DE102019211360A1

DE102019211360A1 - Tubussystem

Info

Publication number: DE102019211360A1
Application number: DE102019211360.5A
Authority: DE
Inventors: Shi Renhu; Marco Hanft; Thomas Nobis; Peter Schnuell; Johannes Knoblich
Original assignee: Carl Zeiss Microscopy GmbH
Current assignee: Carl Zeiss Microscopy GmbH
Priority date: 2019-07-30
Filing date: 2019-07-30
Publication date: 2021-02-04
Also published as: US11681134B2; CN112305742B; CN112305742A; US20210033839A1

Abstract

Ein Tubussystem (1) für ein Mikroskop umfasst zwei Linsen (L1, L2) und ein Glaselement (G). Es weist eine kompakte Bauweise und Farbfehler auf, welche in einem vorgegebenen Bereich liegen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Tubussystem für ein Mikroskop. Die Erfindung betrifft außerdem ein Mikroskop mit einem derartigen Tubussystem.
Aus der WO 2005/088 378 A1 ist ein Tubussystem für ein Mikroskop bekannt, bei welchem der Unendlichraum zwischen dem Objektiv und dem Tubussystem nicht auskorrigiert ist. Eine Änderung der Länge des Unendlichraums verursacht hierbei eine Änderung des Farbquerfehlers aufgrund eines nicht auskorrigierten Farblängsfehlers und eine Änderung von Koma sowie von anderen monochromatischen Abbildungsfehlern. Außerdem tritt ein Farbquerfehler auf der optischen Achse vom Tubussystem auf, wenn das Objektiv und das Tubussystem lateral zueinander versetzt werden oder eine Planplatte aus Glas unter einem Kippwinkel 45° in den Unendlichraum hineingestellt wird.
Aus der US 2010/172 029 A1 ist ein Tubussystem bekannt, bei welchem der Farblängsfehler und die sphärische Aberration nahezu auskorrigiert sind. Das Tubussystem weist Linsen aus kostspieligen Gläsern auf. Nachteilig an dem Tubussystem gemäß der US 2010/172 029 A1 sind die relativ große Baulänge sowie die Tatsache, dass die Kompensation der Farbquerfehler vom Objektiv und Tubussystem nicht genutzt wird, was zu einer aufwändigen Struktur der Objektive und damit zu höheren Kosten führt.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Tubussystem für ein Mikroskop zu verbessern. Es ist insbesondere eine Aufgabe der Erfindung, ein Tubussystem für ein Mikroskop bereitzustellen, welches die oben genannten Nachteile nicht oder zumindest nur zu einem geringen Grad aufweist, welches jedoch vorzugsweise eine Variabilität des Unendlichraums aufweist. Diese Aufgabe wird durch ein Tubussystem gemäß Anspruch 1 gelöst.
Der Kern der Erfindung besteht darin, ein Tubussystem mit zwei Linsen und einem Glaselement auszubilden, wobei die Linsen und das Glaselement zu einem Farblängsfehler (CHL) und einem Farbquerfehler (CHV) führen, wobei gilt: -0,43 % ≤ CHL/f' ≤ -0,24 % und -0,46 % ≤ CHV/1'≤ - 0,31 %.
Hierbei bezeichnet f' die Brennweite des Tubussystems und 1' dessen Bildhöhe.
Für Tubussysteme aus zwei verkitteten Linsen oder zwei dicht neben einander stehenden Einzellinsen lassen sich die Farbfehler CHL, CHV näherungsweise berechnen. Dabei liegt das paraxiale Modell zugrunde. Der Betrag an Farbfehlern des Glaswegs lässt sich ebenfalls theoretisch bestimmen. Im Folgenden werden die Formeln zusammengestellt.
Farbfehler von Tubuslinsen: ${CHL}_{F'-C'} / f' = - f' [l / (f_{1} v_{e1}) + l / (f_{2} v_{e2})]$
${CHV}_{F'-C'} / l' = - (UR-LP) [l / (f_{1} v_{e1}) + l / (f_{2} v_{e2})]$
wobei bezeichnen:

CHL_F'-_C':: Farblängsfehler,
CHV_F'-C:: Farbquerfehler,
f':: Brennweite des Tubussystems,
1':: Bildhöhe des Tubussystems,
f1:: Brennweite der ersten Linse in Luft,
f2:: Brennweite in Luft der zweiten Linse in Luft,
ve₁:: die Abbezahl der ersten Linse mit der Bezugswellenlänge
546 nm, ve₂:: die Abbezahl der zweiten Linse mit der Bewegungswellenlänge
546 nm, UR:: die Länge des Unendlichraums, definiert durch den Abstand von der Objektivanlagefläche (OAF) zum ersten Linsenscheitel des Tubussystems und
LP:: die z-Lage der Eintrittspupille fürs Tubussystem in Bezug auf die OAF(es wird für alle Ausführungsbeispiele der gleiche Wert von -15mm angenommen, wobei der negative Wert bedeutet, dass die Eintrittspupille vor der OAF liegt).

Der Wert (UR-LP) stellt somit den Abstand von der Eintrittspupille zum ersten Linsenscheitel des Tubussystems dar.
Farbfehler des Glaswegs:
${CHL}_{F'-C'} / f' = [(n_{e} -l) / n_{e}^{2}] d / ({f'v}_{e})$
${CHV}_{F'-C'} / l' = - (f'-UR + LP) [(n_{e} -l) / n_{e}^{2}] d / ({f'}^{2} v_{e})$
wobei

n_e: die Brechzahl des Glaswegs, der nach den Tubuslinsen kommt mit Bezugswellenlänge 546nm,
v_e: die Abbe-Zahl des Glaswegs, der nach den Tubuslinsen kommt mit Bezugswellenlänge 546 nm und
d: die Mittendicke des Glaswegs bezeichnet.

Durch Summation des Anteils von Tubuslinsen und des Glaswegs erhält man den gesamten Farbfehler des jeweiligen Tubussystems. Die Rechenergebnisse nach dem paraxialen Modell und dem realen Strahldurchrechnen weisen immer kleine Abweichung auf. Sie geben trotzdem Auskunft über die Charakteristik der Farbfehler.
Das Tubussystem weist mit anderen Worten einen vorgegebenen Farbquerfehler (CHV) und einen vorgegebenen Farblängsfehler (CHL) auf.
Das Tubussystem umfasst insbesondere keine weiteren optischen Bauelemente, insbesondere keine weiteren brechkraftbehafteten Bauelemente, insbesondere keine weiteren Linsen.
Das Tubussystem besitzt eine einfache und kompakte Struktur. Es weist insbesondere eine Baulänge, gemessen vom vorderen Scheitel der ersten Linse zum hinteren Scheitel der zweiten Linse, auf, welche höchstens so groß wie 11 % der Brennweite des Tubussystems. Die Baulänge kann mindestens so groß sein wie 4 % der Brennweite des Tubussystems.
Beim Farblängsfehler CHL und beim Farbquerfehler CHV handelt es sich insbesondere um die Fehler, insbesondere die Unterschiede für die Wellenlängen F' = 480 nm und C' = 644 nm.
Das Tubussystem weist insbesondere eine Sehfeldzahl von 25 auf.
Das Tubussystem weist insbesondere eine bildseitige numerische Apertur (NA') von 0,05 auf.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung liegt ein Verhältnis von einem Abstand (UR - LP) von der Eintrittspupille (EP) bis zum vorderen Scheitel (S₁v) der ersten Linse des Tubussystems zur Brennweite desselben im Bereich von 0,5 bis 1,3: 0,5 ≤ (UR - LP)/f' ≤ 1,3.
Hierbei bezeichnet UR die Länge des Unendlichraums, definiert durch den Abstand von der Objektivanlagefläche zum ersten Linsenscheitel des Tubussystems und LP die z-Lage der Eintrittspupille des Tubussystems in Bezug auf die Objektivanlagefläche.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung weisen die Linsen des Tubussystems Brechkräfte mit umgekehrten Vorzeichen auf.
Das Tubussystem umfasst insbesondere eine positive und eine negative Linse.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist eine der Linsen des Tubussystems bikonvex ausgebildet. Es ist insbesondere genau eine der Linsen des Tubussystems bikonvex ausgebildet.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist eine der Linsen des Tubussystems als Meniskuslinse ausgebildet. Sie ist entweder konvex-konkav oder konkav-konvex ausgebildet.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung sind die Linsen des Tubussystems als dünne Linsen ausgebildet. Die Linsen des Tubussystems weisen insbesondere eine Dicke von höchstens 10 mm, insbesondere höchstens 9 mm, insbesondere höchstens 8,5 mm, insbesondere höchstens 8,44 mm, insbesondere höchstens 7 mm, insbesondere höchstens 6,5 mm auf.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung sind der vordere Scheitel der ersten Linse und der hintere Scheitel der zweiten Linse konvex ausgebildet.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung sind die beiden Linsen des Tubussystems durch einen Luftspalt voneinander beabstandet.
Die Dicke des Luftspalts beträgt insbesondere höchstens 4,75 mm, insbesondere höchstens 4,11 mm, insbesondere höchstens 1,2 mm insbesondere höchstens 1,15 mm. Sie kann mindestens 1,04 mm betragen.
Ein Luftspalt zwischen den Linsen des Tubussystems ist insbesondere vorgesehen, sofern für das Verhältnis vom Abstand von der Eintrittspupille zum ersten Linsenscheitel des Tubussystems (UR - LP) zur Brennweite f' desselben kleiner oder gleich 0,7 oder größer oder gleich 0,9 ist, (UR - LP)/f' ≤ 0,7 oder (UR - LP)/f' ≥ 0,9.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung können die Linsen des Tubussystems ein Kittglied bilden. Sie bilden insbesondere ein Zweifachkittglied. Die beiden Linsen des Tubussystems können insbesondere als Kittglied ausgebildet sein, sofern gilt: 0,7 ≤ (UR - LP)/f' ≤ 1,0.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist das Tubussystem bis zu einer Sehfeldzahl von 25 mm und für eine maximale bildseitige numerische Apertur NA' von 0,05 im Hinblick auf sphärische Aberrationen und/oder Koma korrigiert.
Das Tubussystem ist insbesondere aplanatisch korrigiert. Die sphärische Queraberration auf der optischen Achse für den Aperturstrahl mit NA'=0,045 bei der Wellenlänge 546 nm beträgt insbesondere maximal ±0,008 mm. Die Abweichung von der Sinusbedingung beträgt insbesondere maximal ±0,0003 mm (oder ±0,03% in Relation zu der jeweiligen Bildhöhe). Sphärische Aberration und Koma sind somit nahezu auskorrigiert.
Das Referenz-Tubussystem nach WO 2005/088 378 A1 hat nur eine Linse. Das Tubussystem weist insbesondere zwei oder mehr Linsen auf. Unten aufgeführten Beispiele haben zwei Linsen. Man hat dadurch zusätzliche Freiheitgrade, mehr monochromatische Abbildungsfehler als beim Tubussystem gemäß WO 2005/088 378 A1 zu eliminieren oder wenigstens zu reduzieren.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung sind die sphärische Aberration und die Koma beim Tubussystem beseitigt. Das Tubussystem weist außerdem vorzugsweise einen reduzierten Astigmatismus und eine reduzierte Bildfeldwölbung auf. Die sphärische Aberration und die Koma werden beseitigt, der Astigmatismus und die Bildfeldwölbung reduziert. Diese klare Reihenfolge bei der Korrektion von Abbildungsfehlern stammt von der Optiktheorie für die Blendenverschiebung und entspricht der aplanatischen Korrektur, und bildet somit eine solide Basis für die Robustheit und Variabilität. Abgesehen von den Farbfehlern CHL, CHV und der Bildfeldwölbung weist das Tubussystem geringere monochromatische Aberrationen auf als das aus der US 2010/172029 A1 bekannte Tubussystem.
Es hat sich gezeigt, dass die erfindungsgemäßen Tubussysteme bessere optische Eigenschaften, insbesondere bessere Abbildungseigenschaften, aufweisen als bislang bekannte Tubus systeme. Aufgrund der zusätzlichen Freiheitsgrade durch die zweite Linse ist es möglich, monochromatische Abbildungsfehler zu eliminieren oder wenigstens zu reduzieren. Es ist insbesondere möglich, sphärische Aberrationen und/oder Koma zu reduzieren, insbesondere zu beseitigen und Astigmatismus und Bildfeldwölbung zu reduzieren.
Die erfindungsgemäßen Tubussysteme weisen eine besonders vorteilhafte Robustheit auf. Hierunter sei verstanden, dass sie relativ unempfindlich gegenüber lateralem Versatz und/oder Verkippen sind.
Die erfindungsgemäßen Tubussysteme weisen eine besonders vorteilhafte Variabilität auf. Hierunter sei die Veränderbarkeit der Länge des Unendlichraums und/oder die Möglichkeit für stark geänderte Längen (UR-LP) alternative Lösungen zu finden, verstanden.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Mikroskop zu verbessern.
Diese Aufgabe wird durch ein Mikroskop mit einem Tubussystem gemäß der vorhergehenden Beschreibung gelöst.
Die Vorteile ergeben sich aus denen des Tubussystems.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Figuren. Es zeigen:

1 schematisch einen Längsschnitt durch die optischen Bestandteile eines Tubussystems gemäß einer ersten Variante,
2 schematisch einen Längsschnitt durch die optischen Bestandteile eines Tubussystems gemäß einer weiteren Variante,
3 schematisch einen Längsschnitt durch die optischen Bestandteile eines Tubussystems gemäß einer weiteren Variante,
4 eine Darstellung der Abhängigkeit des Farblängsfehlers im Verhältnis zur Brennweite des Tubussystems in Abhängigkeit von der Wellenlänge,
5 eine Darstellung der Abhängigkeit des Farbquerfehlers im Verhältnis zur Bildhöhe des Tubussystems in Abhängigkeit von der Wellenlänge,
6 sphärische Queraberrationen in Abhängigkeit von Pupillenkoordinaten auf der optischen Achse,
7 sphärische Queraberrationen in Abhängigkeit von Pupillenkoordinaten für eine Bildhöhe von 12,5 mm im Tangentialschnitt,
8 sphärische Queraberrationen in Abhängigkeit von Pupillenkoordinaten für eine Bildhöhe von 12,5 mm im Sagittalschnitt,
9 Bildfeldwölbung und Astigmatismus im Tangential- und Sagittalschnitt und
10 Verzeichnung in Abhängigkeit von der Bildhöhe 1'.

Im Folgenden werden unterschiedliche Varianten eines Tubussystems 1 für ein Mikroskop beschrieben. Zunächst werden allgemeine Eigenschaften der erfindungsgemäßen Tubussysteme beschrieben.
Das Tubussystem 1 umfasst zwei Tubuslinsen L₁, L₂ und ein Glaselement G. Die Tubuslinsen L₁, L₂ sind brechkraftbehaftet.
Das Glaselement G weist keine Brechkraft auf. Es kann sich beispielsweise um ein Umlenkprisma handeln.
Das Objektfeld des Tubussystems 1 liegt im Unendlichen. Die Eintrittspupille EP des Tubussystems 1 liegt bei LP d. h. im Endlichen. LP steht für die z-Lage der Eintrittspupille für das Tubussystem in Bezug auf die Objektivanlagefläche. Es wird für alle Ausführungsbeispiele der gleiche Wert von -15 mm angenommen.
Die wirkliche Lage der Eintrittspupille EP des Tubussystems 1 hängt von dem verwendeten Objektiv ab. Die nachfolgend dargestellten Beispiele beziehen sich auf eine Sehfeldzahl SFZ von 25 und eine bildseitige numerische Apertur NA' von 0,05.
Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass es von Vorteil sein kann, wenn das Tubussystem 1 einen Farbquerfehler CHV, insbesondere CHV_F'-C, aufweist.
Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass auch ein bestimmter Betrag eines Farblängsfehlers CHL, insbesondere CHL_F'-C', vorteilhaft ist, wenn das Tubussystem 1 zwei Linsen L₁, L₂ aufweisen soll, welche entweder ein Kittglied bilden oder dicht nebeneinander stehend angeordnet sein sollen. Hierunter sei insbesondere verstanden, dass die beiden Linsen durch einen Luftspalt 2 mit einer Ausdehnung in Richtung der optischen Achse oA von weniger als 5 mm voneinander getrennt sind.
Die objektseitige Linse L₁ weist einen vorderen Scheitel S₁v auf. Die bildseitige Linse L₂ weist einen hinteren Scheiten S₂h auf.
Im Folgenden wird der Abstand vom vorderen Scheitel S₁v der ersten Linse L₁ zum hinteren Scheitel S₂h der zweiten Linse L₂ als Baulänge BL des Tubussystems 1 bezeichnet. Das Tubussystem weist eine Baulänge BL auf, welche höchstens 11 % der Brennweite f' des Tubussystems 1 beträgt.
Das Tubussystem 1 ist aplanatisch korrigiert. Es weist eine hohe Robustheit und große Variabilität auf.
Das Tubussystem 1 weist eine Objektivanlagefläche OAF auf. Diese Fläche definiert den Ort, wo die Objektive am Stativ des Mikroskops verankert sind.
Der Abstand von der Objektivanlagefläche OAF zum vorderen Scheitel S₁v der ersten Linse L₁ des Tubussystems 1 wird auch als Länge UR des Unendlichraums bezeichnet.
Der Abstand LP von der Objektivanlagefläche OAF zur Eintrittspupille EP beträgt bei den im Folgenden dargestellten Varianten des Tubussystems 1 jeweils -15 mm. Das negative Vorzeichen bedeutet hierbei, dass die Eintrittspupille EP objektseitig, das heißt vor der Objektivanlagefläche OAF, liegt.
Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass das Tubussystem 1 besonders vorteilhafte Eigenschaften aufweist, wenn die Farbfehler folgenden Randbedingungen genügen: $- 0,43 % \leq CHL / f' \leq - 0,24%$
und $- 0,46 % \leq CHL / l' \leq - 0,31% .$
Hierbei bezeichnet f' die Brennweite des Tubussystems 1.1' bezeichnet die Bildhöhe des Tubussystems 1.
Bei den Farbfehlern handelt es sich insbesondere jeweils um die Farbfehler CHL_F'-C' und CHV_F'-C' für die Wellenlängen F' = 480 nm und C' = 644 nm.
Das erfindungsgemäße Tubussystem 1 weist eine kompakte Bauform auf. Die Baulänge beträgt insbesondere höchstens 11 % der Brennweite des Tubussystems 1.
Vorteilhafterweise liegt der Abstand von der Eintrittspupille EP zum vorderen Scheitel S₁v der ersten Linse L₁ des Tubussystems 1 im Bereich von 0,5-Fachen der Brennweite f' des Tubussystems 1 bis 1,3-Fachen der Brennweite f' des Tubussystems 1.
Sofern dieser Abstand höchstens das 0,7-Fache der Brennweite f' des Tubussystems 1 beträgt, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, die erste Linse L₁ als Negativlinse, das heißt als Linse mit negativer Brechkraft, auszubilden und die zweite Linse L₂ als Positivlinse, das heißt als Linse mit positiver Brechkraft. Die beiden Linsen L₁, L₂ sind in diesem Fall durch einen Luftspalt voneinander beabstandet.
Für den Fall, dass der Abstand von der Eintrittspupille EP zum vorderen Scheitel S₁v der ersten Linse L₁ im Bereich vom 0,7-Fachen bis 1,0-Fachen der Brennweite f' des Tubussystems 1 liegt, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, die Linsen L₁, L₂ als Zweifach-Kittglied auszubilden, das heißt nicht durch einen Luftspalt voneinander zu separieren.
Für den Fall, dass der Abstand von der Eintrittspupille EP zum vorderen Scheitel S₁v der ersten Linse L₁ größer als das 0,9-Fache der Brennweite f' des Tubussystems 1 ist, ist die erste Linse L₁ vorzugsweise als positive Linse ausgebildet, welche durch einen Luftspalt von der als Negativlinse ausgebildeten zweiten Linse L₂ getrennt ist. Auch in diesem Fall kann die erste Linse L₁ als negative Linse und die zweite Linse L₂ als positive Linse ausgebildet sein.
Im Folgenden werden Details des optischen Designs des Tubussystems 1 gemäß unterschiedlicher Varianten beschrieben.

In der Tabelle 1 sind optische Designdaten von der Eintrittspupille EP bis zur Bildebene BE des Tubussystems 1 gemäß 1 wiedergegeben. Tabelle 1:

Nr.	Radius [mm]	Dicke [mm]	ne	ve	f' [mm]	Anmerkung
1	∞					EP
		15,00	1,000
2	∞					OAF
		110,00	1,000
3	112,101
		4,87	1,75	35,1	-230,3	L₁
4	66,868
		4,11	1,000			Luft
5	70,687
		10,00	1,50	66,8	101,8	L₂
6	-172,841
		10,00	1,000
7	∞
		45,00	1,52	64,0		G
8	∞
		136,82	1,000
9	∞					BE

LP = -15,00 mm
UR = 110 mm
BL= 18,98 mm
f₁' = -230,3 mm
f_2' = 101,8 mm
CHL_F'-C'/f' = -0,33%
CHV_F'-C'/1' = -0,32%
BL/f' = 0,11
(UR-LP)/f' = 0,7
f = 180 mm
SFZ = 25
NA' = 0,05

ne bezeichnet den Brechungsindex des jeweiligen optischen Elements bei einer Wellenlänge von 546 nm (e-Linie). ve bezeichnet die Abbe-Zahl des jeweiligen optischen Elements bei einer Wellenlänge von 546 nm (e-Linie).
In der 1 ist schematisch der Strahlengang im entsprechenden Tubussystem 1 von der Eintrittspupille EP bis zur Bildebene BE dargestellt. Bei dieser Variante sind die Linsen L1, L2 durch einen Luftspalt 2 voneinander beabstandet. Die Linse L1 ist als negative Linse ausgebildet. Die Linse L1 weist eine negative Brechkraft auf. Die Linse L2 ist als positive Linse ausgebildet. Die Linse L2 weist eine positive Brechkraft auf.

In der Tabelle 2 sind optische Designdaten des Tubussystems 1 gemäß 2 wiedergegeben. Tabelle 2:

Nr.	Radius [mm]	Dicke [mm]	ne	ve	f' [mm]	Anmerkung
1	∞					EP
		15,00	1,000
2	∞					OAF
		165,00	1,000
3	161,845
		6,50	1,49	70,2	96,1	L₁
4	-65,407
		2,40	1,66	39,5	-206,9	L₂
5	-127,725
		10,00	1,000
6	∞
		20,00	1,52	64,0		G
7	∞
		154,25	1,000
8	∞					BE

LP = -15,00 mm
UR = 165,00 mm
BL = 8,9 mm
f₁' = 96,1 mm
f₂' = -206,9 mm
CHL_F'-C'/f' = -0,42%
CHV_F'-C'/1' = -0,46%
BL/f' = 0,05
(UR-LP)/f' = 1,0
f = 180 mm
SFZ = 25
NA' = 0,05

Bei dieser Variante des Tubussystems 1 sind die Linsen L₁ und L₂ als Zweifach-Kittglied ausgebildet. Die Linse L1 weist eine positive Brechkraft auf. Die Linse L2 weist eine negative Brechkraft auf. Die Linsen L1 und L2 liegen im Bereich einer Kittfläche aneinander an.

In der Tabelle 3 sind optische Designdaten des Tubussystems 1 gemäß 3 wiedergegeben. Tabelle 3:

Nr.	Radius [mm]	Dicke [mm]	ne	ve	f' [mm]	Anmerkung
1	∞					EP
		15,00	1,000
2	∞					OAF
		195,00	1,000
3	129,934
		8,50	1,49	70,2	85,7	L₁
4	-60,540
		1,04	1,000			Luft
5	-60,450
		4,00	1,64	42,2	-161,3	L₂
6	-149,233
		10,00	1,000
7	∞
		45,00	1,52	64,0		G
8	∞
		133,66	1,000
9	∞					BE

LP = -15,00 mm
UR = 195,00 mm
BL= 13,54 mm
f₁' = 85,7 mm
f₂' = -161,3 mm
CHL_F'-C'/f' = -0,26%
CHV_F-C/L' = -0,39%
BL/f' = 0,08
(UR-LP)/f' = 1,2
f = 180 mm
SFZ = 25
NA' = 0,05

Bei dieser Variante sind die Linsen L1, L2 durch einen Luftspalt 2 voneinander beabstandet. Die Linse L1 ist als positive Linse ausgebildet. Die Linse L1 weist eine positive Brechkraft auf. Die Linse L2 ist als negative Linse ausgebildet. Die Linse L2 weist eine negative Brechkraft auf.

Weiterer Varianten des Tubussystems 1 sind in den Tabellen 4 bis 8 zusammengefasst. Tabelle 4:

Nr.	Radius [mm]	Dicke [mm]	ne	ve	f' [mm]	Anmerkung
1	∞					EP
		15,00	1,000
2	∞					OAF
		150,00	1,000
3	196,584
		5,50	1,50	81,1	104,0	L₁
4	-69,775
		3,00	1,67	46,9	-225,2	L₂
5	-131,462
		10,00	1,000
6	∞
		20,00	1,52	64,0		G
7	∞
		169,93	1,000
8	∞					BE

LP = -15,00 mm
UR = 150,00 mm
BL = 8,5 mm
f1' = 104,0 mm
f2' = -225,2 mm
CHLF'-C'/f' = -0,43%
CHVF'-C'/1' = -0,40%
BL/f' = 0,04
(UR-LP)/f' = 0,8
f' = 195 mm
SFZ = 25
NA' = 0,05

Nr.	Radius [mm]	Dicke [mm]	ne	ve	f' [mm]	Anmerkung
1	∞					EP
		15,00	1,000
2	∞					OAF
		215.00	1,000
3	126,657
		9.00	1,49	70,2	85,5	L₁
4	-61,013
		1.15	1,000			Luft
5	-60,784
		4,00	1,64	42,2	-160,0	L₂
6	-152,883
		10,00	1,000
7	∞
		45,00	1,52	64,0		G
8	∞
		133.11	1,000
9	∞					BE

LP = -15,00 mm
UR = 215,00 mm
BL= 14,15 mm
f1' = 85,5 mm
f2' = -160,0 mm
CHLF'-C'/f' = -0,24%
CHVF'-C'/1' = -0,40%
BL/f' = 0.08
(UR-LP)/f' = 1,3
f' = 180 mm
SFZ = 25
NA' = 0,05

Nr.	Radius [mm]	Dicke [mm]	ne	ve	f' [mm]	Anmerkung
1	∞					EP
		15,00	1,000
2	∞					OAF
		90,00	1,000
3	125,545
		2,00	1,74	32,0	-312,4	L₁
4	80,935
		4,75	1,000			Luft
5	88,172
		8,44	1,50	66,8	121,8	L₂
6	-189,903
		10,00	1,000
7	∞
		80,00	1,52	64,0		G
8	∞
		131,04	1,000
9	∞					BE

LP = -15,00 mm
UR = 90,00 mm
BL= 15,19 mm
f₁' = -312,4 mm
f2' = 121,8 mm
CHLF'-C'/f' = -0,31%
CHVF'-C'/1' = -0,31%
BL/f' = 0,08
(UR-LP)/f' = 0,5
f' = 195 mm
SFZ = 25
NA' = 0,05

Nr.	Radius [mm]	Dicke [mm]	ne	ve	f' [mm]	Anmerkung
1	∞					EP
		15,00	1,000
2	∞					OAF
		130,00	1,000
3	154,192
		4,00	1,68	37,9	-176,5	L₁
4	66,619
		7,00	1,59	61,0	92,1	L₂
5	-286,856
		10,00	1,000
6	∞
		90,00	1,52	64,0		G
7	∞
		120,83	1,000
8	∞					BE

LP = -15,00 mm
UR = 130,00 mm
BL = 11 mm
f1' = -176,5 mm
f2' = 92,1 mm
CHLF'-C'/f' = -0,39%
CHVF'-C'/1' = -0,45%
BL/f' = 0,06
(UR-LP)/f' = 0,7
f' = 195 mm
SFZ = 25
NA' = 0,05

Nr.	Radius [mm]	Dicke [mm]	ne	ve	f' [mm]	Anmerkung
1	∞					EP
		15,00	1,000
2	∞					OAF
		155,00	1,000
3	121,921
		2,50	1,66	39,5	-204,8	L₁
4	63,494
		1,20				Luft
5	63,861
		10,00	1,49	70,2	100,5	L₂
6	-202,192
		10,00	1,000
7	∞
		0,00	1,52	64,0		G
8	∞
		180,76	1,000
9	∞					BE

LP = -15,00 mm
UR = 155,00 mm
BL= 14 mm
f₁' = -204,8 mm
f2' = 100,5 mm
CHLF'-C'/f' = -0,35%
CHVF'-C'/1' = -0,31%
BL/f' = 0,07
(UR-LP)/f' = 0,9
f' = 195 mm
SFZ = 25
NA' = 0,05

In den 4 bis 10 sind Aberrationen für die Variante gemäß 2 exemplarisch dargestellt.
In 4 ist hierbei der Farblängsfehler CHL in Relation zur Brennweite f in Bezug auf eine primäre Wellenlänge von 546 nm dargestellt.
In 5 ist hierbei der Farbquerfehler CHV in Relation zur Bildhöhe 1' in Bezug auf eine primäre Wellenlänge von 546 nm dargestellt.
In den 6 bis 8 sind Queraberrationen in Abhängigkeit von der Apertur für vier unterschiedliche Wellenlängen dargestellt, wobei eine bildseitige numerische Apertur von NA' = 0,045 angenommen wird. 6 zeigt hierbei die sphärische Queraberration auf der Achse, 7 die Queraberrationen für eine Bildhöhe von 12,5 mm im Tangentialschnitt und 8 die Queraberration für eine Bildhöhe von 12,5 mm im Sagittalschnitt.
In der 9 ist die Bildfeldwölbung und der Astigmatismus in Abhängigkeit von der Bildhöhe für vier unterschiedliche Wellenlängen dargestellt.
In der 10 ist die Verzeichnung (in %) in Abhängigkeit von der Bildhöhe dargestellt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

WO 2005/088378 A1 [0002, 0031]
US 2010172029 A1 [0003, 0032]

Claims

Tubussystem (1) für ein Mikroskop aufweisend ausgehend von einer Eintrittspupille (EP) 1.1. eine erste Linse (L1) mit einem vorderen Scheitel (S1v) und einem hinteren Scheitel (S1h), 1.2. eine zweite Linse (L2) mit einem vorderen Scheitel (S2v) und einem hinteren Scheitel (S2h), und 1.3. ein Glaselement (G), 1.4. wobei das Tubussystem (1) eine Brennweite (f') und eine Bildhöhe (1') aufweist, und 1.5. wobei der Abstand vom vorderen Scheitel (S1v) der ersten Linse (L1) zum hinteren Scheitel (S2h) der zweiten Linse (L2) als Baulänge (BL) bezeichnet wird, 1.6. wobei die Linsen (L1, L2) und das Glaselement (G) zu einem Farblängsfehler (CHL) und einem Farbquerfehler (CHV) führen, 1.7. wobei gilt: BL / f'≤ 0,11, 1.8. -0,43% ≤ CHL / f'≤ -0,24% und 1.9. -0,46% ≤ CHV / 1'≤ -0,31%.
Tubussystem (1) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verhältnis von einem Abstand (UR - LP) von der Eintrittspupille (EP) bis zum vorderen Scheitel (S1v) der ersten Linse (L1) zur Brennweite (f'), (UR - LP) : f', im Bereich von 0,5 bis 1,3 liegt.
Tubussystem (1) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Linsen (L1, L2) Brechkräfte mit umgekehrten Vorzeichen aufweisen.
Tubussystem (1) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine der Linsen (L1, L2) bikonvex ausgebildet ist.
Tubussystem (1) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine der Linsen (L1, L2) als Meniskuslinse ausgebildet ist.
Tubussystem (1) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Linsen (L1, L2) eine Dicke von höchsten 10 mm aufweisen.
Tubussystem (1) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der vordere Scheitel (S1v) der ersten Linse (L1) und der hintere Scheitel (D2h) der zweiten Linse (L2) konvex ausgebildet sind.
Tubussystem (1) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Linsen (L1, L2) durch einen Luftspalt voneinander beabstandet sind.
Tubussystem (1) gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Linsen (L1, L2) ein Kittglied bilden.
Tubussystem (1) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es bis zu einer Sehfeldzahl (SF) von 25 mm und für eine maximale bildseitige numerische Apertur (NA_bild) von 0,05 im Hinblick auf sphärische Aberration und/oder Koma korrigiert ist.
Mikroskop mit einem Tubussystem (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche.