Теория оптических приборов - Чуриловский В.Н.
Скачать (прямая ссылка):
обычных микрообъективов очень велика и сильно ограничивает полезное поле
зрения объективов. Особенно ценно устранение кривизны поля зрения для
микрофотографии, где эти новые объективы успешно применяются, несмотря на
высокую стоимость, обусловленную усложненной конструкцией, и на очень
малый рабочий отрезок (от предмета до передней поверхности фронтальной
линзы объектива). Для устранения ошибки измерения, зависящей от
фокусировки, в измерительных микроскопах необходимо иметь
телецентрическнй ход лучей в пространстве предметов, для чего апертурная
диафрагма должна лежать в задней фокальной плоскости объектива. В обычных
объективах малых увеличений это условие выполняется недостаточно строго
(иногда и совсем не выполняется). Поэтому для измерительных микроскопов
выпускаются специальные строго телецентрические объективы с увеличениями
5х, 10х и 20х. Монохроматы рассчитаны на применение монохроматического
света определенной длины волны, большей частью в ультрафиолете.
Вследствие отсутствия ахроматической коррекции в них не применяются
склеенные линзы и все линзы делаются из одного материала, обычно нз
кварцевого стекла. Монохроматы имеют численные апертуры в пределах от 0,2
до 1,25 (при глицериновой иммерсии). О зеркальных н зеркальнолинзовых
объективах будет сказано ниже.
На чертеже (рис. III. 19) показаны примеры выполнения некоторых
объективов. На рис. III. 19, а показана конструкция ахром!ата 10 X 0,30
(10 - собственное увеличение, 0,30 - численная апертура). На рис. III.
19, б представлен ахромат 9Q X X 1,25 с масляной иммерсией. Значения
сферической аберрации этого объектива достигают б мм, однако при малой
задней апертуре объектива такая аберрация не наносит заметного ущерба
качеству изображения. Действительно, расчет волновых аберраций
показывает, что они не превосходят величины ОДЗХ, в то время как по
критерию Релея допустима волновая аберрация в 0,25k. Применение
однородной иммерсии при двух апланатических
267
линзах в передней части объектива существенно облегчает расчет и улучшает
коррекцию объектива (см. § 107).
На рнс. III. 19, в изображен объектив флюоритиой системы 20 X 0,65 с
уменьшенным вторичным спектром, состоящий из семи линз; третья и шестая
линзы изготовлены из флюорита. На рис. III. 19, г помещен апохромат 120 X
1,4, состоящий из десяти линз. К достоинствам апохроматов относится кроме
устраненного вторичного спектра улучшенная коррекция других абер-р'аций
(кроме кривизны пол-я зрения,). На рис. III. 19, д показан планахромат 40
X 0,65. Одним из средств устранения кривизны изображения в этом объективе
служит введение в его конструк-
а) 6) и)
цию толстого мениска (седьмая линза). Наконец, иа рис. III. 19, е показан
объектив монохромат 100 X 1,25 с глицериновой иммерсией, рассчитанный для
водородной линии спектра к = 253,6 нм. Все семь линз этого объектива
изготовлены из кварца.
Советская оптическая промышленность выпускает все современные типы
микрообъективов. Для биологических микроскопов выпускаются объективы на
оптическую длину тубуса около 160 мм с покровиым стеклом. При расчете
объективов с большой численной апертурой учитываются аберрации, вносимые
покровным стеклом. При расчете принимается толщина покровного стекла d =
0,17 мм. Если действительная толщина покровного стекла отличается от
этого номинального значения, возникает заметное ухудшение качества
изображения. Во избежание этого применяется так называемая
компенсационная оправа объектива, позволяющая менять расстояние между
некоторыми компонентами объектива, чем возможно компенсировать влияние
неправильной толщины покровного стекла.
Для рассматривания непрозрачных предметов в металлографических
микроскопах выпускаются нашей промышленностью объективы, рассчитанные без
покровного стекла и на увеличенную длину тубуса примерно 190 мм. Кроме
того, для металлографии выпускаются и микрообъективы с бесконечно большой
опти-
д)
Рис. III. 19
ческой длиной тубуса А - оо. Для рассматривания изображения в таком
случае применяется зрительная труба.
В последние годы расширилось применение зеркальных и зеркальнолинзовых
объективов. Полное (или почти полное) отсутствие хроматизма позволяет
пользоваться ими в широчайшем спектральном днапазоие длин волн от 0,2 до
15 мкм без каких-либо дополнительных устройств и без перефокусировки.
Очень удобен сравнительно большой передний отрезок зеркальных
микроскопов, обладающих обычно двумя зеркальными сферическими
поверхностями. На рнс. III. 20, а показана зеркальная сухая система,
состоящая из большого вогнутого зеркала 1 с центральным отверстием и
малого выпуклого зеркала 2. Последнее крепится иа трех тонких
металлических распорках.
Такая конструкция зеркального объектива основана на решаемой в области
аберраций третьего порядка задаче определения апланатической системы
(свободной от сферической аберрации и ошибки закона синусов), состоящей
нз двух отражающих сферических поверхностей. Задача имеет решение,
