DE2811095A1 - Mikroskopobjektiv - Google Patents
MikroskopobjektivInfo
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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 < fA <, 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
Ί2
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
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:
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Fige' 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.
3 - 20X, NA = 0,46, WD « 0, 2422, f = 1, fA = 1,131
r^ = -0,3728
dL = 0,6951 Xi1 - 1,7725 ν χ - 49,6
JT2 - -0,7076
d2 = 0,0113
r3 = 30/^899
r3 = 30/^899
d3 « 0,2105 n2 » 1,497 ν 2 » 81,6
r4 - -1, 0993
d4 β 0,0100
r5 - 3,6804
r5 - 3,6804
d5 - 0,1155 n3 - 1,7618 v 3 β 27,11
r6- 1,1203 809839/0811
dfi - 0,3145 tiA - 1^497 ν Λ - 81,6
-4,9268
4,9513
d? - 3,1525 i:
d8 = 0,3014
rQ * -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
809839/0811
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
809839/0U1
■ 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 Figo 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
809839/081 1
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.
809839/081 1
Claims (1)
- .ο < ί-yΊ 1, ) I''oot 764314. Mars 1978SK/PatentansprücheT. 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" <
ms0,45f (2) ο, 3f Ir1I I < V^f (3) 0, 85f < ■ lr12 1 2St (4) ο, 8f f A t 809839/081 12. 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 - -0,3728ν . « 49 ,6dl" 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 3111n7 * - 1 0903 ,7725 r497 7618 497 .497 6779 6134 ν:4 - 81,65 - 81,6V 6 - 55, 337 - 43, 84809839/08113. Mikroskopobjektiv nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es folgende Daten aufweist?ß - 2OX, NA = 0 ,46, r1 » -0 ,32370,2399, f - 1, f. « 1 ,176dl = 0 ,6218 n, « 1, 618 V 1 ■ 63r 38 r2 β -0,6681 f d2 - o, 0113 r3 s -10 ,5599 d3 = 0
ι2113 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 ru - -4/l2073 r12 » I^ 10620, 4076 n6 « 1,589130,,3120 n? - 1^,680658098 3 9/08 11υ 6 - Gl, .1137,.394. Mikroskopobjektiv nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es folgende Daten aufweist:1 7573-20X, NA=O, 65, WD = 0,2356, £ χ » -0,3806Cl1 = 0,7Q56 , H1 r2 - -0,7942d2 = 0,0115 r3 - -8,, 55161, fr4 * -0r977823740,2135 n2 - 1,486560,,Q102- 2P931- 1,0544- 0,3150 n7 - 1,68065809839/0811,e 47^87V2- 84,47d5 = 0« - ,1172 n3 » 1^74077 v 3 β 27, 79 1, 3626 d6e o, 3189 n4 - 1^48656 V 4 β 84, 47 -2,,1415
d7 -3, , 1970. 3f 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
t37y39
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