DE2001953C - Wide angle eyepiece - Google Patents

Wide angle eyepiece

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DE2001953C
DE2001953C DE2001953C DE 2001953 C DE2001953 C DE 2001953C DE 2001953 C DE2001953 C DE 2001953C
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lens
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eyepiece
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lenses
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Expired
Application number
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German (de)
Inventor
Toshifumi Hachioji Tokio Uetake (Japan)
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Olympus Corp
Original Assignee
Olympus Optical Co Ltd
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Description

Die Erfindung betrifft ein Weitwinkelokular für ein Mikroskop mit Feldlinsen und Augenlinsen, die durch einen Luftabstand voneinander getrennt sind. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Ultra-Weitwinkelokular mit einer hohen Feldzahl und einem großen S Augenpunktabstand.The invention relates to a wide angle eyepiece for a Microscope with field lenses and eye lenses that are separated from one another by an air gap. In particular The invention relates to an ultra-wide-angle eyepiece with a high field number and a large S. Eye point distance.

Bei bekannten Weitwinkelokularen fehlt im allgemeinen Licht in den ringförmigen Randbereichen des Blickfeldes, wenn nicht die sphärische Aberration des Bildes der Austrittspupille des mit dem Okular verwendeten Objektivs am Punkt des Auges genügend vermieden wird. Das hat seinen Grund in der Tatsache, daß der Durchmesser der Austrittspupille des Objektivs relativ klein ist und daß daher der Durchmesser der Austrittspupille am Augenpunkt des Okulars im allgemeinen kleir. gemacht wird, und zwar in der Größenordnung von 1 mm, während das Blickfeld sehr hell ist und daher der Durchmesser der Pupille des Beobachters notwendigerweise verringert ist, so daß ein Ausfall von Licht in den ringförmigen Randbereichen des Blickfeldes auftritt, auch wenn nur eine geringe sphärische Aberration auftritt. Es ist daher notwendig, die sphärische Aberration genügend zu kompensieren, um Lichtausfall in den ringförmigen Randbereichen des Blickfeldes zu vermeiden. »5In known wide-angle eyepieces, there is generally no light in the annular edge regions of the field of view, if not the spherical aberration of the image of the exit pupil of the eyepiece lens used at the point of the eye is sufficiently avoided. This is due to the fact that the diameter of the exit pupil of the objective is relatively small and that therefore the diameter the exit pupil at the eye point of the eyepiece is generally small. is made, in the On the order of 1 mm, while the field of view is very bright and therefore the diameter of the pupil of the observer is necessarily reduced, so that a failure of light in the annular edge areas of the field of view occurs even if there is little spherical aberration. It is therefore necessary to compensate the spherical aberration enough to avoid loss of light in the ring-shaped Avoid peripheral areas of the field of vision. »5

Es ist weiterhin notwendig, die Feldlinse eines Okulars* vor der Augenlinse desselben in einem geeigneten Abstand anzuoi Jnta, um Jie Hauptstrahlen, die vom Objektiv ausgehen, oirzufangen und in die Hülse des Okulars einzuführen, die b. grenzten Durchmesser hat. Daher neigt man dazu, in einem Weitwinkelokular den Augenpunktabsiand klein zu machen. Der Augenpunktabstand ist im allgemeinen genügend groß, wenn er 6 mm, d. ii. die mittlere Länge, die eine menschliche Augenwimper hat, überschreitet. Auf der anderen Seite ist es, wenn der AugenpunktaUstand zu groß ist, als Folge unstetiger Bewegungen des Kopfes für den Beobachter schwierig, das Bild stabil zu beobachten. Daher sollte die obere Grenze für den Augenpunktabstand 20 mm nicht übersteigen. Daher wird angenommen, daß der geeignete Augenpunktabstand in der Größe von 14 bis 15 mm liegt.
. Wenn ein Weitwinkelokular zusammen mit einem Objektiv mit hoher Vergrößerung in einem Mikroskop verwendet wird, ist es notwendig, dem Okular eine Überkorrektion der chromatischen Aberration der Vergrößerung zu geben, um die Unterkorrektion der chromatischen Aberration der Vergrößerung des Objektivs zu kompensieren.
It is also necessary to position the field lens of an eyepiece * in front of the eye lens of the same at a suitable distance in order to catch the main rays emanating from the objective and to introduce them into the sleeve of the eyepiece, which b. has a limited diameter. Therefore, there is a tendency to make the eye point distance small in a wide-angle eyepiece. The eye point distance is generally sufficiently large if it is 6 mm, i.e. ii. exceeds the average length of a human eyelash. On the other hand, if the eye point position is too large, it is difficult for the observer to stably observe the image as a result of unsteady movements of the head. Therefore, the upper limit for the interpupillary distance should not exceed 20 mm. Therefore, it is believed that the appropriate interpupillary distance is on the order of 14 to 15 mm.
. When a wide-angle eyepiece is used together with a high-magnification objective in a microscope, it is necessary to give the eyepiece an over-correction of the chromatic aberration of the magnification in order to compensate for the under-correction of the chromatic aberration of the magnification of the objective.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile bekannter Weitwinkelokulare zu vermeiden, bei denen die Feldlinse ein achromatisches Kittglied ist, das positive Brechkraft hat, und die Augenlinsen ein dickes Meniskusglied enthalten, das aus einer vorderen negativen Linre und einer hinteren positiven Linse besteht, wobei die Kittfläche negative Brechkraft hat und die vordere konkave Fläche der vorderen negativen Linse auf das Objektiv zu gerichtet ist, und daß ferner Linsen positiver Brechkraft in kurzem Abstand hinter dem dicken Meniskusglied angeordnet sind.The invention is based on the object of avoiding the disadvantages of known wide-angle eyepieces where the field lens is an achromatic cemented member that has positive refractive power, and the eye lenses Thick meniscus segment comprised of an anterior negative line and a posterior positive lens consists, where the cemented surface has negative refractive power and the front concave surface of the front negative Lens is directed towards the objective, and that further lenses of positive refractive power at a short distance are arranged behind the thick meniscus member.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Okular folgende numerische Daten aufweist:According to the invention, this object is achieved in that the eyepiece has the following numerical data:

TT dd ndnd 11 VdVd 11 161,0161.0 1,51.5 1,62041.6204 22 30,030.0 6,56.5 1,62591.6259 60,360.3 33 -48,7-48.7 22,022.0 11 35,635.6 44th -51,9-51.9 1,81.8 1,71741.7174 55 16,916.9 9,89.8 1,58911.5891 29,529.5 66th -30,7-30.7 0,30.3 11 61,261.2 77th 30,730.7 3,53.5 1,58911.5891 88th -240,3-240.3 0,30.3 11 61,?61 ,? 99 15,015.0 3,53.5 1,58911.5891 1010 28,828.8 11 61,261.2 1111th

Brennweite F = 25,0Focal length F = 25.0

Feldzahl = 26,0Field number = 26.0

Vergrößerung lOfachMagnification - 10 times

Augenpunktabstand E.P. = 14,6Eye point distance E.P. = 14.6

Das erfindungsgemäße Weitwinkelokular hat eine große Feldzahl und einen großen Augenpunktabstand. Es vermeidet Lichtverluste in dem ringförmigen Randbereich des Blickfeldes. Trotz der einfachen Konstruktion erzeugt es Bilder hoher Qualität.The wide-angle eyepiece according to the invention has a large number of fields and a large interpupillary distance. It avoids light losses in the ring-shaped edge area of the field of view. Despite the simple construction it produces high quality images.

Da bei dem erfindungsgemäßen Okular das Feldlinsenglied mit achromatischer Kittfläche und positiver Brechkraft als Ganzes vorgesehen ist, können die Hauptstrahlen, die von der Austrittspupille des mit deir Okular verwendeten Objektivs kommen, durch das Feldlinsenglied unter einem größeren Winkel in bezug auf die optisch; Achse eingefangen werden.Since in the eyepiece according to the invention, the field lens element with achromatic cemented surface and positive Refractive power is provided as a whole, the chief rays emanating from the exit pupil of the with The objective used in the eyepiece comes in through the field lens element at a greater angle with respect to the optically; Axis are captured.

Dies erlaubt, einen wesentlich weiteren Bereich zu beobachten.
Um die chromatische Aberration der Vergrößerung wie auch die Verzeichnung zu kompensieren, hat die Kittfläche des Meniskusgliedes negative Brechkraft. Die Verwendung des Meniskusgliedes ist außerordentlich wirksam für die Verlängerung des Augenpunktabstandes und gleichzeitig für die Kompensation der Feldkrümmung des Okulars. Die Anordnung von einer oder mehreren Linsen mit positiver Brechkraft in geringem Abstand hinter dem Meniskusglied ist erforderlich, um die Brennweite des Okulars auf einem
This allows a much wider area to be observed.
In order to compensate for the chromatic aberration of the enlargement as well as the distortion, the cemented surface of the meniscus member has negative refractive power. The use of the meniscus member is extremely effective for lengthening the eye point distance and at the same time for compensating for the field curvature of the eyepiece. The arrangement of one or more lenses with positive refractive power at a short distance behind the meniscus member is required to reduce the focal length of the eyepiece on one

Claims (1)

vorbestimmten positiven Wert zu halten. Durch das Bedingung 4:to hold a predetermined positive value. By condition 4: Vorsehen solcher positiver Linsen kann der Astig- η 7 f < 1 < 1 S FProviding such positive lenses can Astig- η 7 f < 1 <1 SF matismus, der von dem dicken Meniskusglied her- ' = 3 = matism arising from the thick limb of the meniscus- ' = 3 = rührt, das direkt an der Vorderseite der positiven wobei d3 eier Luftabstand zwischen dem Feldlinsen-Linsen angeordnet ist, kompensiert werden 5 glied und den Auge.ilinsengliedern ist.stirs, which is located directly on the front side of the positive where d 3 eier air gap between the field lens lenses are compensated 5 member and the eye lens members. Der Kittradius r5 im dicken Meniskusglied, d:; Wenn der Wert von d3 kleiner gemacht wird als die Differenz in den Brechungsindizcs ns — /;„ zwischen oben beschriebene Grenze, ist die Fähigkeit, die Hauptder vorderen und hinteren Linse des dicken Meniskus- strahlen einzufangen, die von dem Feldlinsenglied gliedes, die Differenz in der Abbesciien Zahl vn2 — vn3 unter gröEzren Winkeln zur optischen Achse des zwischen der vorderen und hinteren Linse der Feld- io Okulars divergieren, ungenügend. Auch die Brechlinse und der Li-itabstand d3 zwischen der Feldlinse kraft für die chromaiüche Aberration der Vergröße- und den Augenlinsen genügen folgender Bedingungen: rung des Okulars ist verschlechtert. Außerdem nähertThe kit radius r 5 in the thick meniscus segment, d :; If the value of d 3 is made smaller than the difference in the refractive indices n s - /; “between the limit described above, the ability to capture the principal anterior and posterior lens of the thick meniscus rays coming from the field lens member is the Difference in the number of Abbesciien vn 2 - vn 3 at larger angles to the optical axis of the diverging between the front and rear lenses of the field eyepiece, insufficient. The refractive lens and the Li-it distance d 3 between the field lens force for the chroma aberration of the magnifying lenses and the eye lenses also meet the following conditions: the eyepiece is deteriorated. Also approaching sich in diesem Falle die bildseitige, mit der Luft in Be-In this case, the image-side, in contact with the air U,->r = rs < 0,8 F rührung stehende Oberfläche des Feldlinsengliedes derU, -> r = r s < 0.8 F leading surface of the field lens member of the ("s — ne) = 0,1 15 Bildebene des Objektivs. Daher erscheinen Beschädi-("s - n e ) = 0.1 15 image plane of the lens. Therefore, damage appears 20 < (vn ) gungen oder Kratzer, fremde Teile oder Staub, die20 < (vn - ) cing or scratches, foreign parts or dust that 2 3 auf den mit Luft in berührung stehenden Flächen 2 3 on the surfaces in contact with air 0,7FS d3 S 1,5F, sitzen, oder kleine Bläscnei in dem Material, das die0.7FS d 3 S 1.5F, sit, or small bubbles in the material that the Feldlinsenelemente bildet, im Blickfeld des Okulars.Forms field lens elements in the field of view of the eyepiece. wobei F die Brennweite des gesamten optischen ao Wenn andererseits der Wert von d3 die vorbeschrie-where F is the focal length of the total optical ao If, on the other hand, the value of d 3 is the Systems des Okulars bezeichnet. bene obere Grenze überschreitet, verringert sich derSystem of the eyepiece. exceeds the upper limit, the Die physikalische Wirksamkeit der \orbeschriebenen Abstand des Augenpunktes, da die resultierendeThe physical effectiveness of the above-described distance of the eye point, as the resulting vier Bedingungen soll im folgenden ausführlich er- Brennweite der Augenlinsen '..ein gemacht werdenfour conditions shall be made in the following in detail - focal length of the eye lenses' ... a läutert werden. muß, um der Brennweite des Okulars einen vorbestimm-to be purified. must, in order to give the focal length of the eyepiece a predetermined Bedingung 1: 25 ten festen Wert zu geben.Condition 1: to give 25th fixed value. 0^5 f < r < 08F ^'e Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Hs0 ^ 5 f < r <08F ^ ' e invention is shown in the drawing. Hs zeigtindicates wobei F die Brennweite des Okulars und r5 6er Krüm- F i g. 1 einen schematischen Längsschnitt durch diewhere F is the focal length of the eyepiece and r 5 6er Krüm- F i g. 1 shows a schematic longitudinal section through the inungsradius der Kittfläche im dicken Meniskusglied Anordnung der Linsen,inclination radius of the cemented surface in the thick meniscus segment arrangement of the lenses, ist· 30 F i g. 2 bis 6 verschiedene Aberrationskurven des inis · 30 F i g. 2 to 6 different aberration curves of the in Wenn der Wert von r5 kleiner gemacht wird als die F i g. 1 dargestellten Okulars.When the value of r 5 is made smaller than the FIG. 1 shown eyepiece. \orstehend definierte untere Grenze, d. h. kleiner als F i g. 2 zeigt die sphärischen Aberrationen, wobei die 0,5F, wächst die sphärische Aberration der Pupille, ausgezogene Linie die Aberration für die i/-Linie zeigt, und die Verzeichnung wird überkorrigiert. Wenn an- Die gestrichelte Linie ist die der r-Linie. Die mit einem dererseits der Wert von r5 die vorbeschriebene obere 35 Punkt unterbrochene Linie zeigt die F-Linie, während Grenze überschreitet, ist die Korrektivkraft der chro- die sphärische Aberration für dieg-Linie durch die mit rnatischen Abeiration der Vergrößerung erheblich ver- zwei Punkten unterbrochene Kurve dargestellt ist.
schlechten. F i g. 3 zeigt die chromatische Aberration der VerBedingung 2: größerung,
(n η ) > 0 1 4° F i g. 4 den Astigmatismus und die Feldkrümmung,
The lower limit defined above, ie smaller than F i g. Fig. 2 shows the spherical aberrations, where the 0.5F, the spherical aberration of the pupil grows, the solid line shows the aberration for the i / line, and the distortion is overcorrected. When on- The dashed line is that of the r-line. The line broken with the value of r 5 above the above-described upper 35 point shows the F-line, while crossing the limit, the corrective power of the chromatic spherical aberration for the g-line is considerably doubled by the natural dissipation of the magnification Points broken curve is shown.
bad. F i g. 3 shows the chromatic aberration of condition 2: magnification,
(n - η)> 0 1 4 ° F i g. 4 the astigmatism and the field curvature,
* - ' ' während * - '' during wobei /J5 und /ι, die Brechungsindizes der vorderen F i g. 5 die Verzeichnung darstellt,
negativen Linse und der hinteren positiven Linse sind, Wie den in den F i g. 2 bis 5 dargestellten Aberdie zusammen das Meniskusglied bilden, und die Kitt- rationen entnommen werden kann, ist die sphärische fläche negative Brechkraft hat. 45 Aberration außerordentlich gut kompensiert, während Wenn die Differenz (/J5 - ne) kleiner gemacht wird die Überkorrektion der chromatischen Aberration der aU die im vorstehenden definierte untere Grenze, d. h. Vergrößerung an das Okular weitergegeben wird, so kleiner als 0,1, wird die Korrektivkraft für die Ver. daß die Unterkorrektion der chromatischen Aberzeichnung, die chromatische Aberration der Ver- ration der Vergrößerung des Objektivs im wesentgrcßerung wie auch die sphärische Aberration der 50 liehen, genau kompensiert wird. Der Astigmatismus Pupille ungenügend. wie auch die Feldkrümmung ist innerhalb 3 mm über Bedingung 3· ^as 6anze · e'd reduziert und erreicht die Feldzahl 26. _Λ . . '. Außerdem ist die Verzeichnung innerhalb von 2% 20S(Vn2-VH3), verringert.
where / J 5 and / ι, the refractive indices of the front F i g. 5 represents the distortion,
negative lens and the posterior positive lens are, as shown in Figs. 2 to 5, but which together form the meniscus member, and the cementation can be removed, the spherical surface has negative refractive power. 45 aberration is compensated extraordinarily well, while if the difference (/ J 5 - n e ) is made smaller the overcorrection of the chromatic aberration of the aU the lower limit defined above, i.e. magnification is passed on to the eyepiece, so smaller than 0.1, becomes the corrective force for the Ver. that the undercorrection of the chromatic But drawing, the chromatic aberration of magnification of the objective of the encryption ration in wesentgrcßerung as well as the spherical aberration of 50 loan, accurately compensated wi r d. Astigmatism pupil insufficient. as well as the field curvature is reduced within 3 mm over condition 3 · ^ as 6 anze · e 'd and reaches the field number 26. _ Λ . . '. In addition, the distortion is reduced within 2% 20S (Vn 2 -VH 3 ).
wobei ν«, und vn3 die Abbeschen Zahlen der vorderen 55 F i g. 6 zeigt die sphärische Aberration der Pupille,where ν «, and vn 3 are the Abbe numbers of the front 55 F i g. 6 shows the spherical aberration of the pupil, und hinteren Linse sind, die das positive Feldlinsen- Die sphärische Aberration iit innerhalb von etwaand rear lens are that the positive field lens- The spherical aberration iit within about glied mit der achromatischen Kittfläche bilden. 1 mm im Bereich der Feldzahl 26 verringert, und derform a link with the achromatic putty surface. 1 mm reduced in the area of the field number 26, and the Wenn die Differenz (vn% — vn3) kleiner gemacht wird Ausfall an Licht im ringförmigen P.andbereich desIf the difference (vn % - vn 3 ) is made smaller, the loss of light in the ring-shaped P.and area of the als 20, wird die Korrektivkraft der chromatischen Feldes ir.t hinreichend vermieden Die numerischethan 20, the corrective power of the chromatic field is sufficiently avoided ir.t. The numerical Aberration der Vergrößerung des Okular«; ungenügend. 6o Apertur N. A. ist 0,052 bei der Feldnahl 26. Dies er-Aberration of the magnification of the eyepiece «; insufficient. 6o aperture N.A. is 0.052 for field number 26. This Diese Bedingung ist erfüllt, wenn die vordere zer- möglicht, die numerische Apertur zu verringern,
streuende Linse des Feldlinsengliedes aus einem Glas
This condition is fulfilled if the front one enables the numerical aperture to be reduced,
diffusing lens of the field lens member made of a glass
hergestellt wird, das eine hohe Abbesche Zahl hat, Patentanspruch:is produced, which has a high Abbe number, claim: während die hintere sammelnde Linse aus einem Glas Weitwinkelokular für ein Mikroskop mit einemwhile the rear converging lens consists of a glass wide-angle eyepiece for a microscope with a mit einer niederen Abbeschen Zahl gemacht wird. 65 Feldlinsenglied und Augenlinsengliedern, die durchis made with a lower Abbe number. 65 field lens member and eye lens members passing through Diese Forderung steht also im Gegensatz zu der Be- einen größeren Luftabstand voneinander getrenntThis requirement is in contrast to the requirement that a greater air gap is separated from one another dingung, der achromatische Linsen mit hoher posi- sind, wobei das Feldlinsenglied eine achromatischecondition, the achromatic lenses with high positive are, wherein the field lens element is an achromatic tiver Brechkraft unterliegen. . Kittfläche besitzt und als Ganzes positive Brech-tive refractive power. . Has a putty surface and as a whole has positive kraft hat und die Augenlinsenglieder ein dickes Meniskusglied enthalten, das aus einer vorderen negativen Linse und einer hinteren positiven Linse besteht, wobei die Kittfläche negative Brechkraft hat und die vordere konkave Fläche der vorderen negativen Linse auf das Objektiv zu gerichtet ist, und daß ferner Linsen positiver Brechkraft in kurzem Abstand hinter dem dicken Meniskusglied angeordnet sind, gekennzeichnet durch die folgenden numerischen Daten:has strength and the lens elements of the eye contain a thick meniscus segment, which consists of an anterior negative lens and a rear positive lens, the cemented surface having negative refractive power and the front concave surface of the front negative lens is directed towards the lens, and that further lenses of positive refractive power are located a short distance behind the thick meniscus segment are arranged, characterized by the following numerical data: TT dd ltdltd 11 vdvd 11 161161 1,51.5 1,62041.6204 22 30,030.0 6,56.5 1,62591.6259 60,360.3 33 -48,7-48.7 22,022.0 11 35,635.6 44th -51,9-51.9 1,81.8 1,71741.7174 55 16,916.9 9,89.8 1,58911.5891 29,729.7 66th -30,7-30.7 0,30.3 11 61,261.2 77th 30,730.7 3,53.5 1,58911.5891 88th -240,3-240.3 0,30.3 11 61,261.2 99 15,015.0 3,53.5 1,58911.5891 1010 28,828.8 11 61,261.2 1111
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

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