DE2655611C2 - Zweikomponenten-Mikroskopkondensor - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Zweikomponenten-Mikroskopkondensor nach dem Gattungsbegriff von Anspruch 1.

Ein Mikroskopkondensor dieser Art ist in der US-PS 24 27 689 offenbart. Ferner ist es durch K. Michel, Die Mikrophotographie, Springer-Verlag 1967, S. 357-360 bekannt, bei Kondensoren mit zwei Komponenten asphärische Flächen vorzusehen, um diese aplanatisch zu machen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kondensor der eingangs genannten Art in der Weise weiter zu entwickeln, daß er bei relativ hoher numerischer Apertur und ausgezeichneter Korrektur für sphärische Aberration und Koma eine geringe Pupillenaberration aufweist. Ferner soll der Kondensor einen kurzen, ggf. mittels einer vorgeschalteten Negativlinse vergrößerbaren Arbeitsabstand aufweisen.

Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der Beschreibung, worin im folgenden anhand der Zeichnung einige Ausführungsbeispiele erörtert werden. Es zeigt

Fig. 1 das Optikschema eines erfindungsgemäßen Mikroskopkondensors,

Fig. 2 und Fig. 3 weitere Ausführungsformen der Erfindung.

Der in der Fig. 1 gezeigte Kondensor besitzt eine numerische Apertur von angenähert 0,90, ausgezeichnete Korrektur für sphärische Aberration und Koma und bemerkenswerte Verringerung der Pupillenaberration. Unter Bezugnahme auf die Fig. 1 besteht ein bikonvexes positives Doublet I aus einem bikonvexen Singlett, das mit einem konkav-konvexen Singlett verklebt ist und das erste Element des Kondensors darstellt. Ein konvex-planes positives Doublet II ist axial mit dem bikonvexen positiven Doublet I ausgerichtet und stellt das weitere Element des Kondensorsystems dar.

Die Linsenparameter der zwei Komponenten sind in der Tabelle I wiedergegeben, wobei X eine Variable mit einem Wert von etwa 9 bis 13 mm darstellt.

Tabelle I

T[tief]5, ND[tief]5 und kleines Ny[tief]5, wie sie in der obigen Tabelle angegeben sind, sind kennzeichnend für herkömmliche Mikroskop-Objektivträger.

Obgleich in der Zeichnung dargestellt und in der Tabelle definiert, stellt der Objektivträger keinen Teil der Erfindung dar. Der einschlägige Fachmann kann das Kondensorsystem ohne weiteres an einen Objektträger ungewöhnlicher Dicke oder mit einem ungewöhnlichen Brechungsindex und Abbezahl anpassen.

Eine bevorzugte Ausführungsform, bei der X = 10,5 mm, weist die folgenden Werte auf.

Tabelle II

Die Ausführungsform nach der Fig. 2 weist ein bikonvexes positives Doublet XI als erstes Element auf, das aus einem bikonvexen Singlett zusammengesetzt ist, dessen erste Oberfläche eine axiale symmetrische asphärische Oberfläche ist und hiermit ist ein konkavkonvexes Singlett verklebt. Das zweite Element ist axial mit dem bikonvexen positiven Doublet XI ausgerichtet und ist ein konvex-planes positives Doublet XII, das aus einem mit einer ebenen Platte verklebten konvex-planen Singlett zusammengesetzt ist.

Die Linsenparameter der zwei Komponenten sind in der Tabelle III wiedergegeben.

Tabelle III

wobei X 9 bis 13 mm ist. Die vordere Oberfläche der Linse XI mit dem Radius R[tief]11 ist eine axial symmetrische asphärische Oberfläche mit einer Drehachse

Der Wert für jeden gegebenen Wert von x und y ist durch die folgende Gleichung definiert: worin:

d = 0,380331 x 10[hoch]-5

e = -0,428527 x 10[hoch]-7

f = 0,124135 x 10[hoch]-8

g = -0,709653 x 10[hoch]-11

p[hoch]2 = x[hoch]2 + y[hoch]2

c = 1/R[tief]11 und

k = -0,536389.

Eine Ausführungsform, bei der X 10,5 mm ist, weist die folgenden Werte auf.

Tabelle IV

*) Asphärische Oberfläche mit einem konischen Koeffizienten und vier Deformationskoeffizienten wie in Tabelle III angegeben.

Eine weitere Ausführungsform eines Kondensors gemäß Fig. 2 weist die folgenden Parameter auf.

Tabelle V

wobei X 9 bis 13 mm ist und der konische Koeffizient und die vier Deformationskoeffizienten wie folgt sind:

d = 0,335486 x 10[hoch]-5

e = -0,329104 x 10[hoch]-7

f = 0,70309 x 10[hoch]-9

g = -0,349273 x 10[hoch]-11

p[hoch]2 = x[hoch]2 + y[hoch]2

c = 1/R[tief]11 und

k = -0,556707.

Die bevorzugte Ausführungsform, bei der sich X auf 11,4 mm beläuft, weist die folgenden Werte auf.

Tabelle VI

*) Asphärische Oberfläche mit einem konischen Koeffizienten und vier Deformationskoeffizienten wie in Tabelle V angegeben.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 3 sind die Linsen XI und XII die gleichen wie die entsprechenden Linsen der Fig. 2. Die Linse XXI ist eine negative Einrastlinse, die wahlweise zusammen mit den Linsen XI und XII angewandt werden kann, um den Arbeitsabstand des Kondensors zu erhöhen.

Die Parameter der Linse XXI sind wie folgt:

R[tief]21 beläuft sich auf etwa -250 bis +500 mm, R[tief]22 beläuft sich auf etwa 62,0 bis 23 mm, T[tief]21 beläuft sich auf etwa 3,2 bis 4,0 mm, S[tief]21 auf etwa 4,2 bis 5,4 mm, ND[tief]21 auf etwa 1,6 bis 1,8 und kleines Ny[tief]21 auf etwa 31. Die spezifischen Werte der obigen Parameter sind ausgewählt, um den angestrebten Arbeitsabstand des Kondensors gemäß der Formel

zu erzielen, wobei f cond die Brennweite des Kondensors ist, der Arbeitsabstand ist der Abstand S[tief]22 und f neg. Linse ist die Brennweite der geeigneten negativen Linse. Bei dem Kondensor der Tabelle VI mit einer Brennweite von 11,4 mm kann der Wert für f neg. Linse in einem Bereich von etwa -32,9 bis -89,6 mm liegen, um einen Luftarbeitsabstand von etwa 5 mm bis 2,5 mm zu ergeben. Eine bevorzugte negative Linse XXI weist die folgenden Werte auf:

R[tief]21 = unendlich

R[tief]22 = 39,779

T[tief]21 = 3,60

ND[tief]21 = 1,689

kleines Ny[tief]21 = 30,9

S[tief]22 ist sodann gleich etwa 3,3 mm und S[tief]21 etwa 3 mm. Der Abstand S[tief]21 ist nicht kritisch und wird vorzugsweise relativ zu dem Durchbiegen der Oberfläche mit dem Radius R[tief]22 ausgewählt, um einen ausreichenden Abstand für ein optisches Element zu ergeben, wie eines Phasenannulus, der vorzugsweise in oder sehr nahe der vorderen Brennebene S[tief]10 des Kondensors angeordnet ist.

Claims (9)

1. Zweikomponenten-Mikroskopkondensor, bei welchem hintereinander längs einer optischen Achse ein bikonvexes Doublet (I, XI) und ein konvexplanes Doublet (II, XII) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß das bikonvexe Doublet (XI) eine asphärische erste Oberfläche aufweist, und daß die Linsenparameter der beiden Komponenten durch folgende Werte definiert sind:

wobei X 9 bis 13 mm ist, und die Oberfläche mit dem Radius R[tief]11 eine axial symmetrische asphärische Fläche entsprechend der folgenden Gleichung darstellt: mit einem konischen Koeffizienten (k) von -0,536389 und Deformationskoeffizienten d von 0,380331 x 10[hoch]-5, e von -0,428527 x 10[hoch]-7, f von 0,124135 x 10[hoch]-8 und g von -0,709653 x 10[hoch]-11.

2. Kondensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich X auf 10,5 mm, ND[tief]11 auf 1,523, ND[tief]12 auf 1,786, ND[tief]13 auf 1,620, ND[tief]14 auf 1,786, kleines Ny[tief]11 auf 58,6, kleines Ny[tief]12 auf 25,5, kleines Ny[tief]13 auf 60,3 und kleines Ny[tief]14 auf 25,5 belaufen.

3. Zweikomponenten-Mikroskopkondensor, bei welchem hintereinander längs einer optischen Achse ein bikonvexes Doublet (I, XI) und ein konvexplanes Doublet (II, XII) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Linsenparameter der beiden Komponenten durch folgende Werte definiert sind:

wobei X sich auf 9 bis 13 mm beläuft.

4. Kondensor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich X auf 10,5, ND[tief]1 auf 1,6203, ND[tief]2 auf 1,78600, ND[tief]3 auf 1,66741, ND[tief]4 auf 1,78600, kleines Ny[tief]1 auf 60,3, kleines Ny[tief]2 auf 25,5, kleines Ny[tief]3 auf 41,9 und kleines Ny[tief]4 auf 25,5 belaufen.

5. Zweikomponenten-Mikroskopkondensor, bei welchem hintereinander längs einer optischen Achse ein bikonvexes Doublet (I, XI) und ein konvexplanes Doublet (II, XII) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß das bikonvexe Doublet (XI) eine asphärische erste Oberfläche aufweist, und daß die Linsenparameter der beiden Komponenten durch folgende Werte definiert sind:

wobei X 9 bis 13 mm ist, und die Oberfläche mit dem Radius R[tief]11 eine axial symmetrische asphärische Fläche entsprechend der folgenden Gleichung darstellt: mit einem konischen Koeffizienten (k) von -0,556707 und Deformationskoeffizienten d von 0,335486 x 10[hoch]-5, e von -0,329104 x 10[hoch]-7, f von 0,70309 x 10[hoch]-9 und g von -0,349273 x 10[hoch]-11.

6. Kondensor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich X auf 11,4 mm, ND[tief]11 auf 1,523, ND[tief]12 auf 1,786, ND[tief]13 auf 1,589, ND[tief]14 auf 1,786, kleines Ny[tief]11 auf 58,6, kleines Ny[tief]12 auf 25,5, kleines Ny[tief]13 auf 61,2 und kleines Ny[tief]14 auf 25,5 belaufen.

7. Kondensor nach Anspruch 1 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Lichteintrittsseite vor dem Kondensor eine negative Linse (XXI) mit einer konkaven hinteren Oberfläche angeordnet ist.

8. Kondensor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Lichteintrittsseite des Kondensors eine plan-konkave Linse mit einer Brennweite von etwa -32,9 bis etwa -89,6 mm angeordnet ist, wodurch sich ein Arbeitsabstand S[tief]22 von 2,5 - 5 mm zwischen Kondensor und Objekt ergibt.

9. Kondensor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die konkave Fläche der negativen Linse einen Radius, R[tief]22, von 39,779 mm, eine Dicke, T[tief]21, von 3,60 mm, einen Brechungsindex, ND[tief]21, von 1,689 und eine Abbe-Zahl, kleines Ny[tief]21, von 30,9 aufweist und mit einem Luftabstand von etwa 3,3 mm vor dem Kondensor angeordnet ist.