SU1485184A1 - Планапохроматический объектив микроскопа большого увеличения - Google Patents

Description

Изобретение относится к оптическому приборостроению, и м.б. использовано при создании объективов микроскопов с планапохроматическим типом коррекции аберраций. Цель изобретения - повышение качества изображения за счет устранения хроматической разности увеличений при увеличении числовой апертуры и линейного поля зрения. Фронтальный одиночный положительный мениск 1 и положительный мениск 2, склеенный из двояковогнутой 6 и двояковыпуклой 7 линз, строят мнимое увеличение изображения объекта с переискривленной кривизной изображения. Коррекционные компоненты 3, склеенный из двояковыпуклых линз 8, 10 и размещенной между ними двояковогнутой линзы 9, и 4, склеенный из двояковыпуклой линзы 11 и отрицательного мениска 12, компенсируют хроматическую разность увеличений и вторичный спектр. Компонент 5, склеенный из двояковыпуклой 13 и двояковогнутой 14 линз переносит / изображение объекта в бесконечность. Увеличение объектива 63, числовая апертура 0,9, линейное поле зрения 30 мм, хроматическая разность увеличений не более 0,038%. 1 ил.

о

1485184

5

3

1485184

4

Изобретение относится к классу оптических систем с дифракционно ограниченным качеством изображения, а именно к объективам микроскопов 5 с планапохроматицеским типом коррекции аберраций.

Планапохройаты предназначены для наблюдения и фотографирования особо тонких микроскопических структур, Ю требующих высокой разрешающей спо~> собности и высокого контраста изображения, От объективов микроскопов с другими типами оптической коррекции их отличает наиболее совершенное 15 исправление аберраций и соответственно большие числовые апертуры при равных увеличениях объектива.

Цель изобретения - повышение качества изображения за счет устранения 20 хроматической разности увеличений при увеличении числовой апертуры и линейного поля зрения.

На чертеже изображена принципиальная оптическая схема,планапохро- 25 матического объектива микроскопа.

Объектив содержит пять компонентов: первый - положительный мениск Г* второй - положительный двусклеенный мениск 2, третий - положительная 30

трехсклеенная линза 3, четвертый положительная двусклеенная линза 4, пятый - отрицательный двусклеенный мениск 5. Мениск 2 склеен из двояковогнутой 6 и двояковыпуклой 7 линз, компонент 3 склеен из двояковыпуклой 8, двояковогнутой 9 и двояковыпуклой линзы 10, компонент 4 - из двояковыпуклой линзы 11 и отрицательного мениска 12, компонент 5 - из двояко- до выпуклой линзы 13 и двояковогнутой линзы 14.

Объектив работает следующим образом.

Фронтальный одиночный мениск 1 45

конечной толщины и двусклеенный мениск 2 строят увеличенное мнимое изображение объектива с переисправленной кривизной изображения и уме- . ренными значениями остаточных абер- 50 раций.

Трехлинзовый склеенный компонент 3, работающий с увеличением ν₃=2-5 , компенсирует хроматическую разность $$ положений, I вносимую компонентами _{

1, 2 и 5 при умеренных значениях сферической аберрации. Компонент 4 проецирует изображение объекта в

предметную плоскость мениска 57 компенсируя вторичный спектр, внесенный трехсклеенной линзой 3. Мениск 3 строит изображение объекта в бесконечности. При этом аберрации мениска (кривизна изображения, 'астигматизм, вторичный спектр) противоположны по знаку аберрациям положительных элементов объектива.

Для построения изображения в фокальной плоскости окуляра в микроскопе устанавливается линза, имеющая фокусное расстояние £ = 250 мм.

Таким образом, увеличение объектива

250 .<

составляет ν_αβ = р—, где

¹ *-Ов

фокусное расстояние объектива.

В соответствии с предложенным техническим решением расчет планапохроматического объектива 63*х0,90. Объектив имеет высокое расчетное качество изображения по всему линейному полю = 30 мм, что следует , из зависимости числа Итреля от у’. В центральной части (8,5 & у^з 0)ϊ_Σ> >0,9, в области 12^5^ у’ 3 8,5 ί^- -х 0,8 и только для края (у* =

= 15 мм) 1^.== 6,6.

Выполнение отрицательной линзы 9 третьего компонента 3 из стекла группы "тяжелый флинт" (например, ,ТФ-1, ТФ-4), а отрицательной линзы 12 четвертого компонента 4 - из стекла группы "крон” (например,

СТК19, СТКЗ, К8) позволяет увеличить коррекционную нагрузку на третий компонент 3 при уменьшении оптических сил его элементов, а следовательно, уменьшить сферохроматическую аберрацию объектива.

Выполнение отрицательной линзы 12 четвертого компонента 4 из материала типа "крон” позволяет скомпенсировать вторичный спектр, внесенный комбинацией тяжелый флинт - флюорит в третьем компоненте 3. Увеличивающиеся при этом оптические силы элементов в четвертом компоненте 4 не вызывают появления сферохроматической аберрации, поскольку этот компонент работает в области небольших числовых апертур.

Кроме того, для исправления вторичного спектра всего объектива пятый компонент 5 выполнен из материала

группы тяжелый флинт - курцфлинт,

т.е. выполнено условие 35^^л> 25

5

1485184

6

и 50^-)^2.¾ 40. Таким образом,

предложенная комбинация оптических материалов в сочетании с конструкцией второго компонента позволяет исправить хроматические аберрации в объективе, а именно хроматическую разность положений и увеличений, вторичный спектр, сферохроматическую аберрацию.

Выполнение четвертого компонента 4 склеенньм из двояковыпуклой 13 и менискообразной 14 линз в сочетании с соотношением радиусов кривизны в третьем 3 и пятом 5 компонентах обеспечивает высокий уровень коррекции сферической аберрации, комы, астигматизма и кривизны изображения.

Таким образом, предложенная совокупность признаков позволяет полу- 20 чить в планапохромате большого уве^ж личения сочетание высокой числовой апертуры, большого линейного поля, высокого контраста изображения и исправленной хроматической разности 25 увеличений без усложения конструкции.

В конкретном варианте выполнения объектив обладает увеличением 63^х, числовой апертурой 0,9, линейное 30

поле зрения 30 мм.

Качество создаваемого объективом изображения наиболее полно характеризуется числом Штреля, которое в центральной части поля зрения (у^£

£-8,5 мм) превышает 0,9, в зоне

1

8,5 £ у' £12,5 равно примерно 0,8 и на краю поля зрения (у =15 мм) составляет 0,66.

Столь большие значения свидетельствуют о высокой концентрации энернии в центре дифракционного пятна, а следовательно, о высоком контасте изображения по всему полю -зрения.

Об этом же свидетельствуют и ЧКХ объектива, практически не отличающиеся от безаберрационных.

Хроматическая разность увеличений не превышает в объективе 0,038%, что позволяет разработать широкоугольные окуляры большого увеличения и реализовать высокую разрешающую способность объектива в соответствии с условием полезного увеличения микроскопа Г - 500-1000 А. Таким образом для работы с объективом 63x0,90 может быть разработан окуляр Г = 10. с полем 2у = 25-28 мм вместо компенсационного окуляра с хроматической разностью увеличений 1,8%. Б результате создания нового планапохромата 63’0,90 информационная емкость изображений в микроскопе увеличивается приблизительно в 3,5 раза (пропорционально отношению наблюдаемых площадей) при увеличении контраста НЭ изображения.

Оптическая конструкция объектива универсальна. В ней может быть реализован метод фазового контраста благодаря существованию действительной дтлоскости изображения входного зрачка, расположенной в воздушном промежутке между компонентами 4 и 5, с которой совмещаются фазовые пластинки. Конструкция объектива проста и эффективна для серийного выпуска. Предложенные оптические материалы освоены в серийном производстве. Предлагаемый объектив весьма эффективен также для люминесцентных исследований, так как имеет высокую числовую апертуру и содержит материалы, имеющие высокое пропускание и свободные от собственной люминесценции.

Claims (1)

1. Формула изобретения

   Планапохроматический объектив микроскопа большого увеличения, содержащий пять компонентов, первый и 35 второй из которых - положительные мениски, обращенные выпуклостью к изображению, третий - положительный, склеенный из двух двояковыпуклых линз и расположенной между ними двояковогнутой линзы, четвертый - положительный, пятый - отрицательный мениск, склеенный из двояковыпуклой и двояковогнутой линз, отличающий — с я тем, что, с целью повышения 45 качества изображения за счет устранения хроматической разности увеличений при увеличении числовой апертуры и линейного поля зрения, второй компонент выполнен склеенным из двоя50 ковогнутой и двояковыпуклой линз, четвертый выполнен склеенным из двояковыпуклой линзы и отрицательного мениска, при этом двояковыпуклые линзы третьего и четвертого компонен55 тов выполнены из материалов с коэффициентом дисперсии от 70 до 95, двояковогнутая линза третьего компонента - от 25 до 35, отрицательный

   7

   1485184

   8

   мениск четвертого компонента - от 50 до 70, двояковыпуклая линза пятого компонента - от 25 до 30. двояковогнутая линза - от 40 до 50, а радиусы кривизны оклеенных поверхностей третьего компонента и наружных поверхностей четвертого компонента выбрайы из Соотношений

   0,75&| ^1 < 2,5;

   I I

   1,5 ± ± 3,0/

   ^г 53