RU2075770C1

RU2075770C1 - Planochromatic objective lens of microscope

Info

Publication number: RU2075770C1
Application number: RU92016050A
Authority: RU
Inventors: Д.Н. Фролов; М.Л. Немировский
Original assignee: Акционерное общество открытого типа "ЛОМО"
Priority date: 1992-12-29
Filing date: 1992-12-29
Publication date: 1997-03-20

Abstract

FIELD: build-up of large-series biological, polarization, luminescent and other microscopes. SUBSTANCE: objective lens is composed of two components. First one includes k frontal lenses placed in sequence and cemented lens. Second component has single biconvex lens and meniscus facing image with concavity. Number of frontal lenses is chosen from relation

with rounding-off to integral number from 0 to 3. Cemented lens of first component is made up of two biconvex lenses with biconcave lens confined between them. Optical materials of lenses of second component meet conditions 1.4<n³<1.55; 1.65<n⁴<1.95; 55< ν³<98; ; 25<ν⁴<35, where n³, n⁴ are refractive indices of lenses of second component; ν³, , ν⁴ are dispersion coefficients;

Description

Объектив изображения относится к области микроскопии, точнее к планахроматическим объективам микроскопа, и может быть использован для комплектации крупносерийных биологических, поляризационных, люминесцентных и других микроскопов. The image lens belongs to the field of microscopy, more precisely to planachromatic lenses of the microscope, and can be used to complete large-scale biological, polarizing, luminescent and other microscopes.

Известны микрообъективы [1] имеющие стандартизованную частоту 45 мм. Однако недостаточное исправление аберраций внеосевых пучков (в частности, кривизны изображения) существенно снижает эффективность работы на микроскопе. Кроме того, большая по значению остаточная ХРУ не позволяет разработать окуляры простой конструкции для качественной компенсации данных аберрации на микроскопе. Micro lenses are known [1] having a standardized frequency of 45 mm. However, insufficient correction of aberrations of off-axis beams (in particular, image curvature) significantly reduces the efficiency of work with a microscope. In addition, the large residual HRU does not allow the development of eyepieces of a simple design for high-quality compensation of aberration data on a microscope.

Наиболее близким к предлагаемому является объектив [2] состоящий из двух компонентов, первый из которых представляет собой одну или две одиночные положительные линзы и двусклеенную линзу, в которой положительный элемент обращен к изображению. Второй компонент состоит из одиночных положительных линз и отрицательного мениска, обращенного вогнутостью к изображению. Closest to the proposed one is a lens [2] consisting of two components, the first of which is one or two single positive lenses and a double-glued lens in which the positive element faces the image. The second component consists of single positive lenses and a negative meniscus facing concavity to the image.

Объектив обладает недостаточной коррекцией монохроматических аберраций пучков и полевых хроматических аберраций (ХРУ составляет около 1%), не позволяет эффективно проводить, например, микрофотографические исследования. Кроме того, в промежуточном изображении объектива имеется окрашенность, что препятствует проведению измерений (сетки и шкала, помещенные в эту плоскость, окрашены). The lens has insufficient correction of monochromatic aberrations of beams and field chromatic aberrations (CRU is about 1%), it does not allow to effectively carry out, for example, microphotographic studies. In addition, there is color in the intermediate image of the lens, which prevents measurements (the grids and the scale placed on this plane are colored).

Вместе с тем, современные модели микроскопов требуют обеспечение возможности проведения микрофотографии, измерительных операций, для простых рабочих и лабораторных моделей объективы должны быть достаточно просты конструктивно, технологичны и дешевы. Этим требованиям и должны отвечать планахроматические объективы с улучшенной коррекцией полевых микрохроматических и хроматических аберраций. At the same time, modern models of microscopes require the provision of the possibility of microphotography and measuring operations; for simple working and laboratory models, lenses should be quite simple in design, technology and cheap. Planachromatic lenses with improved correction of field microchromatic and chromatic aberrations must meet these requirements.

Предлагаемый объектив, как и прототип, состоит из двух компонентов, первый из которых содержит K последовательно расположенных вдоль оптической оси фронтальных положительных линз и склеенную линзу, а второй компонент выполнен в виде непоследовательно установленных двояковыпуклых линз и мениска, обращенного вогнутостью к изображению, однако в отличие от прототипа количество K последовательно расположенных фронтальных линз выбирается из соотношения

с округлением до целого числа от 0 до 3, склеенная линза первого компонента состоит из двух двояковыпуклых линз с заключенной между ними двояковыпуклой линзой, а выбор оптических материалов линз второго компонента удовлетворяют условиям 1,4<n³<1,55; 1,6<n⁴<1,95; 55< ν³<98; 25<ν⁴<35, где n³, n⁴ показатели преломления линз второго компонента, ν³, ν⁴ коэффициент дисперсии,

фокусное расстояние объектива.The proposed lens, like the prototype, consists of two components, the first of which contains K frontal positive lenses sequentially located along the optical axis and a glued lens, and the second component is made in the form of inconsistently mounted biconvex lenses and meniscus facing concavity to the image, however, in contrast from the prototype, the number K of consecutive frontal lenses is selected from the ratio

rounded to an integer from 0 to 3, the glued lens of the first component consists of two biconvex lenses with a biconvex lens enclosed between them, and the choice of optical materials of the lenses of the second component satisfy the conditions 1.4 <n ³ <1.55; 1.6 <n ⁴ <1.95; 55 <ν ³ <98; 25 <ν ⁴ <35, where n ³ , n ^{4 are} the refractive indices of the lenses of the second component, ν ³ , ν ^{4 is} the dispersion coefficient,

focal length of the lens.

Выполнение первого компонента объектива указанным образом позволяет провести оптимальную коррекцию меридиональной и сагиттальной кривизны, исправить монохроматические аберрации широких наклонных пучков. Выполнение второго компонента, а именно выбор материалов линз, указанным образом позволяет компенсировать хроматические аберрации первого компонента, в результате чего в объективе в целом исправляются как монохроматические, так и хроматические аберрации. При этом выбор количества фронтальных линз первого компонента указанным образом делает схему универсальной, так как позволяет получить по одной схеме ряд объективов различного увеличения (до 100 кр), причем все объективы одинаково хорошо исправлены на хроматизм увеличения. Таким образом, совокупность всех указанных признаков позволяет получить универсальную схему объектива с возможностью одновременного исправления в объективе монохроматических и хроматических аберраций, что не достигнуто в известных аналогах и прототипе. The implementation of the first component of the lens in this way allows for optimal correction of the meridional and sagittal curvature, to correct the monochromatic aberration of wide inclined beams. The implementation of the second component, namely the choice of lens materials, in this way allows you to compensate for the chromatic aberration of the first component, as a result of which both monochromatic and chromatic aberrations are corrected in the lens as a whole. In this case, the choice of the number of front lenses of the first component in this way makes the scheme universal, since it allows one to obtain a number of lenses of various magnifications (up to 100 cr) according to one scheme, and all lenses are equally well corrected for chromaticity of magnification. Thus, the combination of all these features allows you to get a universal lens circuit with the possibility of simultaneous correction in the lens of monochromatic and chromatic aberrations, which is not achieved in the known analogues and prototype.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг. 1 представлена принципиальная схема объектива, а на фиг. 2 9 даны примеры конкретного выполнения и их аберрационные выпуски. The invention is illustrated in the drawing, where in FIG. 1 is a schematic diagram of a lens, and FIG. 2 9 give examples of specific performance and their aberration releases.

Заявляемый объектив содержит две компоненты: первый включает K фронтальных положительных линз 1, трехсклеенную линзу 2, а второй компонент состоит из двояковыпуклой линзы 3 и мениска 4. The inventive lens contains two components: the first includes K front positive lenses 1, a three-glued lens 2, and the second component consists of a biconvex lens 3 and meniscus 4.

Предлагаемый объектив работает следующим образом. Линзы первого компонента строят увеличенное мнимое изображение объектива с уменьшенным значением аберрации осевой точки предмета при отрицательных значениях меридиональной и сагиттальной кривизны. Двояковыпуклая одиночная линза строит действительное изображение объектива в фокальной плоскости мениска, обращенного вогнутостью к изображению. При этом вносятся отрицательные сферическая и хроматические аберрации положения и увеличения. Затем изображение "перехватывается" мениском, строящим изображение в бесконечности, компенсируя монохроматические и хроматические аберрации предыдущих линз. Объектив работает совместно с дополнительной тубусной линзой (f'=160 мм). Приведенные примеры конкретного исполнения планахроматических объективов микроскопа рассчитаны для разных фокусных расстояний объектива, при этом K меняется от 0 до 3. The proposed lens works as follows. The lenses of the first component build an enlarged imaginary image of the lens with a reduced value of the aberration of the axial point of the object with negative values of the meridional and sagittal curvature. A biconvex single lens builds a real image of the lens in the focal plane of the meniscus, facing concavity to the image. At the same time, negative spherical and chromatic aberrations of position and magnification are introduced. Then the image is “intercepted” by the meniscus, building the image at infinity, compensating for the monochromatic and chromatic aberrations of previous lenses. The lens works in conjunction with an additional tube lens (f '= 160 mm). The given examples of specific performance of planachromatic microscope lenses are calculated for different focal lengths of the lens, and K varies from 0 to 3.

По предлагаемой схеме заявляемого решения авторами были рассчитаны планахроматические объективы с различным количеством фронтальных положительных линз, например, представленные в таблице. According to the proposed scheme of the proposed solution, the authors calculated planachromatic lenses with a different number of frontal positive lenses, for example, presented in the table.

Во всех вариантах объективов достигнуто высокое качество изображению по полю, а также полное исправление хроматической разности увеличений (ХРУ во всех вариантах близко в 0%), что дает возможность разработать широкоугольный окуляр (Г=10,2=20 мм), имеющий постоянную ХРУ по всему полю зрения и комплектующий планахроматические объективы в соответствии с условием полезного увеличения на микроскопе. В результате реализации предложенного технического решения в планахроматических объективах микроскопа информационная емкость по сравнению с аналогами может быть увеличена в 3 5 раз, и, следовательно, эффективность и производительность работы на микроскопе могут быть повышены. Кроме того, в предлагаемом объективе положение действительного выходного зрачка относительно опорной плоскости объектива во всех конкретных примерах унифицировано. Выходной зрачок расположен между первым и вторым по ходу луча элементами второго компонента и его положение не меняется при различных K, что дает возможность использовать данные микрообъективы для специальных методов исследований. Оптическая конструкция разработанных вариантов объективов универсальна. Во всех приведенных объективах используются широко применяемые оптические материалы, которые могут быть откорректированы по высшим категориям двулучепреломления, что обеспечивает выпуск объектива в поляризованном варианте исполнения. Объектив стандартизован по высоте, а применение длины тубуса "бесконечность" позволяет использовать его в револьверном устройстве совместно с объективами, имеющими другой тип коррекции. In all lens variants, a high image quality over the field was achieved, as well as a complete correction of the chromatic difference of magnifications (CGR in all cases is close to 0%), which makes it possible to develop a wide-angle eyepiece (G = 10.2 = 20 mm) having a constant CGR of the entire field of view and completing planachromatic lenses in accordance with the condition of useful magnification on a microscope. As a result of the implementation of the proposed technical solution in the planochromatic lenses of the microscope, the information capacity can be increased by 3–5 times compared with analogs, and, therefore, the efficiency and productivity of the work on the microscope can be increased. In addition, in the proposed lens, the position of the actual exit pupil relative to the reference plane of the lens is unified in all specific examples. The exit pupil is located between the first and second along the beam elements of the second component and its position does not change at different K, which makes it possible to use these micro lenses for special research methods. The optical design of the developed lens options is universal. All of these lenses use widely used optical materials that can be adjusted for the highest categories of birefringence, which ensures the release of the lens in a polarized version. The lens is standardized in height, and the use of the tube length "infinity" allows you to use it in a turret with lenses that have a different type of correction.

Claims

A planachromatic microscope objective containing two components, the first of which includes k consecutive frontal lenses and a glued lens, and the second contains a single biconvex lens and meniscus facing concavity to the image, characterized in that k consecutive frontal lenses are selected from the ratio

rounded to an integer from 0 to 3, the glued lens of the first component is made of two biconvex lenses with a biconcave lens enclosed between them, and the optical materials of the lenses of the second component satisfy the conditions
1.4 <n ₃ <1.55, 1.65 <n ₄ <1.95,
55 <ν ₃ <98; 25 <ν ₄ <35,
where n ₃ and n ₄ the refractive indices of the lenses of the second component;
ν ₃ , ν ₄ dispersion coefficients;

focal length of the lens.