ПЛАНАПОХРОМАТИЧЕСКИЙ МИКРООБЪЕКТИВ БОЛЬШОГО УВЕЛИЧЕНИЯ МАСЛЯНОЙ ИММЕРСИИ Российский патент 2001 года по МПК G02B21/02 

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

Плaнaпохроматические микрообъективы предназначены для визуального исследования с помощью регистрирующих устройств. Особенностью таких микрообъективов является то, что исследуемый объект помещается в иммерсионную жидкость, за счет чего возможно повышение входной апертуры и, следовательно, разрешающей способности. Эти микрообъективы являются наиболее сложными в производственной программе фирмы-производителя и по существу определяют мощности данного производства, его технологический и научный потенциал. Конструкция таких объективов чрезвычайно сложна, допуски на изготовление деталей критичны. Поэтому очень многое зависит от оптимальности построения оптической схемы, рационального распределения между компонентами габаритной и аберрационной нагрузки.

Известен линзовый апохроматический объектив с плоской поверхностью изображения для микроскопа /1/, содержащий фронтальную линзу, два мениска, две одиночные линзы и три двусклеенных компонента.

Известен также объектив для микроскопа /2/, содержащий фронтальную двусклеенную линзу, положительный двусклеенный мениск, одну трехсклеенную линзу, две двусклеенные линзы и отрицательный двусклеенный мениск.

Недостатком объективов /1/ и /2/ является невозможность увеличения числовой апертуры и светосилы, т. к. затруднено исправление сферохроматических аберраций вследствие того, что вторая линза склеенная.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому решению является иммерсионный микрообъектив большого увеличения /3/, содержащий три группы компонентов, первая из которых содержит фронтальную двусклеенную линзу, выполненную из плосковыпуклой линзы и отрицательного мениска, одиночный положительный мениск, обращенный вогнутостью к предмету и положительный компонент, выполненный в виде одиночного мениска, обращенного вогнутостью к предмету, вторая группа содержит два двусклеенных положительных компонента, первый из которых склеен из отрицательного мениска и двояковыпуклой линзы, а второй компонент выполнен из двояковыпуклой линзы и отрицательного мениска, третья группа содержит два компонента, каждый из которых склеен из двояковыпуклой и двояковогнутой линз, при этом одиночные мениски первой группы и двояковыпуклые линзы компонентов второй группы выполнены из одного материала с коэффициентом дисперсии не менее 80.

Однако в данном микрообъективе не удается достигнуть оптимальной коррекции сферохроматических аберраций, что не позволяет повысить входную апертуру и светосилу микрообъектива, достигнув планапохроматической коррекции по всему полю зрения. Это обусловлено тем, что в первом компоненте используются лишь две одиночные менисковые линзы, служащие для снижения входной числовой апертуры. Следующая за ними двусклеенная положительная линза не обладает достаточным количеством коррекционных параметров для оптимального исправления аберраций. Кроме того, двусклеенная отрицательная линза третьего компонента также не имеет достаточного количества коррекционных параметров для оптимальной балансировки аберраций объектива в целом.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение числовой апертуры и светосилы при улучшении коррекции полихроматических аберраций, в частности стало возможным достижение планапохроматической коррекции аберраций.

Решению этой задачи соответствует предложенный микрообъектив, включающий три группы компонентов, последовательно расположенные вдоль оптической оси, первая из которых содержит склеенную из плосковыпуклой и менискообразной фронтальную линзу и две положительные одиночные линзы, вторая группа компонентов содержит два склеенных положительных компонента, второй из которых состоит из двояковыпуклой линзы и отрицательного мениска, третья группа компонентов представлена двумя склеенными линзами, первая из которых состоит из положительной и отрицательной линз, в отличие от прототипа в первой группе компонентов за двумя положительными одиночными линзами расположена третья положительная одиночная линза, а во второй группе первый компонент представляет собой склейку из отрицательной, заключенной между двумя положительными линзами, а второй компонент третьей группы является склейкой из двух отрицательных линз, с заключенной между ними положительной линзой.

Добавление одиночной положительной линзы в первый компонент позволяет снизить входную числовую апертуру. Выполнение во второй группе первого компонента склеенной линзы указанным образом позволяет повысить числовую апертуру и светосилу, а выполнение второго компонента третьей группы, указанным образом в сочетании со всеми остальными признаками позволяет получить оптимальную аберрационную балансировку объектива в целом, при достижении в нем планапохроматической коррекции.

Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что выполнение второго компонента указанным образом позволяет достигнуть оптимальной коррекции сферохроматических аберраций, что позволяет повысить входную апертуру и светосилу микрообъектива, достигнув планапохроматической коррекции по всему полю зрения.

Таким образом, использование в совокупности всех указанных признаков позволяет достичь значительного технического результата, заключающегося в возможности достижения планапохроматической коррекции аберраций. При этом числовая апертура в пространстве предметов увеличена в 1,08 раза, значение светосилы пропорционально 4-й степени выходной апертуры, повышена в 1,34 раза.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежом, на котором представлена оптическая схема микрообъектива, а также таблицей, в которой представлены конструктивные параметры и таблицы характеристик качества изображения одного из примеров конкретного исполнения.

Заявляемый микрообъектив содержит три группы компонентов, последовательно расположенных вдоль оптической оси, первая группа компонентов 1 содержит фронтальную линзу 4, склеенную из плосковыпуклой линзы 5 и менискообразной 6, а также три одиночные положительные линзы 7, 8, 9, вторая группа компонентов 2 включает в себя трехсклеенную линзу 10, состоящую из отрицательной 12, заключенной между двумя положительными линзами 11 и 13, двусклеенную линзу 14, состоящую из положительной линзы 15 и отрицательной линзы 16, третья группа компонентов 3 содержит двусклеенную линзу 17, состоящую из положительной линзы 18 и отрицательной линзы 19, и отрицательную линзу 20, состоящую из двух отрицательных линз 21 и 23, с заключенной между ними положительной линзой 22.

Предлагаемый объектив работает следующим образом. Линзы первой группы компонентов 1 строят увеличенное мнимое изображение объекта, затем линзы второй группы компонентов 2 дают перевернутое изображение объекта в фокальной плоскости третьего компонента 3. Линзы третьего компонента 3 строят изображение на бесконечности за объективом, которое посредством тубусной линзы микроскопа переносится затем в плоскость изображения окуляра.

Таким образом, получен планапохроматический микрообъектив большого увеличения масляной иммерсии, в котором числовая апертура в пространстве предметов увеличена в 1,08 раза. Значение светосилы пропорционально 4-й степени выходной апертуры, повышена в 1,34 раза. Выполнен расчет объектива 100^х 1,42. Пример конкретного исполнения - расчет выполнен на унифицированную длину тубуса бесконечность F_ТЛ = 160 мм. Из результатов аберрационной коррекции следует, что расчетное качество изображения соответствует критериям, установленным для объективов планапохроматов.

Источники информации
1. Авторское свидетельство СССР N 200808, МКИ 42h, 3/01, 1966 г.

2. Авторское свидетельство СССР N 903786, МКИ G 02 B 21/02, 1980 г.

3. Авторское свидетельство СССР N 1739338, МКИ G 02 B 21/02, 1990 г.

Микрообъектив включает три группы компонентов. Первая группа содержит фронтальную линзу, склеенную из плосковыпуклой и менискообразной линз, и три положительные одиночные линзы. Вторая группа содержит два склеенных положительных компонента, первый компонент которой представляет собой склейку из отрицательной, заключенной между двумя положительными линзами, а второй состоит из двояковыпуклой линзы и отрицательного мениска. Третья группа компонентов содержит две склеенные линзы, первая из которых состоит из положительной и отрицательной линз, а вторая представляет собой склейку из двух отрицательных линз, между которыми заключена положительная линза. Обеспечивается повышение числовой апертуры и светосилы при улучшении коррекции полихроматических аберраций. 1 ил., 1 табл.

Планапохроматический микрообъектив большого увеличения масляной иммерсии включает в себя три группы компонентов, последовательно расположенных вдоль оптической оси, первая из которых содержит склеенную из плосковыпуклой и менискообразной - фронтальную линзу и две положительные одиночные линзы, вторая группа компонентов содержит два склеенных положительных компонента, второй из которых состоит из двояковыпуклой линзы и отрицательного мениска, третья группа компонентов представлена двумя склеенными линзами, первая из которых состоит из положительной и отрицательной линз, отличающийся тем, что в первой группе компонентов за двумя положительными одиночными линзами расположена третья положительная одиночная линза, а во второй группе первый компонент представляет собой склейку из отрицательной, заключенной между двумя положительными линзами, второй компонент третьей группы представляет собой склейку из двух отрицательных линз, между которыми заключена положительная линза.