ПЛАНАХРОМАТИЧЕСКИЙ ОБЪЕКТИВ МИКРОСКОПА МАЛОГО УВЕЛИЧЕНИЯ

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:
I+II
f'≤0,75f',
воздушный промежуток между вторым II компонентом и третьим III компонентами d≥(1/3-1/5)f',
e
e
где f' - фокусное расстояние объектива, коэффициенты дисперсии отрицательного мениска первого компонента, отрицательной двояковогнутой линзы второго компонента и отрицательного мениска третьего компонента ν≤34, а коэффициенты дисперсии двояковыпуклой положительной линзы первого компонента, положительного мениска второго компонента и положительной двояковыпуклой линзы третьего компонента ν≥55.
e
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 ν≤34, и коэффициентами дисперсии двояковыпуклой положительной линзы
e
первого компонента, положительного мениска второго компонента и положительной двояковыпуклой линзы третьего компонента ν≥55 позволило получить планахроматическую коррекцию и исправленный хроматизм увеличения, а также низкий коэффициент засветки при работе в отраженном свете.
I+II
Выполнение фокусного расстояния первого I и второго II компонентов из условия f'≤0,75f', 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.
I+II
e
e
Фокусное расстояние первого I и второго II компонентов определяется из условия: f'≤0,75f', 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 ν≤34, а коэффициенты дисперсии двояковыпуклой положительной линзы 2 первого компонента, положительного мениска 4 второго компонента и положительной двояковыпуклой линзы 5 третьего компонента ν≥55.
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.
х
По предложенной схеме реализован объектив с увеличением 5 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.
Таблица 1
№ пучка
Число Штреля
1
0.19
2
0.29
3
0.37
4
0.56
5
0.73
0
0.78
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.