ПЛАНАПОХРОМАТИЧЕСКИЙ БЕЗРЕФЛЕКСНЫЙ МИКРООБЪЕКТИВ МАЛОГО УВЕЛИЧЕНИЯ Российский патент 2002 года по МПК G02B21/02 

Предлагаемое изобретение относится к оптике и может быть использовано при расчете объективов микроскопов с планапохроматической коррекцией аберраций при отсутствии собственных вуалирующих засветок для комплектации металлографических и поляризационных микроскопов типа "ЕС-Полам", "ЕС-Метам" для наблюдения, измерения и фотографирования тонких структур в светлом и темном поле. Такие исследуемые объекты являются наиболее критичными при наблюдении в микроскоп, в связи с чем требуется использование микрооптики с планапохроматическим типом коррекции. Кроме того, наряду с хорошей аберрационной коррекцией, в таких объективах уделяется внимание снижению или устранению вуалирующей паразитной засветки, возникающей из-за наличия рефлексов первого и второго рода [1].

Известен микрообъектив с ахроматическим уровнем коррекции и пониженной апертурой [2] , в котором основное внимание уделяется простоте конструкции при достижении компромиссного качества изображения.

Известен также микрообъектив с планапохроматическим уровнем коррекции [3] , имеющий удовлетворительное качество исправления монохроматических аберраций осевых и внеосевых пучков, однако не удовлетворяющий критерию планапохроматической коррекции, что снижает эффективность работы на микроскопе.

Известен микрообъектив [4], обладающий теми же недостатками. Кроме того его отличает большие значения расчетных коэффициентов засветки вследствие наличия отрицательного компонента во фронтальной части объектива, что делает его непригодным для работы в составе микроскопов отраженного света.

В настоящее время существует устойчивая тенденция к повышению информативности и производительности работ на микроскопе, для чего создатели микрообъективов следуют по пути повышения разрешающей способности (апертуры), улучшения качества изображения за счет достижения планапохроматической аберрационной коррекции.

Вместе с тем, наряду с хорошей аберрационной коррекцией в объективах, предназначенных для работы в составе металлографических и поляризационных микроскопов отраженного света, особое внимание уделяется снижению или устранению вуалирующей паразитной засветки, возникающей из-за наличия рефлексов первого и второго рода.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому планапохроматическому безрефлексному микрообъективу малого увеличения является известный объектив микроскопа [5]. Этот объектив имеет высокое расчетное качество изображения при достижении входной числовой апертуры А=0.13, линейного увеличения V=4 крата и планапохроматической аберрационной коррекции. Микрообъектив содержит последовательно расположенные вдоль оптической оси первый положительный компонент, выполненный в виде одиночной линзы, второй отрицательный компонент, выполненный двусклеенным из положительной и отрицательной линз, третий отрицательный компонент, выполненный склеенным из отрицательной и положительной линз, и четвертый компонент, выполненный в виде положительной линзы.

Этот объектив имеет недостаточно высокую степень исправления хроматических аберраций (не достигнута планапохроматическая коррекция) вследствие отсутствия баланса между отрицательными и положительными компонентами; кроме того, в этом объективе не удалось снизить коэффициент засветки. В этом объективе невозможно дальнейшее повышение входной числовой апертуры вследствие использования в качестве четвертого компонента одиночной положительной линзы.

Основной задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является повышение потребительских свойств микрообъектива путем достижения планапохроматической аберрационной коррекции, значительного снижения расчетного коэффициента вуалирующей засветки, некоторого увеличения входной числовой апертуры.

Поставленная задача достигается с помощью заявляемого микрообъектива, который так же, как и прототип, содержит последовательно расположенные вдоль оптической оси первый положительный компонент, выполненный в виде одиночной линзы, второй отрицательный компонент, выполненный двусклеенным из положительной и отрицательной линз, третий отрицательный компонент, выполненный склеенным из отрицательной и положительной линз, и четвертый компонент, выполненный в виде положительной линзы.

Однако в отличие от прототипа, в заявляемом микрообъективе четвертый компонент выполнен склеенным из положительной, заключенной между двумя отрицательными, линз.

Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что выполнение четвертого компонента указанным образом позволяет реализовать его с большим относительным отверстием, чем в прототипе, и за счет этого несколько повысить входную числовую апертуру при увеличении свободного рабочего отрезка, за счет чего значительно снизить коэффициент вуалирующей засветки. Кроме того, выполнение этого компонента указанным образом позволяет достигнуть в заявляемом микрообъективе планапохроматической коррекции.

Таким образом, в заявляемом микрообъективе достигнут новый результат, заключающийся в возможности одновременного достижения планапохроматической аберрационной коррекции при существенном снижении расчетного коэффициента вуалирующей засветки и некотором повышении входной числовой апертуры. Это позволяет повысить потребительские свойства объектива при работе в составе металлографических и поляризационных микроскопов отраженного света.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежом, на котором представлена оптическая схема заявляемого объектива, а также "Приложением", в котором приведены конструктивные параметры и аберрационный выпуск конкретного варианта исполнения планапохроматического безрефлексного микрообъектива малого увеличения.

Заявляемый микрообъектив содержит последовательно расположенные вдоль оптической оси первый положительный компонент 1, выполненный в виде одиночной линзы, второй отрицательный компонент 2, выполненный склеенным из положительной и отрицательной линз, третий отрицательный компонент 3, выполненный склеенным из отрицательной и положительной линз, четвертый положительный компонент 4, выполненный в виде склейки из положительной линзы, заключенной между двумя отрицательными.

В варианте конкретного исполнения получен объектив с линейным увеличением V=5 крат, апертурой в пространстве предметов А=0.18 (в прототипе А=0.13), рабочим полем зрения 2у= 25 мм в пространстве изображений. В "Приложении" представлены таблицы, которые иллюстрируют достижение в предлагаемом микрообъективе планапохроматической аберрационной коррекции по всему полю зрения. Расчетный коэффициент вуалирующей засветки составляет 0.3, что в 3-4 раза меньше, чем в прототипе.

Устройство работает следующим образом. Первый компонент строит увеличенное мнимое изображение предмета с отрицательными значениями аберраций осевой точки и меридиональной и сагиттальной кривизны. Компонент 2 строит мнимое изображение с небольшим увеличением. При этом аберрационная коррекция значительно улучшается. Третий компонент несколько увеличивает масштаб мнимого изображения, внося переисправленные значения вторичного спектра и отрицательную аберрацию в изображении точек осевого пучка. Четвертый компонент строит действительное изображение в бесконечности, а при работе объектива совместно с тубусной линзой - в ее задней фокальной плоскости. При этом вносятся компенсационные значения аберраций предыдущих компонентов. Объектив работает совместно с дополнительной тубусной линзой F'тл=160.

Источники информации
1. Арлиевский А.Г. Автореферат на соискание степени кандидата технических наук. - Л., 1981.

2. АС СССР 586413, М. Кл. G 02 B 21/02.

3. Патент Японии 60-34736, М. Кл. G 02 B 21/02.

4. Патент Японии 56-41084, М. Кл. G 02 B 21/02.

5. Патент США 2.238036, М. Кл. G 02 B 21/02 - прототип.

Изобретение может быть использовано при конструировании объективов микроскопов с планапохроматической коррекцией аберраций при отсутствии собственных вуалирующих засветок для комплектации металлографических и поляризационных микроскопов. Микрообъектив содержит последовательно расположенные вдоль оптической оси первый положительный компонент, выполненный в виде одиночной линзы, второй отрицательный компонент в виде склейки из положительной и отрицательной линз, третий отрицательный компонент, выполненный склеенным из отрицательной и положительной линз, четвертый положительный компонент, выполненный в виде склейки из положительной линзы, заключенной между двумя отрицательными. Обеспечивается планапохроматическая коррекция при повышении числовой апертуры, а также снижение вуалирующей засветки. 1 ил.

Микрообъектив, содержащий последовательно расположенные вдоль оптической оси первый положительный компонент, выполненный в виде одиночной линзы, второй отрицательный компонент, выполненный двусклеенным из положительной и отрицательной линз, третий отрицательный компонент, выполненный склеенным из отрицательной и положительной линз, и четвертый компонент, выполненный в виде положительной линзы, отличающийся тем, что четвертый компонент склеен из положительной линзы, заключенной между двумя отрицательными.