RU144582U1

RU144582U1 - HIGH-INCREASED PLANAPROCHROMATIC HIGH-APERTURE MICRO-OBJECT OF OIL IMMERSION

Info

Publication number: RU144582U1
Application number: RU2014109195/28U
Authority: RU
Inventors: Лариса Евгеньевна Левандовская; Наталия Богдановна Скобелева; Михаил Наумович Сокольский
Original assignee: Открытое акционерное общество "ЛОМО"
Priority date: 2014-03-11
Filing date: 2014-03-11
Publication date: 2014-08-27

Abstract

1. Планапохроматический высокоапертурный микрообъектив масляной иммерсии большого увеличения, включающий последовательно расположенные три компонента, первый из которых содержит двусклеенную линзу, состоящую из плосковыпуклой линзы и положительного мениска, обращенного вогнутостью в пространство объекта, и мениск, обращенный вогнутостью в пространство объекта, второй компонент, выполненный в виде трехсклеенной линзы, состоящей из двух положительных двояковыпуклых линз с размещенной между ними отрицательной двояковогнутой линзой и двух двусклеенных линз, и третий компонент, выполненный в виде двусклеенного мениска, отличающийся тем, что в первом компоненте положительный мениск, обращенный вогнутостью в пространство объекта, выполнен в виде одиночной линзы, во втором компоненте между двусклеенными линзами дополнительно помещен положительный мениск, обращенный вогнутостью в пространство изображения, в третьем компоненте двусклеенный мениск обращен вогнутостью в пространство объекта и выполнен из положительного и отрицательного менисков, а перед ним дополнительно размещен отрицательный мениск, обращенный вогнутостью в пространство изображения.2. Планапохроматический высокоапертурный микрообъектив масляной иммерсии большого увеличения по п. 1, отличающийся тем, что показатели преломления положительного мениска двусклеенной линзы первого компонента, отрицательной линзы во второй двусклеенной линзе второго компонента имеют значения 1.7≤n≤1.85, а их коэффициенты дисперсии 40≤ν≤50, показатели преломления отрицательной двояковогнутой линзы в трехсклеенной линзе и отрицательной линзы в первой дв1. Plano-chromatic high-aperture micro-immersion oil immersion lens of large magnification, comprising three components in series, the first of which contains a double-glued lens, consisting of a plano-convex lens and a positive meniscus facing concavity into the space of the object, and the meniscus facing concavity into the space of the object, the second component, made in the form of a three-glued lens, consisting of two positive biconvex lenses with a negative biconcave lens placed between them two double-glued lenses, and the third component, made in the form of a double-glued meniscus, characterized in that in the first component the positive meniscus, turned concave into the space of the object, is made as a single lens, in the second component, between the double-glued lenses, a positive meniscus is turned, turned concave into image space, in the third component the double-glued meniscus is turned concavity into the space of the object and is made of positive and negative menisci, and in front of it an additional The negative meniscus is turned, facing concavity into the image space. 2. The plano-chromatic high-aperture micro-immersion oil immersion lens of large magnification according to claim 1, characterized in that the refractive indices of the positive meniscus of the double-glued lens of the first component, the negative lens in the second double-glued lens of the second component have 1.7≤n≤1.85, and their dispersion coefficients are 40≤ν≤50 , the refractive indices of a negative biconcave lens in a three-glued lens and a negative lens in the first two

Description

Предлагаемая полезная модель относится к оптическому приборостроению, а именно к объективам микроскопов, и может быть использовано для визуального наблюдения, вывода на TV-камеру малоконтрастных микроскопических структур, находящихся на пределе разрешающей способности световых микроскопов в естественном свете, свете видимой люминесценции, в поляризованном свете методом светлого поля, темного поля, фазового контраста и др.The proposed utility model relates to optical instrumentation, namely, microscope lenses, and can be used for visual observation, output to a TV camera of low-contrast microscopic structures that are at the limit of the resolution of light microscopes in natural light, visible luminescence light, in polarized light by the method bright field, dark field, phase contrast, etc.

Известен высокоапертурный объектив микроскопа масляной иммерсии [1], содержащий шесть компонентов, первый из которых положительная плосковыпуклая линза, второй двусклеенная положительная линза, выполненная из двояковогнутой отрицательной и двояковыпуклой положительной линз, третий компонент-двухсклеенный отрицательный мениск, обращенный вогнутостью в пространство изображения, выполненный из двояковыпуклой положительной и двояковогнутой отрицательной линз, четвертый-двусклееный положительный из отрицательного мениска, обращенного вогнутостью в пространство изображения, и положительной двояковыпуклой линзы, пятый - положительная линза, содержащая двояковыпуклую положительную линзу, склеенную с отрицательным мениском, обращенным вогнутостью в пространство объекта, шестой выполнен трехсклеенным из положительной двояковыпуклой линзы, положительного мениска, обращенного выпуклостью в пространство изображения, и двояковогнутой отрицательной линзы.A high-aperture oil immersion microscope objective [1] is known, which contains six components, the first of which is a positive plano-convex lens, the second is a double-glued positive lens made of a biconcave negative and a biconvex positive lens, the third component is a double-glued negative meniscus, turned concave into the image space, made of biconvex positive and biconcave negative lenses, fourth-double-glued positive of the negative meniscus, reversed concavity into the image space, and a positive biconvex lens, the fifth is a positive lens containing a biconvex positive lens glued with a negative meniscus facing concavity into the object space, the sixth is made of three-glued from a positive biconvex lens, a positive meniscus turned convex into the image space, and biconcave negative lens.

Объектив имеет высокую входную апертуру (100×1.4), но недостаточно высокую ахроматическую коррекцию, недостаточное поле изображения (20 мм), остаточные астигматизм и кривизну, не исправленный хроматизм увеличения (1.5%), а также тубус 160 мм.The lens has a high input aperture (100 × 1.4), but not high enough achromatic correction, insufficient image field (20 mm), residual astigmatism and curvature, uncorrected magnification chromatism (1.5%), and a 160 mm tube.

Наиболее близким техническим решением к заявляемой полезной модели является объектив для микроскопа [2].The closest technical solution to the claimed utility model is a lens for a microscope [2].

Объектив включает три компонента, первый из которых содержит двусклеенную линзу, состоящую из плосковыпуклой линзы и положительного мениска, обращенного вогнутостью в пространство объекта, и мениск, обращенный вогнутостью в пространство объекта, второй компонент выполнен в виде трехсклеенной из двух положительных двояковыпуклых с размещенной между ними отрицательной двояковогнутой линз, и двух двусклеенных линз, а третий компонент выполнен в виде двусклеенного мениска, обращенного вогнутостью в пространство изображения.The lens includes three components, the first of which contains a double-glued lens, consisting of a plano-convex lens and a positive meniscus facing concavity into the space of the object, and the meniscus facing concavity into the space of the object, the second component is made in the form of three-glued from two positive biconvex with a negative placed between them biconcave lenses, and two double-glued lenses, and the third component is made in the form of a double-glued meniscus facing concavity into the image space.

Объектив имеет довольно высокую входную апертуру (100×1.25), но недостаточно высокую коррекцию точки на оси (ахроматическую коррекцию), большой хроматизм увеличения (1.27%) и недостаточное линейное поле изображения (20 мм).The lens has a rather high input aperture (100 × 1.25), but not enough high point correction on the axis (achromatic correction), large chromaticity of magnification (1.27%) and insufficient linear image field (20 mm).

Современные модели микроскопов требуют комплектации высокоапертурными планапохроматическими микрообъективами, которые имеют улучшенную коррекцию монохроматических и хроматических аберраций на оси и всему полю изображения.Modern models of microscopes require a high-aperture plano-chromatic micro-lenses, which have improved correction of monochromatic and chromatic aberrations on the axis and the entire field of the image.

Основной задачей, на решение которой направлена предлагаемая полезная модель, является увеличение входной числовой апертуры, линейного поля изображения, улучшение моно и хроматических аберраций осевого и внеосевых пучков.The main task, which the proposed utility model is aimed at, is to increase the input numerical aperture, the linear field of the image, and improve the mono and chromatic aberrations of the axial and off-axis beams.

Поставленная задача решается с помощью предложенного планапохроматического высокоапертурного микрообъектива масляной иммерсии большого увеличения, который, как и прототип включает последовательно расположенные три компонента, первый из которых содержит двусклеенную линзу, состоящую из плосковыпуклой линзы и положительного мениска, обращенного вогнутостью в пространство объекта, и мениск, обращенный вогнутостью в пространство объекта, второй компонент, выполненный в виде трехсклеенной линзы, состоящей из двух положительных двояковыпуклых линз с размещенной между ними отрицательной двояковогнутой линзой и двух двусклеенных линз, и третий компонент, выполненный в виде двусклеенного мениска.The problem is solved using the proposed planochromatic high-aperture micro-immersion oil immersion lens of large magnification, which, like the prototype, includes three components in series, the first of which contains a double-glued lens, consisting of a plano-convex lens and a positive meniscus facing concavity into the space of the object, and the meniscus facing concavity in the space of the object, the second component, made in the form of a three-glued lens, consisting of two positive two convex lenses with a negative biconcave lens placed between them and two double-glued lenses, and the third component, made in the form of a double-glued meniscus.

В отличие от прототипа в первом компоненте положительный мениск, обращенный вогнутостью в пространство объекта, выполнен в виде одиночной линзы, во втором компоненте между двусклеенными линзами дополнительно помещен положительный мениск, обращенный вогнутостью в пространство изображения, в третьем компоненте двусклеенный мениск обращен вогнутостью в пространство объекта и выполнен из положительного и отрицательного менисков, а перед ним дополнительно размещен отрицательный мениск, обращенный вогнутостью в пространство изображения.Unlike the prototype, in the first component, the positive meniscus turned concavity into the space of the object is made in the form of a single lens, in the second component between the double-glued lenses there is an additional positive meniscus turned concavity into the image space, in the third component the double-glued meniscus is turned concavity into the space of the object and made of positive and negative menisci, and in front of it is additionally placed a negative meniscus facing concavity into the image space .

Кроме того, показатели преломления положительного мениска двусклеенной линзы первого компонента, отрицательной линзы во второй двусклеенной линзе второго компонента имеют значения 1.7≤n_d≤1.85, а их коэффициенты дисперсии 40≤ν_d≤50, показатели преломления отрицательной двояковогнутой линзы в трехсклеенной линзе и отрицательной линзы в первой двусклеенной линзе второго компонента имеют значения 1.7≤n_d≤1.85, а их коэффициенты дисперсии 32≤ν_d≤40, показатели преломления отрицательного одиночного мениска и положительного мениска в двусклеенном мениске третьего компонента имеют значение 1.8≤n_d≤1.86, а их коэффициенты дисперсии 22≤ν_d≤27.In addition, the refractive indices of the positive meniscus of the double-glued lens of the first component, the negative lens in the second double-glued lens of the second component have 1.7≤n _d ≤1.85, and their dispersion coefficients are 40≤ν _d ≤50, the refractive indices of the negative biconcave lens in the triple-glued lens and negative the lenses in the first double-glued lens of the second component have values 1.7≤n _d ≤1.85, and their dispersion coefficients are 32≤ν _d ≤40, the refractive indices of the negative single meniscus and the positive meniscus are double-glued The meniscus of the third component has a value of 1.8≤n _d ≤1.86, and their dispersion coefficients are 22≤ν _d ≤27.

Сущность предлагаемой полезной модели заключается в том, что выполнение положительного мениска, обращенного вогнутостью в пространство объекта, в первом компоненте в виде одиночной линзы, размещение дополнительного положительного мениска, обращенного вогнутостью в пространство изображения, между двумя двусклеенными линзами второго компонента, размещение перед двусклеенным мениском, выполненным из положительного и отрицательного менисков, дополнительного отрицательного мениска в третьем компоненте, а также конфигурации линз, позволили обеспечить плановую коррекцию, а выбор стекол с приведенными выше показателями преломления и коэффициентами дисперсии позволили достигнуть апохроматической коррекции, исправить хроматизм увеличения и увеличить входную числовую апертуру с 1.25 до 1.4, таким образом, информациионная емкость возросла в 1.25 раза.The essence of the proposed utility model is that the execution of the positive meniscus turned concavity into the space of the object in the first component in the form of a single lens, the placement of an additional positive meniscus turned concavity into the image space between two double-glued lenses of the second component, placement in front of the double-glued meniscus, made of positive and negative menisci, an additional negative meniscus in the third component, as well as lens configuration, poured provide correction routine, and the choice of glass with the above refractive indices and dispersion coefficients allowed to reach apochromatic correction to correct chromatic aberration increase and increase the input numerical aperture from 1.25 to 1.4, thus informatsiionnaya capacity increased 1.25 times.

На основании изложенного можно сделать вывод, что новая совокупность существенных признаков заявляемой полезной модели позволила получить технический результат, заключающийся в увеличении входной числовой апертуры, линейного поля изображения и достижении планапохроматической коррекции с исправленным хроматизмом увеличения, благодаря которой одновременно осуществляется наблюдение всего поля зрения.Based on the foregoing, it can be concluded that a new set of essential features of the claimed utility model made it possible to obtain a technical result consisting in increasing the input numerical aperture, linear field of the image and achieving plan-chromatic correction with corrected chromaticity of magnification, due to which the entire field of view is simultaneously observed.

Предлагаемый планапохроматический высокоапертурный микрообъектив масляной иммерсии большого увеличения поясняется чертежом, на котором на фиг. 1 представлена его оптическая схема, а также Приложением, в котором даны конструктивные параметры и аберрационные выпуски.The proposed planochromatic high-aperture micro-lens of oil immersion of large magnification is illustrated by the drawing, in which in FIG. 1 presents its optical scheme, as well as the Appendix, which gives the design parameters and aberration releases.

Заявляемый планапохроматический высокоапертурный микрообъектив масляной иммерсии большого увеличения включает три компонета.The inventive planochromatic high-aperture micro-lens oil immersion large magnification includes three components.

Первый компонент I содержит двусклеенную линзу, состоящую из положительной плосковыпуклой линзы 1 и положительного мениска 2, обращенного вогнутостью в пространство объекта и положительный мениск 3, обращенный вогнутостью в пространство объекта.The first component I contains a double-glued lens, consisting of a positive plano-convex lens 1 and a positive meniscus 2 turned concavity into the space of the object and a positive meniscus 3 turned concavity into the space of the object.

Второй компонент II содержит трехсклеенную из двух положительных двояковыпуклых 4 и 5 с размещенной между ними отрицательной двояковогнутой 6 линз, склеенной из отрицательного мениска 7, обращенного вогнутостью в пространство изображений, и двояковыпуклой положительной линзы 8, второй склеенной из положительной двояковыпуклой 9 и отрицательной двояковогнутой 10 линз, между склеенными линзами дополнительно размещен положительный мениск 11, обращенный вогнутостью в пространство изображения.The second component II contains a three-glued of two positive biconvex 4 and 5 with a negative biconcave 6 lens placed between them, glued from a negative meniscus 7, turned concavity into the image space, and a biconvex positive lens 8, the second glued from a positive biconvex 9 and negative biconcave 10 lenses , between the bonded lenses is additionally placed a positive meniscus 11, facing concavity in the image space.

Третий компонент III содержит мениск, склеенный из положительного 12 отрицательного 13 менисков, обращенных вогнутостью в пространство объекта и перед ним дополнительно размещен отрицательный мениск 14, обращенный вогнутостью в пространство изображения.The third component III contains a meniscus glued from a positive 12 negative 13 menisci facing concavity into the space of the object and in front of it there is an additional negative meniscus 14 facing concavity into the image space.

Предлагаемый объектив работает следующим образом.The proposed lens works as follows.

Объектив работает с тубусной линзой f′=200 мм.The lens works with a tube lens f ′ = 200 mm.

Лучи от объекта наблюдения, расположенного в передней фокальной плоскости микрообъектива, проходят через первый компонент I - склеенную положительную линзу 1 и 2 и мениск 3, образуя мнимое увеличенное изображение, внося отрицательную сферическую аберрацию, хроматизм положения и увеличения и кому.Rays from the object of observation located in the front focal plane of the micro-lens pass through the first component I - the glued positive lens 1 and 2 and the meniscus 3, forming an imaginary enlarged image, introducing negative spherical aberration, chromaticity of position and magnification, and to whom.

Второй компонент II - линзы 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 и 11 строит также увеличенное действительное изображение объекта в фокальной плоскости третьего компонента Ш, внося хроматизм увеличения, уменьшая сферическую аберрацию, хроматизм положения и кому.The second component II - lenses 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 and 11 also builds an enlarged real image of the object in the focal plane of the third component III, introducing an increase in chromaticity, reducing spherical aberration, position chromatism and coma.

Далее третий компонент III - линзы 14, 12 и 13 переносит изображение в бесконечность, уменьшая астигматизм и кривизну, компенсируя сферическую аберрацию, хроматизм положения и увеличения, кому, образуя планапохроматическое высококонтрастное изображение объекта.Further, the third component III - lenses 14, 12 and 13 transfers the image to infinity, reducing astigmatism and curvature, compensating for spherical aberration, chromaticity of position and magnification, to whom, forming a planochromatic high-contrast image of the object.

По предложенной схеме реализован микрообъектив с увеличением 100^х, числовой апертурой 1.4 масляной, линейным полем изображения 25 мм.According to the proposed scheme, a micro lens with a magnification of 100 ^x , a numerical aperture of 1.4 oil, a linear image field of 25 mm is implemented.

В таблице 1 представлено число Штреля, характеризующее качество изображения микрообъектива для приведенных относительных значений величин изображения для объектива водной иммерсии.Table 1 presents the Strehl number, which characterizes the image quality of the micro-lens for the relative values of the image values for the lens of water immersion.

Таблица 1Table 1 Отн. значение величины изображенияRel image value Число ШтреляStrehl number 1one 0.550.55 0.8660.866 0.610.61 0.7070.707 0.760.76 0.50.5 0.830.83 00 0.840.84

Таким образом, в предлагаемом планапохроматическом высокоапертурном микрообъективе масляной иммерсии большого увеличения получено увеличение входной числовой апертуры, линейного поля изображения, улучшение моно и хроматических аберраций осевого и внеосевых пучков.Thus, in the proposed planochromatic high-aperture micro-lens of oil immersion of large magnification, an increase in the input numerical aperture, the linear field of the image, and an improvement in mono and chromatic aberrations of the axial and off-axis beams are obtained.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИINFORMATION SOURCES

1. SU №1277050 G02B 21/02. Бюл. №46 15.12.86.1. SU No. 1277050 G02B 21/02. Bull. No. 46 12/15/86.

2. SU, №903786 G02B 21/02. Бюл. №5 07.02.82 - прототип2. SU, No. 903786 G02B 21/02. Bull. No. 5 07.02.82 - prototype

Claims

1. Plano-chromatic high-aperture micro-immersion oil immersion lens of large magnification, including three components in series, the first of which contains a double-glued lens, consisting of a plano-convex lens and a positive meniscus turned concavity into the space of the object, and the meniscus turned concavity into the space of the object, the second component, made in the form of a three-glued lens, consisting of two positive biconvex lenses with a negative biconcave lens placed between them two double-glued lenses, and the third component, made in the form of a double-glued meniscus, characterized in that in the first component the positive meniscus, turned concave into the space of the object, is made as a single lens, in the second component, between the double-glued lenses, a positive meniscus is turned, turned concave into image space, in the third component the double-glued meniscus is turned concavity into the space of the object and is made of positive and negative menisci, and in front of it an additional The negative meniscus is turned, facing concavity into the image space.

2. The plano-chromatic high-aperture micro-lens of oil immersion of large magnification according to claim 1, characterized in that the refractive indices of the positive meniscus of the double-glued lens of the first component, the negative lens in the second double-glued lens of the second component have values 1.7≤n _d ≤1.85, and their dispersion coefficients are 40≤ ν _d ≤50, the refractive indices of the negative biconcave lens in the three-glued lens and the negative lens in the first two-glued lens of the second component have 1.7≤n _d ≤l.85, and their dis Persia 32≤ν _d ≤40, the refractive indices of the negative single meniscus and the positive meniscus in the double-glued meniscus of the third component are 1.8≤n _d ≤1.86, and their dispersion coefficients are 22≤ν _d ≤27.