Объективы микроскопа для медико-биологических исследований

Объектив — это визитная карточка микроскопа, его сердце, его глаза. Взглянув на корпус объектива, можно получить полную (или почти полную) информацию о микроскопе, фирме-производителе (и даже о продавце!), а главное о том человеке, который работает с ним.

Разработка объектива начинается с осмысления задачи пользователя — увеличение, разрешение, условия работы и, конечно, требуемое качество изображения. Все это формирует оптическую схему и конструкцию объектива.

Разработчики оптических систем:

- выбирают оптическую схему и оптические композиции (Обычно объективы состоят из стекол групп крона, флинта, фторфосфатных стекол, а также флюорита. Стекла, использующиеся для объективов микроскопа, имеют повышенные требования по пузырности и бессвильности. В СССР оптические стекла выпускали на Лен-ЗОС (Ленинград), ЛЗОС (г. Лыткарино Московской обл.), ИОЗ (г. Изюм). Широко известны заводы Отто ШОТТ, входящие в фонд Carl ZEISS (Германия); заводы Хойя (Япония).), удовлетворяющие требованиям технического задания;

- по влиянию параметров (В процессе габаритного расчета определяются основные параметры оптической системы. Затем производится аберрационный расчет и, на основании влияния изменения параметров на качество изображения, определяется точность изготовления и сборки (технологические параметры).) (радиусом, толщиной линз, расстояниями между компонентами) задаются точность изготовления, сборки элементов и всего объектива, соответствующие расчетному качеству;

- конструкторы разрабатывают оптико-механическую конструкцию, а также определяют технологические требования к изготовлению оптических, механических деталей, отдельных сборок и всего в целом объектива. Назначаются допуски, центрировки, просветляющие покрытия, оптические клеи, определяются способы сборки.

Технологи (Специфика технологии микроскопостроения связана с процессом изготовления и сборки, в результате которых должен получиться прибор с дифракционным качеством изображения, поэтому на всех этапах производства присутствуют высоко квалифицированные технологи.) оптического, механического и сборочного производства составляют технологический процесс изготовления и сборки узлов, а также всего объектива. После экспериментального изготовления объектива проводится ряд исследований на соответствие расчетной и конструкторской документации (Объектив микроскопа имеет дифракционное качество изображения, поэтому оценка качества изготовления ведется с помощью тонких тест-объектов и высокоточных методов.). И только после этого начинается жизненный цикл объектива.

Объективы имеют сложную оптико-механическую конструкцию, которая включает несколько одиночных линз и компонентов, склеенных из 2-х или 3-х линз. Количество линз обусловлено кругом решаемых объективом задач. В прямой зависимости от этого находится и экономический аспект — соотношение «цена-качество».

Существует определенная связь между поставленной задачей и ее решением — нельзя требовать от объектива того, что вступает в противоречие с законами физики и технологией изготовления. Нужно иметь в виду, что:

- чем выше качество изображения и увеличение, создаваемые объективом, тем сложнее его оптическая схема;

- чем сложнее оптическая схема, тем «тяжелее» конструкция, а значит сложнее технология изготовления и сборки (рис. 3.1), и тем выше стоимость объектива.


Рис. 3.1 Оптико-механическая конструкция объектива для микроэлектроники (DUV 150х/0.90 для УФ области 248 нм, фирмы Leica). Наличие 17 линз из специального стекла и флюорита делает конструкцию сложной и «тяжелой» для пропускания в видимой области спектра.

При этом возможно уменьшение светопропускания в широком спектральном диапазоне, снижение разрешения и контраста по полю.

Есть определенная связь между параметрами объектива:

- чем больше рабочее расстояние, тем меньше числовая апертура объектива, тем меньше разрешение микроскопа;

- чем больше числовая апертура объектива, тем больше его светосила, однако при этом становится меньше глубина резкого видения.