ПЛАНАПОХРОМАТИЧЕСКИЙ СВЕТОСИЛЬНЫЙ МИКРООБЪЕКТИВ БОЛЬШОГО УВЕЛИЧЕНИЯ

Предполагаемая полезная модель относится к оптическому приборостроению и может быть использована при конструировании микрообъективов планапохроматов для комплектации лабораторных и исследовательских моделей биологических, люминесцентных и других микроскопов типа ЛЮМАМ-F, ЛЮМАМ -РП011, 12, AL/3000, МИКМЕД-Н и
Объективы планапохроматы предназначены для наблюдения и фотографирования особо тонких микроскопических структур, требующих высокой разрешающей способности и высокого контраста изображения. От объективов микроскопов с другими типами оптической коррекции их отличает наиболее совершенное исправление аберраций и соответственно большие числовые апертуры при равных увеличениях объектива.
Известны планапохроматические микрообъективы с улучшенными характеристиками по полю 1, 2, однако остаточный хроматизм увеличения (ХРУ) колеблется от 1% до 1,5%, а астигматизм и кривизна на краю поля зрения значительны.
Известны планапохроматические микрообъективы 3, 4. Они имеют хорошее исправление астигматизма и кривизны по всему полю зрения, полностью исправлен ХРУ.
Однако эти объективы содержат большое количество линз, сложную и нетехнологичную в изготовлении трехсклеенную линзу, кроме того, одна из линз последнего компонента выполнена из стекла ОФ-4, которое является люминесцируюш;им и не желательно к использованию в люминесцентных микроскопах.
Наиболее близким техническим решением к заявляемой полезной модели является планапохроматический объектив микроскопа, состоящий из пяти компонентов, последовательно расположенных вдоль оптической оси, первый из которых представляет собой положительный мениск, обращенный вогнутостью к объекту, второй отрицательный компонент, выполненный двусклеенным из отрицательной и положительной линз, третий компонент выполнен трехсклеенным из двух положительных линз и заключенной между ними отрицательной, четвертый положительный компонент выполнен двусклеенным из положительной и отрицательной линз, а пятый отрицательный компонент выполнен в виде двусклеенного отрицательного мениска, обращенного вогнутостью к пространству изображенийГ57.
Объектив имеет высокое качество изображения в центре и по полю, а также исправлены монохроматические и хроматические аберрации.
,Ш//.Р конструкцию, высоки допуски на изготовление оптических деталей. Большое значение имеет оптимальное построение оптической схемы, рациональное распределение габаритной и аберрационной нагрузок между компонентами.
Основной задачей, на решение которой направлена полезная модель, является упрощение конструкции при сохранении высокого качества изображения по всему полю зрения.
Для решения поставленной задачи предлагается планапохроматический микрообъектив, который, как и прототип, содержит четыре компонента, первый из которых положительный мениск, обращенный вогнутостью к пространству объекта, второй компонент, склеенный из отрицательной и положительной линз, третий склеенный компонент и четвертый компонент, выполненный в виде двусклеенного мениска, обращенного вогнутостью к пространству изображений.
В отличие от прототипа, второй компонент выполнен положительным, а третий компонент выполнен склеенным из отрицательной и положительной линз, при этом линзы второго, третьего и четвертого компонентов выполнены из оптических материалов со следующими коэффициентами дисперсии:
80  V2I « V31 « V42  95,
25  V22  V32  32,
50  V41  55.
Кроме того, четвертый компонент выполнен положительным, а в промежутке между третьим и четвертым компонентами введена материальная ирисовая диафрагма.
Сущность предлагаемой полезной модели заключается в том, что благодаря предложенному выполнению микрообъектива достигнута высокая степень коррекции сферохроматической аберрации, комы, кривизны, астигматизма и хроматизма увеличения.
Объектив обладает универсальной конструкцией, в которой может быть реализован метод фазового контраста благодаря существованию действительной плоскости изображения входного зрачка, расположенного в воздушном промежутке между третьим и четвертым компонентами, с которой совмещаются фазовые пластины. Кроме того, в этой плоскости расположена материальная ирисовая диафрагма, используемая для тонкой регулировки контраста и глубины резкости.
Выполнение третьего компонента объектива склеенным из отрицательной и положительной линз, а также выполнение линз второго, третьего и четвертого компонентов из материалов с вышеперечисленными коэффициентами дисперсии позволяет упростить конструкцию объектива до четырех компонентов в отличие от прототипа, который содержит их пять, при этом объектив обладает планапохроматической коррекцией, хроматизмом увеличения, равным нулю, имеет высокую числовую апертуру, высокий контраст изображения при большом линейном поле зрения.
,,УГ ЯУ/ /Конструкция объектива проста и эффективна для серийного выпуска. Предложенные оптические материалы освоены в серийном производстве.
Предлагаемый микрообъектив весьма эффективен также для люминесцентных исследований, т.к. имеет высокую числовую апертуру и содержат материалы, имеющие высокое пропускание и свободные от собственной люминесценции.
Благодаря технологичности конструкции (отсутствию крутых склеенных поверхностей), материалам, широко применяемым в серийном производстве, количеству линз и компонентов, уменьшенному по отношению к таковым в планобъективах равного увеличения, предлагаемый микрообъектив позволяет суш,ественно повысить уровень отечественного приборостроения.
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 харакгеристики.
Заявляемый планапохроматическиймикрообъектив содержит
расположенные по ходу луча первый компонент I, выполненный в виде положительного мениска 1, обраш;енного вогнутостью к пространству объекта, второй положительный компонент II, склеенный из отрицательной 2 и положительной 3 линз, третий положительный компонент III, склеенный из отрицательной 4 и положительной 5 линз и четвертый компонент IY, склеенный из отрицательного 6 и положительного 7 менисков, обращенных вогнутостью к пространству изображений.
IWli-f f Между третьим и четвертым компонентами в воздушном пространстве
размещена материальная ирисовая диафрагма 8.
Линзы второго, третьего и четвертого компонентов выполнены из оптических материалов со следующими коэффициентами дисперсии:
80  V21 « V31  V42  95,
25  V22 « V32  32,
50  V41  55.
Микрообъектив работает следующим образом.
Лучи от объекта наблюдения, расположенного в передней фокальной плоскости объектива проходят мениск 1 компонента I фронтальной части, образуя мнимое изображение объекта с увеличением  2,3, внося ХРУ  1,2%, сферохроматическую аберрацию и кому, компоненты II и III также создают мнимое изображение объекта, увеличивая ХРУ до 2%, сферохроматическую аберрацию и кому, сохраняя исправленными астигматизм и кривизну и далее компонент IY компенсирует сферохроматизм, кому и ХРУ, строя изображение объекта в «бесконечности.
Объектив рассчитан для работы с дополнительной тубусной системой.
В качестве примера конкретного исполнения представлен объектив с увеличением 63 с тубусной системой f  160 мм и числовой апертурой в пространстве предметов 0,9. В нем достигнут высокий уровень коррекции: волновые аберрации для осевой точки в диапазоне длин волн от F до С  не
превышают ОДЗХ , для а - 0,5Х, хроматизм увеличения равен 0%. Число Штреля на краю поля зрения 0,52, на середине - 0,78 и в центре 0,95.
По сравнению с прототипом сохранена планапохроматическая коррекция и числовая апертура, равная 0,9, ХРУ  0%, уменьшено количество линз объектива на три, отсутствует тройная склейка и люминесцируюш,ие стекла (прототип содержит люминесцирующее стекло ОФ 4, неустойчивое квлажной атмосфере и кислой среде), объектив содержит материальную ирисовую диафрагму.
источники ИНФОРМАЦИИ
1.Патент Великобритания № 1283718, МГЖ: G 02В 21/02.
2.Патент США № 3525562, МПК: G 02В 21/02.
3.Патент Российской Федерации № 2079155, МПК: G 02В 21/02,
1997 г.
4.Патент Российской Федерации № 2104576, МПК: G 02В 21/02 1998 г..
5.Авторское свидетельство СССР № 1485184, МПК: G 02В 21/02, 1989 г. - прогг)оти1.
(ОС M f if-- - . Систе титтт. штттшшж т
Осевке Светоше КархиПоыаатвпк препоипения
М Радкуси расст. М1со.ты стехоя пав., крюмэни
BftlfRT: Бпкз. раэиер Y
99 -.OiO NN nnociocTb
ЙЗОБРА1: Блкэ. размер У 10.00000 ml SI
« ЗРАЧ:  SP .0000 (ни)
Относительние величины предмета /: 1.000 .BOO .700 .SCO .250 Относительное винмимроаанке верхнее; .220 .176 .Ш .112 .053 втносительное гяньетироваиие мннее : .083 .062 .052 .034 .016
-Х(зд лучей ввппнесшй сиотеяс// .
рияоженмв
lain 43в9Ш 7/ 2/2002 14:52 OPW.-PC
L-.54Ш .MIBO .18000
(.435К .58930 1
.000 IHN от ПЛ.Гаусса
al 6386942 28/ 5/2002 14:17 OPAl-PC
СястенаlOICTFriTIBflir  OBf Л1Ш СКТЩ
Mapii flonsareii (иеви
creioi
I: .ьщг,шво;4Ш
mm
U4 1.5Ше1.512601.Ш15
mm
CTI1S 1,747651.740381,75527 В031П
5 imn1,748S6;i;m43
СШ 1.434961,432711.43729
mm
1.761711.748561.77643
CIF2 1.43Ш1,43271143729
mm
Ш1М
СШ8 1.747651,748381.75527
5 1.761711,748561.77643
mm
«13 1606261.681341.61138
Я 1.616881 808ft41.12565 В031У1
Wl 1,652191,642951.6
mm
:|;Ш
19 -187,400
:-S«|5 .Ш «r иостть
Ш  |раз1И И  .
Ш (ИИ) SI: 0БШ: Виз. раЭиерГ: 10.
6Х.ЗРАЧ: W:99: SP: . 00№ Ы)
OTBOCiTetUMe  В1)в;виёта . 1.006 .880.780.51H). 250 OTiorateilicw шИкроваш seHiee:, .Ш . 178 ;,157.112.053 Oreocmff HQf  niE$« . OM . 062 .952,1134 .015
СястенаРабота-иг
flapaiciatbiie lapaireifflCTiKi
ГS sr
-9.79203 9.79203 .14545 -4IT. 91070
SSiSe SP SP((ни)/(HH)(TP) (датр)
-.01000Ш; 98800ifft9098a-.9fa9 .80008 -1.«гш
-.OldOt)168.90800171.45130: -.оШ .00000
-.01000Ш 908001$Л 5983 -,80005 .00000
{ .43583.ШЗО)
(1.525261,51470)
( 1. Т62531. 74480)
{ 1.7Ш41,75590F
{ 1.439491.43383j
(1.78134175500j
( 1.439491.ШЗ-)
{ 1.78253I,440a)
{1.791341.75500)
( 1.6Ш11.603W)
( 1.634311.6128S)
(1.872451.64750)
(Wf Of oi/llircea
em-PC
1 sr
9.93748 -457.74270
-1.1
eicwua- -
lapamiweir HI: гяав1К  оггш
ВвШ1 1 ер11еггШ||Ш з; i3o6iHU
11 его PC ri orBOfj; (ни) teoe.i; (wr) „
1
OPJl-PC
Acrtrxaf.
ri 4vis
, .. i  .
i.0568.Ю« 01;8ЙГ-;1в6ё
ml :
J7 8;й385а1.1388:ч 1823
. 8(
S.
.ар.036179.8427-У 0668.700: 7.i
..ОШ43.4Ш-.0370
.m s.i
.Ш.001Ш.0961-.0086
.250 2. SOOWO
. ODD,
..0000.000000,0000 .9000
,..
9ШП-К
fel  пеЦеум
(celiTBiil
b
м bOlr--
-.9fl«
-.еШ
- Щ
r.efl4Zi -,0«
m -,ш
.МвО| : Offer
fafiomlT
weii oeesofo nysia: i ; Jipojioibfeee a6ei piiqil (ми)
аберрацн (ни)
12.21300
-6.32021
.03332
2.34iW
118181 -.Й106
-.ШШ
.4379ff
2.imV
Г..Ш
-. 02475 -. Ш51
-;оош
-. mn
,35950
.35Ш
2. 5513ft
I 8fi3oei.
Boiftorae
nL
(ДЛ. 80«)
.0509 .2304.Ш
.т 206.4331
-.0549 .0657.11904 Л33$ Ш.39
.0611; ,|943 .0128 82:4978
.0266 .0577.10217 . OU3 50.3879 .0000 .0000 .0000 .0000 абОТа-й
.i
рацн осевого Dftia :
I лЕомречш а ррэдп (мн) B9«Aai| iii абвррщи (sf)
t . . о  - 4 -13, Ш
.033327
t;3441f
1Ш .0( -.123Ш: Ш|
inefalM -.Ш1
:5;692М
1.Ш-.№ 4.29501
8Ш
OPil-PC
OP4L-PC tt1
j-2
-.:U01787
. 188902 .005359 .014Ш -.OMZ48 v02188 .002550 .000000
I 3P ()
OFAl-PC
-.203547
. тп
.Ш1Р . 037Ш
-.mm: .ОЩ7
-.611415 . 030567 й««а-1Т A iiiuqii вкеосеш д;шв 9 ше$«чш  Bii. ioQpxiiafB 1ят.Шт Нв 1д19Ка|Н во$ e«4«Bfe В}ш 1 Ъ 157   М882 . 22786 Oi743 -.1Ш7 -.8$ -.024Н -.ЭДШ Ш7 -.83552 -L11 -1.7Й C079ft -ШЙ -2.2 -.00581 ОШ1 -15$ -.80488 1 . .т -2.71 -.01142  , -1.000-2.8 -.06428  . -.126 КвШ104Я1ЬЩ сечете %ш . 1732S 1.000 -ЛЗ -J3|2t t . . 866 -, 30  . 01648  -.08518 .707 -.50 -.«Ш -.05626 .500 -.75 -.вШ1 -.92591 . .(йвао .ошв  -.ШУ :3-/ i ;:--.i« 1 {й|Ы}|ьЫ  -.01544 -.Ш18 . -.Ш52 9 - ША 015ТЗ  ОЙ8 -.0348Г f Н«р1Я10181ь се«1«ие t 4 1 1.000 .4$ -00770 .1ШЗ .866 .27 00611 ОШ ;707 .07 -00179 . Ш« .500 -.21 -00422 .ЙЙ4 .000 -.86 ОООП  - mil -.580 -1.52  00182 ОвЙ -.707 -1.80 ОШ  03773 -.866 -2.01 02055 06Ш -DSSOS -1.000 -2.17 -02782  - ООШ -.09635 )l« ieiQiiai Bo« wwa  & I: -.039 .Л ......,,.. .ш :.шш -лш
Работа-Ш
СистемаХод |учей в оптичесюв свстене
ОРАЬ-РС
Ааергурвая дяафраг
99 ,900 -.059 .702 СкстенаГабарвти пучюв
ЯАоертуриI
передниезадяве
Ах - АуАх - Ау-1
IiRHa воден - . 5461
1, 88751 . 76111 -. 01394 -, 01178
2. 89173 , 79226 -, 01405 -. 01238
3. 89368 . 80636 -. 01411 -. 01264
4. 89689 .83442 -. 01419 -. 1)1316
5.89948 .86835 -, 01425 -. 01376
0. 89997 , 8999 -, 01427 -. 01427 Ддина воднн - 6438
1. 88745 ,76038 -. 01387 -. 01174
2.89157 .79230 -.01398 -.01234
3. 89352 . 80642 -. 01403 -. 01260
4.89519 . 83450 -. 01408 -. 01310
5. 89479 . 86930 -. 01410 -. 01370
0.89452 .89452 -.01411 -.01411 JiKHa BOJHU - . 4800
1. 88752 . 76073 -. 01404 -. 01183
2. 89180 .79140 -. 01416 -. 01242
3,89376 .80545 -. 01421 -. 01269
4. 89699 .83340 -. 01429 -. D1321
5.89962 .86832 -. 01436 -. 01384 О .89997 .89997 -.01438 -.01438
Длкна BOIHB - .4358
-. 01416 -. 01187
1.88751 . 75926 . 78993 -. 01428 -. 01247
2.89179
3.89376.80390 -. 01433 -. 01274
4. 89702. 83168 -. 01442 -. 01328
5.89972.86647 -. 01449 -. 01392
OPAL-PC
,
рассеяг чмсло  .52
о.ЕМ Ci.Vt
с.ма а.«4 о.х Q.vo а.хл
0.57i С-.Л О.«К Q.J7O
о.-1зе
O.-lul .U.US90
o.cav
4.3S-C
.
г 1р1кция рассеягмя .число трсяя .УЬ-|  О,
O.S2 C.SIO C.9S 0.737 C.&7S C.CI O.EE О.ЧК О.ЧК 0. 0.30& О.2ЧЧ u. Q.IM O.OfilO E.SS-e
рассеяния :число 8тредя .И-i
г сркцня
Q.iK
Q.Eao
О.ЕЗ С.ЭД7 О.«7 О.ЭДб 0.37Ч
а.ззг Q.no
U.)S
0.207
O.tU
O.-IX
0.
O.
.7S-E
Q.es3
6.07 О.Е«2
а.с«
Q.E03 о.«7 0..1
о.шс а.з4«
0.273
Q.27
О.lit
u.43t
O.OMi
u.u%0
I.OJ-C
0.7К7
0.702 О. (El Q.CCM Q.CEI O.UH
o.ca
O.IUO Q.3K2
0.303 a.iE2 а.ш|
O.IE-I
O.tCH
u.OEO-4
Ч.СЕ-С