ПЛАНАПОХРОМАТИЧЕСКИЙ ВЫСОКОАПЕРТУРНЫЙ ИММЕРСИОННЫЙ МИКРООБЪЕКТИВ СРЕДНЕГО 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 планапохроматический высокоапертурный микрообъектив [1], содержащий последовательно расположенные пять компонентов, первый из которых выполнен из положительной линзы и мениска, обращенного выпуклостью к пространству изображения, второй, состоящий из двух положительных линз, первая склеена из положительного и отрицательного менисков, обращенных выпуклостью в пространство изображения, а вторая из двояковыпуклой положительной линзы и отрицательного мениска, обращенного выпуклостью в пространство изображения, третий содержит положительную двояковыпуклую линзу и склейку из отрицательной и положительной двояковыпуклой линз, четвертый выполнен из положительного мениска и мениска, склеенного из положительной двояковыпуклой и отрицательной двояковогнутой линз, обращенных вогнутостью в пространство изображения, пятый содержит одиночный мениск и склеенный из двух менисков, обращенных вогнутостью в пространство объекта.
Объектив имеет планапохроматическую коррекцию, большое линейное поле зрения (25 мм), но выходная апертура недостаточно велика (0.02).
Наиболее близким техническим решением является планапохроматический высокоапертурный иммерсионный микрообъектив микроскопа [2], содержащий три компонента, последовательно расположенных по ходу лучей, первый из которых включает положительную двусклеенную линзу, содержащую положительную линзу и мениск, обращенный вогнутостью в пространство объекта, и положительный двусклеенный мениск, обращенный вогнутостью в пространство объекта, выполненный из положительного и отрицательного менисков, второй компонент, состоящий из трех положительных склеенных линз, первая из которых выполнена из двояковыпуклой положительной линзы и отрицательного мениска, обращенного вогнутостью в пространство объекта, вторая - из положительной двояковыпуклой и отрицательной двояковогнутой линз, и третьей, склеенной из отрицательного мениска, обращенного вогнутостью в пространство изображения, и отрицательной линзы, между которыми расположена положительная двояковыпуклая линза, и третий компонент содержит два склеенных отрицательных мениска, первый из которых склеен из положительной двояковыпуклой и отрицательной двояковогнутой линз, обращенный вогнутостью в пространство изображения, и второй, обращенный вогнутостью в пространство объекта - из положительного и отрицательного менисков.
Объектив имеет планапоапохроматическую коррекцию, высокую входную апертуру и поле изображения 25 мм.
К недостатку известного объектива можно отнести то, что его выходная апертура мала (0.013),
Основной задачей, на решение которой направлена предполагаемая полезная модель, является увеличение выходной апертуры при сохранении планапохроматической коррекции и линейного поля зрения.
Поставленная задача решается с помощью предложенного планапохроматического высокоапертурного иммерсионного микрообъектива среднего увеличения, который, как и прототип, содержит последовательно расположенные три компонента, первый из которых состоящий из положительной двусклеенной линзы, включающей плосковыпуклую линзу и мениск, обращенный вогнутостью в пространство объекта, и положительного мениска, обращенного вогнутостью в пространство объекта, второй, состоящий из двух положительных склеек, и третий, содержащий два склеенных отрицательных мениска, первый из которых обращен вогнутостью в пространство изображения, а второй - обращен вогнутостью в пространство объекта.
В отличие от прототипа, в первом компоненте положительный мениск, обращенный вогнутостью в пространство объекта, выполнен одиночным и за ним помещен дополнительный одиночный положительный мениск, обращенный вогнутостью в пространство объекта, при этом первая положительная склейка второго компонента выполнена из отрицательного мениска, обращенного вогнутостью в пространство изображения, и двояковыпуклой положительной линзы, а вторая положительная склейка содержит две положительные двояковыпуклые линзы и помещенную между ними отрицательную двояковогнутую линзу, кроме того в третьем компоненте первый склеенный отрицательный мениск выполнен в виде положительного и отрицательного менисков, а второй склеенный отрицательный мениск выполнен из отрицательного и положительного менисков.
d
d
d
d
Кроме того, показатели преломления мениска, обращенного вогнутостью в пространство объекта, в склеенной линзе и первого положительного мениска первого компонента, отрицательного мениска в первом склеенном мениске и положительного мениска во втором склеенном мениске третьего компонента имеют значения 1.8≤n≤1.85, а их коэффициенты дисперсии 25≤ν≤32, показатель преломления дополнительного одиночного положительного мениска в первом компоненте имеет значения 1.75≤n≤1.79, а его коэффициент дисперсии 44≤ν≤48.
Сущность предлагаемой полезной модели заключается в том, что выполнение в первом компоненте двух одиночных менисков вместо склейки, первой склейки второго компонента из мениска и двояковыпуклой линзы, второй склейки второго компонента из двух двояковыпуклых линз и размещенной между ними двояковогнутой линзы, в третьем компоненте первого склеенного мениска из двух менисков, позволило обеспечить плановую коррекцию, а выбор стекол с приведенными выше показателями преломления и коэффициентами дисперсии, позволили достигнуть апохроматической коррекции и увеличить выходную числовую апертуру с 0.0125 до 0.032.
На основании изложенного можно сделать вывод, что новая совокупность существенных признаков заявляемой полезной модели позволила получить технический результат, заключающийся в увеличении выходной апертуры в 2.5 раза при сохранении планапохроматической коррекции и поля зрения 25 мм, благодаря которому одновременно осуществляется наблюдение всего поля зрения.
Предлагаемый планапохроматический высокоапертурный иммерсионный микрообъектив среднего увеличения поясняется чертежами, где на фиг. 1 - представлена оптическая схема планапохроматического высокоапертурного иммерсионного микрообъектива среднего увеличения; на фиг. 2 - график волновых аберраций; на фиг. 3 - график аберраций главных лучей; на фиг. 4 - график частотно-контрастной характеристики.
Заявляемый планахроматический высокоапертурный иммерсионный микрообъектив среднего увеличения содержит три компонента.
Первый компонент I содержит положительную склейку линзы 1 и 2, положительные мениски 3 и 4, обращенные вогнутостью в пространство объекта.
Второй компонент II состоит из двух положительных линз, первая из которых является склейкой из отрицательного мениска 5 и двояковыпуклой положительной линзы 6, вторая является трехсклеенной из двух положительных двояковыпуклых линз 7 и 9 с расположенной между ними отрицательной двояковогнутой линзой 8.
Третий компонент III содержит отрицательный мениск, обращенный вогнутостью в пространство изображения, склеенный из положительного мениска 10 и отрицательного мениска 11 и отрицательный мениск, обращенный вогнутостью в пространство объекта, склеенный из отрицательного 12 и положительного 13 менисков.
Предлагаемый объектив работает следующим образом.
Объектив работает с тубусной линзой f'=160 мм.
Лучи от объекта наблюдения, расположенного в передней фокальной плоскости микрообъектива, проходят через первый компонент I - склеенные линзы 1 и 2 и положительные мениски 3 и 4, образуя мнимое увеличенное изображение, внося отрицательную сферическую аберрацию, хроматизм положения и увеличения, кому.
Компонент II линзы 5, 6, 7, 8 и 9 строит увеличенное действительное изображение объекта в фокальной плоскости компонента III, уменьшая апертуру выходящего пучка, переисправляет кому.
Компонент III линзы 10, 11, 12 и 13 переносит изображение объекта в бесконечность, образуя планапохроматическое контрастное изображение объекта.
×
По предложенной схеме реализован иммерсионный микрообъектив с увеличением 40, числовой апертурой 1.3 масляной иммерсии, линейным полем изображения 25 мм со следующими характеристиками:
Фокусное расстояние, мм:
4.07
Числовая апертура в пространстве предметов:
1.30
Диаметр изображения, мм:
25.0
Параксиальная высота изображения, мм:
12.5
Параксиальное линейное увеличение:
-40.0
Спектральные характеристики обьъектива
В таблице 1 представлено число Штреля, характеризующее качество изображения для приведенных относительных значений величин изображения для объектива масляной иммерсии фиг. 2, 3 и 4.
Таким образом, достигнуто увеличение выходной апертуры при сохранении планапохроматической коррекции и линейного поля зрения.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ
1. Российская Федерация, патент на изобретение №2532959, МПК: G02B 21/02, G02B 9/64, 2014 г.
2. Российская Федерация, патент на изобретение №2549340, МПК: G02B 21/02, G02B 9/64, 2015 г. – прототип.