Классификация объективов

Различия

1) Стандарты

Наиболее распространенные в мире стандарты объективов биологических микроскопов

Существует два наиболее распространенных стандарта объективов: DIN и JIS.

DIN (DeutschesInstitutfurNormung) - Немецкий институт по стандартизации (член ISO).

ГОСТ (Государственный стандарт) - национальный стандарт РФ, межгосударственный стандарт в СНГ.

ISO (International Organisation for Standartisation) - Международнаяорганизацияпостандартизации.

CEN - Европейский комитет по стандартизации.

DIN EN - немецкое издание европейского стандарта, которое без каких- либо изменений принимается всеми членами Европейского комитета по стандартизации (CEN).

DIN EN ISO - стандарты, совместно разработанные и изданные ISO и Европейской комиссией по стандартизации (CEN).

DIN ISO - стандарт ISO, принятый как национальный без каких-либо изменений.

• DIN стандарт - DeutschesInstitutfürNormung (Немецкий институт по стандартизации)

• JIS стандарт - JapanIndustrialStandards (Японские промышленные стандарты)

Стандарты определяют основные конструктивные параметры и присоединительные размеры в микроскопе, в том числе и основные конструктивные параметры объективов, связанные с условиями их работы. Нас интересуют два параметра: длина тубуса микроскопа и высота объектива.

Рассмотрим два наиболее ходовых стандарта для микроскопов учебного (студенческого) и упрощенного рабочего классов микроскопов. Для этих микроскопов характерным является конечная длина тубуса (механическачя), определяемая расстоянием от нижнего среза револьверного устройства до верхнего среза окулярной трубки насадки. Высота объективов это расстояние от плоскости предмета (положение сфокусированного объектива) до нижнего среза револьверного устройства, куда объектив ввинчен. Если мы возьмём объектив в руки, то высота объектива для нас будет не ощутима. Мы видим габаритные размеры объектива. Для того, чтобы понять что такое «высота» мы должны габаритный размер от резьбы объектива до нижнего среза фронтальной линзы мысленно увеличить до стандартной величины высоты (45 мм), т.е. на величину рабочего расстояния этого объектива.

Длина тубуса может быть оптической и механической.

Объективы стандарта ISO рассчитаны для работы с микроскопами с длиной тубуса «конечной» (160 мм) и «бесконечность» и имеют парфокальную высоту 45 мм. Отечественный ГОСТ допускает длину тубуса 160 мм, 190 мм и «бесконечность». Высоту объективов 33 мм и 45 мм.

Рассмотрим два стандарта DIN и JIS.

Объективы стандарта DIN рассчитаны для работы с микроскопами с длиной тубуса 160мм и имеют парфокальную высоту 45мм. Объективы стандарта JIS рассчитаны для работы с микроскопами с длиной тубуса 170мм и имеют парфокальную высоту 36мм.

Объективы этих двух стандартов взаимозаменяемы, однако из-за разницы в механической длине тубуса будут иметь разницу в увеличении приблизительно на 10%: объектив JIS, установленный в микроскоп DIN, даст на 10% меньшее увеличение, а объектив DIN, установленный в JIS микроскоп, - на 10% большее увеличение. Резьба у объективов этих стандартов идентична – это RMS (RoyalMicroscopicalSociety – пер. Королевское Микроскопическое Общество) резьба 0.7965" (20.23мм) x 36TPI (TPI - число витков резьбы на дюйм). Соответствует так называемой «объективной» резьбе. Отечественные объективы имеют резьбу по ГОСТ 4/5Х1/36. Кстати, в отечественных объективах для отражённого света (эпи-объективах) резьбовое соединение соответствует размеру метрической резьбе М27х0,75. Такую же резьбу имеют сейчас все объективы Цейсс. М25 и М32 является резьбой Лейки и т.д. Револьверные устройства в микроскопах ведущих фирм более высокого класса по качеству имеют метрическую резьбу. Для перехода от объективной резьбы к метрической существуют переходники с внешней резьбой – метрической, с внутренней резьбой – объективной. Обратите, например внимание на резьбу ломо отраженный свет 190 в обычный микроскоп он не полезет.

Гораздо реже встречается резьба стандартов M25 (метрическая 25мм резьба объектива) и M32 (метрическая 32мм резьба объектива)?

Стандарт Для микроскопов с длиной тубуса Парфокальная высота Резьба объективов

DIN 160мм 45мм RMS

JIS 170мм 36мм RMS

Сегодня многие современные микроскопы оснащены объективами, скорректированными на бесконечность – InfinityCorrected. Такие объективы гораздо более дорогостоящие, однако они позволяют устанавливать дополнительные оптические элементы в «параллельном оптическом пути», не внося искажений, что будет особенно полезным для флуоресцентных, поляризационных, фазово-контрастных микроскопов и др. Эти объективы имеют две части – собственно объектив и тубусную линзу, расположенную в бинокулярной насадке. Из объетива выходит параллельный пучок, этот же параллельный пучок входит в тубусную линзу и из неё уже выходит сходящийся пучок, сроящий изображение в плоскости изображения. Увеличение объектива связано с фокусным расстоянием объектива и фокусным расстоянием тубусной линзы.

Как правило, производители микроскопов используют свои запатентованные разработки и имеют свои уникальные стандарты InfinityCorrected объективов, связанные с размером фокусного расстояния тубусной линзы, поэтому мы рекомендуем покупать подобные объективы того же бренда, что и Ваш микроскоп.

*Заметка. Парфокальные объективы – это объективы, имеющие одну высоту и не требующие значительной перефокусировки при смене увеличения.

Существуют монохроматические аберрации(искажения) – сферическая аберрация, кома, астигматизм, и хроматические аберрации – положения, увеличения.

Степень коррекции оптических искажений

Еще одна классификация объективов состоит в их различии по степени исправления оптических искажений. Как правило, Вы можете встретить такие маркировки, нанесенные на корпус объектива

• ACHRO - ахроматические объективы
• APO - апохроматические объективые
• S-Plan, Semi-Plan E-Plan - полупланахроматические объективы
• PLAN - планахроматические объективы
• Plan APO - планапохроматические объективы

Что же означают данные маркировки?

1. По степени исправления хроматической аберрации различают два типа объективов: ахроматические и апохроматические. Ахроматические объективы встречаются наиболее часто и стоят существенно дешевле апохроматических объективов, так как имеют более простую оптическую схему. Исправляя хроматическую аберрацию для длин волн двух цветов (красный и синий), а также сферическую аберрацию для длины волны одного цвета (зеленого), ахроматические объективы формируют достаточно неплохое качество изображения, хотя хроматизм, проявляющийся в радужной окантовке объектов, остается все еще немного заметен. Что же касается апохроматических объективов, то здесь мы имеем дело с коррекцией хроматизма для длин волн трех цветов (красного, синего и зеленого цветов), а также коррекцию сферической аберрации для длин волн двух-трех цветов. Как правило, апохроматические объективы также имеют большую числовую апертуру (N.A.), и, как следствие, более высокую разрешающую способность. При этом оба типа объективов в значительной мере страдают от кривизны поля и дисторсии, становящиеся еще более заметными с ростом увеличения микроскопа.

Многие производители также предлагают сегодня флюоритовые (Fluo, Fluorite) объективы, в которых подобно ахроматическим объективам хроматизм исправлен для двух длин волн синего и красного цвета, а вот сферическая аберрация – для длин волн двух-трех цветов. Флюоритовые объективы также отличаются более высокой разрешающей способностью и лучшим контрастом в сравнении с ахроматическими объективами.

1. В зависимости от степени исправления кривизны поля на корпусе объектива может быть нанесена дополнительная маркировка полуплан (Semi-Plan) либо план (Plan). Кривизна поля проявляется в неравномерной резкости изображения по полю зрения. Данное искажение заключается в том, что при наблюдении плоского объекта, перпендикулярного оптической оси, мы получим его изображение, лежащее на вогнутой либо выпуклой поверхности. Таким образом, когда мы добьемся необходимой резкости в центре, по краю поля зрения изображение будет не в фокусе, нечетким и размытым. Так, для ахроматических объективов кривизна поля исправлена приблизительно на 65% поля зрения, для полуплан либо семиплан объективов – на 80%, дляплан объективов – 90%.

Исправление кривизны поля повышает качество изображения объектива любой ахроматической коррекции будь то ахромат, апохромат или полуапохромат (флюоритовые объективы). С этой целью в конструкцию объективов вводятся дополнительные склеенные компонентычто, закономерно, приводит к существенному удорожанию объектива. Использование план объективовсейчас является негласным стандартом для микроскопов, начиная с рабочей модели.

Таким образом, мы получаем следующие возможные варианты объективов: