроматический микрообъектив содержит пять компонентов, последовательно расположенных вдоль оптической оси, первый из которых представляет собой положительный мениск 1, обращенный вогнутостью к плоскости объекта, второй положительный компонент 2 выполнен двусклеенным из отрицательной и положительной линз, третий компонент 3 выполнен трехсклеенным из двух отрицательных линз с заключенной между ними положительной линзой, четвертый компонент представляет собой двояковыпуклую положительную линзу 4, пятый компонент выполнен двусклеенным из двух менисковых линз 5, обращенных вогнутостью к пространству изображений.

Предлагаемый микрообъектив работает следующим образом.

Компоненты 1 и 2 строят увеличенное мнимое изображение объекта с уменьшенными значениями аберраций осевой точки предмета при отрицательных значениях меридиональной и сагиттальной кривизны. Компонент 3 работает как оборачивающий изображение, обладающий значительными компенсационными значениями аберраций вторичного спектра и сферохроматизма. Компонент 4 строит действительное изображение предмета в фокальной плоскости компонента 5.

При этом вносятся отрицательная сферическая и хроматические аберрации положения и увеличения. Затем изображение "перехватывается" компонентом 5, строящим изображение в бесконечности, компенсируя монохроматические и хроматические аберрации предыдущих компонентов. Рассчитанный планапохроматический объектив работает совместно с дополнительной тубусной линзой CF 160 мм.

Благодаря использованию заявляемого технического решения авторами был рассчитан микрообъектив с линейным увеличением 40 крат и апертурой 0,75, имеющий планапохроматическую коррекцию по всему полю зрения.

В объективе, рассчитанном с применением предлагаемого решения, достигнуто высокое качество изображения по полю (в соответствии с наиболее строгим критерием характеристикой Штреля, которая составляет 0,8). Одновременно с этим достигнуто и полное исправление хроматической разности увеличений (ХРУ= 0%).

В результате реализации предложенного технического решения информационная емкость по сравнению с аналогами может быть увеличена в 1,3-1,5 раза. Следовательно, эффективность и производительность работы на микроскопе может быть резко повышена. Кроме того, в заявляемом объективе положение действительного выходного зрачка относительно опорной плоскости объектива унифицировано с объективами другой аберрационной коррекции. Это дает возможность использовать данный микрообъектив для специальных методов исследований.

Оптическая конструкция объектива универсальна, она разработана на основе широкоприменяемых оптических материалов, которые могут быть пронормированы по высшим категориям двулучепреломления, что обеспечивает выпуск объектива в поляризованном варианте исполнения. Объектив стандартизирован по высоте, а применение длины тубуса позволяет использовать его в револьверном устройстве совместно с объективами, имеющими другой тип коррекции.

Формула изобретения

Планапохроматический микрообъектив, содержащий последовательно расположенные вдоль оптической оси пять компонентов, первый из которых положительный мениск, обращенный вогнутостью к плоскости объекта, второй - положительный, третий трехсклеенный, состоящий из двух отрицательных линз с заключенной между ними положительной линзой, четвертый двояковыпуклая положительная линза, и пятый двусклеенный отрицательный мениск, обращенный вогнутостью к пространству изображений, отличающийся тем, что второй положительный компонент выполнен двусклеенным из отрицательной и положительной линз, а пятый компонент склеен из двух менисковых линз.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3