RU152835U1

RU152835U1 - PLAN-CHROMATIC MICRO-OBJECTIVE MEDIUM-LARGE INCREASES WITH BIG WORKING DISTANCE

Info

Publication number: RU152835U1
Application number: RU2014144959/28U
Authority: RU
Inventors: Наталия Богдановна Скобелева
Original assignee: Открытое акционерное общество "ЛОМО"
Priority date: 2014-11-06
Filing date: 2014-11-06
Publication date: 2015-06-20

Abstract

1. Планапохроматический микрообъектив среднего увеличения с большим рабочим расстоянием, содержащий последовательно расположенные три компонента, первый из которых выполнен в виде мениска, обращенного вогнутостью к пространству предметов, и двух положительных линз, второй, состоящий из двух склеенных линз, и третий отрицательный компонент, склеенный из положительной и отрицательной линз, отличающийся тем, что в первом компоненте первая положительная линза выполнена одиночной двояковыпуклой, а вторая линза выполнена склеенной из отрицательного мениска, обращенного вогнутостью к пространству изображения, и положительной двояковыпуклой линзы, во втором компоненте первая склеенная линза выполнена из отрицательного мениска, обращенного вогнутостью к пространству изображения, и положительной двояковыпуклой линзы, а вторая склеенная линза состоит из двух отрицательных с размещенной между ними положительной двояковыпуклой линзой, при этом склеенные положительная и отрицательная линзы третьего отрицательного компонента выполнены в виде менисков, обращенных вогнутостью к пространству изображения, и за ними дополнительно помещена отрицательная линза.2. Планапохроматический микрообъектив среднего увеличения с большим рабочим расстоянием по п. 1, отличающийся тем, что показатель преломления положительных линз первого и второго компонентов имеет значение 1.43≤n≤1.48, а его коэффициент дисперсии 90≤v≤95, показатель преломления отрицательных линз второй склеенной линзы второго компонента имеет значение 1.7≤n≤1.8, а его коэффициент дисперсии 48≤v≤52.1. A medium-sized plano-chromatic micro-lens with a large working distance, containing three components in series, the first of which is made in the form of a meniscus facing concavity to the space of objects and two positive lenses, the second consisting of two glued lenses, and the third negative component glued of positive and negative lenses, characterized in that in the first component, the first positive lens is single biconvex, and the second lens is glued from negative of a positive meniscus facing concavity to the image space and a positive biconvex lens, in the second component the first glued lens is made of a negative meniscus facing concavity to the image space and a positive biconvex lens, and the second glued lens consists of two negative ones with a positive biconvex placed between them lens, while glued the positive and negative lenses of the third negative component are made in the form of menisci facing concave Strongly to the space of the image, and further placed behind them linza.2 negative. A medium-sized plano-chromatic micro lens with a large working distance according to claim 1, characterized in that the refractive index of the positive lenses of the first and second components has a value of 1.43≤n≤1.48, and its dispersion coefficient is 90≤v≤95, the refractive index of the negative lenses of the second bonded lens the second component has a value of 1.7≤n≤1.8, and its dispersion coefficient is 48≤v≤52.

Description

Предлагаемая полезная модель относится к оптическому приборостроению, а именно к объективам микроскопов с большим рабочим расстоянием, и может быть использована для визуального наблюдения, вывода на TV-камеру и фотографирования малоконтрастных микроскопических структур, находящихся на пределе разрешающей способности световых микроскопов в естественном свете, свете люминесценции, в поляризованном свете, методом светлого поля, темного поля, фазового контраста, при оценке качества изготовления и аттестации в условиях промышленного производства изделий микроэлектроники и др.The proposed utility model relates to optical instrumentation, namely, microscope lenses with a large working distance, and can be used for visual observation, output to a TV camera and photographing low-contrast microscopic structures that are at the limit of the resolution of light microscopes in natural light, luminescence light , in polarized light, by the method of bright field, dark field, phase contrast, when assessing the quality of workmanship and certification in industrial zvodstva microelectronic products, etc..

Известен планапохроматический высокоапертурный микрообъектив с большим рабочим расстоянием [1], содержащий последовательно расположенные пять компонентов, первый из которых выполнен в виде мениска, обращенного вогнутостью к пространству предметов, второй положительный компонент выполнен склеенным из двояковыпуклой положительной линзы и отрицательного мениска, обращенного вогнутостью к пространству предметов, третий двусклеенный компонент выполнен из отрицательного мениска, обращенного вогнутостью к пространству изображений, четвертый положительной компонент и пятый компонент, выполненный из одиночной отрицательной двояковогнутой линзы и двух менисков, обращенных вогнутостью к пространству предметов.A known planochromatic high-aperture micro lens with a large working distance [1], containing five components in series, the first of which is made in the form of a meniscus facing concavity to the space of objects, the second positive component is glued from a biconvex positive lens and the negative meniscus facing concavity to the space of objects , the third double-glued component is made of a negative meniscus facing concavity to the image space, even the fourth positive component and the fifth component made of a single negative biconcave lens and two menisci facing concavity to the space of objects.

Объектив имеет высокую входную апертуру, увеличенное рабочее расстояние, планапохроматтеческую коррекцию моно и хроматических аберраций, большое линейное поле изображения.The lens has a high input aperture, increased working distance, plan-chromatic correction of mono and chromatic aberrations, a large linear image field.

Но свободное рабочее расстояние недостаточно для использования в системах отраженного света в металлографии, в микроэлектронике для работы с монографическими структурами, комплектации микроинъекторов для различных задач, в клеточной, онтогенетической и генетической инженерии и т.д.But the free working distance is not enough for use in reflected light systems in metallography, in microelectronics for working with monographic structures, for assembling microinjectors for various tasks, in cellular, ontogenetic and genetic engineering, etc.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому техническому решению является планапохроматический микрообъектив с большим рабочим расстоянием [2]. Объектив состоит из трех компонентов, первый из которых содержит положительный мениск, обращенный вогнутостью к пространству предмета, две положительные линзы, первая из которых склеенная из положительной двояковыпуклой линзы и отрицательного мениска, обращенного вогнутостью к пространству предмета, второй компонент содержит две склеенные линзы, первая из которых положительная, состоящая из двух положительных двояковыпуклых с размещенной между ними отрицательной двояковогнутой линз и вторая отрицательная склеенная из положительной двояковыпуклой и отрицательной двояковогнутой линз, третий компонент выполнен отрицательным, склеенным из положительной и отрицательной двояковогнутой линз, и между вторым и третьим компонентами размещены две плоскопараллельные пластины с асферическими поверхностями.The closest technical solution to the claimed technical solution is a planochromatic micro lens with a large working distance [2]. The lens consists of three components, the first of which contains a positive meniscus facing concavity to the subject space, two positive lenses, the first of which is glued from a positive biconvex lens and a negative meniscus facing concavity to the subject space, the second component contains two glued lenses, the first of which is positive, consisting of two positive biconvex with a negative biconcave lens placed between them and the second negative glued from positive biconvex and negative biconcave lenses, the third component is made negative, glued from the positive and negative biconcave lenses, and two plane-parallel plates with aspherical surfaces are placed between the second and third components.

Микрообъектив имеет планапохроматическую коррекцию с исправленным хроматизмом увеличения, большое линейное поле изображения, большое рабочее расстояние, но за счет двух асферических поверхностей значительно возрастает его стоимость.A micro lens has a plan-chromatic correction with corrected chromaticity of magnification, a large linear field of the image, a large working distance, but due to two aspherical surfaces, its cost increases significantly.

Основной задачей, на решение которой направлена предлагаемая полезная модель, является достижение планапохроматической коррекции с исправленным хроматизмом увеличения, больших рабочего расстояния, линейного поля изображения при уменьшенном количестве оптических элементов, отсутствии асферических поверхностей и сохранении входной числовой апертуры.The main task, which the proposed utility model is aimed at, is to achieve planochromatic correction with corrected chromaticity of increase, large working distance, linear field of the image with a reduced number of optical elements, the absence of aspherical surfaces and preservation of the input numerical aperture.

Поставленная задача решается с помощью предложенного планапохроматического микрообъектива среднего увеличения с большим рабочим расстоянием, который, как и прототип, содержит последовательно расположенные три компонента, первый из которых выполнен в виде мениска, обращенного вогнутостью к пространству предмета, и двух положительных линз, второй компонент состоит из двух склеенных линз, третий выполнен отрицательным компонентом.The problem is solved using the proposed planochromatic medium-magnification micro lens with a large working distance, which, like the prototype, contains three components in series, the first of which is made in the form of a meniscus facing concavity to the space of the object, and two positive lenses, the second component consists of two glued lenses, the third is a negative component.

В отличие от прототипа в первом компоненте первая положительная линза выполнена одиночной двояковыпуклой, а вторая линза выполнена склеенной из отрицательного мениска, обращенного вогнутостью к пространству изображения, и положительной двояковыпуклой линзы, во втором компоненте первая склеенная линза выполнена из отрицательного мениска, обращенного вогнутостью к пространству изображения, и положительной двояковыпуклой линзы, а вторая склеенная линза состоит из двух отрицательных с размещенной между ними положительной двояковыпуклой линз, при этом склеенные положительная и отрицательная линзы третьего отрицательного компонента выполнены в виде менисков, обращенных вогнутостью к пространству изображения, и за ними дополнительно помещена отрицательная линза.In contrast to the prototype, in the first component, the first positive lens is made of a single biconvex, and the second lens is glued from a negative meniscus facing concavity to the image space, and in the second component the first glued lens is made of negative meniscus facing concavity to the image space , and a positive biconvex lens, and the second bonded lens consists of two negative ones with a positive biconvex placed between them second lenses, wherein the bonded positive and negative third lens component, a negative meniscus formed as facing a concave space of the image, and placed them further negative lens.

Кроме того, показатель преломления положительных линз первого и второго компонентов имеет значение 1.43≤n_d≤1.48, а его коэффициент дисперсии 90≤ν_d≤95, показатель преломления отрицательных линз второй склеенной линзы второго компонента имеет значение 1.7≤n_d≤1.8, а его коэффициент дисперсии 48≤ν_d≤52.In addition, the refractive index of the positive lenses of the first and second components has a value of 1.43≤n _d ≤1.48, and its dispersion coefficient is 90≤ν _d ≤95, the refractive index of the negative lenses of the second bonded lens of the second component has a value of 1.7≤n _d ≤1.8, and its dispersion coefficient is 48≤ν _d ≤52.

Сущность предлагаемой полезной модели заключается в том, что выполнение первой положительной линзы в первом компоненте одиночной двояковыпуклой, второй положительной -склеенной из отрицательного мениска, обращенного вогнутостью к пространству изображения, и положительной двояковыпуклой линзы, во втором компоненте первой склеенной линзы из отрицательного мениска, обращенного вогнутостью к пространству изображения, и двояковыпуклой положительной линзы, второй - из двух отрицательных линз с размещенной между ними положительной двояковыпуклой линзой, третьего отрицательного компонента из положительного и отрицательного менисков, обращенных вогнутостью к пространству изображения, и за ним дополнительно помещенной отрицательной линзы, позволили обеспечить большое рабочее расстояние (до 2,5 фокусных расстояний в объективе со средним увеличением), сохранить входную апертуру, большое линейное поле изображения и при этом уменьшить количество оптических элементов при отсутствии асферических поверхностей, а применение материала линз с приведенными выше показателями преломления и коэффициентами дисперсиями позволили обеспечить апохроматическую коррекцию с исправленным хроматизмом увеличения.The essence of the proposed utility model is that the implementation of the first positive lens in the first component of a single biconvex, the second positive - glued from a negative meniscus facing concavity to the image space, and a positive biconvex lens, in the second component of a first glued lens from a negative meniscus reversed concavity to the image space, and a biconvex positive lens, the second of two negative lenses with a positive double convex lens, the third negative component from the positive and negative menisci, facing concavity to the image space, and behind it an additionally placed negative lens, made it possible to provide a large working distance (up to 2.5 focal lengths in the lens with medium magnification), preserve the input aperture, a large linear image field and at the same time reduce the number of optical elements in the absence of aspherical surfaces, and the use of lens material with the above indicators refraction and dispersion coefficients allowed to provide apochromatic correction with corrected chromatic aberration of magnification.

На основании изложенного можно сделать вывод, что новая совокупность существенных признаков полезной модели позволила получить технический результат, заключающийся в сохранении входной апертуры, больших рабочего расстояния, линейного поля изображения и планапохроматиеской коррекции при уменьшении количества оптических элементов и отсутствии асферических поверхностей, за счет чего значительно снизится стоимость микрообъектива (в прототипе 11 линз и две асферические пластины, в предлагаемом техническом решении 12 линз со сферическими поверхностями).Based on the foregoing, it can be concluded that the new set of essential features of the utility model made it possible to obtain a technical result consisting in maintaining the input aperture, large working distances, the linear image field and plan-chromatic correction with a decrease in the number of optical elements and the absence of aspherical surfaces, thereby significantly reducing the cost of a micro lens (in the prototype 11 lenses and two aspherical plates, in the proposed technical solution 12 lenses with a spherical surfaces).

По предлагаемой схеме реализован микрообъектив увеличением 50 крат, входной апертурой 0.55, линейным полем изображения 25 мм; свободным рабочим расстоянием 10.8 мм.According to the proposed scheme, a micro lens with a magnification of 50 times, an input aperture of 0.55, a linear image field of 25 mm is implemented; free working distance 10.8 mm.

Предлагаемый планапохроматический микрообъектив среднего увеличения с большим рабочим расстоянием поясняется чертежом, на котором на фиг. 1 представлена его оптическая схема, а также Приложением, в котором даны конструктивные параметры и аберрационные выпуски.The proposed plan-chromatic medium-magnification micro lens with a large working distance is illustrated in 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 микрообъектив среднего увеличения с большим рабочим расстоянием содержит три компонента.The inventive planochromatic medium-magnification micro lens with a large working distance contains three components.

Первый компонент I содержит положительный мениск 1, обращенный выпуклостью в пространство изображения одиночную положительную двояковыпуклую линзу 2 и склеенную линзу, состоящую из отрицательного мениска 3, обращенного вогнутостью к пространству изображения и положительной двояковыпуклой линзы 4.The first component I contains a positive meniscus 1, convex into the image space, a single positive biconvex lens 2 and a glued lens, consisting of a negative meniscus 3, turned concavity to the image space and a positive biconvex lens 4.

Второй компонент II состоит из двух склеенных линз, первая склеена из отрицательного мениска 5, обращенного вогнутостью к пространству изображения, и двояковыпуклой положительной линзы 6. Вторая склеенная линза состоит из линз 7, 8 и 9, при этом между отрицательными линзами 7 и 9 размещена положительная двояковыпуклая линза 8.The second component II consists of two glued lenses, the first is glued from the negative meniscus 5, facing concavity to the image space, and a biconvex positive lens 6. The second glued lens consists of lenses 7, 8 and 9, while a positive lens is placed between the negative lenses 7 and 9 biconvex lens 8.

Третий отрицательный компонент III склеен из положительного мениска 10 и отрицательного мениска 11. Оба мениска 10 и 11 обращены вогнутостью к пространству изображения, а за ними дополнительно помещена отрицательная линза 12.The third negative component III is glued from the positive meniscus 10 and the negative meniscus 11. Both meniscus 10 and 11 face the image space with a concavity, followed by a negative lens 12.

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

Лучи от объекта наблюдения, расположенного в передней фокальной плоскости микрообъектива, проходят через первый I компонент положительные мениск 1, двояковыпуклую линзу 2 и склеенную линзу 3, 4, образуя увеличенное изображение, внося отрицательную сферохромаическую аберрацию, хроматизм положения и увеличения, кому.Rays from the object of observation located in the front focal plane of the micro-lens pass through the first component I positive meniscus 1, biconvex lens 2 and glued lens 3, 4, forming an enlarged image, introducing negative spherochromic aberration, chromaticity of position and magnification, to whom.

Компонент II линзы 5, 6, 7, 8, 9 создают действительное увеличенное изображение в фокальной плоскости компонента III, переисправляя сферохроматическую аберрацию и кому.Component II lenses 5, 6, 7, 8, 9 create a real magnified image in the focal plane of component III, correcting spherochromatic aberration and coma.

Далее компонент III линзы 10, 11 и 12 переносит изображение объекта в бесконечность, образуя планапохроматическоеNext, the component III of the lens 10, 11 and 12 transfers the image of the object to infinity, forming a planochromatic

высококонтрастное изображение объекта.high-contrast image of the object.

В приложении приводится микрообъектив с увеличением 50^х, числовой апертурой 0.55, линейным полем изображения 25 мм и большим рабочим расстоянием (11.63 мм).The annex contains a micro lens with a magnification of 50 ^x , a numerical aperture of 0.55, a linear image field of 25 mm and a large working distance (11.63 mm).

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

Приложениеapplication

Фокусное расстояние, мм:Focal Length, mm: 4.084.08 Числовая апертура в пространстве предметов:Numerical aperture in the space of objects: 0.550.55 Диаметр изображения, мм:Image Diameter, mm: 25.0025.00 Диаметр входного зрачка, мм:Diameter of the entrance pupil, mm: 19.619.6 Положение входного зрачка, мм:The position of the entrance pupil, mm: -26.5-26.5 Параксиальное линейное увеличение:Paraxial linear magnification: -49.7-49.7

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИINFORMATION SOURCES

1. RU, патент на изобретение 2497163, МПК: G02B 21/02, 2013 г.1. RU, patent for invention 2497163, IPC: G02B 21/02, 2013

2. Международная заявка на изобретение, WO 2009041546, МПК: G02B 21/02, 02.04.2009 г. - прототип2. International application for invention, WO 2009041546, IPC: G02B 21/02, 02/02/2009 - prototype

Claims

1. A medium-sized plano-chromatic micro-lens with a large working distance, containing three components in series, the first of which is made in the form of a meniscus facing concavity to the space of objects and two positive lenses, the second consisting of two glued lenses, and the third negative component glued of positive and negative lenses, characterized in that in the first component, the first positive lens is single biconvex, and the second lens is glued from negative of a positive meniscus facing concavity to the image space and a positive biconvex lens, in the second component the first glued lens is made of a negative meniscus facing concavity to the image space and a positive biconvex lens, and the second glued lens consists of two negative ones with a positive biconvex placed between them lens, while glued the positive and negative lenses of the third negative component are made in the form of menisci facing concave Strongly to the space of the image, and placed them further negative lens.

2. A medium-sized plano-chromatic micro lens with a large working distance according to claim 1, characterized in that the refractive index of the positive lenses of the first and second components is 1.43≤n _d ≤1.48, and its dispersion coefficient is 90≤v _d ≤95, the refractive index is negative the lens of the second bonded lens of the second component has a value of 1.7 ≤ n _d 1 1.8, and its dispersion coefficient is 48 _d v _d 52 52.