DE2454994C3 - Mikroskop-Objektiv - Google Patents

Mikroskop-Objektiv

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DE2454994C3 DE19742454994 DE2454994A DE2454994C3 DE 2454994 C3 DE2454994 C3 DE 2454994C3 DE 19742454994 DE19742454994 DE 19742454994 DE 2454994 A DE2454994 A DE 2454994A DE 2454994 C3 DE2454994 C3 DE 2454994C3
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Description

5. Linsengruppe 5
51
52
/>, = - 9,587 /·,, - /',, = - 5,564
i'5i - 1,3 1,58406 37,04 0,2928
i',2 = 0,65 1,58784 68,25 0,3081
durch Variation einer der folgenden Größen innerhalb der folgenden vorgegebenen Bereiche entstehen:
(D 1,0/ </, < 2,11/
(2) 3 /</2 < 5/
(3) 5 /</3 < 8/
(4) 12 /</4 < 20/
(5) -20 /</, < -8,56/
(6) 0 / < i/,2 < 0,2/
(7) 0 / < J23 < 0,2/
(8) 0 / < dM < 0,2/
(9) l,5/<4,< 3,5/
— mit
— du = Abstand zwischen der /r-ten Linsen
gruppe und der /-ten Linsengruppe
_'(i (bei Ar = b, / = 1 handelt es sich um die
Dicke der Schicht /wischen Gegenstand und 1. Linsengruppe)
— ei,,, = Linsendicke der in Richtung weg vom
Gegenstand m-ten Linse in der /-ten 2Ί Linsengruppc
— n„ = Krümmungsradius der Linsenfläche in
der /-ten Linsengruppe
η — 1: vordere Fläche
η = 2: mittlere Fläche
«ι π = 3: hintere Fläche
(jeweils auf den Gegenstand bezogen).
Die Erfindung betrifft Mikroskop-Objektive nach dem Oberbegriff der Patentansprüche.
Derartige Objektive sind insbesondere für Durchlicht-Prüfmikroskope und für Metallographie-Mikroskope vorgesehen.
Bei einem Mikroskop ändert sich die Auflösungsgrenze gemäß
(n - sin u).
π = Brechzahl des den Gegenstand vom Objektiv trennenden Stoffs (nämlich Luft bei einem immersionsfreien Objektiv, d. h. η = 1).
u = halber Öffnungswinkel des Objektivs vom Gegenstand aus. ^1
Die Mikroskop-Objektive werden durch die sogenannte numerische Apertur charakterisiert:
π - sin u,
insbesondere sin u bei einem immersionsfreien Objektiv.
Die Aberrationen, d- h. die Abbildungsfehler, nehmen zu, wenn die numerische Apertur erhöht wird, um das Auflösungsvermögen zu erhöhen. Ein Mikroskop-Ob- bo jektiv großer numerischer Apertur muß daher hinsichtlich verschiedener Aberrationen korrigiert werden.
Ein Mikroskop-Objektiv muß zunächst hinsichtlich der chromatischen Aberration korrigiert werden. Bekanntlich ändert sich die Brechzahl lichtbrechender Stoffe, die üblicherweise die Objektivlinsen bilden, mit der Wellenlänge. Da der Gegenstandspunkt eine Quelle weißen Lichts ist, d. h. eine Überlagerung unendlich vieler monochromatischer Strahlungen, erzeugt das Objektiv unendlich viele monochromatische Bilder, die entlang der (optischen) Achse verteilt sind. Bekanntlich ergeben ein einfaches sammelndes System und ein zerstreuendes System inverse oder umgekehrte Verteilungen der monochromatischen Bilder. Es ist daher eine Korrektur der chromatischen Aberrationen durch eine geeignete Wahl von Linsengläsern erreichbar.
Ein optisches Glas ist hinsichtlich seiner Farbzerstreuung charakterisiert durch den Abbe-Zahl genannten Parameter
nF-nc
mit
f, nc
n</
Brechzahl für die Spektrallinien C und F(rot und blau) von Wasserstoff,
Brechzahl für die Spektrallinie d von Helium, deren Wellenlänge zwischen denen der Spektrallinien Cund Fliegt.
Die mittlere Brechzahl na selbst kennzeichnet ebenfalls das Glas.
Es ist auch eine Partialdispersion bestimmbar, nämlich
Eine Sammellinse ist bestimmt durch einen gewissen Abstand zwischen den durch die Spektrallinien Cund F erhaltenen Bildern.
In gleicher Weise ist eine Zerstreuungslinse bestimmt
ir & ti
durch einen gewissen Abstand zwischen den durch die Stühlen C und F erhaltenen Bildern. Beim Korrigieren der chromatischen Aberration wird ein Zusammenfallen der den Spektrallinien Cund Fentsprechenden Bildern durch Zusammenbau einer Zerstreuungslinse und einer Sammellinse erreicht, deren Gläser geeignet gewählt sind. Wenn die Korrektur erreicht ist, sind die durch die Spektrallinien C und F erhaltenen Bilder überlagert, wobei die durch die anderen Strahlungen (/.. B. Spektrallinie d) erhaltenen Bilder von den genannten Bildern getrennt bleiben. Dies wird sekundäres Spektrum genannt. Ein für das sekundäre Spektrum korrigiertes Objektiv wird Apochromat genannt. Um das sekundäre Spektrum einer durch eine mit einer Zerstreuungslinse verklebten Sammellinse gebildeten Doppellinse zu verringern, müssen die Partialdispersionen i'„der Gläser im wesentlichen gleich sein.
Ein Mikroskop-Objektiv muß auch hinsichtlich der Bildfeldwölbung korrigiert werden. Eine Optik besitzt Bildfeldwölbung, wenn bei einem Gegenstandspunkt, der eine zur Achse senkrechte Ebene beschreibt, die Bildorte oder -punkte eine Drehfläche beschreiben, die sich von der Idealbildebene unterscheidet. Die Bildfeldwölbung einer Linsenanordnung ist durch die Petzval-Summe gegeben, die bei dünnen Linsen gleich ist der Summe aller für die verschiedenen Linsen der Anordnung berechneten Größen
Mn ■ F
mit F= Brennweiten = Brechzahl des Glases.
Daraus folgt, daß bei höheren Brechzahlen sich die Petzval-Summe dem Wert Null nähert und die Bildfeldwölbung gering wird, und umgekehrt. Übrigens besitzt eine Zerstreuungslinse eine negative Petzval-Summe, die den Gesamtwert der Petzval-Summe verringert.
Ein Mikroskop-Objektiv muß auch hinsichtlich der sphärischen Aberration korrigiert werden. Diese rein geometrische Aberration, die bei monochromatischem Licht auftritt, besteht darin, daß bei einem einfach streuenden System die Randstrahlen gekrümmter als die Mittenstrahlen sind, während ein sammelndes System eine entgegengesetzte (sphärische) Aberration ergibt.
Ein Mikroskop-Objektiv muß im allgemeinen auch hinsichtlich des Astigmatismus korrigiert werden, was erreicht ist, wenn alle vom Gegenstandspunkt austretenden Strahlen durch den Bildpunkt treten.
Es gibt bereits Apochromat-Mikroskop-Objektive. d. h. Objektive mit verringertem sekundärem Spektrum, meistens unter Verwendung wenig brechender Flußspaikristaile (Fiuorii), um einzelne bestimmte Linsengruppen des Objektivs herzustellen. Derartige Objektive sind aber stets relativ teuer.
Es gibt übrigens Mikroskop-Objektive mit Bildfeldwölbungs-Korrektur. Ein Objektiv dieser Art ist z. B. in der FR-PS 13 10 259 beschrieben.
Schließlich ist ein Mikroskop-Objektiv nach dem Oberbegriff der Patentansprüche bekanntgeworden (vgl. DE-OS 14 72 082).
Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung, ein einfach aufgebautes, apochromatisches, immersionsfreies Mikroskopobjektiv zu schaffen, das ein ebenes Bildfeld bei großer numerischer Apertur (sin u>0,75) aufweist
Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe erfolgt alternativ durch die Lehre nach dem Kennzeichen der Patentansprüche.
Aufgrund der Patentansprüche ist der Fachmann auch ohne weiteres in der Lage, zur Lösung der Erfindungs-Aufgabe durch Optikrechnen auf (schnellen) Rechenanlegen die optimalen Werte für den jeweiligen Anwendungsfall in für sich bekannter Weise zu ermitteln, nämlich durch Variation der Werte in den Patentansprüchen.
Die erfindungsgemäßen Mikroskop-Objektive haben insbesondere eine Brennweite von 2,5—8 mm und eine große numerische Apertur von ca. 0,75. Ihre Petzval-Summe ist gering gegenüber Objektiven vergleichbarer Brennweite. Sie zeigen ferner ein verringerces sekundäres Spektrum und sind vollkommen korrigiert hinsichtlich Abbildungsfehlern wie sphärischer Aberration, Koma und Astigmatismus. Insbesondere durch Verwendung von Flußspat bei der Herstellung bestimmter Linsen kann eine besonders gute Korrektur des sekundären Spektrums erzielt werden.
Die Erfindung wird an Hand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt
F i g. 1 das anmeldungsgemäße Mikroskop-Objektiv,
Fig. 2, 3, 4 Kennlinien, die die geometrischen und chromatischen Aberrationen bei dem in der Tabelle I wiedergegebenen Ausführungsbeispiel des Objektivs darstellen,
F i g. 5, 6, 7 Kennlinien, die die geometrischen und chromatischen Aberrationen bei dem in der Tabelle Il wiedergegebenen Ausführungsbeispiel des Objektivs darstellen.
Das in F i g. 1 wiedergegebene Objektiv der Brennweite f zeigt in Richtung vom Gegenstand ins Unendliche fünf Linsengruppen 1 bis 5.
Die erste Linsengruppe aus einer Meniskus-Linse 1, die am Vorderende des Objektivs nahe dem Gegenstand angeordnet ist, hat eine positive Brechkraft (ist sammelnd) mit einer Brennweite von f—2f. Die Linse 1 besitzt eine höhere Brechkraft als die anderen Linsengruppen (wie üblich). Der Meniskus ist mit einer mit dem Radius ru konkaven Räche versehen, die zum Gegenstand gerichtet ist. Dieses Merkmal dient vorzugsweise zur Korrektur der sphärischen Aberration. Die Brechzahl und die Dispersion des die erste Linse 1 bildenden Glases sind so gewählt, daß eine minimale Bildfeldwölbung erzeugt und die Korrektur des sekundären Spektrums erleichtert wird.
Die fünfte Linsengruppe 5, die am Hinterende des Objektivs angeordnet ist, besteht aus einer Dublette oder Doppellinse mit negativer Brechkraft, die durch eine Zerstreuungslinse 52 und eine Sammellinse 51 gebildet ist, deren Brechzahl nahezu gleich ist, aber deren Partiaidispersionen sehr auseinanderiiegen. Die Brennweite der zweiten Linsengruppe 5 beträgt von -20/" 10/".
Die dazwischenliegende vierte Linsengruppe 4, die nahe der fünften Linsengruppe 5 liegt, besteht aus einer ersten Doppellinse positiver Brechkraft, aus einer mit einer Sammellinse 41 verklebten Zerstreuungslinse 42. Die Sammellinse 41 ist auf der Gegenstandsseite, die Zerstreuungslinse 42 auf der Seite der Linsengruppe 5 angeordnet. Die Brennweite beträgt 12/ bis 2Oi Der Zwischenraum oder Abstand cUs zwischen der vierten Linsengruppe 4 und der fünften Linsengruppe 5 beträgt: 1,5 f<cUs<2$f. Die Brechzahlen der Gläser der Zerstreuungslinse 42 und der Sammellinse 41 sind sehr verschieden, was vorteilhaft für die Korrektur sphärischer Aberrationen ist
Die dazwischenliegende dritte Linsengruppe 3, die
unmittelbar vor der vierten Linsengruppc 4 liegt, besteht aus einer /weiten Doppellinse positiver Brechkraft, die durch eine Sammellinse 32 und eine Zerstreuungslinse 31 gebildet ist, die zusammengeklebt sind und deren Brechzahl sehr verschieden ist. Die Partialdispersion der Gläser ist nahezu identisch, was eine Doppellinse mit verringertem sekundären Spektrum ergibt, d. h. die Bilder der Strahlen C d. F fallen nahezu zusammen. Die Brennweite der dritten Linsengruppe 3 beträgt 5/"— 8A Der Abstand du zwischen der diitten Linsengruppe 3 und der vierten Linsengruppe 4 beträgt: 0<dn<0,2 f. Bei der dritten Linsengruppe 3 ist im Gegensatz zur vierten Linsengruppe 4 die Sammellinse 32 zur fünften Linsengruppc 5 gerichtet, während die Zerstreuungslinse 31 auf der Gegenstandsseite angeordnet ist.
Die zweite Linsengruppe 2, die nahe der ersten Meniskus-Linse 1 angeordnet ist, ist eine dritte Doppellinse positiver Brechkraft, die durch eine Sammellinse 22 und eine Zerstreuungslinse 21 gebildet ist. Die Brechzahlen der Linsen 21,22 sind größer ;iIs 1,7, was eine gute Bildfeldwölbungs-Korrcktiir erlaubt. Die Brennweite dieser Doppellinse beträgt 3Λ—5/! Der Abstand c^j zwischen der zweiten Linsengruppe 2 und der dritten Linsengruppe 3 beträgt: 0<J?i<0,2/! Der Abstand du zwischen der ersten Linse 1 und der zweiten Linsengruppe 2 beträgt: 0 < d\ 2 < 0,2 f.
Die Tabellen I, Il und III geben beispielhafte Kennwerte für Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Objektivs an. (ede der Tabellen gibt für jede Linse des Objektivs an: Krümmungsradien, die Dicke, die mittlere Brechzahl, das Dispersionsvermögen i>. die Partialdispersion Vn, im übrigen die Luft-Zwischenräume oder -Abstände zwischen den Linsengruppen. Die Korrektur dieses Objektivs wird erreicht durch eine Gegenstands-Deckschicht 6, deren Kennwerte in den Tabellen angegeben sind. Die übliche optische Konvention ist. daß alle konkaven Flächen in Richtung auf das einfallende Licht negative Radien und alle konvexen Flächen in Richtung auf d;ts einfallende Licht positive Radien besitzen.
Die Tabelle 1 zeigt die Kennwerte eines Objektivs für 40fache Vergrößerung, eine Brennweite von 5 mm und eine numerische Apertur sin u=0,75.
Die Fig.2, 3 und 4 zeigen Kennlinien, die die geometrischen und chromatischen Aberrationen des genannten Objektivs wiedergeben.
In der F i g. 2 gibt die Ordinate h die Höhe eines parallel zur optischen Achse einfallenden Strahls gegenüber der optischen Achse wieder, wobei der Blidfeldwinkel also Null und der Gegenstand im Unendlichen angeordnet ist. Die K1 g. 2 zeigt gleichzeitig Kurven I, II, IM, die den Strahlenverläufen der (Spektrallinien-)Strahhingen F (0,4861 λ), d (0,5876 Ä) bzw. C (0,6563 Ä) entsprechen. Die Punkte d F. C auf der Abszisse geben die Lagen der monochromatischen Bilder für die Strahlungen d. F, C auf der optischen Achse wieder (axiale chromatische Aberration). Durch Wählen des Punktes t/oder Foder CaIs Ausgangspunkt oder Ursprung ist der Abstand zwischen dem Fokussierpunkt eines Strahlenverlaufs der der Höhe h entsprechenden Strahlung bestimmbar, sowie der Fokussierpunkt eines Strahlenverlaufs des Paraxial-Bereichs der gleichen Strahlung, wobei der Abstand die sphärische Aberration ist.
F i g. 3 zeigt für die Spektrallinie d in Abhängigkeit vom Bildfeldwinkel θ (in Grad) von der Brennebene in μητι den Abstand t zur Tangential-Brennfläche und den Abstand s zur Sagittal-Brennfläche. Die Trennung der Abstands-Kurven s unci /ergibt den Astigmatismus. Die Kurven s und t. die sich von der Brennebene entfernen, zeigen übrigens auch die Bildfeldwölbung.
Die F i g. 4a besitzt als Abszisse die Höhe h eines einfallenden monochromatischen Lichtbündels (Spektrallinie d) auf das erste Diopter oder die erste Schspalte, gemessen gegenüber dem Mittenstrahl für ein Halbfeld von 3°60'. Die Ordinate zeigt einerseits die Meridian-Abweichung (Kurve I), d. h. die Bahn entlang der Meridian-Ebene des an der Brennebene austretenden Bündels, gemessen gegenüber der Bahn des Mittenstrahls, und andererseits die Extrameridian-Abweichung (Kurve II), d. h. die Bahn des Bündels entlang der Extrameridian-Ebene.
Die Fig. 4b zeigt als Kurve 1 die Kurve der Meridian-Abweichung und als Kurve Il die Kurve der Extrameridian-Abweichung für ein Halbfeld von 2".
Die Tabelle Il zeigt die Kennwerte eines Objektivs mit 40facner Vergrößerung, einer Brennweite von 5 mm und einer numerischen Apertur sin u = O,75 Die Sammellinse 4! besteht aus Flußspat. Die Zerstreuungslinse 32. die neben der Sammellinse 41 angeordnet ist. besteht ebenfalls aus Flußspat.
Die Fig. 5. 6, 7 zeigen Kennlinien, die die geometrischen und chromatischen Aberrationen des durch die Tabelle 11 bestimmten Objektivs wiedergeben.
In der F i g. 5 ist entlang der Ordinate die Höhe // eines parallel zur optischen Achse einfallenden Strahls gegenüber der optischen Achse wiedergegeben, wobei der Bildfeldwinkel also Null und der Gegenstand im Unendlichen angeordnet ist. Die Fig. 5 zeigt gleichzeitig Kurven oder Kennlinien 1, M. III, die den Strahlenverläufen der Strahlungen F (0,4861 Ä), d (0,5876 Ä) bzw. C\0,65fe3 Ä) entsprechen. Die Punkte d, F. C auf der Abszisse entsprechen den Lagen der monochromatischen Bilder für die Strahlungen d. F. C auf der optischen Achse (axialer Chromatismus). Durch Wählen der Punkte doder Foder CaIs Ursprung kann der Abstand zwischen dem Fokussierpunkt eines Strahlenverlaufs der der Höhe h en'sprechenden Strahlung und der Fokussierpunkt eines Strahlenverlaufs des Paraxial-Bereichs der gleichen Strahlung bestimmt werden, wobei der Abstand die sphärische Aberration ist.
Die F i g. 6 zeigt für die Spektrallinie d, abhängig vom Bildfetdwinkel in Grad von der Brennebene in μίτι den Abstand t zur Tangential-Brennfläche bzw. den Abstand szur Sagittal-Brennfläche.
Die F i g. 7a zeigt als Abszisse die Höhe h eines einfallenden Lichtbündels monochromatischen Lichts (Spektrallinie d) auf das erste Diopter, gemessen gegenüber dem Mittenstrahl, für ein Halbfeid von 2°867'. Die Ordinate zeigt einerseits die Meridian-Abweichung (Kurve I), d. h. die Bahn entlang der Meridian-Ebene des auf der Brennebene austretenden Strahlenbündels, gemessen gegenüber der Bahn des Mittenstrahls, und andererseits die Extrameridian-Abweichung (Kurve II), d. h. die Bahn des Bündels entlang der Extrameridian-Ebene.
Die F i g. 7b zeigt als Kurve I die Kurve der Meridian-Abweichung und als Kurve II die Kurve der Extrameridian-Abweichung für ein Halbfeld von 2".
Die Tabelle III zeigt die Kennwerte eines erfindungsgemäßen Mikroskop-Objektivs mit einer Brennweite von 3,125 mm, einer numerischen Apertur von 08 und einer 63fachen Vergrößerung.
Tabelle I
Linsengruppe bzw. Absland </
13 14
Linse Krümmuniisiadien ■ Linsendicke <· Brechzahl η Abbe b/w. Abstand ti Zahl r
Partialdispersion
Schicht zwischen Gegenstand und 1. Linsengruppe Abstand dhl
1. Linsengruppe 1 Abstand d,2
1. Linsengruppe 2 Abstand d:·, 3. Linsengruppe 3 Absland dn
'Ίι = + 3,18
'Ί: = + 2.611
/■., = + 200,2
21
/■■-. =■ - 82,28
22
':: - + 12.57
O ι = - 247,5
31
/·,, = - 10,66
32
Γι, = + 10.75
<·„ =0.17
</„, = 0,70
c, -
i/n =
ί/,;, = 0,2
Οι =
O: = f>.2
ί/·,4 = 0,2
1.5265
,58894
60,6
(),3(Χ)2
1,8051 25,5 0,288
1,73335 51,4 0,3(X)
1,6965(1 36,4 0,2970
1,48043 81,0 0,3018
Linsengruppc bzw. Abstand d
Linse Krümmungsradien/ Linsendicke e Brechzahl η /erstreu- l'arlial-
hzw. Abstand ti ungs- dispersion
vermögen r;l
4. Linsengruppe 4 Abstand 45
5. Linsengruppe 5
,4,
f4. = - 42.52
/γ, = + 13,98
r4, = + 38,54
/M = -- 11,86
»S3 = -
»s; = - 8,41
Οι = 3 1,48043 81,0 0,3018
O2 = 1 1,7408 28,1 0,289
= 9,8
= 2 1,58406 37,0 0,2928
Cs, — 1
I		 1,58784 68,2 0,3081
Tabelle Il
Linsengruppc bzw. Abstand ti
Linse Krümmungsradien Λ Linsendicke e bzw. Abstand ti
Brechzahl π Abbe- Zahl r
l'artiaidispersior
Schicht zwischen Gegenstand und I. Linsengruppe Abstand 1Z61
1. Linsengruppe 1 Abstand du
2. Linsengruppc 2 Abstand d2}
3. Linscngruppe 3 Abstand <·/Μ
21 22 31 32
/·,, = +2,999 r,2 = + 2,668
/2, = + 110,700 r23 = - 33,9820 rn = + 11,955
r,, = - 71,433 0, = - 10,897 r,j = + 10,431
p„ =0,17 1,52278 51,1 0,3000
dM = 0,40 25,5 0,288
ρ, = 3,00 1,61484 51,1
36,4		 0,300
0,2970
dn = 0,56
en = 2,00		 1,8046 95,4 0,2989
ί'22 = 4,00
ί/2, = 0,20
Οι = 2,00		 1,7337
1,69632
O2 = 6,20
ί/,4 = 0,20		 1,43388
Fortsetzung - Tabelle III ( ί 3. Linsengruppe 3 { 4. Linsengruppe 4 I Abstand d^ f Linse 24 54 994 - 37,250 OO Linsendicke e 16 Abbe- Partial-
15 Linsengruppe bzw. Linsengruppe 2. Linsengruppe 2 \ 5. Linsengruppe 5 \ + 16,807 OO bzw. Abstand d Zah! ν dispersion
Abstand d bzw. Abstand d 1 + 41,400 Brechzahl η 1V
Schicht zwischen Gegenstand Abstand dM [41 Krümmungsradien r 2,453 di = 3,00 95,4 0,2989
und 1. Linsengruppe Abstand d2j I - 11,196
4. Linsengruppe 4 Abstand dM 142 - 43,500 1,946 Cp = 1,00 1,43388 28,1 0,289
ί '■■" = - 8,000 d4S = 9,80
Abstand d^s, 1. Linsengruppe I 51 /43 = + 698,9 es, - 2,00 1,74098 42,2 0,2952
Bauteil 5 02 = Krümmungsradien r
5. Linsengruppe 5 Abstand dl2 52 - 50,93 C52 = 1,00 1,54765 63,4 0,3096
ί '5. = ί /ii =
Linse O.i = *62 = + 7,815 Linsendicke e 1,55232 Abbe- Partial-
02 ~ bzw. Abstand d Zahl ν dispersion
Oi = - 114,7 eh =0,17 Brechzahl η
- 7,442 4,i = 0,3 1,526
Oi = + 7,517 ei = 1,9 60,6 0,3002
03 = -21,618 dn = 0,38 1,58894
21 02 = + 8,019 en = 1,3 25,5 0,288
22 Oi = + 23,792 en = 2,55 1,8051 51,4 0,300
0.1 = - 9,587 d23 = 0,13 1,73350
31 02 = - 150 en = 0,3 36,4 0,2970
32 '41 = - 5,564 en = 3,95 1,69650 81,43 0,3018
'4.1 = clM - 0,13 1,48043
41 '4: "- dl = 1,9 81,43 0,3081
42 Oi - P42 = 0,65 1,48043 28,09 0,289
0.1 = r/4S = 6,22 1,74080
51 02 = C51 = 1,3 37,04 0,2928
52 e52 = 0,65 1,58406 68,25 0,3081
Hierzu 5 Blatt Zeichnungen 1,58784

Claims (2)

Patentansprüche:
1. Mikroskop-Objektiv der Brennweite f, mit vom Gegenstand weg aufeinanderfolgenden Linsengruppen:
— einer ersten Linsengruppe
— positiver Brechkraft aus einer Meniskus-Linse, deren konkave Fläche zum Gegenstand gerichtet ist,
— einer zweiten Linsengruppe
— positiver Brechkraft im Abstand von 0—0,2/" von der ersten Linsengruppe,
— einer dritten Linsengruppe
— positiver Brechkraft aus einer Zerstreuungslinse und einer mit dieser verklebten, vom Gegenstand weg gerichteten Sammellinse,
— wobei die Brechzahlen sehr verschieden sind,
— einer vierten Linsengruppe >o
— positiver Brechkraft aus einer mit einer Zerstreuungslinse verklebten Sammellinse und
— einer fünften Linsengruppe
— negativer Brechkraft aus einer Sammellinse und einer mit dieser verklebten, vom Gegenstand weg gerichteten Zerstreuungslinse,
dadurch gekennzeichnet,
— daß die zweite Linsengruppe (2)
— aus einer Sammellinse (22) und einer mit ihr verklebten Zerstreuungslinse (21) besteht, die beide eine hohe Brechzahl aufweisen,
— daß in der dritten Linsengruppe (3)
— die Partialdispersionen (vp) sehr ähnlich sind,
— daß in der vierten Linsengruppe (4)
— die Sammellinse (41) zum Gegenstand gerichtet ist,
— daß in der fünften Linsengruppe (5)
— die Partialdispersionen (vp) sehr verschieden sind und
— daß es Werte aufweist, die ausgehend von folgendem Datensatz
Linsengruppe Linse I [21 Krümmungsradien r Linsendicke c Brechzahl η Abbe- Partial- bzw. Abstand d bzw. Abstand d Zahl ν dispersion 122 vr Schicht zwischen Gegenstand '61 =°° und 1. Linsengruppe '62 = °° eb =0,17 1,5265 Abstand </61 dM = 0,70 1. Linsengruppe 1 i31 ['.. = +3,18
T12 = +2,611 et =3 1,58894 60,6 0,3002 Abstand (In dn = 0,6 132 r2l = + 200,2 <-2i =2 1,8051 25,5 0,288 2. Linsengruppe 2 r23 = - 82,28 Linse e22 =4 1,73335 51,4 0,300 Z22 = + 12,57 Abstand d2z dn = 0,2 '3. = - 247,5 e» =2 1,69650 36,4 0,2970 3. Linsengruppe 3 Λ33 = - 10,66 ei2 = 6,2 1,48043 81,0 0,3018 r32 = + 10,75 Abstand dM du = 0,2 Linsengruppe bzw. Krümmungsradien r Linsendicke e Brechzahl π Zerstreu Partial- Abstand d bzw. Abstand d ungs- dispersion vermögen
V
4. Linsengruppe 4
Abstand 45
5. Linsengruppe 5
'41 = - 42,52 <4I = 3 41 '43 - + 13,98 «12 = 1 42 '42 = + 38,54 rf« = 9,8 '51 = -11,86 = 2 _ '53 = -25 e$1 '52 -8,41
1,48043 81,0 0,3018
1,7408 28,1 0,289
1,58406 37,0 0,2928
1,58784 68,2 0,3081
— durch Variation einer der folgenden Großen innerhalb der folgenden vorgegebenen Bereiche entstehen:
(D ι,ο/</, < 2,11/ (2) 3 /</2 < 5/ (3) 5 f<L < 8/ ί4) 12 /</4 < 20/ (5) -20 /</5 < -8,56/ (6) 0 f<dlz< 0,2/ (7) 0 /< da< 0,2/ (8) 0 /< d^< oaf (9) 1,5/ < 4, < 3,5/
— mit
— dki = Abstand zwischen der Ar-ten Linsen
gruppe und der /-ten Linsengruppe
(bei k — 6, / = 1 handelt es sich um die Dicke der Schicht zwischen Gegenstand und t. Linsengruppe)
— ein, = Linsendicke der in Richtung weg vom
Gegenstand /η-ten Linse in der /-ten Linsengruppe
— ri„ = Krümmungsradius der Linsenfläche in
der /-ten Linsengruppe
η = 1: vordere Fläche
η = 2: mittlere Fläche
η = 3: hintere Fläche
(jeweils auf den Gegenstand bezogen).
2. Mikroskop-Objektiv der Brennweite f, mit vom Gegenstand weg aufeinanderfolgenden Linsengruppen:
— einer ersten Lini;engruppe
— positiver Brechkraft aus einer Meniskus-Linse, deren konkave Räche zum Gegenstand gerichtet ist,
— einer zv/eiten Linsengruppe
— positiver Brechkraft im Abstand von 0—02 f von der ersten Linsengruppe,
— einer dritten Linsengruppe
— positiver Brechkraft aus einer Zerstreuungs-K) linse und einer mit dieser verklebten, vom
Gegenstand weg gerichteten Sammellinse.
— wobei die Brechzahlen sehr verschieden sind,
— einer vierten Linsengruppe
— positiver Brechkraft aus einer mit einer
Zerstreuungslinse verklebten Sammellinse und
— einer fünften Linsengruppe
— negativer Brechkraft aus einer Sammellinse χ und einer mit dieser verklebten, vom
Gegenstand weg gerichteten Zerstreuungslinse,
dadurch gekennzeichnet,
— daß die zweite Linsengruppe (2)
— aus einer Sammellinse (22) und einer mit ihr verklebten Zerstreuungslinse (21) besieht, die beide eine hohe Brechzahl aufweisen,
— daß in der dritten Linsengruppe (3)
— die Partialdispersionen (vp) sehr ähnlich sind,
— daß in der vierten Linsengruppe (4)
— die Sammellinse (41) zum Gegenstand gerichtet ist,
— daß in der fünften Linsengruppe (5)
— die Partialdispersionen (i>p) sehr verschieden sind und
— daß es Werte aufweist, die ausgehend von folgendem Datensatz
Linsengruppe bzw. Linse Krümmungsradien r Linsendickc e 0,17 Brechzahl η Abbe- Parlial- Abstand d bzw. Abstand d Zahl V üispcrsion
1V Schicht zwischen Gegenstand r„\ =°° eb = 0,40 1,52278 und I. Linsengruppe . rh2 = °° Abstand dh] du = 3,00 Ir11 = +2,999 I. Linsengruppe 1 ei = 0,56 1,61484 51,1 0,3000 rl2 = + 2,668 2,00 Abstand dl2 d\i = 21 r2, = + 110,700 4,00 1,8046 25,5 0,288 2. Linsengruppe 2 /V3 = - 33,9820 0,20 22 /·„ = {- 11,955 en = 2,00 1,7337 51,1 0,300 Abstand dn da = [31 (rit = -71,433 ^l = 6,20 1,69632 36,4 0,2970 3. Linsengruppe 3 r3, = - 10,897 0,20 .32 r}2 = + 10,431 <Ίι = 3,00 1,43388 95,4 0,2989 Abstand d}4 d\A = [41 I r4l = - 37,250 P4, = 1,00 1,43388 95,4 0,2989 4. Linsengruppe 4 r43 = + 16,807 9,80 142 [r42 = +41,400 C42 = 2,00 1,74098 28,1 0,289 Abstand </45 d* = Bauteil 5 51 /■„ = - 11,196 e.{ = 1,00 1,54765 42,2 0,2952 5. Linsengruppe 5 /·„ = - 43,500 52 /o = - 8,000 P52 = 1,552.12 63,4 0.3096
durch Variation einer der folgenden Größen innerhalb der folgenden vorgegebenen Bereiche entstehen:
(1) 1,0/ </, < 2,11/
(2) 3 /</2 < 5/
(3) 5 /</3 < 8/
(4) 12 /</4 < 20/
(5) -20 /s/s < -8,56/
(6) 0 /<<i12< 0,2/
(7) 0 / < J23 < 0,2/
(8) 0 /<<fM< 0,2/
(9) l,5/<^5< 3,5/
10
20
— mit
— du = Abstand zwischen der Jt-ten Linsen-
gruppe und der /-ten Linsengruppe (bei k — 6, / = 1 handelt es sich um die Dicke der Schicht zwischen Gegenstand und 1. Linsengruppe)
— ein, = Linsendicke der in Richtung weg vom
Gegenstand m-ten Linse in der /-ten Linsengruppe
— n„ = Krümmungsradius der Linsenfläche in 1(|
der /-ten Linsengruppe
/i=1: vordere Fläche
n = 2: mittlere Fläche
η = 3: hintere Fläche
(jeweils auf den Gegensta nd bezogen). ^ 3. Mikroskop-Objektiv der Brennweite f, mit vom Gegenstand weg aufeinanderfolgenden Linsengruppen:
— einer ersten Linsengruppe
— positiver Brechkraft aus einer Meniskus-Linse, deren konkave Fläche zum Gegenstand gerichtet ist,
— einer zweiten Linsengruppe
— positiver Brechkraft im Abstand von 0—0,2 f von der ersten Linsengruppe,
— einer dritten Linsengruppe
— positiver Brechkraft aus einer Zerstreuungslinse und einer mit dieser verklebten, vom Gegenstand weg gerichteten Sammellinse,
— wobei die Brechzahlen sehr verschieden sind,
— einer vierten Linsengruppe
— positiver Brechkraft aus einer mit einer Zerstreuungslinse verklebten Sammellinse und
— einer fünften Linsengruppe
— negativer Brechkraft aus einer Sammciünse und einer mit dieser verklebten, vom Gegenstand weg gerichteten Zerstreuungslinse,
dadurch gekennzeichnet,
— daß die zweite Linsengruppe (2)
— aus einer Sammellinse (22) und einer mit ihr verklebten Zerstreuungslinse (21) besteht, die beide eine hohe Brechzahl aufweisen,
— daß in der dritten Linsengruppe (3)
— die Partialdispersionen (vp) sehr ähnlich sind,
— daß in der vierten Linsengruppe (4)
— die Sammellinse (41) zum Gegenstand gerichtet ist,
— daß in der fünften Linsengruppe (5)
— die Partialdispersionen (vp) sehr verschieden sind und
— daß es Werte aufweist, die ausgehend von folgendem Datensatz
Linsengruppe Linse Krümmungsradien r Linsendicke e Brechzahl η Abbe- Partial- ti?w. Abstand d bzw. Abstand rf Zahl 1' dispersion
'·/■ Schicht zwischen Gegenstand Pe =0,17 1,526 und 1. Linsengruppe r,,i = °° Abstand </bl du = 0,3 fr„ =2,453 I. Linsengruppe 1 e, = 1,9 1,58894 60,6 0,3002 02 = 1,946 Abstand d-, dl2 = 0,38 Γ · r2l = ! 698,9 e2l = 1,3 1,8051 25,5 0,288 2. Linsengruppe 2 I 22 r23 = - 50,93 P22 = 2,55 1,73350 51,4 0,300 r22 = +7,815 Abstand d2:% rf23 = 0,13 Γ /j, = - 114,7 I 32 e,, = 0,3 1,69650 36,4 0,2970 3. Linsengruppe 3 r33 = - 7,442 en = 3,95 1,48043 81,43 0,3018 r32 = +7,517 A bstand </>, [41 da = 0,13 r41 = -21,618 I 42 e4I = 1,9 1,48043 81,43 03081 4. Linsengruppe 4 r43 = + 8,019 e,2 = 0,65 1,74080 28,09 0,289 r42 = + 23,792 Ar.-.UiP-I d.; As = 6,22
!■ort setzunti
Linsengruppe
b/w. Absland ti
Linse
Krümmungsradien/' Linsendicke c
b/w. Abstand ti
Brechzahl
Abbc-/aiii ι·
l'arlialdispcrsioii
DE19742454994 1973-11-27 1974-11-20 Mikroskop-Objektiv Expired DE2454994C3 (de)

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FR7435933A FR2289928A2 (fr) 1974-10-28 1974-10-28 Objectif de microscope

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AT (1) AT351286B (de)
CH (1) CH584417A5 (de)
DE (1) DE2454994C3 (de)
GB (1) GB1480403A (de)

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DE10316415A1 (de) * 2003-04-10 2004-10-21 Carl Zeiss Jena Gmbh Plan-apochromatisches Mikroskopobjektiv
DE10318264A1 (de) * 2003-04-23 2004-11-11 Carl Zeiss Jena Gmbh Plan-apochromatisches Mikroskopobjektiv

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GB1102385A (en) * 1964-11-04 1968-02-07 Bausch & Lomb Optical system for microscopes

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DE2454994B2 (de) 1980-12-04
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GB1480403A (en) 1977-07-20
CH584417A5 (de) 1977-01-31

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