DE1940547C3 - Spiegelobjektiv für Mikroskope - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Spiegelobjektiv für Mikroskope mit einem größeren konkaven Hauptspiegel und einem kleineren konvexen Nebenspiegel, die koaxial und mit Abstand voneinander angeordnet sind, wobei der Hauptspiegel auf der Objektseite des Objektivs angeordnet ist, seine reflektierende Fläche der reflektierenden Fläche eines auf der objektabgewandten Seite des Objektivs befindlichen Planspiegels zugewandt ist und zwischen beiden Spiegeln sich der Nebenspiegel befindet, dessen reflektierende Fläche ebenfalls dem Planspiegel zugewandt ist und wobei Hauptspiegel und Planspiegel mit konzentrischen Öffnungen versehen sind.

Bei bekannten Spiegelobjektiven dieser Art ist es schwierig, ein Spiegelobjektiv geringer Vergrößerung zu konstruieren, das denselben konjugierten Abstand aufweist wie das eines Spiegelobjektivs großer Vergrößerung, wenn eine Begrenzung in der mechanischen Montierung des Objektivs vorhanden ist. Unter der Bezeichnung »konjugierter Abstand« ist dabei in bekannter Weise der Abstand zwischen dem Objekt

Effektiver Faktor (%) =

NAmax — NAmin NAmax

wobei NA die numerische Apertur ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Spiegelobjektiv zu schaffen, bei dem der Abstand zwischen dem Objektiv und dem hinteren Ende des Objektivs sehr klein ist und bei dem auch bei geringer Vergrößerung eine mechanische Halterung ähnlich der einer Objektivlinse hoher Vergrößerung verwendet werden kann. Diese Aufgabe wird durch Ausbildung des Spiegelobjektivs mit den Konstruktionsdaten gemäß der im Kennzeichen des Patentanspruchs aufgeführten Datentabelle gelöst

Das erfindungsgemäße Mikroskopobjektiv ist kompakt in der Form und der Abstand zwischen dem Objekt und dem hinteren Ende des Objektivs ist klein, so daß eine geeignete mechanische Montagestellung des Objektivs bei geeignetem Arbeitsabstand vorgesehen werden kann. Das erfindungsgemäße Objektiv mit geringer Vergrößerung hat denselben konjugierten Abstand wie ein Spiegelobjektiv hoher Vergrößerung. Es erlaubt, unter Begrenzung der mechanischen Montagestellung des Objektivs eine Verringerung des effektiven Faktors des Objektivs zu vermeiden.

Beim erfindungsgemäßen Objektiv wird das Licht eines Objekts zunächst vem Plav«piegel aufgenommen und von diesem zu dem konkaven Hauptspiegel reflektiert Das von diesem aufgenommene Licht wird erneut auf den Planspiegel und von diesem zum kleineren konvexen Nebenspiegel reflektiert. Von diesem Spiegel gelangt das Licht zu anderen Vorrichtungen, beispielsweise zum Okular des Mikroskops, an dem das reflektierende Objektiv befestigt ist. Der konkave Hauptspiegel und der Planspiegel sind zum Durchtritt des Lichtes mit geeigneten Öffnungen versehen.

Durch die vorbeschriebene Konstruktion kann der Abstand zwischen dem Objekt und dem hinteren Ende des Objektivs sehr klein gemacht werden, wodurch die mechanische Montagestellung auch im Falle eines Objektivs mit geringer Vergrößerung an eine geeignete Stelle im Objektiv gesetzt werden kann, während ein geeigneter Arbeitsabstand aufrechterhalten bleibt. Es ist daher einfach, ein Spiegelobjektiv geringer Vergrößerung zu konstruieren, das denselben konjugierten

bo Abstand hat wie ein Objektiv einer hohen Vergrößerung, was bisher sehr schwierig war. Das erfindungsgemäße Objektiv kann außerdem sehr kompakt gebaut werden.

Die Erfindung wird durch das in der Zeichnung

b5 schematisch dargestellte Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Ansicht eines bekannten Spiegelobjektivs für Mikroskope,

Fig.2 eine entsprechende schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Spiegelobjektivs.

F i g. 1 zeigt ein Beispiel eines bekannten Spiegelobjektivs. Ein größerer konkaver Hauptspiegel Ml ist dem Objekt O zugewandt und mit Abstand von diesem angeordnet Dieser Hauptspiegel Ml ist mit einer Öffnung versehen, durch die das Licht zu einer Beobachtungsvorrichtung, beispielsweise einem (nicht gezeichneten) Okular des Mikroskops hindurchtreten kann, an den* das im folgenden beschriebene Spiegelobjektiv befestigt ist

Ein kleinerer Nebenspiegel Ms ist koaxial und in einiger Entfernung vor dem Hauptspiegel angeordnet

Das Licht vom Objekt O wird zunächst vom Hauptspiegel Ml aufgenommen, von diesem auf den kleineren Nebenspiegel Ms und von diesem durch die Öffnung des Hauptspiegels Ml rar Aufnahmevorrichtung, beispielsweise dem Okular, reflektiert, so daß ein vergrößertes Bild des Objekts O erhalten wird.

Die Vergrößerung ist bestimmt durch die Anordnung und Krümmung des Hauptspiegels Ml und des Nebenspiegels Ms

Wie in Fig. 1 dargestellt, ist der Abstr-id zwischen dem Objekt O und dem hinteren Ende des reflektierenden Objektivs, d. h. also des Hauptspiegels Ml relativ groß. Es ist daher insbesondere im Falle eines Objektivs mit geringer Vergrößerung, schwierig, die mechanische Montierung an geeigneter Stelle im Objektiv anzuordnen.

Fig.2 zeigt eine Anordnung des Spiegelobjektivs nach der vorliegenden Erfindung. Hier ist ein mit einer öffnung versehener Planspiegel M mit Abstand hinter dem kleineren konvexen Nebenspiegel Ms angeordnet wobei die Reflexionsflächen beider Spiegel einander zugekehrt sind. Die Stellung des Planspiegels M liegt bei konventionellen Objektiven zwischen dem kleineren konvexen Nebenspiegel Ms und dem konkaven Hauptspiegel.

Wie in Fig.2 dargestellt ist der konkave Hauptspiegel Ml auf der Objektseite des Planspiegels M und im Abstand von diesem angeordnet Der Hauptspiegel Ml ist in Beziehung auf den Planspiegel M symmetrisch angeordnet, wenn er in Obereinstimmung mit der bekannten Technik angeordnet ist.

Aus der Zeichnung ist ohne weiteres zu erkennen, daß das Spiegelobjektiv der Fig.2 sehr kompakt gebaut und als Ganzes näher an das Objekt O herangeführt werden kann, als bei bekannten Objektiven, wie sie in F i g. 1 dargestellt sind. Hierdurch wird ermöglicht, daß ein Spiegelobjektiv geringer Vergrößerung denselben konjugierten Abstand hat wie ein Objektiv mit hoher Vergrößerung, das leicht konstruiert werden kann.

Die Wirkungsweise des in F i g. 2 dargestellten Spiegelobjektivs ist wie folgt:

Das vom Objekt O kommende Licht wird zuerst vom Planspiegel M aufgenommen und zum größeren konkaven Hauptspiegel Ml reflektiert. Das von diesem aufgenommene Licht wird zum Planspiegel M und von diesem zum kleineren konvexen Nebenspiegel Ms reflektiert Das vom kleineren konvexen Nebenspiegel Ms aufgenommene Licht wird auf Beobachtungsvorrichtungen, beispielsweise das Okular des Mikroskops reflektiert, an dem das Spiegelobjektiv montiert ist.

Die Punkte A, B, Cund Dund die Punkte A', B', C'und D'in F i g. 2 bezeichnen die jeweiligen Reflexionspunkte der vom Objekt O kommenden Lichtstrahlen mit der maximalen numerischen Apertur NAmax und opt minimalen numeris:ben Apertur NAmin auf dem Planspiegel M, dem Hauptspiegel Ml und dem Nebenspiegel Ms- Wenn die vom Objekt O kommenden Lichtstrahlen, die die maximale numerische Apertur NAmax und die minimale numerische Apertur NAmin haben, durch den großen konkaven Hauptspiegel Ml und den ebenen Reflexionsspiegel Mdurchgehen sollen, muß der Punkt B' auf dem Hauptspiegel Ml radial außerhalb des Lichtstrahls OA und der Punkt C'auf dem Planspiegel M muß radial außerhalb des Lichtstrahles liegen, der vom Punkt D des konvexen Nebenspiegels Ms zur Beobachtungsvorrichtung, beispielsweise dem Okular geht Dies geschieht durch geeignete Wahl der Größe, der Form und der Anordnung jedes der vorgenannten Elemente und der Form der öffnungen in den Spiegeln Ml und M. Diese Bedingung vermindert den effektiven Faktor des erfindungsgemäßen Spiegelobjektivs um einen bestimmten Wert im Vergleich zu einem Objektiv herkömmlicher Art Jedoch kann durch geeignete Wahl der Stellung des Planspiegels M die Verminderung des effektiven Faktors des erfindungsgemäßen Spiegelobjektivs minimal wjmacht werden und sichert diesem damit eine genügemJ große Anwendbarkeit
Ein Beispiel eines erfindungsgemäßen Spiegelobjektivs hat folgende numerische Daten (Abstünde und Krümmungen in Millimetern):

Konjugierter Abstand 183,8

Maximale numerische

jo Apertur NAmax 0,25

Minimale numerische
Apertur NAmin 0,135

Vergrößerung 10,0

Effektiver Faktor 46%

ja Objektabstand 37,3

Abstand des konkaven Hauptspiegels vom Planspiegel d\ — 12,6
Abstand des Planspiegels vom
konkaven Hauptspiegel d 2 12,6

Abstand des kleineren konvexen
Nebenspiegels vom Planspiegel d 3 -6,23
Krümmung des Planspiegels rl, /·3 oo

Krümmung des konkaven Hauptspiegels r2 35,151
Krümmung des konvexen Nebenspiegels r 4 — 17,553

Zum Vergleich sind im folgenden die numerischen Daten eines bekannten Spiegelobjektivs angegeben (Abstände und Kimmungen in mm):

Konjugierter Abstand	183,8
Maximale numerische
Apertur NAmax	0,25
Minimale numerische
Apertur NAmin	0,125
Vergrößerung	10,0
Effektiver caktor	50%
Objektabstand	49,9
Abstand des kleineren konvexen
Nebenspicgels vom größeren
konkaven Hauptspiegel d 1	-18,83
Krümmung des konkaven Haupt
spiegels	-35,151
Krümmung des kleineren
konvexen Nebenspiegels	-17.553

Wie aus den vorstehenden Daten hervorgeht, hat das Spiegelobjektiv nach der vorliegenden Erfindung im Vergleich zu bekannten Spiegelobjektiven einen genügend kleinen Abstand zwischen dem Objekt und dem hinteren Ende des Objektivs und ermöglicht daher auch im Falle eines Objektivs mit geringer Vergrößerung die mechanische Montierung des Objektivs an geeignete Stelle zu setzen, während ein genügende.· Arbeitsabstand aufrechterhalten wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Spiegelobjektiv für Mikroskope mit einem größeren konkaven Hauptspiegel und einem kleineren konvexen Nebenspiegel, die koaxial und mit Abstand voneinander angeordnet sind, wobei der Hauptspiegel auf der Objektseite des Objektivs angeordnet ist, seine reflektierende Fläche der reflektierenden Fläche eines auf der objektabgewandten Seite des Objektivs befindlichen Planspiegels zugewandt ist und zwischen beiden Spiegeln sich der Nebenspiegel befindet, dessen reflektierende Fläche ebenfalls dem Planspiegel zugewandt ist und wobei Hauptspiegel und Planspiegel mit konzentrischen öffnungen versehen sind, gekennzeichnetdurch folgende Daten:

   Konjugierter Abstand
   Maximale numerische
   Apertur NAmax
   Minimaie numerische
   Apertur NAmin
   Vergrößerung
   Effektiver Faktor
   Objektabstand

   Abstand des Hauptspiegels (Ml)
   vom Planspiegel (M)'m der
   optischen Achse
   Abstand des Planspiegels (M)
   vom Hauptspiegel (MiJm der
   optischen Achse
   Abstand des Npbenspk^els (Ms)
   vom Planspiegel (M)\n der
   optischen Achse
   Krümmung des Planspiegels (A(J r\
   Krümmung des Hauptspiegels (Ml) r 2
   Krümmung des Planspiegels (M) r 3
   Krümmung des Nebenspiegels (Ms) r 4

   183,8
   0,25

   0,135
   10,0
   46%
   373

   -12,6

   12,6

   -6,23

   35,151

   -17,5?3

   punkt und dem Bildpunkt der Objektivlinse zu verstehen. Wenn ein Spiegelobjektiv geringer Vergrößerung in konventioneller Bauart gebaut werden soll und die Begrenzung der mechanischen Halterung aufrechterhalten wird, ist der effektive Faktor des Objektivs extrem klein, wodurch derartige Objektive unzweckmäßig werden. Unter der Bezeichnung »effektiver Faktor« ist dabei das Verhältnis der Lichtmenge, die tatsächlich durch die Objektivlinse geht (d. h. der

   ίο Teil, der nicht durch den Spiegel Munterbrochen wird), in bezug auf die maximale öffnung zu verstehen. Das heißt also