Микроскопы Labor-Microscopes
Разработка и производство микроскопов
онлайн заказ   подобрать микроскоп
 (812) 933-25-78
labomed@list.ru
Немного о нас

Ахроматический микрообъектив среднего увеличения

Ахроматический микрообъектив среднего увеличения

Изобретение относится к области микроскопии, точнее к микрообъектам - системам с дифракционно ограниченным качеством изображения, служащим для исследования особо тонких микроскопических структур в естественном свете и свете люминесценции. Известен ахроматический микрообъектив с особо большой апертурой и светосилой при увеличении U=-20, А=0,77. Он содержит четыре компонента, последовательно расположенных вдоль оптической оси: первый компонент - двухлинзовый склеенный; второй и четвертый - трехлинзовый склеенный; третий компонент - одиночный менис.

При достижении указанной апертуры конструкция данного микрообъектива представляется чрезвычайно сложной, а светопропускание низким. Он содержит десять линз, три из которых выполнены из материала с большой собственной люминесценцией. Эти недостатки отрицательно сказываются при его использовании в люминесцентном анализе.

Известен ахроматический микрообъектив среднего увеличения. Он содержит последовательно расположенные вдоль оптической оси четыре компонента: первый и третий - двухлинзовый склеенный; второй - одиночная двояковыпуклая линза; четвертый - трехлинзовый склеенный. В этом микрообъективе основное внимание уделяется достижению наилучшего качества изображения по полю, что определяет коррекционные возможности конструкции. Вследствие этого в нем не достигнута максимально возможная апертура и конструкция для реализации методов люминесцентного анализа не является оптимальной. К основным недостаткам микрообъектива относятся сложность конструкции, низкое светопропускание и недостаточно высокая разрешающая способность. Входная апертура данного микрообъектива - 0,65.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению является ахроматический микрообъектив среднего увеличения, выпускаемый на ОАО "ЛОМО". Он состоит из трех компонентов, расположенных последовательно на оптической оси, первый компонент - плосковыпуклая линза; второй компонент - трехлинзовый склеенный; третий компонент - двухлинзовый склеенный.

Выбранный в качестве прототипа объектив обладает рядом недостатков, что не позволяет использовать его при специальных микроскопических исследованиях (например, в люминесцентном анализе).

  1. Недостаточно высокая разрешающая способность, обусловленная пониженной апертурой в пространстве предметов /А=0,65/, что снижает потребительские свойства объектива.
  2. Недостаточная светосила объектива, пропорциональная четвертой степени апертуры А= 0,01625, что не позволяет эффективно использовать его в люминесцентном анализе.
  3. Увеличенное светорассеяние и собственная люминесценция оптических материалов.

Основной задачей, на решение которой направлено изобретение, является устранение указанных недостатков, т.е. создание такого ахроматического микрообъектива среднего увеличения, в котором были бы существенно повышены разрешающая способность и светосила. За счет этого были бы повышены его потребительские свойства. При этом конструкция рассматриваемого микрообъекта не должна быть усложнена в сравнении с прототипом, должны быть снижены его собственная люминесценция и светорассеяние, что также существенно влияет на качество изображения.

Поставленная задача достигается тем, что заявленный микрообъектив содержит последовательно расположенные вдоль оптической оси три компонента, первый из которых одиночная положительная линза, второй - трехсклеенный из двух двояковыпуклых и двояковогнутой линз, а третий компонент - двухлинзовый.

Ахроматический микрообъектив среднего увеличения отличается тем, что первый компонент выполнен в виде мениска, обращенного вогнутостью к предмету, а третий компонент выполнен в виде одиночного мениска, обращенного выпуклостью к предмету, и двояковыпуклой линзы. Кроме того, для получения абберационной коррекции в качестве материала одиночного мениска третьего компонента выбрано стекло с характеристиками: 1,65<ne<1,95, 15<VE<35, а соотношения радиусов кривизны r1, r2 и толщины d данного элемента удовлетворяют условиям: r1/r2= (1,2-1,5), r1=(3,3-3,8)d, где nе; ve - показатель преломления и коэффициент дисперсии соответственно.

Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что выполнение третьего компонента в виде отрицательного мениска, обращенного выпуклостью к предмету, и двояковыпуклой линзы, позволяет в рамках предложенной конструкции одновременно повысить разрешающую способность объектива примерно в 1,1 раза (за счет увеличения входной апертуры) и более чем в 20 раз (пропорционально 4-й степени отношения входных апертур) увеличить светосилу. Так, выполнение линз третьего компонента в виде одиночных отрицательного мениска и положительной линз, разделенных воздушным промежутком, величина которого выбирается из условий, описанных в формуле, дает возможность эффективно влиять на монохроматические аберрации осевого пучка, добиваться их минимизации, что косвенно обуславливает возможность увеличения апертуры как в пространстве предметов, так и в пространстве изображений, поскольку в предлагаемой конструкции появляется дополнительный элемент - "воздушная" линза.

Кроме того, выбор в качестве оптического материала стекла с указанными характеристиками и выполнение одиночного мениска третьего компонента указанных соотношений радиусов кривизны и толщины по оси позволяет оптимально использовать в объективе хроматические аберрации и монохроматические абберации внеосевых пучков.

Таким образом, использование всех указанных признаков позволило обеспечить возможность повышения в микрообъективе разрешающей способности при одновременном увеличении светосилы, что не достигнуто в известных объективах, и тем самым решить поставленную задачу. При этом очень важно, что количество линз (по сравнению с прототипом) не увеличено, а в качестве оптических материалов могут быть выбраны нелюминесцирующие стекла. Все это обусловливает высокие потребительские свойства предлагаемого объектива. Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежом, на котором представлена принципиальная схема микрообъектива, а также "ПРИЛОЖЕНИЕМ", в котором дан абберационный выпуск примера конкретного исполнения заявляемого объектива.

Объектив содержит последовательно расположенные вдоль оптической оси три компонента 1, 2, 3, первый из которых выполнен в виде одиночного мениска 1, обращенного вогнутостью к предмету, второй - трехсклеенный из двух двояковыпуклых линз 4, 5 и двояковогнутой линзы 6, третий компонент выполнен в виде сочетания мениска 7, обращенного выпуклостью к предмету, и двояковыпуклой линзы 8. Работает объектив следующим образом.

Первый компонент 1 строит мнимое изображение объекта с примерно 2-кратным увеличением, при этом вносят отрицательные монохроматические абберации осевого пучка, частично исправляется астигматизм, далее трехсклеенный компонент компенсирует монохроматические аберрации и переисправляет их, внося положительную сферическую абберацию и кому, он строит мнимое увеличенное изображение объекта. Далее одиночный мениск 5 работает с некоторым увеличением и компенсационным действием на аберрации по отношению к предыдущим элементам, строя мнимое изображение на "бесконечность". Рассмотренный объектив работает совместно с дополнительной тубусной линзой с f'т.л.=160 мм, что отвечает принятой в РФ современной концепции построения схемных решений микроскопов. Он имеет удовлетворительную абберационную коррекцию, что следует из приложения, по всему расчетному полю зрения, по типу коррекции - ахромат.

При увеличении микрообъектива Fм=-20 достигнута входная числовая апертура А=0,7, выходная А'=0,035, что выше, чем у известных аналогов и прототипа. При этом разрешающая способность повышается в 1,1 раз, светосила - более чем в 20 раз. Расчетное светопропускание составляет примерно 95%. Кроме указанных достоинств, предлагаемый объектив имеет следующие преимущества. Так, достигнуто снижение хроматической разности увеличений до значения ХРУ 1%, что позволяет разработать широкоугольный окуляр /F=10, 2У= 20 мм/, имеющий постоянный ХРУ по полю зрения. В заявленном объективе положение действительного выходного зрачка относительно опорной плоскости унифицировано со вновь рассчитываемыми объективами, а применение длины тубуса "бесконечность" позволяет использовать его в револьверном устройстве совместно с объективами, использующими другой тип коррекции.

Источники литературы

  1. Авторское свидетельство СССР 1219944, МПК G 02 В 21/02, 1986 г.
  2. Патент США 4280757, МПК G 02 В 21/02, 1981 г.
  3. ТУЗ-3.870-83. Объективы для микроскопии, ЛОМО. - прототип.
Последние новости

Участие в конференциях - это тоже своего рода работа, и тяжёлая. А раз это работа, мы должны отчитаться…

Опубликовано: 17.04.2019

Представляем новые модели оригинальных устройств, совмещаемых в рамках единой конструкции – микроскоп…

Опубликовано: 23.01.2019

В нашем проекте Labor-Microscopes™ завершены все мероприятия по разработке, изготовлению опытных образцов,…

Опубликовано: 24.09.2018

В связи с выполняемыми в нашем проекте работами по созданию универсального многофункционального микроскопа…

Опубликовано: 10.08.2018