RU2100830C1

RU2100830C1 - Ocular system

Info

Publication number: RU2100830C1
Application number: RU96111476A
Authority: RU
Inventors: Д.Н. Фролов; Н.Л. Фрейдберг; А.Г. Табачков
Original assignee: Акционерное общество открытого типа "ЛОМО"
Priority date: 1996-06-06
Filing date: 1996-06-06
Publication date: 1997-12-27

Abstract

FIELD: optical instrumentation engineering. SUBSTANCE: ocular system has first single lens made as meniscus facing the entrance pupil with its concavity, second single positive lens with aspherical surface facing the exit pupil surface, third lens glued of negative and positive lenses, fourth negative lens glued of positive and negative lenses, and fifth auxiliary single negative lens positioned behind fourth negative lens. All the above-indicated lenses are positioned in succession along optical axis from entrance pupil surface. EFFECT: more effective examination. 1 dwg, 7 tbl

Description

Изобретение относится к оптике и может быть использовано в зрительных трубах, телескопах, биноклях и других оптических приборах. Наибольшую эффективность использования оно имеет в микроскопах при исследовании наблюдателем плоскости промежуточного изображения, построенного предыдущей системой. The invention relates to optics and can be used in telescopes, telescopes, binoculars and other optical devices. It has the highest efficiency of use in microscopes when an observer examines the plane of an intermediate image constructed by the previous system.

В микроскопии широко используются простейшие окуляры, построенные по классическим схемам. In microscopy, the simplest eyepieces built according to classical schemes are widely used.

Недостатком подобных окулярных систем является недостаточно высокий уровень аберрационной коррекции, а также внутреннее расположение полевой диафрагмы (выходного зрачка) [1]
Так, например, отечественные окуляры [2 и 3] обладают всеми перечисленными недостатками, что делает невозможным их применение во вновь разрабатываемых моделях микроскопов.The disadvantage of such ocular systems is the insufficiently high level of aberration correction, as well as the internal location of the field diaphragm (exit pupil) [1]
So, for example, domestic eyepieces [2 and 3] have all of the above disadvantages, which makes it impossible to use them in newly developed models of microscopes.

Известны также окуляры [4 и 5] которые не обеспечивают требуемого качества изображения, например, остаточная кривизна достигает 2 3 L. Известны окуляры [6 и 7] в которых устранены данные недостатки. Однако, они имеют внутреннее расположение полевой диафрагмы. Eyepieces [4 and 5] are also known which do not provide the required image quality, for example, residual curvature reaches 2 3 L. Eyepieces [6 and 7] are known in which these drawbacks are eliminated. However, they have an internal arrangement of the field diaphragm.

Вместе с тем, в настоящее время имеется потребность в окулярных системах с практически идеальной аберрационной коррекцией, обладающих независимой коррекцией, имеющих внешнее расположение полевой диафрагмы (максимальный вынос выходного зрачка), с соблюдением требований по унификации и стандартизации. At the same time, there is currently a need for ocular systems with almost perfect aberration correction, having independent correction, having an external location of the field diaphragm (maximum exit pupil projection), in compliance with the requirements for unification and standardization.

Наиболее близким техническим решением к заявляемой окулярной системе является окуляр [8] оптическая конструкция которого содержит последовательно расположенные вдоль оптической оси от плоскости входного зрачка одиночную линзу, выполненную в виде мениска, обращенного вогнутостью к входному зрачку, одиночную положительную линзу, склеенную из отрицательной и положительной, и трехсклеенную отрицательную линзу. Эта окулярная система, выбранная в качестве прототипа, имеет достаточно высокий уровень монохроматических и хроматических аберраций осевого и внеосевых пучков. Однако, конструкция не позволяет достигнуть безаберрационной коррекции, например, невозможно исправление дисторсии (что необходимо для проведения измерений). Кроме того, она имеет внутреннее расположение полевой диафрагмы. Эти недостатки не позволяют рекомендовать ее для задач микроскопии. The closest technical solution to the inventive ocular system is an eyepiece [8] the optical design of which comprises a single lens sequentially located along the optical axis from the plane of the entrance pupil, made in the form of a meniscus facing concavity to the entrance pupil, a single positive lens glued from negative and positive, and a three-glued negative lens. This ocular system, selected as a prototype, has a fairly high level of monochromatic and chromatic aberrations of axial and off-axis bundles. However, the design does not allow to achieve a non-aberration correction, for example, it is impossible to correct the distortion (which is necessary for measurements). In addition, it has an internal location of the field diaphragm. These shortcomings do not allow recommending it for microscopy tasks.

Кроме того, ее отличает уменьшенное расстояние от плоскости входного зрачка (глаза наблюдателя) до первой поверхности, что вызывает неудобства в практической работе. 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 системах с практически идеальной аберрационной коррекцией, обладающих независимой коррекцией, имеющих внешнее расположение полевой диафрагмы (максимальный вынос выходного зрачка), с соблюденными требованиями по унификации и стандартизации. At the same time, in modern microscopes there is a need for systems with almost perfect aberration correction, having independent correction, having an external location of the field diaphragm (maximum exit pupil extension), and with unified and standardization requirements.

Задача изобретения обеспечение исправления монохроматических и хроматических аберраций при увеличенном расстоянии выноса входного и выходного зрачков. The objective of the invention is the provision 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 окулярная система, которая, как и прототип, 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 линзу6 четвертую отрицательную склеенную линзу. To solve this problem, an ocular system is proposed, which, like the prototype, contains the first single lens made in the form of a meniscus facing concave to the entrance pupil, the second single positive lens, the third glued from the negative and successively arranged along the optical axis from the plane of the entrance pupil positive lens 6 fourth negative bonded lens.

В отличие от прототипа, вторая одиночная положительная линза выполнена с асферической поверхностью, обращенной к плоскости выходного зрачка, четвертая отрицательная линза выполнена склеенной из положительной и отрицательной линз, кроме того, система снабжена дополнительной пятой одиночной отрицательной линзой, расположенной за четвертой отрицательной линзой. Unlike the prototype, the second single positive lens is made with an aspherical surface facing the plane of the exit pupil, the fourth negative lens is glued from the positive and negative lenses, in addition, the system is equipped with an additional fifth single negative lens located behind the fourth negative lens.

Сущность изобретения заключается в том, что выполнение второй одиночной положительной линзы с асферической поверхностью позволяет исправить в окулярной системе астигматизм и дисторсию. The essence of the invention lies in the fact that the implementation of the second single positive lens with an aspherical surface allows you to fix astigmatism and distortion in the ocular system.

Выполнение четвертой отрицательной линзы, склеенной из положительной и отрицательной линз позволяет исправить хроматические аберрации по всему полю зрения (хроматическую разность увеличения и положения, а также вторичный спект). Использование в предлагаемой конструкции пятой отрицательной одиночной линзы позволяет оптимальным образом исправить монохроматические аберрации осевого и внеосевого пучков, а также позволяет достигнуть выноса плоскости полевой диафрагмы (выходного зрачка). The implementation of the fourth negative lens, glued from the positive and negative lenses allows you to correct chromatic aberration throughout the field of view (chromatic difference of magnification and position, as well as the secondary spectrum). The use of the fifth negative single lens in the proposed design makes it possible to optimally correct the monochromatic aberrations of the axial and off-axis beams, and also allows to achieve the removal of the plane of the field diaphragm (exit pupil).

Таким образом, использование в рамках единой конструкции всех перечисленных признаков, позволяет осуществить решение комплексной задачи - практически идеальное исправление монохроматических и хроматических аберраций при увеличенном расстоянии выноса входного и выходного зрачков. Thus, the use of all of the above features within the framework of a single design allows us to solve a complex problem - an almost perfect correction of monochromatic and chromatic aberrations with an increased distance of the removal of the entrance and exit pupils.

На основании изложенного, можно сделать вывод, что в предлагаемой окулярной системе достигнут определенный технический результат, заключающийся в значительном улучшении аберрационной коррекции, а также в увеличении расстояния выноса входного и выходного зрачков. Based on the foregoing, we can conclude that in the proposed ocular system a certain technical result was achieved, consisting in a significant improvement in aberration correction, as well as in increasing the distance of the removal of the entrance and exit pupils.

Предлагаемая окулярная система может комплектовать современные модели микроскопов, отвечающих международным стандартам. Она универсальна и позволяет решить задачу расчета целого ряда окулярных систем различных назначений, отвечающих современным требованиям. The proposed ocular system can complete modern models of microscopes that meet international standards. It is universal and allows you to solve the problem of calculating a number of ocular systems for various purposes that meet modern requirements.

На чертеже представлена принципиальная схема окулярной системы. The drawing shows a schematic diagram of the ocular system.

Предлагаемая окулярная система содержит последовательно расположенные вдоль оптической оси от плоскости входного зрачка первую одиночную линзу, выполненную в виде мениска, обращенного вогнутостью к входному зрачку 1, вторую положительную линзу с асферической поверхностью, обращенной к плоскости выходного зрачка 2, третью линзу 3, склеенную из отрицательной и положительной линз, четвертую отрицательную линзу 4, склеенную из положительной и отрицательной линз и одиночную отрицательную линзу 5, расположенную за четвертой отрицательной линзой 4. The proposed ocular system contains sequentially located along the optical axis from the plane of the entrance pupil, the first single lens made in the form of a meniscus facing concavity to the entrance pupil 1, a second positive lens with an aspherical surface facing the plane of the exit pupil 2, a third lens 3 glued from the negative and a positive lens, a fourth negative lens 4 glued from the positive and negative lenses and a single negative lens 5 located behind the fourth negative Noza 4.

Предлагаемая окулярная система работает следующим образом. The proposed ocular system works as follows.

Одиночная линза 1 пригибает широкие пучки, идущие от входного зрачка, внося при этом монохроматические и хроматические аберрации и переисправленную дисторсию, вторая одиночная положительная линза 2 практически компенсирует дисторсию, сферическую аберрацию и исправляет астигматизм. Линзы 3 и 4 исправляют хроматические аберрации положения и увеличения, одиночная отрицательная дополнительная линза 5, исправляя кривизну, телецентрически сопрягает плоскости входного и выходного зрачков, обеспечивая требуемое их удаление. A single lens 1 bends the wide beams coming from the entrance pupil, introducing monochromatic and chromatic aberrations and distorted distortion, while the second single positive lens 2 practically compensates for distortion, spherical aberration and corrects astigmatism. Lenses 3 and 4 correct chromatic aberrations of position and magnification, a single negative additional lens 5, correcting curvature, telecentrically mates the planes of the entrance and exit pupils, providing the required removal.

В качестве примера конкретного исполнения рассчитан окуляр с видимым увеличением F_ок 15 (F 16,7 мм).As an example of a specific design, an eyepiece with a visible increase of F _ok 15 (F 16.7 mm) is calculated.

Из материалов, представленных в таблицах 1 7 видно, что в полученном окуляре достигнута высокая степень аберрационной коррекции по всему полю. From the materials presented in tables 1 to 7 it is seen that in the obtained eyepiece achieved a high degree of aberration correction over the entire field.

Число Штреля i>0,80, значения дисторсии не превышают 0,5% что не достигнуто в известных аналогах (в прототипе эти величины соответственно i 0,43, dis 5%). Хроматическая разность увеличений в окуляре исправлена, что исключает окрашенность полевой диафрагмы (в промежуточной плоскости изображений на микроскопе). Strehl number i> 0.80, distortion values do not exceed 0.5%, which is not achieved in the known analogues (in the prototype these values are respectively i 0.43, dis 5%). The chromatic difference of magnifications in the eyepiece is corrected, which eliminates the color of the field diaphragm (in the intermediate plane of the images on the microscope).

Плоскости положения входного зрачка вынесены от основной оптической схемы не менее, чем на 14 15 мм, выходного не менее, чем на 5 7 мм. The position planes of the entrance pupil are spaced from the main optical circuit by at least 14 15 mm, the exit plane by at least 5 7 mm.

В результате реализации предложенного технического решения получен окуляр, имеющий достаточно простую и технологичную конструкцию, пригодную для реализации в условиях серийного производства. Информационная емкость, по сравнению с аналогами, повышена в 1,5 2 раза, следовательно, эффективность и производительность может быть значительно повышена. As a result of the implementation of the proposed technical solution, an eyepiece was obtained having a fairly simple and technologically advanced construction suitable for implementation in mass production. Information capacity, in comparison with analogues, is increased by 1.5 2 times, therefore, efficiency and productivity can be significantly increased.

В окуляре реализованы все стандартные требования, определяющие соответствие современным тенденциям. The eyepiece implements all standard requirements that determine compliance with modern trends.

Claims

An ocular system containing a first single lens sequentially located along the optical axis from the plane of the entrance pupil, made in the form of a meniscus facing concavity to the entrance pupil, a second single positive lens, a third glued from negative and positive, a fourth lens, a fourth negative glued lens, characterized in that the second single positive lens is made with an aspherical surface facing the plane of the exit pupil, and the fourth negative lens is made of glued from positive and negative lenses, and the system is equipped with an additional fifth single negative lens located behind the fourth negative lens.