DE2811095A1 - Mikroskopobjektiv - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Mikroskopobjektiv.

Objektive mit Linsensystemen, die an den Vorder- und Rückseiten dicke Meniskuslinsen aufweisen, um die Bildebene flacher zu gestalten und um die Petzval-Summe des Linsensystems insgesamt auf ein Minimum zu verringern^ sind bereits bekannt. Derartige Objektive haben eine große Arbeitsdistanz bzw. Reichweite WD. Die vordere Linsengruppe, die eine dicke Meniskuslinse objektseitig aufweist, hat jedoch unvermeidlich eine Gesamtbrennweite, die größer ist als diejenige einer vorderen Linsengruppe in einem Üblichen Mikroskopobjektiv, das keine dicke Meniskuslinse enthält. Bei Objektiven mit einer dicken Meniskuslinse in der ersten Linsengruppe nimmt der Betrag der longitudinalefychromatischen Aberration in der vorderen Linsengruppe nahezu proportional mit der

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b · 2811035

Brennweite der vorderen Linsengruppe zu.

Dicke Meniskuslinsen, die an den vorderen und rückwärtigen Seiten eines Objektivs vorgesehen werden, haben die gemeinsame Natur, die iongitudinale chromatische Aberration und laterale chromatische Aberration gleichzeitig wesentlich zu verstärken bzw. zu verschlechtern, und zwar bezüglich dieser Komponenten und des gesamten Linsen· systems. In einem Linsensystem bzw. Objektiv mit solchem Aufbau ergeben dicke Meniskuslinsen, die an den vorderen und rückwärtigen Seiten angeordnet sind, eine Unterkorrektur des Astigmatismus und eine Überkorrektur der Verzeichnung zusätzlich zur erwähnten Erhöhung der chromatischen Aberration.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Mikroskopobjektiv zu schaffen, welches eine hohe Auflösung hat und dessen Reichweite wesentlich vergrößert ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine erste negative Meniskuslinse mit einer objektseitigen konkaven Fläche, eine zweite positive Linse, eine dritte positive, gekittete Linse, eine hintere Linsengruppe mit einer vierten positiven Linse und einer fünften negativen, gekitteten Linse vorgesehen sind, wobei die hintere Linsengruppe weit von der vorderen Linsengruppe entfernt ist und daß folgende Bedingungen erfüllt werden:

(1) 2,8£<d₇

(2) 0,3£ < Jr₁I < 0,45f

(3) 0,85f < |r₁₂| <, l,2f

(4) 0,8f < f_A <, 1, 25f

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den UnteransprUchen.

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Die Verzeichnung liefert keine praktischen Probleme bei Objektiven für Mikroskope, άα sie im allgemeinen schmale bzw, enge reale Gesichtsfelder und entsprechend enge Bildebenen aufweisen.

Bei dem Objektiv gemäß der Erfindung sind die dicken Meniskuslinsen an den vorderen und rückwärtigen Seiten zum Abflachen der Bildebene vorgesehen. Der Astigmatismus wird durch Krümmen der Linsen korrigiert. Die chromatische Aberration wird dadurch verhindert, daß die vordere Linsengruppe A so konzipiert ist, daß sie keine große Brennweite hat. Außerdem ist eine gekittete Fläche in der vorderen Linsengruppe vorgesehen, wobei die gekittete Fläche in der dritten Linsenkomponente L- ausgebildet ist und diese Linsenfläche die chromatische Aberration in der vorderen Linsengruppe korrigiert/ außerdem ist eine weitere Kittfläche in der fünften Linsenkomponente L~ der hinteren Linsengruppe B ausgebildet, um in zufriedenstellender Weise die chromatische Restaberration zu korrigieren.

Die Bedingung (1) ist bestimmt, damit die asymmetrische Koma durch Festlegung eines ausreichend großen Luftspaltes d₇ zwischen der vorderen und hinteren Linsengruppe A und B korrigiert wird, sowie zur Korrektur der chromatischen Aberration. Wenn υ-, kleiner als die untere Grenze ist, die durch die Bedingung (1) festgelegt ist, werden die Koma und die chromatische Aberration verschlechtert.

Die Bedingung (2) bestimmt die Korrektur der Aberrationen unter Beibehaltung einer günstigen Flachheit der Bildebene. Wenn IrJ kleiner als die untere Grenze der Bedingung (2) ist, wird die Koma verschlechtert und eine Reichweite WD, die ausreichend

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groß ist, ist imstande, sphärische Aberration zu erzeugen. Wenn Ir₁J die obere Grenze der Bedingung ^2) überschreitet, ergibt sich bezüglich der bildseitigen Fläche der fünften Linsenkomponente L~ eine Schwierigkeit bei der Korrektur der Feldkrümmung, wodurch es unmöglich ist, die Koma zu korrigieren.

Die Bedingung (3) ist erforderlich, um den Astigmatismus und die achsenferne Koma,bzw. die achsenfernen Abbildungsfehler zu korrigieren, wobei die obere Grenze dieser Bedingung die Grenze zur

Korrektur des Astigmatismus und der Koma festlegt. Wenn

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obere Grenze überschreitet, ist es schwierig, den Astigmatismus und die Koma zu korrigieren. Ist jedoch |r,,J kleiner als die untere Grenze der Bedingung (3), dann wird demgegenüber der Astigmatismus und die Koma überkorrigiert.

Die Bedingung (4) dient zur optimalen Korrektur der sphärischen und chromatischen Aberration. Wenn die Gesamtbrennweite f. der vorderen Linsengruppe A kleiner als die untere Grenze in der Bedingung (4) ist, ist diese Brennweite zu klein, um in geeigneter Weise die Vergrößerung zwischen der vorderen und hinteren Linsengruppe auszugleichen und in ungünstiger Weise die Aberrationen zu korrigieren, wodurch die sphärische Aberration verschlechtert wird. Da die longitudinale und laterale chromatische Aberration proportional zur Brennweite der vorderen Linsengruppe A verschlechtert werden, ist es andererseits erforderlich, die Brennweite der vorderen Linsengruppe A zu verkleinern. Daher wird die chromatische

Aberration verschlechtert, wenn die Brennweite f. die obere Grenze

der Bedingung (4) überschreitet.

Die chromatische Aberration kann weiterhin effektiv korrigiert werden und das Sekundärspektrum wird auf ein Minimum gebracht, wenn wenig- 809839/081 1

stens eine' Kittfläche in der vorderen und hinteren Linsengruppe A, B angeordnet wird , wobei außerdem eine wenig streuendes Glas (v >. 80) verwendet wird, welches eine außerordentlich hohe Streukraft hat und für wenigstens eine der Linsen L~, die bildseitige Linse der gekitteten Komponente L_, die positive Linse L. und die objektseitige Linse der gekitteten Linsenkomponente L,- verwendet wird. Es ist außerdem möglich, die chromatische Aberration weiter günstig zu korrigieren, wenn die Bedingung _o - f erfüllt wird. B

In vorstehender Gleichung ist ΣV^ die Summe aller Differenzen der Abbezahlen zwischen entsprechenden Paaren von Linsenelementen, die auf beiden Seiten wenigstens einer gekitteten Oberfläche der voi···- > i'isengruppe angeordnet sind, und Lv die Summe aller Differenzen der Abbezahlen zwischen den

entsprechenden Paaren von Linsenelementen, die an beiden Seiten wenigstens einer Kittfläche in der hinteren Linsengruppe angeordnet sind.

Die vorerwähnte Beziehung wird durch die Ausführungsformen des Objektivs erfüllt.

Die Erfindung schafft somit ein Mikroskop, insbesondere ein planes achromatisches Mikroskop mit mittlerer Verstärkung.

Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand von Zeichnungen zur Erläuterung weiterer Merkmale beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine Schnittansicht einer ersten Ausführungsforra,

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Fig_e' 2 die Aberrationscharakteristiken der Ausführungsform nach Fig. 1,

Fig. 3 eine Schnittansicht einer zweiten Ausführungsform,

Fig. 4 graphische Darstellungen zur Erläuterung der Aberrationseigenschaften der zweiten AusfUhrungsform,

Fig. 5 eine Schnittansicht des Aufbaus einer dritten Ausführungsforra, und ,

Fig. 6 graphische Darstellungen zur Erläuterung der Aberrationseigenschaften der dritten AusfUhrungsform.

Im folgenden werden Ausfuhrungsformen des erfindungsgemäßen Mikroskopobjektivs beschrieben.

AusfUhrungsform 1

3 - 20X, NA = 0,46, WD « 0, 2422, f = 1, f_A = 1,131 r^ = -0,3728

d_L = 0,6951 Xi₁ - 1,7725 ν _χ - 49,6

JT₂ - -0,7076

d₂ = 0,0113
r₃ = 30/^899

d₃ « 0,2105 n₂ » 1,497 ν ₂ » 81,6

r₄ - -1, 0993

d₄ β 0,0100
r₅ - 3,6804

d₅ - 0,1155 n₃ - 1,7618 ^v 3 ^β 27,11

r₆- 1,1203 809839/0811

d_fi - 0,3145 ti_A - 1^497 ν _Λ - 81,6

-4,9268

4,9513

d_? - 3,1525 i:

d₈ = 0,3014

r_Q * -3, 0944

= 0,0628

r₁₀ - 2, 5059

"⁸⁶,²⁸¹²

r₁₂ = 1,0903

Ausführungsform 2

1,497 ν _ς » 81,6

d₁₀ = 0,5401 n₆ - 1,6779

0-3111 η-ν ₆ - 55,33

43^84

ß « 2OX, NA - 0^46, WD - 0.2399, £ - 1_# f. «= 1 176

A 9

η, » 1,618

-2,6466

0,3145 η₄ - 1,4925

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S ,6 V _ι » 63,38

-0,3237

O₁ = 0,6218 -0, 6681

d₂ = 0, 0113, . , -10,5599

d₃ = 0,2113 η₂ » 1,-618

-1 ,0320

d, = 0,. 0088 4,9815

d₅ = 0,1157 η₃ - l.,7618 ^v 3 " ²⁷ >^η

1,1995 ₂ » 63,,38

V ₄ - 81,

2811035 A2j

,T8 - 5^1483 d8 = ο,	,3019	n5 β	1,	66672	ν 5 - 48,	32
r9 - -3,6598
d9 = 0,	,2126
r10 - 2 ,1028 dio -	0,4076	n6 β	1	,58913	ν 6 - 61	,11
ru - -4, 2073 dll =	0,3120	n7 -	1	,68065	V .η B 37	,39
X12 = 1,1062
Ausführunqsform 3				•		. 1

B- 2OX, "»-0,65. WD- 0,2356, f - 1. ** " ^l'

-0,3806

ί it·) \) , ^β 47,87

_d = 0 7056 n, - 1,757 ν _χ

r2	- -0,	7942	o,	0115	*2 - 1,48656	ν 2 - 84,	47
		d2 *	o,	2135 ι
r3	- -8,	5516 d3 ~	O1	r0102	n3 - 1,74077	ν 3 - 27	,79
r4	- -0,	,9778 d4 B	0	,117 2	n4 = 1,48656	ν 4 - 84	,47
r5	. - 6<	2374 d5e	= 0	,3189
		3626 d6 =

r₇ - -2,1415

d₇ - 3,1970

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■ 281109:

3,5894

dg = 0,3057 r₉ - -3,-7216

d₉ = 0,0382 r₁₀ - 2,,, 1991

d₁₀ - 0 ,5732

" ²

0, 3150

1, 0544

1,4925

1,6180

1,68065

81,9

63,38 37,39

In vorstehenden Ausführungsformen bezeichnen r.. bis r..« die Krümmungsradien der Oberflächen der betreffenden Linsen, d. bis d^ die Dicke der jeweiligen Linsen und die Luftspalten zwischen den Linsen, n.. bis n₇ die Brechungsindizes der jeweiligen Linsen und v-, bis v₇ die Abbezahlen der jeweiligen Linsen.

Der Aufbau der Ausführungsform 1 ist in Fig_o 1 gezeigt« Die Ausführungsform 2 ist ein Objektiv mit dem in Fig₀ 3 gezeigten Aufbau und besteht aus einer ersten Linse L, aus einem Material mit niedrigem Brechungsvermögen. Bei diesem Objektiv wird die sphärische Aberration sowie die achsenferne laterale Aberration günstig korrigiert, wobei die achsenferne laterale Aberration auf Grund der sphärischen Aberration erzeugt wird, obgleich eine Linsenkomponente L, aus einem Glasmaterial verwendet wird, das niedrigen Brechungsindex hat. Bei der Ausführungsform 3 wird der in Fig. 5 gezeigte Aufbau verwendet, mit dem Aberrationen auch dann günstig korrigiert werden, wenn die gekittete

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Oberfläche objektseitig konvex ist im Gegensatz zu den gekitteten Linsenkomponenten, die in der hinteren Linsengruppe B bei den Ausfuhrungsformen 1 und 2 angeordnet sind.

Vorstehende Beschreibung zeigt, daß das Objektiv gemäß der Erfindung eine zufriedenstellend große Reichweite hat, eine flache Bildebene liefert und die Aberrationen über einen großen Gesichtswinkel günstig korrigiert.

In den Tabellen gibt ß die Vergrößerung an, während NA die numerische Öffnung (numerische Apertur), WD die Reichweite, f die Brennweite des gesamten Objektivs und f. die Brennweite der gesamten vorderen Linsengruppe angeben.

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Claims (1)

1. .ο < ί-y

   Ί 1, ) I''

   oot 7643

   14. Mars 1978

   SK/

   Patentansprüche

   T. Mikroskopobjektiv,

   dadurch gekennzeichnet, daß eine erste negative Meniskuslinse mit einer objektseitigen konkaven Flüche, eine zweite positive Linse, eine dritte positive gekittete Linse, eine hintere Linsengruppe mit einer vierten positiven Linse und einer fünften negativen gekitteten Linse vorgesehen sind, wobei die hintere Linsengruppe weit von der vorderen Linsengruppe entfernt ist und daß folgende Bedingungen erfüllt werden;

   (1) 2,. 8f < ^d7" <
   ms 0,45f (2) ο, 3f Ir₁I I < V^f (3) 0, 85f < ■ l^r12 1 2St (4) ο, 8f ^f A t

   809839/081 1

   2. Mikroskopobjektiv nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es folgende Daten aufweist:

   β - 2OX, NA « 0,46, WD - 0,2422, f-l, f _A » 1,131 T₁ - -0,3728

   ν . « 49 ,6

   ^dl" 0,6951
   • > ,ⁿ.i ~ I₁ - -0,7076 ^d2 - 0,0113 - 30,7899 d₃ - 0.,2105 n₂ -» - -1, 0993 d₄ = 0,0100 » 3,6804 ^d5 - 0,1155 ⁿ3 ^e - 1 ,L203 d₆ - 0,3145 ⁿ4 " 1, « -4,9268 d₇ - 3,1525 - 4,9513 d₈ - 0,3014 n₅ - - -3,0944 d₉ - 0,0628 - 2,5059 ■ 0,5401 ⁿ6- ™ — Ou j*· O 1 .A
   ' 0 3111 ⁿ7 * - 1 0903 ,7725 _r497 7618 497 .497 6779 6134

   ν:

   ₄ - 81,6

   ₅ - 81,6

   V ₆ - 55, 33

   ₇ - 43, 84

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   3. Mikroskopobjektiv nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es folgende Daten aufweist?

   ß - 2OX, NA = 0 ,46, r₁ » -0 ,3237

   0,2399, f - 1, f. « 1 ,176

   ^dl = 0 ,6218 n, « 1, 618 ^V 1 ■ 63_r 38 ^r2 ^β -0,6681 f ^d2 - o, 0113 ^r3 ^s -10 ,5599 ^d3 = 0
   ι 2113 ⁿ2 ^ra 1 618 ^V 2 - 63^ 38 ^r4 - -1, 0320 ^d4 - 0, PO88 ^r5 ^β 4, 9815 ^d5 - °, 1157 ⁿ3 ⁼ 1,7618 ^V 3 = 27, 11 ^r6 ■ 1, 1995 ^d6 ⁼ o,, 3145 ⁿ4 ⁼ 1, 4925 ' ^V 4 -81/9 ^r7 ⁼ -2, 6466 ^d7 - 3, 6281 ^r8 ⁼ 5, 1483 Oy 3019 1, G6G72 ^V !, ·- 4 U₁ XJ. ^r9 - -3, 6598 ^d9 - 0 2126 ^rio - 2, 1028

   r_u - -4_/l2073 r₁₂ » I^ 1062

   0, 4076 n₆ « 1,58913

   0,,3120 n_? - 1^,68065

   8098 3 9/08 11

   υ ₆ - Gl, .11

   37,.39

   4. Mikroskopobjektiv nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es folgende Daten aufweist:

   1 757

   3-20X, NA=O, 65, WD = 0,2356, £ χ » -0,3806

   Cl₁ = 0,7Q56 , H₁ r₂ - -0,7942

   d₂ = 0,0115 r₃ - -8,, 5516

   1, f

   ^r4 * -0_r9778

   2374

   0,2135 n₂ - 1,48656

   0,,Q102

   - 2P931

   - 1,0544

   - 0,3150 n₇ - 1,68065

   809839/0811

   ,^e 47^87

   V₂- 84,47

   ^d5 ⁼ 0« - ,1172 n₃ » 1^74077 ^v 3 ^β 27, 79 1, 3626 ^d6^e o, 3189 n₄ - 1^48656 ^V 4 ^β 84, 47 -2,,1415
   ^d7 - 3, , 1970. 3_f 5894 ^d8 ⁼ 0 ,3057 \. n₅ - 3,,4925 ^V 5 " 81 -3,7216 ^d9 " 0 ,0382 • 2,1991 ^d10 Oj5732 n₆ - 1 6180 ^V 6 " 63 31
   t

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