DE1547351A1 - Aplanatic-achromatic corrected condenser, especially for transmitted light microscopy - Google Patents

Description

Aplanatisch-achromatisch korrigierter Kondensor, Insbesondere für Durchlichtmikroskopie Die Erfindung.betrifft ein chromatiaäh korrigiertes, Aplanatisch abbildendes optisches System, insbesondere einen Kondensor für Durc.hlichtmikroskopie.Aplanatic-achromatic corrected condenser, especially for Transmitted light microscopy The invention relates to a chromatically corrected, aplanatic imaging optical system, in particular a condenser for light microscopy.

Die größte Leistungsfähigkeit einer modernen Mikroskopoptik kann nur dann erreicht werden, wenn für die Durchlichtmikroskopie eine entsprechende Beleuchtungseinrichtung zur Verfügung oteht. Zur Verwirklichung des im allgemeinen benutzten Köhlerlachen Beleuchtungsprinzips braucht man eine Beleuchtungsoptik, die im wesentlichen aus zwei optischen Gliedern, dem Kollektor und dem Kondensor und zwei mechanischen Blendeng der Leuchtfeld-und der Aperturblendei besteht. Die Aufgabe des Kollektors Ist es, die Lichtquelle In die Im vorderen Brennpunkt des Kondensors befindliche Aperturblende abzubilden, während der Kondensor die in der Nähe des Kollektora stehende Leuchtfeldblende In die Objektebene und die in seinem vorderen Brennpunkt stehende Aperturblende Ins Unendliche abbildet.The greatest efficiency of modern microscope optics can only can then be achieved if a corresponding lighting device is used for transmitted light microscopy available oteht. For the realization of the commonly used charcoal laugh Illumination principle you need an illumination optics, which essentially consists of two optical members, the collector and the condenser and two mechanical diaphragms the luminous field and the aperture diaphragm. The job of the collector is to the light source into the aperture diaphragm located in the front focal point of the condenser image, while the condenser is the field diaphragm in the vicinity of the collector Into the object plane and the aperture diaphragm in its front focal point Depicts to infinity.

Bisher wurde mit Kondensoren gearbeitet, die häufig weder chromatisch noch aplanatisch korrigiert waren. Diese mangelhaft ausgebildeten Abbildungseigenschaften machen sich jedoch bei bestimmten Anwendungegebieten, wie z. B. der Mikrophotographie, der Interferenz;- und Phasenkontrastmikroskopie recht störend bemerkbar, und es müssen speziell auf diesen Gebieten höhere Anforderungen an die Korrektion den Kondensora gestellt werden.So far, condensers have been used, which are often neither chromatic were still aplanatically corrected. These poorly developed imaging properties do however, in certain application areas, such as e.g. B. the photomicrograph, the interference; - and phase contrast microscopy quite disturbing noticeable, and it In these areas in particular, higher requirements must be placed on the correction of the condenser be asked.

Es sind Kondensoren bekannt geworden, denen diese Nachteile nicht oder nur noch in geringem Maße anhaften-, sie sind entweder chromatiach oder auch aplanatisch korrigiert. Bei den-Kondenfjoren jedoch, die sowohl ehroinatisch als auch splanatisch korrigiert sind, ist auf Grund Ihrer Konstruktion der vordere Brennpunkt nicht zugänglich, d. h. er liegt innerhalb des Systeme und es kann dort keine Irisblende als veränderbare Aperturbegrenzung angeordnet werden. It became known condensers, which anhaften- these disadvantages do not or only to a small extent, they are either chromatiach or corrected aplanatic. In the case of the condensers, however, which have been corrected both erratically and splanatically, the anterior focal point is not accessible due to their construction . H. it lies within the system and no iris diaphragm can be arranged there as a variable aperture delimitation.

Der Zweck der Erfindung Ist eag die obengenannten Nachteile der bekannten Beleuchtungseinrichtungen zu be- seitigen.The purpose of the invention is eag the above-mentioned disadvantages of the known lighting devices side to loading.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kondensor für Mikroskopie mit einer nunterischen Apertur > 0,6 zu schaffent der sowohl chromatisch als auch aplanatiBch korrigiert 191,- und deasen Brennpunkte, sowohl der vordere als auch der hintere genügend weit vom Kondensor entfernt liegen, damit- zwis#-hen die im vorderen Brennpunkt liegende Aperturblande und dem Kondensor noch weitere den beein?Iussende mechanische Elemente wie Hingblenden, Spalte oder senkrecht zur aptischen Achse verschiebbare Irinblenden usw. angeordnet werden können juld damit man gegebenenfalls zwischen dem hinteren Brennpunkt und den Kondenaor zur Erhöhung der numerischen Apertur den Gesamtsysteme noch weitere Linsen einfügen kann.The invention is based on the object of creating a condenser for microscopy with a nunter aperture> 0.6 which corrects both chromatically and aplanatiBch 191, - and deases focal points, both the front and the rear are sufficiently far away from the condenser - Between the aperture land in the front focal point and the condenser, further mechanical elements such as hanging diaphragms, slits or iris diaphragms that can be moved perpendicular to the aptic axis, etc. can be arranged so that, if necessary, one can move between the rear focal point and the condenser Increasing the numerical aperture allows the overall system to insert even more lenses.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungegemäß dadurch, daß zur Erzielung einer Aplanasie über das gesamte Bündel der Öffnungsstrahlen zwei benachbarte Flä- chen des Kondensors mit aaphärischen Flächen vereehen sind.This object is achieved according to the invention in that, in order to achieve an aplanasia over the entire bundle of the opening rays, two adjacent surfaces of the condenser are provided with aaphheric surfaces.

Zur ehromatischen Korrektur des Kondensors ist es vorteilhaft, wenn vor- und hinter den die aophärischen Flächen tragenden Linsen weitere damit verkittete oder freiatehende, aus Einzellinsen oder verkitteten Gliedern bestehende optisch wirksame Komponenten angeordnet sind.For the automatic correction of the condenser it is advantageous if In front of and behind the lenses carrying the aophheric surfaces, further lenses were cemented with it or optically free-standing, consisting of individual lenses or cemented links effective components are arranged.

Eine weitere vorteilhafte Ausführung ergibt sich, wenn zur aplanatischen und achromatischen Abb-ildung der Leuchtfeldblende in die Objektebene des Mikroskopen dein Kondensor als Hilfalinse ein ein- oder meÜrteiliges Glied vorgeschaltet ist» dessen Abstand vom Kondensor größer Ist als -Y4 der Brennweite den Kondensors, während der Ab- stand der beiden asphäriechen Flächen voneinander zwischen Y9 und 74 der Brennweite des Kondensors liegt.A further advantageous embodiment results when a one- or multi-part element is connected upstream of your condenser as an auxiliary lens for aplanatic and achromatic imaging of the luminous field diaphragm in the object plane of the microscope, whose distance from the condenser is greater than -Y4 the focal length of the condenser the spacing of the two surfaces from each other between asphäriechen Y9 and 74 to the focal length of the condenser is located.

Schließlich Ist es zur Erzielung einer guten ehromatischen Korrektur von Vorteil, wenn das der Hilfslinse zugewandte Glied den Kondensors aus zwei miteinander ver-.kitteten Einzellinnen bentehto deren Gläser eine 9 -Differenz von größer als 20 aufweinen.Finally, in order to achieve a good eromatic correction, it is advantageous if the element facing the auxiliary lens uses the condenser made up of two individual cells cemented to one another, so that the lenses have a 9 difference of greater than 20.

Ein Ausführungebeispiel dea Gegenstandes der Erfindung Ist in der Zeichnung dergentelltg und zwar zeigen PiS, 1 ein Schema der Beleuchtungseinrichtung und lig, 2 eine maßstabgetraue der nachetehenden Tabelle entsprechende Linsenenordnung mit einer Apertur von A m 098. Tabel r + 78V5 d 0 a95 19564 6097. 1 r2 d2 m 2o5 19785 2597 r 127t8 3 1 1 m 1199 r4 + 22099 d 295 19785 2597 + 2316 d 13v0 18620 60o3 Radiun 4 r6 3490 in 1 x 404 )Achsen- 2 r 7 + 13t4 )bereich d 5 1090 19753 5298 r. + 3024 r Co r 9 00 d6 9; 1,0 it522 5996 Koordiaaten für die kophären r6 7 0 0 3 0913 2 0»15 6 0345 4 0963 9 0A8 6 12511 12 1938 2990 15 1995 io 5201 Die Werte in obiger Tabelle können hinsichtlich der Radien um 20 %, der Linsendicken und Lufträume um 10 %, der Brechzahlen um f 0,03 und der # -Werte um i'.5 abweichen. Die Koordinsten für die aaphärischen Flächen dürfen um ± 20 % variieren.An exemplary embodiment of the subject matter of the invention is shown in the drawing, namely PiS, 1 a diagram of the lighting device and lig, 2 a scale of the lens arrangement corresponding to the table below with an aperture of A m 098. Table r + 78V5 d 0 a95 19564 6097. 1 r2 d2 m 2o5 19785 2597 r 127t8 3 1 1 m 1199 r4 + 22099 d 295 19785 2597 + 2316 d 13v0 18620 60o3 Radiun 4 r6 3490 in 1 x 404 ) Axis- 2 r 7 + 13t4) range d 5 1090 19753 5298 r. + 3024 r co r 9 00 d6 9; 1.0 it522 5996 Coordinates for the copheres r6 7 0 0 3 0913 2 0 »15 6 0345 4 0963 9 0A8 6 12511 12 1938 2990 15 1995 io 5201 The values in the table above can deviate by 20% with regard to the radii, the lens thicknesses and air spaces by 10%, the refractive indices by f 0.03 and the # values by i'.5. The coordinates for the aaphheric surfaces may vary by ± 20 %.

Die vollständige Beleuchtungseinrichtung eines Durchlicht-Nikvoakopen umfaßt entsprechend der Fig. 1 eine Lichtquelle 1, einen Kollektor 2, eine Leuchtfeldblende 3, eine Hilfalinne 4, eine Aperturblende 5, für besondere Fälle einachaltbare Zusatzblenden 6, einen Kondennor und einen Objektträger 8. The complete illumination device of a transmitted light Nikvoacope comprises, as shown in FIG. 1, a light source 1, a collector 2, a luminous field diaphragm 3, an auxiliary channel 4, an aperture diaphragm 5, additional diaphragms 6 that can be adjusted for special cases, a condenser and an object carrier 8.

Der Kollektor 2 bildet zusamen mit der Hilfelinse 4 die Lichtquelle 1 in die Aperturblende 5 ab» während der Kondensor 7 diene Abbildung ins Unendliche projiziert. Die Leuchtfeldblende 3 wird von der Hilfelinse 4 In Verbindung mit den Kondenaor 7 aplanatisch und achrematisch In die Ebene den Objektträgers 8 den Nikroskopes abgebildet.The collector 2, together with the auxiliary lens 4, images the light source 1 into the aperture diaphragm 5 , while the condenser 7 projects the image into infinity. The luminous field diaphragm 3 is imaged aplanatically and achrematically by the auxiliary lens 4 in conjunction with the condenser 7 in the plane of the microscope slide 8 .

Diese aplanatisch-achromatische Abbildung der Leuchtfeldblende wird erfi4Ldungegemäß dadurch erreicht, daß der Kondensor zwei aophärigehe Linsenflächen 71 und 71t sowie ehramatisch korrigierende Kittflächen enthält. Patentensprüche 1. Aplanatisch-achromatiach korrigierter aus mindestens zwei Gliedern bestehender Kondensorg insbesondere für Durchlichtmikroskopieg dadurch gekennzeichnet, daß zwei benachbarte saphärische Plächen (71 1 711) vorgesehen sind, durch deren Pormgebung sich eine Aplanasie über' das gesamte Bündel der Öffnungsstrahlen ergibt.This aplanatic-achromatic imaging of the luminous field diaphragm is achieved according to the invention in that the condenser contains two aopheric lens surfaces 71 and 71t as well as correcting cemented surfaces. Patent claims 1. Aplanatic-achromatiach corrected condenser consisting of at least two members, in particular for transmitted light microscopy, characterized in that two adjacent sapheric planes (71 1 711) are provided, the shape of which results in an aplanasia over the entire bundle of the aperture rays.

2. Kondensor nach Anspruch 19 dadurch gekennzeichnet, daß vor und hinter den die aophärischen Plächen tragenden 'Linsen weitere damit verkittete oder freistehende, aus Einzellinsen oder verkitteten Gliedern bestehende optisch wirksame Komponenten angeordnet sind.2. Condenser according to claim 19, characterized in that before and behind the 'lenses carrying the aophheric planes' further cemented or cemented with it free-standing, optically effective, consisting of individual lenses or cemented links Components are arranged.

3. Kondensor nach Anspruch 1 oder 29 dadurch gekennzeichnet, daß ihm Ua Hilfalinse (4) ein ein- oder mehrteiliges Glied vorgeschaltet ist, dessen Abstand vom Kondensor (7) größer ist als Y4 der Brenaweite des Kondensors, während der Abstand der beiden aaphärischen Plächen (71 ; 711) voneinander zwischen Y9 und Y4 der Brennweite des Kondensors liegt. 3. Condenser according to claim 1 or 29, characterized in that it Ua auxiliary lens (4) is preceded by a one-part or multi-part member, the distance from the condenser (7) is greater than Y4 of the Brenaweite of the condenser, while the distance between the two aaphärischen planes (71; 711) lies between Y9 and Y4 of the focal length of the condenser.

4. Kondensor nach Anspruch 39 dadurch gekennzeichnetg daß das der Hilfslinse (4) zugewandte Glied des Kondensora aus zwei miteinander verkitteten Einzellinsen besteht, deren Gläser eine 0 -Differenz von größer als 20 aufweisen.4. Condenser according to claim 39 characterized in that the auxiliary lens (4) facing member of the condenser consists of two individual lenses cemented to one another, the glasses of which have a 0 difference of greater than 20.

5. Kondensor nach Anspruch 49 gekennzei ohnet durch nachstehende Konstruktionamerkmale bezögen auf einen Koildensor mit einer Apertur von A = 098. labelle + 7895 d 895 r2 = m 5090 1 19564 6097 r 3 = - 12798 d2 295 19785- 2597 1199 r4 + 22099 2396 d 3 = 295 19785 2597 r5 r 34x0 Radiun d4 - 13v0 196M 6093 6 iß r = + 1394 Achsen- 494 ? bereich 2 re = + 3094 d 5 1090 19753 5298 r 9 Co 1 3 7084 rio 00 d6 190 19522 5996 Koordiaaten für die Aophären r 6 r. 0 0 3 0913 2 0915 6 0945 -4 0963 9 6 1951 12 1938 8 2290 15 1995 io 5tOi 8,63 6. Kondensor nach. Anopruch 5 , dadurch gekonnzeichnotg daß die Werte,der Radien um 20 %, der Linsendicken und lufträume um i0 %, der Brechzahlen um f 0903 und der 9 -Werte um f 5 abweichen können und die für die tophärischen Plächen angegebenen Koordinaten ua .+ 20 % verlieren dUrfen. 5. Condenser according to claim 49 marked without the following design features related to a coil sensor with an aperture of A = 098. label + 7895 d 895 r2 = m 5090 1 19564 6097 r 3 = - 12798 d2 295 19785-2597 1199 r4 + 22099 2396 d 3 = 295 19785 2597 r5 r 34x0 Radiun d4 - 13v0 196M 6093 6 eat r = + 1394 axes- 494 ? area 2 re = + 3094 d 5 1090 19753 5298 r 9 Co 1 3 7084 rio 00 d6 190 19522 5996 Coordinates for the Aophäres r 6 r. 0 0 3 0913 2 0915 6 0945 -4 0963 9 6 1951 12 1938 8 2290 15 1995 io 5tOi 8.63 6. Condenser after. Anopruch 5, characterized in that the values of the radii by 20%, the lens thicknesses and air spaces by 10 %, the refractive indices by f 0903 and the 9 values by f 5 and the coordinates given for the top-spherical planes, etc. + 20 % may lose.