Obiektyw (optyka)
W inżynierii optycznej celem jest element optyczny, który zbiera światło z obserwowanego obiektu i skupia promienie świetlne w celu wytworzenia rzeczywistego obrazu . Obiektywy mogą być pojedynczą soczewką lub lustrem lub kombinacją kilku elementów optycznych. Stosowane są w mikroskopach , lornetkach , teleskopach , aparatach fotograficznych , rzutnikach slajdów , odtwarzaczach CD i wiele innych przyrządów optycznych. Obiektywy są również nazywane soczewkami obiektowymi , okularami obiektowymi lub okularami obiektywowymi .
Cele mikroskopu
Soczewka obiektywu mikroskopu znajduje się na dole w pobliżu próbki. Mówiąc najprościej, jest to szkło powiększające o bardzo dużej mocy i bardzo krótkiej ogniskowej . Jest on zbliżany bardzo blisko badanej próbki, tak aby światło z próbki skupiało się wewnątrz tubusu mikroskopu. Sam obiektyw jest zwykle cylindrem zawierającym jedną lub więcej soczewek, które są zwykle wykonane ze szkła; jego funkcją jest zbieranie światła z próbki.
Powiększenie
Jedną z najważniejszych właściwości obiektywów mikroskopowych jest ich powiększenie . Powiększenie zazwyczaj mieści się w zakresie od 4× do 100×. W połączeniu z powiększeniem okularu określa całkowite powiększenie mikroskopu; obiektyw 4× z okularem 10× daje obraz, który jest 40 razy większy od przedmiotu.
Typowy mikroskop ma trzy lub cztery soczewki obiektywowe o różnych powiększeniach, wkręcone w okrągły „nosek”, który można obracać, aby wybrać żądaną soczewkę. Soczewki te są często oznaczone kolorami w celu ułatwienia użytkowania. Soczewka o najmniejszej mocy nazywana jest soczewką obiektywu skanującego i zazwyczaj jest to obiektyw 4×. Druga soczewka jest określana jako mała soczewka obiektywu i jest zwykle soczewką 10×. Najpotężniejszy obiektyw z tych trzech jest określany jako duży obiektyw i zwykle ma 40–100 ×.
Apertura numeryczna
Apertura numeryczna soczewek mikroskopowych zwykle mieści się w zakresie od 0,10 do 1,25, co odpowiada ogniskowej odpowiednio od około 40 mm do 2 mm.
Mechaniczna długość rury
W przeszłości mikroskopy były prawie powszechnie projektowane z ograniczoną mechaniczną długością tubusu, czyli odległością, jaką światło pokonuje w mikroskopie od obiektywu do okularu. Norma Royal Microscopical Society to 160 milimetrów, podczas gdy Leitz często używał 170 mililitrów. Obiektywy o długości tubusu 180 milimetrów są również dość powszechne. Używanie obiektywu i mikroskopu, które zostały zaprojektowane dla rur o różnych długościach, spowoduje aberrację sferyczną .
Zamiast skończonej długości rurki, nowoczesne mikroskopy są często projektowane tak, aby zamiast tego wykorzystywać korekcję nieskończoności, technikę mikroskopii, w której światło wychodzące z soczewki obiektywu jest skupiane w nieskończoności . Jest to oznaczone na obiektywie symbolem nieskończoności (∞).
Grubość okładki
Szczególnie w zastosowaniach biologicznych próbki obserwuje się zwykle pod szkiełkiem nakrywkowym , co wprowadza zniekształcenia obrazu. Obiektywy, które są przeznaczone do stosowania z takimi szkiełkami nakrywkowymi, korygują te zniekształcenia i zazwyczaj mają grubość szkiełka nakrywkowego, z którym mają pracować, napisaną z boku obiektywu (zwykle 0,17 mm).
Natomiast tak zwane obiektywy „metalurgiczne” są przeznaczone do światła odbitego i nie wykorzystują szklanych szkiełek nakrywkowych.
Rozróżnienie między obiektywami przeznaczonymi do stosowania ze szkiełkami nakrywkowymi lub bez nich jest ważne w przypadku obiektywów o dużej aperturze numerycznej (duże powiększenie), ale ma niewielkie znaczenie w przypadku obiektywów o małym powiększeniu.
Projekt soczewki
Szklane soczewki podstawowe zwykle powodują znaczną i niedopuszczalną aberrację chromatyczną . Dlatego większość obiektywów ma jakąś korekcję, która umożliwia skupienie wielu kolorów w tym samym punkcie. Najłatwiejszą korekcją jest soczewka achromatyczna , która wykorzystuje połączenie szkła koronowego i krzemienia, aby uzyskać ostrość dwóch kolorów. Typową konstrukcją standardową są obiektywy achromatyczne.
Oprócz szkieł tlenkowych soczewki fluorytowe są często używane w zastosowaniach specjalistycznych. Te fluorytowe lub półapochromatyczne obiektywy radzą sobie z kolorami lepiej niż obiektywy achromatyczne. stosuje się również bardziej złożone konstrukcje, takie jak obiektywy apochromatowe i superachromatowe .
Wszystkie tego typu obiektywy będą wykazywać pewną aberrację sferyczną . Podczas gdy środek obrazu będzie ostry, krawędzie będą nieco rozmyte. Po skorygowaniu tej aberracji obiektyw nazywa się obiektywem „planowym” i ma płaski obraz w całym polu widzenia.
Odległość robocza
Odległość robocza (czasami w skrócie WD) to odległość między próbką a obiektywem. Wraz ze wzrostem powiększenia odległości robocze generalnie się zmniejszają. Gdy potrzebna jest przestrzeń, można zastosować specjalne obiektywy o dużej odległości roboczej.
Soczewki zanurzeniowe
Niektóre mikroskopy używają soczewek immersyjnych w oleju lub wodzie , które mogą mieć powiększenie większe niż 100 i aperturę numeryczną większą niż 1. Obiektywy te są specjalnie zaprojektowane do użytku z olejem lub wodą o odpowiednim współczynniku załamania światła, które muszą wypełnić lukę między przedni element i obiekt. Soczewki te zapewniają większą rozdzielczość przy dużym powiększeniu. Dzięki olejkowi immersyjnemu można uzyskać apertury numeryczne do 1,6.
Gwinty montażowe
Tradycyjny gwint używany do mocowania obiektywu do mikroskopu został znormalizowany przez Królewskie Towarzystwo Mikroskopowe w 1858 roku. Opierał się na brytyjskim standardzie Whitwortha , o średnicy 0,8 cala i 36 zwojach na cal. Ten „wątek RMS” lub „wątek społecznościowy” jest nadal w powszechnym użyciu. Alternatywnie, niektórzy producenci obiektywów stosują konstrukcje oparte na gwintach metrycznych ISO, takie jak M26 × 0,75 i M25 × 0,75 .
Fotografia i obrazowanie
Obiektywy aparatów (zwykle określane jako „obiektywy fotograficzne” zamiast po prostu „obiektywy”) muszą pokrywać dużą płaszczyznę ogniskowania, dlatego składają się z wielu elementów soczewek optycznych w celu korygowania aberracji optycznych . Projektory obrazu (takie jak projektory wideo, filmowe i slajdy) wykorzystują soczewki obiektywowe, które po prostu odwracają funkcję obiektywu aparatu, z soczewkami zaprojektowanymi do pokrywania dużej płaszczyzny obrazu i rzutowania jej na odległość na inną powierzchnię.
Teleskopy
W teleskopie celem jest soczewka na przednim końcu teleskopu refrakcyjnego (takiego jak lornetka lub celownik teleskopowy ) lub tworzące obraz zwierciadło główne teleskopu zwierciadlanego lub katadioptrycznego . Zdolność zbierania światła przez teleskop i rozdzielczość kątowa są bezpośrednio związane ze średnicą (lub „aperturą”) obiektywu lub zwierciadła. Im większy obiektyw, tym jaśniejsze będą obiekty i tym więcej szczegółów może rozróżnić.
Zobacz też
| Kontrola władz : Biblioteki narodowe |
|---|
