Иммерсионный объектив микроскопа для отраженного света Советский патент 1984 года по МПК G02B21/02 

Изобретение относится к области оптико-механического приборостроения и может быть использовано в металлографических и рудных микро- скопах.

Известен четырехкомпонентный объектив микроскопа, работающий в видимой области спектра, разрешающая способность которого повышается за счет увеличения апертуры объектива Cl.

Данный объектив характеризуется сложной конструкцией, большим числом линз, что затрудняет его изготовление и ограничивает возможности широкого использования. Кроме того, отсутствие иммерсии не позволяет исследовать непрозрачные объекты, покрытые пленкой окислов, поскольку световой поток, отраженный от этой окисной пленки, накладьгоается на све ТОБОЙ поток, отраженный непосредственно от объекта, и вызывает снижение действительной разрешающей способности.

Известен также трехкомпонентный микрообъектив для отраженного света, обладающий повышенной разрешающей способностью С21.

Однако отсутствие в данном объективе иммерсии не позволяет исследовать непрозрачные объекты, покрытые пленкой окислов, поскольку световой поток, отраженный от этой окисной пленки, соразмерный по величине с потоком, отраженным от исследуемой поверхности, накладывается на него. Кроме того, рассеянный свет, отраженный от оптических поверхностей этого объектива, также накладываетс на полезный световой поток, что приводит к снижению контраста изображения и, следовательно, снижению действительной разрешающей способности, а также ограничивает возможности применения этого объектива для исследования таких слабоотражающих объектов, как угли, руды (коэффициент отражения 4-10%).

Наиболее близким по технической сущности к данному является иммерсионный объектив микроскопа пля отраженного света ОПХ-5П, содержащий два положительных к-омпонента, первый из которых вьтолнен в виде: двухсклеенной плосковыпукл&й апланатической линзы, а второй - трехсклеенный зЗНедостаток объектива ОПХ-5П заключается в том, что его апертура не-обеспечивает возможности наблюдния мелких структур (теоретическая разрешающая способность равна 1,5 мкм), кроме того, объектив ОПХ-5П имеет недостаточную коррекцию полевых аберраций (при поле зрения 2 мм величина астигматизма в волновой мере составляет 0,45 Я для края поля зрения).

Цель изобретения - повьпяение разрешающей способности путем увеличения числовой апертуры и улучшение коррекции полевых аберраций.

Поставленная цель достигается тем, что в иммерсионный объектив микроскопа для отраженйого света, содержащий два положительных компонента, первьй из которых выполнен в виде плосковьтуклой апланати-ческой линзы, между положит ел ьньпу1и компонентами введен отрицательный компонент, вьтолненньй в виде склеенного из положительной и отрицательной линз мениска, обращенного вогнутостью к объекту, кривизна первой поверхности которого составляет не более 124к, а последней ие более 6, Чк оптическай сила отрицательного компонента,причем отношение оптической силы отрицтельного компонента к оптической силе объектива лежит в пределах от -0,2 до -0,4, а разность коэффициентов дисперсий стекол отрицательного компонента составляет не менее 15.. 1

Вьтолнение отрицательного компонента в объективе в виде склеенного из положительной и отрицательной линз мениска, обращенного вогнутостью к объекту, с разностью коэффициентов дисперсий стекол линз не менее 15 позволяет снизить трудноустранимые аберрации высших порядков и сферохроматическую аберрацию, что дает возможность повысит апертуру объектива и устранить хроматизм увеличения без усложнения последующей части. Кривизна первой наружной поверхности отрицательного компонента, не превьлиающая 124 , и кривизна последней поверхности, не превьш1ающая 6,5 Ч j позволяют достаточно хорошо произвести коррекцию астигматической разности всего микрообъектива. Кроме того, указанная форма выполнения отрицательного компонента обеспечивает достаточно малый коэффициент засветки. Соотношение оптических сил мениска и всего объектива, лежащее в пределах от -0,2 до -0,4 позволяет достаточно полно компенсировать кривизну изображения, вносимую первым и вторым положительными компонентами. В результате обеспечивается повышени апертуры объектива и снижение астигматизма и хроматизма увеличения,что позволяет улучшить коррекцию полевых аберраций и повысить разрешающую спо собность объектива примерно на 25% по сравнению с прототипом. Кроме того, коэффициент засветки изображения составляет 0,11% при апертуре осветителя, равной апертуре объектива На чертеже показана оптическая схема предлагаемого объектива. Объектив состоит из первого полож тельного апланатического компонента 1, вьшолненного в виде одиночной плосковьшуклой линзы и расположенных за ним отрицательного компонента 2 и положительного компонента 3. Отрицательный компонент 2 склеен из отри цательного 4 и положительного 5 менисков, обращенных вогнутостью .к объекту. Пространство между плоскостью .объекта (ПО) и первым положительным апланатическим кo ffloнeнтoм 1 заполнено иммерсионной жидкостью, в качестве которой используется кедровое масло. Первый положительный апланатический. компонент 1 проецирует изображение объекта, расположенного в ПО с увеличением п, где п - показатель преломления стекла компонента 1. Отрицательньй мениск 4 проецирует изображение объекта в переднюю фокальную плоскость второго полоткительного компонента 3. Этот компонент и дополнительная система (не показанная на чертеже) создают изображение объекта в задней фокальной плоскости дополнительной системы. Объектив микроскопа имеет достаточно высокое качество изображения по всему полю зрения, при поле зрения в пространстве предметов 2 мм величина астигматизма в волновой мере не превьш1ает 0,22Л а хроматизм увеличения равен 0,17%, в то время как в прототипе зти величины составляют соответственно 0,45 и 0,5%. Микрообъектив может быть использован в металлографических и рудных микроскопах для наблюдения и исследования мелких структур непрозрачных объектов при достаточно простой конструкции и отсутствии преобразователей ультрафиолетового излучения в видимое. Применение объектива обеспечит при удобстве эксплуатации возможность наблюдения и исследования мелких структур ряда непрозрачных объектов, покрытых пленкой окислов, так как теоретическая разрешанмцая способность объектива равна 1,2 мкм, вместо 1,5 мкм в прототипе. За счет увеличения апертуры объектива повьш1ается освещенность изображения примерно в 1,5 раза, что дает воз- . можность при эксплуатации приборов использовать менее мощные источники света.

ИММЕРСИОННЫЙ ОБЪЕКТИВ МИКРОСКОПА ДЛЯ ОТРАЖЕННОГО СВЕТА, содержащий два положительных компонента, первьй из которых выполнен в виде плосковьшуклой апланатической лийзы, отличающи йс я тем, что, с целью повышения разрешающей способности путем увеличения числовой апертуры и улучшения коррекции полевых аберраций, между положительными компонентами введен отрицательный компонент, выполненный в виде склеенного из положительной и отрицательной линз мениска, обращенного вогнутостью к объекту, кривизна первой поверхности которого составляет не более ,a последней - не более 6,, где оптическая сила отрицательного компонента, причем отношение оптической Силы отрицательного компонента к оптической силе объектива лежит в пределах от - 0,2 до -0,4, а разность коэффициентов дисперсий стекол отрицательного компонента составляет не менее 15. 10 О) 00