Планапохроматический светосильный микрообъектив большого увеличения

Использование: в микроскопах для визуального наблюдения и фотографирования оптических объектов в обычном свете и свете их собственной люминесценции. Задача: улучшение моно и хроматических аберраций внеосевых пучков, уменьшение астигматизма и кривизны изображения, а также увеличение переднего отрезка и обеспечение длины тубуса - «бесконечность». Сущность: в планапохроматическом светосильном микрообъективе большого увеличения, содержащем шесть компонентов, первый из которых выполнен в виде мениска, обращенного вогнутостью к объекту, второй положительный компонент, склеенный из отрицательной и двояковыпуклой линз, третий склеенный компонент, четвертый компонент, склеенный из двояковыпуклой и отрицательной линз, пятый компонент и шестой, выполненный склеенным из положительной и отрицательной линз, мениск первого компонента выполнен из двух линз, третий компонент выполнен из одиночной двояковыпуклой и двусклеенной из отрицательной двояковогнутой и положительной двояковыпуклой линз, а пятый компонент выполнен в виде одиночной положительной двояковыпуклой линзы. Кроме того, положительная и отрицательная линзы шестого компонента склеены между собой плоскими поверхностями.

Предполагаемая полезная модель относится к области микроскопии и может быть использована в микроскопах для визуального наблюдения и фотографирования оптических объектов в обычном свете и свете их собственной люминесценции.

Известен объектив микроскопа [1], содержащий шесть компонентов (двенадцать линз), первый из которых положительный мениск, обращенный вогнутостью к объекту, второй выполнен в виде положительной линзы, склеенной из отрицательной и положительной линз, третий - трехсклеенная линза, состоящая из двух положительных с заключенной между ними отрицательной, четвертый, пятый и шестой компоненты выполнены каждый в виде двусклеенных линз, состоящих из двояковыпуклой и отрицательной.

К недостаткам следует отнести:

- недостаточную выходную апертуру;

- недостаточное исправление кривизны поля;

- недоисправленный хроматизм увеличения (ХРУ).

Для визуального наблюдения, фотографирования и фотометрического исследования малоконтрастных слабо люминесцирующих объектов с возможностью фотографирования требуются высокоапертурные микрообъективы с хорошо исправленными моно и хроматическими аберрациями в центре и полю зрения. Стекла объектива должны быть слабо люминесцирующими (их состав очень ограничен), для увеличения входной (выходной) апертуры наилучшей слабо люминесцирующей иммерсией является вода.

Наиболее близким техническим решением к заявляемой полезной модели является планапохроматический светосильный микрообъектив [2], состоящий из шести компонентов (двенадцать линз), первый из которых представляет собой положительный мениск, обращенный вогнутостью к объекту, второй положительный компонент, выполненный склеенным из отрицательной менискообразной и положительной двояковыпуклой линз, третий компонент выполнен трехсклеенным из двух положительных двояковыпуклых линз и заключенной между ними отрицательной, и далее последовательно четвертый, пятый и шестой компоненты, представляющие собой склейки из двояковыпуклой и отрицательной линз.

Достоинствами его являются высокая входная апертура, водная иммерсия, хорошо исправленные аберрации в центре поля и отсутствие хроматизма увеличения.

Однако объектив обладает следующими недостатками:

- большим остаточным астигматизмом и кривизной изображения, вследствие чего качество изображения быстро ухудшается от центра к краю;

- длиной тубуса 160 мм, ограничивающей, а порой делающей невозможным его применение в современных моделях микроскопов;

- наличием тройной склейки, сложной в изготовлении в условиях крупносерийного производства;

- малым значением переднего отрезка.

Современные модели микроскопов требуют комплектации высокоапертурными планапохроматическми микрообъективами, которые имеют улучшенную коррекцию полевых монохроматических и хроматических аберраций.

Основной задачей, на решение которой направлена полезная модель, является улучшение моно и хроматических аберраций внеосевых пучков, уменьшение астигматизма и кривизны изображения, а также

увеличение переднего отрезка и обеспечение длины тубуса -«бесконечность».

Для решения поставленной задачи предлагается планапохроматический светосильный микрообъектив большого увеличения, который, как и прототип, содержит шесть компонентов, первый из которых выполнен в виде мениска, обращенного вогнутостью к объекту, второй положительный компонент, склеенный из отрицательной и двояковыпуклой линз, третий склеенный компонент, четвертый компонент, склеенный из двояковыпуклой и отрицательной линз, пятый компонент и шестой компонент, выполненный склеенным из положительной и отрицательной линз.

В отличие от прототипа мениск первого компонента выполнен склеенным из двух линз, третий компонент выполнен из одиночной двояковыпуклой и двусклеенной из отрицательной двояковогнутой и положительной двояковыпуклой линз, а пятый компонент выполнен в виде одиночной положительной двояковыпуклой линзы.

Кроме того, положительная и отрицательная линзы шестого компонента склеены между собой плоскими поверхностями.

Сущность предлагаемой полезной модели заключается в том, что такое выполнение микрообъектива позволяет улучшить коррекцию моно и хроматичесчких аберраций внеосевых пучков, уменьшить астигматизм и кривизну изображения, увеличить передний отрезок и обеспечить тубус «бесконечность, при этом отсутствует хроматизм увеличения.

Кроме того, микрообъектив не содержит трехсклеенной линзы, что весьма существенно в условиях крупного серийного производства, при этом стекла, из которых выполнен объектив, являются слабо люминесцирующими.

Предлагаемый планапохроматический светосильный микрообъектив большого увеличения поясняется чертежом, на котором на фиг.1 представлена его оптическая схема, а также приложением, в

котором даны конструктивные параметры и аберрационные характеристики.

Заявляемый планапохроматический светосильный микрообъектив большого увеличения содержит расположенные по ходу луча первый склеенный компонент I, состоящий из положительного 1 и отрицательного 2 менисков, обращенных вогнутостью к пространству объекта, второй компонент II, склеенный из отрицательного мениска 3, обращенного вогнутостью к пространству изображений, и двояковыпуклой положительной линзы 4, третий компонент III, состоящий из одиночной положительной двояковыпуклой линзы 5 и склеенной из отрицательной двояковогнутой 6 и положительной двояковыпуклой 7 линз, четвертый положительный компонент IY, склеенный из положительной двояковыпуклой линзы 8 и отрицательной линзы 9. Пятый компонент V выполнен в виде одиночной положительной линзы 10, шестой компонент VI выполнен склеенным из положительной 11 и отрицательной 12 линз.

Кроме того, положительная 11 и отрицательная 12 линзы шестого компонента склеены между собой плоскими поверхностями.

Предлагаемый микрообъектив работает следующим образом.

Лучи от объекта наблюдения, расположенного в передней фокальной плоскости объектива, проходят через компонент I (линзы 1 и 2), образуя мнимое изображение, внося хроматизм увеличения ( ХРУ) и сферохроматические аберрации.

Компонент II (линзы 3 и 4) формируют также мнимое изображение, внося небольшой астигматизм и кривизну, переисправляя сферохроматические аберрации.

Далее компонент III (линзы 5, 6 и 7) также образуют мнимое изображение объекта, увеличивая ХРУ, частично исправляя сферохроматизм.

Компонент IY (линзы 8 и 9) создает мнимое изображение, внося большой астигматизм, кривизну, увеличивая ХРУ и переисправляя сферохроматизм.

Компоненты Y и YI (линзы 10, 11 и 12) исправляют сферохроматические аберрации осевого и внеосевых пучков, астигматизм, кривизну и ХРУ, образуя планапохроматическое изображение объекта в "бесконечности".

По предложенной схеме реализован микрообъектив с увеличением 63^х и числовой апертурой 1,2, работающий с водной иммерсией.

По сравнению с прототипом передний отрезок увеличен с 0,26 мм до 0,354 мм, объектив работает с тубусом «бесконечность». Все стекла объектива слабо люминесцирующие, что позволяет использовать его в люминесцентных микроскопах.

В микрообъективе достигнут высокий уровень коррекции:

волновые аберрации для точки на оси составляют (0,044 -0,47) в диапазоне от линий q до С', хроматическая разность увеличений отсутствует.

В таблице 1 приведены астигматические отрезки и астигматизм заявляемой полезной модели и прототипа Z'_m и Z'_s .

В таблице 2 приведены значения числа Штреля в плоскости Гаусса (ПГ) и плоскости наилучшей установки (ПНУ) S' от плоскости Гаусса.

Таблица 2
	ПГ			ПНУ
	№	Заявляемая Полезная модель	Прототип	Заявляемая Полезная модель		Прототип
				S' (мм)		S' (мм)
	0	0,93	0,91	0	0,93	-0,3	0,93
	1	0,13	0,03	-3	0,37	-6,7	0,06
	2	0,26	0,03	-2,2	0,56	-4	0,11
	3	0,39	0,03	-1,5	0,63	-3	0,15
	4	0,7	0,14	-0,5	0,78	-1	0,2

Из таблиц 1 и 2 видно, что астигматизм в заявляемой полезной модели примерно в 4 раза ниже, чем в прототипе, а кривизна изображения ниже примерно в 2 раза, при этом в плоскости Гаусса в заявляемой полезной модели число Штреля на середине поля не меньше 0,7, а в прототипе -0,14 при том же количестве компонентов и линз.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. США, патент №4505553, МПК: G 02 В 9/62, 1985 г.

2. Российская Федерация, патент №2082196, МПК: G 02 В 21/02, 1997 г. - прототип

1. Планапохроматический светосильный микрообъектив большого увеличения, содержащий шесть компонентов, первый из которых выполнен в виде мениска, обращенного вогнутостью к объекту, второй положительный компонент, склеенный из отрицательной и двояковыпуклой линз, третий склеенный компонент, четвертый компонент, склеенный из двояковыпуклой и отрицательной линз, пятый компонент и шестой компонент, выполненный склеенным из положительной и отрицательной линз, отличающийся тем, что мениск первого компонента выполнен склеенным из двух линз, третий компонент выполнен из одиночной двояковыпуклой и двусклеенной из отрицательной двояковогнутой и положительной двояковыпуклой линз, а пятый компонент выполнен в виде одиночной положительной двояковыпуклой линзы.

2. Планапохроматический светосильный микрообъектив большого увеличения по п.1, отличающийся тем, что положительная и отрицательная линзы шестого компонента склеены между собой плоскими поверхностями.