Апланатический и ахроматический объектив для микроскопа Советский патент 1932 года по МПК G02B21/02 

Изобретение имеет целью упростить расчет объектива для микроскопа и его конструкцию, а также добиться лучшей коррекции объектива.

На чертеже фиг. 1-3 изображают три варианта выполнения предлагаемого объектива в вертикальном разрезе.

Предлагаемый апланатический и ахроматический объектив в передней своей части состоит из апланатических менисков, склеенных из двух или большего числа стекол с большой разностью дисперсий и коэфициентов преломления, при чем сферические поверхности склейки этих стекол тоже должны быть.либо концентрическими, либоапланатическими по отношению к проходящему через них гомоцентрическому пучку. Соответствующим расчетом можно таким образом создать систему передних линз объектива, не только вполне апланатическую, но также и ахроматическую.

При расчете можно пользоваться следующими формулами, выведенными применительно к данным условиям из общеизвестных формул теории ахроматизации.

Задавшись коэфици|ентами преломления п дисперсиями Вп и толщинами d;

системы, находят углы Од (мнимые тангенсы), образованные с осью нулевым лучом по формулам:

0)

«, -1; (A)as + l

s-l-l

(С)а, + ,

Здесь буквой „Я обозначен случай апланатической преломляющей поверхности, а буквой „С -случай концентрической.

Высоты нулевого луча находятся по формулам:

(2)h, 1; hs4-i hs .

Далее находят вспомогательные величины Us и Зз по формулам:

(3)(А) Us -ns,G(s

(on 5 -4- 1 oris (Quo.

Пд , ,HS/

S,0;Ss + l S +

(4) d

s-f 1 hjhs

ОП1 йПп,,

Г1t 1 г;,- I , I 1

11с U с ЧУ ,: :

П1Пт- 1

+ .hsSs U3 0.

s 2

Подбором сортов стекла и толщин линз можно добиться удовлетворения обоих условий (5), т.-е. ахроматизации системы. Затем для вычисления радиусов преломляющих поверхностей служат формулы:

/ /п riShs/f hs

(6) (Л)г. .;(С)Г. -.

Переходя от нулевых лучей к действительным, найдем угол , U), соответствующий нумерической апертуре Л;

(7)

Sin и,---;

остальные углы найдем по формуле: (8)sin Us sin Uj .

Вариант 1 (фиг. 1).

Наконец высоты Hs пересечения луча с поверхностью найдем по формулам:

(9)

(Я) Н, sin u (п,4., cos u +

L|/ , . );

(C) Hs fs sin Us .

при расчете по формулам (5) сначала следует подобрать сорта стекол рассчитываемой системы так, чтобы получить только приблизительную ахроматизацию; при этом вычисления можно вести с малой точностью при помощи логарифмической линейки. Когда приблизительная ахроматизация будет таким образом достигнута, переходят к точным вычислениям при помощи арифмометра или логарифмических таблиц, меняя только последние параметры (толщины и сорта стекол) системы. При таком методе расчета работа сильно упрощается.

На фиг. 1-3 представлены три варианта практического выполнения апланатической и ахроматической передней части иммерсионного микрообъектива в разрезе меридиональной плоскостью. Ниже даны характеристические данные этих систем, при чем за единицу длины принято расстояние вдоль оси от предметной плоскости до первой преломляющей поверхности системы, каковой являе;тся. задняя (сферическая) поверхность фронтальной линзы.

Покровное стекло.

Иммерсионная жидкость.

ВК7 Фронтальная линза.

Воздух.

SK5 Первый апланатический мен

Воздух.

SK5

Второй апланатический мениск, склеенный

SF3 из трех линз.

SK5

Воздух. ,50 -6,633200 -3,404938 .;d,2 0,25 di3 0,477109 -6,764570 dH 0,00 -4,350330 -10,89583 BaF4 di47d2 + d3 l,00 Нумерическая апертура Я U, 672448,3 и б-П°441,1 Н, г, 2,093590.

Вариант 11 (фиг. 2). Воздух Начало етий апланатическик мениск, склеенный из трех линз. . адней части объектива. 1,400

ВК7 Первый апланатический мениск. Воздух.

Второй апланатический SF3мениск, склеенный

.,„из трех линз.

I

Воздух.

FK2 Третий апланатический мениск.

Четвертый апланатический мениск, склеенный из.трех линз.

Начало задней части объектива.

d, + d2 + d3 1,00

Л -1,400

ut 67°2448,3 u,8 9°2633,0Hj, 2,042245 .

Вариант I (фиг. 3).

die 0,00

г,, .-6,383930 r,,07022

- 4 -

I

Первый апланатический мениск, склеенный из трех линз.

PSKS1 Второй апланатический мениск.

Третий апланатический мениск, склеенный из трех линз.

PKS1 Четвертый апланатический мениск.

Воздух.

SK4 Начало задней части объектива. d, + d2-bd3 1.00 А 1,450 ui 63 1367,3 ui8 9319,4 Н,7 1,973890 Сорта стекол во всех фирмы Шотт в Иене.

Лпланатический и ахроматический объектив для микроскопа, отличающийся тем, что в состав передней его части входят апланатические мениски, склеенные из нескольких стекол со значительной разностью коэфициентов преломлений И дисперсий, при чем поверхности склейки этих стекол, равно как и остальные поверхности этой системы выполнены либо апланатнческими, либо концентрическими по отношению к проходящему через них гоко- центрическому пучку лучей. вариантах указаны по каталогу оптического стекла Предмет изобретения. ,

Фиг

Фиг

Фиг 5