ОКУЛЯРНАЯ СИСТЕМА Российский патент 1997 года по МПК G02B25/00 

Изобретение относится к оптике и может быть использовано в зрительных трубах, телескопах, биноклях и других оптических приборах. Наибольшую эффективность использования оно имеет в микроскопах при исследовании наблюдателем плоскости промежуточного изображения, построенного предыдущей системой.

В микроскопии широко используются простейшие окуляры, построенные по классическим схемам.

Недостатком подобных окулярных систем является недостаточно высокий уровень аберрационной коррекции, а также внутреннее расположение полевой диафрагмы (выходного зрачка) [1]
Так, например, отечественные окуляры [2 и 3] обладают всеми перечисленными недостатками, что делает невозможным их применение во вновь разрабатываемых моделях микроскопов.

Известны также окуляры [4 и 5] которые не обеспечивают требуемого качества изображения, например, остаточная кривизна достигает 2 3 L. Известны окуляры [6 и 7] в которых устранены данные недостатки. Однако, они имеют внутреннее расположение полевой диафрагмы.

Вместе с тем, в настоящее время имеется потребность в окулярных системах с практически идеальной аберрационной коррекцией, обладающих независимой коррекцией, имеющих внешнее расположение полевой диафрагмы (максимальный вынос выходного зрачка), с соблюдением требований по унификации и стандартизации.

Наиболее близким техническим решением к заявляемой окулярной системе является окуляр [8] оптическая конструкция которого содержит последовательно расположенные вдоль оптической оси от плоскости входного зрачка одиночную линзу, выполненную в виде мениска, обращенного вогнутостью к входному зрачку, одиночную положительную линзу, склеенную из отрицательной и положительной, и трехсклеенную отрицательную линзу. Эта окулярная система, выбранная в качестве прототипа, имеет достаточно высокий уровень монохроматических и хроматических аберраций осевого и внеосевых пучков. Однако, конструкция не позволяет достигнуть безаберрационной коррекции, например, невозможно исправление дисторсии (что необходимо для проведения измерений). Кроме того, она имеет внутреннее расположение полевой 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 системах с практически идеальной аберрационной коррекцией, обладающих независимой коррекцией, имеющих внешнее расположение полевой диафрагмы (максимальный вынос выходного зрачка), с соблюденными требованиями по унификации и стандартизации.

Задача изобретения обеспечение исправления монохроматических и хроматических аберраций при увеличенном расстоянии выноса входного и выходного зрачков.

Для решения поставленной задачи предложена окулярная система, которая, как и прототип, 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 линзу6 четвертую отрицательную склеенную линзу.

В отличие от прототипа, вторая одиночная положительная линза выполнена с асферической поверхностью, обращенной к плоскости выходного зрачка, четвертая отрицательная линза выполнена склеенной из положительной и отрицательной линз, кроме того, система снабжена дополнительной пятой одиночной отрицательной линзой, расположенной за четвертой отрицательной линзой.

Сущность изобретения заключается в том, что выполнение второй одиночной положительной линзы с асферической поверхностью позволяет исправить в окулярной системе астигматизм и дисторсию.

Выполнение четвертой отрицательной линзы, склеенной из положительной и отрицательной линз позволяет исправить хроматические аберрации по всему полю зрения (хроматическую разность увеличения и положения, а также вторичный спект). Использование в предлагаемой конструкции пятой отрицательной одиночной линзы позволяет оптимальным образом исправить монохроматические аберрации осевого и внеосевого пучков, а также позволяет достигнуть выноса плоскости полевой диафрагмы (выходного зрачка).

Таким образом, использование в рамках единой конструкции всех перечисленных признаков, позволяет осуществить решение комплексной задачи - практически идеальное исправление монохроматических и хроматических аберраций при увеличенном расстоянии выноса входного и выходного зрачков.

На основании изложенного, можно сделать вывод, что в предлагаемой окулярной системе достигнут определенный технический результат, заключающийся в значительном улучшении аберрационной коррекции, а также в увеличении расстояния выноса входного и выходного зрачков.

Предлагаемая окулярная система может комплектовать современные модели микроскопов, отвечающих международным стандартам. Она универсальна и позволяет решить задачу расчета целого ряда окулярных систем различных назначений, отвечающих современным требованиям.

На чертеже представлена принципиальная схема окулярной системы.

Предлагаемая окулярная система содержит последовательно расположенные вдоль оптической оси от плоскости входного зрачка первую одиночную линзу, выполненную в виде мениска, обращенного вогнутостью к входному зрачку 1, вторую положительную линзу с асферической поверхностью, обращенной к плоскости выходного зрачка 2, третью линзу 3, склеенную из отрицательной и положительной линз, четвертую отрицательную линзу 4, склеенную из положительной и отрицательной линз и одиночную отрицательную линзу 5, расположенную за четвертой отрицательной линзой 4.

Предлагаемая окулярная система работает следующим образом.

Одиночная линза 1 пригибает широкие пучки, идущие от входного зрачка, внося при этом монохроматические и хроматические аберрации и переисправленную дисторсию, вторая одиночная положительная линза 2 практически компенсирует дисторсию, сферическую аберрацию и исправляет астигматизм. Линзы 3 и 4 исправляют хроматические аберрации положения и увеличения, одиночная отрицательная дополнительная линза 5, исправляя кривизну, телецентрически сопрягает плоскости входного и выходного зрачков, обеспечивая требуемое их удаление.

В качестве примера конкретного исполнения рассчитан окуляр с видимым увеличением F_ок 15 (F 16,7 мм).

Из материалов, представленных в таблицах 1 7 видно, что в полученном окуляре достигнута высокая степень аберрационной коррекции по всему полю.

Число Штреля i>0,80, значения дисторсии не превышают 0,5% что не достигнуто в известных аналогах (в прототипе эти величины соответственно i 0,43, dis 5%). Хроматическая разность увеличений в окуляре исправлена, что исключает окрашенность полевой диафрагмы (в промежуточной плоскости изображений на микроскопе).

Плоскости положения входного зрачка вынесены от основной оптической схемы не менее, чем на 14 15 мм, выходного не менее, чем на 5 7 мм.

В результате реализации предложенного технического решения получен окуляр, имеющий достаточно простую и технологичную конструкцию, пригодную для реализации в условиях серийного производства. Информационная емкость, по сравнению с аналогами, повышена в 1,5 2 раза, следовательно, эффективность и производительность может быть значительно повышена.

В окуляре 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, построенного предыдущей системой. Сущность изобретения: окулярная система содержит последовательно расположенные вдоль оптической от плоскости входного зрачка первую одиночную линзу, выполненную в виде мениска, обращенного вогнутостью к входному зрачку, вторую одиночную положительную линзу, выполненную с асферической поверхностью, обращенной к плоскости выходного зрачка, третью линзу, склеенную из отрицательной и положительной линз, четвертую отрицательную линзу, склеенную из положительной и отрицательной линз и дополнительную пятую одиночную линзу отрицательную, расположенную за четвертой отрицательной линзой. 1 ил., 7 табл.

Окулярная система, содержащая 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, линзу, четвертую отрицательную склеенную линзу, отличающаяся тем, что вторая одиночная положительная линза выполнена с асферической поверхностью, обращенной к плоскости выходного зрачка, а четвертая отрицательная линза выполнена склеенной из положительной и отрицательной линз, причем система снабжена дополнительной пятой одиночной отрицательной линзой, расположенной за четвертой отрицательной линзой.