АХРОМАТИЧЕСКИЙ ОБЪЕКТИВ ВОДНОЙ ИММЕРСИИ ДЛЯ МИКРОСКОПА Российский патент 1994 года по МПК G02B21/02 

Изобретение относится к оптическому приборостроению, а именно к ахроматическим объективам микроскопов.

Известен ахроматический объектив водной иммерсии, который рассчитан на длину тубуса 160 мм и применение покровного стекла толщиной 0,17 мм. На рис. IV. 36 представлена оптическая схема указанного объектива, который состоит из одиночной плосковыпуклой фронтальной линзы, одиночного положительного мениска, обращенного вогнутостью к пространству предметов, двух двухсклеенных положительных компонентов, представляющих собой двояковыпуклые линзы, радиус склейки которых обращен вогнутостью к пространству изображений и гиперхроматической линзы.

Известен микрообъектив, содержащий два положительных компонента, разделенных воздушным промежутком, и компенсатор кривизны изображения, перед компенсатором кривизны изображения установлена положительная фронтальная линза, первая поверхность которой плоская, вторая - апланатическая, компенсатор кривизны изображения выполнен в виде склеенного мениска с наружными апланатическими поверхностями, обращенного вогнутостью к объекту, при этом оптическая схема компенсатора кривизны составляет 0,5-0,7 оптической силы всего микрообъектива, разность коэффициентов дисперсии стекол компенсатора кривизны составляет не менее 15, а положительный компонент, размещенный непосредственно за компенсатором кривизны, выполнен в виде двояковыпуклой склеенной линзы.

В качестве прототипа выбран ахроматический объектив водной иммерсии для микроскопа, содержащий две одиночные положительные линзы и два двухсклеенных компонента, позади двухлинзовых компонентов размещен дополнительный двухлинзовый склеенный компонент. Но указанный объектив не обеспечивает требуемого качества изображения, имеет значительный хроматизм увеличения.

Сущность изобретения заключается в том, что ахроматический объектив водной иммерсии для микроскопа, содержащий плосковыпуклую линзу, одиночную положительную линзу, двухсклеенный компонент, включающий двояковыпуклую линзу, первую двояковыпуклую линзу, положительный двухсклеенный компонент, включающий двояковыпуклую линзу, радиус склейки которого обращен вогнутостью к пространству предметов, в объективе одиночная положительная линза выполнена в виде второй двояковыпуклой линзы, двухсклеенный компонент выполнен в виде отрицательного мениска, обращенного вогнутостью к пространству изображений, первая двояковыпуклая линза выполнена одиночной, а положительный двухсклеенный компонент выполнен в виде мениска, обращенного вогнутостью к пространству изображений, причем расстояние между первой одиночной двояковыпуклой линзой и двухсклеенными компонентами не менее f'_об, где f'_об - фокусное расстояние объектива.

В объективе одиночная положительная линза выполнена в виде второй двояковыпуклой линзы для коррекции сферохроматизма, сферической аберрации третьего и высших порядков для точки на оси.

Цель изобретения - повышение качества изображения при устранении хроматизма увеличения.

Двухсклеенный компонент выполнен в виде отрицательного мениска, обращенного вогнутостью к пространству изображений, радиус склейки которого обращен вогнутостью к пространству предметов, обеспечивает коррекцию сферической аберрации широких наклонных пучков лучей в меридиональном и сагиттальном сечениях, комы.

Положительный двухсклеенный компонент выполнен в виде мениска, обращенного вогнутостью к пространству изображений, служит для коррекции кривизны изображения и астигматизма, а также хроматизма увеличения. Расстояние между второй одиночной двояковыпуклой линзой и двухсклеенными компонентами не менее f'_об выбрано экспериментально для уменьшения сферической аберрации широких наклонных пучков лучей, комы, а также дисторсии.

Общая компoновка объектива обеспечивает улучшенную коррекцию аберраций как для точки на оси, так и для внеосевых пучков лучей.

На фиг. 1 дана оптическая схема ахроматического объектива водной иммерсии для микроскопа, где 1 - плосковыпуклая фронтальная линза, 2 - вторая двояковыпуклая одиночная линза, 3 - отрицательный мениск, обращенный вогнутостью к пространству изображения, склеенный из двояковыпуклой 4 и двояковогнутой 5 линз, 6 - первая двояковыпуклая одиночная линза, 7 - положительный мениск, обращенный вогнутостью к пространству изображений, склеенный из двояковыпуклой 8 и двояковогнутой 9 линз, 10 - тубусная линза.

На фиг. 2 представлены таблицы аберраций ахроматического объектива водной иммерсии для микроскопа; на фиг. 3 - графики его аберраций.

В качестве конкретного примера рассчитан объектив микроскопа со следующими характеристиками: Фокусное расстояние, мм 4,0 Фокусное расстояние тубусной линзы, мм 160 Увеличение 40,0 Передний рабочий отрезок, мм 0,32 Апертура 0,75 Расстояние от плоскости объекта до последней поверхности объектива, мм 25,94
Ахроматический объектив водной иммерсии для микроскопа обладает следующим качеством изображения.

Поперечная сферическая аберрация для точки на оси не превышает 0,027 мм (на краю зрачка) и 0,019 мм (на зоне) для основной длины волны и 0,056 мм - во всем спектральном диапазоне.

Волновые аберрации для точки на оси по всему зрачку равны: h_зр l F' C' 1,0 -0,222 0,512 0,431 0,866 -0,245 0,312 0,194 0,707 -0,186 0,198 0,117 0,5 -0,064 0,120 0,092 0 0 0 0
Коэффициент нейзопланазии не превышает 0,2% по всему зрачку.

Кривизна изображения и астигматизм равны: у = -0,25 Z'_t = -5,42 Z'_s = -7,62 Z'_s-Z'_t = -2,20 y = -0,18 Z'_t = -2,76 Z'_s = -3,84 Z'_s-Z'_t = -1,08
Хроматизм увеличения составляет 0,28% .

Среднеквадратическая волновая аберрация по полю в плоскости наилучшей установки равна: у¹ W_ср.кв. 10. 0,147 8,66 0,123 7,07 0,105 5,0 0,093 0 0,087
Значение среднеквадратической волновой аберрации по спектральному интервалу, полю и зрачку равно: без учета расфокусировки и дисторсии 0,233 λ; без учета расфокусировки, дисторсии и кривизны изображения 0,099λ. (56) Авторское свидетельство СССР N 781736, кл. G 02 B 21/02, 1980.

Авторское свидетельство СССР N 475587, кл. G 02 B 21/02, 1975.

Использование: в оптическом приборостроении. Сущность изобретения: ахроматический объектив водной иммерсии для микроскопа содержит плосковыпуклую фронтальную линзу, вторую двояковыпуклую одиночную линзу, отрицательный мениск, обращенный вогнутостью к пространству изображений и склеенный из двояковыпуклой и двояковогнутой линз, первую одиночную двояковыпуклую линзу, положительный мениск, обращенный вогнутостью к пространству изображений и склеенный из двояковыпуклой и двояковогнутой линз. Фокусное расстояние 4,0 мм, увеличение 40,0, передний рабочий отрезок 0,32 мм, апертура 0,75. 3 ил.

АХРОМАТИЧЕСКИЙ ОБЪЕКТИВ ВОДНОЙ ИММЕРСИИ ДЛЯ МИКРОСКОПА , содеpжащий плосковыпуклую линзу, одиночную положительную линзу, двусклеенный компонент, включающий двояковыпуклую линзу, пеpвую двояковыпуклую линзу, положительный двусклеенный компонент, включающий двояковыпуклую линзу, pадиус склейки котоpого обpащен вогнутостью к пpостpанству пpедметов, отличающийся тем, что, с целью повышения качества изобpажения пpи устpанении хpоматизма увеличения, в объективе одиночная положительная линза выполнена в виде втоpой двояковыпуклой линзы, двусклеенный компонент выполнен в виде отpицательного мениска, обpащенного вогнутостью к пpостpанству изобpажений, пеpвая двояковыпуклая линза выполнена одиночной, а положительный двусклеенный компонент выполнен в виде мениска, обpащенного вогнутостью к пpостpанству изобpажений, пpичем pасстояние между пеpвой одиночной двояковыпуклой линзой и двусклеенными компонентами не менее фокусного pасстояния объектива.