ОБЪЕКТИВ МИКРОСКОПА МАСЛЯНОЙ ИММЕРСИИ

Предлагаемая полезная модель относится к оптическому приборостроению, а точнее к иммерсионным объективам микроскопов.
×
Известен объектив микроскопа масляной иммерсии 90×1,25 (ОМ-41), приведенный в монографии «Микроскопы» изд. Машиностроение, 1969 г. авт. Поляков Н.Н. и др. Указанный объектив включает в себя четыре компонента, последовательно расположенных по ходу лучей, первый из которых - плосковыпуклая положительная линза, второй - одиночный положительный мениск, обращенный вогнутостью в пространство объекта, третий - положительная двусклеенная линза, содержащая отрицательный мениск, обращенный вогнутостью в пространство изображений, и двояковыпуклую положительную линзу, четвертый - положительная двусклеенная линза, содержащая отрицательный мениск, обращенный вогнутостью в пространство изображений, и двояковыпуклую положительную линзу. Объектив имеет ахроматическую коррекцию, высокую входную апертуру и высокое линейное увеличение. К его недостаткам можно отнести то, что хроматизм увеличения не исправлен и достигает 2%, а также он обладает линейным увеличение 90 и парфокальной высотой Н=33 мм, что не отвечают требованиям современных стандартов, предъявляемых к объективам микроскопа.
Известен объектив микроскопа масляной иммерсии (патент РФ № 2010227, МПК G02D 21/02, дата приоритета 25.04.1991, дата публикации 30.03.1994), содержащий одиночные плосковыпуклые линзы, положительную двояковыпуклую линзу с равными радиусами, отрицательный мениск, склеенный из двояковыпуклой и двояковогнутой линз, вторую положительную одиночную двояковыпуклую линзу, положительный мениск, обращенный вогнутостью к пространству изображений и склеенный из выпукло-плоской и плосковогнутой линз, и тубусную линзу. К его недостаткам можно отнести большое число компонентов и не до конца исправленный хроматизм увеличения, составляющий -0,24%.
Наиболее близким к заявленной полезной модели является объектив микроскопа масляной иммерсии 100×1,25МИ (ОХ-32), оптическая схема которого описана в статье Л.Н. Андреева «Синтез элементной оптической базы микроскопов», опубликованной в «Оптическом журнале», №4, 2000, который принят авторами за прототип. Объектив содержит четыре компонента, последовательно расположенных по ходу лучей, первый из которых - плосковыпуклая положительная линза, второй - одиночный положительный мениск, обращенный вогнутостью в пространство объекта, третий - положительная двусклеенная линза, содержащая отрицательный мениск, обращенный вогнутостью в пространство изображений, и двояковыпуклую положительную линзу, четвертый - положительная двусклеенная линза, содержащая отрицательный мениск, обращенный вогнутостью в пространство изображений, и двояковыпуклую положительную линзу. Объектив имеет ахроматическую коррекцию, высокую входную апертуру и высокое линейное увеличение. Недостатком данного объектива является неисправленный хроматизм увеличения, достигающий 2%.
Задачей заявляемой полезной модели является создание объектива микроскопа масляной иммерсии с исправленным хроматизмом увеличения, что дает возможность получить изображение с улучшенным качеством.
Решение данной задачи достигается тем, что в объектив микроскопа масляной иммерсии, содержащий четыре компонента, расположенных по ходу распространения излучения, первый из которых представляет собой плосковыпуклую положительную линзу, второй - одиночный положительный мениск, обращенный вогнутостью в пространство объекта, третий - положительная двусклеенная линза, содержащая отрицательный мениск, обращенный вогнутостью в пространство изображений, и двояковыпуклую положительную линзу, четвертый - положительная двусклеенная линза, содержащая отрицательный мениск, обращенный вогнутостью в пространство изображений, и двояковыпуклую положительную линзу, после четвертого компонента введены пятый и шестой компоненты, представляющие собой плоскопараллельные пластинки, расположенные на конечном расстоянии друг от друга и склеенные из плосковыпуклой и вогнутоплоской линз, причем для оптических материалов линз в плоскопараллельных пластинках выполняются условия: коэффициенты преломления для средней длины волны одинаковые, а разности коэффициентов средней дисперсии линз в обеих пластинках равны, но противоположных знаков  - коэффициенты средней дисперсии плосковыпуклой и вогнутоплоской линз первой гиперхроматической линзы,  - коэффициенты средней дисперсии плосковыпуклой и вогнутоплоской линз второй гиперхроматической линзы, при этом . Указанная совокупность признаков позволяет реализовать оптическую схему объектива микроскопа масляной иммерсии с исправленным хроматизмом увеличения.
D
Плоскопараллельные пластинки, расположенные друг от друга на конечном расстоянии, склеенные из плосковыпуклой и вогнуто-плоской линз, выполненных из оптических материалов, для которых разность коэффициентов средней дисперсии плосковыпуклой линзы и вогнутоплоской линзы в обеих плоскопараллельных пластинках равны, но противоположного знака , обеспечивают коррекцию хроматизма увеличения. Выполнение условия равенства показателя преломления для основной длины волны n всех линз в плоскопараллельных пластинках не нарушает коррекции монохроматических аберраций. Исключение любого из них ведёт к невозможности реализации оптической системы.
Совокупность всех признаков позволяет решить поставленную задачу, исключение любого из них ведет к невозможности реализации объектива микроскопа масляной иммерсии с исправленным хроматизмом увеличения.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, где на фигуре представлена оптическая схема объектива микроскопа масляной иммерсии.
Объектив микроскопа масляной иммерсии содержит шесть компонентов, первый из которых представляет собой плосковыпуклую положительную линзу 1, второй - одиночный положительный мениск 2, обращенный вогнутостью в пространство объекта, третий - положительная двусклеенная линза 3, содержащая отрицательный мениск, обращенный вогнутостью в пространство изображений, и двояковыпуклую положительную линзу, четвертый - положительная двусклеенная линза 4, содержащая отрицательный мениск, обращенный вогнутостью в пространство изображений, и двояковыпуклую положительную линзу, пятый - плоскопараллельная пластинка 5, склеенная из плосковыпуклой и вогнутоплоской линз, шестой - плоскопараллельная пластинка 6, склеенная из плосковыпуклой и вогнутоплоской линз, при этом пятый и шестой компоненты расположены на конченом расстоянии друг от друга, причем коэффициенты преломления для средней длины волны оптических материалов линз в плоскопараллельных пластинках одинаковые, а разности коэффициентов средней дисперсии линз в обеих пластинках равны, но противоположных знаков
Работа полезной модели заключается в следующем.
Пучок полихроматических лучей с большой числовой апертурой, выходящий из плоскости предмета, проходит через компоненты 1, 2, 3 и 4 на фиг. и выходит слабосходящимся без нарушения коррекции монохроматических аберраций, но с неисправленным хроматизмом увеличения. Далее при прохождении через компоненты 5 и 6 не происходит нарушения монохроматических аберраций и хроматизма положения, но происходит коррекция хроматизма увеличения.
Примером конкретной реализации предлагаемой полезной модели является расчет объектива микроскопа масляной иммерсии 100×1,25МИ.
В таблице 1 приведены конструктивные параметры, в таблице 2 - технические характеристики, в таблице 3 - аберрации точки на оси, в таблице 4 - аберрации главного луча.
Таблица 1. Конструктивные параметры объектива
№ пов.
R, мм
d,мм
Марка стекла
Кедровое масло
1
∞
0,17
К14
2
∞
0,156
Кедровое масло
3
∞
0,92
К8
4
-0,787
0,05
5
-6,95
1,2
К8
6
-2,032
0,1
7
22,65
1
ТФ1
8
6,281
1,75
К8
9
-5,37
1,2
10
184,93
1
ТФ4
11
4,286
2
К8
12
-7,178
1
13
∞
1,5
ТК14
14
-10,593
1
Ф1
15
∞
27,45
16
∞
1,5
Ф1
17
-7,943
1
ТК14
18
∞
Таблица 2. Технические характеристики объектива
Название характеристики
Значение
Фокусное расстояние, мм
1,89
Числовая апертура
1,25
Линейное увеличение, <sup>×</sup>
-100
Линейное поле в пространстве изображений, мм
20
Таблица 3. Аберрации точки на оси
h, мм
ΔS’, мм
Δy’, мм
η, %
<img file="00000005.jpg" he="6" wi="16" img-content="undefined" img-format="jpg" />, мм
tgσ’
146,05
-4,34
-0,056
-0,13
-2,14
1,288
102,15
0,25
0,003
0,03
-2,10
1,087
71,84
-0,98
-0,009
0,00
-2,04
0,893
45,29
-1,48
0,010
-0,02
-1,96
0,633
0
0
0
0
-1,86
0
Таблица 4. Аберрации главного луча
y, мм
y’, мм
z’<sub>m</sub>, мм
z’<sub>s</sub>, мм
z’<sub>s</sub> - z’<sub>m</sub>, мм
<img file="00000006.jpg" he="12" wi="8" img-content="undefined" img-format="jpg" />, %
0,100
-10,019
-32,93
-29,49
-3,44
-0,03
0,071
-7,058
-17,62
-15,83
-1,79
-0,01
0
0
0
0
0
0
Техническим преимуществом представленной полезной модели является то, что полученный объектив микроскопа масляной иммерсии в отличие от прототипа имеет исправленный хроматизм увеличения, что дает улучшенное качество изображения. Предложенный объектив микроскопа масляной иммерсии может использоваться с обычными окулярами, а не с компенсационными, что позволяет сократить номенклатуру при комплектации оптики микроскопов, а также с матричными приемниками оптического излучения.