ПЛАНАХРОМАТИЧЕСКИЙ КВАРЦ-ФЛЮОРИТОВЫЙ ОБЪЕКТИВ МИКРОСКОПА МАЛОГО УВЕЛИЧЕНИЯ
PLAN-ACHROMATIC QUARTZ-FLUORITE MICROSCOPE LOW MAGNFICATION LENS

Предлагаемое изобретение относится к оптическому приборостроению, а именно к объективам микроскопов, и может быть использовано в люминесцентных микроскопах, работающих при больших перепадах температур в проходящем и отраженном свете, в которых возбуждение люминесценции производится глубоким ультрафиолетом (от 250 нм), а наблюдение производится в видимом диапазоне.
Известен ахроматический объектив микроскопа [1], содержащий три положительных компонента, первый и третий из которых одиночные линзы, а второй - двусклеенная линза, включающая отрицательную линзу и двояковыпуклую линзу, радиус склейки которой обращен вогнутостью к пространству изображения. Первый и второй компоненты выполнены в виде двояковыпуклых линз, а третий - в виде мениска, обращенного вогнутостью к пространству предметов. Все положительные линзы выполнены из стекла с показателем преломления не более 1,5 и коэффициентом средней дисперсии не менее 68, а отрицательная линза выполнена из стекла с показателем преломления не менее 1.75 и коэффициентом средней дисперсии не более 28.2.
К недостаткам указанного объектива следует отнести небольшое рабочее расстояние, а также большие астигматизм и кривизну, не позволяющие одновременно наблюдать все поле зрения.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому изобретению является объектив микроскопа ахроматический [2], содержащий последовательно расположенные по ходу луча три положительных компонента, первый из которых выполнен в виде одиночной плосковыпуклой линзы, обращенной плоскостью к пространству предметов, второй - в виде одиночной линзы и третий - в виде двусклеенной линзы, состоящей из отрицательного мениска и двояковыпуклой линзы.
Фокусное расстояние одиночной положительной линзы, установленной перед двусклеенной линзой, составляет 1,8-2,2 фокусного расстояния всего объектива, а поверхность склейки обращена вогнутостью к пространству изображений.
Объектив имеет довольно простую конструкцию, поле зрения 20 мм.
Его недостатками являются неисправленные астигматизм и кривизна, не позволяющие одновременно наблюдать все поле зрения, а также наличие плоской поверхности, из-за которой объектив имеет большой коэффициент засветки, не позволяющий использовать его при работе в отраженном свете, и недостаточно большое рабочее расстояние.
Основной задачей, на решение которой направлено изобретение, является увеличение рабочего расстояния для обеспечения возможности работать с толстыми кюветами в проходящем свете и с манипуляторами в отраженном, улучшение качества изображения по всему полю зрения и обеспечение допустимо малого коэффициента засветки.
Поставленная задача решается с помощью предложенного планахроматического кварц-флюоритового объектива микроскопа малого увеличения, который, как и прототип, содержит последовательно расположенные три компонента, первый и третий из которых положительные.
1
2
3
об
1
об
2
об
3
об
В отличие от прототипа первый положительный компонент с оптической силой φ выполнен в виде двояковыпуклой линзы, второй компонент с оптической силой φ выполнен отрицательным в виде двояковогнутой линзы, а третий положительный компонент с оптической силой φ выполнен в виде двояковыпуклой линзы, при этом положительные первый и третий компоненты выполнены из флюорита, а отрицательный второй компонент выполнен из кварцевого стекла, кроме того, отношения оптических сил компонентов к оптической силе всего объектива φ удовлетворяют следующим соотношениям: 1.5<φ/φ<2; |4|<φ/φ<|5|; 2<φ/φ<3, а отношения радиусов кривизны имеют следующие значения:
11
12
в первом компоненте - |1.5|<R/R<|2.5|;
21
22
во втором - |0.3|<R/R<|0.7|;
31
32
в третьем - |0.8|<R/R<|1.7|,
где R - радиус сферической поверхности, φ=1/f', f' - фокусное расстояние.
Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что выполнение первого и третьего положительных компонентов из флюорита с расположенным между ними отрицательным вторым компонентом, выполненным из кварцевого стекла, обеспечило возможность работы в глубоком ультрафиолете, а вышеприведенные отношения оптических сил и радиусов кривизны позволили значительно увеличить рабочий передний отрезок, улучшить качество изображения внеосевых пучков и обеспечить допустимо малый коэффициент засветки.
На основании изложенного можно сделать вывод, что новая совокупность существенных признаков заявляемого изобретения позволила получить технический результат, заключающийся в планахроматической коррекции, позволяющей одновременно наблюдать все поле зрения, обеспечить работу в отраженном свете и за счет большого рабочего отрезка, при работе в проходящем свете осуществляется возможность работы с толстыми кюветами, а в отраженном - с манипуляторами.
Предлагаемый планахроматический кварц-флюоритовый объектив микроскопа малого увеличения поясняется чертежом, на котором представлена его оптическая схема, а также приложением, в котором даны конструктивные параметры и аберрационные выпуски.
Заявляемый планахроматический кварц-флюоритовый объектив микроскопа малого увеличения содержит последовательно расположенные три компонента.
1
2
3
Первый положительный компонент с оптической силой φ выполнен в виде двояковыпуклой линзы 1, второй компонент с оптической силой φ выполнен отрицательным в виде двояковогнутой линзы 2 и третий положительный компонент с оптической силой φ выполнен в виде двояковыпуклой линзы 3.
Положительные первый и третий компоненты выполнены из флюорита, а отрицательный второй компонент выполнен из кварцевого стекла.
об
1
об
2
об
3
об
Отношения оптических сил компонентов к оптической силе всего объектива φ удовлетворяют следующим соотношениям: 1.5<φ/φ<2; |4|<φ/φ<|5|; 2<φ/φ<3, а отношения радиусов кривизны имеют следующие значения:
11
12
в первом компоненте - |1.5|<R/R<|2.5|;
21
22
во втором - |0.3|<R/R<|0.7|;
31
32
в третьем - |0.8|<R/R<|1.7|,
где R - радиус сферической поверхности, φ=1/f', f' - фокусное расстояние.
Предлагаемый объектив работает следующим образом.
Объектив работает с тубусной линзой с фокусом f'=160 мм.
Лучи от объекта наблюдения, расположенного в передней фокальной плоскости микрообъектива, проходят через двояковыпуклую линзу 1 первого положительного компонента, образуя действительное изображение, внося отрицательные сферическую аберрацию, кому, астигматизм и кривизну.
Далее двояковогнутая линза 2 второго отрицательного компонента образует мнимое изображение объекта в передней фокальной плоскости третьего положительного компонента, переисправляя сферическую аберрацию, частично компенсируя кому, исправляя астигматизм и кривизну.
Двояковыпуклая линза 3 третьего положительного компонента переносит изображение объекта в бесконечность, образуя планахроматическое изображение объекта.
х
По предложенной схеме реализован объектив с увеличением 5, числовой апертурой 0.1, линейным полем изображения 20 мм и рабочим расстоянием 17.2 мм.
В таблице 1 представлено число Штреля, характеризующее качество изображения объектива для приведенных относительных значений величин изображения.
Таблица 1
Отн. значение величины изображ.
Число Штреля
1
0.53
0.866
0.54
0.707
0.61
0.5
0.73
0
0.8
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ
1. Российская федерация, авторское свидетельство №1777113, МПК: G02B 21/02, 1992 г.
2. SU, авторское свидетельство №1224772, МПК: C02B 21/02, 1986 г. - прототип.