DE102017108595B3

DE102017108595B3 - Immersionsobjektiv für ein Mikroskop

Info

Publication number: DE102017108595B3
Application number: DE102017108595.5A
Authority: DE
Inventors: Christian Schulz; Christian Schumann
Original assignee: Leica Microsystems CMS GmbH
Current assignee: Leica Microsystems CMS GmbH
Priority date: 2017-04-21
Filing date: 2017-04-21
Publication date: 2018-05-09
Anticipated expiration: 2037-04-22
Also published as: JP7215835B2; JP2018185510A; US20200393662A1; CN108732738B; US10732395B2; US20180307021A1; CN108732738A

Abstract

Beschrieben ist ein Immersionsobjektiv (10) für ein Mikroskop (100), umfassend eine erste Linsengruppe (12) positiver Brechkraft, eine zweite Linsengruppe (14) positiver Brechkraft, eine dritte Linsengruppe (16) negativer Brechkraft und eine vierte Linsengruppe (18) positiver Brechkraft, die in dieser Reihenfolge von einer Objektseite her angeordnet sind, wobei die zweite Linsengruppe (14) zur Erzielung einer Korrektionswirkung hinsichtlich der sphärischen Aberration längs der optischen Achse (O) derart bewegbar ist, dass die Summe des Abstands (V1) zwischen der zweiten Linsengruppe (14) und der ersten Linsengruppe (12) und des Abstands (V2) zwischen der zweiten Linsengruppe (14) und der dritten Linsengruppe (16) konstant ist, wobei die Korrektionswirkung der zweiten Linsengruppe (14) derart vorbestimmt ist, dass die sphärische Aberration für einen Lichteinfall minimiert ist, der einer mittleren numerischen Apertur entspricht, die zwischen Null und einer Nennapertur des Immersionsobjektivs (10) liegt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Immersionsobjektiv für ein Mikroskop, umfassend eine erste Linsengruppe positiver Brechkraft, eine zweite Linsengruppe positiver Brechkraft, eine dritte Linsengruppe negativer Brechkraft und eine vierte Linsengruppe positiver Brechkraft, die in dieser Reihenfolge von einer Objektseite her angeordnet sind, wobei die zweite Linsengruppe zur Erzielung einer Korrektionswirkung hinsichtlich der sphärischen Aberration längs der optischen Achse derart bewegbar ist, dass die Summe des Abstands zwischen der zweiten Linsengruppe und der ersten Linsengruppe und des Abstands zwischen der zweiten Linsengruppe und der dritten Linsengruppe konstant ist.
Aus dem Stand der Technik sind für Mikroskope bestimmte Immersionsobjektive bekannt, die es einer Bedienperson ermöglichen, Abbildungsfehler zu korrigieren, die durch veränderliche optische Eigenschaften des Probenraums entstehen. Bei diesen Abbildungsfehlern handelt es sich beispielsweise um die sphärische Aberration, die durch Variationen der Dichte der verwendeten Immersionsflüssigkeit oder Inhomogenitäten in der biologischen Struktur der zu beobachtenden Probe entsteht. Insbesondere bei Objektiven hoher numerischer Apertur, bei einem großen Arbeitsabstand und bei hohen Brechzahlunterschieden im Strahlengang zwischen Objektiv und Probe kommt es häufig zu einer großen sphärischen Aberration.
Aus der US 8 705 178 B2 ist ein Objektiv für ein Mikroskop bekannt, das eine erste Linsengruppe positiver Brechkraft, eine zweite Linsengruppe positiver Brechkraft, eine dritte Linsengruppe negativer Brechkraft und eine vierte Linsengruppe positiver Brechkraft umfasst, die in dieser Reihenfolge von einer Objektseite her angeordnet sind. Die zweite Linsengruppe bildet ein Korrektionsglied, das längs einer optischen Achse bewegbar ist, um die sphärische Aberration zu korrigieren. Dabei hat die zweite Linsengruppe eine Brechkraft, die etwa gleich oder größer als die Gesamtbrechkraft des Objektivs ist. Dieses Objektiv eignet sich jedoch nicht für den Einsatz als Immersionsobjektiv.
Ein weiteres Objektiv, das ebenfalls nur ein einziges längs der optischen Achse beweg- bares Korrektionsglied aufweist, ist aus der US 5 940 220 A bekannt. Im Vergleich zum vorgenannten Objektiv ist hier die Brechkraft des längs der optischen Achse bewegbaren Korrektionsglieds klein gegenüber der Gesamtbrechkraft des Objektivs. Eine Korrektionswirkung ergibt sich aus der Position des Korrektionsglieds innerhalb eines divergenten oder konvergenten Strahlengangs, die durch Verschieben des Korrektionsglieds variiert werden kann. Die vergleichsweise geringe Brechkraft des Korrektionsglieds hat den Nachteil, dass das Objektiv eine große Baulänge aufweisen muss, um eine große Korrektionswirkung zu erzielen, und der Durchmesser des Objektivs mit der Baulänge zunimmt, was bei vielen Mikroskopieanwendungen von Nachteil ist.
Schließlich ist aus der DE 10 2004 051 357 A1 ein Immersionsobjektiv bekannt, bei dem zur Korrektur der sphärischen Aberration mehrere Linsengruppen bewegt werden. Dieser Aufbau zeichnet sich durch eine hohe mechanische Komplexität aus, die mit hohen Fertigungskosten und einer hohen Reparaturanfälligkeit einhergeht.
Ausgehend von diesem Stand derTechnik ist es nun Aufgabe der Erfindung, ein einfach und kompakt ausgebildetes Immersionsobjektiv anzugeben, das es einer Bedienperson ermöglicht, die sphärische Aberration zuverlässig zu korrigieren.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Immersionsobjektiv für ein Mikroskop, umfassend eine erste Linsengruppe positiver Brechkraft, eine zweite Linsengruppe positiver Brechkraft, eine dritte Linsengruppe negativer Brechkraft und eine vierte Linsengruppe positiver Brechkraft, die in dieser Reihenfolge von einer Objektseite her angeordnet sind, wobei die zweite Linsengruppe zur Erzielung einer Korrektionswirkung hinsichtlich der sphärischen Aberration längs der optischen Achse derart bewegbar ist, dass die Summe des Abstands zwischen der zweiten Linsengruppe und der ersten Linsengruppe und des Abstands zwischen der zweiten Linsengruppe und der dritten Linsengruppe konstant ist, und wobei die Korrektionswirkung der zweiten Linsengruppe derart vorbestimmt ist, dass die sphärische Aberration für einen Lichteinfall minimiert ist, der einer mittleren numerischen Apertur entspricht, die zwischen Null und einer Nennapertur des Immersionsobjektivs liegt.
Die vorgenannte Anforderung an die Korrektionswirkung der zweiten Linsengruppe bedeutet, dass bei dem erfindungsgemäßen Immersionsobjektiv die bildseitige Schnittweite eines Lichtstrahls, der unter einem Öffnungswinkel gegenüber der optischen Achse oder in einer Höhe über der optischen Achse in das Immersionsobjektiv fällt, der bzw. die einer mittleren numerischen Apertur zwischen Null und der Nennapertur des Immersionsobjektivs entspricht, im Wesentlichen unverändert bleibt, wenn die zweite Linsengruppe zur Korrektion der sphärischen Aberration längs der optischen Achse bewegt wird. Die Nennapertur des Immersionsobjektivs definiert dabei die maximale numerische Apertur. Die vorgenannte Anforderung gewährleistet, dass sich beim Bewegen der zweiten Linsengruppe die Lage des paraxialen Fokus derart ändert, dass die beste Einstellebene, d.h. die bestvermittelte Fokuslage unter Berücksichtigung der eventuell noch vorhandenen sphärischen Aberration, unverändert bleibt. Insbesondere bedeutet dies, dass die Punktspreizfunktion des Immersionsobjektivs, kurz PSF, beim Verstellen der zweiten Linsengruppe im Wesentlichen ortsfest bleibt. Damit ist das erfindungsgemäße Immersionsobjektiv insbesondere in der Konfokalmikroskopie gut einsetzbar. Fern lässt sich das erfindungsgemäße Immersionsobjektiv gut in der Lichtblattmikroskopie einsetzen, da eine vorher bestehende Koplanarität der durch das erfindungsgemäße Immersionsobjektiv definierten Detektionsebene mit einer Lichtblattbeleuchtung beim Verstellen der zweiten Linsengruppe bestehen bleibt.
Die mittlere numerische Apertur liegt in einer bevorzugten Ausgestaltung in einem Aperturbereich zwischen dem 0,65-fachen und dem 0,75-fachen der Nennapertur des Immersionsobjektivs. Dieser Bereich hat sich insbesondere für eine Verwendung in der Konfokalmikroskopie als vorteilhaft erwiesen.
In einer bevorzugten Ausgestaltung beträgt die Brechkraft D₂ der zweiten Linsengruppe mindestens ein Zehntel und maximal ein Drittel der Gesamtbrechkraft D des Objektivs: $\frac{1}{10} D < D_{2} < \frac{1}{3} D .$
Zum einen ist damit die Brechkraft der zweiten Linsengruppe im Verhältnis zur Gesamtbrechkraft so klein, dass ihr Einfluss auf die Lage der PSF weitestgehend vernachlässigbar ist. Zum anderen ist die Brechkraft der zweiten Linsengruppe hinreichend groß, so dass ein kompakter Aufbau, insbesondere eine geringe Baulänge des Objektivs bei ausreichender Korrektionswirkung erzielt wird.
Die erste Linsengruppe enthält in einer bevorzugten Ausgestaltung eine erste Linse positiver Brechkraft, eine zweite Linse negativer Brechkraft und eine dritte Linse positiver Brechkraft, die in dieser Reihenfolge von der Objektseite her angeordnet sind, wobei die erste Linse mit der zweiten Linse verkittet ist.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung ist die erste Linse eine plan-konvexe Linse, während die zweite Linse eine Meniskuslinse und die dritte Linse eine bikonvexe Linse ist.
In einer bevorzugten Ausgestaltung enthält die zweite Linsengruppe eine vierte Linse negativer Brechkraft und eine fünfte Linse positiver Brechkraft, die miteinander verkittet sind.
In einer vorteilhaften Ausführung ist die vierte Linse eine Meniskuslinse und die fünfte Linse eine bikonvexe Linse.
Die dritte Linsengruppe enthält in einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung eine sechste Linse positiver Brechkraft, bevorzugt eine bikonvexe Linse, und eine siebente Linse negativer Brechkraft, bevorzugt eine bikonkave Linse, die in dieser Reihenfolge von der Objektseite her angeordnet und miteinander verkittet sind. Durch die Ausgestaltung als Kittglied lässt sich die dritte Linsengruppe insbesondere als Achromat realisieren, um chromatische Aberration zu korrigieren.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung umfasst die vierte Linsengruppe eine achte Linse negativer Brechkraft und eine neunte Linse positiver Brechkraft, die in dieser Reihenfolge von der Objektseite her angeordnet sind. Die achte Linse und die neunte Linse sind in einer besonders bevorzugten Ausgestaltung jeweils Meniskuslinse ausgeführt.
In einer vorteilhaften Weiterbildung weist das Immersionsobjektiv einen manuell betätigbaren Antrieb auf, mit dessen Hilfe die zweite Linsengruppe längs der optischen Achse bewegbar ist. Der manuelle Antrieb ist beispielsweise durch einen Rändelring gebildet, dessen Drehung mittels eines Getriebes in eine Längsbewegung der zweiten Linsengruppe umgesetzt wird.
In einerweiteren vorteilhaften Weiterbildung weist das Immersionsobjektiv einen motorischen Antrieb auf, mit dessen Hilfe die zweite Linsengruppe längs der optischen Achse motorisch bewegbar ist. Der Antrieb umfasst beispielsweise einen Motor, der über ein Getriebe ein Kurvenelement bewegt. In einer alternativen Ausgestaltung des Antriebs kann die zweite Linsengruppe auch mittels einer Gewindespindel und einer Gewindemutter oder mittels einer Zahnstange motorisch bewegt werden.
Die Erfindung sieht ferner ein Mikroskop, insbesondere ein Konfokalmikroskop, ein Multiphotonenmikroskop oder ein Lichtblattmikroskop, mit einem Immersionsobjektiv oben beschriebener Art vor.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung, die die Erfindung im Zusammenhang mit den beigefügten Figuren anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Es zeigen:

1 ein Ausführungsbeispiel eines Immersionsobjektivs in einer schematischen Schnittdarstellung,
2 die sphärische Aberration eines in das Immersionsobjektivs nach 1 einfallenden Lichtstrahls in Abhängigkeit der numerischen Apertur für verschiedene Korrektionseinstellungen, und
3 ein Ausführungsbeispiel eines Mikroskops, welches das Immersionsobjektiv nach 1 aufweist, in einer schematischen Darstellung.

1 zeigt als mögliches Ausführungsbeispiel ein Immersionsobjektiv 10 in einem Schnitt längs der optischen Achse O.
Das Immersionsobjektiv 10 ist einem Probenraum 44 zugewandt, in dem eine Probe 42 angeordnet ist. In dem Probenraum 44 befindet sich eine Immersionsflüssigkeit 40, beispielsweise Wasser, Glyzerin oder ein spezielles Immersionsöl.
Das Immersionsobjektiv 10 umfasst eine erste Linsengruppe 12 positiver Brechkraft, eine zweite Linsengruppe 14 positiver Brechkraft, eine dritte Linsengruppe 16 negativer Brechkraft und eine vierte Linsengruppe 28 positiver Brechkraft, die in dieser Reihenfolge von dem Probe 42, d.h. von der Objektseite her angeordnet sind. Es ist nur die zweite Linsengruppe 14 zur Korrektion der sphärischen Aberration bewegbar ausgeführt, d.h. die erste Linsengruppe 12, die dritte Linsengruppe 16 und die vierte Linsengruppe 18 sind stationär.
Die erste Linsengruppe 12 umfasst von der Objektseite her gesehen eine erste Linse 20 positiver Brechkraft mit einer objektseitigen planen Fläche F1 und einer bildseitigen konvexen Fläche F2, eine zweite Linse 22 negativer Brechkraft mit einer objektseitigen konkaven Fläche F3 und eine bildseitigen konvexen Fläche F4 und eine dritte Linse 24 positiver Brechkraft mit zwei konvexen Flächen F5 und F6, wobei die konvexe Fläche F2 der ersten Linse 20 und konkave Fläche F3 der zweiten Linse 22 miteinander verkittet sind. Die zweite Linse 22 weist objektseitig eine Fase 23 auf.
Die zweite Linsengruppe 14 umfasst von der Objektseite her gesehen eine vierte Linse 26 negativer Brechkraft, die objektseitig eine konvexe Fläche F7 und bildseitig eine konkave Fläche F8 aufweist, und eine fünfte Linse 28 positiver Brechkraft mit zwei konvexen Flächen F9 und F10, wobei die konkave Fläche F8 der vierten Linse 26 und die objektseitige Fläche F9 der fünften Linse 28 miteinander verkittet sind. Die zweite Linsengruppe 14 bildet so ein einziges Kittglied. Durch die Ausgestaltung der zweiten Linsengruppe 14 als Kittglied ergibt sich ein kompakter Objektivaufbau, da nur ein einziges Linsenglied zur Korrektion der sphärischen Aberration bewegt werden muss.
Die dritte Linsengruppe 16 umfasst von der Objektseite her gesehen eine sechste Linse 30 positiver Brechkraft mit zwei konvexen Flächen F11 und F12 und eine siebente Linse 32 negativer Brechkraft mit zwei konkaven Flächen F13 und F13, wobei die bildseitige Fläche F12 der sechsten Linse 30 und die objektseitige Fläche F13 der siebenten Linse 32 miteinander verkittet sind. Die bikonkave Linse 32 weist bildseitig eine Fase 33 auf.
Die vierte Linsengruppe 18 umfasst von der Objektseite her gesehen eine achte Linse 34 negativer Brechkraft, die objektseitig eine konkave Fläche F17 und bildseitig eine konvexe Fläche F18 aufweist, und eine neunte Linse 36 positiver Brechkraft, die objektseitig eine konkave Fläche F19 und bildseitig eine konvexe Fläche F20 aufweist. In dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel hat die achte Linse 34 bildseitig eine Fase 35.
Tabelle 1 zeigt Linsendaten des Objektivs 10 nach 1. Der Krümmungsradius der jeweiligen Linsenfläche bzw. der Abstand zur folgenden Fläche ist in mm angegeben. Ferner sind in Tabelle 1 die Brechzahl n_e und Abbe-Zahl v_e der verwendeten Gläser bei einer Wellenlänge von 546,073 nm angegeben. Die Flächen sind von der Objektseite her durchnummeriert. Zudem sind die in 1 verwendeten Bezugszeichen angegeben.

Da die zweite Linsengruppe 14 entlang der optischen Achse O bewegbar ist, sind die Abstände zwischen den Linsenflächen F6 und F7 sowie zwischen den Linsenflächen F10 und F11 variabel. Sie sind in 1 und Tabelle 1 mit V1 bzw. V2 angegeben. Ihre Summe ist konstant und beträgt in dem gezeigten Ausführungsbeispiel 7,33 mm. Tabelle 1

Flä- che	Bezugszeichen	Radius	Abstand	n_e	v_e
1	F	unendlich	2,5558	1.33447	55.8
2	F1	unendlich	0,8600	1,46008	67,7
3	F2, F3	-4,0200	9,3800	1,80811	46,3
4	F4	-	0,8300
		10,1460
5	F5	21,3260	2,7000	1,59447	68,2
6	F6	-	V1
		58,8390
7	F7	35,3510	1,5200	1,64133	42,2
8	F8, F9	11,1920	4,1500	1,49845	81,1
9	F10	-	V2
		37,3430
10	F11	10,9490	4,7400	1,53019	76,6
11	F12, F13	-	2,9100	1,64133	42,2
		16,3020
12	F14	8,0360	6,1500
13	F15	-7,0030	3,3600	1,51872	64,0
14	F16	-	0,5800
		17,4230
15	F17	-	3,8800	1,62033	63,1
		71,8600
16	F18	-
		13,2430

Indem eine Bedienperson beispielsweise durch Betätigen eines in 1 nicht gezeigten Rändelrings die zweite Linsengruppe 14 längs der optischen Achse O bewegt, lassen sich Abbildungsfehler, insbesondere die sphärische Aberration, korrigieren, die durch veränderliche optische Eigenschaften innerhalb des Probenraums 44 entstehen. Ursache für diese Abbildungsfehler können insbesondere Variationen in der Dichte der verwendeten Immersionsflüssigkeit 40 oder Inhomogenitäten in der biologischen Struktur der Probe 42 sein.
Die Brechkraft D₂ der zweiten Linsengruppe 14 beträgt mindestens ein Zehntel und maximal ein Drittel der Gesamtbrechkraft D des Immersionsobjektivs 10. Um einen kompakten Aufbau, insbesondere eine kurze Baulänge des Immersionsobjektivs 10 bei großer Korrektionswirkung zu realisieren, ist eine hohe Brechkraft der zweiten Linsengruppe 14 nahe dem vorstehend genannten Maximalwert vorteilhaft.
Die Abstände V1, V2 zwischen der ersten Linsengruppe 12 und der zweiten Linsengruppe 14 bzw. zwischen der zweiten Linsengruppe 14 und der dritten Linsengruppe 16 können insbesondere je nach verwendeter Immersionsflüssigkeit 40 durch eine Bedienperson angepasst werden. Für Wasser als Immersionsflüssigkeit 40 wird in dem gezeigten Ausführungsbeispiel der optimale Korrektionszustand mit den Werten V1 = 6.53 mm und V2 = 0.80 mm erzielt. Wird Glyzerin als Immersionsflüssigkeit 40 verwendet, so ergeben sich die Werte V1 = 5.81 mm und V2 = 1.52 mm. In Tabelle 1 sind beispielhaft die Werte angegeben, die sich bei Verwendung von Wasser als Immersionsflüssigkeit 40 ergeben.
2 zeigt schematisch die durch eine Größe Δz charakterisierte sphärische Aberration des Immersionsobjektivs 10 in Abhängigkeit der numerischen Apertur NA, insbesondere als Funktion des Quadrats von NA, für verschiedene Korrektionseinstellungen der zweiten Linsengruppe 14. Die Größe Δz gibt konkret die Abweichung der bildseitigen Schnittweite vom paraxialen Bildpunkt an.
Teilfigur a) zeigt die sphärische Aberration Δz des Immersionsobjektivs 10 für eine Optimalstellung der zweiten Linsengruppe 14, d.h. für eine Position der zweiten Linsengruppe 14, in der die sphärische Aberration weitestgehend korrigiert ist.
Teilfigur b) zeigt die sphärische Aberration Δz des Immersionsobjektivs 10 für eine Position der zweiten Linsengruppe 14 bildseitig der Optimalstellung. In dieser Stellung sind im gezeigten Ausführungsbeispiel Bereiche geringer numerischer Apertur überkorrigiert. Bereiche hoher numerischer Apertur nahe der Nennapertur des Immersionsobjektivs 10 sind unterkorrigiert.
Teilfigur c) zeigt die sphärische Aberration Δz des Immersionsobjektivs 10 für eine Position der zweiten Linsengruppe 14 objektseitig der Optimalstellung. Im Unterschied zur Einstellung nach Teilfigur b) sind hier Bereiche geringer numerischer Apertur unterkorrigiert, während Bereiche hoher numerischer Apertur nahe der Nennapertur des Immersionsobjektivs 10 überkorrigiert sind.
Erfindungsgemäß ist die sphärische Aberration Δz für eine mittlere numerische Apertur NA minimiert, die in einem Aperturbereich zwischen Null und der Nennapertur des Immersionsobjektivs 10 liegt. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel beträgt die gewählte numerische Apertur das 0,7-fache der Nennapertur des Immersionsobjektivs 10.
3 zeigt in einer schematischen Darstellung ein Ausführungsbeispiel eines Mikroskops 100, welches das Immersionsobjektiv 10 nach 1 aufweist.
In einem Beleuchtungsstrahlengang 101 des Mikroskops 100 sind eine Lichtquelle 102, eine Leuchtfeldblende 104, eine Beleuchtungslinse 106, ein dichroitischer Teilerspiegel 108, das Immersionsobjektiv 10 und die Immersionsflüssigkeit 40 angeordnet. Die Lichtquelle 102 emittiert Beleuchtungslicht, bei dem es sich insbesondere um Licht handeln kann, welches die Probe 42 zur Emission von Fluoreszenzlicht anregt. Das Beleuchtungslicht wird durch die Leuchtfeldblende 104 räumlich begrenzt und fällt nach Durchtritt durch die Beleuchtungslinse 106 auf den dichroitischen Teilerspiegel 108. Der dichroitische Teilerspiegel 108 ist derart angeordnet, dass er das Beleuchtungslicht auf das Immersionsobjektiv 10 richtet. Nach Durchtritt durch das Immersionsobjektivs 10 und durch die Immersionsflüssigkeit 40 gelangt das Beleuchtungslicht zur Probe 42.
In einem Detektionsstrahlengang 103 des Mikroskops 100 sind von der Objektseite her die Immersionsflüssigkeit 40, das Immersionsobjektiv 10, der dichroitisch Teilerspiegel 108 und eine Tubuslinse 110 angeordnet. Die in einer Fokusebene F des Immersionsobjektivs 10 angeordnete Probe 42 emittiert Detektionslicht, bei dem es sich insbesondere um Fluoreszenzlicht handeln kann. Das Detektionslicht fällt nach Durchtritt durch die Immersionsflüssigkeit 40 und das Immersionsobjektiv 10 auf den dichroitischen Teilerspiegel 108, der das Detektionslicht transmittiert. Nach Durchtritt durch den Teilerspiegel 108 fällt das Detektionslicht in die Tubuslinse 110, die das Detektionslicht auf eine Bildebene B bündelt, in der so ein Bild der Probe 42 erzeugt wird.
An dem Immersionsobjektiv 10 ist ein allgemein mit 50 bezeichneter Antrieb angeordnet. Der Antrieb 50 ermöglicht es einer Bedienperson, Abbildungsfehler, insbesondere die sphärische Aberration, zu korrigieren. Bei dem Antrieb 50 handelt es sich beispielsweise um einen Rändelring, dessen Drehung mittels eines in 3 nicht gezeigten Getriebes in eine Bewegung der das Korrektionsglied des Immersionsobjektivs 10 bildenden zweiten Linsengruppe 14 längs der optischen Achse O umgesetzt wird, um so die gewünschte Korrektionswirkung zu erzielen. Alternativ kann die zweite Linsengruppe 14 durch den Antrieb 50 motorisch bewegt werden. Hierzu umfasst der Antrieb 50 beispielsweise einen Motor, der über ein Getriebe ein Kurvenelement bewegt, um die zweite Linsengruppe 14 längs der optischen Achse O zu verschieben. Alternativ kann die zweite Linsengruppe 14 auch mittels einer Gewindespindel und einer Gewindemutter oder mittels einer Zahnstange motorisch bewegt werden.
Bezugszeichenliste

10: Immersionsobjektiv
12: erste Linsengruppe
14: zweite Linsengruppe
16: dritte Linsengruppe
18: vierte Linsengruppe
20, 24, 26, 28, 30, 32, 34, 36: Linsen
23, 33, 35: Fasen
40: Immersionsflüssigkeit
42: Probe
44: Probenraum
F1 - F18: Linsenflächen
50: Antrieb
100: Mikroskop
101: Beleuchtungsstrahlengang
102: Lichtquelle
103: Detektionsstrahlengang
104: Leuchtfeldblende
106: Beleuchtungslinse
108: dichroitischer Teilerspiegel
110: Tubuslinse
B: Bildebene
F: Fokusebene
O: optische Achse

Claims

Immersionsobjektiv (10) für ein Mikroskop (100), umfassend eine erste Linsengruppe (12) positiver Brechkraft, eine zweite Linsengruppe (14) positiver Brechkraft, eine dritte Linsengruppe (16) negativer Brechkraft und eine vierte Linsengruppe (18) positiver Brechkraft, die in dieser Reihenfolge von einer Objektseite her angeordnet sind, wobei die zweite Linsengruppe (14) zur Erzielung einer Korrektionswirkung hinsichtlich der sphärischen Aberration längs der optischen Achse (O) derart bewegbar ist, dass die Summe des Abstands (V1) zwischen der zweiten Linsengruppe (14) und der ersten Linsengruppe (12) und des Abstands (V2) zwischen der zweiten Linsengruppe (14) und der dritten Linsengruppe (16) konstant ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Korrektionswirkung der zweiten Linsengruppe (14) derart vorbestimmt ist, dass die sphärische Aberration für einen Lichteinfall minimiert ist, der einer mittleren numerischen Apertur entspricht, die zwischen Null und einer Nennapertur des Immersionsobjektivs (10), die gleich der maximalen Apertur des Immersionsobjektivs (10) ist, liegt.
Immersionsobjektiv (10) für ein Mikroskop (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mittlere numerische Apertur in einem Aperturbereich zwischen dem 0.65-fachen und dem 0.75-fachen der Nennapertur des Immersionsobjektivs (10) liegt.
Immersionsobjektiv (10) für ein Mikroskop (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Brechkraft der zweiten Linsengruppe (14) mindestens ein Zehntel und maximal ein Drittel der Gesamtbrechkraft des Immersionsobjektivs (10) beträgt.
Immersionsobjektiv (10) für ein Mikroskop (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Linsengruppe (12) eine erste Linse (20) positiver Brechkraft, eine zweite Linse (22) negativer Brechkraft und eine dritte Linse (24) positiver Brechkraft enthält, die in dieser Reihenfolge von der Objektseite her angeordnet sind, wobei die erste Linse (20) mit der zweiten Linse (22) verkittet ist.
Immersionsobjektiv (10) für ein Mikroskop (100) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Linse (20) eine plan-konvexe Linse ist, die zweite Linse (22) eine Meniskuslinse ist und die dritte Linse (24) eine bikonvexe Linse ist.
Immersionsobjektiv (10) für ein Mikroskop (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Linsengruppe (14) eine vierte Linse (26) negativer Brechkraft und eine fünfte Linse (28) positiver Brechkraft enthält, die miteinander verkittet sind.
Immersionsobjektiv (10) für ein Mikroskop (100) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die vierte Linse (26) eine Meniskuslinse ist und die fünfte Linse (28) eine bikonvexe Linse ist.
Immersionsobjektiv (10) für ein Mikroskop (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Linsengruppe (16) eine sechste Linse (30) positiver Brechkraft und eine siebente Linse (32) negativer Brechkraft enthält, die in dieser Reihenfolge von der Objektseite her angeordnet und miteinander verkittet sind.
Immersionsobjektiv (10) für ein Mikroskop (100) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die sechste Linse (30) eine bikonvexe Linse ist und die siebente Linse (32) eine bikonkave Linse ist.
Immersionsobjektiv (10) für ein Mikroskop (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die vierte Linsengruppe (18) eine achte Linse (34) negativer Brechkraft und eine neunte Linse (36) positiver Brechkraft enthält, die in dieser Reihenfolge von der Objektseite her angeordnet sind.
Immersionsobjektiv (10) für ein Mikroskop (100) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die achte Linse (34) und die neunte Linse (36) jeweils als Meniskuslinse ausgeführt sind.
Immersionsobjektiv (10) für ein Mikroskop (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen manuell betätigbaren Antrieb (50), mit dessen Hilfe die zweite Linsengruppe (14) längs der optischen Achse (O) bewegbar ist.
Immersionsobjektiv (10) für ein Mikroskop (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, gekennzeichnet durch einen motorischen Antrieb (50), mit dessen Hilfe die zweite Linsengruppe (14) längs der optischen Achse (O) bewegbar ist.
Mikroskop (100), mit einem Immersionsobjektiv (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.