ПЛАНАПОХРОМАТИЧЕСКИЙ МИКРООБЪЕКТИВ МАЛОГО УВЕЛИЧЕНИЯ Российский патент 2014 года по МПК G02B21/02 G02B9/62 

Предлагаемое изобретение относится к оптическому приборостроению, а именно к объективам микроскопов, и может быть использовано для визуального наблюдения в обычном свете в медицине, паталогоанатомии, в оптике (например, для контроля качества покрытий) и т.п., где требуется одновременно наблюдать большое поле зрения с большим контрастом изображения.

Известен планапохроматический безрефлексный микрообъектив малого увеличения [1], содержащий четыре компонента, первый из которых положительный в виде одиночной линзы, второй - отрицательный, склеенный из двояковыпуклой положительной и двояковогнутой отрицательной линз, третий компонент отрицательный, выполненный склеенным из отрицательной и положительной линз, четвертый положительный компонент выполнен в виде склейки из положительной линзы, заключенной между двумя отрицательными.

Объектив имеет планапохроматическую коррекцию, но наблюдаемое поле зрения объекта невелико (2у=5 мм).

Наиболее близким техническим решением к заявляемому изобретению является микрообъектив малого увеличения [2], содержащий четыре компонента, первый из которых одиночная положительная линза, второй - отрицательный компонент, склеенный из двояковыпуклой положительной и двояковогнутой отрицательной линз, третий склеенный из отрицательной двояковогнутой и двух положительных линз, четвертый компонент, состоящий из одиночного мениска, обращенного вогнутостью к объекту, и двускленной из отрицательной двояковогнутой и положительной двояковыпуклой линз.

Недостатком известного объектива [2] является недостаточный размер наблюдаемого поля зрения объекта, которое составляет 12.5 мм и качество изображения невысоко и резко ухудшается от центра к краю.

Основной задачей, на решение которой направлено изобретение, является достижение планапохроматической коррекции, при которой все наблюдаемое поле имеет высокий контраст изображения и увеличение наблюдаемого поля зрения объекта.

Поставленная задача решается с помощью предложенного планапохроматического микрообъектива малого увеличения, который, как и прототип, содержит последовательно расположенные четыре компонента, первый из которых выполнен в виде одиночной положительной двояковыпуклой линзы, второй компонент выполнен отрицательным склеенным, третий компонент выполнен склеенным и четвертый компонент выполнен в виде одиночного мениска и склеенной линзы.

В отличие от прототипа в предлагаемом объективе второй отрицательный склеенный компонент выполнен из двояковогнутой отрицательной линзы и отрицательного мениска, обращенного вогнутостью в пространство изображений, третий склеенный компонент выполнен отрицательным, состоящим из отрицательной двояковогнутой линзы и положительного мениска, обращенного вогнутостью в пространство изображений, в четвертом компоненте одиночный мениск обращен вогнутостью в пространство изображений, а склеенная линза выполнена из положительной двояковыпуклой линзы и мениска, обращенного вогнутостью в пространство объекта, при этом между вторым и третьим компонентами дополнительно размещена положительная двояковыпуклая линза.

Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что такое выполнение микрообъектива позволило улучшить коррекцию моно- и хроматических аберраций осевого и внеосевых пучков, за счет чего достигнута планапохроматическая коррекция, а также увеличен размер наблюдаемого объекта до 16 мм.

На основании изложенного можно сделать вывод, что новая совокупность существенных признаков заявляемого изобретения позволила получить технический результат, заключающийся в увеличении размера наблюдаемого объекта (с 12.5 мм в прототипе до 16 мм), а также достигнута планапохроматическая коррекция, благодаря которой одновременно осуществляется наблюдение всего поля зрения с высоким контрастом изображения.

Предлагаемый планапохроматический микрообъектив малого увеличения поясняется чертежом, на котором на фиг.1 представлена его оптическая схема, а также Приложением, в котором даны конструктивные параметры и аберрационные выпуски.

Заявляемый планапохроматический микрообъектив содержит четыре компонента, первый из которых I одиночная положительная двояковыпуклая линза 1, второй склеенный компонент II состоит из отрицательной двояковогнутой линзы 2 и отрицательного мениска 3, обращенного вогнутостью к пространству изображений, склеенный компонент III состоит из двояковогнутой отрицательной линзы 4 и положительного мениска 5, обращенного вогнутостью к пространству изображений, четвертый компонент IV содержит одиночный отрицательный мениск 6, обращенный вогнутостью к пространству изображений, и склейку из положительной двояковыпуклой линзы 7 и отрицательного мениска 8, обращенного вогнутостью к пространству объекта, а между II и III компонентами дополнительно размещена положительная двояковыпуклая линза 9.

Предлагаемый объектив работает следующим образом.

Объектив работает с тубусной линзой f=200 мм.

Лучи от объекта наблюдения, расположенного в передней фокальной плоскости микрообъектива, проходят через первый компонент I, создавая мнимое увеличенное изображение объекта, исправляя сферическую аберрацию и хроматизм положения, внося кому, астигматизм и кривизну, дисторсию и хроматизм увеличения. Далее компонент II образует уменьшенное мнимое изображение, уменьшая дисторсию, кому, астигматизм, кривизну и хроматизм увеличения. Линза 9 и компонент III образуют мнимое изображение в передней фокальной плоскости IV компонента, переисправляя сферическую аберрацию, исправляя астигматизм и кривизну, уменьшая дисторсию, хроматизм увеличения, переисправляя кому. Компонент IV переносит изображение объекта в бесконечность, образуя планапохроматическое изображение объекта.

По предложенной схеме реализован микрообъектив с увеличением 1.56^х, числовой апертурой 0.02, линейным полем изображения 25 мм и наблюдаемым полем объекта 16 мм.

По сравнению с прототипом поле объекта увеличено в 1.28 раза.

В таблице 1 представлено число Штреля, характеризующее качество изображения объектива для приведенных относительных значений величин изображения.

Таблица 1 Отн. значение величины изображения Число Штреля 1 0.64 0.866 0.72 0.707 0.78 0.5 0.85 0 0.92

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. Российская Федерация, патент №2188444, МПК: G02B 21/02, 1990 г.

2. Япония, патент №9138351, МПК: G02В 21/02, 1997 г. - прототип.

Приложение

Фокусное расстояние микрообъектива, мм: 128.2050 Числовая апертура в пространстве предметов: 0.02 Положение входного зрачка, мм: бесконечность Параксиальная высота объекта, мм 16.0 Параксиальная высота изображения, мм: 25.000 Параксиальное линейное увеличение: -1.56

Микрообъектив может быть использован для визуального наблюдения в большом поле зрения с большим контрастом изображения. Микрообъектив содержит последовательно расположенные четыре компонента. Первый компонент выполнен в виде одиночной двояковыпуклой линзы. Второй компонент выполнен отрицательным, склеенным из двояковогнутой линзы и отрицательного мениска, обращенного вогнутостью в пространство изображений. Третий компонент выполнен отрицательным, склеенным из двояковогнутой линзы и положительного мениска, обращенного вогнутостью в пространство изображений. Четвертый компонент выполнен в виде одиночного мениска, обращенного вогнутостью в пространство изображений, и линзы, склеенной из двояковыпуклой линзы и мениска, обращенного вогнутостью в пространство объекта. Между вторым и третьим компонентами дополнительно размещена двояковыпуклая линза. Технический результат - высокий контраст изображения по всему наблюдаемому полю зрения за счет планапохроматической коррекции и увеличение наблюдаемого поля зрения. 1 ил., 1 табл., 1 прилож.

Планапохроматический микрообъектив малого увеличения, содержащий последовательно расположенные четыре компонента, первый из которых выполнен в виде одиночной положительной двояковыпуклой линзы, второй компонент выполнен отрицательным склеенным, третий компонент выполнен склеенным и четвертый компонент выполнен в виде одиночного мениска и склеенной линзы, отличающийся тем, что второй отрицательный склеенный компонент выполнен из двояковогнутой отрицательной линзы и отрицательного мениска, обращенного вогнутостью в пространство изображений, третий склеенный компонент выполнен отрицательным, состоящим из отрицательной двояковогнутой линзы и положительного мениска, обращенного вогнутостью в пространство изображений, в четвертом компоненте одиночный мениск обращен вогнутостью в пространство изображений, а склеенная линза выполнена из положительной двояковыпуклой линзы и мениска, обращенного вогнутостью в пространство объекта, при этом между вторым и третьим компонентами дополнительно размещена положительная двояковыпуклая линза.