СВЕТОСИЛЬНЫЙ ИММЕРСИОННЫЙ АХРОМАТИЧЕСКИЙ МИКРООБЪЕКТИВ Российский патент 2002 года по МПК G02B21/02 

Изобретение относится к оптике и может быть использовано при конструировании микробъективов для микроскопов, служащих для исследования и фотографирования биологических люминесцентных объектов.

Известен объектив [1], содержащий 4 компонента, первый - положительная двояковыпуклая линза, второй - отрицательный мениск, склеенный из двояковыпуклой линзы и двояковогнутой линзы, третий - положительный мениск и четвертый - представляющий собой склейку из положительной и отрицательной линз.

Однако в данном объективе отсутствует возможность дальнейшего повышения светосилы.

Известен также объектив [2], содержащий 6 компонентов, первый и второй из которых представляют собой положительные мениски, третий и пятый компоненты представляют собой двояковыпуклые линзы, четвертый является склейкой из мениска и выпукловогнутой линзы, а шестой компонент представляет собой трехсклеенный компонент, содержащий двояковыпуклую линзу, заключенную между менискообразными линзами. Однако этот объектив представляет собой очень сложную конструкцию.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является объектив [3], содержащий 5 компонентов /7 линз/, объектив состоит из фронтальной плосковыпуклой линзы, положительного мениска, обращенного вогнутостью к объективу, положительной линзы, склеенной из отрицательного мениска и двояковыпуклой линзы, отрицательного мениска, склеенного из двояковыпуклой и двояковогнутой линзы, одиночной положительной линзы.

Конструкция вышеуказанного объектива позволяет снизить хроматическую разность увеличения /ХРУ/ и уменьшить кривизну изображения. Однако в данном объективе отсутствует возможность дальнейшего повышения светосилы. Это объясняется тем, что в таком объективе с увеличением апертуры значительны сферохроматические аберрации. В современных микроскопах требуется обеспечение возможности повышения светосилы, особенно для люминесцентных исследований.

Выполнению данной задачи отвечает заявленный светосильный иммерсионный ахроматический микрообъектив, который, как и прототип, содержит пять компонентов, последовательно расположенных вдоль оптической оси, первый их которых - одиночный положительный компонент, второй - одиночный положительный компонент, третий - положительный компонент, склеенный из отрицательной и положительной линз, четвертый - отрицательный компонент, склеенный из положительной и отрицательной линз. Однако в отличие от прототипа пятый положительный компонент выполнен склеенным из положительной и отрицательной линз.

Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что в склеенной линзе пятого положительного компонента удается компенсировать сферохроматические аберрации, возникающие на отрицательном четвертом компоненте при увеличении светосилы объектива вцелом, т.к. оптические силы компонентов противоположны по углу и вследствие этого появляется возможность достижения оптимальной оптической коррекции.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежом, на котором представлена принципиальная схема объектива, а также табл. 1 и 2, в которых представлены конструктивные параметры и характеристики качества изображения одного из примеров конкретного исполнения.

Заявляемый микрообъектив содержит пять компонентов, расположенных вдоль оптической оси. Первый компонент 1 представляет собой положительную одиночную фронтальную линзу, второй компонент - положительная линза 2, третий - положительная линза 3, склеенная из отрицательной 4 и положительной 5 линз, четвертый - отрицательный компонент 6, склеенный из двояковыпуклой линзы 7 и двояковогнутой линзы 8, пятый - положительный компонент, выполнен склеенным из положительной линзы 9 и отрицательной линзы 10.

В качестве примера конкретного исполнения произведен расчет объектива с увеличением -40^х и апертурой 1.0 масляной иммерсии, в которой светосила увеличена в 2.4 раза по сравнению с прототипом.

Предлагаемый объектив работает следующим образом.

Первый и второй компоненты уменьшают числовую апертуру для последующих компонентов. Мениски 3 и 6 строят мнимое увеличенное изображение объекта, компенсируя при этом сферическую аберрацию, хроматизм положения и астигматизм компонентов 1, 2, 9 и строя изображение в передней фокальной плоскости компонента 9, который в свою очередь строит изображение объекта на "бесконечности". Объектив работает совместно с дополнительной системой 160 мм.

Из результатов аберрационных расчетов следует, что число Штреля для осевой точки объектива составляет 0.89, что удовлетворяет наиболее строгому критерию качества изображения, предложенному Маршалем. Светосила в прелагаемом объективе увеличена в 2.4 раза в сравнении с прототипом.

Объектив разработан из обычных сортов стекол по ГОСТ 13659-78, которые могут быть нормированы по наивысшим категориям двойного лучепреломления, что позволяет выпускать объектив в поляризованном варианте исполнения. Кроме того, в воздушном промежутке между компонентами 6 и 9 может быть расположена ирисовая апертурная диафрагма для реализации метода темного поля или фазовая пластинка для осуществления метода фазового контраста.

Таким образом, предложенная конструкция объектива достаточно проста, универсальна и эффективна для серийного производства.

Объектив стандартизован по высоте, что позволяет использовать его в револьверном устройстве совместно с объективами, имеющими другой тип оптической коррекции, например апохроматами и планопохроматами.

Источники информации
1. Патент Японии 61-55656, М.кл. G 02 В 21/02.

2. Патент Великобритании 1456485, М.кл. G 02 B 21/02.

3. Авторское свидетельство СССР 1451633, М.кл. G 02 В 21/02.

Микрообъектив содержит пять компонентов, первый и второй из которых - одиночные положительные компоненты, третий - положительный компонент, склеенный из отрицательной и положительной линз, четвертый - отрицательный компонент, склеенный из положительной и отрицательной линз, а пятый положительный компонент выполнен склеенным из положительной и отрицательной линз. Обеспечивается повышение светосилы при сохранении уровня аберрационной коррекции. 1 ил., 2 табл.

Светосильный иммерсионный ахроматический микрообъектив, содержащий последовательно расположенные вдоль оптической оси пять компонентов, первый из которых - одиночный положительный компонент, второй - также одиночный положительный компонент, третий - положительный компонент, склеенный из отрицательной и положительной линз, четвертый - отрицательный компонент, склеенный из положительной и отрицательной линз, отличающийся тем, что пятый положительный компонент выполнен склеенным из положительной и отрицательной линз.