Результат интеллектуальной деятельности: ПЛАНАПОХРОМАТИЧЕСКИЙ ВЫСОКОАПЕРТУРНЫЙ МИКРООБЪЕКТИВ МАСЛЯНОЙ ИММЕРСИИ БОЛЬШОГО УВЕЛИЧЕНИЯ

Изобретение относится к оптическому приборостроению, а именно к объективам микроскопов, и может быть использовано для визуального наблюдения, вывода на TV-камеру 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 объектив микроскопа масляной иммерсии [1], содержащий шесть компонентов, первый из которых - положительная плосковыпуклая линза, второй - двусклеенная положительная линза, выполненная из двояковогнутой отрицательной и двояковыпуклой положительной линз, третий компонент - двухсклеенный отрицательный мениск, обращенный вогнутостью в пространство изображения, выполненный из двояковыпуклой положительной и двояковогнутой отрицательной линз, четвертый - двусклееный положительный из отрицательного мениска, обращенного вогнутостью в пространство изображения, и положительной двояковыпуклой линзы, пятый - положительная линза, содержащая двояковыпуклую положительную линзу, склеенную с отрицательным мениском, обращенным вогнутостью в пространство объекта, шестой выполнен трехсклеенным из положительной двояковыпуклой линзы, положительного мениска, обращенного выпуклостью в пространство изображения, и двояковогнутой отрицательной линзы.

Объектив имеет высокую входную апертуру (100х1.4), но недостаточно высокую ахроматическую коррекцию, недостаточное поле изображения (20 мм), остаточные астигматизм и кривизну, не исправленный хроматизм увеличения (1.5%), а также тубус 160 мм.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому изобретению является объектив для микроскопа [2].

Объектив включает три компонента, первый из которых содержит двусклеенную линзу, состоящую из плосковыпуклой линзы и положительного мениска, обращенного вогнутостью в пространство объекта, и мениск, обращенный вогнутостью в пространство объекта, второй компонент выполнен в виде трехсклеенной из двух положительных двояковыпуклых с размещенной между ними отрицательной двояковогнутой линз и двух двусклеенных линз, а третий компонент выполнен в виде двусклеенного мениска, обращенного вогнутостью в пространство изображения.

Объектив имеет довольно высокую входную апертуру (100×1.25), но недостаточно высокую коррекцию точки на оси (ахроматическую коррекцию), большой хроматизм увеличения (1.27%) и недостаточное линейное поле изображения (20 мм).

Современные модели микроскопов требуют комплектации высокоапертурными планапохроматическими микрообъективами, которые имеют улучшенную коррекцию монохроматических и хроматических аберраций на оси и всему полю изображения.

Основной задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является увеличение входной числовой апертуры, линейного поля изображения, улучшение моно- и хроматических аберраций осевого и внеосевых пучков.

Поставленная задача решается с помощью предложенного планапохроматического высокоапертурного микрообъектива масляной иммерсии большого увеличения, который, как и прототип, включает последовательно расположенные три компонента, первый из которых содержит двусклеенную линзу, состоящую из плосковыпуклой линзы и положительного мениска, обращенного вогнутостью в пространство объекта, и мениск, обращенный вогнутостью в пространство объекта, второй компонент, выполненный в виде трехсклеенной линзы, состоящей из двух положительных двояковыпуклых линз с размещенной между ними отрицательной двояковогнутой линзой и двух двусклеенных линз, и третий компонент, выполненный в виде двусклеенного мениска.

В отличие от прототипа в первом компоненте положительный мениск, обращенный вогнутостью в пространство объекта, выполнен в виде одиночной линзы, во втором компоненте между двусклеенными линзами дополнительно помещен положительный мениск, обращенный вогнутостью в пространство изображения, в третьем компоненте двусклеенный мениск обращен вогнутостью в пространство объекта и выполнен из положительного и отрицательного менисков, а перед ним дополнительно размещен отрицательный мениск, обращенный вогнутостью в пространство изображения.

Кроме того, показатели преломления положительного мениска двусклеенной линзы первого компонента, отрицательной линзы во второй двусклеенной линзе второго компонента имеют значения 1.7≤n_d≤1.85, а их коэффициенты дисперсии 40≤ν_d≤50, показатели преломления отрицательной двояковогнутой линзы в трехсклеенной линзе и отрицательной линзы в первой двусклеенной линзе второго компонента имеют значения 1.7≤n_d≤1.85, а их коэффициенты дисперсии 32≤ν_d≤40, показатели преломления отрицательного одиночного мениска и положительного мениска в двусклеенном мениске третьего компонента имеют значение 1.8≤n_d≤1.86, а их коэффициенты дисперсии 22≤ν_d≤27.

Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что выполнение положительного мениска, обращенного вогнутостью в пространство объекта, в первом компоненте в виде одиночной линзы, размещение дополнительного положительного мениска, обращенного вогнутостью в пространство изображения, между двумя двусклеенными линзами второго компонента, размещение перед двусклеенным мениском, выполненным из положительного и отрицательного менисков, дополнительного отрицательного мениска в третьем компоненте, а также конфигурации линз, позволили обеспечить плановую коррекцию, а выбор стекол с приведенными выше показателями преломления и коэффициентами дисперсии позволили достигнуть апохроматической коррекции, исправить хроматизм увеличения и увеличить входную числовую апертуру с 1.25 до 1.4, таким образом, информациионная емкость возросла в 1.25 раза.

На основании изложенного можно сделать вывод, что новая совокупность существенных признаков заявляемого изобретения позволила получить технический результат, заключающийся в увеличении входной числовой апертуры, линейного поля изображения и достижении планапохроматической коррекции с исправленным хроматизмом увеличения, благодаря которой одновременно осуществляется наблюдение всего поля зрения.

Предлагаемый планапохроматический высокоапертурный микрообъектив масляной иммерсии большого увеличения поясняется фиг.1, на которой представлена его оптическая схема, а также Приложением, в котором даны конструктивные параметры и аберрационные выпуски.

Заявляемый планапохроматический высокоапертурный микрообъектив масляной иммерсии большого увеличения включает три компонета.

Первый компонент I содержит двусклеенную линзу, состоящую из положительной плосковыпуклой линзы 1 и положительного мениска 2, обращенного вогнутостью в пространство объекта, и положительный мениск 3, обращенный вогнутостью в пространство объекта.

Второй компонент II содержит трехсклеенную из двух положительных двояковыпуклых 4 и 5 с размещенной между ними отрицательной двояковогнутой 6 линз, склеенной из отрицательного мениска 7, обращенного вогнутостью в пространство изображений, и двояковыпуклой положительной линзы 8, второй склеенной из положительной двояковыпуклой 9 и отрицательной двояковогнутой 10 линз, между склеенными линзами дополнительно размещен положительный мениск 11, обращенный вогнутостью в пространство изображения.

Третий компонент III содержит мениск, склеенный из положительного 12 и отрицательного 13 менисков, обращенных вогнутостью в пространство объекта, и перед ним дополнительно размещен отрицательный мениск 14, обращенный вогнутостью в пространство изображения.

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 - склеенную положительную линзу 1 и 2 и мениск 3, образуя мнимое увеличенное изображение, внося отрицательную сферическую аберрацию, хроматизм положения и увеличения и кому.

Второй компонент II - линзы 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 и 11 строит также увеличенное действительное изображение объекта в фокальной плоскости третьего компонента Ш, внося хроматизм увеличения, уменьшая сферическую аберрацию, хроматизм положения и кому.

Далее третий компонент III - линзы 14, 12 и 13 переносит изображение в бесконечность, уменьшая астигматизм и кривизну, компенсируя сферическую аберрацию, хроматизм положения и увеличения, кому, образуя планапохроматическое высококонтрастное изображение объекта.

По предложенной схеме реализован микрообъектив с увелчением 100^х, числовой апертурой 1.4 масляной, линейным полем изображения 25 мм.

В таблице 1 представлено число Штреля, характеризующее качество изображения микрообъектива для приведенных относительных значений величин изображения для объектива водной иммерсии.

Таким образом, в предлагаемом планапохроматическом высокоапертурном микрообъективе масляной иммерсии большого увеличения получено увеличение входной числовой апертуры, линейного поля изображения, улучшение моно- и хроматических аберраций осевого и внеосевых пучков.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. SU №1277050 G02B 21/02. Бюл. №46 15.12.86.

2. SU №903786 G02B 21/02. Бюл. №5 07.02.82 - прототип.