Ахроматический объектив из двух положительных компонентов (типа Петцваля) для видимой области спектра хорошо известен. Каждый компонент обычно состоит из двух линз, склеенных или несклеенных. У этого объектива могут быть исправлены сферическая аберрация, кома, астигматизм, а при наличии воздушного промежутка между линзами первого компонента - и сферохроматическая аберрация.
Ахроматические объективы - наиболее простые системы, у которых исправлена сферическая аберрация, кома и хроматическая аберрация положения для двух длин волн. У них заметен небольшой остаточный хроматизм положения, из-за чего контуры объектов имеют цветную кайму. Объективы с апертурой до 0 1 состоят из одной ахроматической линзы. Для объективов с апертурой до 0 2 применяют систему из двух склеенных компонент. Это позволяет избавиться от крутых поверхностей. При переходе к апертурам до 0 65 двух компонент оказывается недостаточно и впереди добавляют обычно одну фронтальную линзу.
Ахроматические объективы частично устраняют нежелательный эффект - хроматическую аберрацию (неодинаковое преломление линзой лучей различного цвета, в результате чего эти лучи после преломления в линзе не имеют общего фокуса, поэтому ухудшается четкость изображения); в ахроматических объективах сохранена аберрация для трех монохроматических лучей. Ахроматы имеют собственное увеличение до 50 раз.
Ахроматические объективы - наиболее простые по устройству системы, у которых хроматическая аберрация исправлена для двух длин волн и имеется небольшая остаточная окраска изображения.
Ахроматические объективы дают изображение объектов, в котором совпадают изображения средних красок спектра как по месту, так и по увеличению. Ахроматы (табл. 14) перекорригированы в части сферической аберрации для слабых голубых лучей и недокорригированы для красных лучей. Изображения, даваемые этими лучами, не совпадают с изображениями, даваемыми средними участками спектра, что следует иметь в виду при выборе источника освещения и при установке на резкость. Они являются наиболее простыми и дешевыми объективами. Слабые и средние ахроматы используются с окулярами Гюйгенса.
Даже ахроматические объективы обладают остаточным хроматизмом положения - вторичным спектром: положения фокальных плоскостей для разных длин волн несколько различны. Это приводит к дефокусировке монохроматических изображений входной щели на выходной щели.
У ахроматических объективов исправлена сферическая аберрация, кома и хроматическая абберация для двух цветов, наиболее важных для визуального наблюдения; кривизна изображения не исправлена. Апохроматические объективы отличаются более высокой степенью исправления сферической аберрации и комы, а также обспечивают более правильную цветопередачу. В сочетании с компенсационными окулярами эти объективы дают высокое качество изображения и особенно подходят для больших увеличений и микрофотографирования. Планахроматы и планапохроматы скорректированы соответственно так же, как ахроматические и апохроматиче-ские объективы, и, кроме того, у них исправлена кривизна изображения.
Труднее изготовить ахроматические объективы для ультрафиолетовой области спектра, где оптическое стекло непрозрачно.
| Схема призменного спектрального аппарата. горизонтальное сечение, вертикальное сечение и общая схема.| Проекция дифракционной решетки или грани призмы на объектив. |
Вместо таких сложных ахроматических объективов часто применяют вогнутые зеркала, у которых полностью отсутствует хроматическая аберрация, так как угол отражения света не зависит от длины волны.
Качество изображения у ахроматических объективов вполне удовлетворительно для проведения рядовых повседневных работ, тогда как дорогостоящие апохроматические объективы применяют для исследовательских работ.
Из пластмасс трудно изготовить ахроматические объективы, что в первую очередь связано с ограниченной областью значений показателей преломления и ограниченной дисперсионной способностью имеющихся пластмасс. Ахроматические объективы, выполненные из пластмасс, чувствительны к колебаниям температуры, так как изменения температуры вызывают изменения показателя преломления и дисперсии.
Одна из самых главных частей микроскопа, как и телескопа, это объектив. К подбору и покупке объективов к микроскопу нужно подходить очень тщательно. От этого зависит качество изображения, даваемое микроскопом, и насколько мелкие детали вы сможете увидеть в него. На рынке можно встретить большое количество объективов для микроскопов разных производителей. По характеру оптической коррекции аберраций объективы делятся на ахроматы, апохроматы, планахроматы, планапохроматы. Встречаются специализированные объективы, но мы их рассматривать не будем, т.к. они нужны для специальных исследований и для домашнего пользования очень дорогие.
По виду иммерсии они делятся на безыммерсионные (сухие), с водной иммерсией и с масляной иммерсией. Иммерсия это когда между покровным стеклом и объективом находится иммерсионная жидкость и объектив в нее погружен. Это изменяет коэффициент преломления среды между объектом наблюдения и объективом, и все лучи попадают в объектив, т.е. значительно повышается разрешение объектива. Иммерсионные объективы обычно бывают с большими увеличениями от 40 и более крат. При масляной иммерсии используется кедровое или специальное синтетическое масло, использование других масел не допускается. В водной иммерсии используется дистиллированная вода.
Маркируются по иммерсии объективы микроскопом следующим образом.
МИ, Oil и черное кольцо на оправе объектива – масляная иммерсия.
ВИ, W и белое кольцо на объективе – водная иммерсия.
Цветовая идентификация принята в России, на зарубежных объективах может какое угодно быть кольцо по цвету.
Если на объективе микроскопа нет обозначений иммерсии, то это сухой объектив.
Давайте подробно рассмотрим каждый вид объектива.
Ахроматы. Объективы ахроматы имеют цветовую коррекцию по основной и двух дополнительных длин волн видимого диапазона спектра. Хроматическая разность увеличения не исправлена, но ее можно компенсировать т.н. компенсационным окуляром. Кривизна поля не исправлена и в объективы особенно с маленьким увеличением по краям поля зрения изображение размыто. В маркировке на оправе объектива обычно не указан код оптической коррекции.
На объективах фирмы OptiTech встречается маркировка (S ) - это объектив ахромат с пружинным механизмом, который защищает препаратотраздавливания объективоммикроскопа.
Апохроматы - это объективы, у которых полностью исправлена хроматическая аберрация, но хроматическая разность увеличения и кривизна поля зрения не исправлены. На оправе объектива указана маркировка АПО, APO .
Планахроматы – это объективы у которых исправлена кривизна поля, хроматическая аберрация и хроматическая разность увеличения. Очень полезный объектив, для малых увеличений, дающий резкое изображение по всему полю. Маркируется кодом ПЛАН, PL , Plan.
Планапохромат – это объектив с полной хроматической коррекцией, плоским полем и исправленной хроматической разностью увеличений. Это наиболее совершенный и дорогой объектив для микроскопа. Объектив маркируется кодом ПЛАН-АПО, Plan-apo.
На западе выпускают т.н. семипланаты (Semi-Plan). У этих объективы находятся между ахроматами и планахроматами, и у них уменьшена (не полностью исправлена) кривизна поля. Эти объективы маркируются кодом SP.
Рассмотрим подробно маркировку объективов к микроскопам.
На оправе объектива указывается увеличение объектива, например 4х, 40х, 100х. Чтобы рассчитать увеличение микроскопа нужно увеличение объектива умножить на увеличение окуляра.
После значения увеличения объектива микроскопа через дробь указывается т.н. числовая апертура (обозначается символом NA при расчетах). Числовая апертура показывает, какое максимально полезное увеличение можно добиться с этим объективом и какое разрешение имеет объектив. Максимально полезное увеличение микроскопа с данным объективом рассчитывается так числовая апертура умножается на 1000. Например, объектив микроскопа с числовой апертурой 0.65 имеет полезное увеличение 650х. Значительно большее увеличение смысла ставить нет, т.к. это не прибавит деталей, а только ухудшит контрастность и яркость изображения. Также можно рассчитать разрешение объектива. Для этого нужно поделить длинно волны в мкм при которой наблюдаем на удвоенную числовую апертуру. Качественные иммерсионные объективы с числовой апертурой 1,40 дают разрешение порядка 0,12мкм.
Под увеличением и числовой апертурой на объективе микроскопа иногда указываются и другие параметры. Например, длина тубуса микроскопа, с которым объектив может работать со штатным увеличением. Например, обычная длина тубуса 160мм. Также указывается толщина покровного стекла, с которым штатно будет работать объектив, обычно это 0,17 мм.
Рассмотрим на примерах маркировку объективов микроскопов.
|
|
|
|
|
Объектив производства Биомед Планахромат, увеличение 4х, числовая апертура 0,10, длинна тубуса микроскопа с которым объектив будет работать штатно 160 мм, толщина покровного стекла 0,17мм |
Объектив производства OptiTech Ахромат, увеличение 60х, числовая апертура 0,85, длинна тубуса микроскопа с которым объектив будет работать штатно 160 мм, толщина покровного стекла 0,17мм |
Объектив производства OptiTech Планахромат, увеличение 100х, числовая апертура 1,25, длинна тубуса микроскопа с которым объектив будет работать штатно 160 мм, толщина покровного стекла 0,17мм, объектив с масляной иммерсией |
Как же все-таки выбрать объектив для микроскопа. Если вы хотите наблюдать насекомых или другие более-менее крупные объекты, то нужно стремиться купить объектив с небольшим увеличением, например 4х. Но самое главное чтобы объектив был с кодом коррекции ПЛАН, PL или Plan . Эти объективы дадут резкое изображение по всему полю зрения. Если вы хотите делать снимки через микроскоп, то желательно купить объектив не только с коррекцией поля, но и с полной коррекцией хроматической аберрацией и хроматической разностью увеличений. Но эти объективы очень дороги. Для наблюдения бактерий нужно стремится купить иммерсионный объектив с максимально возможной числовой апертурой. Это позволит применять большие увеличения.
Виталий Шведун
Страницы по теме:
Ахроматическая линза
Ахромати́ческая ли́нза (ахрома́т) - сложная линза , состоящая из рассеивающей и собирающей линз, чаще всего склеенных между собой оптическим клеем (например канадский бальзам , бальзамин и прочие). Склеивание никак не влияет на ахроматические свойства, однако позволяет уменьшить переотражения от поверхностей линз , снизить требования к точности изготовления склеиваемых поверхностей и облегчить последующий монтаж. Линзы больших диаметров, как правило, не склеивают.
Особенности конструкции
При этом нет принципиальной разницы, в каком порядке будут стоять линзы - возможны комбинации, когда рассеивающая (флинтовая) стоит "впереди" собирающей (кроновой). Такой вариант был предложен Томасом Груббом (Thomas Grubb) в 1857 г. Возможны и трёхлинзовые комбинации. Например, ахромат Питера Доллонда (Peter Dollond), где отрицательная флинтовая линза заключена между двумя положительными кроновыми .
В общем случае линзы подбираются так, что для каких-либо двух длин волн света полностью, а для остальных значительно устранён хроматизм положения .
Для общего случая, условием ахроматизации двухлинзового объектива (или компонента) будет равенство отношений оптических сил и коэффициентов дисперсии отдельных линз:
Выбор длин волн, подлежащих ахроматизации, определяется назначением объектива. Так, для систем визуального наблюдения „соединяют“ красный C (λ=656,3nm) и голубой F (λ=486.1nm) лучи. Это так называемая „визуальная“ коррекция.
„Фотовизуальную“ же коррекцию применяют в объективах для фотографирования с визуальной фокусировкой („старые“ фото- и некоторые астрономические объективы), „соединяя“ жёлтый D (λ= 589,3nm) и синий G" (λ=434,1nm) лучи.
Современные фотообъективы, как правило, ахроматизируют от синей (G") до красной (C) области спектра .
"Новые" ("аномальные") ахроматы
Примерно к 70-м годам XIX в., благодаря работам Эрнста Аббе (Ernst Abbe) и Отто Шотта (Otto Schott), появились оптические стёкла кронового типа с высоким показателем преломления.
Это привело к созданию так называемых „новых“ (или „аномальных“) ахроматов. В таком „новом“ („аномальном“) ахромате показатель преломления кронового стекла выше, чем флинтового . В то время, как у „старого“ (или „нормального“) - наоборот, выше показатель преломления флинта, чем крона. Это позволило уменьшить крутизну радиусов поверхностей „новых“ ахроматов по сравнению со „старыми“ (при одинаковой оптической силе), что, в свою очередь, значительно облегчило коррекцию сферической аберрации .
К тому же у аномальных ахроматов ме́ньшие значения имеет сумма Пецваля, характеризующая кривизну поля изображения . А это немаловажно для оптических систем широких полей зрения (например, фотообъективов).
"Ландшафтная (пейзажная) линза"
Схема „ландшафтного“ объектива Шевалье.
В 1839 г. ахроматический мениск был предложен французским оптиком Шарлем Шевалье (Charles Chevalier) в качестве фотографического объектива.
Имея такую же компоновку, как и монокль Уолластона , этот объектив обладал достаточно исправленным астигматизмом и сравнительно плоским полем изображения. Однако, невысокая светосила (F: 15), учитывая низкую светочувствительность фотоматериалов того времени, ограничивала область применения такого объектива исключительно пейзажными съёмками. Этим и обусловлено такое его название, как „ландша́фтная ли́нза“ („Lentille à paysage“).
См. также
Литература
- Волосов Д.С. Фотографическая оптика. М., «Искусство», 1971.
- Слюсарёв Г.Г. Расчёт оптических систем. Л., «Машиностроение», 1975.
- R. Kingslake. A History of Photographic Lens, Academy Press, 1989
- Яштолд-Говорко В. А. Фотосъёмка и обработка. Съёмка, формулы, термины, рецепты. Изд. 4-е, сокр. М., «Искусство», 1977.
Ссылки
- // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона : В 86 томах (82 т. и 4 доп.). - СПб. , 1890-1907.
Wikimedia Foundation . 2010 .
Смотреть что такое "Ахроматическая линза" в других словарях:
АХРОМАТИЧЕСКАЯ ЛИНЗА, линза, предназначенная для сокращения или устранения хроматической АБЕРРАЦИИ. Хроматическая аберрация происходит в простой линзе оттого, что компоненты белого цвета, имеющие различную длину волны (цвета) не попадают в один и … Научно-технический энциклопедический словарь
ахроматическая линза - achromatinis lęšis statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Lęšių sistema, kurios dviejų bangų ilgių, t. y. raudonos ir mėlynos spalvos, vaizdai yra tame pačiame optinės ašies taške. Sistemą sudaro iš skirtingo stiklo padaryti… … Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas
ахроматическая линза - achromatinis lęšis statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. achromatic lens vok. achromatische Linse, f rus. ахроматическая линза, f pranc. lentille achromatique, f … Fizikos terminų žodynas
35mm / DOF (Depth of field) адаптер используется для достижения малой глубины резкости при съемке на видеокамеры, возможности которых не позволяют достичь этого из за размера матрицы видеокамеры. DOF адаптер также позволяет устанавливать на… … Википедия
- (от греч. achromatos бесцветный), ахроматическая линза, ландшафтная линза, линзовая оптич. система с исправленной хроматнч, аберрацией (см. Аберрации оптических систем) для двух цветов (см. рис.). Ахромат. Тонкими линиями показан ход лучей: 1 в… … Большой энциклопедический политехнический словарь
- Для термина «Аберрация» см. другие значения. Аберрация оптической системы ошибка или погрешность изображения в оптической системе, вызываемая отклонением луча от того направления, по которому он должен был бы идти в идеальной оптической… … ВикипедияДжон Доллонд (1706 1761) английский оптик. Дол … Википедия
Покупая оптические приборы в магазине – телескопы, микроскопы, бинокли, фотоаппараты, а то и оптические прицелы, мало кто задумывается об устройстве самой главной части – оптики. Ведь любое из этих устройств имеет линзы, которые на вид – самые обычные «стекляшки». Но это совсем не так, они имеют довольно сложное устройство, благодаря чему мы имеем возможность получать прекрасное изображение. Итак, как же устроен объектив – линзовая, преломляющая свет, часть любого фотоаппарата или другого серьезного оптического прибора?
На заре использования оптики, а это примерно начало 17-го века, когда широко распространились телескопы и подзорные трубы, а также появились более-менее работоспособные микроскопы и лупы, применялись обычные двояковыпуклые линзы из стекла, имеющие форму чечевицы, если смотреть сбоку. Они, конечно, выполняли свою функцию и в сочетании с такой же линзой меньшего размера – окуляром, давали увеличенное или уменьшенное изображение объектов. Но…
Как известно, свет – это не просто белое сияние, а смесь различных цветов, или, по – научному, некоторый диапазон электромагнитных волн. Именно поэтому мы можем видеть различные цвета – от фиолетового до красного. При прохождении этой «смеси» через стеклянную линзу лучи разного цвета преломляются немного по-разному. Это очень портит картинку, окрашивая края объектов в красный и синий цвета. Понятно, что получается очень некачественное изображение. Вот такое цветное окрашивание называется «хроматической аберрацией». Для повышения качества картинки с этой бедой оптических устройств и началась война.
Когда Фраунгофер стал работать в крупной оптической мастерской Утцшнейдера, а это было в 1806 году, он приложил много сил к созданию так называемого ахроматического объектива, лишенного хроматической аберрации. Он же разработал технологию получения качественных сортов стекла – флинтгласа и кронгласа, которые еще называют просто флинтом и кроном. Они имеют несколько разные преломляющие свойства и это стало большим подспорьем в создании ахроматической оптики.
Устройство ахроматического объектива просто, как и все гениальное –просто вместо одной линзы в нем используют две склеенных, сделанных из разного стекла – флинта и крона. Этот вариант был предложен Томасом Груббом в 1857 году. При этом двояковыпуклая, собирающая линза делается из крона, а рассеивающая вогнутая линза – из флинта. Они склеиваются вместе с помощью специального оптического клея – канадского бальзама и подобных ему. Это позволяет избавиться от лишних потерь и искажений света, когда они отражаются от поверхности линзы, ведь теперь их четыре, а не две. Склеенная линза представляет собой одно целое, но ее слои - из разного стекла. Что это дает?
Так как разное стекло преломляет свет по разному, то удается получить схождение лучей разного цвета в одной точке, или очень близко к ней, по крайней мере. Это позволяет избавиться от хроматической аберрации – окрашивания каемок объектов в радужные цвета, или сделать так, что это окрашивание неразличимо для глаза.
Существуют и более сложные, трехлинзовые системы, так называемые ахроматы Питера Доллонда. В них вогнутая линза находится в середине, а на обе ее поверхности наклеены выпуклые, сделанные из крона.
Конечно, даже с помощью таких ухищрений совсем избавиться от хроматической аберрации невозможно, но можно значительно ее уменьшить, а для определенного цвета и совсем убрать. Современные качественные ахроматические объективы для профессионального применения, конечно, имеют еще более сложное устройство. В них используется не одна линза, пусть даже и «склеенная» ахроматическая. Обычно используются дополнительные линзы, компенсирующие остаточную хроматическую аберрацию. Это могут быть как простые, однослойные линзы, так и ахроматические, специально рассчитанные для конкретной системы.
Так что современный объектив, как видим – это вовсе не набор стекол, а очень сложная оптическая система, каждая линза которого рассчитана и выполнена с высочайшей точностью. Только так возможно получить качественное изображение, не окрашенное цветной «аурой».
Изобретение относится к оптике и может быть использовано при конструировании микрообъективов с ахроматической коррекцией для комплектации крупносерийных микроскопов. Ахроматический объектив микроскопа содержит три компонента. Первый компонент представляет собой сочетание N положительных одиночных линз, второй - ахроматическая линза с одной поверхностью склейки, обращенной к пространству предметов либо изображений, а третий компонент расположен за вторым компонентом и выполнен в виде одиночного мениска, обращенного вогнутостью к пространству изображений. Количество N первых компонентов может быть от 0 до 3-х в зависимости от числовой апертуры объектива А об и значения линейного увеличения объектива V об, отношение радиусов мениска определяется соотношением: а количество N первых компонентов определяется выражением вида: f" об - фокусное расстояние объектива, f" тл - фокусное расстояние тубусной линзы. Технический результат - повышение информационной емкости за счет улучшения аберрационной коррекции. 1 ил.
Предлагаемое изобретение относится к оптике и может быть использовано при конструировании микрообъективов с ахроматической коррекцией для комплектации крупносерийных микроскопов типа «МИКМЕД-1», «МИКМЕД-2», «ЛЮМАМ».
В настоящее время существует устойчивая тенденция к повышению информативности и производительности работ на микроскопе, для чего разработчики микрообъективов следуют по пути улучшения качества аберрационной коррекции за счет уменьшения значений аберраций внеосевых пучков. Ведутся работы по снижению в микрообъективах остаточной хроматической разности увеличении (ХРУ). Это необходимо для уменьшения окрашенности промежуточного изображения при использовании методов микроскопических исследований, требующих размещения в этой плоскости специальных сеток, шкал, препаратов и т.п.
Известны микрообъективы, выпускаемые отечественной промышленностью (ОМ-27, ОМ-41 и др.) . Эти объективы, имеющие удовлетворительное качество изображения осевой точки предмета, не отвечают современным требованиям по качеству изображения внеосевых точек поля зрения. Характерной особенностью указанных объективов является наличие значительной остаточной ХРУ, что не позволяет получить увеличенное до значения 20 мм окулярное поле зрения, т.к. разработка простого по конструкции окуляра с постоянной по полю компенсационной ХРУ весьма затруднительна.
Этот недостаток совместно с большими значениями меридиональной и сагиттальной кривизны изображения снижает информационную емкость на микроскопе: Q=d 2 S, где d - разрешающая способность объектива, S - площадь наблюдения без перефокусировки.
Известны микрообъективы с практически исправленной ХРУ, однако они имеют иной тип оптической коррекции, имеют сложную конструкцию, не пригодную для крупносерийного производства. Известен объектив, в котором снижена ХРУ . Однако и в этом случае наблюдается окрашивание изображения в промежуточной плоскости микроскопа.
Указанные недостатки приводят к снижению информационной емкости на микроскопе и не позволяют повысить производительность исследований.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому ахроматическому объективу микроскопа является известный объектив , имеющий простую конструкцию, пригодную для крупносерийного производства. Он содержит два компонента, первый из которых представляет собой сочетание N положительных одиночных линз, а второй - ахроматическая линза с одной поверхностью склейки, обращенной к пространству предметов либо изображений. Он выбран в качестве прототипа. Такая оптическая конструкция позволяет провести расчет комплекта ахроматических микрообъективов с числовыми апертурами от 0.1 до 1.30 ми (масляная иммерсия). Однако недостаточная коррекция хроматических и монохроматических аберраций внеосевых пучков, в первую очередь ХРУ, ухудшает потребительские свойства объективов, т.к. при использовании их при работе на микроскопе затруднительно получить линейное поле больше, чем 18 мм. Это обусловливает пониженную информационную емкость.
Основной задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является повышение информационной емкости путем увеличения полезного поля зрения, наблюдаемого без перефокусировки за счет улучшения аберрационной коррекции внеосевых пучков. Кроме того, предлагаемая оптическая конструкция должна обеспечить возможность проведения расчета комплекта ахроматических микрообъективов с числовыми апертурами от 0.1 до 1.30 ми.
Поставленная задача достигается с помощью ахроматического объектива микроскопа, содержащего, как и прототип, два компонента, первый из которых представляет собой сочетание N положительных одиночных линз, а второй - ахроматическая линза с одной поверхностью склейки, обращенной к пространству предметов либо изображений. Однако в отличие от прототипа в конструкцию предлагаемого объектива дополнительно введен расположенный за вторым третий компонент, выполненный в виде одиночного мениска, обращенного вогнутостью к пространству изображений, причем отношение радиусов мениска определяется соотношением:
С целью оптимизации оптических конструкций объективов количество N первых компонентов может выбираться от 0 до 3-х в зависимости от числовой апертуры объектива А об и значения линейного увеличения объектива V об и определяется выражением вида:
, (где , f" об - фокусное расстояние объектива, f" тл - фокусное расстояние тубусной линзы).
Совокупность перечисленных признаков позволяет решить комплексную задачу - обеспечение в рамках единой конструкции возможности проведения расчета комплекта ахроматических микрообъективов с числовыми апертурами от 0.1 до 1.30 ми с увеличенной за счет снижения ХРУ информационной емкостью.
Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что такая конструкция позволяет обеспечить в рамках единой оптической схемы все возможные значения входных числовых апертур и линейных увеличении микрообъективов. При этом их аберрационная коррекция соответствует современным тенденциям по исправлению аберраций осевого и внеосевых пучков.
Выполнение первого компонента в виде одиночных положительных линз позволяет оптимальным образом исправить монохроматические аберрации осевого и внеосевых пучков. Выбор числа N первых компонентов от 0 до 3-х в зависимости от числовой апертуры объектива А об и значения линейного увеличения объектива V об исходя из выражения: 
позволяет проводить коррекцию в объективах с различными входными числовыми апертурами и линейными увеличениями. Выполнение второго компонента указанным образом позволяет оптимально корригировать хроматические аберрации осевого пучка. Введение в оптическую схему третьего компонента и выполнение его в виде одиночного мениска, обращенного вогнутостью к пространству изображений, при соотношении радиусов 
, позволяет оптимальным образом исправить в объективе хроматические и монохроматические аберрации внеосевых пучков, в первую очередь устранить либо снизить ХРУ, повысить информационную емкость при исследованиях на микроскопе.
Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежом, на котором представлена оптическая схема заявляемого объектива, а также "Приложением", в котором приведены конструктивные параметры объективов во всех вариантах, отличительные признаки которых указаны в формуле.
Заявляемый ахроматический объектив микроскопа содержит первый компонент 1, который представляет собой сочетание N положительных одиночных линз, второй компонент 2 - ахроматическая линза с одной поверхностью склейки, обращенной к пространству предметов либо изображений, третий компонент 3, выполненный в виде одиночного мениска, обращенного вогнутостью к пространству изображений.
Объектив работает следующим образом. Первый компонент 1 строит увеличенное мнимое изображение объекта с уменьшенными значениями аберраций осевой точки. Компонент 2 совместно с компонентом 3 строят в бесконечности изображение объекта. Оно фокусируется тубусной линзой.
В примерах конкретного исполнения получены объективы: 5×0.10, 10×0.25, 40×0.65 и 125×1.30 ми во всех вариантах, отличительные признаки которых указаны в формуле, с линейным полем 20 мм в пространстве изображений. При этом ХРУ либо исправлена, либо значительно снижена, информационная емкость повышена в сравнении с аналогами и прототипом примерно в 1.5-1.7 раза.
Литература
1. ТУЗ-3.870-83. Объективы для микроскопии, ЛОМО.
2. А.С. СССР 1451639, М.Кл. G02B 21/02.
3. Патент России 2158432, М.Кл. G02B 21/02 - прототип.
Приложение
| КОНСТРУКТИВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ АХРОМАТИЧЕСКОГО ОБЪЕКТИВА МИКРОСКОПА 5×0.10 | ||||||
| № пов. | Радиусы кривизны | Осевые расстояния | Марки стекол | Показатели преломления | ||
| λ=0.5461 | λ=0.6438 | λ=0.48 | ||||
| воздух | ||||||
| 1 | 0 | 0.17 | К14 | 1.516805 | 1.512599 | 1.521153 |
| 2 | 0 | 33.0 | воздух | |||
| 3 | 26.69 | 1.2 | ТФ5 | 1.761713 | 1.748559 | 1.776433 |
| 4 | 12.76 | 3.6 | К8 | 1.518296 | 1.514293 | 1.522406 |
| 5 | -27.84 | |||||
| 0.5 | воздух | |||||
| 6 | 12.70 | 2.5 | ТФ5 | 1.761713 | 1.748559 | 1.776433 |
| 7 | 11.87 |
| № пов. | Радиусы кривизны | Осевые расстояния | Марки стекол | Показатели преломления | ||
| λ=0.5461 | λ=0.6438 | λ=0.48 | ||||
| воздух | ||||||
| 1 | 0 | 0.17 | К14 | 1.516805 | 1.512599 | 1.521153 |
| 2 | 0 | 33.0 | воздух | |||
| 3 | 48.14 | 3.6 | К8 | 1.518296 | 1.514293 | 1.522406 |
| 4 | -10.651 | 1.2 | ТФ5 | 1.761713 | 1.748559 | 1.776433 |
| 5 | -18.054 | |||||
| 0.5 | воздух | |||||
| 6 | 10.829 | 2.5 | ТФ5 | 1.761713 | 1.748559 | 1.776433 |
| 7 | 9.462 |
| КОНСТРУКТИВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ АХРОМАТИЧЕСКОГО ОБЪЕКТИВА МИКРОСКОПА 10×0.25 | ||||||
| № пов. | Радиусы кривизны | Осевые расстояния | Марки стекол | Показатели преломления | ||
| λ=0.5461 | λ=0.6438 | λ=0.48 | ||||
| воздух | ||||||
| 1 | 0 | 0.17 | К14 | 1.516805 | 1.512599 | 1.521153 |
| 2 | 0 | 12.0 | воздух | |||
| 3 | 43.633 | 3.0 | К8 | 1.518296 | 1.514293 | 1.522406 |
| 4 | -18.417 | |||||
| 10.0 | воздух | |||||
| 5 | 18.323 | 1.2 | ТФ5 | 1.761713 | 1.748559 | 1.776433 |
| 6 | 8.268 | 3.6 | К8 | 1.518296 | 1.514293 | 1.522406 |
| 7 | -41.49 | |||||
| 0.5 | воздух | |||||
| 8 | 7.16 | 2.5 | ТФ5 | 1.761713 | 1.748559 | 1.776433 |
| 9 | 6.085 |
| № пов. | Радиусы кривизны | Осевые расстояния | Марки стекол | Показатели преломления | ||
| λ=0.5461 | λ=0.6438 | λ=0.48 | ||||
| воздух | ||||||
| 1 | 0 | 0.17 | К14 | 1.516805 | 1.512599 | 1.521153 |
| 2 | 0 | 12.0 | воздух | |||
| 3 | 28.636 | 3.0 | К8 | 1.518296 | 1.514293 | 1.522406 |
| 4 | -20.39 | |||||
| 10.0 | воздух | |||||
| 5 | 35.98 | 3.6 | К8 | 1.518296 | 1.514293 | 1.522406 |
| 6 | -8.55 | 1.2 | ТФ5 | 1.761713 | 1.748559 | 1.776433 |
| 7 | -19.29 | |||||
| 0.5 | воздух | |||||
| 8 | 7.276 | 2.5 | ТФ5 | 1.761713 | 1.748559 | 1.776433 |
| 9 | 6.023 |
| КОНСТРУКТИВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ АХРОМАТИЧЕСКОГО ОБЪЕКТИВА МИКРОСКОПА 40×0.65 | ||||||
| № пов. | Радиусы кривизны | Осевые расстояния | Марки стекол | Показатели преломления | ||
| λ=0.5461 | λ=0.6438 | λ=0.48 | ||||
| воздух | ||||||
| 1 | 0 | 0.17 | К14 | 1.516805 | 1.512599 | 1.521153 |
| 2 | 0 | 0.45 | воздух | |||
| 3 | 0 | 4.44 | К8 | 1.518296 | 1.514293 | 1.522406 |
| 4 | -3.571 | |||||
| 0.1 | воздух | |||||
| 5 | 35.02 | 2.0 | К8 | 1.518296 | 1.514293 | 1.522406 |
| 6 | -6.206 | |||||
| 0.1 | воздух | |||||
| 7 | 59.09 | 1.0 | ТФ5 | 1.761713 | 1.748559 | 1.776433 |
| 8 | 4.869 | 3.9 | К8 | 1.518296 | 1.514293 | 1.522406 |
| 9 | -9.84 | |||||
| 12.0 | воздух | |||||
| 10 | 5.334 | 2.0 | ТФ5 | 1.761713 | 1.748559 | 1.776433 |
| 11 | 4.449 |
| № пов. | Радиусы кривизны | Осевые расстояния | Марки стекол | Показатели преломления | ||
| λ=0.5461 | λ=0.6438 | λ=0.48 | ||||
| воздух | ||||||
| 1 | 0 | 0.17 | К14 | 1.516805 | 1.512599 | 1.521153 |
| 2 | 0 | 0.45 | воздух | |||
| 3 | 0 | 5.78 | К8 | 1.518296 | 1.514293 | 1.522406 |
| 4 | -3.988 | |||||
| 0.1 | воздух | |||||
| 5 | 63.84 | 2.0 | К8 | 1.518296 | 1.514293 | 1.522406 |
| 6 | -6.274 | |||||
| 0.1 | воздух | |||||
| 7 | 46.86 | 3.9 | К8 | 1.518296 | 1.514293 | 1.522406 |
| 8 | -4.497 | 1.0 | ТФ5 | 1.761713 | 1.748559 | 1.776433 |
| 9 | -18.741 | |||||
| 12.0 | воздух | |||||
| 10 | 5.307 | 2.0 | ТФ5 | 1.761713 | 1.748559 | 1.776433 |
| 11 | 4.381 |
| КОНСТРУКТИВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ АХРОМАТИЧЕСКОГО ОБЪЕКТИВА МИКРОСКОПА 125×1.30 ми | ||||||
| № пов. | Радиусы кривизны | Осевые расстояния | Марки стекол | Показатели преломления | ||
| λ=0.5461 | λ=0.6438 | λ=0.48 | ||||
| кедр. масло | 1.517548 | 1.512220 | 1.523018 | |||
| 1 | 0 | 0.17 | К14 | 1.516805 | 1.512599 | 1.521153 |
| 2 | 0 | 0.1157 | кедр. масло | |||
| 1.517548 | 1.512220 | 1.523018 | ||||
| 3 | 0 | 1.15 | К8 | 1.518296 | 1.514293 | 1.522406 |
| 4 | -0.8954 | |||||
| 0.1 | воздух | |||||
| 5 | -7.008 | 1.7 | флюорит | 1.434959 | 1.432707 | 1.437295 |
| 6 | -2.462 | |||||
| 0.1 | воздух | |||||
| 7 | 8.327 | 2.3 | флюорит | 1.434959 | 1.432707 | 1.437295 |
| 8 | -6.225 | |||||
| 0.3 | воздух | |||||
| 9 | 12.157 | 1.0 | ТФ5 | 1.761713 | 1.748559 | 1.776433 |
| 10 | 3.432 | 3.0 | флюорит | 1.434959 | 1.432707 | 1.437295 |
| 11 | -11.455 | |||||
| 19.5 | воздух | |||||
| 12 | 4.986 | 3.4 | ТФ5 | 1.761713 | 1.748559 | 1.776433 |
| 13 | 3.418 |
| № пов. | Радиусы кривизны | Осевые расстояния | Марки стекол | Показатели преломления | ||
| λ=0.5461 | λ=0.6438 | λ=0.48 | ||||
| кедр. масло | 1.517548 | 1.512220 | 1.523018 | |||
| 1 | 0 | 0.17 | К14 | 1.516805 | 1.512599 | 1.521153 |
| 2 | 0 | 0.1157 | кедр. масло | |||
| 1.517548 | 1.512220 | 1.523018 | ||||
| 3 | 0 | 1.15 | К8 | 1.518296 | 1.514293 | 1.522406 |
| 4 | -0.8954 | |||||
| 0.1 | воздух | |||||
| 5 | -3.028 | 1.7 | флюорит | 1.434959 | 1.432707 | 1.437295 |
| 6 | -2.205 | |||||
| 0.1 | воздух | |||||
| 7 | 12.568 | 2.3 | флюорит | 1.434959 | 1.432707 | 1.437295 |
| 8 | -4.749 | |||||
| 0.3 | воздух | |||||
| 9 | 16.237 | 3.0 | флюорит | 1.434959 | 1.432707 | 1.437295 |
| 10 | -3.575 | 1.0 | ТФ5 | 1.761713 | 1.748559 | 1.776433 |
| 11 | -10.714 | |||||
| 19.5 | воздух | |||||
| 12 | 5.124 | 3.4 | ТФ5 | 1.761713 | 1.748559 | 1.776433 |
| 13 | 3.468 |
Ахроматический объектив микроскопа, содержащий три компонента, первый из которых представляет собой сочетание N положительных одиночных линз, а второй - ахроматическая линза с одной поверхностью склейки, обращенной к пространству предметов либо изображений, третий компонент расположен за вторым компонентом и выполнен в виде одиночного мениска, обращенного вогнутостью к пространству изображений, количество N первых компонентов может быть от 0 до 3 в зависимости от числовой апертуры объектива А об и значения линейного увеличения объектива V об, отличающийся тем, что отношение радиусов мениска определяется соотношением
количество N первых компонентов определяется выражением вида 
f" об - фокусное расстояние объектива, f" тл - фокусное расстояние тубусной линзы.
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 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 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| 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.
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.
Изобретение относится к оптике и может быть использовано при конструировании микрообъективов с ахроматической коррекцией для комплектации крупносерийных микроскопов
