Ахроматический объектив что это

Ахроматическая линза

Ахромати́ческая ли́нза (ахрома́т) — сложная линза, состоящая из рассеивающей и собирающей линз, чаще всего склеенных между собой оптическим клеем (например канадский бальзам, бальзамин и прочие). Склеивание никак не влияет на ахроматические свойства, однако позволяет уменьшить переотражения от поверхностей линз, снизить требования к точности изготовления склеиваемых поверхностей и облегчить последующий монтаж. Линзы больших диаметров, как правило, не склеивают.

Содержание

Особенности конструкции

Линзы ахромата выполняются из неодинаковых по дисперсии света сортов оптического стекла. Положительная изготавливается из стекла с бо́льшим (как правило, крона), а отрицательная — из стекла с ме́ньшим коэффициентом средней дисперсии (как правило, флинта).

При этом нет принципиальной разницы, в каком порядке будут стоять линзы — возможны комбинации, когда рассеивающая (флинтовая) стоит «впереди» собирающей (кроновой). Такой вариант был предложен Томасом Груббом (Thomas Grubb) в 1857 г. Возможны и трёхлинзовые комбинации. Например, ахромат Питера Доллонда (Peter Dollond), где отрицательная флинтовая линза заключена между двумя положительными кроновыми.

В общем случае линзы подбираются так, что для каких-либо двух длин волн света полностью, а для остальных значительно устранён хроматизм положения.

Для общего случая, условием ахроматизации двухлинзового объектива (или компонента) будет равенство отношений оптических сил и коэффициентов дисперсии отдельных линз:

,

Выбор длин волн, подлежащих ахроматизации, определяется назначением объектива. Так, для систем визуального наблюдения „соединяют“ красный C (λ=656,3nm) и голубой F (λ=486.1nm) лучи. Это так называемая „визуальная“ коррекция.

„Фотовизуальную“ же коррекцию применяют в объективах для фотографирования с визуальной фокусировкой („старые“ фото- и некоторые астрономические объективы), „соединяя“ жёлтый D (λ= 589,3nm) и синий G’ (λ=434,1nm) лучи.

Современные фотообъективы, как правило, ахроматизируют от синей (G’) до красной (C) области спектра.

Исправление других аберраций также обусловлено применением ахромата. Так, для оптических систем не требующих больших полей зрения (объективов зрительных труб, телескопов-рефракторов, биноклей, оптических прицелов и т. п.), как правило, исправляются сферическая аберрация и кома.

«Новые» («аномальные») ахроматы

Примерно к 70-м годам XIX в., благодаря работам Эрнста Аббе (Ernst Abbe) и Отто Шотта (Otto Schott), появились оптические стёкла кронового типа с высоким показателем преломления.

Это привело к созданию так называемых „новых“ (или „аномальных“) ахроматов. В таком „новом“ („аномальном“) ахромате показатель преломления кронового стекла выше, чем флинтового. В то время, как у „старого“ (или „нормального“) — наоборот, выше показатель преломления флинта, чем крона. Это позволило уменьшить крутизну радиусов поверхностей „новых“ ахроматов по сравнению со „старыми“ (при одинаковой оптической силе), что, в свою очередь, значительно облегчило коррекцию сферической аберрации.

К тому же у аномальных ахроматов ме́ньшие значения имеет сумма Пецваля, характеризующая кривизну поля изображения. А это немаловажно для оптических систем широких полей зрения (например, фотообъективов).

«Ландшафтная (пейзажная) линза»

В 1839 г. ахроматический мениск был предложен французским оптиком Шарлем Шевалье (Charles Chevalier) в качестве фотографического объектива.

Имея такую же компоновку, как и монокль Уолластона, этот объектив обладал достаточно исправленным астигматизмом и сравнительно плоским полем изображения. Однако, невысокая светосила (F : 15), учитывая низкую светочувствительность фотоматериалов того времени, ограничивала область применения такого объектива исключительно пейзажными съёмками. Этим и обусловлено такое его название, как „ландша́фтная ли́нза“ („Lentille à paysage“).

См. также

Литература

Ссылки

Полезное

Смотреть что такое «Ахроматическая линза» в других словарях:

АХРОМАТИЧЕСКАЯ ЛИНЗА — АХРОМАТИЧЕСКАЯ ЛИНЗА, линза, предназначенная для сокращения или устранения хроматической АБЕРРАЦИИ. Хроматическая аберрация происходит в простой линзе оттого, что компоненты белого цвета, имеющие различную длину волны (цвета) не попадают в один и … Научно-технический энциклопедический словарь

ахроматическая линза — achromatinis lęšis statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Lęšių sistema, kurios dviejų bangų ilgių, t. y. raudonos ir mėlynos spalvos, vaizdai yra tame pačiame optinės ašies taške. Sistemą sudaro iš skirtingo stiklo padaryti… … Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

ахроматическая линза — achromatinis lęšis statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. achromatic lens vok. achromatische Linse, f rus. ахроматическая линза, f pranc. lentille achromatique, f … Fizikos terminų žodynas

DOF-адаптер — 35mm / DOF (Depth of field) адаптер используется для достижения малой глубины резкости при съемке на видеокамеры, возможности которых не позволяют достичь этого из за размера матрицы видеокамеры. DOF адаптер также позволяет устанавливать на… … Википедия

АХРОМАТ — (от греч. achromatos бесцветный), ахроматическая линза, ландшафтная линза, линзовая оптич. система с исправленной хроматнч, аберрацией (см. Аберрации оптических систем) для двух цветов (см. рис.). Ахромат. Тонкими линиями показан ход лучей: 1 в… … Большой энциклопедический политехнический словарь

ахромати́ческий — ая, ое. опт. Не разлагающий светового луча на составные цвета. Ахроматическая линза. Ахроматические стекла. [От греч. ’αχρωματος бесцветный] … Малый академический словарь

Аберрации оптических систем — У термина «аберрация» есть и другие значения, см. аберрация. Аберрации оптических систем ошибки, или погрешности изображения в оптической системе, вызываемые отклонением луча от того направления, по которому он должен был бы идти в… … Википедия

Суперахромат — Суперахроматический объектив сводит четыре длины волны на общую фокальную плоскость и имеет практически нулевую остаточную хроматическую абберацию … Википедия

Аберрация оптической системы — Для термина «Аберрация» см. другие значения. Аберрация оптической системы ошибка или погрешность изображения в оптической системе, вызываемая отклонением луча от того направления, по которому он должен был бы идти в идеальной оптической… … Википедия

Доллонд, Джон — Джон Доллонд (1706 1761) английский оптик. Дол … Википедия

Источник

astro-talks

форум для любителей астрономии

Модератор: Ernest

Сообщение Ernest » 10 окт 2010, 12:21

Ахромат

Ахромат составленный из положительной (собирающей) и отрицательной (рассеивающей) линз имеет достаточное количество конструктивных параметров (радиусы кривизны трех-четырех оптических поверхностей и параметры стекол), чтобы в первом приближении скомпенсировать хроматическую аберрацию (хроматизм положения), сферическую аберрацию и кому (неизопланатизм). При небольшом относительном отверстии такой объектив (обычно скромной апертуры) строит отличное по качеству изображение в центре поля зрения и в пределах поля зрения достаточного для производства большинства астрономических наблюдательных работ.

Компенсация первичного хроматизма

Вторичный хроматизм ахромата

Рефракторы примерно равные по качеству коррекции вторичного спектра
Нетрудно показать, что рефракторы (как ахроматы так и апохроматы равные по использованным стеклам) с одинаковым отношением D/k или D 2 /f имеют примерно равную степень влияния вторичного спектра на отношение Штреля, то есть равны в части качества изображения. Например, 152 мм двухлинзовый ахромат с относительным отверстием 1:10 даст примерно такое же по качеству изображение в центре поля зрения, что и 100 мм ахромат 1:6.6 (100/6.6 = 152/10).

Компенсация сферической аберрации в дублете

Компенсация сферической аберрации достигается различием форм положительной и отрицательной линз. Положительная линза имеет более симметричную форму (радиусы кривизны ее оптических поверхностей близки) и вносит сферическую аберрацию близкую к минимальной. Отрицательный компонент обычно изготавливается в виде мениска или вогнуто-плоской линзы. Такая форма линзы приводит к сферической аберрации обратного знака и преувеличенной по отношению к силе линзы. В итоге суммарная сферическая аберрация обеих линз обнуляется.

Сферохроматизм и сферическая аберрация высшего порядка

Типичные разъюстировки дублетов

Астигматизм в центре поля зрения рефрактора

Кома в центре поля зрения ахромата

Астигматизм пережатия (трех-, четырех- и шестилучевой)

Сферическая аберрация на оси ахромата

Тепловой клин в трубе рефрактора

Источник

Классификация объективов для микроскопии

Классификация объективов сложнее классификации микроскопов. Объективы разделяются по принципу расчетного качества изображения, параметрическим и конструктивно-технологическим признакам, а также по методам исследования и контрастирования.

По классу изображения изображения объективы могут быть:

Ахроматические объективы.

Ахроматические объективы рассчитаны для применения в спектральном диапазоне 486–656 нм. Исправление любой аберрации (ахроматизация) выполнено для двух длин волн. В этих объективах устранены сферическая аберрация, хроматическая аберрация положения, кома, астигматизм и частично — сферохроматическая аберрация. Изображение объекта имеет несколько синевато-красноватый оттенок. При изменении фокуса образца меняется и цветопередача, что затрудняет интерпретацию результата.Ведущий производитель микроскопов Olympus выпускает такие объективы с маркировкой ACHN.

Планахроматические объективы

В планобъективах исправлена кривизна изображения по полю, что обеспечивает резкое изображение объекта по всему полю наблюдения. Кроме того, объективы имеют и ахроматическую коррекцию, что позволяет их использовать для рутинной работы. Планахроматические объективы обычно применяются при фотографировании и съемки видео в медицине и биологии.

Ведущий производитель микроскопов Olympus выпускает такие объективы с маркировкой PLN, PLCN (объективы для клинических микроскопов), PLCN CY (объективы для цитологии).

Объективы UIS2 имеют планахроматическую коррекцию, что дает абсолютную уверенность в качестве изображения.

Качество изображения на ахроматическом и планахроматическом объективах

Ахроматический объектив

Изображение четкое лишь в центре поля зрения и размывается по краям

Планахроматический объектив (Olympus CX31)

Четкость изображения по всему полю зрения, высокая детализация структур

Полуапохроматические объективы.

Ведущий производитель микроскопов Olympus выпускает такие объективы с маркировкой UPLFLN.

Пример изображения с объектива полуапохромат (планфлуорит)

Апохроматические объективы.

Так как в этих объективах устранены все возможные аберрации изображения, такие объективы стоят дороже планахроматических объективов.

Ведущий производитель микроскопов Olympus выпускает такие объективы с маркировкой PLAPO, UPLSAPO, PLANAPO.

Пример изображения с объектива апохромат (UPLSAPO)

Рутинные и рабочие микроскопы лабораторного класса, применяемые в медицине комплектуются экономичными объективами- планахроматами. Их цветопередача и коррекция полностью подходят для работы как с нативными так и с окрашенными препаратами.

По параметрическим признакам объективы делятся следующим образом:

Парфокальная высота, парфокальность — расстояние от опорной плоскости объектива (плоскости соприкосновения ввинченного объектива с револьверным устройством) до плоскости препарата при сфокусированном микроскопе, является постоянной величиной и обеспечивает парфокальность комплекта аналогичных по высоте объективов разного увеличения, установленных в револьверном устройстве. Иными словами, если с помощью объектива 10х получить резкое изображение объекта, то при переходе к последующим увеличениям (20х,40х,60х,100х) изображение объекта остается резким в пределах глубины резкости объектива.

По конструктивно-технологическим признакам существует следующее разделение:

По обеспечению методов исследования и контрастирования объективы можно разделить следующим образом:

Иммерсия (от лат. immersio — погружение) — жидкость, заполняющая пространство между объектом наблюдения и специальным иммерсионным объективом (конденсором и предметным стеклом). В основном применяются три типа иммерсионных жидкостей: масляная иммерсия (МИ/Oil), водная иммерсия (ВИ/W) и глицериновая иммерсия (ГИ/Glyc), причем последняя в основном применяется в ультрафиолетовой микроскопии.
Иммерсия применяется в тех случаях, когда требуется повысить разрешающую способность микроскопа или её применения требует технологический процесс микроскопирования.

При этом происходит:

повышение видимости за счет увеличения разности показателя преломления среды и объекта;
увеличение глубины просматриваемого слоя, который зависит от показателя преломления среды.

Кроме того, иммерсионная жидкость может уменьшать количество рассеянного света за счет исчезновения бликов от объекта. При этом устраняются неизбежные потери света при его попадании в объектив.

Иммерсионные объективы. Качество изображения, параметры и оптическая конструкция иммерсионных объективов рассчитываются и выбираются с учетом толщины слоя иммерсии, которая рассматривается как дополнительная линза с соответствующим показателем преломления. Иммерсионная жидкость, расположенная между объектом и фронтальным компонентом объектива, увеличивает угол, под которым рассматривается объект (апертурный угол). Числовая апертура безыммерсионного (сухого) объектива не превышает 1,0 (разрешающая способность порядка 0,3 мкм для основной длины волны); иммерсионного — доходит до 1,40 в зависимости от показателя преломления иммерсии и технологических возможностей изготовления фронтальной линзы (разрешающая способность такого объектива порядка 0,12 мкм).
Иммерсионные объективы больших увеличений имеют короткое фокусное расстояние — 1,5–2,5 мм при свободном рабочем расстоянии 0,1–0,3 мм (расстояние от плоскости препарата до оправы фронтальной линзы объектива).

Маркировка объективов.

Данные о каждом объективе маркируются на его корпусе с указанием следующих параметров:

В связи с тем, что каждый производитель микроскопов имеет свою собственную линейку объективов с заданными техническими характеристиками, объективы могут отличаться по цветопередаче, апертуре, парфокальному расстоянию, резьбой крепления в револьверном механизме.

Возможность использования объективов от разных производителей на микроскопе отсутствует.

Очень важно использовать объективы того же производителя, что и микроскопа, в противном случае качество изображения не гарантировано!

Источник

Ахроматический объектив (ахромат). Что такое ахроматический объектив?

Ахроматический объектив (ахромат). Что такое ахроматический объектив?

На заре использования оптики, а это примерно начало 17-го века, когда широко распространились телескопы и подзорные трубы, а также появились более-менее работоспособные микроскопы и лупы, применялись обычные двояковыпуклые линзы из стекла, имеющие форму чечевицы, если смотреть сбоку. Они, конечно, выполняли свою функцию и в сочетании с такой же линзой меньшего размера – окуляром, давали увеличенное или уменьшенное изображение объектов. Но…

Как известно, свет – это не просто белое сияние, а смесь различных цветов, или, по – научному, некоторый диапазон электромагнитных волн. Именно поэтому мы можем видеть различные цвета – от фиолетового до красного. При прохождении этой «смеси» через стеклянную линзу лучи разного цвета преломляются немного по-разному. Это очень портит картинку, окрашивая края объектов в красный и синий цвета. Понятно, что получается очень некачественное изображение. Вот такое цветное окрашивание называется «хроматической аберрацией». Для повышения качества картинки с этой бедой оптических устройств и началась война.

Когда Фраунгофер стал работать в крупной оптической мастерской Утцшнейдера, а это было в 1806 году, он приложил много сил к созданию так называемого ахроматического объектива, лишенного хроматической аберрации. Он же разработал технологию получения качественных сортов стекла – флинтгласа и кронгласа, которые еще называют просто флинтом и кроном. Они имеют несколько разные преломляющие свойства и это стало большим подспорьем в создании ахроматической оптики.

Так как разное стекло преломляет свет по разному, то удается получить схождение лучей разного цвета в одной точке, или очень близко к ней, по крайней мере. Это позволяет избавиться от хроматической аберрации – окрашивания каемок объектов в радужные цвета, или сделать так, что это окрашивание неразличимо для глаза.

Существуют и более сложные, трехлинзовые системы, так называемые ахроматы Питера Доллонда. В них вогнутая линза находится в середине, а на обе ее поверхности наклеены выпуклые, сделанные из крона.

Конечно, даже с помощью таких ухищрений совсем избавиться от хроматической аберрации невозможно, но можно значительно ее уменьшить, а для определенного цвета и совсем убрать. Современные качественные ахроматические объективы для профессионального применения, конечно, имеют еще более сложное устройство. В них используется не одна линза, пусть даже и «склеенная» ахроматическая. Обычно используются дополнительные линзы, компенсирующие остаточную хроматическую аберрацию. Это могут быть как простые, однослойные линзы, так и ахроматические, специально рассчитанные для конкретной системы.

Так что современный объектив, как видим – это вовсе не набор стекол, а очень сложная оптическая система, каждая линза которого рассчитана и выполнена с высочайшей точностью. Только так возможно получить качественное изображение, не окрашенное цветной «аурой».

Источник

Как выбрать и купить объективы к микроскопу

Объектив производства OptiTech

Ахромат, увеличение 60х, числовая апертура 0,85, длинна тубуса микроскопа с которым объектив будет работать штатно 160 мм, толщина покровного стекла 0,17мм

Объектив производства OptiTech

Планахромат, увеличение 100х, числовая апертура 1,25, длинна тубуса микроскопа с которым объектив будет работать штатно 160 мм, толщина покровного стекла 0,17мм, объектив с масляной иммерсией

Одна из самых главных частей микроскопа, как и телескопа, это объектив. К подбору и покупке объективов к микроскопу нужно подходить очень тщательно. От этого зависит качество изображения, даваемое микроскопом, и насколько мелкие детали вы сможете увидеть в него. На рынке можно встретить большое количество объективов для микроскопов разных производителей. По характеру оптической коррекции аберраций объективы делятся на ахроматы, апохроматы, планахроматы, планапохроматы. Встречаются специализированные объективы, но мы их рассматривать не будем, т.к. они нужны для специальных исследований и для домашнего пользования очень дорогие. По виду иммерсии они делятся на безыммерсионные (сухие), с водной иммерсией и с масляной иммерсией. Иммерсия это когда между покровным стеклом и объективом находится иммерсионная жидкость и объектив в нее погружен. Это изменяет коэффициент преломления среды между объектом наблюдения и объективом, и все лучи попадают в объектив, т.е. значительно повышается разрешение объектива. Иммерсионные объективы обычно бывают с большими увеличениями от 40 и более крат. При масляной иммерсии используется кедровое или специальное синтетическое масло, использование других масел не допускается. В водной иммерсии используется дистиллированная вода. Маркируются по иммерсии объективы микроскопом следующим образом. МИ, Oil и черное кольцо на оправе объектива – масляная иммерсия. ВИ, W и белое кольцо на объективе – водная иммерсия. Цветовая идентификация принята в России, на зарубежных объективах может какое угодно быть кольцо по цвету. Если на объективе микроскопа нет обозначений иммерсии, то это сухой объектив. Давайте подробно рассмотрим каждый вид объектива. Ахроматы. Объективы ахроматы имеют цветовую коррекцию по основной и двух дополнительных длин волн видимого диапазона спектра. Хроматическая разность увеличения не исправлена, но ее можно компенсировать т.н. компенсационным окуляром. Кривизна поля не исправлена и в объективы особенно с маленьким увеличением по краям поля зрения изображение размыто. В маркировке на оправе объектива обычно не указан код оптической коррекции. Планапохромат – это объектив с полной хроматической коррекцией, плоским полем и исправленной хроматической разностью увеличений. Это наиболее совершенный и дорогой объектив для микроскопа. Объектив маркируется кодом ПЛАН-АПО, Plan-apo. На западе выпускают т.н. семипланаты ( Semi-Plan). У этих объективы находятся между ахроматами и планахроматами, и у них уменьшена (не полностью исправлена) кривизна поля. Эти объективы маркируются кодом SP. Рассмотрим подробно маркировку объективов к микроскопам. На оправе объектива указывается увеличение объектива, например 4х, 40х, 100х. Чтобы рассчитать увеличение микроскопа нужно увеличение объектива умножить на увеличение окуляра. После значения увеличения объектива микроскопа через дробь указывается т.н. числовая апертура (обозначается символом NA при расчетах). Числовая апертура показывает, какое максимально полезное увеличение можно добиться с этим объективом и какое разрешение имеет объектив. Максимально полезное увеличение микроскопа с данным объективом рассчитывается так числовая апертура умножается на 1000. Например, объектив микроскопа с числовой апертурой 0.65 имеет полезное увеличение 650х. Значительно большее увеличение смысла ставить нет, т.к. это не прибавит деталей, а только ухудшит контрастность и яркость изображения. Также можно рассчитать разрешение объектива. Для этого нужно поделить длинно волны в мкм при которой наблюдаем на удвоенную числовую апертуру. Качественные иммерсионные объективы с числовой апертурой 1,40 дают разрешение порядка 0,12мкм. Под увеличением и числовой апертурой на объективе микроскопа иногда указываются и другие параметры. Например, длина тубуса микроскопа, с которым объектив может работать со штатным увеличением. Например, обычная длина тубуса 160мм. Также указывается толщина покровного стекла, с которым штатно будет работать объектив, обычно это 0,17 мм. Рассмотрим на примерах маркировку объективов микроскопов. Объектив производства Биомед Планахромат, увеличение 4х, числовая апертура 0,10, длинна тубуса микроскопа с которым объектив будет работать штатно 160 мм, толщина покровного стекла 0,17мм

Источник