DE2739422C3 - Fünflinsiges Mikroskopobjektiv zehnfacher Vergrößerung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein fünflinsiges Mikroskopobjektiv zehnfacher Vergrößerung mit einer numerischen Apertur von 0,25 und großem Arbeitsabstand.

Aus der GB-PS 15 11 383, Tabelle 7, ist ein Mikroskopobjektiv dieser Art bekannt, das eine Petzval-Summe von 1,47 besitzt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein aus fünf Linsen bestehendes Mikroskopobjektiv mit kleiner Bildfeldkrümmung und gleichzeitig gutem Auflösungsvermögen zu schaffen.

Diese Aufgabe wird durch die Ausbildung des Mikroskopobjektivs der eingangs genannten Art entsprechend den in dem Kennzeichnen eines der Ansprüche aufgeführten Merkmalen gelöst.

Mit einer Petzval-Summe zwischen 0,08 und 0,223 gewährleisten die erfindungsgemäßen Objektive eine wesentliche kleinere Bildfeldkrümmung.

Im folgenden wird der Erfindungsgegenstand anhand der Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt

Fig. 1 eine schematische Schnittansicht der erfindungsgemäßen Objektive,

Fig. 2 Korrekturkurven eines ersten Mikroskopobjektivs nach der vorliegenden Erfindung,

Fig. 3 Korrekturkurven eines zweiten Mikroskopobjektivs nach der vorliegenden Erfindung,

Fig. 4 Korrekturkurven eines dritten Mikroskopobjektivs nach der vorliegenden Erfindung.

Das Mikroskopobjektiv nach der Erfindung hat den schematisch in Fig. 1 dargestellten Aufbau. Es besteht aus fünf Linsen, wobei die erste Linse eine Sammellinse, die zweite Linse eine meniskusförmige Sammellinse, deren konvexe Oberfläche gegenstandsseitig gerichtet ist, die dritte Linse eine Zerstreuungslinse, die vierte Linse eine meniskusförmige Sammellinse, deren konkave Oberfläche gegenstandsseitig liegt und die fünfte Linse eine bikonvexe Linse ist.

Bei der Entwicklung der erfindungsgemäßen Objektive hat sich die Einhaltung der folgenden Bedingungen aus den nachstehend erläuterten Gründen als wesentlich erwiesen.

(1) 0,14 f < d[tief]3 < 0,5 f

(2) 0,28 f < |r[tief]2| < 0,69 f

0,28 f < |r[tief]8| < 0,69 f

(3) 0,5 < r[tief]4/r[tief]3 < 2,7

(4) 0,4 d[tief]4 < d[tief]5/n[tief]3 + d[tief]6 + d[tief]7/n[tief]4 < 2,5 d[tief]4

(5) kleines Ny[tief]3 < 35, kleines Ny[tief]1 > 50, n[tief]1 > 1,60.

Darin bezeichnen

f die Brennweite des Objektivs,

r[tief]2 den Krümmungsradius auf der bildseitigen Oberfläche der ersten Linse,

r[tief]3 und r[tief]4 die Krümmungsradien auf den betreffenden Seiten der zweiten Linse,

r[tief]8 den Krümmungsradius der bildseitigen Oberfläche der vierten Linse, d[tief]3, d[tief]5 und d[tief]7 die Dicken der zweiten, dritten und vierten Linse,

d[tief]4 den Luftabstand zwischen zweiter und dritter Linse,

d[tief]6 den Luftabstand zwischen dritter und vierter Linse,

n[tief]1, n[tief]3 und n[tief]4 die Brechungsindizes der ersten, dritten und vierten Linse und

kleines Ny[tief]1 und kleines Ny[tief]3 die Abbe-Zahlen der ersten und dritten Linse.

Von diesen Bedingungen dient die Bedingung (1) zur Begrenzung der Dicke der zweiten Linse. Wenn die Dicke d[tief]3 kleiner als 0,14 f - dem unteren Grenzwert von Bedingung (1) - wird, wird Koma beträchtlich groß. Wenn d[tief]3 größer als 0,5 f wird, wird es unmöglich, sphärische Aberration auf einen gut ausgeglichenen Zustand zu korrigieren.

Was die Bedingung (2) betrifft, so wird, wenn der Krümmungsradius |r[tief]2| der bildseitigen Oberfläche der ersten Linse kleiner als 0,28 f ist, sphärische Aberration überkorrigiert. Wenn andererseits |r[tief]2| größer als 0,69 f ist, wird die Astigmatismusdifferenz groß. Wenn der Krümmungsradius |r[tief]8| der bildseitigen Oberfläche der vierten Linse kleiner als 0,28 f ist, werden sphärische Aberration und Koma groß. Wenn |r[tief]8| größer als 0,69 f ist, wird Koma ebenfalls groß.

Die Bedingung (3) bezieht sich auf die Korrektur von chromatischer Queraberration. Bei Mikroskopobjektiven mit hoher Vergrößerung ist es schwierig, chromatische Queraberration gut zu korrigieren. Daher sind Mikroskopobjektive im allgemeinen so ausgelegt, dass chromatische Queraberration in bestimmtem Umfang verbleibt, die durch das Okular korrigiert wird. Daher werden Mikroskopobjektive mit niedriger Vergrößerung ebenfalls so ausgelegt, dass chromatische Queraberration in geeigneter Größe verbleibt, so dass die verbleibende chromatische Queraberration vom Okular gut korrigiert wird. Das Mikroskopobjektiv nach der vorliegenden Erfindung ist gleichfalls so ausgebildet, dass chromatische Queraberration angemessener Größe verbleibt. Aus diesem Grunde werden die Krümmungsradien der Oberflächen der zweiten Linse so gewählt, dass ihr Verhältnis die Bedingung (3) erfüllt. Wenn r[tief]4/r[tief]3 kleiner als 0,5 ist, wird die chromatische Queraberration zu groß. Wenn r[tief]4/r[tief]3 größer als 2 ist, wird die chromatische Queraberration zu klein und dies ist aus dem beschriebenen Grunde nicht zweckmäßig.

Was die Bedingung (4) anbetrifft, so wird, wenn d[tief]5/n[tief]3 + d[tief]6 + d[tief]7/n[tief]4 größer als 0,4 d[tief]4 ist, chromatische Queraberration kleiner als bei Mikroskopobjektiven mit hoher Vergrößerung. Darüber hinaus wird Koma beträchtlich groß. Wenn die obenerwähnte Summe größer als 2,5 d[tief]4 ist, wird sphärische Aberration beträchtlich. Insbesondere der Luftabstand d[tief]6 hat großen Einfluß auf sphärische Aberration.

Die Bedingung (5) dient dazu, die Petzval-Summe und die sphärische Aberration unter Berücksichtigung der chromatischen Queraberration gut zu korrigieren. Wenn kleines Ny[tief]3 > 35 oder kleines Ny[tief]1 < 50 ist, wird sphärische Aberration unterkorrigiert. Wenn andererseits n[tief]1 < 1,60 ist, wird die Petzval-Summe ungünstig und die Ebenheit des Bildes wird beeinträchtigt. Darüber hinaus ist die Tatsache, dass das Material der ersten Linse entsprechend der Bedingung (5) gewählt wird, auch wirksam für eine gute Korrektur von Astigmatismus.

Das erste erfindungsgemäße Objektiv weist die nachstehend in Tabelle 1 aufgeführten numerischen Daten auf:

Tabelle 1

Das zweite erfindungsgemäße Objektiv weist die nachstehend in Tabelle 2 aufgeführten numerischen Daten auf:

Tabelle 2

Das dritte erfindungsgemäße Objektiv weist die nachstehend in Tabelle 3 aufgeführten numerischen Daten auf:

Tabelle 3

Darin bezeichnen

r[tief]1 bis r[tief]10 die Krümmungsradien der Linsenoberflächen,

d[tief]1 bis d[tief]9 die Dicken der Linsen bzw. Luftabstände zwischen diesen,

n[tief]1 bis n[tief]5 die Brechungsindizes der Linsen,

kleines Ny[tief]1 bis kleines Ny[tief]5 die Abbe-Zahlen der Linsen,

f die Brennweite des Objektivs,

N.A. die numerische Apertur,

kleines Beta die Vergrößerung und

W.D. den Arbeitsabstand.

Claims (3)

1. Fünflinsiges Mikroskopobjektiv zehnfacher Vergrößerung mit einer numerischen Apertur von 0,25 und großem Arbeitsabstand, gekennzeichnet durch die nachstehend aufgeführten Daten

Darin bezeichnen

r[tief]1 bis r[tief]10 die Krümmungsradien der Linsenoberflächen,

d[tief]1 bis d[tief]9 die Dicken der Linsen bzw. Luftabstände zwischen diesen,

n[tief]1 bis n[tief]5 die Brechungsindizes der Linsen,

kleines Ny[tief]1 bis kleines Ny[tief]5 die Abbe-Zahlen der Linsen,

f die Brennweite des Objektivs,

N.A. die numerische Apertur,

kleines Beta die Vergrößerung und

W.D. den Arbeitsabstand

oder durch Werte, die ausgehend von diesem Datensatz durch eine Variation zunächst einer der folgenden Größen entstehen

(1) 0,14 f < d[tief]3 < 0,5 f

(2) 0,28 f < |r[tief]2| < 0,69 f

0,28 f < |r[tief]8| < 0,69 f

(3) 0,5 < r[tief]4/r[tief]3 < 2,7

(4) 0,4 d[tief]4 < d[tief]5/n[tief]3 + d[tief]6 + d[tief]7/n[tief]4 < 2,5 d[tief]4

(5) kleines Ny[tief]3 < 35, kleines Ny[tief]1 > 50, n[tief]1 > 1,60.

Darin bezeichnen f die Brennweite des Objektivs,

r[tief]2 den Krümmungsradius auf der bildseitigen Oberfläche der ersten Linse,

r[tief]3 und r[tief]4 die Krümmungsradien auf den betreffenden Seiten der zweiten Linse,

r[tief]8 den Krümmungsradius der bildseitigen Oberfläche der vierten Linse,

d[tief]3, d[tief]5 und d[tief]7 die Dicken der zweiten, dritten und vierten Linse,

d[tief]4 den Luftabstand zwischen zweiter und dritter Linse,

d[tief]6 den Luftabstand zwischen dritter und vierter Linse,

n[tief]1, n[tief]3 und n[tief]4 die Brechungsindizes der ersten, dritten und vierten Linse und

kleines Ny[tief]1 und kleines Ny[tief]3 die Abbe-Zahlen der ersten und dritten Linse,

wobei für die jeweils restlichen Größen des gesamten Datensatzes eine Variation innerhalb des lückenlos um diese Daten liegenden Bereichs erfolgt, in welchem sich ein Zerstreuungskreisdurchmesser von maximal dem 1,2fachen des Zerstreuungskreises beim Ausgangsdatensatz ergibt.

2. Fünflinsiges Mikroskopobjektiv zehnfacher Vergrößerung mit einer numerischen Apertur von 0,25 und großem Arbeitsabstand, gekennzeichnet durch die nachstehend aufgeführten Daten:

Fortsetzung

Darin bezeichnen

r[tief]1 bis r[tief]10 die Krümmungsradien der Linsenoberflächen,

d[tief]1 bis d[tief]9 die Dicken der Linsen bzw. Luftabstände zwischen diesen,

n[tief]1 bis n[tief]5 die Brechungsindizes der Linsen,

kleines Ny[tief]1 bis kleines Ny[tief]5 die Abbe-Zahlen der Linsen,

f die Brennweite des Objektivs,

N.A. die numerische Apertur,

kleines Beta die Vergrößerung und

W.D. den Arbeitsabstand

oder durch Werte, die ausgehend von diesem Datensatz durch eine Variation zunächst einer der folgenden Größen entstehen

(1) 0,14 f < d[tief]3 < 0,5 f

(2) 0,28 f < |r[tief]2| < 0,69 f

0,28 f < |r[tief]8| < 0,69 f

(3) 0,5 < r[tief]4/r[tief]3 < 2,7

(4) 0,4 d[tief]4 < d[tief]5/n[tief]3 + d[tief]6 + d[tief]7/n[tief]4 < 2,5 d[tief]4

(5) kleines Ny[tief]3 < 35, kleines Ny[tief]1 > 50, n[tief]1 > 1,60.

Darin bezeichnen

f die Brennweite des Objektivs,

r[tief]2 den Krümmungsradius auf der bildseitigen Oberfläche der ersten Linse,

r[tief]3 und r[tief]4 die Krümmungsradien auf den betreffenden Seiten der zweiten Linse,

r[tief]8 den Krümmungsradius der bildseitigen Oberfläche der vierten Linse,

d[tief]3, d[tief]5 und d[tief]7 die Dicken der zweiten, dritten und vierten Linse,

d[tief]4 den Luftabstand zwischen zweiter und dritter Linse,

d[tief]6 den Luftabstand zwischen dritter und vierter Linse,

n[tief]1, n[tief]3 und n[tief]4 die Brechungsindizes der ersten, dritten und vierten Linse und

kleines Ny[tief]1 und kleines Ny[tief]3 die Abbe-Zahlen der ersten und dritten Linse,

wobei für die jeweils restlichen Größen des gesamten Datensatzes eine Variation innerhalb des lückenlos um diese Daten liegenden Bereichs erfolgt, in welchem sich ein Zerstreuungskreisdurchmesser von maximal dem 1,2fachen des Zerstreuungskreises beim Ausgangsdatensatz ergibt.

3. Fünflinsiges Mikroskopobjektiv zehnfacher Vergrößerung mit einer numerischen Apertur von 0,25 und großem Arbeitsabstand, gekennzeichnet durch die nachstehend aufgeführten Daten:

Fortsetzung

Darin bezeichnen

r[tief]1 bis r[tief]10 die Krümmungsradien der Linsenoberflächen,

d[tief]1 bis d[tief]9 die Dicken der Linsen bzw. Luftabstände zwischen diesen,

n[tief]1 bis n[tief]5 die Brechungsindizes der Linsen,

kleines Ny[tief]1 bis kleines Ny[tief]5 die Abbe-Zahlen der Linsen,

f die Brennweite des Objektivs,

N.A. die numerische Apertur,

kleines Beta die Vergrößerung und

W.D. den Arbeitsabstand

oder durch Werte, die ausgehend von diesem Datensatz durch eine Variation zunächst einer der folgenden Größen entstehen

(1) 0,14 f < d[tief]3 < 0,5 f

(2) 0,28 f < |r[tief]2| < 0,69 f

0,28 f < |r[tief]8| < 0,69 f

(3) 0,5 < r[tief]4/r[tief]3 < 2,7

(4) 0,4 d[tief]4 < d[tief]5/n[tief]3 + d[tief]6 + d[tief]7/n[tief]4 < 2,5 d[tief]4

(5) kleines Ny[tief]3 < 35, kleines Ny[tief]1 > 50, n[tief]1 > 1,60.

Darin bezeichnen

f die Brennweite des Objektivs,

r[tief]2 den Krümmungsradius auf der bildseitigen Oberfläche der ersten Linse,

r[tief]3 und r[tief]4 die Krümmungsradien auf den betreffenden Seiten der zweiten Linse,

r[tief]8 den Krümmungsradius der bildseitigen Oberfläche der vierten Linse,

d[tief]3, d[tief]5 und d[tief]7 die Dicken der zweiten, dritten und vierten Linse,

d[tief]4 den Luftabstand zwischen zweiter und dritter Linse,

d[tief]6 den Luftabstand zwischen dritter und vierter Linse,

n[tief]1, n[tief]3 und n[tief]4 die Brechungsindizes der ersten, dritten und vierten Linse und

kleines Ny[tief]1 und kleines Ny[tief]3 die Abbe-Zahlen der ersten und dritten Linse,

wobei für die jeweils restlichen Größen des gesamten Datensatzes eine Variation innerhalb des lückenlos um diese Daten liegenden Bereichs erfolgt, in welchem sich ein Zerstreuungskreisdurchmesser von maximal dem 1,2fachen des Zerstreuungskreises beim Ausgangsdatensatz ergibt.