ЗЕРКАЛЬНО-ЛИНЗОВЫЙ ОБЪЕКТИВ МИКРОСКОПА Российский патент 1994 года по МПК G02B17/08 

Изобретение относится к оптическому приборостроению, а именно к зеркально-линзовым объективам микроскопов.

Известен зеркально-линзовый объектив микроскопа с увеличением 40х 0,65, описанный в [1] . Фронтальная часть объектива состоит из двух апланатических менисков, передающих изображение предмета в масштабе 225*, что позволяет рассчитать объектив с минимально допустимыми поперечными размерами. Для компенсации хроматизма положения, даваемого апланатическими менисками, вогнутое зеркало выполнено из стекла ОФ3 и имеет внутреннее серебрение. Наибольшая волновая аберрация составляет 0,06 λ , вторичный спектр практически отсутствует. В качестве прототипа выбран зеркально-линзовый объектив микроскопа, описанный в [2] с увеличением 60 x 0,85. Объект расположен в центре кривизны поверхности 1, поверхность 2 алюминирована и слегка ретуширована.

Лучи, отраженные от алюминированных концентрических поверхностей 2 и 3, встречают поверхность 4, не испытывая на ней преломления.

Но данный объектив имеет недостаточно хорошее качество изображения, малый передний рабочий отрезок.

Целью изобретения является увеличение масштаба и повышение качества изображения, увеличение рабочего отрезка.

Сущность изобретения заключается в том, что зеркально-линзовый объектив микроскопа, содержащий зеркально-линзовый компонент с первой вогнутой сферической преломляющей поверхностью, двумя отражающими концентрическими поверхностями, обращенными вогнутостью к предмету, и четвертой преломляющей поверхностью, четвертая преломляющая поверхность выполнена выпуклой и расположена на расстоянии не более 5,5 f_об¹ от второй отражающей поверхности, а за зеркально-линзовым компонентом введены положительный мениск, обращенный вогнутостью к изображению, двояковогнутая линза и два отрицательных мениска, первый из которых обращен вогнутостью к предмету, а второй - к изображению, при этом толщина второго мениска не менее 4,5 f_об¹, где f_об¹ - фокусное расстояние объектива.

Зеркально-линзовый объектив - первый отрицательный мениск выполнен склеенным из двояковогнутой и двояковыпуклой линз, а второй - из двояковыпуклой и двояковогнутой линз.

Четвертая преломляющая поверхность зеркально-линзового компонента выполнена выпуклой и расположена на расстоянии не более 5,5 f_об¹ от второй отражающей поверхности для исправления сферической аберрации для точки на оси, для широких наклонных пучков лучей, комы.

За зеркально-линзовым компонентом введены положительный мениск, обращенный вогнутостью к изображению, двояковогнутая линза и два отрицательных мениска, первый из которых обращен вогнутостью к предмету, а второй - к изображению. Все линзы, расположенные за зеркально-линзовым компонентом, представляют собой компенсатор, обеспечивающий коррекцию комы, кривизны изображения и астигматизма, хроматических аберраций - хроматизма положения, хроматизма увеличения их сферохроматизма.

Толщина второго отрицательного мениска не менее 4,5 f_об¹, где f_об¹ - фокусное расстояние объектива, обеспечивает коррекцию кривизны изображения и астигматизма.

Разработанная конструкция объектива обеспечивает большой передний рабочий отрезок, который в конкретном примере равен 17,8 мм.

В зеркально-линзовом объективе по п. 2 для увеличения переднего рабочего отрезка (до 20,8 мм) первый отрицательный мениск выполнен склеенным из двояковогнутой и двояковыпуклой линз, а второй - из двояковыпуклой и двояковогнутой линз.

На фиг. 1 дана оптическая схема зеркально-линзового объектива микроскопа с конструктивными данными по п. 1, на которой 1 - зеркально-линзовый компонент, имеющий две преломляющие поверхности 2 и 3 и две отражающие поверхности 4 и 5, 6 - положительный мениск, обращенный вогнутостью к изображению, 7 - двояковогнутая линза, 8 - первый отрицательный мениск, обращенный вогнутостью к предмету, 9 - второй отрицательный мениск, обращенный вогнутостью к изображению.

На фиг. 2 представлены графики его аберраций.

На фиг. 3 дана оптическая схема зеркально-линзового объектива по п. 2, где 10 и 11 - соответственно двояковогнутая и двояковыпуклая линзы первого склеенного отрицательного мениска 8, а 12 и 13 - соответственно двояковыпуклая и двояковогнутая линзы второго склеенного отрицательного мениска 9.

На фиг. 4 представлены графики его аберраций.

В качестве конкретного примера рассчитан зеркально-линзовый объектив со следующими оптическими характеристиками: Фокусное расстояние 2,5 мм Величина предмета 0,34 мм Рабочий отрезок 17,8 мм Апертура 0,9
Указанный зеркально-линзовый объектив имеет следующие аберрации.

Поперечная сферическая аберрация для основной длины волны для точки на оси равна: край зрачка 0,012 мм зона 0,0003 мм
Волновая аберрация по зрачку для основной длины волны не превышает 0,17 λ . Коэффициент нейзопланазии: край зрачка - 0,23% , зона - 0,21% . Кривизна изображения и астигматизм равны: y = -0,17 z_t¹ = -0,001 мм z_s¹ = -0,0008 мм y = -0,12 z_t¹ = -0,0006 мм z_s¹ = -0,0004 мм
Хроматизм увеличения по всему полю не превышает 0,03, что является малой величиной для объективов такого увеличения.

В качестве второго конкретного примера рассчитан зеркально-линзовый объектив микроскопа со следующими оптическими характеристиками: Фокусное расстояние 12,5 мм Величина предмета 0,34 мм Рабочий отрезок 20,8 мм Апертура 0,9
Данный зеркально-линзовый объектив имеет следующие аберрации. Поперечная сферическая аберрация для основной длины волны для точки на оси равна: край зрачка 0,0007 мм зона 0,0001 мм
Волновая аберрация по зрачку для основной длины волны не превышает 0,12 λ . Кривизна изображения и астигматизм равны: y = -0,17 z_t¹ = -0,0009 мм z_s¹ = -0,0009 мм y = -0,12 z_t¹ = -0,0006 мм z_s¹ = -0,0005 мм
Пучок лучей, идущий от объекта, находящегося в передней фокальной плоскости объектива, в пределах апертуры объектива, последовательно проходит компоненты 1, 6, 7, 8, 9 и в бесконечности создает изображение. (56) В. А. Попов и Л. Н. Андреев. Оптика микроскопов. Л. : Машиностроение, 1976, с. 216-218.

Скворцов Г. Е. и др. Микроскопы. Л. : Машиностроение, 1969, с. 217-218.

Использование: изобретение относится к оптическому приборостроению, а именно к зеркально-линзовым объективам микроскопов. Сущность изобретения: зеркально-линзовый объектив микроскопа содержит зеркально-линзовый компонент с первой вогнутой сферической поверхностью, двумя отражающими сферическими концентрическими поверхностями, обращенными вогнутостью к предмету, и четвертой преломляющей поверхностью, при этом четвертая поверхность выполнена выпуклой и расположена на расстоянии не более от второй отражающей поверхности, где - фокусное расстояние объектива. За зеркально-линзовым компонентом по ходу лучей расположены положительный мениск, обращенный вогнутостью к изображению, двояковогнутая линза, отрицательный мениск, обращенный вогнутостью к предмету, возможно склеенный из двояковогнутой и двояковыпуклой линз, и отрицательный мениск, обращенный вогнутостью к изображению и возможно склеенный из двояковыпуклой и двояковогнутой линз. 1 з. п. ф-лы, 4 ил.

1. ЗЕРКАЛЬНО-ЛИНЗОВЫЙ ОБЪЕКТИВ МИКРОСКОПА, содержащий зкркальнолинзовый компонент с первой вогнутой сферической преломляющей поверхностью, двумя отражающими концентрическими поверхностями, обращенными вогнутостью к предмету, и четвертой преломляющей поверхностью, отличающийся тем, что, с целью увеличения масштаба и повышения качества изображения, четвертая преломляющая поверхность выполнена выпуклой и расположена на расстоянии не более 5,5 f′о

_бот второй отражающей поверхности, а за зеркально-линзовым компонентом введены положительный мениск, обращенный вогнутостью к изображению, двояковогнутая линза и два отрицательных мениска, первый из которых обращен вогнутостью к предмету, а второй - к изображению, при этом толщина второго мениска не менее 4,5 f′о_б, где f′о_б - фокусное расстояние объектива. 2. Объектив по п. 1, отличающийся тем, что, с целью увеличения рабочего отрезка, первый отрицательный мениск выполнен склеенным из двояковгнутой и двояковыпуклой линз, а второй - из двояковыпуклой и двояковогнутой линз.