ШИРОКОУГОЛЬНАЯ ОКУЛЯРНАЯ СИСТЕМА Российский патент 1997 года по МПК G02B25/00 

Изобретение относится к области оптики и может быть использовано в зрительных трубках, телескопах, биноклях и др. оптических приборах. Наибольшую активность использования оно имеет в микроскопах при исследовании наблюдателем плоскости промежуточного изображения, построенного предыдущей системой (объектив, тубусная линза и др.).

До настоящего времени в микроскопии широко используются простейшие окуляры, например компенсационные окуляры с внутренним расположением полевой диафрагмы (выходного зрачка). Они не обеспечивают исследование линейных и угловых полей более 15 мм и 20^o. соответственно. Вместе с тем, в настоящее время при использовании широкопольных объективов имеется потребность в широкоугольных окулярных системах, обладающих независимой коррекцией, имеющих внешнее расположение полевой диафрагмы, с соблюденными требованиями по унификации и стандартизации.

Известные отечественные окуляры [1 и 2] обладают всеми перечисленными недостатками, что делает невозможным их применение во вновь разрабатываемых моделей микроскопов.

Известны также окуляры [3 и 4] они не обеспечивают требуемого качества изображения, например, остаточная кривизна достигает 2-3 L. Известны окуляры [5, 6] где устранены данные недостатки, однако они не имеют внутреннего расположения полевой диафрагмы, кроме того, их отличают заниженные линейные и угловые поля зрения.

Наиболее близким техническим решением к заявляемой широкоугольной системе является окуляр [7] который содержит последовательно расположенные вдоль оптической оси от плоскости входного зрачка первую одиночную линзу, выполненную в виде мениска, обращенного вогнутостью к входному зрачку, вторую одиночную положительную линзу, третью склеенную из отрицательной и положительной линз и четвертую трехсклеенную отрицательную линзу. Данная окулярная система выбрана в качестве прототипа.

Она имеет достаточно высокий уровень монохроматических и хроматических аберрацией осевого и внеосевых пучков. Однако конструкция не позволяет достигнуть увеличенных линейных и угловых полей зрения. Кроме того, она имеет внутреннее расположение полей диафрагмы. Эти недостатки не позволяют рекомендовать ее для задач микроскопии. Кроме того, ее отличает уменьшенное расстояние от плоскости входного зрачка (глаза наблюдателя) до первой поверхности, что вызывает неудобства в практической работе.

Вместе с тем, в современных микроскопах имеется потребность в окулярных системах, обладающих независимой коррекцией, имеющих внешнее расположение полевой диафрагмы, с соблюденными требованиями по унификации и стандартизации.

Задачей изобретения, на решение которой направлена система, является увеличение линейного и углового поля зрения при высоком уровне исправления монохроматических и хроматических аберраций при увеличенном расстоянии выноса входного и выходного зрачков.

Для решения поставленной задачи предложена широкоугольная окулярная система, содержащая последовательно расположенные вдоль оптической оси от плоскости входного зрачка первую менисковую линзу, обращенную вогнутостью к плоскости входного зрачка, вторую положительную линзу, третью склеенную из отрицательной и положительной линз и четвертую склеенную отрицательную линзу.

В отличие от прототипа в предложенной системе вторая положительная линза выполнена двусклеенной из отрицательной линзы и положительной с асферической поверхностью, обращенной к плоскости выходного зрачка, а четвертая отрицательная линза склеена из двух менисков, обращенных вогнутостью к плоскости выходного зрачка.

Сущность предложенного изобретения заключается в том, что выполнение второй положительной линзы двусклеенной из отрицательной линзы и положительной линзы с асферической поверхностью, обращенной к плоскости выходного зрачка, позволяет оптимально исправить монохроматические и хроматические аберрации осевого и внеосевых пучков, например сочетание склейки с асферической поверхностью астигматизм и дисторсию, а выполнение четвертой отрицательной линзы, склеенной из двух менисков, обращенных вогнутостью к плоскости выходного зрачка, позволяет исправить хроматические аберрации по всему полю зрения (хроматическую разность увеличения и положения, а также вторичный спектр). Кроме того, использование менисковой формы четвертой линзы позволяет достигнуть значительного выноса плоскости полевой диафрагмы (выходного зрачка).

Таким образом, предлагаемая конструкция позволяет увеличить линейное поле зрения окулярной системы до 22,5 мм, угловое до 50-60^o. При этом возможно улучшение аберрационной коррекции, а также увеличение расстояния выноса входного и выходного зрачков.

Кроме того, конструкция заявляемой широкоугольной окулярной системы обладает независимой коррекцией, имеет внешнее расположение полевой диафрагмы, причем соблюдены все требования по унификации и стандартизации.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором представлена принципиальная схема окулярной системы.

Широкоугольная окулярная система содержит последовательно расположенные вдоль оптической оси от плоскости входного зрачка первую менисковую линзу 1, обращенную вогнутостью к плоскости входного зрачка, вторую положительную линзу 2, склеенную из отрицательной линзы и положительной линзы с асферической поверхностью, обращенной к плоскости выходного зрачка, третью линзу 3, склеенную из отрицательной и положительной линз, и четвертую отрицательную линзу 4, склеенную из двух менисков, обращенных вогнутостью к плоскости выходного зрачка.

Предлагаемая широкоугольная окулярная система работает следующим образом.

Линза 1 пригибает широкие пучки, идущие от входного зрачка, выравнивая монохроматические аберрации, с недоисправленной дисторсией, линза 2 компенсирует хроматические аберрации, оставляя неисправленными дисторсию и астигматизм. Линза 3, доисправляя хроматические аберрации положения и увеличения, исправляет астигматизм и дисторсию. Линза 4 исправляет внеосевые монохроматические и хроматические аберрации, а также кривизну, телецентрически сопрягает плоскости входного и выходного зрачков, обеспечивая требуемое их удаление.

В качестве примеров конкретного исполнения рассчитан окуляр с видимым увеличением F_ок 10 (F 25 мм).

В полученном окуляре достигнута высокая степень аберрационной коррекции по всему полю. Так, для зрения 2Y 22,5 мм, число Штреля i > 0,80, значения дисторсии не превышает 5% Хроматическая разность увеличений в окулярах исправлена, что исключает окрашенность полевой диафрагмы (в промежуточной плоскости изображения на микроскопе).

Плоскости положения входного и выходного зрачков вынесены от основной оптической схемы не менее чем на 15-17 мм.

В результате реализации предложенного технического решения получена окулярная система, имеющая достаточно простую технологическую конструкцию, пригодную для реализации в условиях серийного производства. Она универсальна и может комплектовать современные модели микроскопов, отвечающих международным стандартам.

Информационная емкость по сравнению с известными техническими решениями повышена в 2-3 раза, в результате чего эффективность и производительность может быть значительно повышена.

В заявляемой широкоугольной окулярной системе реализованы все стандартные требования, определяющие соответствие современным тенденциям.

Использование: в зрительных трубах, телескопах, биноклях и других оптических приборах, а также в микроскопах при исследовании наблюдателем плоскости промежуточного изображения. Сущность изобретения: широкоугольная окулярная система содержит первую менисковую линзу, обращенную вогнутостью к плоскости входного зрачка, вторую положительную линзу, третью, склеенную из отрицательной и положительной линз, причем вторая положительная линза выполнена двусклеенной из отрицательной линзы и положительной линзы с асферической поверхностью, обращенной к плоскости выходного зрачка, а четвертая отрицательная линза склеена из двух менисков, обращенных вогнутостью к плоскости выходного зрачка. 1 ил.

Широкоугольная окулярная система, содержащая четыре компонента, первый из которых мениск, обращенный вогнутостью к предмету, второй положительная двусклеенная линза, состоящая из отрицательной и положительной линз, а четвертый склеенная линза, состоящая из двух менисков, обращенных вогнутостью к изображению, отличающаяся тем, что во втором компоненте положительная линза выполнена с асферической поверхностью, обращенной к плоскости изображения, третий компонент выполнен в виде двусклеенной линзы, состоящей из отрицательной и положительной линз, а четвертый компонент - отрицательный.