ОБЪЕКТИВ МИКРОСКОПА МАСЛЯНОЙ ИММЕРСИИ Российский патент 1994 года по МПК G02B21/02 

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

Известен иммерсионный объектив микроскопа для видимой и ультрафиолетовой областей спектра, содержащий положительную фронтальную линзу, положительный трехлинзовый склеенный компонент и одиночную положительную линзу, в него введены одиночная положительная линза и положительный трехлинзовый компонент, установленные после фронтальной линзы.

Известен ахроматический объектив с увеличением 100х1,25 масляной иммерсии, который рассчитан на длину тубуса 160 мм и применение покровного стекла толщиной, 0,17 мм. На рис. IV. 37 показана оптическая схема данного объектива, который состоит из плосковыпуклой фронтальной линзы, положительного мениска, обращенного вогнутостью к пространству предметов, и двух двухсклеенных компонентов. В таблице IV. 10 приведены аберрации объектива. Хроматизм увеличения данного объектива составляет 2% .

В качестве прототипа выбран объектив микроскопа масляной иммерсии, содержащий четыре компонента, первый из которых - плосковыпуклая линза, второй - одиночный положительный мениск, обращенный вогнутостью к предмету, а третий и четвертый - склеенная положительная линза, состоящая из отрицательной и положительной линз, за четвертым компонентом введен склеенный компонент, состоящий из плосковыпуклой и вогнуто-плоской линз, причем коэффициент средней дисперсии вогнуто-плоской линзы больше коэффициента средней дисперсии плосковыпуклой линзы.

Но данный объектив не обеспечивает требуемого качества изображения и является нетехнологичным.

Сущность изобретения заключается в том, что в объективе микроскопа масляной иммерсии, содержащем плосковыпуклую линзу, одиночную положительную линзу, первую и вторую положительные линзы и склеенный компонент, состоящий из плосковыпуклой и плосковогнутой линз, причем коэффициент средней дисперсии плосковогнутой линзы превышает коэффициент средней дисперсии плосковыпуклой линзы, одиночная положительная линза выполнена плосковыпуклой, первая положительная линза выполнена одиночной двояковыпуклой с равными радиусами кривизны поверхностей, вторая положительная линза выполнена одиночной двояковыпуклой, а также между первой и второй положительными линзами введен отрицательный мениск, склеенный из двояковыпуклой и двояковогнутой линз, причем двояковогнутая линза выполнена с равными радиусами кривизны поверхностей, а склеенный компонент выполнен в виде положительного мениска, обращенного вогнутостью к пространству изображений и установленного на расстоянии от второй положительной линзы не менее 6 f_об, где f_об - фокусное расстояние объектива.

Цель изобретения - повышение качества изображения и повышение технологичности его конструкции.

Одиночная положительная линза выполнена плосковыпуклой и служит для коррекции сферической аберрации третьего и высших порядков для точки на оси, а также комы, кроме того, она повышает технологичность объектива.

Первая положительная линза выполнена одиночной двояковыпуклой с равными радиусами кривизны поверхностей, что является технологичным. Вторая положительная линза выполнена одиночной двояковыпуклой, первая и вторая одиночные линзы обеспечивают коррекцию сферической аберрации и комы в широком наклонном пучке лучей в меридиональном и саггитальном сечениях.

Между первой и второй положительными линзами введен отрицательный мениск, склеенный из двояковыпуклой и двояковогнутой линз, причем двояковогнутая линза выполнена с равными радиусами кривизны поверхностей, обеспечивает коррекцию кривизны изображения, астигматизма, хроматических аберраций, особенно хроматизма положения и сферохроматизма, а также повышает технологичность объектива.

Склеенный компонент выполнен в виде положительного мениска, обращенного вогнутостью к пространству изображений и установленного на расстоянии от второй положительной линзы не менее 6 f'_об, служит для коррекции кривизны изображения, астигматизма и хроматических аберраций, особенно хроматизма увеличения.

Расстояние 6 f'_об выбрано экспериментально и дает возможность одновременно корригировать кривизну изображения и хроматизм увеличения.

На фиг. 1 дана оптическая схема объектива микроскопа масляной иммерсии с конструктивными данными, где 1,2 - одиночные плосковыпуклые линзы, 3 - первая положительная двояковыпуклая линза с равными радиусами, 4 - отрицательный мениск, склеенный из двояковыпуклой 5 и двояковогнутой 6 линз, 7 - вторая положительная одиночная двояковыпуклая линза, 8 - положительный мениск, обращенный вогнутостью к пространству изображений и склеенный из выпукло-плоской 9 и плосковогнутой 10 линз, 11 - тубусная линза.

На фиг. 2 представлены таблицы аберраций конкретного примера расчета объектива микроскопа масляной иммерсии; на фиг. 3 - графики его аберраций.

В качестве конкретного примера рассчитан объектив микроскопа масляной иммерсии со следующими оптическими характеристиками: Фокусное расстояние объектива, мм 1,6 Фокусное расстояние тубусной линзы, мм 160 Увеличение 100 Передняя апертура 1,25 Передний рабочий отрезок, мм 0,42 Расстояние от плоскости объектива до последней поверхности объектива, мм 25,94
Объектив микроскопа масляной иммерсии обладает следующим качеством изображения.

Поперечная сферическая аберрация для точки на оси не превышает 0,3 мм (на самом краю зрачка) и 0,018 мм (на зоне) для основной длины волны и 0,3 мм - во всем спектральном диапазоне.

Волновые аберрации для точки на оси по всему зрачку равны: h_зр.отн. l F' C' 1,0 -0,230 0,641 0,594 0,866 -0,152 0,440 0,445 0,707 -0,137 0,224 0,295 0,5 -0,052 0,112 0,188 0 0 0 0
Коэффициент нейзопланазии не превышает 0,2% по всему зрачку.

Кривизна изображения и астигматизм равны: у = -0,16 Z'_t = -12,48 Z'_s = -12,07 Z'_s-Z'_t = -0,41 y = -0,11 Z'_t = -6,32 Z'_s = -6,08 Z'_s-Z'_t = -0,24
Хроматизм увеличения составляет 0,28% .

Среднеквадратическая волновая аберрация для точки на оси равна 0,097λ.

Среднеквадратическая волновая аберрация по полю в плоскости наилучшей установки равна: y' W_ср.кв. 10. 0,229 8,66 0,195 7,07 0,165 5,0 0,127 0 0,097
Значение среднеквадратической волновой аберрации по спектральному интервалу, полю и зрачку равно: без учета расфокусировки и дисторсии - 0,353 λ ; без учета расфокусировки, кривизны изображения и дисторсии - 0,099 λ. (56) Панов В. А. и Андреев Л. Н. Оптика микроскопов. Л. : Машиностроение, 1976, с. 117-121, рис. IV. 37.

Авторское свидетельство СССР N 1101771, кл. G 02 B 21/02, 1983.

Использование: в оптическом приборостроении. Сущность изобретения: объектив содержит одиночные плосковыпуклые линзы, положительную двояковыпуклую линзу с равными радиусами, отрицательный мениск, склеенный из двояковыпуклой и двояковогнутой линз, вторую положительную одиночную двояковыпуклую линзу, положительный мениск, обращенный вогнутостью к пространству изображений и склеенный из выпукло-плоской и плосковогнутой линз, и тубусную линзу. Фокусное расстояние 1,6 мм, увеличение 100^x, передняя апертура 1,25, передний рабочий отрезок 0,42 мм. 3 ил.

ОБЪЕКТИВ МИКРОСКОПА МАСЛЯНОЙ ИММЕРСИИ , содеpжащий плосковыпуклую линзу, одиночную положительную линзу, пеpвую и втоpую положительные линзы и склеенный компонент, состоящий из плосковыпуклой и плосковогнутой линз, пpичем коэффициент сpедней диспеpсии плосковогнутой линзы пpевышает коэффициент сpедней диспеpсии плосковыпуклой линзы, отличающийся тем, что, с целью повышения качества изобpажения пpи повышении технологичности его констpукции, в объективе одиночная положительная линза выполнена плосковыпуклой, пеpвая положительная линза - одиночной двояковыпуклой с pавными pадиусами кpивизны повеpхностей, втоpая положительная линза - одиночной двояковыпуклой, а также между пеpвой и втоpой положительными линзами введен отpицательный мениск, склеенный из двояковыпуклой и двояковогнутой линз, пpичем двояковогнутая линза выполнена с pавными pадиусами кpивизны повеpхностей, а склеенный компонент выполнен в виде положительного мениска, обpащенного вогнутостью к пpостpанству изобpажений, и установлен на pасстоянии от втоpой положительной линзы, не менее шести фокусных pасстояний объектива.