ПЛАНАХРОМАТИЧЕСКИЙ КВАРЦ-ФЛЮОРИТОВЫЙ ОБЪЕКТИВ МИКРОСКОПА Российский патент 2008 года по МПК G02B21/02 

Предлагаемое изобретение относится к оптическому приборостроению, а именно к объективам микроскопов, и может быть использовано в люминесцентных микроскопах, работающих при больших перепадах температур, в которых возбуждение люминесценции производится глубоким ультрафиолетом (от 250 нм), а работа производится в видимом и инфракрасном диапазоне (от 404 до 1000 нм).

Известен кварц-флюоритовый объектив микроскопа [1], состоящий из двух одиночных положительных линз, силового трехсклеенного компонента, включающего две положительные линзы из флюорита и установленной между отрицательной линзы из кварцевого стекла, трехсклеенного компонента положительной оптической силы, выполненного из двух отрицательных менисков из кварцевого стекла, между которыми расположены положительная линза из флюорита и двухлинзовый склеенный компонент отрицательной оптической силы, положительная линза которого выполнена из флюорита, а отрицательная линза - из кварцевого стекла.

К недостаткам следует отнести невысокую входную апертуру и наличие двух трехсклеенных компонентов, трудоемких и нетехнологичных в условиях крупносерийного производства.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому изобретению является объектив микроскопа для ультрафиолетовой области спектра [2], содержащий две положительные одиночные линзы, два положительных трехсклеенных компонента, которые состоят из двух положительных и расположенной между ними отрицательной линз. За положительными трехсклеенными компонентами установлен положительный мениск, обращенный вогнутостью к объекту, выполненный из кварцевого стекла.

К недостаткам известного объектива можно отнести малую апертуру, наличие иммерсии, наличие двух трехсклеенных компонентов, трудоемких и нетехнологичных в условиях крупносерийного производства, а также тубус 160 мм, не позволяющий использовать такой объектив в современных моделях микроскопов, кроме того, большие хроматизм положения и хроматизм увеличения (ХРУ), кривизна изображения и кома, вследствие чего наблюдение можно вести только вблизи центра.

Основной задачей, на решение которой направлено изобретение, является увеличение апертуры, улучшение качества изображения в центре и по полю зрения, уменьшение хроматизма положения и ХРУ и обеспечение длины тубуса «бесконечность» и отсутствие тройных склеек.

Поставленная задача решается с помощью предложенного планахроматического кварц-флюоритового объектива микроскопа, который, как и прототип, содержит последовательно расположенные две положительные одиночные линзы, два положительных трехлинзовых компонента и одиночную линзу.

В отличие от прототипа в предлагаемом объективе каждый из трехлинзовых положительных компонентов выполнен из отрицательной двухсклеенной линзы, включающей положительную линзу из флюорита и отрицательную линзу из кварцевого стекла, и из положительной одиночной линзы из флюорита, при этом одиночная линза, расположенная за трехлинзовыми положительными компонентами, выполнена положительной из кварцевого стекла.

Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что выполнение трехлинзовых положительных компонентов склейкой с простой линзой и расположенной за вторым трехлинзовым положительным компонентом линзы - положительной оптической силы позволило значительно (в 1,4 раза) увеличить апертуру, довести коррекцию аберраций до планахроматической, устранив кривизну и кому, значительно уменьшить хроматизм увеличения, обеспечить длину тубуса «бесконечность».

В данной конструкции отсутствуют тройные склейки, что значительно уменьшает трудоемкость изготовления и себестоимость объектива.

На основании изложенного можно сделать вывод, что новая совокупность существенных признаков заявляемого изобретения позволила получить технический результат, заключающийся в увеличении апертуры, улучшении качества изображения и достижении планахроматической коррекции, при которой наблюдение осуществляется по всему полю зрения одновременно.

Предлагаемый планахроматический кварц-флюоритовый объектив микроскопа поясняется чертежом, на котором представлена его оптическая схема, а также Приложением, в котором даны конструктивные параметры и аберрационные выпуски.

Заявленный планахроматический кварц-флюоритовый объектив микроскопа содержит две положительные одиночные линзы 1 и 2 и трехлинзовые положительные компоненты I и II.

Трехлинзовый положительный компонент I состоит из отрицательный линзы, склеенной из положительной линзы 3 из флюорита и отрицательной линзы 4 из кварцевого стекла, и одиночной положительной линзы 5 из флюорита.

Трехлинзовый положительный компонент II содержит склейку, состоящую из положительной линзы 6 из флюорита, отрицательный линзы 7 из кварцевого стекла и одиночной линзы 8 из флюорита.

За трехлинзовым положительным компонентом II размещена одиночная отрицательная линза 9 из флюорита.

Предлагаемый объектив работает следующим образом.

Объектив работает с тубусной линзой f'=160 мм.

Лучи от объекта наблюдения, расположенного в передней фокальной плоскости объектива, проходят через положительные одиночные линзы 1 и 2, образуя мнимое изображение, внося сферохроматическую аберрацию, кривизну, кому и хроматизм увеличения.

Положительный трехлинзовй компонент I содержит отрицательную линзу, склеенную из положительной и отрицательной, и положительную одиночную линзу (линзы 3, 5 и 4), формирует также мнимое изображение, увеличивая сферическую аберрацию, кривизну, внося астигматизм, уменьшая ХРУ.

Далее положительный трехлинзовый компонент II (линзы 6, 7 и 8) формирует действительное изображение, значительно компенсируя асферохроматическую аберрацию, кривизну, кому и астигматизм, слегка увеличивая ХРУ.

Следующая за положительным трехлинзовым компонентом II одиночная отрицательная линза 9 переносит изображение в «бесконечность», сводя до минимума асферохроматическую аберрацию, ХРУ, кривизну, кому и астигматизм, образуя планахроматическое изображение.

По предложенной схеме реализован объектив с увеличением 63^х и числовой апертурой 0,7.

В таблице 1 представлено число Штреля, характеризующее качество изображения объектива для проведенных относительных значений величин изображения.

Таблица 1Номер пучкаЧисло Штреля00,8740,5630,5020,3610,23

По сравнению с прототипом числовая апертура увеличена в 1,4 раза, уменьшены хроматизм положения и аберрации внеосевых пучков, в результате получено планахроматическое изображение, позволяющее вести наблюдение одновременно по всему полю зрения, ХРУ уменьшен с 3% до 1,4%.

Источники информации

1. СССР. Авторское свидетельство №1793413, МПК G02В 21/02, 13/14, 1993 г.

2. Кандидатская диссертация «Исследование, расчет и разработка оптики для ультрафиолетовых микроскопов и микроспектрофотометров». Кравец-Кравчевская М.М., 1979 г., приложение - прототип.

Изобретение относится к области оптического приборостроения и может быть использовано в объективах микроскопов, а также в люминесцентных микроскопах, работающих при больших перепадах температур, в которых возбуждение люминесценции производится глубоким ультрафиолетом (от 250 нм), а работа производится в видимом и инфракрасном диапазоне (от 404 до 1000 нм). Сущность изобретения: планахроматический кварц-флюоритовый объектив микроскопа содержит последовательно расположенные две положительные одиночные линзы, два положительных трехлинзовых компонента и одиночную линзу. Каждый из трехлинзовых положительных компонентов выполнен из отрицательной двухсклеенной линзы, включающей положительную линзу из флюорита и отрицательную линзу из кварцевого стекла, и из положительной одиночной линзы из флюорита. Одиночная линза, расположенная за трехлинзовыми положительными компонентами, выполнена отрицательной из флюорита. Задача: увеличение апертуры, улучшение качества изображения в центре и по полю зрения, уменьшение хроматизма положения и хроматизма увеличения, обеспечение длины тубуса «бесконечность» и отсутствие тройных склеек. 1 ил., 1 табл.

Планахроматический кварц-флюоритовый объектив микроскопа, содержащий последовательно расположенные две положительные одиночные линзы, два положительные трехлинзовые компонента и одиночную линзу, отличающийся тем, что каждый из трехлинзовых положительных компонентов выполнен из отрицательной двухсклеенной линзы, включающей положительную линзу из флюорита и отрицательную линзу из кварцевого стекла, и из положительной одиночной линзы из флюорита, при этом одиночная линза, расположенная за трехлинзовыми положительными компонентами, выполнена отрицательной из флюорита.