Апохроматический объектив микроскопа

(19) (1 80 5 цю 6 02 В 21/ ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ЕТЕЛ ЬСТВУ ВТОРСКОМ хаитут точно реев и В.П ед. Н.И.Полякова. -68, с. 186. КТИВ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР(57) Изобретение относится к оптическо приборостроению, а более конкретно к л зовым объективам микроскопов, Целью изобретения является упрощение конструкции и повышение технологичности. Объектив содержит последовательно расположенные по ходу луча две плоско-выпуклые линзы 3, 4, обращенные плоскими сторонами к пространству предметов, одиночную двояковыпуклую линзу 5 и двусклеенный компонент б, 7. Толщины плоско- выпуклых линз находятся из соотношения; б = Яп (Р) / (Р - и), где д - толщина линзы, мм; Я - расстояние от первой поверхности линзы до предметной плоскости, мм; и - показатель преломления материала линзы, Р-линейное увеличение линзы,. 1 ил.Изобретение относится к оптическому приборостроению, конкретнее к линзовым объективам микроскопа.Целью изобретения является упрощение конструкции и повышение технологичности при высоком качестве изображения.На чертеже изображена принципиальная оптическая схема объектива микроскопа.Объектив (фиг.1) состоит из последовательно расположенных по ходу луча фронтальной 1 и последующей 2 частей. Фронтальная часть 1 состоит из фронтальной плосковыпуклой линзы 3 и расположенной непосредственно за ней плосковыпуклой линзы 4, обращенной плоскостью к пространству предметов, Последующая часть 2 составлена из одиночной положительной линзы 5 и двусклеенного компонента, содержащего отрицательную 6 и положительную 7 линзы.Объектив работает следующим образом.Лучи от объектива наблюдения проходят линзы 3 и 4 фронтальной части, При этом апертура снижается до 0,15 - 20, Последующая часть(линзы 5 -7) компенсируют моно- хроматические аберрации фронтальной части и обеспечивает необходимые габаритные характеристики. Последующая часть 2 не несет нагрузки по компенсации хроматических аберраций, а имеет задачу лишь не вносить собственного хроматизма. Поэтому остаточный хроматизм увеличения определяется лишь хроматической разностью увеличения фронтальной части.Необходимо также избежать применения тройной склейки в схеме объектива, что осуществляют путем снятия коррекционной нагрузки по хроматизму с этого компонента.При определенных условиях возможна такая работа фронтальной линзы, когда, снижая апертуру для последующей части объектива, она не создает значительных нагрузок по хроматизму. Это дает возможность выполнить последующую часть микрообъектива более простой, повысить технологичность, избежав применения тройного склеенного компонента.Обозначают через а -углы первого параксиального луча, а через Ь-высоты его на поверхностях фронтальной линзы. Принимают также стандартные условия нормировки;а 1 =ф: аз =1,где Р - увеличение фронтальной линзы. При этих условиях продольная хроматическая аберрация определяется выражениембв гс=ьс, Р)где С =Л - .ЬЕ дп1/ иЕсли при первой плоской поверхности 10 фронтальной линзы а 2 =фтогда высотый; равныЪ =51 Р; Ь 2 =Д 51 и - б)и, (2)где и - показатель преломления фронтальной линзы;15 Я - расстояние от первой поверхностидо плоскости предметов;б - толщина линзы.Получают выражения и для хроматических коэффициентов20 С 1 =фи - 1)/и Ч;) р)Сг = ф - и)/иЧ,При этом высоты Ь всегда отрицательны (считая увеличение фронтальной линзыположительным, а С 1 отрицательным), Чтоже касается хроматических коэффициентов,то при определенных условиях С 2 может. быть и отрицательным (С всегда положите 30 лен). Это может дать возможность скомпенсировать продольный хроматизм обеихповерхностей, Из формулы (1) находят выражение для продольного хроматизма1 Р(б(п ) ++ иу/и Ч . (4)В этом выражении фактически имеетсялишь один свободный параметр - толщиналинзы. Действительно, величина Я заданав техническом задании (рабочее расстояние) и не может значительно изменяться, аувеличение определяется материалом линзы и допустимым значением остаточногохроматизма увеличения, Не трудно показать, что хроматическая разность увеличения фронтальной линзы определяетсявыражениембу/у = (Р - 1)//В. (5)Тогда, выбрав материал линзы с заданным50 значением коэффициента дисперсии Ч,определяют увеличение:ф = 1/Р - (б у /у )Ч ) . (6)Для того, чтобы отсутствовал продольный хроматизм, нужно выполнять условие55 б (и - Д+ 51 и(р - 1) =О. (7)Отсюда можно и найти требуемую толщинулинзы;б = 1 и ф - 1)/ф - и), (8)1580309 В условие (8) не входит коэффициент дисперсии материала линзы, Поэтому ахроматизация имеет место для широкой области спектра, что важно для апохроматической коррекции всего микрообъектива. Составитель В.АндреевТехред М,Моргентал Редактор Н.Рогулич Корректор Л,Потай Заказ 2010 Тираж 453 Подписное ВНИЛПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская нао., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 В случае ахроматизации (а точнее в данном случае апохроматизации), последующая часть микрообъектива также должна иметь основной хроматический параметр, равный нулю. При этом, считая в первом приближении последующую часть выполненной в виде тонкого компонента, можно предположить отсутствие хроматической разности увеличения последующей части для любого положения зрачка, Поэтому остаточная хроматическая разность увеличения всего объектива определяется лишь фронтальной линзой, Отсюда следует необходимость учета. выражения (5) при компоновке объектива. Однако выражение (8) имеет физический смысл только при условии, что линейное увеличение фронтальной линзы (по численному значению) меньше величины показателя преломления материала фронтальной линзы. Для апертур 0,25 0,30 и для реальных значений показателей преломления этого увеличения явно недостаточно для нормальной работы последующей части, Поэтому в предложенном обьективе вслед за фронтальной линзой размещена вторая плосковыпуклая линза 4, а толщина ее выбрана такая как и для фронтальной линзы 3 (т.е. из условия ее ахроматизации). В этом случае при отсутствии продольного хроматизма общее увеличение этих двух линз определяется произведением линейных увеличений каждой линзы, (Следует только помнить, что плоскость изображения для первой линзы совпадает с плоскостью предмета для второй), Такая фронтальная система уже эффективно снижает апертуру для нормальной работы последующей части (для коррекции монохроматических аберраций), а отсутствие продольного хроматизма позволяет выполнить ее более простой,П р и м е р. Характеристика рассчитанного объектива-апохромата: увеличение10,2" числовая апертура 0,30, фокусное расстояние 15,18 мм, высота 45 мм, остаточное5 хроматическое увеличение +0,790 , линейное поле 20 мм, расстояние 4 мм,Толщины линз фронтальной части расчитаны из выражения (8),Фронтальная часть имеет характери 10 стики: увеличение +1,466, рабочее расстояние -4 мм, хроматическая разность увеличения +0,724.После определения габаритных характеристик последующей части и предвари 15 тельного определения ее конструктивныхданных (по формулам теории аберраций 1порядка) окончательный расчет произведенс использованием программы автоматизированной коррекции. При этом в качестве20 параметров использованы лишь радиусылинз последующей части. После оптимизации (занявшей, не более 10 шагов) объективимеет коррекцию аберраций, о качестве которой можно судить по следующим данным:в спектральной области С - Р волновые25 аберрации не превышают О,:Я, а в областиС -9 не превышают 0,51,Формула изобретенияАпохроматический обьектив микроскопа, содержащий три компонента, первый и30 второй из которых - плосковыпуклые линзы,третий содержит склеенную линзу, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью упрощенияконструкции и повышения технологичностипри высоком качестве изображения, третий35 компонент выполнен в виде одиночной двояковыпуклой линзы и двусклеенной линзы,содержащей отрицательный мениск и двояковыпуклую линзу, при этом толщины О плосковь:пуклых линз выбраны из условия:" В - игде Я - расстояние от первой поверхностилинзы до предметной плоскости;и - показатель преломления материалалинзы;45 ф - линейное увеличение линзы.