Окуляр микроскопа

Полезная модель относится к оптическому приборостроению, а точнее к окулярам микроскопа. Полезная модель решает задачу создания окуляра с увеличенным угловым полем и улучшенным качеством изображения, за счет коррекции астигматизма, дисторсии и хроматизма увеличения.

Окуляр микроскопа включает отрицательную плосковогнутую и положительную двояковыпуклую линзы, выпуклая поверхность двояковыпуклой линзы, обращенная к предмету, выполнена асферической, причем квадрат эксцентриситета поверхности (е ²) лежит в пределах 1.1÷1.5, а линзы выполнены из оптических материалов, для которых разность показателей преломления для основной длины волны (=0.546 мкм) не превышает 0.002, а разность коэффициентов средней дисперсии (_e) превышает 20.

Предлагаемая полезная модель относится к оптическому приборостроению, а точнее к окулярам микроскопа.

Известен окуляр ортоскопический (AM-18), приведенный в книге Г.Е.Скворцова, В.А.Панова и др. «Микроскопы», изд. Машиностроение, Ленинград, 1969 г., стр.235. Окуляр содержит положительный и отрицательный компоненты. Положительный компонент состоит из трех склеенных линз, отрицательный компонент образован выпуклоплоской линзой.

Известен «Ортоскопический окуляр», патент РФ 44397, G02В 25/00, опубл. 10.03.2005. Ортоскопический окуляр, содержит два симметричных компонента, каждый из компонентов состоит из линз, преломляющие поверхности которых образованы перемещением образующей по направляющей, причем образующие и направляющие являются дугами окружностей или кривыми с переменным радиусом кривизны.

Известен «Окуляр ортоскопический с удаленным выходным зрачком» заявка на выдачу патента РФ на изобретение 2008121054, G02В 20/00, опубл. 10.12.2009. Окуляр ортоскопический с удаленным выходным зрачком, содержит отрицательный и положительный компоненты, при этом первый компонент содержит две отрицательные линзы, расположенные симметрично друг относительно друга, второй компонент содержит две положительные линзы, расположенные симметрично друг относительно друга, преломляющие поверхности линз каждого из компонентов образованы перемещением образующей по направляющей, являющимися дугами окружностей или кривыми с переменным радиусом кривизны.

Недостатками приведенных окуляров является сложность оптической схемы и несовершенное качество изображения на краю поля.

Наиболее близким по техническому решению является лупа, приведенная в книге Г.Е.Скворцова, В.А.Панова и др., «Микроскопы», изд. Машиностроение, Ленинград, 1969 г., стр.14, которая принята за прототип.

Окуляр (лупа) представляет собой плоско-выпуклую линзу, обращенную плоской поверхностью к выходному зрачку.

Недостатком известного окуляра является малое видимое увеличение и угловое поле, а также неудовлетворительная коррекция полевых аберраций: астигматизма, дисторсии и хроматизма увеличения.

Задачей полезной модели является создание оптической схемы окуляра с увеличенным угловым полем и улучшенным качеством изображения, за счет коррекции астигматизма, дисторсии и хроматизма увеличения.

Решение указанной задачи достигается тем, что у окуляра микроскопа, представляющего собой плосковыпуклую линзу, обращенную плоской поверхностью к выходному зрачку, плосковыпуклая линза выполнена склеенной из плосковогнутой и двояковыпуклой линз, выпуклая поверхность двояковыпуклой линзы, обращенная к предмету, выполнена асферической с уравнением поверхности:

y²=2r ₀z-(1-e²)z²,

где r ₀ - радиус кривизны при вершине поверхности; е² - квадрат эксцентриситета поверхности, причем е² лежит в пределах 1.1÷1.5; y, z - координаты асферической поверхности, а линзы выполнены из оптических материалов, для которых разность показателей преломления для основной длины волны (=0.546 мкм) не превышает 0.002, а разность коэффициентов средней дисперсии (_e) превышает 20.

Выполнение выпуклой поверхности асферической с квадратом эксцентриситета в пределах е²=1.1÷1.5 позволяет вполне удовлетворительно исправить астигматизм и дисторсию.

Выбор оптических материалов линз, для которых разность показателей преломления для основной длины волны (=0.546 мкм) не превышает 0.002, а разность коэффициентов средней дисперсии (_e) превышает 20, позволяет исправить хроматические аберрации.

Указанная совокупность признаков позволяет получить необходимое и достаточное количество параметров оптической системы, позволяющее создать окуляр микроскопа с увеличенным угловым полем и улучшенным качеством изображения, за счет коррекции астигматизма, дисторсии и хроматизма увеличения.

Совокупность всех признаков позволяет решить поставленную задачу, исключение любого из них ведет к невозможности реализации окуляра микроскопа с улучшенным качеством изображения.

Сущность полезной модели поясняется чертежом и таблицами.

На чертеже представлена оптическая схема окуляра микроскопа. Конструктивные параметры окуляра микроскопа представлены в таблице 1, технические характеристики в таблице 2, остаточные аберрации в таблицах 3 и 4.

Таблица 1.
Конструктивные параметры окуляра
r, мм	d, мм	Марка стекла	nе	e
		Воздух	1.0000
11.64	8	СТК9	1.7460	50.00
-10.00	2	ТФ4	1.7462	28.00
0		Воздух	1.0000
- асферическая поверхность, квадрат эксцентриситета поверхности e2=1.18

Таблица 2.
Технические характеристики окуляра
Название характеристики	Значение
Видимое увеличение, крат	16
Фокусное расстояние, мм	15.6
Угловое поле, угл. град	40°
Диаметр выходного зрачка, мм	1
Таблица 3.
Аберрации точки на оси
h	S'	y'	,%		tg'
0.5	-0.03	-0.001	-0.07	-0.02	3.21
0.43	-0.02	-0.001	-0.05	-0.02	2.78
0.35	-0.01	0.000	-0.04	-0.01	2.27
0.25	-0.01	0.000	-0.02	-0.01	1.61
0.00	0.00	0.000	0.00	-0.02	0.00
Таблица 4.
Аберрации главного луча
	y'				, %
20°	5.686	-0.57	-0.62	-0.05	0.11	0.028
14°14	4.018	-0.28	-0.30	-0.02	0.06	-0.012
0	0	0	0	0	0	0.000

Окуляр микроскопа выполнен в виде плосковыпуклой линзы, склеенной из двояковыпуклой линзы 1 и плосковогнутой линзы 2, обращенной плоской поверхностью к выходному зрачку.

Примером конкретной реализации предлагаемой полезной модели является окуляр микроскопа, содержащий отрицательную плосковогнутую и положительную двояковыпуклую линзы, с видимым увеличением , фокусным расстоянием f'=15.6 мм, диаметром выходного зрачка D'=1 мм, угловым полем 2=40°.

Техническим преимуществом предлагаемой полезной модели, по сравнению с прототипом является:

- увеличенное угловое поле;

- улучшение коррекции астигматизма, дисторсии и хроматизма увеличения.

Реализация технических преимуществ заявляемого окуляра при использовании их в микроскопах позволяет повысить их технический уровень.

Окуляр микроскопа, выполненный в виде плосковыпуклой линзы, обращенной плоской поверхностью к выходному зрачку, отличающийся тем, что плосковыпуклая линза выполнена склеенной из плосковогнутой и двояковыпуклой линз, выпуклая поверхность двояковыпуклой линзы, обращенная к предмету, выполнена асферической с уравнением поверхности:

y²=2r₀z-(1-е²)z² ,

где r₀ - радиус кривизны при вершине поверхности; е² - квадрат эксцентриситета поверхности, причем е ² лежит в пределах 1,1÷1,5; y, z - координаты асферической поверхности, а линзы выполнены из оптических материалов, для которых разность показателей преломления для основной длины волны (=0,546 мкм) не превышает 0,002, а разность коэффициентов средней дисперсии (_e) превышает 20.