Планахроматический кварц-флюоритовый объектив микроскопа малого увеличения

Использование: в оптическом приборостроении, в люминесцентных микроскопах, работающих при больших перепадах температур в проходящем и отраженном свете, в которых возбуждение люминесценции производится глубоким ультрафиолетом (от 250 нм), а наблюдение производится в видимом диапазоне.

Задача: увеличение рабочего расстояния для обеспечения возможности работать с толстыми кюветами в проходящем свете и с манипуляторами в отраженном, улучшение качества изображения по всему полю зрения и обеспечение допустимо малого коэффициента засветки.

Сущность: в планахроматическом кварц-флюоритовом объективе микроскопа малого увеличения, содержащем последовательно расположенные три компонента, первый положительный компонент с оптической силой ₁ выполнен в виде двояковыпуклой линзы, второй компонент с оптической силой ₂ выполнен отрицательным в виде двояковогнутой линзы, а третий положительный компонент с оптической силой ₃ выполнен в виде двояковыпуклой линзы, при этом положительные первый и третий компоненты выполнены из флюорита, а отрицательный второй компонент выполнен из кварцевого стекла, кроме того, отношение оптических сил компонентов к оптической силе всего объектива _об удовлетворяют следующим соотношениям:

1.5<₁/_об<2; |4|<₂/_об<|5|; 2<₃/_oб<3, а отношение радиусов кривизны имеют следующие значения:

в первом компоненте - |1.5|<R ₁₁/R₁₂<|2.5|;

во втором - |0.3|<R₂₁/R₂₂<|0.7|;

в третьем - |0.8|<R₃₁/R₃₂<|1.7|,

где: R - радиус сферической поверхности, =1/f', f' - фокусное расстояние. 1 с.п. ф-лы, 1 илл.

Предлагаемая полезная модель относится к оптическому приборостроению, а именно к объективам микроскопов, и может быть использована в люминесцентных микроскопах, работающих при больших перепадах температур в проходящем и отраженном свете, в которых возбуждение люминесценции производится глубоким ультрафиолетом (от 250 нм), а наблюдение производится в видимом диапазоне.

Известен ахроматический объектив микроскопа [1], содержащий три положительных компонента, первый и третий из которых одиночные линзы, а второй - двусклеенная линза, включающая отрицательную линзу и двояковыпуклую линзу, радиус склейки которой обращен вогнутостью к пространству изображения.

Первый и второй компоненты выполнены в виде двояковыпуклых линз, а третий - в виде мениска, обращенного вогнутостью к пространству предметов. 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.

К недостаткам указанного объектива следует отнести небольшое рабочее расстояние, а также большие астигматизм и кривизну, не позволяющие одновременно наблюдать все поле зрения.

Наиболее близким техническим решением к заявляемой полезной модели является объектив микроскопа ахроматический [2], содержащий последовательно расположенные по ходу луча три положительных компонента, первый из которых выполнен в виде одиночной плосковыпуклой линзы, обращенной плоскостью к пространству предметов, второй - в виде одиночной линзы и третий - в виде двусклеенной линзы, состоящей из отрицательного мениска и двояковыпуклой линзы.

Фокусное расстояние одиночной положительной линзы, установленной перед двусклеенной линзой, составляет 1,8-2,2 фокусного расстояния всего объектива, а поверхность склейки обращена вогнутостью к пространству изображений.

Объектив имеет довольно простую конструкцию, поле зрения 20 мм. Его недостатками являются неисправленные астигматизм и кривизна, не позволяющие одновременно наблюдать все поле зрения, а также наличие плоской поверхности, из-за которой объектив имеет большой коэффициент засветки, не позволяющий использовать его при работе в отраженном свете, и не достаточно большое рабочее расстояние.

Основной задачей, на решение которой направлена полезная модель, является увеличение рабочего расстояния для обеспечения возможности работать с толстыми кюветами в проходящем свете и с манипуляторами в отраженном, улучшение качества изображения по всему полю зрения и обеспечение допустимо малого коэффициента засветки.

Поставленная задача решается с помощью предложенного планахроматического кварц-флюоритового объектива микроскопа малого увеличения, который, как и прототип, содержит последовательно расположенные три компонента, первый и третий из которых положительные.

В отличие от прототипа первый положительный компонент с оптической силой ₁ выполнен в виде двояковыпуклой линзы, второй компонент с оптической силой ₂ выполнен отрицательным в виде двояковогнутой линзы, а третий положительный компонент с оптической силой ₃ выполнен в виде двояковыпуклой линзы, при этом положительные первый и третий компоненты выполнены из флюорита, а отрицательный второй компонент выполнен из кварцевого стекла, кроме того, отношение оптических сил компонентов к оптической силе всего объектива _об удовлетворяют следующим соотношениям: 1.5<₁/_об<2; |4|<₂/_об<|5|; 2<₃/_oб<3, а отношение радиусов кривизны имеют следующие значения:

в первом компоненте - |1.5|<R ₁₁/R₁₂<|2.5|;

во втором - |0.3|<R₂₁/R₂₂<|0.7|;

в третьем - |0.8|<R₃₁/R₃₂<|1.7|,

где: R - радиус сферической поверхности, =1/f', f' - фокусное расстояние.

Сущность предлагаемой полезной модели заключается в том, что выполнение первого и третьего положительных компонентов из флюорита с расположенным между ними отрицательным вторым компонентом, выполненным из кварцевого стекла, обеспечило возможность работы в глубоком ультрафиолете, а вышеприведенные отношения оптических сил и радиусов кривизны позволили значительно увеличить рабочий передний отрезок, улучшить качество изображения внеосевых пучков и обеспечить допустимо малый коэффициент засветки.

На основании изложенного можно сделать, вывод, что новая совокупность существенных признаков заявляемой полезной модели позволила получить технический результат, заключающийся в планахроматической коррекции, позволяющей одновременно наблюдать все поле зрения, обеспечить работу в отраженном свете и за счет большого рабочего отрезка, при работе в проходящем свете осуществляется возможность работы с толстыми кюветами, а в отраженном - с манипуляторами.

Предлагаемый планахроматический кварц-флюоритовый объектив микроскопа малого увеличения поясняется чертежом, на котором представлена его оптическая схема, а также Приложением, в котором даны конструктивные параметры и аберрационные выпуски.

Заявляемый планахроматический кварц-флюоритовый объектив микроскопа малого увеличения содержит последовательно расположенные три компонента.

Первый положительный компонент с оптической силой ₁ выполнен в виде двояковыпуклой линзы 1, второй компонент с оптической силой ₂ выполнен отрицательным в виде двояковогнутой линзы 2 и третий положительный компонент с оптической силой ₃ выполнен в виде двояковыпуклой линзы 3.

Положительные первый и третий компоненты выполнены из флюорита, а отрицательный второй компонент выполнен из кварцевого стекла.

Отношение оптических сил компонентов к оптической силе всего объектива _об удовлетворяют следующим соотношениям: 1.5<₁/_об<2; |4|<₂/_об<|5|; 2<₃/_oб<3, а отношение радиусов кривизны имеют следующие значения:

в первом компоненте - |1.5|<R ₁₁/R₁₂<|2.5|;

во втором - |0.3|<R₂₁/R₂₂<|0.7|;

в третьем - |0.8|<R₃₁/R₃₂<|1.7|,

где: R - радиус сферической поверхности, =1/f', f' - фокусное расстояние.

Предлагаемый объектив работает следующим образом.

Объектив работает с тубусной линзой с фокусом f'=160 мм.

Лучи от объекта наблюдения, расположенного в передней фокальной плоскости микрообъектива, проходят через двояковыпуклую линзу 1 первого положительного компонента, образуя действительное изображение, внося отрицательные сферическую аберрацию, кому, астигматизм и кривизну.

Далее двояковогнутая линза 2 второго отрицательного компонента образует мнимое изображение объекта в передней фокальной плоскости третьего положительного компонента, переисправляя сферическую аберрацию, частично компенсируя кому, исправляя астигматизм и кривизну.

Двояковыпуклая линза 3 третьего положительного компонента переносит изображение объекта в бесконечность, образуя планахроматическое изображение объекта.

По предложенной схеме реализован объектив с увелчением 5^х, числовой апертурой 0.1, линейным полем изображения 20 мм и рабочим расстоянием 17.2 мм.

В таблице 1 представлено число Штреля, характеризующее качество изображения объектива для приведенных относительных значений величин изображения.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1 Российская федерация, авторское свидетельство 1777113, МПК:G02B 21/02, 1992 г.

2 SU, авторское свидетельство 1224772, МПК: C02B 21/02, 1986 г. - прототип.

Планахроматический кварц-флюоритовый объектив микроскопа малого увеличения, содержащий последовательно расположенные три компонента, первый и третий из которых положительные, отличающийся тем, что первый положительный компонент с оптической силой ₁ выполнен в виде двояковыпуклой линзы, второй компонент с оптической силой ₂ выполнен отрицательным в виде двояковогнутой линзы, а третий положительный компонент с оптической силой ₃ выполнен в виде двояковыпуклой линзы, при этом положительные первый и третий компоненты выполнены из флюорита, а отрицательный второй компонент выполнен из кварцевого стекла, кроме того, отношение оптических сил компонентов к оптической силе всего объектива _об удовлетворяют следующим соотношениям: 1,5<₁/_об<2; |4|<₂/_об<|5|; 2<₃/_oб<3, а отношение радиусов кривизны имеют следующие значения:

в первом компоненте - |1,5|<R ₁₁/R₁₂<|2,5|;

во втором - |0,3|<R ₂₁/R₂₂<|0,7|;

в третьем - |0,8|<R ₃₁/R₃₂<|11-7|,

где R - радиус сферической поверхности, =1/f', f' - фокусное расстояние.