ПЛАНАПОХРОМАТИЧЕСКИЙ МИКРООБЪЕКТИВ МАЛОГО УВЕЛИЧЕНИЯ
PLANE-CHROMATIC LOW-POWER MICROLENS

Предлагаемое изобретение относится к оптическому приборостроению, а именно к объективам микроскопов, и может быть использовано для визуального наблюдения в обычном свете в медицине, паталогоанатомии, в оптике (например, для контроля качества покрытий) и т.п., где требуется одновременно наблюдать большое поле зрения с большим контрастом изображения.
Известен планапохроматический безрефлексный микрообъектив малого увеличения [1], содержащий четыре компонента, первый из которых положительный в виде одиночной линзы, второй - отрицательный, склеенный из двояковыпуклой положительной и двояковогнутой отрицательной линз, третий компонент отрицательный, выполненный склеенным из отрицательной и положительной линз, четвертый положительный компонент выполнен в виде склейки из положительной линзы, заключенной между двумя отрицательными.
Объектив имеет планапохроматическую коррекцию, но наблюдаемое поле зрения объекта невелико (2у=5 мм).
Наиболее близким техническим решением к заявляемому изобретению является микрообъектив малого увеличения [2], содержащий четыре компонента, первый из которых одиночная положительная линза, второй - отрицательный компонент, склеенный из двояковыпуклой положительной и двояковогнутой отрицательной линз, третий склеенный из отрицательной двояковогнутой и двух положительных линз, четвертый компонент, состоящий из одиночного мениска, обращенного вогнутостью к объекту, и двускленной из отрицательной двояковогнутой и положительной двояковыпуклой линз.
Недостатком известного объектива [2] является недостаточный размер наблюдаемого поля зрения объекта, которое составляет 12.5 мм и качество изображения невысоко и резко ухудшается от центра к краю.
Основной задачей, на решение которой направлено изобретение, является достижение планапохроматической коррекции, при которой все наблюдаемое поле имеет высокий контраст изображения и увеличение наблюдаемого поля зрения объекта.
Поставленная задача решается с помощью предложенного планапохроматического микрообъектива малого увеличения, который, как и прототип, содержит последовательно расположенные четыре компонента, первый из которых выполнен в виде одиночной положительной двояковыпуклой линзы, второй компонент выполнен отрицательным склеенным, третий компонент выполнен склеенным и четвертый компонент выполнен в виде одиночного мениска и склеенной линзы.
В отличие от прототипа в предлагаемом объективе второй отрицательный склеенный компонент выполнен из двояковогнутой отрицательной линзы и отрицательного мениска, обращенного вогнутостью в пространство изображений, третий склеенный компонент выполнен отрицательным, состоящим из отрицательной двояковогнутой линзы и положительного мениска, обращенного вогнутостью в пространство изображений, в четвертом компоненте одиночный мениск обращен вогнутостью в пространство изображений, а склеенная линза выполнена из положительной двояковыпуклой линзы и мениска, обращенного вогнутостью в пространство объекта, при этом между вторым и третьим компонентами дополнительно размещена положительная двояковыпуклая линза.
Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что такое выполнение микрообъектива позволило улучшить коррекцию моно- и хроматических аберраций осевого и внеосевых пучков, за счет чего достигнута планапохроматическая коррекция, а также увеличен размер наблюдаемого объекта до 16 мм.
На основании изложенного можно сделать вывод, что новая совокупность существенных признаков заявляемого изобретения позволила получить технический результат, заключающийся в увеличении размера наблюдаемого объекта (с 12.5 мм в прототипе до 16 мм), а также достигнута планапохроматическая коррекция, благодаря которой одновременно осуществляется наблюдение всего поля зрения с высоким контрастом изображения.
Предлагаемый планапохроматический микрообъектив малого увеличения поясняется чертежом, на котором на фиг.1 представлена его оптическая схема, а также Приложением, в котором даны конструктивные параметры и аберрационные выпуски.
Заявляемый планапохроматический микрообъектив содержит четыре компонента, первый из которых I одиночная положительная двояковыпуклая линза 1, второй склеенный компонент II состоит из отрицательной двояковогнутой линзы 2 и отрицательного мениска 3, обращенного вогнутостью к пространству изображений, склеенный компонент III состоит из двояковогнутой отрицательной линзы 4 и положительного мениска 5, обращенного вогнутостью к пространству изображений, четвертый компонент IV содержит одиночный отрицательный мениск 6, обращенный вогнутостью к пространству изображений, и склейку из положительной двояковыпуклой линзы 7 и отрицательного мениска 8, обращенного вогнутостью к пространству объекта, а между II и III компонентами дополнительно размещена положительная двояковыпуклая линза 9.
Предлагаемый объектив работает следующим образом.
Объектив работает с тубусной линзой f=200 мм.
Лучи от объекта наблюдения, расположенного в передней фокальной плоскости микрообъектива, проходят через первый компонент I, создавая мнимое увеличенное изображение объекта, исправляя сферическую аберрацию и хроматизм положения, внося кому, астигматизм и кривизну, дисторсию и хроматизм увеличения. Далее компонент II образует уменьшенное мнимое изображение, уменьшая дисторсию, кому, астигматизм, кривизну и хроматизм увеличения. Линза 9 и компонент III образуют мнимое изображение в передней фокальной плоскости IV компонента, переисправляя сферическую аберрацию, исправляя астигматизм и кривизну, уменьшая дисторсию, хроматизм увеличения, переисправляя кому. Компонент IV переносит изображение объекта в бесконечность, образуя планапохроматическое изображение объекта.
х
По предложенной схеме реализован микрообъектив с увеличением 1.56, числовой апертурой 0.02, линейным полем изображения 25 мм и наблюдаемым полем объекта 16 мм.
По сравнению с прототипом поле объекта увеличено в 1.28 раза.
В таблице 1 представлено число Штреля, характеризующее качество изображения объектива для приведенных относительных значений величин изображения.
Таблица 1
Отн. значение величины изображения
Число Штреля
1
0.64
0.866
0.72
0.707
0.78
0.5
0.85
0
0.92
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ
1. Российская Федерация, патент №2188444, МПК: G02B 21/02, 1990 г.
2. Япония, патент №9138351, МПК: G02В 21/02, 1997 г. - прототип.
Приложение
Фокусное расстояние микрообъектива, мм:
128.2050
Числовая апертура в пространстве предметов:
0.02
Положение входного зрачка, мм:
бесконечность
Параксиальная высота объекта, мм
16.0
Параксиальная высота изображения, мм:
25.000
Параксиальное линейное увеличение:
-1.56