Ахроматический объектив микроскопа Советский патент 1992 года по МПК G02B21/02 

Изобретение относится к оптическому приборостроению, а именно к ахроматическим объективам микроскопов, может применяться с различного типа микроскопами.

Известен ахроматический объектив микроскопа, содержащий одиночную фронтальную линзу и два двухсклеенных компонента, за объективом на расстоянии, равном 1-1,5 фокусного расстояния объектива, установлен одиночный отрицательный мениск, обращенный выпуклостью к изображению.

Но в данном объективе не исправлен хроматизм увеличения и большая величина кривизны изображения.

Известен ахроматический объектив микроскопа, содержащий два положительных компонента, первый из которых выполнен в виде одиночной плосковыпуклой линзы, обращенной плоскостью к пространству предметов, а второй - в виде двухскле- енной линзы, состоящей из отрицательного мениска, и двояковыпуклой линзы, перед двухсклеенной линзой установлена одиночXI

О

сл XI о ю

пая положительная линза, фокусное расстояние которой составляет 1,8-2,2 фокусного расстояния всего объектива, а поверхность склейки обращена вогнутостью к пространству изображения. Но указанный объектив не обеспечивает требуемого качества изображения.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является ахроматический объектив микроскопа, содержащий три положительных компонента, первый из которых выполнен в виде одиночной плосковыпуклой линзы, обращенной плоскостью к пространству предметов, второй - в виде одиночной положительной линзы, третий - в виде двухсклеенной линзы, состоящей из отрицательного мениска и двояковыпуклой линзы, расстояние между вторым и третьим компонентами равно не менее 0,42fl, позади третьего компонента на расстоянии не менее 0,75f расположен положительный мениск, обращенный вогнутостью к пространству предметов и выполненный из оптического стекла с показателем преломления не более 1,5 и коэффициентом средней дисперсии не менее 65, причем соотношение оптических сил одиночных компонентов равно (2,27:1,71:2,8)f, где f - фокусное расстояние объектива.

Но данный объектив не обеспечивает требуемого качества изображения.

Целью изобретения является улучшение качества изображения при уменьшенном хроматизме увеличения.

Поставленная цель достигается тем, что ахроматический объектив микроскопа, содержащий четыре положительных компонента, первый из которых выполнен в виде одиночной плосковыпуклой линзы, обращенной плоскостью к пространству предметов, второй - в виде одиночной положительной линзы, третий - в виде двухсклеенной линзы, состоящей из отрицательного мениска и двояковыпуклой линзы, четвертый - в виде положительного мениска, обращенного вогнутостью к пространству предметов, на расстоянии не менее 0,75fl от третьего компонента, второй компонент выполнен в виде мениска, обращенного вогнутостью к пространству предметов, с соотношением радиусов 2:1, положительный мениск четвертого компонента выполнен с соотношением радиусов 3:1, причем все положительные линзы выполнены из оптического стекла с показателем преломления не более 1,5 и коэффициентом средней дисперсии не менее 65, а отрицательная линза - из оптического материала с показателем преломления не более 1,75 и коэффициентом средней дисперсии не более 30, где f - фокусное расстояние объектива.

Для коррекции сферической аберрации, комы второй компонент выполнен в виде

положительного мениска, обращенного вогнутостью к пространству предметов. Соотношение радиусов этого мениска 2:1 выбрано экспериментально и обеспечивает уменьшение коэффициента неизопланации,

0 который в предлагаемом объективе не превышает 0,018%.

После третьего компонента размещен положительный мениск, обращенный вогнутостью к предмету, и обеспечивает коррек5 цию кривизны изображения, астигматизма и хроматизма увеличения. Соотношение радиусов указанного мениска 3:1 выбраноэкс- периментально и служит для улучшения коррекции сферической аберрации широ0 ких наклонных пусков лучей в меридиональном и сагиттальном сечениях.

Общая компоновка всего объектива, рассчитанного при использовании метода расчета объективов микроскопов по частям,

5 обеспечивает коррекцию сферической аберрации для точки на оси, сферохрома- тической аберрации и хроматизма положения.

Предлагаемый ахроматический объек0 тив микроскопа рассчитан на стандартную

длину тубуса 160 мм, поэтому может быть

использован во всех типах микроскопов,

рассчитанных на указанную длину тубуса.

Исследуя наличие стекол в международ5 ном стандарте, приходим к выводу, что для лучшей коррекции хроматических аберраций, комы все положительные линзы выполнены из оптического стекла с показателем преломления не более 1,5 и коэффициентом

0 средней дисперсии не менее 65, а отрицательная линза - из оптического материала с показателем преломления не более 1,75 и коэффициентом средней дисперсии не более 30.

5 В предлагаемом объективе все положительные линзы выполнены из стекла FK5 с показателем преломления ,4891 (1,5) и коэффициентом средней дисперсии Ve 70,3 (65), отрицательная линза выполнена

0 из стекла SF/3 с показателем преломления ,7471 (1,75) и коэффициентом средней дисперсии ,4 (30).

Данный объектив имеет уменьшенную кривизну изображения и астигматизма по

5 сравнению с существующими, поэтому значительно уменьшена величина поперечных сферических аберраций по полю.

В приведенном варианте расчета объектив имеет следующие аберрации: поперечная сферическая аберрация для точки на оси

для основного цвета: край зрачка -0,013 мм, зона - 0,010 мм; поперечная сферическая аберрация для точки на оси во всем спектральном диапазоне не превышает 0,02 мм. Волновая аберрация по зрачку для всего спектрального диапазона не превышает 0,46 Я.

Коэффициент неизопланазии: край зрачка - 0,018%, зона - 0,02%.

Хроматизм увеличения по всему полю не превышает 0,004%, т.е. практически полностью устранен.

Кривизна изображения и астигматизм: край поля ,0 мм, Zt1 -1,42 мм -2,51 мм Zs -Zt -1,09 мм; зона ,707 мм, Zt -0,77 мм, Zs -1,37 мм Zs -Zt -0,60 мм.

Средняя квадратичная волновая аберрация для точки на оси равна 0,050 Я.

Значение среднеквадратичной волновой аберрации по спектральному интервалу, полю и зрачку равно: без учета расфокусировки и дисторсии 0,162 Я; без учета расфокусировки, дисторсии и кривизны изображения 0,102 Я.

Сущность изобретения представлена на фиг. 1.

На чертеже дана оптическая схема предлагаемого объектива с конструктивными данными.

Объектив содержит одиночную плосковыпуклую линзу: 1 - положительный мениск, обращенный вогнутостью к предмету 2, двухслеенную линзу 3, состоящую из отрицательного мениска 4 и двояковыпуклой линзы 5, положительный мениск, обращенный вогнутостью к пространству предметов 6.

Апертурная диафрагма находится в задней фокальной плоскости объектива и размер ее определяет апертуру объектива. Объектив рассчитан на длину тубуса 160мм, высоту объектива ,0 мм.

На объектив от объекта, находящегося на конечном расстоянии, падает расходящийся пучок лучей, последовательно проходит компоненты объектива 1, 2, 3 и б и на конечном расстоянии создает действительное, увеличенное, перевернутое изображение объекта.

В качестве конкретного примера расчета представлен ахроматический объектив микроскопа со следующими оптическими характеристиками:

Линейное увеличение

АпертураА 0,25

Фокусное расстояние ,82 мм Высота объективаН 45 мм

Расстояние от последней поверхности объектива до плоскости изображенияЗ 150,97мм Величина изображения мм Важным преимуществом объектива яв- ляется улучшенная коррекция аберраций объектива, а именно уменьшение кривизны изображения, астигматизма, комы, сферической аберрации широких наклонных пучков лучей, устранение хроматизма увеличения при использовании всего двух марок стекол.

Формула изобретения Ахроматический объектив микроскопа, содержащий четыре положительных компонента, первый из которых выполнен в виде одиночной плосковыпуклой линзы, второй - в виде одиночной положительной линзы, третий - в виде двухсклеенной линзы, состоящей из отрицательного мениска и двояковыпуклой линзы, четвертый - в виде положительного мениска, обращенного вогнутостью к пространству предметов и расположенному на расстоянии не менее 0,75f от третьего компонента, где f - фокусное

расстояние объектива, отличающий- с я тем, что, с целью улучшения качества изображения при уменьшенном хроматизме увеличения, второй компонент выполнен в виде мениска, обращенного вогнутостью

к пространству предметов, с соотношением радиусов 2:1, положительный мениск четвертого компонента выполнен с соотношением радиусов 3:1, причем все положительные линзы выполнены из оптического

стекла с показателем преломления не более 1,5 и коэффициентом средней дисперсии не менее 65, а отрицательная линза - из оптического материала с показателем преломления не более 1,75 и коэффициентом средней

дисперсии не более 30.

-/

Изобретение относится к оптическому приборостроению и может применяться с различного типа микроскопами. Целью изобретения является улучшение качества изображения при уменьшенном хроматизме увеличения. Поставленная цель достигается тем, что в ахроматическом объективе микроскопа, содержащем четыре положительных компонента, первый из которых выполнен в виде одиночной плосковыпуклой линзы, обращенной плоскостью к пространству предметов, второй - в виде одиночной положительной линзы, третий - в виде двух- склеенной линзы, состоящей из отрицательного мениска и двояковыпуклой линзы, четвертый - в виде положительного мениска, обращенного вогнутостью к пространству предметов и расположенного на расстоянии не менее 0,75т от третьего компонента, где f - фокусное расстояние объектива, второй компонент выполнен в виде мениска, обращенного вогнутостью к пространству предметов, с соотношением радиусов 2:1, положительный мениск четвертого компонента выполнен с соотношением радиусов 3:1, причем все положительные линзы выполнены из оптического стекла с показателем преломления не более 1,5 и коэффициентом средней дисперсии не менее 65, а отрицательная линза - из оптического материала с показателем преломления не более 1,75 и коэффициентом средней дисперсии не более 30. 1 ил. ы Ё