Планахроматический объектив микроскопа малого увеличения

Использование: в оптическом приборостроении, а именно в микроскопах, и может быть использован при работе в проходящем и отраженном свете. Задача: является расширение функциональных возможностей объектива и обеспечение телецентрического хода лучей Сущность: в планахроматическом объективе микроскопа малого увеличения, содержащем три двусклеенных компонента, первый из которых положительный, состоящий из отрицательного мениска, обращенного вогнутостью к пространству изображения, и двояковыпуклой положительной линзы, второй отрицательный и третий положительный, второй отрицательный компонент выполнен в виде положительного мениска, обращенного выпуклостью к пространству изображения, и двояковогнутой отрицательной линзы, а третий положительный компонент выполнен в виде положительной двояковыпуклой линзы и отрицательного мениска, обращенного выпуклостью к пространству изображения, при этом между вторым и третьим компонентами размещена ирисовая апертурная диафрагма, а фокусное расстояние первого I и второго II компонентов определяется из условия:

f'_I+II0,75f', воздушный промежуток между вторым II компонентом и третьим III компонентами d(1/3-1/5)f',

где f' - фокусное расстояние объектива, коэффициенты дисперсии отрицательного мениска первого компонента, отрицательной двояковогнутой линзы второго компонента и отрицательного мениска третьего компонента _e34, а коэффициенты дисперсии двояковыпуклой положительной линзы первого компонента, положительного мениска

второго компонента и положительной двояковыпуклой линзы третьего компонента _e55. 1 с.п. ф-лы, 1 ил.

Предлагаемая полезная модель относится к оптическому приборостроению, а именно к объективам микроскопов, и может быть использована при работе в проходящем и отраженном свете.

Известен ахроматический объектив микроскопа [1], содержащий три положительных компонента, первый и третий из которых одиночные линзы, а второй - двусклеенная линза, включающая отрицательную и двояковыпуклую линзы.

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

К недостаткам указанного объектива следует отнести невозможность работы в отраженном свете, он имеет астигматизм и кривизну, не позволяющие одновременно наблюдать все поле зрения, а также то, что в нем нет действительного промежуточного изображения входного зрачка для помещения материальной ирисовой апертурной диафрагмы.

Известен ахроматический объектив микроскопа [2], содержащий последовательно расположенные по ходу луча две плосковыпуклые линзы, обращенные плоскими сторонами к пространству объекта, одиночную двояковыпуклую линзу и двусклеенный компонент.

Он имеет высокое качество изображения, но не может быть использован при работе в отраженном свете из-за высокого коэффициента засветки, вызванного наличием двух плоских поверхностей, а также в нем отсутствует действительное промежуточное изображение входного зрачка

для помещения материальной ирисовой апертурной диафрагмы, ограничивающей апертуру микрообъектива.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемой полезной модели, выбранным в качестве прототипа, является планахроматический объектив [3], который в обратном ходе (объект находится в задней фокальной плоскости объектива) состоит из трех двусклеенных компонентов, первый из которых положительный, состоящий из отрицательного мениска, обращенного вогнутостью к пространству изображений, и положительной двояковыпуклой линзы, второй отрицательный компонент, включающий отрицательную двояковогнутую линзу и положительный мениск, обращенный вогнутостью к пространству изображения, третий положительный компонент, состоящий из отрицательного мениска, обращенного вогнутостью к изображению, и двояковыпуклой линзы.

Известное техническое решение имеет удовлетворительное качество изображения в центре и по полю зрения, но при обеспечении телецентрического хода лучей в пространстве объекта, его функциональные возможности ограничены из-за отсутствия изображения входного зрачка и невозможности размещения материальной ирисовой апертурной диафрагмы между компонентами, т.к. воздушные промежутки между компонентами не велики.

Основной задачей, на решение которой направлена полезная модель, является расширение функциональных возможностей объектива и обеспечение телецентрического хода лучей.

Для решения поставленной задачи предложен планахроматический объектив микроскопа малого увеличения, который, как и прототип, содержит три двусклеенных компонента, первый из которых положительный, состоящий из отрицательного мениска, обращенного вогнутостью к пространству изображения, и двояковыпуклой положительной линзы, второй отрицательный и третий положительный.

В отличие от прототипа в предлагаемом объективе второй отрицательный компонент выполнен в виде положительного мениска, обращенного выпуклостью к пространству изображения, и двояковогнутой отрицательной линзы, а третий положительный компонент выполнен в виде положительной двояковыпуклой линзы и отрицательного мениска, обращенного выпуклостью к пространству изображения, при этом между вторым и третьим компонентами размещена ирисовая апертурная диафрагма, а фокусное расстояние первого I и второго II компонентов определяется из условия:

f' _I+II0,75f',

воздушный промежуток между вторым II компонентом и третьим III компонентами d(1/3-1/5)f',

где f' - фокусное расстояние объектива, коэффициенты дисперсии отрицательного мениска первого компонента, отрицательной двояковогнутой линзы второго компонента и отрицательного мениска третьего компонента _e34, а коэффициенты дисперсии двояковыпуклой положительной линзы первого компонента, положительного мениска второго компонента и положительной двояковыпуклой линзы третьего компонента _e55.

Сущность предлагаемого планахроматического объектива микроскопа малого увеличения заключается в том, что, благодаря выполнению второго отрицательного компонента в виде положительного мениска, обращенного выпуклостью к пространству изображения, и двояковогнутой отрицательной линзы, а третьего положительного компонента в виде положительной двояковыпуклой линзы и отрицательного мениска, обращенного выпуклостью к пространству изображения, с коэффициентами дисперсии отрицательного мениска первого компонента, отрицательной двояковогнутой линзы второго компонента и отрицательного мениска третьего компонента _e34, и коэффициентами дисперсии двояковыпуклой положительной линзы

первого компонента, положительного мениска второго компонента и положительной двояковыпуклой линзы третьего компонента _e55 позволило получить планахроматическую коррекцию и исправленный хроматизм увеличения, а также низкий коэффициент засветки при работе в отраженном свете.

Выполнение фокусного расстояния первого I и второго II компонентов из условия f' _I+II0,75f', где f' - фокусное расстояние объектива, и воздушного промежутока между вторым II компонентом и третьим III компонентами d(1/3-1/5)f', обеспечило возможность размещения ирисовой апертурной диафрагмы между вторым и третьим компонентами.

При этом ирисовая апертурная диафрагма совпадает с плоскостью изображения входного зрачка, расположенного в бесконечности, т.е. обеспечивает телецентрический ход лучей, регулировку апертуры и согласование апертур.

Таким образом, достигнут технический результат, заключающийся в расширении функциональных возможностей объектива при сохранении качества изображения и в обеспечении телецентрического хода лучей, что позволяет получить равномерное освещение объекта и изображения.

Предлагаемая полезная модель иллюстрируется чертежом, на котором представлена оптическая схема планахроматического объектива микроскопа малого увеличения, а также приложением, в котором даны конструктивные параметры и аберрационные выпуски.

Планахроматический объектив микроскопа малого увеличения, содержит три двусклеенных компонента I, II и III.

Первый положительный компонент I состоит из отрицательного мениска 1, обращенного вогнутостью к пространству изображения, и двояковыпуклой положительной линзы 2.

Второй отрицательный компонент II выполнен в виде положительного мениска 3, обращенного выпуклостью к пространству изображения, и двояковогнутой отрицательной линзы 4.

Третий положительный компонент III выполнен в виде положительной двояковыпуклой линзы 5 и отрицательного мениска 6, обращенного выпуклостью к пространству изображения.

Между вторым II и третьим III компонентами размещена ирисовая апертурная диафрагма 7.

Фокусное расстояние первого I и второго II компонентов определяется из условия: f' _I+II0,75f', воздушный промежуток между вторым II компонентом и третьим III компонентами d(1/3-1/5)f', где f' - фокусное расстояние объектива, коэффициенты дисперсии отрицательного мениска 1 первого компонента, отрицательной двояковогнутой линзы 3 второго компонента и отрицательного мениска 6, третьего компонента _e34, а коэффициенты дисперсии двояковыпуклой положительной линзы 2 первого компонента, положительного мениска 4 второго компонента и положительной двояковыпуклой линзы 5 третьего компонента _e55.

Предлагаемый планахроматический объектив микроскопа малого увеличения работает следующим образом.

Объектив работает с тубусной линзой f'=160 мм.

Лучи от объекта наблюдения, расположенного в передней фокальной плоскости объектива, проходят через положительный двухлинзовый компонент I (линзы 1 и 2), образуя мнимое увеличенное изображение объекта, внося кривизну, кому, астигматизм и хроматизм увеличения.

Далее компонент II образует уменьшенное мнимое изображение объекта, уменьшая астигматизм и кому, внося дефокусировку.

Компонент III переносит изображение в бесконечность, компенсируя кривизну изображения, дефокусировку и хроматизм увеличения.

По предложенной схеме реализован объектив с увеличением 5^х и числовой апертурой 0,14. По сравнению с прототипом увеличено расстояние между компонентами II и III с 2 мм в прототипе до 9.3 мм в заявляемом техническом решении, в котором размещена материальная ирисовая апертурная диафрагма 7. Объектив имеет планахроматическую коррекцию, исправленный хроматизм увеличения и малый коэффициент засветки в отраженном свете <0,4%.

В таблице 1 представлено число Штреля заявляемого объектива для приведенных относительных величин изображения.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. Российская Федерация, авторское свидетельство №1777113, МПК: G02В 21/02, 1992 г.

2. Российская Федерация, авторское свидетельство №1580309, MПК: G02B 21/02, 1990 г.

3. Warren J. Smith "Modem lens - Design". Mc. Orau - Hill. Inc. Serving the Need for Knowiedge 1221. Avencie of Americas New York, NY 10020, page 219 - прототип.

Планахроматический объектив микроскопа малого увеличения, содержащий три двусклеенных компонента, первый из которых положительный, состоящий из отрицательного мениска, обращенного вогнутостью к пространству изображения, и двояковыпуклой положительной линзы, второй отрицательный и третий положительный, отличающийся тем, что второй отрицательный компонент выполнен в виде положительного мениска, обращенного выпуклостью к пространству изображения, и двояковогнутой отрицательной линзы, а третий положительный компонент выполнен в виде положительной двояковыпуклой линзы и отрицательного мениска, обращенного выпуклостью к пространству изображения, при этом между вторым и третьим компонентами размещена ирисовая апертурная диафрагма, а фокусное расстояние первого I и второго II компонентов определяется из условия:

f_I+II0,75f,

воздушный промежуток между вторым II компонентом и третьим III компонентами d(1/3-1/5)f,

где f - фокусное расстояние объектива, коэффициенты дисперсии отрицательного мениска первого компонента, отрицательной двояковогнутой линзы второго компонента и отрицательного мениска третьего компонента _e34, а коэффициенты дисперсии двояковыпуклой положительной линзы первого компонента, положительного мениска второго компонента и положительной двояковыпуклой линзы третьего компонента _e55.