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

Изобретение относится к области оптического приборостроения,а именно к ахроматическим объективам микроскопов.

Известен ахроматический объектив, содержащий два положительных склеенных дублета, снабжен отрицательным мениском, расположенным позади системы, обращенным вогнутостью к предмету и имеющим хроматическую поверхность склейки.

Но указанный объектив не обеспечивает требуемого качества изображения, у него полностью не устранен хроматизм увеличения.

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

Но данный объектив не обеспечивает требуемого качества изображения.

Известен объектив микроскопа, содержащий два положительных компонента, первый из которых выполнен в виде одиночной плосковыпуклой линзы, обращенной плоскостью к пространству предметов, а второй - в виде двухсменной линзы, состоящей из отрицательного мениска и двояковыпуклой линзы. Перед двухсклеенной линзой установлена одиночная положительная линза, фокусное расстояние которой составляет 1.8-2,2 фокусного расстояния всего объектива, а поверхность склейки обращена вогчутостью к пространству изображений. Но указанный объектив не обеспечивает требуемого качества изображения.

Известен ахроматический объектив микроскопа, содержащий первый компо-. нент в виде плосковыпуклой линзы, второй - в виде двояковыпуклой линзы, третий компонент - отрицательный мениск, обращенный вогнутостью к изображению и склеенный из

(Л

С

VI

VJ

00 V4 СО VJ

двояковыпуклой и двояковогнутой линз, и четвертый компонент - в виде двояковыпуклой линзы.

Недостатком данного объектива является недостаточно высокое качество изображения.

Целью изобретения является повышение качества изображения.

Цель достигается тем, что в ахроматическом объективе микроскопа, содержащем четыре компонента, первый из которых - одиночная плосковыпуклая линза, второй - двояковыпуклая линза, третий - отрицательный мениск, склеенный из двояковыпуклой и двояковогнутой линз, а четвертый - одиночная двояковыпуклая линза, второй компонент выполнен в виде одиночной линзы, причем фокусное расстояние четвертого компонента составляет 2,25 фокусного расстояния объектива.

В предлагаемом варианте расчета объектива поперечная сферическая аберрация для точки на оси не превышает 0,030 мм во всем спектральном диапазоне.

Волновая аберрация по зрачку не превышает 0,54 А во всем спектральном диапазоне и 0,04 А- для основной длины волны.

Кривизна изображения и астигматизм равны: у -0,5 мм, у -0,35 мм; z t -3,10 мм; z t -1,05 мм; г s -4,26 мм; z s 1,64 мм; z s -z t -1,16 мм; t -0,59 MM.

Хроматизм увеличения по всему полю не превышает 0,013%, т.е. практически устранен.

Предлагаемый объектив рассчитан на длину тубуса бесконечность, поэтому расчет аберраций производился с учетом тубусной линзы.

Средняя квадратичная волновая аберрация для точки на оси равна 0,073 А. Значение среднеквадратической по спектральному интервалу, полю и зрачку волновой аберрации равно;

1.Без учета расфокусировки и дистор- сии-0,209А

2.Без учета расфокусировки, дисторсии и кривизны изображения -0,188 А.

Число Штреля на краю поля равно 0,57. на зоне - 0,74, а на оси - 0,83.

На фиг. 1 дана оптическая схема объектива микроскопа ахроматического с конструктивными данными, где 1 - плосковыпуклая линза, обращенная плоскостью к пространству предметов, 2 - двояковыпуклая линза, 3 - двухсклеенный компонент, состоящий из двояковыпуклой 4 и двояковогнутой 5 линз, 6 - одиночная двояковыпуклая линза,

7 - тубусная линза; на фиг. 2 - графики аберраций объектива ахроматического микроскопа.

В табл. 1-4 представлены аберрации одного из вариантов расчета предлагаемого ахроматического объектива микроскопа.

Объектив микроскопа ахроматический рассчитан на длину тубуса бесконечность, объект помещается в фокальной плоскости,

поэтому на объектив падает расходящийся пучок лучей, который последовательно по ходу луча проходит компоненты 1,2,3 и б и создает изображение объекта в бесконечности, которое тубусной линзой 7 переносится

в плоскость полевой диафрагмы, которая совпадает с его фокальной плоскостью.

Выходной зрачок объектива совпадает с его задним фокусом, поэтому объекты освещаются параллельными пучками лучей.

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

Увеличение V 20

Апертура А 0,45

Длина тубуса бесконечность Фокусное расстояние тубусной линзы т т.л. 160,0мм

Рабочий отрезок 5 1,1 мм

Расстояние от плоскости предмета до последней поверхности объектива L 22,61 мм

Величина изображения 2 у 20 мм Важным преимуществом предлагаемого объектива является улучшенное качество изображения. Кривизна изображения не превышает 4 мм, хроматизм увеличения - 0,013%. Очень важным критерием качества изображения на основе волновой оптики является число Штреля: для точки на оси в предлагаемом объективе число Штреля равно 0,83, для зоны - 0.76 и для края поля - 0,57.

Формула изобретения

Ахроматический объектив микроскопа, содержащий четыре компонента, первый из которых - одиночная плосковыпуклая линза, второй - двояковыпуклая линза, третий - отрицательный мениск, склеенный из двояковыпуклой и двояковогнутой линз, а четвертый - одиночная двояковыпуклая линза, отличающийся тем, что. с целью повышения качества изображения, в объективе второй компонент выполнен в виде

одиночной линзы, причем фокусное расстояние четвертого компонента составляет 2,25 фокусного расстояния объектива.

Таблица 1

Использование: в области оптического приборостроения. Сущность изобретения заключается в том, что объектив содержит плосковыпуклую линзу, двояковыпуклую линзу, двухсклеенный компонент, состоящий из двояковыпуклой и двояковогнутой линз, одиночную двояковыпуклую линзу и тубусную линзу, Увеличение - 20, апертура А 0,45, рабочий отрезок S 1,1 мм, величина изображения 2у 20 мм. 2 ил.

Меридиональное сечение

Точка на оси

Таблица 2

Точка вне оси

Таблица 3

Сагиттальное сечение

У-го

jf --о,У5ериг. /

Таблица 4

ц- ЈОм/

0 1.0д$ i,o о 1.0 Ъ$

to.

0.4 0.4

A 1-1-C %

ЈV

VЈJ

y/a