Ахроматический объектив микроскопа Советский патент 1991 года по МПК G02B21/02 

Изобретение относится к оптике микроскопов и может быть использовано для комплектации биологических, поляризационных, люминесцентных и других микроскопов серийного и крупносерийного производств. Цель изобретения - повышение информационной емкости изображения при одновременном увеличении рабочего расстояния объектива. Ахроматический объектив микроскопа содержит первый компонент - двусклеенную линзу 1 и второй компонент, образованный двумя линзами - двусклеенным отрицательным мениском 2, обращенным выпуклостью к объекту, и двояковыпуклой линзой 3. Двусклеенная линза 1 образована отрицательным мениском и двояковыпуклой линзой. Разрешающая способность объектива составляет для поля YЪ = 1/2YЪ = 5 мм, N = 65 лин/мм, предельная частота для апертуры SINδ = 0,3 составляет Nъ100 лин/мм.

Изобретение относится к оптике микроскопов и может быть использовано для комплектации биологических, поляризационных, люминесцентных и других микроскопов серийного и крупносерийного производств.

Цель изобретения - повышение информационной емкости изображения при одновременном увеличении рабочего расстояния объектива.

На чертеже приведена принципиальная оптическая схема объектива.

Объектив содержит первый компонент -двусклеенную линзу 1 и второй компонент, образованный двумя линзами: двусклеенным отрицательным мениском 2, обращенным выпуклостью к объекту, и двояковыпуклой линзой 3. Двусклеенная

линза 1 образована отрицательным мениском и двояковыпуклой линзой.

Объектив работает следующим образом.

Двусклеенная линза 1 строит увеличенное мнимое изображение объекта с уменьшенными значениями аберраций осевой точки объекта при отрицательных значениях меридиональной и сагиттальной кривизны. Двусклеенный отрицательный мениск 2 компенсирует аберрации осевой точки, внесенные двояковыпуклой 3 и двусклеенной 1 линзами, уменьшая кривизну изображения в объективе в 2 раза по сравнению с прототипом.

Одиночная двояковыпуклая линза 3 проецирует изображение объекта в действительное пространство изображений на расстояние S 147 мм относительно опорО XI Ю 4 О О

ной плоскости объектива при стандартизованной высоте h 45 мм и длине тубуса 160 мм. В соответствии с изобретением выполнен расчет ахроматического объектива 10 хО,30,2у -20мм(7н -2,837нм Z ,330 мм). Число Штреля для осевой точки объекта составляет 0,90, что обусловливает высокий контраст изображения, подтверждаемый частотнд-контрастной характеристикой (ЧКХ). Для осевой точки объекта в плоскости наилучшей установки ЧКХ практически не отличаются от теоретических.

Разрешающая способность (определяемая значением контраста К 0,05)объектива составляет для поля у1 -к у makc 5 мм,

N 65 лин/мм, предельная частота для апертуры sin fi 0,3 составляет N 100 лин/мм.

Хроматическая разность увеличений (ХРУ)составляет в объективен,7%, величину, постоянную для всего комплекта ахроматических объективов, что позволило разработать широкопольный окуляр(. 2у 20 мм) простой конструкции, имеющий постоянный по полю ХРУ- 0,6-0,7% (в обратном ходе лучей), и комплектующие ахроматические объективы в соответствии с условием полезного увеличения в микроскопе Г 500-1000 А.

Установлены также соотношения между радиусами кривизны и толщиной дву- склеенного отрицательного мениска: Z21 1,2-1,8 Г23, Г22 2,8-3,5 r, d2 0,25-0,75 газ, а коэффициент дисперсии материала одиночной положительной линзы выбран в пределах 65 v, 95.

Выполнение конструкции первой линзы второго компонента в виде двусклеенного мениска 2 с указанными соотношениями позволяет уменьшить кривизну изображения в объективе, поскольку сумма Пецваля

S|V -

.4

(где п - показатель преломления среды), определяющая кривизну изображения оптической системы, имеет для двусклеенного отрицательного мениска отрицательное значение, противоположное по знаку Sik/ остальных элементов объектива.

Сферическая аберрация и астигматическая разность, вносимые двусклеенным отрицательным мениском 2, также противоположны по знаку соответствующим аберрациям положительных компонентов объектива. Это позволяет выполнить вторую линзу второго компонента 3 в виде одиночной двояковыпуклой линзы, что обеспечивает простоту конструкции объектива и ее технологичность в условиях серийного производства.

Конструкция двусклеенного отрицательного мениска 2, обращенного выпуклостью к объекту, позволяет также увеличить рабочее расстояние объектива, поскольку его действие совместно с первым компонентом в обратном ходе лучей эквивалентно действию перевернутого телеобъектива,

0 т.е. системы с увеличенным задним отрезком.

В результате, при простой конструкции объектива, не превышающей по количеству компонентов, серийно выпускаемого ахро5 мата ОМ-5, достигается существенное уменьшение меридиональной и сагиттальной кривизны, которые составляют для поля 2у 20мм, Zm1 -2,8MM,Z s1 -2,3 ммТфи рабочем расстоянии Si -7,6 мм.

0 Уменьшение сагиттальной и меридиональной кривизны ;. в 1.5-1,8 раза по сравнению с известными объективами приводит к увеличению, в 2,3 раза площади резкого и контрастного изображения, т.е. к повыше5 нию информационной емкости изображения объектива. Выполнение первого компонента и первой линзы 2 второго компонента двусклеенными обеспечивает исправление хроматической разности

0 положений и сферохроматической аберрации в объективе при достижении хроматической разности увеличений 0,7%, постоянной для всего комплекта ахроматических объективов. В результате этого

5 объектив может быть укомплектован широ- копольным окуляром Г 10 простой конструкции с линейным полем 2у 20 мм (реализующим расчетное поле объектива) при постоянном хроматизме увеличения,

0 что не может быть достигнуто, если хроматизм увеличения объектива превышает 1%. Увеличение линейного поля в объективе и окуляре приводит к увеличению информационной емкости изображения в микроско5 пе.

Формула изобретения Ахроматический объектив микроскопа, содержащий два положительных компонента, причем второй компонент выполнен из

0 двух линз, первая из которых - двусклеен- чэя линза, а вторая - двояковыпуклая линза, о личэющийся тем, что, с целью повышения информационной емкости изображения при одновременном увеличении рабочего расстояния объектива, в нем пер5 вый компонент выполнен в виде двусклеен- ной линзы, состоящей из отрицательного мениска и двояковыпуклой линзы, а первая линза второго компонента выполнена в виде двусклеенного отрицательного мениска,

обращенного выпуклостью к объекту, причем радиусы кривизны и толщина двускле- енного отрицательного мениска связаны соотношением Г21 1,2-1.8 газ, Г22 2,8-3.5 Г23. d 0,25-0,75 Г2з, а коэффициент дисперсии материала второй линзы второго компоПлоскость

нента выбран в пределах 65 v 95, где Г21. Г22. Г2з. d - радиусы кривизны первой, второй и третьей поверхностей и толщина двусклеенного отрицательного мениска соответственно.

Опорная лмаюс/лб уобъемп/Аг