RU2099758C1

RU2099758C1 - Wide-angle ocular system

Info

Publication number: RU2099758C1
Application number: RU96101846A
Authority: RU
Inventors: Д.Н. Фролов; Н.Л. Фрейдберг
Original assignee: Акционерное общество открытого типа "ЛОМО"
Priority date: 1996-01-31
Filing date: 1996-01-31
Publication date: 1997-12-20

Abstract

FIELD: optical engineering. SUBSTANCE: system has first meniscus lens facing the entrance pupil plane with its concave surface, second positive lens, third lens glued of negative and positive lenses. Second positive lens is double-glued of negative lens and positive lens with aspheric surface facing the entrance pupil surface. Fourth negative lens is glued of two menisci facing the entrance pupil plane with their concave surface. EFFECT: higher examination results. 1 dwg

Description

Изобретение относится к области оптики и может быть использовано в зрительных трубках, телескопах, биноклях и др. оптических приборах. Наибольшую активность использования оно имеет в микроскопах при исследовании наблюдателем плоскости промежуточного изображения, построенного предыдущей системой (объектив, тубусная линза и др.). The invention relates to the field of optics and can be used in telescopes, telescopes, binoculars and other optical devices. It is most actively used in microscopes when the observer examines the plane of an intermediate image constructed by the previous system (lens, tube lens, etc.).

До настоящего времени в микроскопии широко используются простейшие окуляры, например компенсационные окуляры с внутренним расположением полевой диафрагмы (выходного зрачка). Они не обеспечивают исследование линейных и угловых полей более 15 мм и 20^o. соответственно. Вместе с тем, в настоящее время при использовании широкопольных объективов имеется потребность в широкоугольных окулярных системах, обладающих независимой коррекцией, имеющих внешнее расположение полевой диафрагмы, с соблюденными требованиями по унификации и стандартизации.To date, simple microscopes are widely used in microscopy, for example, compensation eyepieces with an internal arrangement of the field diaphragm (exit pupil). They do not provide the study of linear and angular fields of more than 15 mm and 20 ^o . respectively. However, at present, when using wide-field lenses, there is a need for wide-angle eyepiece systems that have independent correction, have an external location of the field diaphragm, and the requirements for unification and standardization are observed.

Известные отечественные окуляры [1 и 2] обладают всеми перечисленными недостатками, что делает невозможным их применение во вновь разрабатываемых моделей микроскопов. Famous domestic eyepieces [1 and 2] have all of the above disadvantages, which makes it impossible to use them in newly developed models of microscopes.

Известны также окуляры [3 и 4] они не обеспечивают требуемого качества изображения, например, остаточная кривизна достигает 2-3 L. Известны окуляры [5, 6] где устранены данные недостатки, однако они не имеют внутреннего расположения полевой диафрагмы, кроме того, их отличают заниженные линейные и угловые поля зрения. Eyepieces [3 and 4] are also known, they do not provide the required image quality, for example, residual curvature reaches 2-3 L. Eyepieces [5, 6] are known where these drawbacks are eliminated, but they do not have an internal location of the field diaphragm, in addition, distinguished by low linear and angular fields of view.

Наиболее близким техническим решением к заявляемой широкоугольной системе является окуляр [7] который содержит последовательно расположенные вдоль оптической оси от плоскости входного зрачка первую одиночную линзу, выполненную в виде мениска, обращенного вогнутостью к входному зрачку, вторую одиночную положительную линзу, третью склеенную из отрицательной и положительной линз и четвертую трехсклеенную отрицательную линзу. Данная окулярная система выбрана в качестве прототипа. The closest technical solution to the claimed wide-angle system is an eyepiece [7] which contains the first single lens made in the form of a meniscus facing concave to the entrance pupil sequentially located along the optical axis from the plane of the entrance pupil, the second single positive lens, the third glued from the negative and positive lenses and a fourth three-glued negative lens. This ocular system is selected as a prototype.

Она имеет достаточно высокий уровень монохроматических и хроматических аберрацией осевого и внеосевых пучков. Однако конструкция не позволяет достигнуть увеличенных линейных и угловых полей зрения. Кроме того, она имеет внутреннее расположение полей диафрагмы. Эти недостатки не позволяют рекомендовать ее для задач микроскопии. Кроме того, ее отличает уменьшенное расстояние от плоскости входного зрачка (глаза наблюдателя) до первой поверхности, что вызывает неудобства в практической работе. It has a fairly high level of monochromatic and chromatic aberration of axial and off-axis bundles. However, the design does not allow to achieve increased linear and angular fields of view. In addition, it has an internal arrangement of the diaphragm fields. These shortcomings do not allow recommending it for microscopy tasks. In addition, it is distinguished by a reduced distance from the plane of the entrance pupil (observer’s eyes) to the first surface, which causes inconvenience in practical work.

Вместе с тем, в современных микроскопах имеется потребность в окулярных системах, обладающих независимой коррекцией, имеющих внешнее расположение полевой диафрагмы, с соблюденными требованиями по унификации и стандартизации. At the same time, in modern microscopes there is a need for ocular systems with independent correction, having an external location of the field diaphragm, and with the requirements for unification and standardization.

Задачей изобретения, на решение которой направлена система, является увеличение линейного и углового поля зрения при высоком уровне исправления монохроматических и хроматических аберраций при увеличенном расстоянии выноса входного и выходного зрачков. The objective of the invention, which the system is aimed at, is to increase the linear and angular field of view with a high level of correction of monochromatic and chromatic aberrations with an increased distance of the removal of the entrance and exit pupils.

Для решения поставленной задачи предложена широкоугольная окулярная система, содержащая последовательно расположенные вдоль оптической оси от плоскости входного зрачка первую менисковую линзу, обращенную вогнутостью к плоскости входного зрачка, вторую положительную линзу, третью склеенную из отрицательной и положительной линз и четвертую склеенную отрицательную линзу. To solve this problem, a wide-angle eyepiece system was proposed, containing the first meniscus lens facing concave to the entrance pupil plane, the second positive lens, the third glued from the negative and positive lenses and the fourth glued negative lens, sequentially located along the optical axis from the plane of the entrance pupil.

В отличие от прототипа в предложенной системе вторая положительная линза выполнена двусклеенной из отрицательной линзы и положительной с асферической поверхностью, обращенной к плоскости выходного зрачка, а четвертая отрицательная линза склеена из двух менисков, обращенных вогнутостью к плоскости выходного зрачка. In contrast to the prototype, in the proposed system, the second positive lens is double-glued from a negative lens and positive with an aspherical surface facing the plane of the exit pupil, and the fourth negative lens is glued from two menisci facing concave to the plane of the exit pupil.

Сущность предложенного изобретения заключается в том, что выполнение второй положительной линзы двусклеенной из отрицательной линзы и положительной линзы с асферической поверхностью, обращенной к плоскости выходного зрачка, позволяет оптимально исправить монохроматические и хроматические аберрации осевого и внеосевых пучков, например сочетание склейки с асферической поверхностью астигматизм и дисторсию, а выполнение четвертой отрицательной линзы, склеенной из двух менисков, обращенных вогнутостью к плоскости выходного зрачка, позволяет исправить хроматические аберрации по всему полю зрения (хроматическую разность увеличения и положения, а также вторичный спектр). Кроме того, использование менисковой формы четвертой линзы позволяет достигнуть значительного выноса плоскости полевой диафрагмы (выходного зрачка). The essence of the proposed invention lies in the fact that the implementation of the second positive lens double-glued from a negative lens and a positive lens with an aspherical surface facing the plane of the exit pupil allows optimal correction of monochromatic and chromatic aberrations of the axial and off-axis bundles, for example, a combination of gluing with an aspherical surface, astigmatism and distortion and the implementation of the fourth negative lens glued from two menisci facing concavity to the plane of the exit pupil Will correct chromatic aberrations over the entire field of view (chromatic difference of magnification and position, as well as secondary spectrum). In addition, the use of the meniscus shape of the fourth lens allows to achieve a significant offset plane of the field diaphragm (exit pupil).

Таким образом, предлагаемая конструкция позволяет увеличить линейное поле зрения окулярной системы до 22,5 мм, угловое до 50-60^o. При этом возможно улучшение аберрационной коррекции, а также увеличение расстояния выноса входного и выходного зрачков.Thus, the proposed design allows to increase the linear field of view of the ocular system up to 22.5 mm, angular up to 50-60 ^o . In this case, it is possible to improve aberration correction, as well as increase the distance of the removal of the entrance and exit pupils.

Кроме того, конструкция заявляемой широкоугольной окулярной системы обладает независимой коррекцией, имеет внешнее расположение полевой диафрагмы, причем соблюдены все требования по унификации и стандартизации. In addition, the design of the inventive wide-angle ocular system has independent correction, has an external location of the field diaphragm, and all the requirements for unification and standardization are met.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором представлена принципиальная схема окулярной системы. The invention is illustrated by the drawing, which shows a schematic diagram of the ocular system.

Широкоугольная окулярная система содержит последовательно расположенные вдоль оптической оси от плоскости входного зрачка первую менисковую линзу 1, обращенную вогнутостью к плоскости входного зрачка, вторую положительную линзу 2, склеенную из отрицательной линзы и положительной линзы с асферической поверхностью, обращенной к плоскости выходного зрачка, третью линзу 3, склеенную из отрицательной и положительной линз, и четвертую отрицательную линзу 4, склеенную из двух менисков, обращенных вогнутостью к плоскости выходного зрачка. The wide-angle eyepiece system contains the first meniscus lens 1 in series with the concavity of the entrance pupil plane, the second positive lens 2 glued from the negative lens and the positive lens with an aspherical surface facing the exit pupil plane, and the third lens 3 in series glued from the negative and positive lenses, and the fourth negative lens 4 glued from two menisci facing concavity to the plane of the exit pupil.

Предлагаемая широкоугольная окулярная система работает следующим образом. The proposed wide-angle eyepiece system works as follows.

Линза 1 пригибает широкие пучки, идущие от входного зрачка, выравнивая монохроматические аберрации, с недоисправленной дисторсией, линза 2 компенсирует хроматические аберрации, оставляя неисправленными дисторсию и астигматизм. Линза 3, доисправляя хроматические аберрации положения и увеличения, исправляет астигматизм и дисторсию. Линза 4 исправляет внеосевые монохроматические и хроматические аберрации, а также кривизну, телецентрически сопрягает плоскости входного и выходного зрачков, обеспечивая требуемое их удаление. Lens 1 bends the wide beams coming from the entrance pupil, smoothing out monochromatic aberrations with under-corrected distortion, lens 2 compensates for chromatic aberrations, leaving distortion and astigmatism uncorrected. Lens 3, correcting chromatic aberrations of position and magnification, corrects astigmatism and distortion. Lens 4 corrects off-axis monochromatic and chromatic aberrations, as well as curvature, telecentrically mates the planes of the entrance and exit pupils, providing the required removal.

В качестве примеров конкретного исполнения рассчитан окуляр с видимым увеличением F_ок 10 (F 25 мм).As examples of specific performance, an eyepiece with a visible increase of F _ok 10 (F 25 mm) is calculated.

В полученном окуляре достигнута высокая степень аберрационной коррекции по всему полю. Так, для зрения 2Y 22,5 мм, число Штреля i > 0,80, значения дисторсии не превышает 5% Хроматическая разность увеличений в окулярах исправлена, что исключает окрашенность полевой диафрагмы (в промежуточной плоскости изображения на микроскопе). The obtained eyepiece achieved a high degree of aberration correction over the entire field. So, for 2Y 22.5 mm vision, Strehl number i> 0.80, distortion value does not exceed 5%. The chromatic difference in magnification in the eyepieces is corrected, which eliminates the color of the field diaphragm (in the intermediate plane of the image on the microscope).

Плоскости положения входного и выходного зрачков вынесены от основной оптической схемы не менее чем на 15-17 мм. The position planes of the entrance and exit pupils are removed from the main optical circuit by at least 15-17 mm.

В результате реализации предложенного технического решения получена окулярная система, имеющая достаточно простую технологическую конструкцию, пригодную для реализации в условиях серийного производства. Она универсальна и может комплектовать современные модели микроскопов, отвечающих международным стандартам. As a result of the implementation of the proposed technical solution, an ocular system was obtained that has a fairly simple technological design suitable for implementation in mass production. It is universal and can complete modern models of microscopes that meet international standards.

Информационная емкость по сравнению с известными техническими решениями повышена в 2-3 раза, в результате чего эффективность и производительность может быть значительно повышена. Compared to the well-known technical solutions, information capacity is increased by 2–3 times, as a result of which efficiency and productivity can be significantly increased.

В заявляемой широкоугольной окулярной системе реализованы все стандартные требования, определяющие соответствие современным тенденциям. In the inventive wide-angle eyepiece system, all standard requirements are implemented that determine compliance with current trends.

Claims

A wide-angle eyepiece system containing four components, the first of which is the meniscus facing concavity to the object, the second is a positive two-glued lens consisting of negative and positive lenses, and the fourth is a glued lens consisting of two menisci facing concavity to the image, characterized in that the second component is a positive lens with an aspherical surface facing the image plane, the third component is made in the form of a double-glued lens, consisting of a negative and put flax lens, and the fourth component is negative.