ПЛАНАПОХРОМАТИЧЕСКИЙ СВЕТОСИЛЬНЫЙ МИКРООБЪЕКТИВ С УВЕЛИЧЕННЫМ РАБОЧИМ РАССТОЯНИЕМ Российский патент 2004 года по МПК G02B21/02 

Предлагаемое изобретение относится к оптике и может быть использовано при расчете светосильных планапохроматических объективов микроскопов, в которых требуется увеличенное рабочее расстояние. Такие объективы комплектуют металлографические и поляризационные микроскопы типа "ЕС-Метам", "ЕС-Полам". Такие исследуемые объекты являются наиболее критичными при наблюдении в микроскоп, в связи с чем требуется использование светосильной микрооптики с планапохроматическим типом аберрационной коррекции. Некоторые объекты помещаются в специальные приспособления "пиликалы", защищающие их от воздействия воздуха тонкой пленкой. Габариты "пиликал" по высоте составляют 5 - 10 мм в зависимости от объекта.

Известен микрообъектив [1]. Основное внимание в нем уделяется простоте конструкции при достижении компромиссного качества изображения. В таком объективе возможно достижение лишь апохроматической аберрационной коррекции (не исправленными остаются аберрации внеосевых пучков) при пониженной светосиле и уменьшенном рабочем расстоянии.

Известен микрообъектив с планапохроматическим уровнем коррекции [2], имеющий удовлетворительное качество исправления аберраций осевых и внеосевых пучков. Однако он имеет пониженную светосилу и небольшое рабочее расстояние, что снижает эффективность работы на микроскопе.

В настоящее время существует устойчивая тенденция к повышению информативности и производительности работ на микроскопе, для чего создатели микрообъективов следуют по пути повышения светосилы, зависящей от значения -выходной числовой апертуры в пространстве изображений, улучшения качества изображения за счет достижение планапохроматической аберрационной коррекции.

Наряду с планапохроматической аберрационной коррекцией в светосильных объективах, предназначенных для работы в составе металлографических и поляризационных микроскопов особое внимание уделяется увеличению рабочего расстояния между фронтальной линзой объектива и исследуемым объектом для возможности помещения последнего в "пиликалу".

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является известный объектив микроскопа [3]. Этот объектив имеет высокое расчетное качество изображения при достижении планапохроматической аберрационной коррекции, имеет повышенную выходную числовую апертуру, т.е. является светосильным. Этот объектив содержит последовательно расположенные вдоль оптической оси первый и второй компоненты, выполненные в виде одиночных линз, третий компонент в виде склейки из положительной, заключенной между двумя отрицательными линз, четвертый компонент в виде одиночной положительной линзы, пятый склеенный из положительной и отрицательной линз компонент в виде мениска, обращенного вогнутостью к пространству изображений.

Этот объектив имеет незначительное рабочее расстояние, что делает невозможным его использование при исследовании микроскопических объектов, помещенных в "пиликалу". Это обусловлено оптической конструкцией объектива, т.к. четвертый компонент выполнен в виде одиночной положительной линзы, вследствие отсутствия баланса между отрицательными и положительными компонентами.

Основной задачей, на решение которой направлено предполагаемое изобретение, является повышение потребительских свойств микрообъектива путем получения планапохроматического светосильного микрообъектива, в котором значительного увеличено рабочее расстояние между фронтальной линзой и объектом.

Поставленная задача достигается с помощью заявляемого микрообъектива, который также, как и прототип, содержит последовательно расположенные вдоль оптической оси первый и второй компоненты, выполненные в виде одиночных линз, третий компонент в виде склейки из положительной, заключенной между двумя отрицательными линз, четвертый компонент, пятый компонент в виде мениска, обращенного вогнутостью к пространству изображений.

Однако в отличие от прототипа, в заявляемом микрообъективе четвертый компонент выполнен в виде склеенного из положительной и отрицательной линз мениска, обращенного вогнутостью к пространству изображений, а пятый компонент выполнен одиночным.

Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что выполнение четвертого компонента указанным образом позволяет реализовать его в виде отрицательного перевернутого телеобъектива, который как бы "отбрасывает" плоскость предметов. Кроме того, выполнение пятого компонента указанным образом делает возможным достижение баланса между отрицательными и положительными компонентами.

Таким образом, в заявляемом микрообъективе достигнут новый результат, заключающийся в возможности одновременного достижения планапохроматической аберрационной коррекции при увеличенной светосиле и существенном увеличении рабочего расстояния. 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 таблицей, в которой приведены конструктивные параметры конкретного варианта исполнения планапохроматического светосильного микрообъектива с увеличенным рабочим расстоянием.

Заявляемый микрообъектив содержит последовательно расположенные вдоль оптической оси первый 1 и второй 2 компоненты, выполненные в виде одиночных линз, третий компонент 3 в виде склейки из положительной, заключенной между двумя отрицательными линз, четвертый компонент 4 в виде склеенного из положительной и отрицательной линз мениска, обращенного вогнутостью к пространству изображений, пятый компонент 5 в виде мениска, обращенного вогнутостью к пространству изображений.

В варианте конкретного исполнения получен объектив с линейным увеличением V=10 крат, апертурой в пространстве предметов А=0,28, линейным полем 2у’=25 мм в пространстве изображений. Расчетное значение рабочего расстояния составляет 11 мм, что в 6-7 раз больше, чем в прототипе.

Устройство работает следующим образом. Первый и второй компоненты строят увеличенное мнимое изображение предмета с отрицательными значениями аберраций осевой точки, меридиональной и сагиттальной кривизны. Компонент 3 строит мнимое изображение с небольшим увеличением. При этом аберрационная хроматическая коррекция значительно улучшается. Третий компонент увеличивает масштаб мнимого изображения, внося переисправленные значения вторичного спектра и отрицательную аберрацию в изображении точек осевого пучка. Четвертый 4 и пятый 5 компоненты строят 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. Патент США 4.326779, М.Кл. G 02 B 21/02.

2. Патент Японии 54-10496, М.Кл. G 02 B 21/02.

3. Патент Германии 3.812745, М.Кл. G 02 B 21/02 - прототип.

Микрообъектив с увеличенным рабочим расстоянием содержит последовательно расположенные вдоль оптической оси первый и второй компоненты, выполненные в виде одиночных линз, третий компонент в виде склейки из положительной, заключенной между двумя отрицательными линз, четвертый компонент и пятый компонент в виде мениска, обращенного вогнутостью к пространству изображений. Четвертый компонент выполнен в виде склеенного из положительной и отрицательной линз мениска, обращенного вогнутостью к пространству изображений, а пятый компонент выполнен одиночным. Обеспечивается увеличение рабочего расстояния между фронтальной линзой и объективом. 1 табл.,1 ил.

Планапохроматический светосильный микрообъектив с увеличенным рабочим расстоянием, содержащий последовательно расположенные вдоль оптической оси первый и второй компоненты, выполненные в виде одиночных линз, третий компонент в виде склейки из положительной, заключенной между двумя отрицательными линз, четвертый компонент, пятый компонент в виде мениска, обращенного вогнутостью к пространству изображений, отличающийся тем, что четвертый компонент выполнен в виде склеенного из положительной и отрицательной линз мениска, обращенного вогнутостью к пространству изображений, а пятый компонент выполнен одиночным.