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

Изобретение относится к оптическому приборостроению, а именно к ахроматическим объективам микроскопов, предназначенным дня использования при биологических исследованиях объектов в проходящем свете в светлом поле.

Известен ахроматический объектив микроскопа по авт. св. СССР № 438968, кл. G 02 В 21/02, Б.И., № 29, 1974, содержащий одиночную фронтальную линзу и два склеенных компонента, за объективом на расстоянии, равном 1-1,5 фокусного расстояния объектива, установлен одиночный отрицатепьный мениск, обращенный выпуклостью к изображению.

Но в указанном объективе не устранен хроматизм положения и он имеет сложную конструкцию.

Известен ахроматический объектив микроскопа по звт. св. СССР № 1224772, кл.

G 02 В 21/02. содержащий два положительных компонента, первый из которых выполнен в виде одиночной плосковыпуклой линзы, обращенной плоскостью к пространству предметов, а второй - в виде двускле- енной линзы, состоящей из отрицательного мениска и двояковыпуклой линзы, перед двусклеенной линзой установлена одиночная положительная линза, фокусное расстояние которой составляет 1,8-2,2 фокусного расстояния объектива, а поверхность склейки обращена вогнутостью к пространству изображений.

Но указанный объектив не обеспечивает требуемого качества изображения и имеет малый передний рабочий отрезок.

Наиболее близким по технической сущ: ности к предлагаемому изобретению и выбранным авторами за прототип является ахроматический объектив микроскопа по

vj v| XI

.«21 Д

СО

авт. св. N 1682961, кл. G 02 В 21/02, 1990, содержащий три положительных компонента, перши из которых - плосковыпуклая линза, а третий - двояковыпуклая линза, второй компонент выполнен из склеенных между собой двояковогнутой и двояковыпуклой линз, третий компонент выполнен в виде одиночной линзы, при этом расстояние между первым и вторым компонентами не более 0,61 fy а между вторым и третьим - не более 0,35 f , где f - фокусное расстояние объектива.

Но указанный объектив имеет малым передний рабочий отрезок и большую кривизну изображения и астигматизм.

Целью изобретения является улучшение качества изображения при увеличении переднего рабочего отрезка.

Поставленная цель достигается тем. что ахроматический объектис микроскопа, содержащий три положительных компонента, первый и третий из которых - одиночные линзы, а второй - двусклеенная линза, первая из которых - отрицательная, вторая - двояковыпуклая, первый и второй компоненты выполнены в виде двояковыпуклых линз, а третий -- мениск, обращенный вогнутостью к пространству предметов, причем все положительные линзы выполнены из стекла с показателем преломления не более 1,5 и коэффициентом средней дисперсии не менее 68, а отрицательная линза выполнена из стекла с показателем преломления не менее 1,75, и коэффициентом средней дисперсии не более 28.

Выполнение первого компонента в виде двояковыпуклой линзы способствует увеличению переднего рабочего отрезка объектива и коррекции сферической аберрации третьего и высших порядков для точки на оси.

Второй компонент представляет собой двояковыпуклую линзу, склеенную из отрицательного мениска, обращенного вогнутостью к изображению, и двояковыпуклой линзы. Такое выполнение второго компонента служит для коррекции хроматических аберраций, а также для исправления кривизны изображения и астигматизма.

Выполнение третьего компонента в виде мениска, обращенного вогнутостью к предмету, обеспечиваетустранение кривизны изображения и астигматизма, а также сферической аберрации широких наклонных пучков лучей при длине тубуса объектива, равной бесконечности,

Исследуя наличие стекол, имеющихся в ГОСТе 13659-78, приходим к выводу, что для коррекции хроматизма увеличения и сферической аберраций широких наклонных пучков лучей все положительные линзы выполнены из стекла с показателем преломления не более 1,5 и коэффициентом средней дисперсии не менее 68, а отрицательная линза выполнена из стекла с показателем преломления не менее 1,75 и коэффициентом средней дисперсии не более 28.

В приведенном варианте расчета положительные линзы выполнены из стекла ЛКЗ с пе 1,4891 и ve 65,87, а отрицательная линза - из стекла ФТ с пе 1.7617 и ve 27,32. В приведенном варианте расчета ахроматический объектив микроскопа обладает следующими аберрациями. Поперечная сферическая аберрация для точки на оси для основной длины волны не превышает 0,03 мм, а во всем спектральном диапазоне - 0,047 мм. Волновая аберрация для точки на оси для основного цвета не превышает 0,5 во всем спектральном диапазоне.

Хроматизм увеличения по всему полю равен 0,49%, т.е. практически очень мал. Кривизна изображения и астигматизм рав- ньг

у 9,97 мм, zt -2,84 мм, zs 3,27 мм,2S - zt -0,43 мм у 7,042 мм, zt -1,44 мм, zs - -1,64 мм, 7s - zt -0,20 мм Средняя квадратическая волновая аберрация для точки на оси равна 0,077 Я.

Значение среднеквадратической волновой аберрации по спектральному интервалу, полю и зрачку равно:

1. Без учета расфокусировки и дистор- сии 0,236 Я.

2. Без учета расфокусировки, дисторсии и кривизны изображения 0,085 Я.

Число Штреля для точки на оси равно 0,80, а на краю поля равно 0,57.

Сущность предлагаемого изобретения представлена на фиг. 1, 2.

На фиг. 1 дана оптическая схема ахроматического объектива микроскопа; на фиг. 2 - график его аберрации.

В табл. 1 приведены конструктивные данные ахроматического объектива микроскопа табл. 2 представлены таблицы аберрации одного из вариантов расчета объектива микроскопа ахроматического.

В состав объектива входят 1 -двояковыпуклая линза первого компонента, 2 - второй компонент, представляющий собой двояковыпуклую линзу, склеенную из отрицательного мениска 3, обращенного вогнутостью к пространству изображений, и двояковыпуклой линзы 4, 5 - третий компонент, выполненный в виде положительного

мениска, обращенного вогнутостью к предмету, б - тубусная линза.

Объектив работает с длиной тубуса бесконечность, поэтому предмет помещается в передней фокальной плоскости объектива. На объектив падает расходящийся пучок лучей, последовательно проходит компоненты 1, 2 и 5 и в бесконечности создает изображение объекта, которое тубусной линзой 6 проектируется в фокальную пло- скость окуляра.

Апертурнал диафрагма совпадает с задней фокальной плоскостью объектива. Апертурный луч проходит через центр предмета и край алертурной диафрагмы, при этом он определяет апертуру объектива.

В качеств.е конкретного примера расчета представлен объектив ахроматический со следующими оптическими характеристиками:

Фокусное расстояние 70,54 мм

Апертура0.25

Длина объектива30,07

Величина изображения 20 мм

Фокусное расстояние

тубусной линзы160 мм

Важным преимуществом объектива является улучшение качества изображения за

счет уменьшения кривизны изображения, устранения хроматизма увеличению, а также увеличения переднего рабочего отрезка. Объектив имеет простую конструкцию и выполнен из наиболее распространенных марок стекол.

Формула изобретения

Ахроматический объектив микроскопа, содержащий три положительных компонента, первый и третий из которых - одиночные линзы, а второй - двусклеенная линза, первая из которых отрицательная, а вторая - двояковыпуклая, отличающийся тем, что, с целью улучшения качества изображения при увеличении переднего рабочего отрезка, первый и второй компоненты выполнены в виде двояковыпуклых линз, а: третий - в виде мениска, обращенного Вогнутостью к пространству предметов, причем положительные линзы объектива выполнены из стекла с показателем преломления не более 1,5 и коэффициентом средней дисперсии и не менее 68,0, а отрицательная линза выполнена из стекла с показателем преломления не менее 1,75 и коэффициентом средней дисперсии не более 28.

Использование: в оптическом приборостроении и в ахроматических объективах микроскопов, предназначенных для использования при С-иологических исследованиях объектов в проходящем свете в светлом поле. Сущность изобретения: ахроматический объектив микроскопа содержит три положительных компонента, первый и третий из которых одиночные линзы, а второй - склеенная линза, включающая двояковыпуклую линзу, радиус склейки которой обращен вогнутостью к пространству изображения, первый и второй компоненты выполнены в виде двояковыпуклых линз, а третий - мениск, обращенный вогнутостью к пространству предметов, причем все положительные линзы выполнены из стекла с показателем преломления не более 1,5 и коэффициентом средней дисперсии не менее 68, а отрицательная линза выполнена из стекла с показателем преломления не менее 1.75 и коэффициентом средней дисперсии не более 28. 2 ил.

Таблица 1

s

I h/t

-X - 1,.-J л

$.

§

О, 2У /t и

нЈ

-i.O ° 1.0 -0,У О о.,0 О 1.0 Ј

о

05 и

оУ

нЈ

1,0

У -f. о /«-, А/«т.

фаг. 2