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

Объект изобретения относится к микроскопии, точнее к ахроматическим объектам микроскопа, и может быть использовано для комплектации крупносерийных биологических, поляризационных, люминесцентных и других микроскопов.

Известен объектив, состоящий из двух групп линз, причем вторая группа выполнена в оиде двух двусклеенных компонентов 1.

Объектив обладает недостаточной коррекцией полевых монохроматических аберраций и полевых хроматических аберраций.

Наиболее близким к предлагаемому является объектив, состоящий из двух компонентов, первый из которых представляет собой одну или две одиночные положительные линзы и двусклеенную линзу, в которой

положительный элемент обращен к изображению 2.

Объектив обладает недостаточной коррекцией монохроматических аберраций внеосевых пучков и полевых хроматических аберраций, не позволяющих эффективно проводить, например, микрофотографические исследования.

Целью изобретения является устранение указанных недостатков, т.е. создание ахроматического объектива с улучшенной коррекцией полевых монохроматических и хроматических аберраций.

Поставленная цель достигается тем, что заявляемый объектив, как и прототип, состоит из двух компонентов, первый из которых содержит п последовательно расположенных вдоль оптической оси фронтальных положительных компонентов и двусклеенную из отрицательной и

Ч

О

2

О

о

положительной линзу, второй компонент, как и о прототипе, выполнен в виде последовательно установленных одиночных двояковыпуклой линзы и мениска, обращенного вогнутостью к изображению, однако выполнение данных элементов и расположение их в схеме должно удовлетворять следующим условиям: коэффициент дисперсии материала двояковыпуклой линзы второго компонента составляет (2.7-3,5) коэффициента дисперсии материала мениска, а расстояние между ними равно (0,3 - 4,5)Т0б , где fos - приведенное фокусное расстояние объектива. Кроме того, с целью пол- учения оптимальной коррекции монохроматических аберраций осевого пучка, соотношения радиусов кривизны мениска второго компонента удовлетворяют условиям Ri/R2 х1,2 - 1,3х.

Отличительной особенностью заявляв- мого решения является наличие п последовательно расположенных вдоль оптической оси одиночных положительных компонентов, установленных перед двусклеенной линзой, количебто которых в оптической схеме объектива выбирается из соотношения

n-4-i.

i&

где f ц, f06 - приведенные фокусные расстояния второго компонента и объектива в целом соответственно.

Второй компонент, выполненный из положительной и отрицательной линз, позбо- ляет одновременно исправлять монохроматические и хроматические аберрации в объективе в целом. Так выполнение линз этого компонента с указанными коэффициентами дисперсии позволяет компен- сировать хроматические аберации первого компонента. Кроме того, выполнение указанных соотношений радиусов кривизны и расстояний между линзами позволяет оптимально исправить в объективе монохрома- тических аберраций осевого и внеосевого пучков, выполнение первого компонента указанным образом и выбор количества фронтальных положительных компонентов в соответствии с указанным соотношением позволяет оптимальным образом корригировать в объективе меридиональную и са- гиттальную кривизну, уменьшить монохроматические аберрации широких наклонных ПуЧКОВ.

На чертеже представлена принципиальная схема объектива.

Объектив содержит два компонента: первый включает п фронтальных положительных линз 1 и двусклеенную линзу 2, а

0 5

0 5

о

5 0 5 Q е

второй состоит из одиночных двояковыпуклой линзы 3 и мениска 4.

Объектив работает следующим образом.

Линзы первого компонента строят увеличенное мнимое изображение объекта с уменьшенными значениями аберрации осевой точки предмета при отрицательных значениях меридиональной и сагиттальной кривизны, двояковыпуклая одиночная линза строит действительное изображение объекта в фокальной плоскости мениска, обращенного вогнутостью к изображению. При этом вносится отрицательная сферическая и хроматические аберрации положения и увеличения. Затем изображение перехватывается мениском, строящим изображение в бесконечности, компенсируя монохроматические и хроматические аберрации предыдущих линз. Рассчитанные объективы работают совместно с дополнительной тубуснОй линзой с I™ 160 мм.

Благодаря использованию данного решения были получены варианты ахроматических объективов микроскопа с различным количеством фронтальных положительных компонентов п 0 - 3.

В качестве примеров конкретного исполнения рассчитаны объективы

п - 0 со значениями меридиональной кривизны 2т 0, а сагиттальной кривизны 2& 1,5мм;

п 1,2т1 - 0, zs 3 - 5 мм;

п 2. zm1 0, zs 4 мм;

п 3, zm 0, zs 2 мм.

Во всех вариантах объективов остаточная кривизна изображения уменьшена в 2,5 - 3 раза. Одновременное этим достигнуто и полное исправление хроматической разности увеличений (ХРУ во всех случаях близко к 0%). чти дает возможность разработать широкоугольный окуляр {Г 10,2 Y1 20 мм), имеющий постоянный ХРУ по всему полю зрения и комплектующие ахроматические объективы в соответствие с условием полезного увеличения на микроскопе.

В результате реализации данного техническое решения в ахроматических оъбек- тивах микроскопа информационная емкость может быть увеличена в 3 - 5 раз. Кроме того, в данном объективе положение действительного выходного зрачка относительно опорной плоскости объектива во всех конкретных примерах унифицированно: он расположен между первым и вторым по ходу луча элементами второго компонента, что дает возможность использовать данные микрообъективы для специальных методов исследований.

Формула изобретени я | 1. Ахроматический объектив микроскола, содержащий два компонента, первый из которых включает п последовательно расположенных положительных линз и двусклеенную. Состоящую из отрицательной и положитель- ной. линзу, а второй компонент содержит дво- яковыпуклую линзу и отрицательный мениск, обращенный вогнутостью к изображе- ;нию, от л и ч a ib щи и с я тем, что, с целью ; повышения качества изображения за счет улучшения коррекции полевых аберраций, ; количество фронтальных положительных линз первого компонента п выбирается из

.-: . : ,

п « -г- -1, коэффициент дист«Г . : . . - - ::.

соотношения

5

персйи материала двояковыпуклойГ линзы второго компонента составляет 2,7-3,5 ко-- эффициента дисперсии материала мениска, а расстояние между ними равно (0,3 - 4.5)fo6 . где - приведенные фокусные расстояния второго компонента и всего объектива соответственно,

2. Объектив по п. 1, от л и ч а ю щ И И с я тем, что количество фронтальных положительных линз первого компонента п меняется от 0 до 3, а отношение радиусов кривизны Ri и мениска, второго компонента лежит в пределах Ri/Rg (1,2 - 1,3).

Использование: в области микроскопии для комплектации биологических, поляризационных, люминисцентных и других микроскопов. Сущность изобретения: объектив содержат два компонента, первый из которых содержит п положительных линз и дву- склеенную линзу, второй компонент выполнен в виде последовательно установленных одиночных двояковыпуклбй линзы и мениска, обращенного вогнутостью к изобретению. Коэффициент дисперсии двояковыпуклой линзы составляет по величине 2,7 - 3,5 от величины коэффициента дисперсии мениска, а расстояние между ними равно

;

V

Л