DE1201084B - Microscope objective - Google Patents

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BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

DEUTSCHESGERMAN

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AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL

Int. α.:Int. α .:

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G02bG02b

Deutsche Kl.: 42 h-3/01German class: 42 h-3/01

1201084
C 22254IX a/42 h
1. September 1960
16. September 19651201084
C 22254IX a / 42 h
September 1, 1960
September 16, 1965

Die Erfindung bezieht sich auf ein Mikroskopobjektiv mit geebnetem Bildfeld.The invention relates to a microscope objective with a flattened field of view.

Es ist bekannt, bei einem derartigen Mikroskopobjektiv einen dicken Frontmeniskus zu verwenden. Die Wirksamkeit einer dicken Meniskuslinse beruht auf der Tatsache, daß ihre Petzvalsumme kleiner oder gleich Null ist. Andererseits werden aber mit einer dicken Meniskuslinse in das Objektiv ein starker Astigmatismus und eine starke axiale chromatische Aberration eingeführt, die notwendig zu korrigieren sind, wenn das Objektiv erfolgreich gebraucht werden soll.It is known to use a thick front meniscus in such a microscope objective. The effectiveness of a thick meniscus lens is based on the fact that its Petzval sum is smaller or is equal to zero. On the other hand, however, with a thick meniscus lens in the objective, it becomes a strong one Astigmatism and a strong axial chromatic aberration were introduced which were necessary too correct if the objective is to be used successfully.

Gegenstand der Erfindung ist ein Mikroskopobjektiv mit geebnetem Bildfeld, das einen dicken Frontmeniskus besitzt, und das derart ausgebildet ist, daß die axiale chromatische Aberration und der Astigmatismus auf ein Minimum beschränkt sind.The invention relates to a microscope lens with a flattened image field that has a thick Has front meniscus, and which is designed such that the axial chromatic aberration and the Astigmatism are kept to a minimum.

Es ist bekanntlich wünschenswert, die axiale chromatische Aberration zumindest teilweise so eng als möglich an der Frontlinse des Objektivs zu korrigieren, um übermäßige chromatische Differenzen der Vergrößerung zu vermeiden. Zu diesem Zweck ist eine Doppellinse starker Brechkraft vorgesehen, die einen möglichst großen Betrag der Farbkorrektur erreicht. Dazu ist die Positivlinse der Doppellinse aus einem Glas hoher Brechzahl und niedriger Dispersion, und die mit ihr verkittete Negativlinse aus einem Glas hoher Brechzahl und hoher Dispersion hergestellt.It is well known that the axial chromatic aberration is at least partially as narrow as possible to correct excessive chromatic differences on the front lens of the lens Avoid enlargement. For this purpose, a double lens with strong refractive power is provided achieved as large an amount of color correction as possible. In addition, the positive lens is the double lens from a glass of high refractive index and low dispersion, and the negative lens cemented with it made of a glass of high refractive index and high dispersion.

Im nachfolgenden werden Aberrationen als positiv bezeichnet, wenn sie denselben Sinn haben wie die einer einfachen, dünnen, konvergierenden Linse, die ein Bild von einem entfernten Objekt erzeugt.In the following, aberrations are referred to as positive if they have the same meaning as the a simple, thin, converging lens that creates an image of a distant object.

Es ist bekannt, daß bei einer Doppellinse der angegebenen Brechkraft das Maß der erreichbaren, positiven chromatischen Aberration eine direkte Funktion ist von der Krümmung ihrer Kittfläche, und weil das Krümmungsmaß dieser Oberfläche im wesentlichen beschränkt ist durch den maximalen Durchmesser der Linse, wird der letztere Faktor eine obere Begrenzung des Maßes der positiven chromatischen Aberration bedingen, die auf diese Weise in das System eingeführt werden kann.It is known that with a double lens of the specified refractive power the degree of achievable, positive chromatic aberration is a direct function of the curvature of its cemented surface, and because the degree of curvature of this surface is essentially limited by the maximum Diameter of the lens, the latter factor becomes an upper limit on the degree of positive chromatic aberration that can be introduced into the system in this way.

Es ist indessen auch notwendig, daß Maß des negativen Astigmatismus zu beschränken und, wenn möglich, einen positiven Astigmatismus einzuführen und dadurch den Astigmatismus zu kompensieren, der durch den dicken Frontmeniskus bedingt ist. Im Falle einer Linse, durch die ein divergierender Lichtstrahl tritt, wird die Einführung eines positiven Astigmatismus erreicht durch die Verminderung der Krümmung der ersten Oberfläche der Linse, wäh-Mikroskopobjektiv However, it is also necessary to limit the amount of negative astigmatism and if so possible to introduce a positive astigmatism and thereby compensate for the astigmatism, which is caused by the thick front meniscus. In the case of a lens through which a diverging beam of light occurs, the introduction of positive astigmatism is achieved by decreasing the Curvature of the first surface of the lens, like microscope objective

Anmelder:Applicant:

Cooke, Troughton &Simms Limited, YorkCooke, Troughton & Simms Limited, York

(Großbritannien)(Great Britain)

Vertreter:Representative:

Dr.-Ing. Dr. rer. pol. K. F. Möllering,Dr.-Ing. Dr. rer. pole. K. F. Möllering,

Patentanwalt, Lübeck, Elsässer Str. 31Patent attorney, Lübeck, Elsässer Str. 31

Als Erfinder benannt:Named as inventor:

Alick Thompson Lunn, York (Großbritannien)Alick Thompson Lunn, York (Great Britain)

Beanspruchte Priorität:
Großbritannien vom 21. September 1959
(32 095)Claimed priority:
Great Britain 21 September 1959
(32 095)

rend die Krümmung der zweiten Oberfläche der Linse vergrößert wird, wobei die Brechkraft der Linse im wesentlichen beibehalten wird. Bei einer Doppellinse muß die Krümmung der Kittfläche gleichzeitig vergrößert oder verkleinert werden, je nachdem ob die Kittfläche konkav oder konvex zu der ersten Oberfläche der Linse ist. Diese Variation in der Krümmung der Kittfläche ist erforderlich, um das Maß der positiven chromatischen Aberration, die durch die Doppellinse eingeführt ist, konstant zu halten.rend the curvature of the second surface of the lens is increased, the refractive power of the Lens is essentially retained. In the case of a double lens, the curvature of the cemented surface must can be increased or decreased at the same time, depending on whether the cemented surface is concave or convex is the first surface of the lens. This variation in the curvature of the putty surface is necessary constant by the amount of positive chromatic aberration introduced by the double lens to keep.

Im Fall der vorliegenden Erfindung ist die verkittete Fläche so angebracht, daß sie konvex in bezug auf die erste Oberfläche der Doppellinse ist. Dann kann die Kittfläche eine relativ kleinere Krümmung besitzen. Derart wird das Maß der positiven chromatischen Aberration und die Brechkraft der Doppellinse die erforderliche Größe haben, bevor die absolute Grenze, die sich aus der maximalen Krümmung der Linse ergibt, erreicht ist.In the case of the present invention, the cemented surface is attached so that it is convex in with respect to the first surface of the double lens. Then the putty surface can have a relatively smaller curvature own. Such is the degree of positive chromatic aberration and the refractive power of Double lens have the required size before the absolute limit resulting from the maximum Curvature of the lens is achieved.

Das besondere Glas, das für die Positivlinse der Doppellinse verwendet ist, bewirkt das Maß des positiven Astigmatismus, welchen die Doppellinse beitragen kann. Die Verwendung eines Glases mit hohem Brechungsindex für die Positivlinse führt nicht nur zu einer Reduktion der Krümmung derThe special glass that is used for the positive lens of the double lens causes the dimension of the positive astigmatism, which the double lens can contribute. Using a glass with high refractive index for the positive lens not only leads to a reduction in the curvature of the

509 687/193509 687/193

Kittfläche, die für die chromatische Korrektion erforderlich ist, sondern vergrößert auch das Maß des positiven Astigmatismus, das eine Doppellinse vorgegebener äußerer Abmessungen hierzu beitragen kann. Soweit durch eine geeignete Glaswahl die Optimalwerte der Brechkraft und des positiven Astigmatismus oder der chromatischen Aberration von einer Doppellinse erhalten werden, können diese also durch eine vorbestimmte Krümmung der verbundenen Oberfläche verbessert werden.Putty area, which is necessary for the chromatic correction, but also increases the dimension of the positive astigmatism, which a double lens of given external dimensions contribute to this can. So much for the optimal values of the refractive power and the positive one by choosing a suitable lens Astigmatism or chromatic aberration can be obtained from a double lens, they can that is, can be improved by a predetermined curvature of the bonded surface.

Die Anordnung der Doppellinse indessen reicht nicht aus, um vollständig die Aberration auszugleichen, die sich aus der Verwendung eines dicken Frontmeniskus ergibt. Es sind deshalb eine weitere positive und negative Einzellinse vorgesehen, die nahe beieinander angeordnet sind und deren Funktion darin besteht, die restliche axiale chromatische Aberration zu kompensieren und eine positive sphärische Aberration sowie einen möglichst kleinen Astigmatismus und schließlich einen großen Betrag negativer Coma einzuführen, um damit die von den anderen Systemgliedern herrührenden Aberrationen auszugleichen.The arrangement of the double lens, however, is not sufficient to completely compensate for the aberration, resulting from the use of a thick anterior meniscus. There are therefore another positive and negative individual lenses are provided, which are arranged close to each other and their function consists in compensating for the residual axial chromatic aberration and a positive spherical one Aberration as well as an astigmatism as small as possible and finally a large amount negative coma in order to avoid the aberrations originating from the other system members balance.

Das Kompensieren der restlichen chromatischen Aberration kann erreicht werden durch die Wahl geeigneter Brechkräfte. Dagegen ist die Einführung von positiver sphärischer Aberration, Astigmatismus und eines großen Betrages negativer Coma viel schwieriger im Hinblick darauf, daß es bekanntlich, wenn ein großer Betrag von Coma mit einem geringen Betrag von Astigmatismus gewünscht wird, notwendig ist, die betreffenden optischen Glieder nahe oder hinter dem Fokus der das optische System durchdringenden Hauptstrahlen anzuordnen. Bei Mikroskopobjektiven, die eine konkave Frontfläche besitzen, liegt der Fokus in beträchtlichem Abstand hinter der Doppellinse. Es ist wünschenswert, daß irgendwelche weiteren Glieder nahe an oder vor diesem Fokus liegen, um die gesamte Länge des Systems zu vermindern. Wenn jedoch eine übliche Doppellinse in dieser Stellung verwendet wird, wäre es nur möglich, Coma und Astigmatismus zu korrigieren, wenn extremste Gläser verwendet werden, aber es wäre nicht möglich, auch die sphärische Aberration zu korrigieren. Diese Schwierigkeiten werden im wesentlichen dadurch überwunden, daß zwei eng nebeneinanderliegende Einzellinsen verwendet werden, die entgegengesetzte Kräfte haben und deren Formen so gewählt sind, daß ihre Beiträge zur sphärischen Aberration von gegengesetzten Vorzeichen und ihre Beiträge zur Coma negativ sind.Compensating for residual chromatic aberration can be achieved by the choice suitable refractive powers. On the other hand, there is the introduction of positive spherical aberration, astigmatism and a large amount of negative coma much more difficult in view of the fact that it is known to when a large amount of coma with a small amount of astigmatism is desired, necessary is, the optical members in question close to or behind the focus of the optical system to arrange penetrating main rays. For microscope objectives that have a concave front surface the focus is a considerable distance behind the double lens. It is desirable that any further limbs close to or in front of this focus are the entire length of the System to diminish. However, if a conventional double lens is used in this position, would be it is only possible to correct coma and astigmatism if the most extreme glasses are used, but it would not be possible to correct the spherical aberration as well. These difficulties are essentially overcome by using two closely spaced individual lenses which have opposing forces and whose forms are chosen so that their contributions to spherical aberrations of opposite signs and their contributions to the coma are negative.

Das Objektiv gemäß der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Es besteht aus einem dicken Frontmeniskus, einer Doppellinse und einer Positiv- und Negativlinse, die folgende Abmessungen haben:The lens according to the invention is shown in the drawing. It consists of a thick one Front meniscus, a double lens and a positive and negative lens, which have the following dimensions:

T₁ = -0,0897 inches _ή . T ₁ = -0.0897 inches _ή .

(0,228) *'(0.228) * '

r,= -0,105OmChLeS . .r, = -0.105OmChLeS. .

(0,267)(0.267)

r„ = +6,518 inches j . r "= +6.518 inches j.

(16,556) ² (16,556) ²

τ, = +0,1979 inches j . τ, = +0.1979 inches j.

(0,503) ³ r. = —0,3787 inches .(0.503) ³ r. = -0.3787 inches.

(0,962) ² (0.962) ²

r, = +0,990 inches _Λ . r, = +0.990 inches _Λ .

(2,515) ^d* (2.515) ^d *

r₇ = —0,700 inches .r ₇ = -0.700 inches.

(1,778) ³ (1,778) ³

r_B= +0,4092 inches j .r _B = +0.4092 inches j.

(1,039) ^d* (1.039) ^d *

r_q = +0,2690 inches _T r _q = +0.2690 inches _T

(0,683) ^Lb (0.683) ^Lb

L₀ = 0,018 n_d v_d L ₀ = 0.018 n _d v _d

0,143 1,51899 60,40.143 1.51899 60.4

0,0100.010

0,033 1,7561 26,8 : 0,159 1,6910 54,8 ■■ 0,336 = 0,142 1,6910 54,80.033 1.7561 26.8: 0.159 1.6910 54.8 ■■ 0.336 = 0.142 1.6910 54.8

0,0020.002

: 0,032 1,7561 26,8 = 9,533: 0.032 1.7561 26.8 = 9.533

Hierin bedeuten:Herein mean:

r die Krümmungsradien, r are the radii of curvature,

L₀ die objektseitige Schnittweite,L _{0 is} the back focal length on the object side,

d die axialen Linsendicken, d is the axial lens thickness,

s die axialen Luftabstände, s the axial air clearances,

L₀ die bildseitige Schnittweite,L _{0 is} the focal length on the image side,

n_d ist der Brechungsindex für die d-Linie. n _d is the index of refraction for the d-line.

Die Vergrößerung des Systems ist 40mal, die numerische Apertur ist 0,65, und die wirksame Focallänge ist 0,241 inches.The magnification of the system is 40 times, the numerical aperture is 0.65, and the effective one Focal length is 0.241 inches.

Claims (1)

Patentanspruch:Claim: Mikroskopobjektiv mit geebnetem Bildfeld, gekennzeichnet durchMicroscope objective with a flattened image field, characterized by L₀ = 0,046 L ₀ = 0.046 60,460.4 T₁= -0,228
r_a= -0,267
r~= +16,556
r_t = +0,503
-0,962
+2,515
-1,778
+ 1,039
+0,683 T ₁ = -0.228
r _a = -0.267
r ~ = +16.556
r _t = +0.503
-0.962
+2.515
-1.778
+ 1.039
+0.683 d,=d, = Y '. Y '. —'- ' γ γ —- "d"d 0,363 1,518990.363 1.51899 0,0250.025 0,084 1,75610.084 1.7561 0,404 1,69100.404 1.6910 0,8530.853 0,361 1,69100.361 1.6910 0,0050.005 0,0810.081 1,75611.7561 26,8 54,826.8 54.8 54,8 26,854.8 26.8 L₆ = 24,214L ₆ = 24.214 In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 821126, 973 566; deutsche Auslegeschrift Nr. 1000166.Documents considered: German Patent Specifications No. 821126, 973 566; German interpretation document No. 1000166. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings 509 687/193 fl. 65 @ Bundesdruckerei Berlin509 687/193 fl. 65 @ Bundesdruckerei Berlin