Планапохроматический светосильный объектив микроскопа большого увеличения

Использование: в оптическом приборостроении при создании объективов микроскопов с планапохроматическим типом коррекции, для комплектации микроскопов проходящего и отраженного света в светлом поле в обычном и поляризованной свете, для визуального, телевизионного и видеонаблюдения. Задача: является увеличение выходной апертуры объектива, уменьшение коэффициента засветки, обеспечение возможности размещения ирисовой апертурной диафрагмы в плоскости действительного промежуточного изображения входного зрачка, расположенного в бесконечности, при сохранении планапохроматической коррекции и исправленном хроматизме увеличения. Сущность: в планапохроматическом светосильном объективе микроскопа большого увеличения, содержащем пять компонентов, первый из которых положительный, мениск, обращенный выпуклостью к изображению, второй - положительная склеенная линза, третий -положительный, склеенный из двух двояковыпуклых линз и расположенной между ними двояковогнутой линзы, четвертый -положительная склеенная линза, пятый - отрицательный мениск, склеенный из двояковыпуклой и двояковогнутой линз, второй положительный компонент склеен из отрицательного мениска и положительной двояковыпуклой линзы, причем положительные линзы второго II, третьего III и четвертого IY компонентов выполнены из материала с коэффициентом дисперсии

ⁿ_{II, III, IY}90,

а отрицательная линза второго II компонента - с коэффициентом дисперсии 70>°_II, 60, где

ⁿ - коэффициент дисперсии положительных линз,

° - коэффициент дисперсии отрицательных линз,

суммарное фокусное расстояние первого I, второго II, третьего III и четвертого IY компонентов определяется из условия:

f'_I-IY1,5f',

а величина воздушного промежутка между четвертым IY и пятым Y компонентами выполняется из условия d2,5f', где f - величина заднего фокусного расстояния объектива. 1 с.п. ф-лы, 1 ил.

Предлагаемая полезная модель относится к оптическому приборостроению и может быть использована при создании объективов микроскопов с планапохроматическим типом коррекции, для комплектации микроскопов проходящего и отраженного света в светлом поле в обычном и поляризованной свете, для визуального, телевизионного и видеонаблюдения.

Известен планапохроматический объектив микроскопа [1], содержащий фронтальный мениск, обращенный вогнутостью к пространству предметов, второй, третий и четвертый компоненты, двусклеенные из отрицательного мениска и двояковыпуклой линзы, пятый компонент склеен из положительной и отрицательной линз, шестой компонент склеен из отрицательной и положительной линз, седьмой - отрицательный мениск, обращенный выпуклостью к пространству изображения.

Объектив имеет отличное качество изображения в центре и по полю зрения, исправленный хроматизм увеличения, но в нем большое количество компонентов, недостаточная выходная апертура и отсутствует действительное промежуточное изображение входного зрачка, расположенного в бесконечности, для размещения в этой плоскости материальной ирисовой апертурной диафрагмы.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемой полезной модели, является планапохроматический объектив микроскопа большого увеличения [2], который состоит из фронтального одиночного положительного мениска и положительного мениска, склеенного из

двояковогнутой и двояковыпуклой линз, коррекционного компонента, состоящего из двух двояковыпуклых линз с размещенной между ними двояковогнутой линзы, отрицательного мениска и компонента, склеенного из двояковыпуклой и двояковогнутой линз.

Объектив имеет высокое качество изображения по всему полю зрения, исправленный хроматизм увеличения, небольшое количество компонентов.

К недостаткам следует отнести недостаточно высокую выходную апертуру и большой коэффициент засветки, не позволяющий использовать объектив при работе в отраженном свете.

Основной задачей, на решение которой направлена полезная модель, является увеличение выходной апертуры объектива, уменьшение коэффициента засветки, обеспечение возможности размещения ирисовой апертурной диафрагмы в плоскости действительного промежуточного изображения входного зрачка, расположенного в бесконечности, при сохранении планапохроматической коррекции и исправленном хроматизме увеличения.

Для решения поставленной задачи предложен планапохроматический светосильный объектив микроскопа большого увеличения, который, как и прототип, содержит пять компонентов, первый из которых положительный, мениск, обращенный выпуклостью к изображению, второй - положительная склеенная линза, третий - положительный, склеенный из двух двояковыпуклых линз и расположенной между ними двояковогнутой линзы, четвертый - положительная склеенная линза, пятый - отрицательный мениск, склеенный из двояковыпуклой и двояковогнутой линз.

В отличие от прототипа в предлагаемом объективе второй положительный компонент склеен из отрицательного мениска и положительной двояковыпуклой линзы, причем положительные линзы

второго II, третьего III и четвертого IY компонентов выполнены из материала с коэффициентом дисперсии

ⁿ_{II, III, IY}90,

а отрицательная линза второго II компонента - с коэффициентом дисперсии 70>°_II, 60, где

ⁿ - коэффициент дисперсии положительных линз,

° - коэффициент дисперсии отрицательных линз,

суммарное фокусное расстояние первого I, второго II, третьего III и четвертого IY компонентов определяется из условия:

f'_I-IY1,5f',

а величина воздушного промежутка между четвертым IY и пятым Y компонентами выполняется из условия d2,5f',

где f' - величина заднего фокусного расстояния объектива.

Сущность предлагаемого планапохроматического светосильного объектива микроскопа большого увеличения заключается в том, что, благодаря выполнению второго компонента склеенным из отрицательного мениска и положительной двояковыпуклой линзы, и выполнению положительных линз второго II, третьего III и четвертого IY компонентов из материала с коэффициентом дисперсии ⁿ_{II, III, IY}90, а отрицательной линзы второго II компонента из материала с коэффициентом дисперсии 70>°_II, 60, увеличена выходная апертура в 1,3 раза.

Выполнение суммарного фокусного расстояния первого I, второго II, третьего III и четвертого IY компонентов, определяемое из условия: f' _I-IY1,5f', где f' - величина заднего фокусного расстояния объектива, и воздушного промежутка между четвертым IY и пятым Y компонентами, определяемого из условия d2,5f', обеспечивает возможность размещения ирисовой апертурной диафрагмы между четвертым IY и

пятым Y компонентами, при этом ирисовая апертурная диафрагма совпадает с плоскостью изображения входного зрачка, расположенного в бесконечности, т.е. обеспечивает телецентрический ход лучей в пространстве объекта, а также регулировку и согласование апертур.

Таким образом, достигнут технический результат, заключающийся в увеличении выходной апертуры объектива при сохранении планапохроматической коррекции и исправленном хроматизме увеличения и низком коэффициенте засветки при работе в отраженном свете и в обеспечении возможности расположения ирисовой апертурной диафрагмы в плоскости действительного промежуточного изображения входного зрачка, расположенного в бесконечности, что позволяет расширить функциональные возможности объектива.

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

Планапохроматический светосильный объектив микроскопа большого увеличения, содержит пять компонентов I, II, III, IY и Y.

Первый положительный компонент I выполнен в виде фронтального мениска 1, обращенного вогнутостью к пространству изображения.

Второй положительный компонент II склеен из отрицательного мениска 2 и положительной двояковыпуклой линзы 3.

Третий положительный компонент III склеен из двух двояковыпуклых линз 4 и 5 и расположенной между ними двояковогнутой линзы 6.

Четвертый компонент IY выполнен склеенным из положительной двояковыпуклой линзы 7 и отрицательной линзы 8.

Пятый компонент Y выполнен в виде отрицательного мениска, склеенного из двояковыпуклой 9 и двояковогнутой 10 линз.

Между четвертым IY и пятым Y компонентами размещена ирисовая апертурная диафрагма 11.

Положительные линзы 3 второго II, 4 и 5 третьего III и 7 четвертого IY компонентов выполнены из материала с коэффициентом дисперсии ⁿ_{II, III, IY}90, а отрицательная линза 2 второго II компонента - с коэффициентом дисперсии 70>°_II, 60, где ⁿ - коэффициент дисперсии положительных линз, ° - коэффициент дисперсии отрицательных линз.

Суммарное фокусное расстояние первого I, второго II, третьего III и четвертого IY компонентов определяется из условия: f' _I-IY1,5f', a величина воздушного промежутка между четвертым IY и пятым Y компонентами выполняется из условия d2,5f', где f - величина заднего фокусного расстояния объектива.

Предлагаемый планапохроматический светосильный объектив микроскопа большого увеличения работает следующим образом.

Фронтальный мениск 1 и второй компонент II (линзы 2, 3) строят мнимое изображение объекта с переисправленной кривизной и умеренным значением остаточных аберраций. Трехлинзовый склеенный компонент III (линзы 4, 5 и 6), работающий с увеличением V _III=1^х-5^х, компенсирует хроматическую разность увеличений, вносимую компонентами I и II, при умеренных значениях, сферической аберрации.

Четвертый компонент IY (линзы 7, 8) проецирует изображение объекта в предметную плоскость мениска пятого компонента Y (линзы 9 и 10), компенсируя вторичный спектр. Пятый компонент Y строит изображение объекта в бесконечности.

Объектив работает с тубусной линзой f'=160 мм.

Оптическая конструкция объектива позволяет реализовать метод фазового контраста, т.к. существует действительная плоскость изображения входного зрачка, расположенная между компонентами IY и Y, с которой совмещается фазовая пластинка. В плоскости изображения входного зрачка размещается ирисовая апертурная диафрагма 11, т.е. обеспечивается регулировка апертуры и согласование апертур в приборе.

В качестве примера рассчитан планапохроматический объектив с увеличением 50^х, числовой апертурой 0,9, линейным полем зрения 20 мм, т.е. выходная апертура объектива по сравнению с прототипом увеличена в примерно в 1,3 раза (см. Приложение).

Таким образом, реализуется высокая разрешающая способность при увеличении контраста изображения. Качество изображения можно характеризовать числом Штреля, которое в центральной части поля достигает 0,9 и 0,5 - на краю поля. Хроматизм увеличения исправлен во всем спектральном интервале.

Конструкция объектива эффективна для серийного производства. Малая величина засветки объектива К=0,008 дает возможность использовать объектив в микроскопах отраженного света.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. Российская Федерация, авторское свидетельство №1695256, МПК: G02В 21/02, 1991 г.

2. Российская Федерация, авторское свидетельство №1485184, МПК: G02В 21/02, 1989 г. - прототип.

Планапохроматический светосильный объектив микроскопа большого увеличения, содержащий пять компонентов, первый из которых положительный мениск, обращенный выпуклостью к изображению, второй - положительная склеенная линза, третий - положительный, склеенный из двух двояковыпуклых линз и расположенной между ними двояковогнутой линзы, четвертый - положительная склеенная линза, пятый - отрицательный мениск, склеенный из двояковыпуклой и двояковогнутой линз, отличающийся тем, что второй положительный компонент склеен из отрицательного мениска и положительной двояковыпуклой линзы, причем положительные линзы второго II, третьего III и четвертого IY компонентов выполнены из материала с коэффициентом дисперсии ⁿ_{II, III, IY}90, а отрицательная линза второго II компонента - с коэффициентом дисперсии 70>°_II, 60, где ⁿ - коэффициент дисперсии положительных линз, ° - коэффициент дисперсии отрицательных линз, суммарное фокусное расстояние первого I, второго II, третьего III и четвертого IY компонентов определяется из условия: f' _I-IY1,5f', а величина воздушного промежутка между четвертым IY и пятым Y компонентами выполняется из условия d2,5f', где f' - величина заднего фокусного расстояния объектива.