ПЛАНАПОХРОМАТИЧЕСКИЙ ВЫСОКОАПЕРТУРНЫЙ ИММЕРСИОННЫЙ МИКРООБЪЕКТИВ БОЛЬШОГО УВЕЛИЧЕНИЯ Российский патент 2015 года по МПК G02B21/02 G02B9/64 

Предлагаемое изобретение относится к оптическому приборостроению, а именно к объективам микроскопов, и может быть использовано для визуального наблюдения и фотографирования малоконтрастных микроскопических структур, находящихся на пределе разрешающей способности световых микроскопов в естественном свете, свете видимой люминесценции, в поляризованном свете методом светлого поля, темного поля, фазового контраста и др.

Известен высокоапертурный планапохроматический объектив микроскопа [1], содержащий три компонента, последовательно расположенных по ходу лучей, первый из которых включает положительную склеенную линзу, положительный мениск, обращенный вогнутостью в пространство объекта, и мениск, склеенный из отрицательной двояковогнутой и положительной двояковыпуклой линз, второй компонент состоит из трех склеенных линз, первая из которых склеена из отрицательной и положительной двояковыпуклой линз, вторая - из отрицательного мениска, обращенного вогнутостью в пространство изображения, и положительной двояковыпуклой линзы, третья - из отрицательного мениска и отрицательной двояковогнутой линзы, между которыми расположена положительная двояковыпуклая линза, и третий компонент содержит два склеенных отрицательных мениска, первый из которых обращен вогнутостью в пространство изображения и склеен из двояковыпуклой положительной и двояковогнутой отрицательной линз, второй склеенный отрицательный мениск обращен вогнутостью в пространство объекта и склеен из отрицательной двояковогнутой и положительной двояковыпуклой линз.

Объектив имеет ахроматическую коррекцию, высокую входную апертуру, но недостаточное поле изображения (20 мм), недостаточно исправленные аберрации внеосевых пучков.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому изобретению является высокоапертурный планапохроматический объектив микроскопа [2], содержащий три компонента, последовательно расположенных по ходу лучей, первый из которых включает положительную склеенную линзу и мениск, склеенный из положительного и отрицательного менисков, обращенный вогнутостью в пространство объекта, второй компонент состоит из трех положительных двусклеенных линз, первая из которых склеена из положительной линзы и отрицательного мениска, вторая - из отрицательной и положительной двояковыпуклой линз, третья из положительной двояковыпуклой и отрицательной линз, и третий компонент содержит два склеенных отрицательных мениска, обращенных вогнутостью в пространство изображения, первый из которых склеен из положительного и отрицательного менисков, второй - из положительной двояковыпуклой и отрицательной двояковогнутой линз.

Объектив имеет планапоапохроматическую коррекцию, высокую входную апертуру, но недостаточное поле изображения (20 мм), недостаточно исправленные аберрации внеосевых пучков и остаточный хроматизм увеличения ХРУ=0.8%.

Основной задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является увеличение линейного поля изображения, улучшение аберраций по полю изображения и устранение хроматизма увеличения.

Поставленная задача решается с помощью предложенного планапохроматического высокоапертурного иммерсионного микрообъектива большого увеличения, который, как и прототип, содержит последовательно расположенные три компонента, первый из которых выполнен в виде положительной двусклеенной линзы и положительного мениска, обращенного вогнутостью в пространство объекта, второй, состоящий из трех положительных линз, вторая из которых склеена из отрицательной и положительной двояковыпуклой линз, третья склеена из положительной двояковыпуклой и отрицательной линз, и третий компонент, содержащий два склеенных отрицательных мениска, первый из которых включает в себя положительный и отрицательный мениски, обращенные вогнутостью в пространство изображения.

В отличие от прототипа в первом компоненте положительный мениск, обращенный вогнутостью в пространство объекта, выполнен в виде одиночной линзы, первая положительная линза второго компонента выполнена в виде одиночной двояковыпуклой линзы, в третьей склеенной положительной линзе отрицательная линза выполнена в виде мениска, обращенного вогнутостью в пространство объекта, а в третьем компоненте второй отрицательный мениск выполнен из положительного и отрицательного менисков, обращенных вогнутостью в пространство объекта.

Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что выполнение положительного мениска, обращенного вогнутостью в пространство объекта, в первом компоненте в виде одиночной линзы, выполнение первой положительной линзы второго компонента в виде одиночной двояковыпуклой линзы, и выполнение отрицательной линзы в виде мениска, обращенного вогнутостью в пространство объекта в третьей склеенной положительной линзе во втором компоненте, а также выполнение второго склеенного мениска из двух менисков, обращенных вогнутостью в пространство объекта в третьем компоненте, позволило увеличить линейное поле изображения с 20 мм до 25 мм, улучшить плановую коррекцию и исправить хроматизм увеличения.

На основании изложенного можно сделать вывод, что новая совокупность существенных признаков заявляемого изобретения позволила получить технический результат, заключающийся в увеличении линейного поля изображения, устранении хроматизма увеличения, а также улучшении коррекции внеосевых пучков.

Предлагаемый планапохроматический высокоапертурный иммерсионный микрообъектив большого увеличения поясняется чертежом, на котором на фиг.1 представлена его оптическая схема.

Заявляемый планапохроматический высокоапертурный иммерсионный микрообъектив большого увеличения содержит три компонента.

Первый компонент I содержит положительную склейку линзы 1 и 2, положительный мениск 3, обращенный вогнутостью в пространство объекта.

Второй компонент II состоит из трех положительных линз, первая из которых двояковыпуклая линза 4, вторая является склейкой из отрицательной двояковогнутой 5 и положительной двояковыпуклой 6 линз, третья склеена из положительной двояковыпуклой линзы 7 и отрицательного мениска 8.

Третий компонент III содержит отрицательный мениск, обращенный вогнутостью в пространство изображения, склеенный из положительного 9 и отрицательного 10 менисков, и отрицательный мениск, обращенный вогнутостью в пространство объекта, склеенный из положительного 11 и отрицательного 12 менисков.

Предлагаемый объектив работает следующим образом.

Объектив работает с тубусной линзой f'=200 мм.

Лучи от объекта наблюдения, расположенного в передней фокальной плоскости микрообъектива, проходят через первый компонент I - склеенные линзы 1 и 2 и положительный мениск 3, образуют мнимое увеличенное изображение, внося отрицательную сферическую аберрацию, хроматизм положения и увеличения.

Компонент II линзы 4, 5, 6, 7 и 8 строит увеличенное действительное изображение объекта в фокальной плоскости компонента III, уменьшая апертуру выходящего пучка, уменьшая сферическую аберрацию, хроматизм положения и кому. Компонент III линзы 9, 10, 11 и 12 переносит изображение объекта в бесконечность, образуя планапохроматическое высококонтрастное изображение объекта.

По предложенной схеме реализован иммерсионный микрообъектив с увеличением 125^х, числовой апертурой 1.25 масляной иммерсии, линейным полем изображения 25 мм.

В таблице 1 представлено число Штреля, характеризующее качество изображения для приведенных относительных значений величин изображения для объектива масляной иммерсии прототипа и предлагаемого микрообъектива.

Таблица 1 Относительное значение величины изображения Число Штреля Прототип Предлагаемое 1 0.12 0.47 0.866 0.16 0.61 0.707 0.26 0.74 0.5 0.61 0.81 0 0.9 0.84

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. Международная заявка WO №2009/057666, МПК: G02B 21/02, 2009 г.

2. Российская Федерация, патент на полезную модель №28779, МПК: G02B 21/02, 2003 г. - прототип.

Изобретение может быть использовано в микроскопах, а также для визуального наблюдения и фотографирования малоконтрастных микроскопических структур, находящихся на пределе разрешающей способности световых микроскопов. Микрообъектив содержит три компонента. Первый компонент содержит положительную двусклеенную линзу и обращенный вогнутостью в пространство объекта положительный мениск в виде одиночной линзы. Второй компонент состоит из трех положительных линз, первая из которых - одиночная двояковыпуклая линза, вторая склеена из отрицательной и двояковыпуклой линз, третья склеена из двояковыпуклой линзы и отрицательного мениска, обращенного вогнутостью в пространство объекта. Третий компонент содержит два склеенных отрицательных мениска, первый из которых включает в себя положительный и отрицательный мениски, обращенные вогнутостью в пространство изображения, а второй выполнен из положительного и отрицательного менисков, обращенных вогнутостью в пространство объекта. Технический результат - увеличение линейного поля изображения, улучшение аберраций по полю изображения и устранение хроматизма увеличения. 1 ил., 1 табл.

Планапохроматический высокоапертурный иммерсионный микрообъектив большого увеличения, содержащий последовательно расположенные три компонента, первый из которых выполнен в виде положительной двусклеенной линзы и положительного мениска, обращенного вогнутостью в пространство объекта, второй, состоящий из трех положительных линз, вторая из которых склеена из отрицательной и положительной двояковыпуклой линз, третья склеена из положительной двояковыпуклой и отрицательной линз, и третий компонент, содержащий два склеенных отрицательных мениска, первый из которых включает в себя положительный и отрицательный мениски, обращенные вогнутостью в пространство изображения, отличающийся тем, что в первом компоненте положительный мениск, обращенный вогнутостью в пространство объекта, выполнен в виде одиночной линзы, первая положительная линза второго компонента выполнена в виде одиночной двояковыпуклой линзы, в третьей склеенной положительной линзе отрицательная линза выполнена в виде мениска, обращенного вогнутостью в пространство объекта, а в третьем компоненте второй отрицательный мениск выполнен из положительного и отрицательного менисков, обращенных вогнутостью в пространство объекта.