DE2213163A1

DE2213163A1 - Mikroskop-Objektiv mit großer Gegenstandsweite

Info

Publication number: DE2213163A1
Application number: DE19722213163
Authority: DE
Inventors: Akio Hachioji Tokio Taira (Japan). P
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1971-03-17
Filing date: 1972-03-17
Publication date: 1972-09-28
Also published as: JPS5030466B1; US3806231A

Description

betreffend
Mikroskop-Objektiv mit großer Gegenstandsweite

Die Erfindung betrifft ein Mikroskop-Objektiv mit großer Gegenstandsweite (Arbeits- bzw. Gegenstandsabstand) von der Vorderfläche der Frontlinse.

Bei bekannten Mikroskop-Objektiven mit einer Vergrößerung von etwa 40 und geebnetem Bildfeld beträgt der Arbeitsabstand i.a, weniger als etwa 20 % der Brennweite. Beträgt die Brennweite beispielsweise 5 mm, ist der Arbeitsabstand kleiner als 1 mm. Sollen derartige Mikroskop-Objektive in Fabriken, beispielsweise bei der Produktkontrolle kleiner Werkstücke verwendet werden, ist eine schnelle Kontrolle schwierig, wenn man die Teile nicht verletzen will. Bei einem Planobjektiv nimmt der Öffnungsfehler, die Farbabweichung und die Koma bzw. der Asymmetriefehler mit zunehmendem Arbeitsabstand zu. Es sind bereits eine Reihe von Versuchen unternommen worden, ein Mikroskop-Objektiv mit großer Gegenstandsweite (Arbeitsabstand) und guter Korrektion der chromatischen und sphärischen Aberration und der Koma sowie der anderen Abbildungsfehler anzugeben, bisher aber ohne ausreichend zufriedenstellende Ergebnisse.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, durch geeignete Wahl der Abmessungen einander folgender Linsengruppen oder Linsen und geeignete Kombination und Anordnung dieser Linsen-

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gruppen und Linsen ein Objektiv mit 40-facher Vergrößerung, einer Gegenstandsweite von mehr als 70 % der Brennweite und einem Abstand der Bildebene von wenigstens dem fünffachen der Brennweite sowie ausgeprägter Korrektur der chromatischen und sphärischen Aberation, der Koma usw., anzugeben, so daß es als Mikroskop-Objektiv geeignet ist.

Ein Mikroskop-Objektiv, das diese Aufgabe löst, ist gemäß der Erfindung, dadurch gekennzeichnet, daß es als 7-Linsengruppen ' und 9-Linsen-Objektiv konstruiert ist und, ausgehend von der Gegenstandsseite, aus einer ersten Gruppe aus einer konvexkonkaven Linse, deren konkave Fläche zum Gegenstand zeigt, einer zweiten Gruppe aus einer Sammellinse, einer dritten Gruppe aus einer Sammellinse, einer vierten Gruppe aus einer zusammengesetzten Sammellinse, einer fünften Gruppe aus einer zusammengesetzten konvex-konkaven Linse mit stark konkaver Oberfläche auf der Bildseite, einer sechsten Gruppe aus einer konkav-konvexen Linse mit stark konkaver Oberfläche auf der Gegenstandsseite und einer siebten Gruppe aus einer Sammellinse besteht und dadurch, daß die folgenden vier Bedingungsgleichungen erfüllt sind

τ) ⁿ7 - 1 > 1

III) d_l0 + du >, f,

IV) v_H - V₅ £ 70

worin von der Gegenstandsseite aus der einander folgenden Linsen

n^, ng, ng die BrechungsIndizes,

y., V₂, ο die Abbe-schen Zahlen

T₁, r₂, rvjg die Krümmungsradien der Linsenoberflächen,

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d^, dp» d^e die Luftspalte zwischen benachbarten Linsen oder deren axiale ■ Dickenabmessung, und f die zusammengesetzte Brennweite - ^/

bezeichnen.

Die Erfindung ist mit vorteilhaften Einzelheiten anhand einer Zeichnung näher erläutert, in der zeigt:

Fig. 1 einen Längsquerschnitt durch ein erfindungsgemäßes Mikroskop-Objektiv, und

Fig. 2a - 2f verschiedene Aberrationskurven des erfindungsgemäßen Objektivs.

Das erfindungsgemäße Objektiv gemäß Fig. 1 besteht aus einer ersten Gruppe aus einer konvex-konkaven Linse L^, deren konkave Fläche zum Gegenstand zeigt, einer zweiten Gruppe aus einer Sammellinse Lp, einer dritten Gruppe aus einer Sammellinse L·*, einer vierten Gruppe aus einer zusammengesetzten Sammellinse L., einer fünften Gruppe aus einer zusammengesetzten konvex-konkaven Linse L₅ mit stark konkaver Oberfläche auf der Bildseite, einer sechsten Gruppe aus einer konkav-konvexen Linse Lg mit stark konkaver Oberfläche auf der Gegenstandsseite und einer siebten Gruppe aus einer Sammellinse L₇.

Gemäß der Erfindung erfüllen die Brechungsindizes, Krümmungsradien und Abbe-schen der von der Gegenstandsseite aus einander folgenden Linsen den folgenden vier Bedingungsgleichungen:

2 0 9 8 A 0 / ü R 0 9

> i

^η* -¹ > λ
ITTT f

III) Cl₁₀ + du > f, IV) v„ - V₅ <, 70

n^, n₂, ng die Brechungsindizes,

^₁, -))₂, Oq die Abbe-schen Zahlen

r^, Γρ> r^g die Krümmungsradien der Linsenoberflächen,

d^, dp, d>|c die Luftspalte zwischen benachbarten Linsen oder deren axiale Dickenabmessung, und

f die zusammengesetzte Brennweite des ganzen Linsensystems
bezeichnen.

Die erfindungsgemäße Einfügung der zweiten und dritten
Gruppe aus Sammellinsen Lp und L-, in das Linsensystem hat eine ausgezeichnete Korrektur der negativen Verzeichnung bzw. Verzerrung zur Folge.

Wird entweder r^₂ oder r^, über die durch die Bedingungsgleichungen I und II gegebenen Grenzen vergrößert, muß Jr₁ |
extrem klein werden, um die Krümmung der Bildebene zu korrigieren, mit dem Ergebnis, daß die sphärische Aberration stark vergreifert wird. Außerdem ist die Verzerrung vergrößert. Wird d_1Q + d₁₁
kleiner als f gemäß der Bedingungsgleichung III vergrößern sich die Koma und die zonale sphärische Aberration unerwünscht stark.

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Steigt der Wert r - ,- gemäß Bedingungsgleichung IV auf Werte über 70 an, wird die chromatische Aboration in so starkem Ausmaß vergrößert, daß sie nicht mehr durch andere Linsenelemente korrigiert werden kann.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Mikroskop-Objektivs, bei dem die zusammengesetzte Brennweite 5,46 mm und die Vergrößerung 40 beträgt, gelten die numerischen Werte für r^ bis r g, d_Q bis d^c,, n^ bis n„ und V-j bis Vq , die sich aus der folgenden Tabelle ergeben.

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do V₁ -7.65

d_x 1.8 Ωχ 1.56384 V₁ 60.7

r₂ -4.74

d₂

Γ» 25.05

d₃ 1.2 n₂ 1.48656 V₂ 84.5

r* -16.42

di> r₅ 39.51

d₅ 1.3 n₃ 1.43389 V₃ 95.2

r₆ -9.83

d₆ 0.13 r₇ 10.93 '

d₇ 2.11 n» 1.43389 ν,* 95.2

r₈ -9.49

d_e 0.64 n₅ 1.6134 V₅ 43.8

r₉ -35.78 ,

d₉ Γιο 6.16

dxo 3.5 n₆ 1.48656 V₆ 84.5

rn -9.46

d_ix 3.4 n₇ I.6727 v₇ 32.1

η 2 2.656

d₁₂ 1.53 r_l3 -2.463

d₁₃ 2.7 n₈ I.618 V₈ 63.4

ri» -4.52

d_1If O.I6

r₁₅ 12.91

d₁₅ 1.24 n₉ 1.48656 V₉ 84.5

r₁₆ -15.61

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Verschiedene Aberrationskurven des erfindungsgemäßen Objektivs ergeben sich aus den Fig. 2a bis 2f. Fig. 2a zeigt die sphärische Aberration, Fig. 2b die Sinusbedingung, Fig. 2c den Astigmatismus, Fig. 2d die Verzeichnung und die Fig. 2e und 2f die Koma-Aberration für Bildhöhen Yk'=15 mm und Yk'=10,5 mm.

Den Aberrationskurven läßt sich entnehmen, daß das erfindungsgemäße Linsensystem die weitgehende Korrektur der verschiedenen Aberrationen ermöglicht. Insbesondere die Verzeichnung ist ausgezeichnet korrigiert. Die Gegenstandsweite d_Q beträgt 3,9 mm und damit 71 % der Brennweite von 5,6 mm. Sie ist im Vergleich zu bekannten Mikroskop-Objektiven, bei denen die Gegenstandsweite dQ höchstens etwa 20 % der Brennweite beträgt, verhältnismäßig groß.

Ansprüche

2 0 θ 8 A 0 / 0 8 D 9

Claims

ANSPRÜCHE

1J Mikroskop-Objetiv mit großer Gegenstandsweite, dadurch gekennzeichnet , daß es als 7-Linsengruppen und 9-Linsen-Objektiv konstruiert ist und, ausgehend von der Gegenstandsseite, aus einer ersten Gruppe aus einer konvex-konkaven Linse (L^),deren konkave Fläche zum Gegenstand zeigt, einer zweiten Gruppe aus einer Sammellinse (L₂), einer dritten Gruppe aus einer Sammellinse (L,), einer vierten Gruppe aus einer zusammengesetzten Sammellinse (L^), einer fünften Gruppe aus einer zusammengesetzten konvex-konkaven Linse (Lc) mit stark konkaver Oberfläche auf der Bildseite, einer sechsten Gruppe aus einer konkav-konvexen Linse (Lg) mit stark konkaver Oberfläche auf der Gegenstandsseite und einer siebten Gruppe aus einer Sammellinse (L₇) besteht und dadurch, daß die folgenden vier Bedingungsgleichungen erfüllt sind

II)

η» - 1

III) dio + d

1 1

IV)

- V₅ £ 70

worin von der Gegenstandsseite aus der einander folgenden Linsen

n^, n₂, rig die Brechungsindizes,

V₁, ν2' 9 ^die Abbe-sehen Zahlen

r^, r₂, r^g die Krümmungsradien der LUsen-

oberflachen,

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- «r- ■

cL|, dg, cLj,- die Luftspalte zwischen

benachbarten Linsen öder deren \ axiale Dickenabmessung, und

f die zusammengesetzte Brennweite

bezeichnen.

2. Mikroskop-Objektiv nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine zusammengesetzte Brennweite von 5,46 mm, einer 40-fachen Vergrößerung und folgende numerische Werte für r^ bis r^g, d_Q bis d^c, n^ bis n« und V ^ bis j?q

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AK)

-7 .65 do 3. 9 ni 1. 56384 V₁ 60. 7 Γχ -4 .74 dx 1. 8 Γ₂ 25 .05 d₂ O. 2 n₂ 1. 48656 V₂ 84. 5 Γ₃ -16 .42 d₃ 1. 2 Γη 39 .51 d- O. ,2 ' n₃ 1. ,43389 v* 95. ,2 T₅ -9 .83 d₅ 1. 3 T₆ IO .93 d₆ O. .13 n_k 1. .43389 Vi* 95. .2 Γ₇ -9 .49 d₇ 2, .11 n₅ 1, .6134 V₅ 43. .8 Γ_β -35 .78 d₈ O, .64 T₉ 6 .16 d₉ O .2 n₆ 1 .48656 V₆ 84 .5 Γχο -9 .46. dxo 3 .5 n₇ 1 .6727 V₇ 32 .1 Γχΐ \ 2 .656 dxx 3 .4 Γχ₂ -2 .463 d₁₂ 1 .53 n₈ 1 .618 V₈ 63 .4 Γ₁₃ -4 .52 dia 2 .7 Γχι» 12 .91 du O .16 n₉ 1 .48656 V₉ 84 .5 ΓΧ5 -15 .61 dl5 1 .24 Γιβ

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