ПЛАНАПОХРОМАТИЧЕСКИЙ ВЫСОКОАПЕРТУРНЫЙ ИММЕРСИОННЫЙ МИКРООБЪЕКТИВ БОЛЬШОГО УВЕЛИЧЕНИЯ

Предлагаемая полезная модель относится к оптическому приборостроению, а именно к объективам микроскопов, и может быть использована 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 заявляемой полезной модели 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 направлена предлагаемая полезная модель, 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 предлагаемой полезной модели 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 заявляемой полезной модели позволила получить технический результат, заключающийся в увеличении линейного поля изображения, устранения хроматизма увеличения, а также улучшения коррекции внеосевых пучков.
Предлагаемый планапохроматический высокоапертурный иммерсионный микрообъектив большого увеличения поясняется чертежом, на котором на фиг.1 представлена его оптическая схема, а также Приложением, в котором даны конструктивные параметры и аберрационные выпуски.
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.
x
По предложенной схеме реализован иммерсионный микрообъектив с увеличением 125, 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
Предлаг.
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
Приложение
Фокусное расстояние, мм:
1.6
Числовая апертура в пространстве предметов:
1.25
Диаметр изображения, мм:
25.0
Параксиальное линейное увеличение, краты:
-125.0
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