Bevezetés a mikroszkóp objektívek osztályozásába
Cél szerinti osztályozás
Az optikai mikroszkópok alkalmazásai nagyjából két kategóriába sorolhatók: „biológiai felhasználás” és „ipari felhasználás”. Az objektív lencsék "biológiai"-ra is oszthatók
„Használjon” objektívlencsét és „ipari” objektívlencsét. Biológiai alkalmazásokban a biológiai mintákat általában tárgylemezre helyezik, és felülről fedőüveggel borítják, hogy rögzítsék. Mivel a biológiai objektívlencsének a mintát a fedőüvegen keresztül kell megfigyelnie, ezért Az optikai rendszert a fedőüveg vastagságának (általában 0,17 mm) figyelembevételével alakítjuk ki. Ipari alkalmazásokban a megfigyelést általában a minták, például fémásványok, félvezető lapkák és elektronikus alkatrészek lefedése nélkül végzik. Ezért az ipari objektívlencse az optimális optikai rendszer kialakítását alkalmazza abban az állapotban, amikor nincs fedőüveg az objektívlencse elülső vége és a minta között.
Osztályozás megfigyelési módszer szerint
Különféle megfigyelési módszereket fejlesztettek ki az optikai mikroszkóp alkalmazásának megfelelően, és ezeknek a megfigyelési módszereknek megfelelő dedikált objektíveket is kidolgoztak. Az objektív lencsék a megfigyelési módszer szerint oszthatók fel. Például: "objektív lencse visszaverő sötét mezőhöz (gyűrű alakú megvilágítási fényúttal a belső lencse körül)", "objektívlencse a differenciális interferenciához (csökkenti az objektív belső torzítását, és optimalizálja az optikai jellemzők kombinációját a differenciálművel) interferencia prizma)", "objektívlencse fluoreszcenciához (jobb áteresztőképesség a közeli ultraibolya tartományban)", "polarizációs objektívlencse (a lencse belső torzulása jelentősen csökken)" és "fáziskülönbség objektívlencse (beépített fázislemez)" stb.
Nagyítás szerint osztályozva
Az optikai mikroszkópok több objektívlencsét tartalmaznak, amelyek egy orrdarabnak nevezett eszközre vannak szerelve. Így már csak az objektív forgólencséjének elfordításával a kis nagyítás átváltható a nagy nagyításra, és a nagyítás változtatása egyszerűen elvégezhető. Ezért általában különböző nagyítású objektívlencséket szerelnek fel az objektívkonverterre. Ennek érdekében az objektívek kínálata alacsony nagyítású (5×, 10×), közepes (20×, 50×) és nagy nagyítású (100×) objektívekből áll. Közülük, különösen a nagy nagyítású termékekben, a nagy felbontású képalkotás érdekében bevezettük a folyadékmerítési objektíveket, amelyeket speciális folyadékokkal, például szintetikus olajjal és magas törésmutatójú vízzel töltenek meg az objektívlencse elülső vége és a példányt. Ezen kívül speciális célokra ultra-alacsony nagyítású (1,25×, 2,5×) és ultranagy nagyítású (150×) objektívek is kaphatók.
Az objektív lencsék aberrációjavítása és osztályozása
A kromatikus aberráció korrekció besorolása (szintje), az axiális kromatikus aberráció (hosszirányú kromatikus aberráció) korrekció mértéke szerint három szintre osztható: akromatikus, szemiapokromatikus (fluorit) és apokromatikus szintre. A termékkínálat is a normál szinttől a magas szintig van válogatva, eltérő árakkal.
Az axiális kromatikus aberráció korrekciója során a C vonal (piros: 656,3 nm) és az F vonal (kék: 486,1 nm) két színét korrigáló objektívet akromatlencsének (Achromat) nevezzük. A vöröstől és kéktől eltérő fénysugarak (általában a lila g-vonal: 435,8 nm) a fókuszsíktól távolabbi síkra fókuszálnak, és ezt a g-vonalat másodrendű spektrumnak nevezik. Az objektívet, amelynek a kromatikus aberráció korrekciós tartománya eléri ezt a másodrendű spektrumot, apokromát lencsének (Apochromat) nevezzük. Más szavakkal, az apokromát lencse olyan objektív, amely három szín (C-vonal, F-vonal és g-vonal) esetén korrigálja az axiális kromatikus aberrációt. Az alábbi ábra a kromatikus aberráció korrekciójának különbségét mutatja az akromat és az apokromát között a hullám aberráció szempontjából. Amint az ábrán látható, az apokromát szélesebb hullámhossz-tartományban képes korrigálni a kromatikus aberrációt, mint az akromaták.
A kromatikus aberráció korrekciójának összehasonlítása (akromátok és apokromátok)
Másrészt a másodrendű spektrum (g-vonal) kromatikus aberráció korrekciójának mértéke az akromatlencse és az apokromát lencse közepén van beállítva, amelyet félakromát lencsének (vagy fluoritnak) neveznek.
A mikroszkóp objektívlencséjének optikai rendszerének kialakításánál általánosságban elmondható, hogy minél nagyobb az NA, vagy minél nagyobb a nagyítás, annál nehezebb a másodrendű spektrum tengelyirányú kromatikus aberrációját korrigálni. Nem csak ez, hanem nehezebb is, mivel az axiális kromatikus aberráción és a szinuszos feltételeken kívül különféle aberrációkat kell korrigálni. Emiatt minél nagyobb az apokromatikus objektívlencse nagyítása, annál több aberrációjavító lencsét kell alkalmazni, sőt egyes objektívek 15-nél is több objektívet használnak. A másodrendű spektrum pontos korrekciója érdekében a lencsecsoport erősebb konvex lencséjéhez hatékony a "abnormális diszperziós üveg" használata, amely a másodrendű spektrum kisebb diszperzióját eredményezi. Ennek az abnormális diszperziós üvegnek a képviselője a fluorit (CaF2). Bár a fluorit nehezen feldolgozható, apokromát lencsékhez már régóta használják. Az újonnan kifejlesztett, a fluorithoz nagyon közeli anomális diszperziójú optikai üveg javította a megmunkálhatóságot, és fokozatosan felváltotta a fluoritot, mint a fő áramlatot.
Osztályozás térgörbület-korrekció szerint A mikroszkópok használatában egyre elterjedtebb a fényképezés és a tévékamerás fényképezés, és egyre több követelmény támasztja alá az éles, teljes látószögű képeket. Ezért a térgörbületet pontosan korrigáló tervobjektívek fokozatosan általánossá váltak. A térgörbület korrigálásakor az optikai rendszer Pittsburgh-i (Petzval) görbületét 0-ra kell tervezni, és minél nagyobb az objektívlencse nagyítása, annál nehezebb korrigálni (nehéz együtt élni egyéb különböző aberrációs korrekciók). A korrigált objektívben az elülső lencsecsoport erősen homorú alakú, és a hátsó lencsecsoport összetétele is erősen homorú, ami a lencsetípusra jellemző.
