DE2646488C3 - Aus zwei mit Abstand voneinander angeordneten Linsengruppen bestehendes, sechs Linsenglieder enthaltendes hochauflösendes Objektiv - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein aus zwei mit Abstand voneinander angeordneten Linsengruppen bestehendes, sechs Linsenglieder enthaltendes hochauflösendes Objektiv, wobei die eine Linsengruppe aus einem positiven und einem negativen Linsenglied an der der anderen Linsengruppe zugewandten Seite besteht, die diesem gegenüberliegend ein Kittglied aus einer Sammellinse und einer Zerstreuungslinse aufweist.

Aus der GB-PS 10 37 488 ist ein Objektiv dieses Aufbaus bekannt, das als Mikroskopobjektiv für etwa 100fache Vergrößerung vorgesehen ist. Bei den dort im einzelnen angegebenen Objektiven liegt der Arbeitsabstand bei 0,1 f, und die Länge des Objektivs beträgt etwa 15 f.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Verkleinerungsobjektive anzugeben, die bei etwa 100facher Verkleinerung einen Arbeitsabstand um etwa 0,9 f besitzen und kompakt aufgebaut sind, so daß die Baulänge etwa halb so groß wie die des bekannten

Mikroskopobjektivs für 100fache Vergrößerung ist.

Diese Aufgabe wird durch Ausbildung der Verkleinerungsobjektive mit den Konstruktionsdaten gemäß einer der in den Kennzeichen der Ansprüche 1 bis 4 aufgeführten Merkmale gelöst.

Das Verkleinerungsobjektiv enthält eine Linsengruppe I an der Gegenstandsseite, die negative Brechkraft hat, und eine Linsengruppe II an der Bildseite, die positive Brechkraft hat. Die Linsengruppen I und II sind mit einem großen Luftabstand angeordnet. Die erste Linsengruppe I besteht aus einem ersten Linsenglied L[tief]1 in Form einer positiven Linse und einem zweiten Linsengruppenglied L[tief]2 in Form von einer oder zwei negativen Meniskuslinsen, deren konvexe Oberflächen gegenstandsseitig liegen. Die Linsengruppe II besteht aus einem dritten Linsenglied L[tief]3 in Form eines Kittgliedes, aus einer bikonvexen Linse und einer negativen Linse, einem vierten Linsenglied L[tief]4 in Form einer positiven Linse, einem fünften Linsenglied L[tief]5 in Form eines positiven Kittgliedes, aus einer negativen Meniskuslinse und einer positiven Meniskuslinse und einem sechsten Linsenglied in Form einer negativen Meniskuslinse, deren konkave Oberfläche bildseitig liegt.

Bei der Entwicklung der erfindungsgemäßen Verkleinerungsobjektive hat sich die Einhaltung der folgenden Bedingungen aus den nachstehend näher erläuterten Gründen als wesentlich erwiesen:

1,1 f < r[tief]A < 1,5 f (1)

0,7 f < r[tief]B < 1,0 f (2)

-0,5 < f[tief]II / f[tief]I < -0,1 (3)

-0,3 < n[tief]A - n[tief]B < 0,25 (4)

darin bezeichnen

f die Gesamtbrennweite des Objektivs,

f[tief]I die Gesamtbrennweite der Linsengruppe I,

f[tief]II die Gesamtbrennweite der Linsengruppe II,

r[tief]A, r[tief]B die Krümmungsradien der Linsenoberfläche an der Gegenstandsseite und an der Bildseite des sechsten Linsenglieds L[tief]6, das bildseitig in der Linsengruppe II angeordnet ist, und

n[tief]A, n[tief]B die Brechungsindizes der bikonvexen Linse und der negativen Linse, die das an der Gegenstandsseite, in der Linsengruppe II, aus einem Kittglied bestehende Linsenelement L[tief]3 bildet.

Da bei den bekannten Verkleinerungsobjektiven mit der Vergrößerung 1/100 x der Arbeitsabstand gering war, ist das Objektiv nach der vorliegenden Erfindung als Objektiv vom Typ umgekehrter Teleobjektive ausgebildet worden, indem die Linsengruppe I negative Brechkraft erhalten hat und die Funktion zur Erhaltung der gewünschten Verkleinerung des Objektives hauptsächlich der Linsengruppe II übertragen wird. Auf diese Weise wird der Arbeitsabstand groß. Darüber hinaus ist das Objektiv als Ganzes kompakt aufgebaut, obwohl das Öffnungsverhältnis bei 1 : 1,0 liegt.

Wenn das Öffnungsverhältnis auf etwa 1 : 1,0, wie bei dem Objektiv nach der vorliegenden Erfindung erhöht wird, vermindern sich im allgemeinen Lichtstärke und Auflösungsvermögen am Bildfeldrand beträchtlich. Dies ist auf die Tatsache zurückzuführen, daß Koma auftritt. Nach der vorliegenden Erfindung wird jedoch eine gute Korrektur der Koma durch die Bedingungen (1) bis (3) erreicht, ohne eine schädliche Verstärkung der anderen Aberrationen hervorzurufen. Dabei werden die Brechkräfte der Linsengruppe I und Linsengruppe II durch die Bedingung (3) gegeneinander ausgeglichen. Gleichzeitig kann das Linsensystem als Ganzes kompakt ausgebildet und der Arbeitsabstand ausreichend lang gemacht werden und außeraxiale sphärische Aberration, Koma und Astigmatismus günstig korrigiert werden.

Wenn f[tief]II / f[tief]I kleiner als der untere Grenzwert der Bedingung (3) wird, werden sphärische Aberration überkorrigiert und Koma und Astigmatismus unterkorrigiert. Wenn andererseits f[tief]II / f[tief]I größer als der obere Grenzwert wird, werden der Arbeitsabstand unzureichend und Koma und Astigmatismus überkorrigiert. Daher werden durch die Bedingung (3) die entsprechenden Aberrationen gut korrigiert, indem sie gut gegeneinander ausgeglichen werden, und gleichzeitig werden der Arbeitsabstand und das Öffnungsverhältnis ausreichend groß. In diesem Fall bleibt die Korrektur der Koma das bedeutendste Problem. Dies Problem wird durch die Bedingungen (1) und (2) gelöst, d. h., durch die Bedingungen (1) und (2) wird Koma gut korrigiert.

Darüber hinaus wird durch die Bedingungen (1) und (2) die Verzeichnung korrigiert und gleichzeitig ein großes Öffnungsverhältnis von F 1,0 erreicht, ohne einen Intensitätsabfall des Lichtes am Bildfeldrand hervorzurufen, und es wird ein hohes Auflösungsvermögen über das gesamte Bildfeld bis an den Bildfeldrand gewährleistet.

Wenn r[tief]A und/oder r[tief]B kleiner werden als der untere Grenzwert in den Bedingungen (1) und (2), werden Koma und Verzeichnung überkorrigiert. Wenn r[tief]A und/oder r[tief]B größer als der obere Grenzwert werden, werden Koma und Verzeichnung unterkorrigiert.

Wenn in der oben beschriebenen Weise durch die Bedingungen (1) bis (3) eine gute Korrektur der Koma erzielt wird, ist es möglich, einen Abfall der Lichtintensität und des Auflösungsvermögens am Bildfeldrand zu vermeiden.

Wenn jedoch Koma gut korrigiert ist, wird chromatische Aberration ungünstig. Die Bedingung (4) dient dazu, chromatische Aberration gut zu korrigieren. Wenn n[tief]A - n[tief]B kleiner als der untere Grenzwert der Bedingung (4) wird, wird chromatische Aberration überkorrigiert. Wenn n[tief]A - n[tief]B größer als der obere Grenzwert wird, wird chromatische Queraberration unterkorrigiert.

Wie zuvor erläutert, liefert die vorliegende Erfindung ein hochauflösendes Objektiv mit einem Öffnungsverhältnis 1 : 1,0 bei hundertfacher Verkleinerung. Bei dem Objektiv nach der vorliegenden Erfindung ist es möglich, eine positive Meniskuslinse L'[tief]3 zuzufügen, die konkav zur Gegenstandsseite auf der Gegenstandsseite des dritten Linsengliedes L[tief]3 als ein Teil der Linsengruppe II hinzugefügt werden kann. Dadurch, daß die zugefügte positive Meniskuslinse L'[tief]3 einen Teil der Brechkraft der Linsengruppe II übernimmt, ist es möglich, Aberrationen noch besser zu korrigieren, indem sie besser ausgeglichen werden. Insbesondere ist es möglich, Koma am Bildfeldrand gut zu korrigieren.

Um eine Kompaktheit des Objektives und einen langen Arbeitsabstand zu erhalten, ist es vorteilhaft, den Luftabstand D zwischen der Linsengruppe I und der Linsengruppe II so zu wählen, daß der folgenden Bedingung genügt ist.

3,5 f < D < 0,6 f.

Im folgenden wird der Erfindungsgegenstand anhand der Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Schnittansicht eines ersten Objektivs nach der vorliegenden Erfindung,

Fig. 2 eine schematische Schnittansicht eines zweiten Objektivs,

Fig. 3 eine schematische Schnittansicht eines dritten Objektivs,

Fig. 4 eine schematische Schnittansicht eines vierten Objektivs,

Fig. 5A, 5B, 5C und 5D Korrekturkurven eines fünften Objektivs,

Fig. 6A, 6B, 6C und 6D Korrekturkurven eines sechsten Objektivs,

Fig. 7A, 7B, 7C und 7D Korrekturkurven eines siebten Objektivs,

Fig. 8A, 8B, 8C und 8D Korrekturkurven eines achten Objektivs.

Das Objektiv 1 weist die nachstehend in Tabelle 1 aufgeführten numerischen Daten auf:

Tabelle 1

Das Objektiv 2 weist die nachstehend in Tabelle 2 aufgeführten numerischen Daten auf:

Tabelle 2

Das Objektiv 3 weist die nachstehend in Tabelle 3 aufgeführten numerischen Daten auf:

Tabelle 3

Fortsetzung

Das Objektiv 4 weist die nachstehend in Tabelle 4 aufgeführten numerischen Daten auf:

Tabelle 4

Darin bezeichnen:

r[tief]1, r[tief]2 die Krümmungsradien der betreffenden Linsenoberflächen,

d[tief]1, d[tief]2 die Dicken der Linsen bzw. Luftabstände zwischen den Linsen,

n[tief]1, n[tief]2 die Brechungsindizes der Linsen,

kleines Ny[tief]1, kleines Ny[tief]2 die Abbe-Zahlen der Linsen und

kleines Beta den Abbildungsmaßstab.

Bei dem Objektiv 1, das den in Fig. 1 dargestellten Aufbau besitzt, ist das zweite Linsenglied L[tief]2 der Linsengruppe I eine negative Meniskuslinse, und r[tief]A und r[tief]B entsprechen daher r[tief]13 und r[tief]14, und n[tief]A und n[tief]B entsprechen n[tief]3 und n[tief]4.

Beim Objektiv 2 besteht das zweite Linsenglied L[tief]2 aus zwei negativen Meniskuslinsen, wie Fig. 2 zeigt, und r[tief]A und r[tief]B entsprechen daher r[tief]15 und r[tief]16 und n[tief]A und n[tief]B n[tief]4 und n[tief]5.

Bei den Objektiven 3 und 4 ist die positive Meniskuslinse L'[tief]3 mit der konkaven Fläche gegenstandsseitig der Linsengruppe II zugefügt. Daher entsprechen r[tief]A und r[tief]B r[tief]15 und r[tief]16 und n[tief]A und n[tief]B n[tief]4 und n[tief]5.

Beim Objektiv 4 besteht, wie Fig. 4 zeigt, das zweite Linsenglied L[tief]2 aus zwei negativen Meniskuslinsen. Daher entsprechen r[tief]A und r[tief]B r[tief]17 und r[tief]18 und n[tief]A und n[tief]B entsprechen n[tief]5 und n[tief]6.

Claims (4)

1. Aus zwei mit Abstand voneinander angeordneten Linsengruppen bestehendes, sechs Linsenglieder enthaltendes hochauflösendes Objektiv, wobei die eine Linsengruppe aus einem positiven und einem negativen Linsenglied an der der anderen Linsengruppe zugewandten Seite besteht, die diesem gegenüberliegend ein Kittglied aus einer Sammellinse und einer Zerstreuungslinse aufweist, gekennzeichnet durch die nachstehend aufgeführten Daten:

gegenstandsseitige Schnittweite = 97,238,

bildseitige Schnittweite = 0,924

f[tief]I = -5,731 f[tief]II = 1,554

darin bezeichnen

r[tief]1, r[tief]2 die Krümmungsradien der betreffenden Linsenoberflächen,

d[tief]1, d[tief]2 die Dicken der Linsen bzw. Luftabstände zwischen diesen,

n[tief]1, n[tief]2 die Brechungsindizes der Linsen,

kleines Ny[tief]1, kleines Ny[tief]2 die Abbe-Zahlen der Linsen und

kleines Beta den Abbildungsmaßstab,

oder durch Werte, die ausgehend von diesem Datensatz durch eine Variation einer der folgenden Größen entstehen

1,1 f < r[tief]A < 1,5 f (1)

0,7 f < r[tief]B < 1,0 f (2)

-0,5 < f[tief]II / f[tief]I < -0,1 (3)

-0,3 < n[tief]A - n[tief]B < 0,25 (4)

3,5 f < D < 0,6 f (5)

darin bezeichnen

f die Brennweite des Objektivs,

f[tief]I die Brennweite der Linsengruppe I,

f[tief]II die Brennweite der Linsengruppe II,

r[tief]A, r[tief]B die Krümmungsradien der Linsenoberfläche an der Gegenstandsseite und an der Bildseite des sechsten Linsenglieds L[tief]6, das bildseitig in der Linsengruppe II angeordnet ist, und

n[tief]A, n[tief]B die Brechungsindizes der bikonvexen Linse und der negativen Linse, die das an der Gegenstandsseite in der Linsengruppe II aus einem Kittglied bestehende Linsenglied L[tief]3 bilden,

D den Luftabstand zwischen Linsengruppe I und Linsengruppe II.

2. Aus zwei mit Abstand voneinander angeordneten Linsengruppen bestehendes, sechs Linsenglieder enthaltendes hochauflösendes Objektiv, wobei die eine Linsengruppe aus einem positiven und einem negativen Linsenglied enthaltend zwei negative Meniskuslinsen an der der anderen Linsengruppe zugewandten Seite besteht, die diesem gegenüberliegend ein Kittglied aus einer Sammellinse und einer Zerstreuungslinse aufweist, gekennzeichnet durch die nachstehend aufgeführten Daten:

gegenstandsseitige Schnittweite = 95,704,

bildseitige Schnittweite = 0,910

f[tief]I = -9,006 f[tief]II = 1,326

darin bezeichnen

r[tief]1, r[tief]2 die Krümmungsradien der betreffenden Linsenoberflächen,

d[tief]1, d[tief]2 die Dicken der Linsen bzw. Luftabstände zwischen diesen,

n[tief]1, n[tief]2 die Brechungsindizes der Linsen,

kleines Ny[tief]1, kleines Ny[tief]2 die Abbe-Zahlen der Linsen und

kleines Beta den Abbildungsmaßstab,

oder durch Werte, die ausgehend von diesem Datensatz durch eine Variation einer der folgenden Größen entstehen

1,1 f < r[tief]A < 1,5 f (1)

0,7 f < r[tief]B < 1,0 f (2)

-0,5 < f[tief]II / f[tief]I < -0,1 (3)

-0,3 < n[tief]A - n[tief]B < 0,25 (4)

3,5 f < D < 0,6 f (5)

darin bezeichnen

f die Brennweite des Objektivs,

f[tief]I die Brennweite der Linsengruppe I,

f[tief]II die Brennweite der Linsengruppe II,

r[tief]A, r[tief]B die Krümmungsradien der Linsenoberfläche an der Gegenstandsseite und an der Bildseite des sechsten Linsenglieds L[tief]6, das bildseitig in der Linsengruppe II angeordnet ist, und

n[tief]A, n[tief]B die Brechungsindizes der bikonvexen Linse und der negativen Linse, die das an der Gegenstandsseite in der Linsengruppe II aus einem Kittglied bestehende Linsenglied L[tief]3 bilden,

D den Luftabstand zwischen Linsengruppe I und Linsengruppe II.

3. Aus zwei mit Abstand voneinander angeordneten Linsengruppen bestehendes, sechs Linsenglieder enthaltendes hochauflösendes Objektiv, wobei die eine Linsengruppe aus einem positiven und einem negativen Linsenglied an der der anderen Linsengruppe zugewandten Seite besteht, die diesem gegenüberliegend eine meniskusförmige Sammellinse und ein Kittglied aus einer Sammellinse und einer Zerstreuungslinse aufweist, gekennzeichnet durch die nachstehend aufgeführten Daten:

gegenstandsseitige Schnittweite = 97,594,

bildseitige Schnittweite = 0,927

f[tief]I = -4,861 f[tief]II = 1,596

darin bezeichnen

r[tief]1, r[tief]2 die Krümmungsradien der betreffenden Linsenoberflächen,

d[tief]1, d[tief]2 die Dicken der Linsen bzw. Luftabstände zwischen diesen,

n[tief]1, n[tief]2 die Brechungsindizes der Linsen,

kleines Ny[tief]1, kleines Ny[tief]2 die Abbe-Zahlen der Linsen und

kleines Beta den Abbildungsmaßstab,

oder durch Werte, die ausgehend von diesem Datensatz durch eine Variation einer der folgenden Größen entstehen

1,1 f < r[tief]A < 1,5 f (1)

0,7 f < r[tief]B < 1,0 f (2)

-0,5 < f[tief]II / f[tief]I < -0,1 (3)

-0,3 < n[tief]A - n[tief]B < 0,25 (4)

3,5 f < D < 0,6 f (5)

darin bezeichnen

f die Brennweite des Objektivs,

f[tief]I die Brennweite der Linsengruppe I,

f[tief]II die Brennweite der Linsengruppe II, r[tief]A, r[tief]B die Krümmungsradien der Linsenoberfläche an der Gegenstandsseite und an der Bildseite des sechsten Linsenglieds L[tief]6, das bildseitig in der Linsengruppe II angeordnet ist, und

n[tief]A, n[tief]B die Brechungsindizes der bikonvexen Linse und der negativen Linse, die das an der Gegenstandsseite in der Linsengruppe II aus einem Kittglied bestehende Linsenglied L[tief]3 bilden,

D den Luftabstand zwischen Linsengruppe I und Linsengruppe II.

4. Aus zwei mit Abstand voneinander angeordneten Linsengruppen bestehendes, sechs Linsenglieder enthaltendes hochauflösendes Objektiv, wobei die eine Linsengruppe aus einem positiven und einem negativen Linsenglied aus zwei negativen Meniskuslinsen an der der anderen Linsengruppe zugewandten Seite besteht, die diesem gegenüberliegend eine meniskusförmige Sammellinse und ein Kittglied aus einer Sammellinse und einer Zerstreuungslinse aufweist, gekennzeichnet durch die nachstehend aufgeführten Daten:

gegenstandsseitige Schnittweite = 96,646,

bildseitige Schnittweite = 0,932

f[tief]I = -4,45 f[tief]II = 1,499

darin bezeichnen

r[tief]1, r[tief]2 die Krümmungsradien der betreffenden Linsenoberflächen,

d[tief]1, d[tief]2 die Dicken der Linsen bzw. Luftabstände zwischen diesen,

n[tief]1, n[tief]2 die Brechungsindizes der Linsen,

kleines Ny[tief]1, kleines Ny[tief]2 die Abbe-Zahlen der Linsen und

kleines Beta den Abbildungsmaßstab,

oder durch Werte, die ausgehend von diesem Datensatz durch eine Variation einer der folgenden Größen entstehen

1,1 f < r[tief]A < 1,5 f (1)

0,7 f < r[tief]B < 1,0 f (2)

-0,5 < f[tief]II / f[tief]I < -0,1 (3)

-0,3 < n[tief]A - n[tief]B < 0,25 (4)

3,5 f < D < 0,6 f (5)

darin bezeichnen

f die Brennweite des Objektivs,

f[tief]I die Brennweite der Linsengruppe I,

f[tief]II die Brennweite der Linsengruppe II,

r[tief]A, r[tief]B die Krümmungsradien der Linsenoberfläche an der Gegenstandsseite und an der Bildseite des sechsten Linsenglieds L[tief]6, das bildseitig in der Linsengruppe II angeordnet ist, und

n[tief]A, n[tief]B die Brechungsindizes der bikonvexen Linse und der negativen Linse, die das an der Gegenstandsseite in der Linsengruppe II aus einem Kittglied bestehende Linsenglied L[tief]3 bilden,

D den Luftabstand zwischen Linsengruppe I und Linsengruppe II.