Планахроматический кварц-флюоритовый объектив микроскопа

Авторы патента:

Скобелева Наталия Богдановна (RU)

Левандовская Лариса Евгеньевна (RU)

Демченко Наталья Павловна (RU)

Сокольский Михаил Наумович (RU)

G02B21/02 - объективы

Владельцы патента RU 2338228:

Открытое акционерное общество "ЛОМО" (RU)

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). Сущность изобретения: планахроматический кварц-флюоритовый объектив микроскопа содержит последовательно расположенные две положительные одиночные линзы, два положительных трехлинзовых компонента и одиночную линзу. Каждый из трехлинзовых положительных компонентов выполнен из отрицательной двухсклеенной линзы, включающей положительную линзу из флюорита и отрицательную линзу из кварцевого стекла, и из положительной одиночной линзы из флюорита. Одиночная линза, расположенная за трехлинзовыми положительными компонентами, выполнена отрицательной из флюорита. Задача: увеличение апертуры, улучшение качества изображения в центре и по полю зрения, уменьшение хроматизма положения и хроматизма увеличения, обеспечение длины тубуса «бесконечность» и отсутствие тройных склеек. 1 ил., 1 табл.

Предлагаемое 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 работа производится в видимом и инфракрасном диапазоне (от 404 до 1000 нм).

Известен кварц-флюоритовый объектив микроскопа [1], состоящий из двух одиночных положительных линз, силового трехсклеенного компонента, включающего две положительные линзы из флюорита и установленной между отрицательной линзы из кварцевого стекла, трехсклеенного компонента положительной оптической силы, выполненного из двух отрицательных менисков из кварцевого стекла, между которыми расположены положительная линза из флюорита и двухлинзовый склеенный компонент отрицательной оптической силы, положительная линза которого выполнена из флюорита, а отрицательная линза - из кварцевого стекла.

К недостаткам следует отнести невысокую входную апертуру и наличие двух трехсклеенных компонентов, трудоемких и нетехнологичных в условиях крупносерийного производства.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому изобретению является объектив микроскопа для ультрафиолетовой области спектра [2], содержащий две положительные одиночные линзы, два положительных трехсклеенных компонента, которые состоят из двух положительных и расположенной между ними отрицательной линз. За положительными трехсклеенными компонентами установлен положительный мениск, обращенный вогнутостью к объекту, выполненный из кварцевого стекла.

К недостаткам известного объектива можно отнести малую апертуру, наличие иммерсии, наличие двух трехсклеенных компонентов, трудоемких и нетехнологичных в условиях крупносерийного производства, а также тубус 160 мм, не позволяющий использовать такой объектив в современных моделях микроскопов, кроме того, большие хроматизм положения и хроматизм увеличения (ХРУ), кривизна изображения и кома, вследствие чего наблюдение можно вести только вблизи центра.

Основной задачей, на решение которой направлено изобретение, является увеличение апертуры, улучшение качества изображения в центре и по полю зрения, уменьшение хроматизма положения и ХРУ и обеспечение длины тубуса «бесконечность» и отсутствие тройных склеек.

Поставленная задача решается с помощью предложенного планахроматического кварц-флюоритового объектива микроскопа, который, как и прототип, содержит последовательно расположенные две положительные одиночные линзы, два положительных трехлинзовых компонента и одиночную линзу.

В отличие от прототипа в предлагаемом объективе каждый из трехлинзовых положительных компонентов выполнен из отрицательной двухсклеенной линзы, включающей положительную линзу из флюорита и отрицательную линзу из кварцевого стекла, и из положительной одиночной линзы из флюорита, при этом одиночная линза, расположенная за трехлинзовыми положительными компонентами, выполнена положительной из кварцевого стекла.

Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что выполнение трехлинзовых положительных компонентов склейкой с простой линзой и расположенной за вторым трехлинзовым положительным компонентом линзы - положительной оптической силы позволило значительно (в 1,4 раза) увеличить апертуру, довести коррекцию аберраций до планахроматической, устранив кривизну и кому, значительно уменьшить хроматизм увеличения, обеспечить длину тубуса «бесконечность».

В данной конструкции отсутствуют тройные склейки, что значительно уменьшает трудоемкость изготовления и себестоимость объектива.

На основании изложенного можно сделать вывод, что новая совокупность существенных признаков заявляемого изобретения позволила получить технический результат, заключающийся в увеличении апертуры, улучшении качества изображения и достижении планахроматической коррекции, при которой наблюдение осуществляется по всему полю зрения одновременно.

Предлагаемый планахроматический кварц-флюоритовый объектив микроскопа поясняется чертежом, на котором представлена его оптическая схема, а также Приложением, в котором даны конструктивные параметры и аберрационные выпуски.

Заявленный планахроматический кварц-флюоритовый объектив микроскопа содержит две положительные одиночные линзы 1 и 2 и трехлинзовые положительные компоненты I и II.

Трехлинзовый положительный компонент I состоит из отрицательный линзы, склеенной из положительной линзы 3 из флюорита и отрицательной линзы 4 из кварцевого стекла, и одиночной положительной линзы 5 из флюорита.

Трехлинзовый положительный компонент II содержит склейку, состоящую из положительной линзы 6 из флюорита, отрицательный линзы 7 из кварцевого стекла и одиночной линзы 8 из флюорита.

За трехлинзовым положительным компонентом II размещена одиночная отрицательная линза 9 из флюорита.

Предлагаемый объектив работает следующим образом.

Объектив работает с тубусной линзой f'=160 мм.

Лучи от объекта наблюдения, расположенного в передней фокальной плоскости объектива, проходят через положительные одиночные линзы 1 и 2, образуя мнимое изображение, внося сферохроматическую аберрацию, кривизну, кому и хроматизм увеличения.

Положительный трехлинзовй компонент I содержит отрицательную линзу, склеенную из положительной и отрицательной, и положительную одиночную линзу (линзы 3, 5 и 4), формирует также мнимое изображение, увеличивая сферическую аберрацию, кривизну, внося астигматизм, уменьшая ХРУ.

Далее положительный трехлинзовый компонент II (линзы 6, 7 и 8) формирует действительное изображение, значительно компенсируя асферохроматическую аберрацию, кривизну, кому и астигматизм, слегка увеличивая ХРУ.

Следующая за положительным трехлинзовым компонентом II одиночная отрицательная линза 9 переносит изображение в «бесконечность», сводя до минимума асферохроматическую аберрацию, ХРУ, кривизну, кому и астигматизм, образуя планахроматическое изображение.

По предложенной схеме реализован объектив с увеличением 63^х и числовой апертурой 0,7.

В таблице 1 представлено число Штреля, характеризующее качество изображения объектива для проведенных относительных значений величин изображения.

Таблица 1
Номер пучка	Число Штреля
0	0,87
4	0,56
3	0,50
2	0,36
1	0,23

По сравнению с прототипом числовая апертура увеличена в 1,4 раза, уменьшены хроматизм положения и аберрации внеосевых пучков, в результате получено планахроматическое изображение, позволяющее вести наблюдение одновременно по всему полю зрения, ХРУ уменьшен с 3% до 1,4%.

Источники информации

1. СССР. Авторское свидетельство №1793413, МПК G02В 21/02, 13/14, 1993 г.

2. Кандидатская диссертация «Исследование, расчет и разработка оптики для ультрафиолетовых микроскопов и микроспектрофотометров». Кравец-Кравчевская М.М., 1979 г., приложение - прототип.

Планахроматический кварц-флюоритовый объектив микроскопа, содержащий последовательно расположенные две положительные одиночные линзы, два положительные трехлинзовые компонента и одиночную линзу, отличающийся тем, что каждый из трехлинзовых положительных компонентов выполнен из отрицательной двухсклеенной линзы, включающей положительную линзу из флюорита и отрицательную линзу из кварцевого стекла, и из положительной одиночной линзы из флюорита, при этом одиночная линза, расположенная за трехлинзовыми положительными компонентами, выполнена отрицательной из флюорита.

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.

Ахроматический объектив микроскопа // 2316798

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

Планапохроматический светосильный микрообъектив с увеличенным рабочим расстоянием // 2227312

Планапохроматический микрообъектив с увеличенным рабочим расстоянием // 2225022

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.

Безымерсионный ахроматический микрообъектив // 2212697

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".

Ахроматический микрообъектив // 2212696

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

Ахроматический микрообъектив среднего увеличения // 2199771

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

Ахроматический микрообъектив // 2198416

Планапохроматический высокоапертурный микрообъектив малого увеличения // 2195008

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

Планапохроматический безрефлексный микрообъектив малого увеличения // 2188444

Планахроматический кварцфлюоритовый объектив микроскопа // 2338229

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)

Планахроматический кварцфлюоритовый объектив микроскопа // 2338230

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)

Планапохроматический высокоапертурный микрообъектив // 2486552

Планахроматический кварц-флюоритовый объектив микроскопа малого увеличения // 2497162

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.

Планапохроматический высокоапертурный микрообъектив с большим рабочим расстоянием // 2497163

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 юстировки объектива для микроскопа и объектив для микроскопа // 2497164

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.

Планапохроматический высокоапертурный микрообъектив // 2501048

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 микрообъектив малого увеличения // 2529051

Микрообъектив может быть использован для визуального наблюдения в большом поле зрения с большим контрастом изображения. Микрообъектив содержит последовательно расположенные четыре компонента. Первый компонент выполнен в виде одиночной двояковыпуклой линзы. Второй компонент выполнен отрицательным, склеенным из двояковогнутой линзы и отрицательного мениска, обращенного вогнутостью в пространство изображений. Третий компонент выполнен отрицательным, склеенным из двояковогнутой линзы и положительного мениска, обращенного вогнутостью в пространство изображений. Четвертый компонент выполнен в виде одиночного мениска, обращенного вогнутостью в пространство изображений, и линзы, склеенной из двояковыпуклой линзы и мениска, обращенного вогнутостью в пространство объекта. Между вторым и третьим компонентами дополнительно размещена двояковыпуклая линза. Технический результат - высокий контраст изображения по всему наблюдаемому полю зрения за счет планапохроматической коррекции и увеличение наблюдаемого поля зрения. 1 ил., 1 табл., 1 прилож.

Планапохроматический высокоапертурный микрообъектив большого увеличения // 2532959

Микрообъектив содержит пять компонентов. Первый компонент содержит мениск, обращенный выпуклостью к пространству изображения и склеенный из отрицательного мениска, обращенного выпуклостью к пространству изображения, и размещенной перед ним положительной линзы. Второй состоит из двух положительных линз, первая склеена из положительного и отрицательного менисков, обращенных выпуклостью в пространство изображения, а вторая - из двояковыпуклой линзы и отрицательного мениска, обращенного выпуклостью в пространство изображения. Третий склеен из отрицательного мениска, обращенного вогнутостью в пространство изображения, и двояковыпуклой линзы, и перед ним дополнительно помещена двояковыпуклая линза. Четвертый содержит одиночный положительный мениск, обращенный вогнутостью в пространство изображения, и линзу, склеенную из положительной и отрицательной линз. Пятый компонент включает линзу, склеенную из двух менисков, обращенных вогнутостью в пространство объекта, и перед ней помещен одиночный мениск, обращенный вогнутостью в пространство объекта. Технический результат - увеличение линейного поля изображения и входной числовой апертуры, улучшение моно и хроматических аберраций осевого и внеосевых пучков. 1 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл., 1 прил.

Планапохроматический высокоапертурный микрообъектив среднего увеличения // 2535586

Микрообъектив содержит последовательно расположенные пять компонентов. Первый компонент - положительный мениск, обращенный выпуклостью к пространству изображения. Второй - положительная линза, склеенная из двояковыпуклой линзы и положительного мениска, обращенного выпуклостью в пространство изображения. Третий - положительный трехсклеенный компонент, состоящий из двух положительных линз с размещенной между ними двояковогнутой линзой, причем вторая положительная линза выполнена плосковыпуклой, причем плоская поверхность совмещена с промежуточным изображением входного зрачка и обращена в пространство изображения, а за ней дополнительно помещена плосковыпуклая линза, обращенная плоской стороной в пространство объекта. Четвертый компонент - положительная линза, склеенная из отрицательного мениска, обращенного вогнутостью в пространство изображения, и двояковыпуклой линзы. Пятый - отрицательный мениск, обращенный вогнутостью в пространство объекта и склеенный из двояковогнутой и двояковыпуклой линз. Технический результат - увеличение выходной числовой апертуры при сохранении планапохроматической коррекции, исправленном хроматизме увеличения и большом линейном поле изображения. 1 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 прил., 1 табл.