Úvod do klasifikace objektivů mikroskopů
Klasifikace podle účelu
Aplikace optických mikroskopů jsou zhruba rozděleny do dvou kategorií: „biologické použití“ a „průmyslové použití“. Objektivní čočky lze také rozdělit na „biologické
"Použití" čočka objektivu a "průmyslová" čočka objektivu. V biologických aplikacích se biologické vzorky obvykle umístí na podložní sklíčko a zakryjí se shora krycím sklem, aby se zafixovaly. Protože čočka biologického objektivu potřebuje pozorovat vzorek přes krycí sklo, je optický systém navržen s ohledem na tloušťku krycího skla (obecně 0.17 mm). V průmyslových aplikacích se pozorování obecně provádí bez zakrytí vzorků, jako jsou plátky kovových minerálů, polovodičové destičky a elektronické součástky. Průmyslová čočka objektivu proto využívá optimální design optického systému ve stavu, kdy mezi předním koncem čočky objektivu a preparátem není žádné krycí sklo.
Klasifikace metodou pozorování
Podle použití optického mikroskopu byly vyvinuty různé pozorovací metody a byly také vyvinuty specializované objektivy odpovídající těmto pozorovacím metodám. Objektivy lze rozdělit podle způsobu pozorování. Například „čočka objektivu pro reflexní tmavé pole (s prstencovou osvětlovací dráhou kolem vnitřní čočky)“, „čočka objektivu pro diferenciální rušení (snižuje vnitřní zkreslení čočky a optimalizuje kombinaci optických charakteristik s diferenciální interferenční hranol)“, „čočka objektivu pro fluorescenci (vylepšená propustnost v oblasti blízkého ultrafialovému záření)“, „čočka polarizačního objektivu (vnitřní zkreslení čočky je výrazně sníženo)“ a „čočka objektivu s fázovým rozdílem (vestavěná fázová deska)“ , atd.
Klasifikováno podle zvětšení
Optické mikroskopy mají více čoček objektivu namontovaných na zařízení zvaném nosní díl. Tímto způsobem lze přepnout malé zvětšení na velké pouhým otočením otočné čočky objektivu a změnu zvětšení lze snadno dokončit. Proto je na konvertor čočky objektivu obvykle instalována skupina čoček objektivu s různým zvětšením. Za tímto účelem se řada objektivů skládá z objektivů s malým zvětšením (5×, 10×), se středním zvětšením (20×, 50×) a s velkým zvětšením (100×). Mezi nimi, zejména v produktech s velkým zvětšením, abychom získali zobrazení s vysokým rozlišením, jsme zavedli kapalné imerzní objektivy, které jsou naplněny speciálními kapalinami, jako je syntetický olej a voda s vysokým indexem lomu mezi předním koncem čočky objektivu a exemplář. Kromě toho jsou k dispozici také objektivy s ultra nízkým zvětšením (1,25×, 2,5×) a ultra vysokým zvětšením (150×) pro speciální účely.
Korekce aberace a klasifikace objektivů
Podle klasifikace (úrovně) korekce chromatické aberace, podle stupně korekce axiální chromatické aberace (longitudinální chromatická aberace) ji lze rozdělit do tří úrovní: achromatická, semiapochromatická (Fluorit) a apochromatická. Produktová řada je také řazena od normální úrovně po vysokou úroveň s různými cenami.
Při korekci axiální chromatické aberace se čočka objektivu, která koriguje dvě barvy linie C (červená: 656,3 nm) a linie F (modrá: 486,1 nm), nazývá achromatická čočka (Achromat). Světelné paprsky jiné než červená a modrá (obecně fialová g-čára: 435,8 nm) jsou zaostřeny na rovinu vzdálenou od ohniskové roviny a tato g-čára se nazývá spektrum druhého řádu. Čočka objektivu, jejíž rozsah korekce chromatické aberace dosahuje tohoto spektra druhého řádu, se nazývá apochromatická čočka (Apochromat). Jinými slovy, apochromatická čočka je čočka objektivu, která koriguje axiální chromatickou aberaci pro tři barvy (C-line, F-line a g-line). Obrázek níže ukazuje rozdíl v korekci chromatické aberace mezi achromátem a apochromátem z hlediska vlnové aberace. Jak je vidět z tohoto obrázku, apochromát může korigovat chromatickou aberaci v širším rozsahu vlnových délek než achromát.
Porovnání korekce chromatické aberace (achromáty a apochromáty)
Na druhé straně je míra korekce chromatické aberace spektra druhého řádu (g-line) nastavena uprostřed achromatické čočky a apochromatické čočky, která se nazývá semiachromatická čočka (nebo fluorit).
Při návrhu optického systému čočky objektivu mikroskopu obecně platí, že čím větší NA nebo čím větší zvětšení, tím obtížnější je korigovat axiální chromatickou aberaci spektra druhého řádu. Nejen to, ale je to obtížnější, protože je nutné korigovat různé aberace jiné než axiální chromatická aberace a sinusové stavy. Z tohoto důvodu platí, že čím vyšší je zvětšení apochromatické čočky objektivu, tím více čoček pro korekci aberace je zapotřebí a některé čočky objektivů dokonce používají více než 15 čoček. Pro přesnou korekci spektra druhého řádu je efektivní použít "abnormální disperzní sklo" s menším rozptylem spektra druhého řádu pro silnější konvexní čočky ve skupině čoček. Představitelem tohoto abnormálního disperzního skla je fluorit (CaF2). Ačkoli je fluorit obtížně zpracovatelný, používá se pro apochromatické čočky již dlouhou dobu. Nově vyvinuté optické sklo s anomální disperzí velmi blízkou fluoritu zlepšilo zpracovatelnost a postupně nahradilo fluorit jako hlavní proud.
Klasifikace podle korekce zakřivení pole Při používání mikroskopů se fotografování a natáčení televizních kamer stávají stále běžnějšími a stále více jsou požadavky na ostré celopolní snímky. Proto se plánovací čočky objektivů, které dokážou přesně korigovat zakřivení pole, postupně staly hlavním proudem. Při korekci zakřivení pole je nutné navrhnout Pittsburghské (Petzvalovo) zakřivení optické soustavy na 0 a čím větší zvětšení čočky objektivu, tím obtížnější je korigovat (obtížně koexistovat s další různé korekce aberací). U čočky korigovaného objektivu má přední skupina čoček silně konkávní tvar a složení zadní skupiny čoček je také silně konkávní, což je charakteristické pro typ čočky.
