[go: up one dir, main page]

RU2087017C1 - Achromatic lens for great magnification microscope - Google Patents

Achromatic lens for great magnification microscope Download PDF

Info

Publication number
RU2087017C1
RU2087017C1 SU5045061A RU2087017C1 RU 2087017 C1 RU2087017 C1 RU 2087017C1 SU 5045061 A SU5045061 A SU 5045061A RU 2087017 C1 RU2087017 C1 RU 2087017C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
lens
meniscus
image
lenses
component
Prior art date
Application number
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Д.Н. Фролов
Н.В. Королева
Original Assignee
Фролов Дмитрий Николаевич
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Фролов Дмитрий Николаевич filed Critical Фролов Дмитрий Николаевич
Priority to SU5045061 priority Critical patent/RU2087017C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2087017C1 publication Critical patent/RU2087017C1/en

Links

Landscapes

  • Lenses (AREA)

Abstract

FIELD: large-scale production of microscopes. SUBSTANCE: device has frontal member which is designed as first position flat-convex or meniscus lens and second positive meniscus. Convex region of both lenses are directed towards image. In addition device has two double-glued lenses, which convex region of positive members is directed towards image. In addition device has last member which is designed as single meniscus which concave region is directed towards image. It conforms to conditions
Figure 00000001
. Focal length of first lens of front member is equal to
Figure 00000002
, where R1, R2, D, Ye are respectively curvature radiuses, depth and dispersion coefficient of last member. In addition device may have additional aperture which opening diameter is equal to diameter of lens output aperture. Distance between this additional aperture and last member is varied in range of

Description

Изобретение относится к оптике и может быть использовано при конструировании объективов-ахроматов большого увеличения для комплектации крупносерийных микроскопов типа БИОЛАМ, БИМАМ, ЛЮМАМ. The invention relates to optics and can be used in the design of large-magnification achromatic lenses for the assembly of large-scale microscopes such as BIOLAM, BIMAM, LUMAM.

Известен объектив /1/, в котором снижена хроматическая разность увеличений /ХРУ/ и уменьшена кривизна изображения. A known lens / 1 /, in which the chromatic difference of magnifications / HRI / is reduced and the image curvature is reduced.

Однако в этом случае наблюдается окрашивание изображения в промежуточной плоскости микроскопа, а остаточная кривизна остается значительной. При этом в данном объективе отсутствует возможность дальнейшего повышения числовой апертуры /разрешающей способности/ до максимальных значений 1,35-1,4 масляной иммерсии. However, in this case, the image is stained in the intermediate plane of the microscope, and the residual curvature remains significant. Moreover, in this lens there is no possibility of further increasing the numerical aperture / resolution / to a maximum value of 1.35-1.4 oil immersion.

Указанные недостатки приводят к снижению информационной емкости на микроскопе и не позволяют повысить производительность микроскопических исследований. These shortcomings lead to a decrease in information capacity on a microscope and do not allow to increase the performance of microscopic studies.

Наиболее близким к изобретению является микрообъектив /2/, имеющий довольно простую конструкцию, пригодную для крупносерийного производства. Объектив содержит фронтальный компонент в виде одиночных положительных первой плосковыпуклой и второй менискообразных линз, обращенных выпуклостью к пространству изображений, две двусклееные из отрицательных и положительных, обращенных к пространству изображений, линз, и последний компонент в виде отрицательного двусклееного мениска, обращенного вогнутостью к пространству изображений. Closest to the invention is a micro lens / 2 / having a fairly simple design, suitable for large-scale production. The lens contains a frontal component in the form of single positive first plano-convex and second meniscus lenses convex to the image space, two double-glued from negative and positive space-facing lenses, and the last component in the form of a negative two-glued meniscus facing concavity to the image space.

При этом его отличает ряд недостатков, не позволяющих рекомендовать его для использования. Так, недостаточная коррекция монохроматических аберраций внеосевых пучков приводит к снижению полезного поля зрения, наблюдаемого без перефокусировки. Недостаточное исправление ХРУ не позволяет применить простой по конструкции окуляр с линейным полем зрения 2у'=18-20 мм. Пониженная числовая апертура в пространстве предметов снижает разрушающую способность объектива. Все перечисленные недостатки обуславливают пониженную информационную емкость. При этом оптическая схема не позволяет устранить перечисленные недостатки. Так, выполнение последнего компонента склеенным предопределяет появление трудноисправимых сферохроматических аберраций /при попытке увеличения апертуры/, а исполнение первой линзы фронтального компонента не является оптимальным для коррекции монохроматических аберраций внеосевых пучков. At the same time, it is distinguished by a number of disadvantages that do not allow recommending it for use. Thus, insufficient correction of monochromatic aberrations of off-axis beams leads to a decrease in the useful field of view, observed without refocusing. Inadequate correction of HRU does not allow the use of an eyepiece that is simple in design with a linear field of view 2y '= 18-20 mm. A reduced numerical aperture in the space of objects reduces the destructive ability of the lens. All of these shortcomings cause a reduced information capacity. At the same time, the optical scheme does not allow to eliminate the listed disadvantages. So, the implementation of the last component glued determines the appearance of difficult to fix spherochromatic aberrations / when trying to increase the aperture /, and the first lens of the front component is not optimal for the correction of monochromatic aberrations of off-axis beams.

Вместе с тем, в современных моделях микроскопов требуется применение микрообъективов с повышенной информационной емкостью за счет улучшения аберрационной коррекции монохроматических аберраций внеосевых пусков, снижение ХРУ, повышение разрешающей способности. At the same time, in modern models of microscopes, the use of micro-lenses with increased information capacity is required due to the improvement of the aberration correction of monochromatic aberrations of off-axis launches, a decrease in CRI, and an increase in resolution.

Данным требованиям отвечает ахроматический объектив микроскопа большого увеличения, конструкция которого, как и прототип, включает фронтальный компонент в виде одиночных положительных первой плосковыпуклой, либо менискообразной и второй менискообразной линз, обращенных выпуклостью к пространству изображений, две двусклееные из отрицательных и положительных, обращенных к пространству изображений, линз, и последний компонент в виде мениска, обращенного вогнутостью к пространству изображений. Вместе с тем, в отличие от прототипа, в предлагаемом объективе последний компонент выполнен одиночным, причем в нем выполняются соотношения:

Figure 00000004

R1=/1,3-1,5/R2;
D=/0,7-1,2/R2,
20< νe <30,
и фокусное расстояние первой линзы фронтального компонента составляет
Figure 00000005
Кроме того, на варьируемом расстоянии
Figure 00000006
от последнего компонента располагается материальная диафрагма с диаметром раскрытия, равным диаметру выходного зрачка объектива.These requirements are met by the achromatic lens of a large magnification microscope, the design of which, like the prototype, includes a frontal component in the form of single positive first plano-convex or meniscus and second meniscus lenses convex to the image space, two double-glued from negative and positive, facing the image space , lenses, and the last component in the form of a meniscus, facing concavity to the space of images. However, unlike the prototype, in the proposed lens, the last component is single, and in it the following ratios are satisfied:
Figure 00000004

R 1 = / 1.3-1.5 / R 2 ;
D = / 0.7-1.2 / R 2 ,
20 <ν e <30,
and the focal length of the first lens of the front component is
Figure 00000005
Also at a variable distance
Figure 00000006
from the last component there is a material diaphragm with an opening diameter equal to the diameter of the exit pupil of the lens.

Использование в качества последнего компонента мениска с указанными признаками выполнения позволяет провести коррекцию монохроматических аберраций осевого и внеосевого пучков. Выполнение и расположение его указанным способом устраняет хроматические аберрации и уменьшает кривизну изображения. В результате происходит одновременное исправление монохроматических и хроматических аберраций, при этом исправление монохроматических аберраций приводит к возможности увеличения апертуры /разрешающей способности/, а уменьшение кривизны изображения позволит увеличить площадь резко наблюдаемого без перефокусировки поля. Исправление же хроматических аберраций снижает окрашенность промежуточного изображения и обуславливает возможность применения окуляра простой конструкции, ХРУ уменьшается значительно, примерно в 5,7 раз. The use of the last component of the meniscus with the indicated signs of execution allows the correction of monochromatic aberrations of the axial and off-axis beams. The implementation and location of it in the specified manner eliminates chromatic aberration and reduces the curvature of the image. As a result, the simultaneous correction of monochromatic and chromatic aberrations occurs, while the correction of monochromatic aberrations leads to the possibility of increasing the aperture / resolution /, and reducing the curvature of the image will increase the area of the sharply observed field without refocusing. Correction of chromatic aberrations reduces the color of the intermediate image and makes it possible to use an eyepiece of a simple design, and the CRU decreases significantly, about 5.7 times.

Расположение на варьируемом расстоянии L за мениском материальной диафрагмы с диаметром раскрытия, равным диаметру выходного зрачка объектива, позволяет проводить оптимальным образом коррекцию астигматизма и кривизны /их перебалансировку/, отклоняя ход главного луча в объективе. При этом варьируемое расстояние L позволяет осуществлять оптимальную перебалансировку астигматизма и добиться наиболее резкого изображения на микроскопе при наблюдении конкретным наблюдателем. В случае, когда требуется получение упрощенных конструкций, роль диафрагмы может осуществлять механическая оправа выходного торца микрообъектива. The location at a variable distance L behind the meniscus of the material diaphragm with an opening diameter equal to the diameter of the exit pupil of the lens allows optimal correction of astigmatism and curvature / their rebalancing /, deflecting the main beam in the lens. Moreover, the variable distance L allows for optimal rebalancing of astigmatism and to achieve the sharpest image on a microscope when observed by a specific observer. In the case where simplified constructions are required, the role of the diaphragm can be performed by the mechanical frame of the output end of the micro-lens.

Одновременное исправление хроматических и монохроматических аберраций позволяет повысить информационную емкость объектива пропорционально увеличению резко наблюдаемого без перефокусировки поля зрения и пропорционально увеличению разрешающей способности. The simultaneous correction of chromatic and monochromatic aberrations makes it possible to increase the information capacity of the lens in proportion to the increase in the field of view that is sharply observed without refocusing and in proportion to the increase in resolution.

На чертеже представлена оптическая схема заявляемого объектива. The drawing shows an optical diagram of the inventive lens.

Объектив содержит фронтальный компонент 1, компонент 2, выполненный в виде двух последовательно расположенных вдоль оптической оси двусклееных линз, положительные компоненты которых обращены к плоскости изображений, а также расположенный за компонентом 2 компонент 3, содержащий одиночный мениск, конструктивное исполнение которого удовлетворяет указанным в формуле соотношениям. Расположенная за ним на некотором варьируемом расстоянии материальная диафрагма имеет диаметр раскрытия, равный диаметру выходного зрачка объектива. The lens contains a front component 1, component 2, made in the form of two double-glued lenses sequentially located along the optical axis, the positive components of which face the image plane, and also component 3 located behind component 2, containing a single meniscus, the design of which satisfies the relations indicated in the formula . The material diaphragm located behind it at some variable distance has an opening diameter equal to the diameter of the exit pupil of the lens.

Объектив работает следующим образом. The lens works as follows.

Первый компонент строит увеличенное мнимое изображение предмета с уменьшенными значениями аберраций осевой точки и отрицательным значением меридиональной и сагиттальной кривизны. Компонент 2 строит действительное изображение объекта в фокальной плоскости компонента 3. При этом вносятся отрицательные значения сферической аберрации, небольшая кривизна и значительный хроматизм положения и увеличения. Затем изображение перехватывается компонентом 3, который строит изображение на бесконечности. При этом компенсируются монохроматические и хроматические аберрации предыдущих компонентов. The first component constructs an enlarged imaginary image of the object with reduced values of the aberrations of the axial point and a negative value of the meridional and sagittal curvature. Component 2 builds a real image of the object in the focal plane of component 3. At the same time, negative values of spherical aberration, slight curvature, and significant chromaticity of the position and magnification are introduced. Then the image is intercepted by component 3, which builds the image at infinity. In this case, the monochromatic and chromatic aberrations of the previous components are compensated.

В рамках предлагаемого технического решения выполнены расчеты целой гаммы ахроматических объективов большого увеличения. Получены иммерсионные объективы с увеличением 100x. Апертура одного из них составляет 1,25 мм, ХРУ снижена до 0,3% что повышает информационную емкость на микроскопе приблизительно в 1,5-2 раза, апертура другого составляет 1,4 мм, что в сочетании с уменьшенной ХРУ также повышает информационную емкость на микроскопе примерно в 1,5-2 раза.In the framework of the proposed technical solution, calculations of a whole gamut of achromatic large-magnification lenses were performed. Received immersion lenses with a magnification of 100 x . The aperture of one of them is 1.25 mm, the CCD is reduced to 0.3%, which increases the information capacity on the microscope by about 1.5-2 times, the aperture of the other is 1.4 mm, which in combination with the reduced CCP also increases the information capacity on a microscope about 1.5-2 times.

Claims (2)

1. Ахроматический объектив микроскопа большого увеличения, содержащий фронтальный компонент в виде одиночных положительных первой плоско-выпуклой либо менискообразной линзы и второго мениска, обращенных выпуклостью к изображению, две двусклеенные из отрицательных и положительных, обращенных к изображению, линз и последний компонент в виде мениска, обращенного вогнутостью к изображению, отличающийся тем, что последний компонент выполнен одиночным, причем в нем удовлетворяются соотношения
Figure 00000007

а фокусное расстояние первой линзы фронтального компонента составляет
Figure 00000008

где R1, R2, D, νe- радиусы кривизны, толщина и коэффициент дисперсии материала последнего компонента соответственно;
Figure 00000009
фокусное расстояние объектива.
1. Achromatic microscope lens of large magnification, containing the front component in the form of single positive first plano-convex or meniscus lenses and the second meniscus convex to the image, two double-glued from negative and positive, facing the image lenses and the last component in the form of a meniscus, facing concavity to the image, characterized in that the last component is made single, and it satisfies the ratio
Figure 00000007

and the focal length of the first lens of the front component is
Figure 00000008

where R 1 , R 2 , D, ν e are the radii of curvature, thickness and dispersion coefficient of the material of the last component, respectively;
Figure 00000009
focal length of the lens.
2. Объектив по п. 1, отличающийся тем, что на варьируемом расстоянии
Figure 00000010
от последнего компонента расположена материальная диафрагма с диаметром раскрытия, равным диаметру выходного зрачка объектива.
2. The lens according to claim 1, characterized in that at a variable distance
Figure 00000010
from the last component there is a material diaphragm with an opening diameter equal to the diameter of the exit pupil of the lens.
SU5045061 1992-04-09 1992-04-09 Achromatic lens for great magnification microscope RU2087017C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU5045061 RU2087017C1 (en) 1992-04-09 1992-04-09 Achromatic lens for great magnification microscope

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU5045061 RU2087017C1 (en) 1992-04-09 1992-04-09 Achromatic lens for great magnification microscope

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2087017C1 true RU2087017C1 (en) 1997-08-10

Family

ID=21605650

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU5045061 RU2087017C1 (en) 1992-04-09 1992-04-09 Achromatic lens for great magnification microscope

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2087017C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2176804C1 (en) * 2000-06-26 2001-12-10 Фролов Дмитрий Николаевич Immersion microlens of large magnification with increased working distance
RU2181211C2 (en) * 1999-03-09 2002-04-10 Фролов Дмитрий Николаевич Achromatic microlens
RU2212696C2 (en) * 1999-05-19 2003-09-20 Открытое акционерное общество "ЛОМО" Achromatic microlens

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. Авторское свидетельство СССР N 1451633, кл. G 02 B 21/02, 1989. 2. Патент Великобритании N 1456485, кл. G 02 B 21/02, 1976. *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2181211C2 (en) * 1999-03-09 2002-04-10 Фролов Дмитрий Николаевич Achromatic microlens
RU2212696C2 (en) * 1999-05-19 2003-09-20 Открытое акционерное общество "ЛОМО" Achromatic microlens
RU2176804C1 (en) * 2000-06-26 2001-12-10 Фролов Дмитрий Николаевич Immersion microlens of large magnification with increased working distance

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7982961B2 (en) Dry-type microscope objective lens
RU2087017C1 (en) Achromatic lens for great magnification microscope
JP3403235B2 (en) Inner focus type wide field eyepiece
RU116250U1 (en) PLANOCHROMATIC HIGH-APERTURE MICRO LENS
RU2501048C1 (en) Plan-apochromatic high-aperture microlens
RU2212696C2 (en) Achromatic microlens
RU2183341C1 (en) Wide-aperture lens
RU2195008C2 (en) Plan-apochromatic high-aperture microobjective of low magnification
RU2073265C1 (en) High-power immersion microscope objective
RU2084939C1 (en) Achromatic high-aperture microobjective of large magnification
RU2099756C1 (en) Planachromatic microscope objective with reduced secondary spectrum
RU2158432C1 (en) Achromatic microscope objective
SU1658114A1 (en) Planapochromatic objective lens of microscope
RU2084937C1 (en) Achromatic high-speed objective lens of microscope
RU190392U1 (en) PLANOPOCHROMATIC HIGH-APERTURAL IMMERSION MICROOM LEGAL MEDIUM ENLARGEMENT
RU2164701C2 (en) Ocular wide-angled system
SU1767466A1 (en) Automatic microscope objective
RU2099758C1 (en) Wide-angle ocular system
RU2098853C1 (en) Planoapochromatic microlens
RU2198416C2 (en) Apochromatic microlens
RU2079155C1 (en) Plano-achromatic high-speed microlens of big enlargement
RU2199771C2 (en) Achromatic microobjective of average magnification
RU2037855C1 (en) Reproduction objective
RU2181210C2 (en) High-speed oil immersion achromatic microlens
SU1700519A1 (en) Microscope eye-piece