Планапохроматический светосильный микрообъектив

Изобретение относится к области микроскопии и может быть использовано в микроскопах проходящего света для визуального наблюдения и фотографирования биологических объектов в обычном свете и в свете их собственной люминесценции.

Известен объектив, который представляет собой шестикомпонентную (11-линзовую) оптическую систему, состоящую из первого компонента в виде положительного мениска, обращенного вогнутого к объекту, второго положительного компонента, выполненного в виде вогнуто-выпуклой линзы: третьего трехсклеенного из двух положительных линз с заключенной между ними отрицательной, четвертого, пятого и шестого компонентов, выполненных в виде склейки из двояковыпуклой положительной и вогнуто-выпуклой отрицательной линз. В объективе скорректирована продольная хроматическая аберрация, удовлетворительно исправленная по всей апертуре.

Однако объектив имеет незначительную выходную апертуру (0,009), что затрудняет его использование в люминесцентной микроскопии. Имеет недостаточное исправление хроматических аберраций внеосевых пучков, что обуславливает применение в системе микроскопии дополнительных компенсационных устройств. Объектив имеет недостаточно исправленную кривизну по полю. Кроме того, состав стекол не обеспечивает применение данной конструкции в условиях отечественного серийного производства, в связи с отсутствием аналогичных стекол с указанными в патенте характеристиками.

Известен объектив для микроскопа [1] содержащий шесть компонентов, первый из которых положительный мениск, обращенный вогнутостью к объекту, второй положительная линза, склеенная из отрицательной и двояковыпуклой, третий трехсклеенная линза, состоящая из двух положительных линз с заключенной между ними отрицательной; четвертый, пятый и шестой компоненты выполнены каждый в виде двухсклеенной линзы, состоящей из двояковыпуклой и отрицательной.

Тенденции же современного развития микроскопии требуют разработки объектов с высокой выходной силовой апертурой, позволяющей увеличить светосилу системы, что является немаловажным фактором при фотометрических исследованиях слаболюминесцирующих объектов, при этом огромное значение имеют дополнительные сопутствующие элементы так же, как иммерсионные жидкости, в частности водная иммерсия. Уровень мирового развития требует расчета объективов с планкоррекцией и без хроматической разности увеличения. Задачей изобретения является создание светосильного объектива водной иммерсии, которая и решается с использованием предлагаемого объектива.

Объектив содержит шесть компонентов, первый из которых выполнен в виде положительного мениска, обращенного вогнутостью к объекту, второй -положительный компонент, третий трехсклееннный из двух положительных линз с заключенной между ними отрицательной; четвертый, пятый и шестой в виде склейки из двояковыпуклой положительной и отрицательной линз.

Предлагаемая конструкция позволяет улучшить аберрационную коррекцию, а также увеличить числовую апертуру и светосилу микрообъектива по сравнению с известными аналогами. При этом становится возможным получение микрообъектива с характеристиками, отвечающими современным требованиям. При достаточно простой и технологичной конструкции используются оптические материалы, серийно освоенные в производстве.

Применение второго компонента в виде склейки из отрицательной менискоообразной и положительной двояковыпуклой линз приводит к возможности достижения планапохроматической коррекции, отрицательные линзы склейки имеют аберрации, противоположные по знаку положительным линзам системы, а их расположение во фронтальной части объектива сильно влияет на перераспределение аберраций объектива в целом. Так, для фронтальной части объектива происходит исправление кривизны и астигматизма, частично компенсируются высшие порядки сферической аберрации, при этом существенную роль играет выбор оптических материалов линз, в которых склеиваемые пары имеют для второй четвертой и пятой пары соотношение коэффициентов дисперсии положительных и отрицательных линз.

Указанные сочетания основного параметра стекла во втором компоненте, в совокупности с остальными признаками дает возможность реализации апохроматической коррекции объектива в целом (исправление вторичного спектра).

Сущность изобретения поясняется на фиг.1, где представлена принципиальная схема объектива, а также фиг.2, где дан оптический выпуск примера конкретного исполнения.

Объектив содержит шесть компонентов. Первый положительный мениск 1, обращенный вогнутостью к объекту, второй положительный компонент 2, склеенный из отрицательной менискообразной 3 и положительной двояковыпуклой 4 линз, третий трехсклеенный компонент 5, содержащий две положительные линзы 6, 7 и заключенную между ними отрицательную линзу 8, четвертый компонент 9, состоящий из двояковыпуклой линзы 10 и вогнуто-выпуклой линзы 11, пятый компонент 12, состоящий из двояковыпуклой 13 и двояковогнутой 14 линз, шестой компонент 15, состоящий из положительной двояковыпуклой 16 и отрицательной 17 линз.

Работает предлагаемый планапохроматический светосильный микрообъектив следующим образом. Фронтальные компоненты 1, 2 строят увеличенное мнимое изображение объекта с увеличением примерно 5,5x с остаточными отрицательными аберрациями сферической кривизны, недоисправленными хроматическими, трехсклеенный компонент 5 строит увеличенное мнимое изображение, компенсируя в объективе хроматические аберрации положения и вторичного спектра, выравнивает сферическую аберрацию по третьим порядкам. Далее компоненты 9 и 12 строят перевернутое действительное увеличенное промежуточное изображение, уменьшая монохроматические и хроматические аберрации, оставляя их незначительными в сторону недоисправления. Компонент 15, работающий с увеличением примерно 6x, работает по принципу перевернутого телеобъектива, имеет аберрации, равные по значениям, но противоположные по знаку аберрациям предшествующей системы, содержит изображение на конечном расстоянии S' 147 мм, позволяющем унифицировать постоянную длину тубуса 160 мм.

В качестве примера конкретного исполнения рассчитан микрообъектив с увеличением 63x и числовой апертурой 1,20, работающий с водной иммерсией.