Ахроматический объектив микроскопа

 

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.

СОКУЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИС ИЧЕСКИХ

РеспуБлик (я)3 G 02 В 21/02

ГОСУДАРСТ8ЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСтвО СССР (Го спит е н т с с с p) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4881187/10 (22) 11.11.90 (46) 23.11.92. Бюл, ¹ 43 (71) Ленинградский институт точной механики и оптики (72) С.A,Ðîäèîíîâ, А,В.Буцевицкий, Л.Н.Курчинская, Л.И.Пржевэлинский и В.В.Усоскин (56) 1. Авторское свидетельство СССР ¹ 1224772, кл. G02 В 21/02,,1980, 2. Авторское свидетельство СССР

N 1682961, кл, 6 02 В 21/02; 1990. (54) АХРОМАТИЧЕСКИЙ ОБЬЕКТИВ МИКРОСКОПА (57) Использование: в оптическом приборостроении и в ахроматических объективах микроскопов, предназначенных для использования при биологических исследованиях

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

Известен ахроматический объектив микроскопа по авт, GB. СССР ¹ 438968, кл.

G 02 В 21/02, Б.И., N 29, 1974, содержащий одиночную фронтальную линзу и два склеенных компонента, за объективом на расстоянии, pàâíoì 1 — 1,5 фокусного расстояния объектива, установлен одиночный отрицательный 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 N 1224772, кл.

„„«Ж„„1777113 А1 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 изобра>кения, 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.

G 02 В 21/02, содержащий два положительных компонента, первый из которых выполнен в виде одиночной плосковыпуклой линзы, обращенной плоскостью к flpocTpBH ству предметов, а второй — в виде двусклеенной 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

1777113

50 ных пучков лучей при длине тубуса обьекти- 55 авт, св. N 1682961, кл, G 02 В 21/02, 1990, содержащий три положительных компонента, первый из которых — ппосковыпукпая 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 f, а между вторым и третьим — не

I более 0,35 f, где f — фокусное расстояние объектива.

Но указанный обьектив имеет малый 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 обьектив 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 положителы(ые линзы выполнены из стекла с показателем преломления не более

1,5 и коэффициентом средней дисперсии не менее 68, э 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 обьектива и коррекции сферической аберрации третьего и высших порядков дпя точки на оси.

Второй компонент представляет собой двояковыпуклую линзу, склеенну(о из отрицательного мениска, обращенного вогнутостью к изображению, и дво>(ковыпукпой линзы, Такое выполнение второго компонента служит для коррекции хроматических аберраций, а также для исправления кривизны изображения и астигматизмэ.

Выполнение третьего компонента в виде мениска, обращенного вогнугостью к предмету, обеспечиваетустранение кривизны изображения и астигматизма, а такие сферической аберрации широких наклонва, равной бесконечности, Исследуя наличие стекол, имеющихся в

ГОСТе 13659-78, приходим к выводу, что для коррекции хроматизма увеличения и сферической аберраций широких наклонных пуч5

40 ков 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 ЛК 3 с r(e = 1,4891 и v = 65,87, а отрицательная линза — из стекла ФТ с ne = 1,7617 и v 27,32.

В приведенном варианте расчета ахроматический обьектив микроскопа обладает следующими аберрациями.

Поперечная сферическая аберрация дпя 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 g„ .(., практически очень мал.

Кривизна изображения и астигматизм равны: у = 9,97 мм, z(= -2,84 мм, I

z> =- 3,27 мм,2с z(= -0,43 мм ( у = 7,042 мм, z(= -1,44 мм, zs =- -1,64 51M, Zs — Zg = -0,20 MM

1 (I

Средняя квадратическая волновая аберрация для точки на оси равна 0,077Л.

Значение среднеквадратической волновой аберрации по спектральнОму интервалу, пол(о и зрачку равно:

1. Без учета расфокусировки и дисторсии 0,236 Л, 2. Без учета расфокусировки, дисторсии и кривизны изображения 0,085Л.

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 обьектива микроскопа; на фиг.

2 — график его аберрации.

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

В состав обьектива входят 1-двояковы- пуклая линза первого компонента, 2 — второй компонент, представляющий собой двояковыпуклую линзу. склеенную из отрицательного мениска 3, обращенного вогнутостыо к пространству иэображений, и двояковыпуклой линзы 4. 5 — третий компонент, выполненный в виде положительного

1777113

30 таблица !

r.sr a О

<, УЮ/ 4К8% ,.v,î г, 76 1 7 ГУ,Зд ...

r 9Ю9r 69,g7

IО

r,4/<АУ/ 6 у, g F,О

g,б„ g . З б

1,52M,Я . . О . к У9

Ф/ЧЗ

T У .5 Л/ГЗ

59. ЧЧ.

-/2, Яд 4 39. 3d

fr. ЯО

-/5. V4 .

-ЮУ,%Ь

-.Я /. б/

re 7. <7

Х/. г

-r a,z8 мениска, обращенного вогнутостью к предмету, 6 — тубусная линза.

Обьектив работает с длиной тубуса бесконечность, поэтому предмет помещается в передней фокальной плоскости объектива, 5

На обьектив падает расходящийся пучок лу-. чей, последовательно проходит компоненты 1, 2 и 5 и в бесконечности создает изображение объекта. которое тубусной линзой 6 проектируется в фокальную пло- 10 скость окуляра.

Апертурная диафрагма совпадает с задней фокальной плоскостью объектива.

Апертурный луч проходит через центр предмета и край апертурной диафрагмы, при 15 этом он определяет апертуру объектива;

В качестве конкретного примера расчета представлен объектив ахроматический со следующими оптическими характеристиками: 20

Фокусное расстояние 70,54 мм

Апертура 0.25

Длина объектива 30,07

Величина изображения 20 мм

Фокусное расстояние 25 тубусной линзы 160 мм

Важным преимуществом объектива является улучшение качества изображения за счет уменьшения кривизны иэображения, 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 аиде 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 иэ стекла с показателем преломления не менее 1,75 и коэффициентом средней дисперсии не более 28, >7773 )3

Р 7оУл A. Ф оса оу

«/) $ фl е2 PÄ

1777113 о У"

<,2S ба ли

"Ао О уо

4P сВ д О,

Редактор М. Кузнецова Техред М.Моргентал Корректор M. Петрова

Заказ 4121 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, yn,Ãàãàðèèà, 101