Wprowadzenie do klasyfikacji obiektywów mikroskopowych
Klasyfikacja według celu
Zastosowania mikroskopów optycznych są z grubsza podzielone na dwie kategorie: „zastosowanie biologiczne” i „zastosowanie przemysłowe”. Soczewki obiektywowe można również podzielić na „biologiczne
„Użyj” obiektywu i „przemysłowego” obiektywu. W zastosowaniach biologicznych próbki biologiczne są zwykle umieszczane na szkiełku podstawowym i przykrywane od góry szkiełkiem nakrywkowym w celu utrwalenia. Ponieważ obiektyw biologiczny musi obserwować próbkę przez szkło nakrywkowe, system optyczny został zaprojektowany z uwzględnieniem grubości szkiełka nakrywkowego (zwykle 0,17 mm). W zastosowaniach przemysłowych obserwacja jest zwykle prowadzona bez zakrywania próbek, takich jak skrawki minerałów metali, płytki półprzewodnikowe i części elektroniczne. Dlatego przemysłowa soczewka obiektywowa przyjmuje optymalną konstrukcję układu optycznego w stanie, w którym nie ma szklanej osłony między przednim końcem soczewki obiektywu a preparatem.
Klasyfikacja metodą obserwacji
Opracowano różne metody obserwacji zgodnie z zastosowaniem mikroskopu optycznego, a także opracowano dedykowane obiektywy odpowiadające tym metodom obserwacji. Soczewki obiektywowe można podzielić ze względu na metodę obserwacji. Na przykład „obiektyw do refleksyjnego ciemnego pola (z pierścieniową ścieżką światła oświetlającego wokół soczewki wewnętrznej)”, „obiektyw do interferencji różnicowej (zmniejsza wewnętrzne zniekształcenie soczewki i optymalizuje połączenie właściwości optycznych z różnicową pryzmat interferencyjny)”, „obiektyw do fluorescencji (poprawiona przepuszczalność w obszarze bliskiego ultrafioletu)”, „obiektyw polaryzacyjny (zniekształcenie soczewki wewnętrznej jest znacznie zmniejszone)” oraz „obiektyw z różnicą faz (wbudowana płytka fazowa)” itp.
Klasyfikowane według powiększenia
Mikroskopy optyczne mają wiele obiektywów zamontowanych na urządzeniu zwanym noskiem. W ten sposób małe powiększenie można przełączyć na duże, obracając obracającą się soczewkę obiektywu, a zmianę powiększenia można łatwo wykonać. Dlatego na konwerterze obiektywów zwykle instaluje się grupę soczewek obiektywowych o różnych powiększeniach. W tym celu linia obiektywów składa się z obiektywów o niskim powiększeniu (5×, 10×), średnim powiększeniu (20×, 50×) i dużym powiększeniu (100×). Wśród nich, szczególnie w produktach o dużym powiększeniu, w celu uzyskania obrazowania w wysokiej rozdzielczości wprowadziliśmy obiektywy immersyjne, które są wypełnione specjalnymi płynami, takimi jak olej syntetyczny i woda o wysokim współczynniku załamania światła, pomiędzy przednią częścią soczewki obiektywu a egzemplarz. Ponadto dostępne są również obiektywy o bardzo małym powiększeniu (1,25×, 2,5×) i bardzo dużym powiększeniu (150×) do zastosowań specjalnych.
Korekcja aberracji i klasyfikacja soczewek obiektywowych
Zgodnie z klasyfikacją (poziomem) korekcji aberracji chromatycznej, w zależności od stopnia korekcji osiowej aberracji chromatycznej (podłużnej aberracji chromatycznej), można ją podzielić na trzy poziomy: achromatyczny, semiapochromatyczny (fluoryt) i apochromatyczny. Asortyment produktów jest również sortowany od poziomu normalnego do wysokiego, z różnymi cenami.
W korekcji osiowej aberracji chromatycznej soczewka obiektywu korygująca dwa kolory linii C (czerwony: 656,3 nm) i linii F (niebieski: 486,1 nm) nazywana jest soczewką achromatyczną (Achromat). Promienie światła inne niż czerwony i niebieski (ogólnie fioletowa linia g: 435,8 nm) są skupiane na płaszczyźnie oddalonej od płaszczyzny ogniskowej, a ta linia g nazywana jest widmem drugiego rzędu. Soczewka obiektywu, której zakres korekcji aberracji chromatycznej osiąga widmo drugiego rzędu, nazywana jest soczewką apochromatyczną (Apochromat). Innymi słowy, soczewka apochromatyczna to soczewka obiektywowa, która koryguje osiową aberrację chromatyczną dla trzech kolorów (linia C, linia F i linia g). Poniższy rysunek pokazuje różnicę w korekcji aberracji chromatycznej między achromatem i apochromatem pod względem aberracji falowej. Jak widać na tym rysunku, apochromat może korygować aberrację chromatyczną w szerszym zakresie długości fal niż achromat.
Porównanie korekcji aberracji chromatycznej (Achromaty i Apochromaty)
Z kolei stopień korekcji aberracji chromatycznej widma drugiego rzędu (linia g) jest ustawiony pośrodku soczewki achromatycznej i soczewki apochromatycznej, która nazywana jest soczewką semiachromatyczną (lub fluorytową).
W konstrukcji układu optycznego obiektywu mikroskopu, ogólnie rzecz biorąc, im większe NA lub im większe powiększenie, tym trudniej jest skorygować osiową aberrację chromatyczną widma drugiego rzędu. Nie tylko to, ale jest to trudniejsze, ponieważ różne aberracje inne niż osiowa aberracja chromatyczna i warunki sinusoidalne muszą zostać skorygowane. Z tego powodu im większe powiększenie obiektywu apochromatycznego, tym więcej soczewek korygujących aberrację jest potrzebnych, a niektóre obiektywy wykorzystują nawet ponad 15 soczewek. Aby dokładnie skorygować widmo drugiego rzędu, skuteczne jest użycie „szkła o nienormalnej dyspersji” z mniejszą dyspersją widma drugiego rzędu dla mocniejszej soczewki wypukłej w grupie soczewek. Reprezentantem tego szkła o nieprawidłowej dyspersji jest fluoryt (CaF2). Chociaż fluoryt jest trudny w obróbce, od dawna jest stosowany w soczewkach apochromatycznych. Nowo opracowane szkło optyczne o anomalnej dyspersji bardzo zbliżonej do fluorytu poprawiło podatność na obróbkę i stopniowo zastąpiło fluoryt jako główny nurt.
Klasyfikacja według korekcji krzywizny pola Podczas korzystania z mikroskopów fotografowanie i nagrywanie kamerą telewizyjną staje się coraz bardziej powszechne, a wymagania dotyczące ostrych obrazów pełnego pola są coraz większe. Dlatego obiektywy planistyczne, które mogą dokładnie korygować krzywiznę pola, stopniowo stały się głównym nurtem. Przy korygowaniu krzywizny pola konieczne jest zaprojektowanie krzywizny Pittsburgha (Petzvala) układu optycznego na 0, a im większe powiększenie obiektywu, tym trudniej ją skorygować (trudno współistnieć z inne różne korekty aberracji). W soczewce obiektywowej z korekcją przednia grupa soczewek ma mocno wklęsły kształt, a kompozycja tylnej grupy soczewek jest również silnie wklęsła, co jest cechą charakterystyczną tego typu soczewek.
