RU2010276C1

RU2010276C1 - Achromatic water-immersion objective lens for microscope

Info

Publication number: RU2010276C1
Authority: RU
Inventors: С.А. Родионов; А.В. Буцевицкий; А.В. Иванов; Л.Н. Курчинская; Л.И. Пржевалинский
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: achromatic water-immersion objective lens for microscope has plano-convex frontal lens, second biconvex single lens, negative meniscus facing image space with concavity and cemented from two biconvex and biconcave lenses, first biconvex single lens, positive meniscus facing image space with concavity and cemented from biconvex and biconcave lenses. Focal distance is 4.0 mm; magnification is 40.0; front working length is 0.32 mm, aperture is 0.75. EFFECT: improved efficiency and 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 ахроматический объектив водной иммерсии, который рассчитан на длину тубуса 160 мм и применение покровного стекла толщиной 0,17 мм. На рис. IV. 36 представлена оптическая схема указанного объектива, который состоит из одиночной плосковыпуклой фронтальной линзы, одиночного положительного мениска, обращенного вогнутостью к пространству предметов, двух двухсклеенных положительных компонентов, представляющих собой двояковыпуклые линзы, радиус склейки которых обращен вогнутостью к пространству изображений и гиперхроматической линзы. Achromatic water immersion lens is known, which is designed for a tube length of 160 mm and the use of a cover glass of 0.17 mm thickness. In fig. IV. 36 is an optical diagram of the specified lens, which consists of a single plano-convex frontal lens, a single positive meniscus facing concavity to the space of objects, two double-glued positive components, which are biconvex lenses, the gluing radius of which is turned concavity to the space of images and hyperchromatic lenses.

Известен микрообъектив, содержащий два положительных компонента, разделенных воздушным промежутком, и компенсатор кривизны изображения, перед компенсатором кривизны изображения установлена положительная фронтальная линза, первая поверхность которой плоская, вторая - апланатическая, компенсатор кривизны изображения выполнен в виде склеенного мениска с наружными апланатическими поверхностями, обращенного вогнутостью к объекту, при этом оптическая схема компенсатора кривизны составляет 0,5-0,7 оптической силы всего микрообъектива, разность коэффициентов дисперсии стекол компенсатора кривизны составляет не менее 15, а положительный компонент, размещенный непосредственно за компенсатором кривизны, выполнен в виде двояковыпуклой склеенной линзы. A micro-lens is known that contains two positive components separated by an air gap and an image curvature compensator, a positive front lens is installed in front of the image curvature compensator, the first surface of which is flat, the second is aplanatic, the image curvature compensator is made in the form of a glued meniscus with external aplanatic surfaces, facing concavity to the object, while the optical scheme of the curvature compensator is 0.5-0.7 optical power of the entire micro lens, times the dispersion coefficients of the glasses of the curvature compensator are at least 15, and the positive component located directly behind the curvature compensator is made in the form of a biconvex glued lens.

В качестве прототипа выбран ахроматический объектив водной иммерсии для микроскопа, содержащий две одиночные положительные линзы и два двухсклеенных компонента, позади двухлинзовых компонентов размещен дополнительный двухлинзовый склеенный компонент. Но указанный объектив не обеспечивает требуемого качества изображения, имеет значительный хроматизм увеличения. As a prototype, an achromatic water immersion lens for a microscope was selected, containing two single positive lenses and two double-glued components, an additional double-lens glued component was placed behind the two-lens components. But the specified lens does not provide the required image quality, has a significant increase in chromaticity.

Сущность изобретения заключается в том, что ахроматический объектив водной иммерсии для микроскопа, содержащий плосковыпуклую линзу, одиночную положительную линзу, двухсклеенный компонент, включающий двояковыпуклую линзу, первую двояковыпуклую линзу, положительный двухсклеенный компонент, включающий двояковыпуклую линзу, радиус склейки которого обращен вогнутостью к пространству предметов, в объективе одиночная положительная линза выполнена в виде второй двояковыпуклой линзы, двухсклеенный компонент выполнен в виде отрицательного мениска, обращенного вогнутостью к пространству изображений, первая двояковыпуклая линза выполнена одиночной, а положительный двухсклеенный компонент выполнен в виде мениска, обращенного вогнутостью к пространству изображений, причем расстояние между первой одиночной двояковыпуклой линзой и двухсклеенными компонентами не менее f'_об, где f'_об - фокусное расстояние объектива.The essence of the invention lies in the fact that the achromatic lens of water immersion for a microscope contains a plano-convex lens, a single positive lens, a double-glued component, including a biconvex lens, a first double-convex lens, a positive double-glued component, which includes a biconvex lens, the radius of which is glued to in the lens, a single positive lens is made in the form of a second biconvex lens, the double-glued component is made in the form of a negative of the meniscus facing concavity to space image, the first lenticular lens is formed of a single and a positive dvuhskleenny component is in the form of a meniscus facing concavity to the space of images, the distance between the first single biconvex lens and dvuhskleennymi components is not less than f _'on where f' _of - the focal length of the lens.

В объективе одиночная положительная линза выполнена в виде второй двояковыпуклой линзы для коррекции сферохроматизма, сферической аберрации третьего и высших порядков для точки на оси. In the lens, a single positive lens is made in the form of a second biconvex lens for correcting spherochromatism, spherical aberration of the third and higher orders for a point on the axis.

Цель изобретения - повышение качества изображения при устранении хроматизма увеличения. The purpose of the invention is to improve image quality while eliminating the increase in chromatism.

Двухсклеенный компонент выполнен в виде отрицательного мениска, обращенного вогнутостью к пространству изображений, радиус склейки которого обращен вогнутостью к пространству предметов, обеспечивает коррекцию сферической аберрации широких наклонных пучков лучей в меридиональном и сагиттальном сечениях, комы. The double-glued component is made in the form of a negative meniscus facing concavity to the image space, the gluing radius of which is turned concavity to the space of objects, provides correction of the spherical aberration of wide inclined beams of rays in the meridional and sagittal sections, coma.

Положительный двухсклеенный компонент выполнен в виде мениска, обращенного вогнутостью к пространству изображений, служит для коррекции кривизны изображения и астигматизма, а также хроматизма увеличения. Расстояние между второй одиночной двояковыпуклой линзой и двухсклеенными компонентами не менее f'_об выбрано экспериментально для уменьшения сферической аберрации широких наклонных пучков лучей, комы, а также дисторсии.The positive two-glued component is made in the form of a meniscus facing concavity to the image space, serves to correct image curvature and astigmatism, as well as magnification chromatism. The distance between the second single biconvex lens and the double-glued components of at least f ' _{about was} chosen experimentally to reduce the spherical aberration of wide inclined beams of rays, coma, and also distortion.

Общая компoновка объектива обеспечивает улучшенную коррекцию аберраций как для точки на оси, так и для внеосевых пучков лучей. The overall layout of the lens provides improved aberration correction for both a point on the axis and off-axis beam bundles.

На фиг. 1 дана оптическая схема ахроматического объектива водной иммерсии для микроскопа, где 1 - плосковыпуклая фронтальная линза, 2 - вторая двояковыпуклая одиночная линза, 3 - отрицательный мениск, обращенный вогнутостью к пространству изображения, склеенный из двояковыпуклой 4 и двояковогнутой 5 линз, 6 - первая двояковыпуклая одиночная линза, 7 - положительный мениск, обращенный вогнутостью к пространству изображений, склеенный из двояковыпуклой 8 и двояковогнутой 9 линз, 10 - тубусная линза. In FIG. 1 is an optical diagram of an achromatic water immersion lens for a microscope, where 1 is a plano-convex frontal lens, 2 is a second biconvex single lens, 3 is a negative meniscus facing concavity to the image space, glued from biconvex 4 and biconcave 5 lenses, 6 is the first biconvex lens lens, 7 - positive meniscus, facing concavity to the image space, glued from biconvex 8 and biconcave 9 lenses, 10 - tube lens.

На фиг. 2 представлены таблицы аберраций ахроматического объектива водной иммерсии для микроскопа; на фиг. 3 - графики его аберраций. In FIG. 2 presents tables of aberrations of an achromatic objective of water immersion for a microscope; in FIG. 3 - graphs of its aberrations.

В качестве конкретного примера рассчитан объектив микроскопа со следующими характеристиками: Фокусное расстояние, мм 4,0 Фокусное расстояние тубусной линзы, мм 160 Увеличение 40,0 Передний рабочий отрезок, мм 0,32 Апертура 0,75 Расстояние от плоскости объекта до последней поверхности объектива, мм 25,94
Ахроматический объектив водной иммерсии для микроскопа обладает следующим качеством изображения.As a specific example, a microscope objective with the following characteristics is calculated: Focal length, 4.0 mm Focal length of a tube lens, mm 160 Magnification 40.0, Front working length, mm 0.32 Aperture 0.75 Distance from the plane of the object to the last surface of the lens, mm 25.94
The achromatic lens of water immersion for a microscope has the following image quality.

Поперечная сферическая аберрация для точки на оси не превышает 0,027 мм (на краю зрачка) и 0,019 мм (на зоне) для основной длины волны и 0,056 мм - во всем спектральном диапазоне. The transverse spherical aberration for a point on the axis does not exceed 0.027 mm (on the edge of the pupil) and 0.019 mm (on the zone) for the main wavelength and 0.056 mm in the entire spectral range.

Волновые аберрации для точки на оси по всему зрачку равны: h_зр l F' C' 1,0 -0,222 0,512 0,431 0,866 -0,245 0,312 0,194 0,707 -0,186 0,198 0,117 0,5 -0,064 0,120 0,092 0 0 0 0
Коэффициент нейзопланазии не превышает 0,2% по всему зрачку.The wave aberrations for a point on the axis throughout the pupil are: h _sp l F 'C' 1.0 -0.222 0.512 0.431 0.866 -0.245 0.312 0.194 0.707 -0.186 0.198 0.117 0.5 -0.064 0.120 0.092 0 0 0 0
The coefficient of neusoplanasia does not exceed 0.2% throughout the pupil.

Кривизна изображения и астигматизм равны: у = -0,25 Z'_t = -5,42 Z'_s = -7,62 Z'_s-Z'_t = -2,20 y = -0,18 Z'_t = -2,76 Z'_s = -3,84 Z'_s-Z'_t = -1,08
Хроматизм увеличения составляет 0,28% .Image curvature and astigmatism are equal: y = -0.25 Z ' _t = -5.42 Z' _s = -7.62 Z ' _s -Z' _t = -2.20 y = -0.18 Z ' _t = -2.76 Z ' _s = -3.84 Z' _s -Z ' _t = -1.08
The chromaticity of the increase is 0.28%.

Среднеквадратическая волновая аберрация по полю в плоскости наилучшей установки равна: у¹ W_ср.кв. 10. 0,147 8,66 0,123 7,07 0,105 5,0 0,093 0 0,087
Значение среднеквадратической волновой аберрации по спектральному интервалу, полю и зрачку равно: без учета расфокусировки и дисторсии 0,233 λ; без учета расфокусировки, дисторсии и кривизны изображения 0,099λ. (56) Авторское свидетельство СССР N 781736, кл. G 02 B 21/02, 1980.The mean-square wave aberration over the field in the plane of the best setting is equal to: ¹ W _avr. 10. 0.147 8.66 0.123 7.07 0.105 5.0 0.093 0 0.087
The value of the mean-square wave aberration in the spectral interval, field and pupil is equal to: without defocusing and distortion 0.233 λ; excluding defocusing, distortion and image curvature 0.099λ. (56) Copyright certificate of the USSR N 781736, cl. G 02 B 21/02, 1980.

Авторское свидетельство СССР N 475587, кл. G 02 B 21/02, 1975. USSR copyright certificate N 475587, cl. G 02 B 21/02, 1975.

Claims

ACHROMATIC WATER IMMERSION LENS FOR A MICROSCOPE, comprising a plano-convex lens, a single positive lens, a double-glued component, including a biconvex lens, a first double-convex lens, a positive double-glued component, including a double-biconvex, to improve image quality in eliminating the chromaticity of magnification, in the lens a single positive lens is made in the form of a second biconvex lens, double The component is made in the form of a negative meniscus, turned concavity to the space of images, the first biconvex lens is made single, and the positive two-glued component is made in the form of a meniscus, turned concavity to the space of images, less than the distance between the two-pointed lens and the one-pointed lens .