АПОХРОМАТИЧЕСКИЙ ОБЪЕКТИВ ДЛЯ МИКРОСКОПА Российский патент 1997 года по МПК G02B21/02 

Изобретение относится к оптическому приборостроению, а именно к объективам микроскопа, и может быть использовано для работы в проходящем светлом поле и свете люминесценции при исследовании объектов биотехнологии и медицины.

Известны объектив-ахромат с апертурой 0,8 и увеличением 20 (авт. св. N 632974, кл. G 02 B 21/02, 1978), объектив-ахромат с апертурой 0,5 и увеличением 25^x (расчет ГОИ, 1966, Л 73-В-3236).

Данные объективы при большем количестве линз содержат материал с особыми свойствами флюорит. Этот материал обладает рядом недостатков: химической и механической нестойкостью, трудоемкостью и нетехнологичностью при обработке, высокой стоимостью. Флюорит обладает также двойным лучепреломлением, что практически исключает возможность его использования для объективов поляризационных микроскопов. Оба объектива имеют хроматизм увеличения, превышающий 1,7% Первый объектив имеет большое рабочее расстояние S=1,78 мм, второй объектив из-за средней апертуры имеет невысокую разрешающую способность.

Известен полуапохроматический объектив микроскопа (расчет ГОИ, 1978, Л 73-В-9492) с апертурой 0,9 и увеличением 26^x, содержащий одиночный фронтальный положительный мениск, три двусклеенных положительных компонента, первый состоит из двояковогнутой и двояковыпуклой линз, второй и третий компоненты состоят каждый соответственно из выпукло-вогнутой и двояковыпуклой линз, и одиночный отрицательный мениск, обращенный выпуклым радиусом к предмету.

Недостатками этого объектива являются малое линейное поле (2у'=10 мм), использование материала с особыми свойствами флюорита, полуапохроматический тип коррекции аберраций.

Наиболее близким к заявленному объекту является объектив для микроскопа, содержащий фронтальный положительный компонент, двусклеенный компонент, выполненный из двояковогнутой и двояковыпуклой линз, две одиночные положительные линзы, вторая из которых двояковыпуклая, и одиночный отрицательный мениск (авт. св. СССР N 632974, кл. G 02 В 21/02, 1977).

Недостатками данного объектива являются невысокое качество изображения и малое линейное поле.

Целью изобретения является повышение качества изображения, в том числе устранение вторичного спектра и исправление хроматических аберраций на основе обычных стекол и увеличение линейного поля.

Поставленная цель достигается тем, что в объективе, содержащем фронтальный положительный компонент, двусклеенный компонент, выполненный из двояковогнутой и двояковыпуклой линз, две одиночные положительные линзы, вторая из которых двояковыпуклая, и одиночный отрицательный мениск, фронтальный положительный компонент выполнен склеенным из двояковогнутой и двояковыпуклой линз, двусклеенный компонент выполнен отрицательным, первая одиночная положительная линза выполнена двояковыпуклой, а одиночный отрицательный мениск обращен выпуклостью к пространству предметов, а также в объектив введена установленная за одиночным отрицательным мениском плоско-параллельная пластина из кронового стекла, на вторую поверхность которой нанесен киноформный элемент.

На фиг.1 представлена оптическая схема описываемого объектива; на фиг.2
графики аберраций, поясняющие работу предлагаемого устройства.

Объектив состоит из фронтального двусклеенного положительного компонента 1, состоящего из двояковогнутой линзы 2 и двояковыпуклой линзы 3, двусклеенного положительного компонента 4, состоящего из двояковогнутой линзы 5 и двояковыпуклой линзы 6, одиночных двояковыпуклых линз 7 и 8, одиночного отрицательного мениска 9, обращенного выпуклым радиусом к предмету, и плоско-параллельной пластины 10 с киноформным элементом, нанесенным на ее последнюю поверхность.

Наличие фронтального двусклеенного положительного компонента 1 позволило увеличить линейное поле в 2 раза (с 2у¹=10 мм до 2у¹=20 мм), при этом угловое поле возросло на 30% (с 2ω2^o43^' до 2ω=3⁰35^'), наличие двусклеенного положительного компонента 4 и одиночных положительных линз 7 и 8 позволило исправить сферическую аберрацию, уменьшить кривизну изображения, нанесение киноформного элемента на пластину 10 позволило исправить хроматические аберрации и вторичный спектр.

Объектив работает совместно с тубусной линзой F 160 мм, он исправлен для бесконечно удаленного изображения. Рабочее расстояние 0,24 мм. Объектив работает с покровным стеклом толщиной 0,17 мм. Хроматизм увеличения равен 0,29% Число Штреля для области длин волн 486,1-656,3 нм равно 0,86. В плоскости наилучшей установки волновые аберрации для осевой точки изображения не превышают 0,2l, что позволяет говорить об апохроматическом типе коррекции аберраций.

Характеристическое уравнение киноформного элемента:
Z=A₁(x²+y²)+A₂(x²+y²)²+ A₃(x²+y²)³+A₄(x²+y²)⁴
С учетом масштабного коэффициента M=10 коэффициенты характеристического уравнения равны:
A₁=-0,101276•10^-2; A₂=-0,0168568•10^-4; A₃=-0,279612•10^-6; A₄= 0,480476•10^-8.

Коэффициенты меняются в пределах от -1 до 1.

Расчетная величина толщины киноформного элемента для l 0,546 мкм h 1,05 мкм. Количество зон 62, минимальное расстояние между зонами 28 мкм, максимальное расстояние 305 мкм.

При числе уровней квантования m 8 толщина каждого уровня составляет 0,13 мкм.

Использование: в области оптического приборостроению, конкретно в микроскопе для исследования объектов биотехнологии и медицины. Сущность изобретения: объектив состоит из шести компонентов, из которых первый 1 и второй 4 являются двусклеенными положительными компонентами, третий 7 и четвертый 8 являются одиночными положительными линзами, пятый компонент представляет собой одиночный отрицательный мениск 9, шестой компонент является плоско-параллельной пластиной 10 с киноформным элементом. 2 ил.

Апохроматический объектив для микроскопа, содержащий фронтальный положительный компонент, двусклеенный компонент, выполненный из двояковогнутой и двояковыпуклой линз, две одиночные положительные линзы, вторая из которых - двояковыпуклая, и одиночный отрицательный мениск, отличающийся тем, что в нем фронтальный положительный компонент выполнен склеенным из двояковогнутой и двояковыпуклой линз, двусклеенный компонент выполнен отрицательным, первая одиночная положительная линза выполнена двояковыпуклой, а одиночный отрицательный мениск обращен выпуклостью к пространству предметов, а также в объектив введена установленная за одиночным отрицательным мениском плоскопараллельная пластина из кронового стекла, на вторую поверхность которой нанесен киноформный элемент.