Планапохроматический светосильный микрообъектив с увеличенным рабочим расстоянием

 

Микрообъектив с увеличенным рабочим расстоянием содержит последовательно расположенные вдоль оптической оси первый и второй компоненты, выполненные в виде одиночных линз, третий компонент в виде склейки из положительной, заключенной между двумя отрицательными линз, четвертый компонент и пятый компонент в виде мениска, обращенного вогнутостью к пространству изображений. Четвертый компонент выполнен в виде склеенного из положительной и отрицательной линз мениска, обращенного вогнутостью к пространству изображений, а пятый компонент выполнен одиночным. Обеспечивается увеличение рабочего расстояния между фронтальной линзой и объективом. 1 табл.,1 ил.

Предлагаемое изобретение относится к оптике и может быть использовано при расчете светосильных планапохроматических объективов микроскопов, в которых требуется увеличенное рабочее расстояние. Такие объективы комплектуют металлографические и поляризационные микроскопы типа "ЕС-Метам", "ЕС-Полам". Такие исследуемые объекты являются наиболее критичными при наблюдении в микроскоп, в связи с чем требуется использование светосильной микрооптики с планапохроматическим типом аберрационной коррекции. Некоторые объекты помещаются в специальные приспособления "пиликалы", защищающие их от воздействия воздуха тонкой пленкой. Габариты "пиликал" по высоте составляют 5 - 10 мм в зависимости от объекта.

Известен микрообъектив [1]. Основное внимание в нем уделяется простоте конструкции при достижении компромиссного качества изображения. В таком объективе возможно достижение лишь апохроматической аберрационной коррекции (не исправленными остаются аберрации внеосевых пучков) при пониженной светосиле и уменьшенном рабочем расстоянии.

Известен микрообъектив с планапохроматическим уровнем коррекции [2], имеющий удовлетворительное качество исправления аберраций осевых и внеосевых пучков. Однако он имеет пониженную светосилу и небольшое рабочее расстояние, что снижает эффективность работы на микроскопе.

В настоящее время существует устойчивая тенденция к повышению информативности и производительности работ на микроскопе, для чего создатели микрообъективов следуют по пути повышения светосилы, зависящей от значения -выходной числовой апертуры в пространстве изображений, улучшения качества изображения за счет достижение планапохроматической аберрационной коррекции.

Наряду с планапохроматической аберрационной коррекцией в светосильных объективах, предназначенных для работы в составе металлографических и поляризационных микроскопов особое внимание уделяется увеличению рабочего расстояния между фронтальной линзой объектива и исследуемым объектом для возможности помещения последнего в "пиликалу".

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является известный объектив микроскопа [3]. Этот объектив имеет высокое расчетное качество изображения при достижении планапохроматической аберрационной коррекции, имеет повышенную выходную числовую апертуру, т.е. является светосильным. Этот объектив содержит последовательно расположенные вдоль оптической оси первый и второй компоненты, выполненные в виде одиночных линз, третий компонент в виде склейки из положительной, заключенной между двумя отрицательными линз, четвертый компонент в виде одиночной положительной линзы, пятый склеенный из положительной и отрицательной линз компонент в виде мениска, обращенного вогнутостью к пространству изображений.

Этот объектив имеет незначительное рабочее расстояние, что делает невозможным его использование при исследовании микроскопических объектов, помещенных в "пиликалу". Это обусловлено оптической конструкцией объектива, т.к. четвертый компонент выполнен в виде одиночной положительной линзы, вследствие отсутствия баланса между отрицательными и положительными компонентами.

Основной задачей, на решение которой направлено предполагаемое изобретение, является повышение потребительских свойств микрообъектива путем получения планапохроматического светосильного микрообъектива, в котором значительного увеличено рабочее расстояние между фронтальной линзой и объектом.

Поставленная задача достигается с помощью заявляемого микрообъектива, который также, как и прототип, содержит последовательно расположенные вдоль оптической оси первый и второй компоненты, выполненные в виде одиночных линз, третий компонент в виде склейки из положительной, заключенной между двумя отрицательными линз, четвертый компонент, пятый компонент в виде мениска, обращенного вогнутостью к пространству изображений.

Однако в отличие от прототипа, в заявляемом микрообъективе четвертый компонент выполнен в виде склеенного из положительной и отрицательной линз мениска, обращенного вогнутостью к пространству изображений, а пятый компонент выполнен одиночным.

Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что выполнение четвертого компонента указанным образом позволяет реализовать его в виде отрицательного перевернутого телеобъектива, который как бы "отбрасывает" плоскость предметов. Кроме того, выполнение пятого компонента указанным образом делает возможным достижение баланса между отрицательными и положительными компонентами.

Таким образом, в заявляемом микрообъективе достигнут новый результат, заключающийся в возможности одновременного достижения планапохроматической аберрационной коррекции при увеличенной светосиле и существенном увеличении рабочего расстояния. Это позволяет повысить потребительские свойства объектива при работе в составе металлографических и поляризационных микроскопов отраженного света.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежом, на котором представлена оптическая схема заявляемого объектива, а также таблицей, в которой приведены конструктивные параметры конкретного варианта исполнения планапохроматического светосильного микрообъектива с увеличенным рабочим расстоянием.

Заявляемый микрообъектив содержит последовательно расположенные вдоль оптической оси первый 1 и второй 2 компоненты, выполненные в виде одиночных линз, третий компонент 3 в виде склейки из положительной, заключенной между двумя отрицательными линз, четвертый компонент 4 в виде склеенного из положительной и отрицательной линз мениска, обращенного вогнутостью к пространству изображений, пятый компонент 5 в виде мениска, обращенного вогнутостью к пространству изображений.

В варианте конкретного исполнения получен объектив с линейным увеличением V=10 крат, апертурой в пространстве предметов А=0,28, линейным полем 2у’=25 мм в пространстве изображений. Расчетное значение рабочего расстояния составляет 11 мм, что в 6-7 раз больше, чем в прототипе.

Устройство работает следующим образом. Первый и второй компоненты строят увеличенное мнимое изображение предмета с отрицательными значениями аберраций осевой точки, меридиональной и сагиттальной кривизны. Компонент 3 строит мнимое изображение с небольшим увеличением. При этом аберрационная хроматическая коррекция значительно улучшается. Третий компонент увеличивает масштаб мнимого изображения, внося переисправленные значения вторичного спектра и отрицательную аберрацию в изображении точек осевого пучка. Четвертый 4 и пятый 5 компоненты строят действительное изображение в бесконечности, а при работе объектива совместно с тубусной линзой - в ее задней фокальной плоскости. При этом вносятся компенсационные значения аберраций предыдущих компонентов. Объектив работает совместно с дополнительной тубусной линзой F’тл=160.

Источники информации

1. Патент США 4.326779, М.Кл. G 02 B 21/02.

2. Патент Японии 54-10496, М.Кл. G 02 B 21/02.

3. Патент Германии 3.812745, М.Кл. G 02 B 21/02 - прототип.

Формула изобретения

Планапохроматический светосильный микрообъектив с увеличенным рабочим расстоянием, содержащий последовательно расположенные вдоль оптической оси первый и второй компоненты, выполненные в виде одиночных линз, третий компонент в виде склейки из положительной, заключенной между двумя отрицательными линз, четвертый компонент, пятый компонент в виде мениска, обращенного вогнутостью к пространству изображений, отличающийся тем, что четвертый компонент выполнен в виде склеенного из положительной и отрицательной линз мениска, обращенного вогнутостью к пространству изображений, а пятый компонент выполнен одиночным.

РИСУНКИ

Рисунок 1



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области микроскопии и может быть использовано в микроскопах отраженного света для измерения, исследования и фотографирования особо тонких топографических структур в светлом и темном поле при оценке качества изготовления и аттестации в условиях промышленного производства изделий микроэлектроники

Изобретение относится к оптике и может быть использовано при конструировании микрообъективов - ахроматов большого увеличения с предельными значениями числовых апертур без применения иммерсионных жидкостей для комплектации специализированных микроскопов типа "Биолам", "Бимам", "Люмам"

Изобретение относится к оптике и может быть использовано при конструировании объективов - ахроматов большого увеличения для комплектации крупносерийных микроскопов типа БИОЛАМ, БИМАМ, ЛЮМАМ

Изобретение относится к области микроскопии, точнее к микрообъективам, служащим для исследования особо тонких микроскопических структур в естественном свете и свете люминесценции

Изобретение относится к области микроскопии и может быть использовано в исследовательских микроскопах проходящего и отраженного света, к которым предъявляются повышенные требования к качеству изображения

Изобретение относится к оптическому приборостроению и может быть использовано в оптических системах гибких и жестких эндоскопов с малым диаметром, предназначенных для наблюдения внутренних полостей при эндоскопических исследованиях в медицине и различных областях техники

Изобретение относится к оптике, точнее к проектированию объективов микроскопов, предназначенных для получения увеличенного изображения особо тонких микроскопических структур

Изобретение относится к оптике и может быть использовано при конструировании микрообъективов с ахроматической коррекцией для комплектации крупносерийных микроскопов

Изобретение относится к оптическому приборостроению, а именно к объективам микроскопов, и может быть использовано в люминесцентных микроскопах, работающих при больших перепадах температур, в которых возбуждение люминесценции производится глубоким ультрафиолетом (от =250 нм), а наблюдение производится в видимом и инфракрасном диапазоне от 404 до 1000 нм

Изобретение относится к области оптического приборостроения и может быть использовано в объективах микроскопов, а также в люминесцентных микроскопах, работающих при больших перепадах температур, в которых возбуждение люминесценции производится глубоким ультрафиолетом (от 250 нм), а работа производится в видимом и инфракрасном диапазоне (от 404 до 1000 нм)

Изобретение относится к оптическому приборостроению, а именно к объективам микроскопов, и может использоваться в люминесцентных микроскопах, работающих при больших перепадах температур, в которых возбуждение люминесценции производится глубоким ультрафиолетом (от 250 нм), а работа производится в видимом и инфракрасном диапазоне (от 404 до 1000 нм)

Изобретение относится к оптическому приборостроению, а именно к объективам микроскопов, и может быть использовано в люминесцентных микроскопах, работающих при больших перепадах температур, в которых возбуждение люминесценции проводится глубоким ультрафиолетом (от 250 нм), а работа проводится в видимом и инфракрасном диапазоне (от 404 до 1000 нм)

Объектив может быть использован 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. Объектив содержит три компонента, первый компонент с оптической силой φ1 выполнен в виде двояковыпуклой линзы, второй компонент с оптической силой φ2 выполнен в виде двояковогнутой линзы, а третий компонент с оптической силой φ3 выполнен в виде двояковыпуклой линзы. Первый и третий компоненты выполнены из флюорита, а второй - из кварцевого стекла. Отношения оптических сил компонентов к оптической силе всего объектива φоб удовлетворяют следующим соотношениям: 1.5<φ1/φоб<2; |4|<φ2/φоб<|5|; 2<φ3/φоб<3, а отношения радиусов кривизны имеют следующие значения: в первом компоненте - |1.5|<R11/R12<|2.5|; во втором - |0.3|<R21/R22<|0.7|; в третьем - |0.8|<R31/R32<|1.7|, где R - радиус сферической поверхности, φ=1/f', f' - фокусное расстояние. Технический результат - 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. 1 ил., 1 пр., 1 табл.

Микрообъектив может быть использован для визуального наблюдения и фотографирования малоконтрастных микроскопических структур, находящихся на пределе разрешающей способности. Микрообъектив содержит последовательно расположенные пять компонентов, первый из которых выполнен в виде мениска, обращенного вогнутостью к пространству предметов. Второй положительный компонент выполнен склеенным из двояковыпуклой линзы и отрицательного мениска, обращенного вогнутостью к пространству предметов, третий двусклеенный компонент выполнен из отрицательного мениска, обращенного вогнутостью к пространству изображений, и двояковыпуклой линзы, а пятый компонент выполнен из одиночной двояковогнутой линзы и двух менисков, обращенных вогнутостью к пространству предметов. Коэффициент дисперсии νd положительных линз второго и третьего компонентов и мениска, расположенного за двояковогнутой линзой в пятом компоненте, νd≥70, а отрицательный мениск склеенной линзы третьего и двояковогнутая линза пятого компонентов имеют коэффициент дисперсии 42≤νd≤48. Технический результат - увеличение рабочего расстояния для обеспечения возможности работы с кюветами и манипуляторами, а также увеличение входной числовой апертуры при сохранении планапохроматической коррекции. 1 табл., 1 ил., 1 прилож.

Способ включает предварительное измерение технологические погрешностей линзовых узлов и расчет по ним величины изменения одного из воздушных промежутков и углы поворота каждого линзового узла вокруг оси наружного цилиндра линзового узла. Осуществляют осевой сдвиг и поворот всех линзовых узлов. Совмещают оптическую и механическую оси объектива путем радиального сдвига всех линзовых узлов. Объектив содержит размещенные в цилиндрическом отверстии корпуса с опорной торцевой плоскостью и наружным базовым резьбовым цилиндром линзовые узлы в общей цилиндрической оправе, установленной с возможностью осевого перемещения относительно опорной торцевой плоскости, и прокладное коррекционное кольцо и пружину для упругого осевого замыкания общей цилиндрической оправы. Объектив снабжен цилиндрической втулкой с прорезью, направленной вдоль оси цилиндрического отверстия корпуса, втулка жестко соединена с общей цилиндрической оправой линзовых узлов в радиальном направлении и упругим замыканием в осевом направлении пружиной. Втулка может перемещаться вдоль оси цилиндрического отверстия корпуса и разворачиваться вокруг этой оси. Цилиндрическое отверстие корпуса выполнено с эксцентриситетом Δк относительно наружного базового резьбового цилиндра объектива, а внутреннее отверстие общей цилиндрической оправы линзовых узлов выполнено с эксцентриситетом Δo относительно внешнего цилиндра общей цилиндрической оправы. Технический результат - повышение качества юстировки с одновременным обеспечением ее автоматизации. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

Микрообъектив может быть использован для исследования малоконтрастных микроскопических структур, находящихся на пределе разрешающей способности световых микроскопов. Микрообъектив содержит первый компонент I с оптической силой ФI в виде фронтального мениска, обращенного вогнутостью к пространству объекта, и двояковыпуклой положительной линзы, второй компонент II с оптической силой ФII, состоящий из положительной линзы, склеенной из отрицательного мениска, обращенного вогнутостью к пространству изображения, и двояковыпуклой линзы, двояковыпуклой линзы с оптической силой ФII5, склеенной линзы с оптической силой ФII6,7, состоящей из отрицательного мениска, обращенного вогнутостью к пространству изображения, и двояковыпуклой линзы, и двояковогнутой линзы. Третий компонент III с оптической силой ФIII содержит плосковыпуклую линзу и мениск, обращенный вогнутостью к пространству объекта и склеенный из положительного и отрицательного менисков. Соотношение оптических сил линз и объектива в целом и коэффициенты дисперсии материалов линз удовлетворяют условиям, указанным в формуле изобретения. Технический результат - повышение качества изображения в результате исправления кривизны изображения и хроматической разности увеличений при увеличении числовой апертуры и линейного поля зрения. 1 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 прилож.

Планапохроматический светосильный микрообъектив с увеличенным рабочим расстоянием, что делает микроскоп, микроскоп 1000 увеличение, рабочее расстояние микроскопа, микрообъектив

Наверх