Осветительное устройство

СОЮЗ.СОВЕТСКИХааилишнвснаРЕСПУБЛИК з(я) С 02 В 21/06 РЕ ТВ НА ции, оно снабже установленным м и конденсором, фокальная, плоск щена с передней конденсора, ист лен в переднем фокусное рассто1, мента растра Хг щем соотношении . нием коллектора кол а апер ношени 11конд где- полови 1 кн, -.фокусн сора.ГОСУДАФСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЯ И ОТНРЬПМЙ САНИЕ ИЗ СКОМУ СВИДЕТЕЛ(54)(57) ОСВЕТИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО,содержащее последовательно установленные вдоль оптической оси источник света, коллектор и конденсор,т л и ч а ю щ е е с я тем, что,с целью улучшения качества изображения объекта по всему полю зренияс одновременным увеличением размера освещаемых полей зрения, уменьшения габаритов и упрощения конструк,.80.1118948 А о линзовым растром, жду коллектором ри этом задняя стью растра совмефокальной плоскостью чник света установокусе коллектора, ние линзового эленаходится.в следуюс фокусным расстояпределяется из соота освещаемого поля, ф е расстояниеконден(кол 61конд 1Изобретение относится к оптике,а точнее к осветительным устройствам,применяемым преимущественно в микроскопии.Известно осветительное устройство, 5состоящее из источника света, коллектора и гонденсора. Коллекторизображает источник света в апер-.турную диафрагму конденсора, а конденсор проецирует полевую диафрагмуколлектора в плоскость освещаемогополя зрения. Такой метод освещенияявляется наиболее рациональными называется "метод освещения поКеллеру" 115Недостатками осветительного устройства,является невозможность получения равномерного освещения объектапри использовании объективов среднихи малых увеличений, а для освещенияполей зрения объективов малых увеличений (от 2,5 до 10 ) приходится вводить дополнительные элементы в осветительную систему, такие, как параболическую линзу или матовое стекло,которые нарушают работу осветительнойсистемы по принципу Келлера и приводят к большим энергетическим поте"рям, а также большим габаритам (длинаоколо 300-400 мм).Наиболее близким к предлагаемомупо технической сущности является осветительное устройство, состоящееиз расположенных последовательно вдольвдоль оси источника света, коллектора, полевой и апертурной диафрагмыи конденсора, работающих по принципуКеллера2 3,Недостатком указанного осветительного устройства является то, чтов плоскости изображения объекта видны40следы изображения источника света,например, спирали тела накала. Причиной этого является большое продольное увеличение системы проекцииисточника, достигающее значении45100 и более крат, в результате чегоизображение источника сильно вытягивается вдоль оптической оси. Это приводит также к увеличению виньетирования освещающих пучков. Кроме того,необходимость обеспечения полногозаполнения апертурной диафрагмы объектива изображением источника светанаходится в противоречии с мерами,связанными с устранением следов изоб ражения источника света в поле зрения, при которых стремятся уменьшить,размер источника света. 2Цель изобретения - улучшение качества изображения по всему полю зрения, уменьшение габаритов и упрощение конструкции осветительного устройства микроскопов.Укаэанная цель достигается тем, что осветительное устройство, содержащее последовательно установленные вдоль оптической оси источник света, коллектор и конденсор, снабжено линзовым растром, установленным между коллектором и конденсором, при этом задняя фокальная плоскость растра совмещена с передней фокальной плоскостью конденсора, источник света установлен в переднем фокусе коллектора, фокусное расстояние линзового ь элемента растра Е находится в слердующем соотношении с фокусным рас-. стоянием коллектоРар а апертура Ь определяется из со- отношения где 3 - половина освещаемого поля Г- фокусное расстояние конденсора.В осветительном устройстве, обра" эуются две пары оборачивающих систем. коллектор - линзовый растр и конденсор - микрообъектив с параллельными ходом лучей внутри каждой пары. Как известно продольное увеличение Й таких систем определяется по формулер оБ Я=1 расстояния линзового растра, коллектора, кондЕнсора и микрообъектива, соответственно,Множитель 15( обычно имеет значение около 1, так как Х -1оЕ кордПоэтому величина 9 в основном определяется первым, множителем, который в нашем случае .,( 1 вследствие того, что Е с Ещ и значение 8 будет С 1, в то время как в прототипе 6 ) 100. В результате этого изображение источника будет сплюснутым вдоль оптической оси, что приведет к уменьшению38 виньетирования на апертурной диафрагме микрообъектива внеосевых пучков и, как следствие, к улучшению качества изображения объекта. Апертура линзового элемента растра 6 выбиРрается из соотношения 6:,11 конд1 Огде- половина освещаемого поля;- фокусное расстояние конденсора. Таким образом, величина 2освещаемого поля не зависит от апертуры коллектора что позволяет примеУ15 нить малоапертурные коллекторы упрощенной конструкции, обладающие малыми остаточными аберрациями, и тем самым повысить контраст изображения, а Й определяется из требуемой веР 20 личины освещаемого поля зрения микро- объектива.На чертеже представлена оптическая схема осветительного устройства с принципиальным ходом лучей в ней, си)ловые оптические элементы изображены совмещенными главными плоскостя-, ми.Осветительное устройство состоит из источника 1 света, коллектора 2, линзового растра 3 и конденсора 4,Оптическая система работает следующим образом.1Источник света 1 (на фигуре онпоказан в виде сечения тела накала) З 5проецируется коллектором 2 на бесконечность, далее световые пучкипоступают на линзовый растор 3,в задней фокальной плоскости которогостроится множество иэображений указанного источника света, число которых равно числу линзовых элементовв растре. Затем эти изображения переносятся конденсором 4 в бесконечность, при этом объект, находясь 45в задней фокальной плоскости конденсора 4, освещается множествомпучков параллельных лучей. Такимобразом, система в целом работаетпо принципу Келера с телецентрическим ходом главных лучей, что особенно необходимо при измерительныхоперациях на микроскопе.Рассмотрим работу осветительногоустройства в сравнении с базовым уст ройством, за которое выбрано осветительное устройство биологическогомикроскопа серии "ВИОЛАМ-Л 213",948 4В качестве источника 1 света используют лампу КИМ 9-75 с размеромспирали 2,66,ф 2,6 мм К коллектора 2равно 27,01 мм, 5 5 =-29, 178 мм.конденсора равно. 11,7 мм. Источник 1, коллектор 2 и конденсор 4входят в микроскоп "ВИОЛАМ-Л 213",Проанализируем проекцию краевспирали в системе БИОЛАМ-Л 213"для случая симметричного расположения краев относительно рабочего коллектораНьютоновские отрезки 2 а и 26,для краев спирали имеют значения Е,=-0,868 мм, 2 в -3,468 мм, величиныэтих отрезков за окуляром составляют 2 о=309, 11 мм и 2." 6 =-260,9 мм,т.е. они недопустимо велики, так какдопустимая абсолютная величина их недолжна превышать 30 мм. Большой разнос концов изображения спирали при 1водит к тому, что в поле зрениямикроскопа явно видйы ее следы.При использовании растра 3 в этойже модели микроскопа с теми же компонентами, но расположенными в соот-.ветствии с Формулой изобретения,величины 2 а =- 2 е =7,76 мм а 30 мми,.следовательно, следов спиралилампы не видно. Таким образом,линзовый растр повышает качествоизображения за счет равномерностиосвещения и повьппения контраста,Введение линзового растра позволяетосветить полное поле зрения самогослабого объектива с увеличениемкЧ=2,5 , 2предмета которого составляют 6,8 мм, так как исходя из этойвеличины определяется апертура линзового растра 6 Р = , = в=0,33 4о, = ф.и при шаге растра=0,44 мм фокусноерасстояние растра Е0,412 6 Р 2 0,3=0,7 мм, В то же время осветительнаясистема "БИОЛАМ-Л 213" без растра приапертуре коллектора Ак=0,75 освещает,2 прп=1 э 6 ммю т. е, в 4 раза меньшееполе. Таким образом, отпадает необходимость в применении включающихся дополнительных оптических элементов (параболических линз матовое стекло) для освещения больших полей, которые .усложняют.и удорожают осветительную систему и при этом еще и резко ухудшают качество изображения объекта, нарушая принцип ее работы по Келеру.с применением растра сильно уменьно, т.е. значительно улучшего каство изображения объекта в микроопе.Осветительное устройство позволяет повысить качество изображенияв микроскопе в результате повышенияконтраста изображения и повышенияравномерности освещения, улучшить 1 О условия работы при.наблюдении нетолько в бинокулярный тубус, но ина экране, удешевить конструкциюпутем применения малоапертурныхпростых коллекторов и сокращения15 длин осветительной системы, что ицелом повышает технические и эксплуатационные характеристики микроскопов,колконд ольное у ние в то время, как прсистемы беэ растр комд дно,ковъектичин в ык пучьекроо ния этих велование светй диафрагме Из сравчто виньет. иа апертур Составитель В. Дри Техред Ж. Кас телевик Корректор п.Бутя Редактор Л. Пчелинска Тираз 49 бнного комитета ССтеннй и открытий Заказ 1441/33 ВНИИПИ Государств по делам изобр 113035, Москва, Жодпис кое 35, Раушская иаб., д, 4/5юавФг. ужгород, ул. Проектная, 4 ППП "Патен118948Сравним величины продольных увели- ва чений системы с растром и без растра. ше Продольное увеличение,4 осветитель" че :ной системы с растром определяется . ск так