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Mikroskopobjektiv
Die Erfindung betrifft Mikroskopobjektive, die aus einem Frontglied positiver Brechkraft mit konkaver Vorderfläche einem meniskenförmigen Hinterglied negativer Brechkraft und einer Mehrzahl positiver Zwischenglieder bestehen.
Ein solcher prinzipieller Objektivaufbau ist bei sogenannten Planachromaten üblich (vgl. z. B. K.
Michel, "Die Theorie des Mikroskops", Stuttgart 1950, Abb. 111/4). Aus der genannten Literaturstelle ist zu erkennen, dass es grosse Schwierigkeiten bereitet, sowohl ein ebenes Bildfeld, als auch eine hinreichende Beseitigung der Farbfehler zugleich zu erreichen (s. Seite 178 des genannten Werkes).
Es wurde nun erkannt, dass man mit einer geringeren Zahl von Linsen auskommt, wenn man den erfindungsgemässen Aufbau wählt.
Dieser ist dadurch gekennzeichnet, dass nur zwei Zwischenglieder zwischen dem Frontglied und dem Hinterglied vorhanden sind, welche beide die Form eines Dublettes besitzen, wobei die sphärischen Aberrationen dieser beiden Glieder zusammen die sphärischen Aberrationen höherer Ordnung der andern Glie- der kompensieren. Eine besonders günstige Kompensation kann erreicht werden, wenn eines der beiden Zwischenglieder positive, das andere negative sphärische Aberrationen aufweist.
Unter der Bezeichnung "Meniskus" sind Glieder zu verstehen, die aus einer oder aus mehreren Linsen bestehen, und deren Aussenflächen, bezogen auf die Lichtrichtung, entweder beide konkav oder beide konvex sind.
Ein besonderes Ausführungsbeispiel der Erfindung soll nun an Hand der Zeichnung beschrieben werden, welche schematisch ein Mikroskop-Trockenobjektiv mit geebnetem Bildfeld zeigt.
Das Objektiv enthält vier Glieder 11,12, 13,14. Das Frontglied 11, welches dem Objekt am nächsten liegt, besteht aus einem einzelnen Meniskus positiver Brechkraft, welcher so geformt ist, dass der absolute Betrag des Radius der konkaven Vorderfläche grösser ist als der absolute Betrag des Radius der konvexen Hinterfläche. Das Hinterglied 14, welches am weitesten vom Objekt entfernt ist, besteht aus einem einzelnen Meniskus negativer Brechkraft. Zwischen diesen beiden Gliedern 11 und 14 liegen die Glieder 12 und 13. Diese beiden Glieder besitzen beide positive Brechkraft und sind je aus zwei miteinander verkitteten Einzellinsen zusammengesetzt. Das Glied 12 besteht aus einer plan-konkaven Linse 15, welche mit einer bikonvexen Linse 16 verkittet ist, wobei die plan-konkave Linse 15 objektseitig angeordnet ist.
Das Glied 13 besteht aus einer bikonvexen Linse 17, die mit'einem konkav-konvexen Meniskus 18 verkittet ist, wobei die Linse 17 objektseitig angeordnet ist.
Die Krümmungsradien, Dicken, Brechzahlen und Abbe'schen Zahlen, sowie die Grössen der Luftabstände sind der folgenden Tabelle zu entnehmen, in welcher Längen in Millimetern angegeben sind.
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<tb>
<tb>
Linse <SEP> Radius <SEP> Brechzahl <SEP> n <SEP> Abbessche <SEP> Zahl <SEP> Dicke
<tb> 11 <SEP> rI <SEP> = <SEP> -3, <SEP> 350 <SEP> 1, <SEP> 54282 <SEP> 59, <SEP> 8 <SEP> 2, <SEP> 86 <SEP>
<tb> r2-2, <SEP> 519 <SEP>
<tb> Luftzwischenraum
<tb> LI <SEP> 0, <SEP> 25
<tb> 15 <SEP> rus
<tb> r4 <SEP> = <SEP> +13, <SEP> 849 <SEP> 1, <SEP> 80862 <SEP> 25, <SEP> 7 <SEP> 2, <SEP> 5 <SEP>
<tb> 16 <SEP> r4 <SEP> : <SEP> : <SEP> :
<SEP> +13, <SEP> 849 <SEP>
<tb> rs <SEP> =-8, <SEP> 496 <SEP> 1, <SEP> 7323 <SEP> 54, <SEP> 6 <SEP> 3, <SEP> 5 <SEP>
<tb> Luftzwischenraum
<tb> 5, <SEP> 0 <SEP>
<tb> 17 <SEP> r6 <SEP> = <SEP> +10, <SEP> 963 <SEP>
<tb> r7 <SEP> =-7, <SEP> 054 <SEP> 1, <SEP> 46618 <SEP> 65, <SEP> 7 <SEP> 3, <SEP> 0 <SEP>
<tb> 18 <SEP> r7 <SEP> =-7, <SEP> 054 <SEP>
<tb> ra <SEP> =-15, <SEP> 873 <SEP> 1, <SEP> 76860 <SEP> 26, <SEP> 3 <SEP> 0, <SEP> 9 <SEP>
<tb> Luftzwischenraum
<tb> Lu <SEP> 3. <SEP> 41
<tb> 14 <SEP> rg <SEP> = <SEP> +9, <SEP> 839
<tb> r <SEP> = <SEP> +5, <SEP> 407 <SEP> 1, <SEP> 52104 <SEP> 60, <SEP> 6 <SEP> 2, <SEP> 38 <SEP>
<tb>
Die Brennweite des in diesem Beispiel angegebenen Objektivs beträgt 4, 072 mm, seine numerische Apertur 0, 63, der Arbeitsabstand L4 zwischen der Frontlinse 11 und dem Objekt 19 ist mit 0, 9 mm vorgegeben.
Die korrespondierende Entfernung L zwischen dem letzten Glied 14 und dem Bild 20 beträgt 157, 27 mm.
Ein Mass der Bildfeldkrümmung eines Linsensystems wird durch die Petzvalsumme dargestellt, d. i.
EMI2.2
rung, durch die Summe der Quotienten (Brechkraft/Brechzahl) jedes der Elemente des Systems, d. h. durch die Gleichung P = K/n. In der zuerst angeführten Formel bedeutet C die Krümmung einer brechenden Fläche und n bzw. nt die Brechzahlen der Medien auf der Lichteintritt-bzw. Austrittseite dieser Fläche.
In der zweiten Formel ist K die Brechkraft (Kehrwert der Brennweite) einer Linse, deren Brechzahl n ist. Um die Petzvalsumme eines Objektives zu verringern genügt es, mindestens einem Glied negative Brechkraft zu geben. Gibt man die negative Brechkraft dem Frontglied, verlagern sich die Hauptebenen nach hinten, wodurch der freie Arbeitsabstand verringert wird.
Im dargestellten Beispiel besitzt das Frontglied Meniskusform und dadurch eine geringere Brechkraft als die üblichen plan-konvexen Frontglieder. Der positive Beitrag dieses Gliedes zur Petzvalsumme ist dadurch reduziert. Die Verringerung der positiven Brechkraft dieses Gliedes ist jedoch nicht so gross, dass
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wirken würde. Das Hinterglied 14 besitzt negative Brechkraft und verlagert dadurch die Hauptebenen nach vorne, wodurch der erwünschte grosse freie Arbeitsabstand L 4 erzielt wird. Zwischen den beiden Gliedern
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11 und 14 liegen die zwei verkitteten Glieder 12 und 13 positiver Brechkraft, deren Brechkraft so gewählt ist, dass die Petzvalsumme des ganzen Objektivs wesentlich kleiner ist als die der üblichen Standardobjektive.
Im vorliegenden Beispiel besitzt das Objektiv eine Nennbrennweite von 4mm. Drückt man die Brechkraft in Kehrwerten der Brennweite aus, so würde eine äquivalente dünne Linse eine Petzvalsumme von 0, 158 bei einer Brechzahl n = l, 6 besitzen. Ein typisches Objektiv üblicher Bauweise hat eine Petzvalsumme von 0, 213, welcher grössere Wert sich wegen der notwendigen Linsendicke und Luftabstände ergibt. Das beschriebene Beispiel besitzt eine Petzvalsumme von nur 0, 094, welcher Wert kleiner ist als der einer äquivalenten dünnen Linse und weniger als die Hälfte der Werte der in der Praxis üblichen Objektive gleicher Äquivalentbrennweite beträgt.
Das negative Hinterglied 14 hat Meniskusform, um diesem Glied zur Kompensierung des positiven Astigmatismus der andern Glieder einen negativen Astigmatismus zu geben. Das Frontglied 11 liefert eine positive sphärische Aberration. Die Glieder 13 und 14 ergeben negative sphärische Aberration erster und zweiter Ordnung und das Glied 12 ist so dimensioniert, dass es positive sphärische Abberation erster Ordnung ergibt, um die negative sphärische Aberration jener Glieder bis zur zweiten Ordnung zu kompensieren.
Das Mikroskopobjektiv nach dem vorliegenden Beispiel besitzt somit eine verbesserte Korrektion sowohl des Astigmatismus als auch der Bildfeldkrümmung.
Die Erfindung ist nicht auf die Einzelheiten des obigen Beispieles beschränkt. Es könnten z. B. auch mehr als zwei Glieder zwischen das Front- und das Hinterglied eingeschaltet sein, wenn dabei nur die aufgestellten Bedingungen erfüllt sind.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Mikroskopobjektiv, bestehend aus einem Frontglied positiver Brechkraft mit konkaver Vorderfläche, einem meniskenförmigen Hinterglied negativer Brechkraft und einer Mehrzahl positiver Zwischenglieder, dadurch gekennzeichnet, dass nur zwei Zwischenglieder je in Form eines Dubletts vorgesehen sind, wobei die sphärischen Aberrationen dieser beiden Glieder zusammen die sphärischen Aberrationen höherer Ordnung der andern Glieder kompensieren.