RU2010275C1

RU2010275C1 - Objective lens of microscope

Info

Publication number: RU2010275C1
Authority: RU
Inventors: А.В. Буцевицкий; Н.Б. Вознесенский; А.В. Иванов; Л.Н. Курчинская; В.В. Усоскин
Original assignee: Санкт-Петербургский институт точной механики и оптики
Priority date: 1991-04-22
Filing date: 1991-04-22
Publication date: 1994-03-30

Abstract

FIELD: optical instrumentation. SUBSTANCE: objective lens of microscope has frontal component in the form of single plano-convex lens, positive component composed of two lenses cemented of negative meniscuses and two biconvex lenses, negative component composed of single positive meniscus facing image space with concavity and biconcave lens and barrel lens. EFFECT: expanded operational capabilities. 3 dwg

Description

Изобретение относится к оптическому приборостроению, а именно к ахроматическим объективам микроскопов. The invention relates to optical instrumentation, namely to achromatic lenses of microscopes.

Известен объектив для микроскопа, содержащий две одиночные положительные линзы, три двухсклеенных компонента и отрицательный, склеенный из положительной и отрицательной линз, компонент, отрицательный склеенный компонент дополнен отрицательной линзой, расположенной перед положительной линзой. A well-known microscope lens containing two single positive lenses, three double-glued components and a negative component glued from positive and negative lenses, a component, a negative component glued is supplemented with a negative lens located in front of the positive lens.

Известен ахроматический объектив микроскопа, состоящий из плосковыпуклой линзы и двух положительных склеенных компонентов, состоящих из положительной и отрицательной линз, причем коэффициент дисперсии положительной линзы каждого склеенного компонента больше коэффициента дисперсии отрицательной линзы в каждом из указанных компонентов, между склеенными компонентами введен двухсклеенный компонент, состоящий из положительной и отрицательной линз, причем коэффициент дисперсии положительной линзы меньше коэффициента дисперсии отрицательной линзы, а поверхность склейки обращена вогнутостью к пространству предметов. Achromatic microscope objective is known, consisting of a plano-convex lens and two positive bonded components, consisting of a positive and negative lenses, and the dispersion coefficient of the positive lens of each bonded component is greater than the dispersion coefficient of the negative lens in each of these components, a double-glued component is introduced between the bonded components, consisting of positive and negative lenses, and the dispersion coefficient of a positive lens is less than the dispersion coefficient of negative tion of the lens, and the surface bonding facing concavity to space objects.

За прототип выбран объектив микроскопа, содержащий фронтальный, положительный и отрицательный компоненты, причем положительный компонент содержит одиночную положительную линзу, положительную линзу, склеенную из отрицательного мениска и двояковыпуклой линзы, и вторую положительную двухсклеенную линзу, отрицательный компонент содержит отрицательный двухсклеенный мениск, фронтальный компонент содержит отрицательный двухсклеенный мениск, фронтальный компонент склеен из плосковыпуклой линзы и отрицательного мениска, в положительном компоненте одиночная положительная линза выполнена двояковыпуклой, вторая положительная двухсклеенная линза выполнена из двояковыпуклой линзы и отрицательного мениска, а за ней установлена одиночная двояковыпуклая линза, в отрицательном компоненте отрицательный двухсклеенный мениск обращен выпуклостью к изображению и выполнен из положительного и отрицательного менисков, а перед ним установлен одиночный отрицательный мениск, обращенный вогнутостью к изображению. A microscope objective containing frontal, positive and negative components was selected for the prototype, the positive component containing a single positive lens, a positive lens glued from a negative meniscus and a biconvex lens, and the second positive two-glued lens, the negative component containing a negative double-glued meniscus, the front component contains a negative double-glued meniscus, the front component is glued from a flat-convex lens and a negative meniscus, in the positive component, a single positive lens is biconvex, the second positive double-glued lens is made of a biconvex lens and a negative meniscus, and behind it is a single biconvex lens, in the negative component, a negative double-glued meniscus is convex to the image and made of positive and negative menisci, and in front of it negative meniscus facing concavity to the image.

Но данный объектив микроскопа имеет недостаточно хорошее качество изображения, имеет много склеенных компонентов, крутые радиусы кривизны. Сущность изобретения заключается в том, что объектив микроскопа, содержащий фронтальный, положительный и отрицательный компоненты, причем фронтальный компонент выполнен в виде плосковыпуклой линзы, положительный компонент содержит первую двухсклеенную линзу, выполненную из отрицательного мениска и двояковыпуклой линзы, и вторую двухсклеенную линзу, выполненную из двояковыпуклой линзы и отрицательного мениска, а отрицательный компонент выполнен в виде мениска, обращенного вогнутостью к пространству изображений, и отрицательной линзы, в объективе фронтальный компонент выполнен в виде одиночной линзы, первая двухсклеенная линза положительного компонента расположена за фронтальным компонентом, а вторая двухсклеенная линза положительного компонента расположена перед отрицательным компонентом, мениск отрицательного компонента выполнен с положительной оптической силой, а отрицательная линза отрицательного компонента выполнена в виде одиночной двояковогнутой линзы, причем поверхности двояковыпуклой линзы первой двухcклеенной линзы положительного компонента выполнены с равными радиусами кривизны, линзы отрицательного компонента выполнены из стекла с показателем преломления, превышающим 1,56, и коэффициентом средней дисперсии, превышающим 46, а расстояние между положительным и отрицательным компонентами объектива - не менее 5f'_об, где f'_об - фокусное расстояние объектива.But this microscope lens does not have a good enough image quality, has many glued components, steep radii of curvature. The essence of the invention lies in the fact that the microscope lens containing the frontal, positive and negative components, the frontal component being made in the form of a plano-convex lens, the positive component contains the first double-glued lens made of a negative meniscus and a biconvex lens, and the second double-glued lens made of a biconvex the lens and the negative meniscus, and the negative component is made in the form of a meniscus facing concavity to the space of images, and a negative lens s, in the lens, the front component is made in the form of a single lens, the first double-glued lens of the positive component is located behind the front component, and the second double-glued lens of the positive component is located in front of the negative component, the meniscus of the negative component is made with positive optical power, and the negative lens of the negative component is made in the form a single biconcave lens, and the surface of the biconvex lens of the first double-glued lens of the positive component olneny with equal radii of curvature of the negative lens component made of a glass having a refractive index exceeding 1.56 and an average dispersion coefficient of greater than 46, and the distance between the positive and negative lens components - at least 5f _'of where f' _about - Focal lens distance.

Целью изобретения является повышение качества изображения и повышение технологичности конструкции. The aim of the invention is to improve image quality and increase the manufacturability of the design.

Фронтальный компонент в объективе выполнен в виде одиночной линзы, что повышает технологичность конструкции. The front component in the lens is made in the form of a single lens, which increases the manufacturability of the design.

Первая двухсклеенная линза положительного компонента расположена за фронтальным компонентом, а вторая двухсклеенная линза положительного компонента расположена перед отрицательным компонентом, что обеспечивает коррекцию сферической аберрации широких наклонных пучков лучей в меридиональном и сагиттальном сечениях. The first double-glued lens of the positive component is located behind the front component, and the second double-glued lens of the positive component is located in front of the negative component, which ensures the correction of the spherical aberration of wide inclined beams of rays in the meridional and sagittal sections.

Поверхности двояковыпуклой линзы первой двухсклеенной линзы положительного компонента выполнены с равными радиусами кривизны, что повышает технологичность объектива, а также служит для коррекции комы. The surface of the biconvex lens of the first double-glued lens of the positive component is made with equal radii of curvature, which increases the manufacturability of the lens, and also serves to correct coma.

Мениск отрицательного компонента выполнен с положительной оптической силой, а отрицательная линза отрицательного компонента выполнена в виде одиночной двояковогнутой линзы, что обеспечивает коррекцию кривизны изображения и астигматизма, а также устранение хроматизма увеличения. The meniscus of the negative component is made with positive optical power, and the negative lens of the negative component is made in the form of a single biconcave lens, which provides correction of image curvature and astigmatism, as well as elimination of chromaticity of magnification.

Расстояние между положительным и отрицательным компонентами объектива не менее 5f'_об выбрано экспериментально и служит для коррекции сферической аберрации широких наклонных пучков лучей в меридиональном и сагиттальном сечениях, а также кривизны изображения и астигматизма.The distance between the positive and negative components of the lens of at least 5f ' _{about was} chosen experimentally and serves to correct the spherical aberration of wide inclined beams of rays in the meridional and sagittal sections, as well as the curvature of the image and astigmatism.

Исследуя наличие стекол в ГОСТе 13659-78, приходим к выводу, что для коррекции хроматических аберраций, особенно хроматизма увеличения, сферической аберрации как для точки на оси, так и для внеосевых пучков линзы отрицательного компонента выполнены из стекла с показателем преломления, превышающим 1,65, и коэффициентом средней дисперсии, превышающим 46. Investigating the presence of glasses in GOST 13659-78, we conclude that for the correction of chromatic aberrations, especially chromatic aberration, spherical aberration for both a point on the axis and off-axis beams, the lenses of the negative component are made of glass with a refractive index exceeding 1.65 , and a coefficient of average dispersion in excess of 46.

На фиг. 1 дана оптическая схема объектива микроскопа с конструктивными данными, где 1,2 и 3 - соответственно фронтальный, положительный и отрицательный компоненты. In FIG. Figure 1 gives an optical diagram of a microscope objective with structural data, where 1,2 and 3 are the frontal, positive, and negative components, respectively.

Фронтальный компонент 1 представляет собой одиночную плосковыпуклую линзу. Положительный компонент 2 содержит первую двухсклеенную линзу, расположенную за фронтальным компонентом, склеенную из отрицательного мениска 4 и двояковыпуклой линзы 5, и вторую двухсклеенную линзу, расположенную перед отрицательным компонентом, склеенную из двояковыпуклой линзы 6 и отрицательного мениска 7. Отрицательный компонент 3 состоит из одиночного положительного мениска 8, обращенного вогнутостью к пространству изображения, и отрицательной двояковогнутой линзы 9, 10 - тубусная линза. Frontal component 1 is a single plano-convex lens. The positive component 2 contains the first double-glued lens located behind the front component, glued from the negative meniscus 4 and the biconvex lens 5, and the second double-glued lens located in front of the negative component, glued from the biconvex lens 6 and the negative meniscus 7. The negative component 3 consists of a single positive meniscus 8, facing concavity to the image space, and a negative biconcave lens 9, 10 - tube lens.

На фиг. 2 представлены таблицы аберраций объектива микроскопа, на фиг. 3 - графики его аберраций. In FIG. 2 presents tables of aberrations of the microscope objective; FIG. 3 - graphs of its aberrations.

В качестве конкретного примера рассчитан объектив микроскопа по следующими характеристиками: Фокусное расстояние, мм 2,5 Увеличение 63 Апертура 0,85
Расстояние от
поверхности объ-
ектива до последней
поверхности объ- ектива, мм 31,04 Расстояние между объективом и тубусной линзой, мм 122 Фокусное расстояние тубусной линзы, мм 160
Объектив микроскопа обладает следующим качеством изображения.As a specific example, the microscope objective is calculated by the following characteristics: Focal length, mm 2.5 Magnification 63 Aperture 0.85
Distance from
surface area
lens to the last
lens surface, mm 31.04 Distance between lens and tube lens, mm 122 Focal length of tube lens, mm 160
The microscope lens has the following image quality.

Поперечная сферическая аберрация для точки на оси по всему зрачку во всем спектральном диапазоне не превышает 0,3 мм (на краю зрачка) и 0,078 мм (на зоне). Коэффициент нейзопланазии не превышает 0,3% . The transverse spherical aberration for a point on the axis throughout the pupil in the entire spectral range does not exceed 0.3 mm (on the edge of the pupil) and 0.078 mm (on the zone). The coefficient of neusoplanasia does not exceed 0.3%.

Кривизна изображения и астигматизм равны: у = -0,16, Z'_t = -12,48, Z'_s = -12,07, Z'_s-Z'_t = -0,41 мм, у = -0,11, Z'_t = -6,32, Z_s = -6,08, Z_s-Z_t = -0,24 мм.Image curvature and astigmatism are equal: y = -0.16, Z ' _t = -12.48, Z' _s = -12.07, Z ' _s -Z' _t = -0.41 mm, y = -0, 11, Z ' _t = -6.32, Z _s = -6.08, Z _s -Z _t = -0.24 mm.

Значение среднеквадратической волновой аберрации по полю для плоскости наилучшей установки равно: у¹ W _ср.кв. 10. 0,125 8.66 0,115 7,07 0,106 5,0 0,097 0 0,089
Значение среднеквадратической волновой аберрации по спектральному интервалу, полю и зрачку равно:
1. Без учета расфокусировки и дисторсии 0,201λ
2. Без учета расфокусировки, дисторсии и кривизны изображения 0,099 λ
Число Штреля по полю равно: у¹ число Штреля 10. 0,60 8,66 0,65 7,07 0,70 5,0 0,74 0 0,78 (56) Авторское свидетельство СССР N 1303973, кл. G 02 B 21/02, 1987.The value of the mean square wave aberration over the field for the plane of the best setting is: ¹ W _rms 10. 0.125 8.66 0.115 7.07 0.106 5.0 0.097 0 0.089
The value of the mean-square wave aberration in the spectral interval, field and pupil is equal to:
1. Excluding defocus and distortion 0.201λ
2. Excluding defocusing, distortion, and image curvature, 0.099 λ
The Strehl number in the field is: for ^1, the Strehl number is 10. 0.60 8.66 0.65 7.07 0.70 5.0 0.74 0 0.78 (56) USSR Copyright Certificate N 1303973, cl. G 02 B 21/02, 1987.

Авторское свидетельство СССР N 1425573, кл. G 02 B 21/02, 1987. USSR author's certificate N 1425573, cl. G 02 B 21/02, 1987.

Claims

A MICROSCOPE LENS that contains the frontal, positive and negative components, moreover, the frontal component is made in the form of a flat-convex lens, the positive component contains the first double-glued lens made of a negative meniscus and a double-convex lens, and the second, double-glazed and double-glazed the component is made in the form of a meniscus, turned concave to the space of images, and a negative lens, characterized in that, in order to improve the quality of In contrast to the design, the front component in the lens is a single lens, the first double-glued lens of the positive component is located behind the front component, and the second double-glued lens is in front of the negative component, the meniscus of the negative component is made with positive optical power, and the lens has a negative in the form of a single biconcave lens, moreover, the surface of the biconvex lens of the first double-glued lens of the positive component is made with p an apparent padiusami kpivizny, A negative lens component made of glass with indicator ppelomleniya, included more than 1.65, and the coefficient s.pedney dispepsii, included more than 46, and Distance between the positive and negative anomalies lens components - not less than five focal lens Distance.