DE2716406A1 - Mikroskopobjektiv - Google Patents

Description

27164Q6

Olympus Optical Co, Limited oot 7587

Tokyo/Japan ¹³' ^A?^{ril 1977}

L/Br

Mikroskopobj ektiv

Die Erfindung bezieht sich auf ein Mikroskopobjektiv mit niedriger, etwa 1o-facher Vergrößerung.

übliche Mikroskopobjektive für niedrige Vergrößerung, insbesondere für etwa lo-fache Vergrößerung, enthalten bei guter Ebenheit des Bildfeldes eine große Anzahl von Linsen und haben einen kurzen Arbeitsabstand. Bei Mikroskopobjektiven für stärkere Vergrößerung tritt beträchtliche chromatische Queraberration auf, die kaum korrigiert werden kann, während bei Mikroskopobjektiven für geringe Vergroßerungsmaßstäbe diese relativ leicht korrigiert werden kann. Aus diesem Grunde wird die chromatische Queraberration in stark vergrößernden Mikroskopobjektiven nicht korrigiert, sondern wird später durch die Okkulare so korrigiert, daß diese Aberration im optischen Gesamtsystem des Mikroskops gut korrigiert ist. Wenn ein Objektiv mit geringer Vergrößerung mit einem Okkular verwendet wird, das so ausgebildet ist, daß es chromatische

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- ar -

Queraberration korrigiert, die von einem Mikroskopobjektiv mit hoher Vergrößerung hervorgerufen wird, wird unvermeidlich chromatische Queraberration in umgekehrter Richtung hervorgerufen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Mikroskopobjektiv mit niedriger Vergrößerung anzugeben, das eine kleine Anzahl von Linsen aufweist, eine verbesserte Ebenheit des Bildfeldes sicherstellt und chromatische Queraberration in etwa dem gleichen Maße hervorruft, wie stark vergrößernde Mikroskopobj ektive.

Dies wird erfindungsgemäß erreicht durch die in den Ansprüchen gekennzeichneten Merkmale.

Das Mikroskopobjektiv nach der-vorliegenden Erfindung enthält als erste Linse eine Sammellinse, als zweite Linse eine sammelnde Meniskuslinse, als dritte Linse eine Zerstreuungslinse, als vierte Linse eine sammelnde Meniskuslinse und als fünfte Linse eine Sammellinse. Dabei genügt das Objektiv erfindungsgemäß den folgenden Bedingungen

(1)	o,3f < r3	< 1,	2f
(2)	-o,5f < r5		,15f
(3)	o,15f < d	A < O,	5f

(4) o^

(5) 1^₁ - £₂I <. 1o, I η, - n₂/>o,o5

(6) o,5f < fr,» <■ 4f

709842/1012 "³"

A 9

Darin bezeichnen
γ.,γ^,γ- die Krümmungsradien der gegenstandsseitigen Oberfläche der ersten, zweiten und dritten Linse,

d„ den Luftabstand zwischen zweiter und dritter Linse, 4

d, den Luftabstand zwischen dritter und vierter Linse, d-,d_? die Dicke der dritten bzw. vierten Linse, n-,n₂,n₃,n₄ die Brechungsindizes der ersten, zweiten, dritten und vierten Linse,

0 Λ' ^2 ^die Ak*³⁶""^23111611 der ersten und zweiten Linse, f die Gesamtbrennweite des Objektivs.

Die Bedeutung der zuvor erwähnten Bedingungen besteht in folgendem.

Die Bedingungen (1) und (2) dienen zur guten Korrektur von sphärischer Aberration und Koma, wobei die Bildfeldkrümmung in vorgegebenen Grenzen gehalten wird. Das heißt, die zuvor erwähnten Aberrationen sind gut korrigiert durch Wahl einer Meniskuslinse als zweiter Linse und Ausbildung der dritten Linse mit stark konkaver Oberfläche r₅ auf der Gegenstandsseite. Wenn entweder r, oder r,. kleiner als der untere Grenzwert der Bedingungen (1) bzw. (2) ist, wird es schwierig, die Bildfeldkrümmung zu korrigieren und es wird unmöglich, eine gute Ebenheit des Bildfeldes zu erhalten. Wenn r_ oder r- den oberen Grenzwert in der Bedingung (1) bzw. (2) überschreitet, wird es andererseits unmöglich, sphärische Aberration und Koma gut zu korrigieren.

709842/1012 -4-

2716Α06

Die Bedingung (3) dient besonders zur guten Korrektur von Koma. Wenn d. kleiner als der untere Grenzwert der Bedingung (3) ist, so werden Koma und Astigmatismusdifferenz überkorrigiert. Wenn d, größer als der obere Grenzwert der Bedingung (3) ist, geht andererseits der gute Ausgleich zwischen den verschiedenen Aberrationen verloren.

Die Bedingungen (4) und (5) dienen zur guten Korrektur von sphärischer Aberration, wobei die chromatische Queraberration auf einem Wert gehalten wird, der ähnlich dem in stark vergrößernden Mikroskopobjektiven ist. Das Objektiv nach der vorliegenden Erfindung ist daher so ausgebildet, daß es einen Wert für die Sinusbedingung hat, der größer als der von üblichen Objektiven ist. Das heißt, die C-Linie hat einen Sinuswert von ungefähr o,24 bis o,35% und die F-Linie einen Sinuswert von ungefähr o,56 bis o,8t>%.Wenn dc/n,+d,+d₇/n- einen Wert

^{ü J b} öbele größer als der durch die Bedingung (4) definierte Grenzwert besitzt , wird es unmöglich , einen guten Ausgleich bei der Korrektur sphärischer Aberration aufrecht zu erhalten. Wenn der zuvor erwähnte Wert kleiner als der untere Grenzwert der Bedingung (4) ist, wird es andererseits unmöglich, die chromatische Queraberration auf einem Wert zu halten, der ungefähr dem von stark vergrößernden Objektiven entspricht.

Wenn I Vi "Uo'¹⁰ übersteigt, wird es unmöglich, die chromatische Queraberration auf einer Höhe zu halten, die ähnlich der von stark vergrößernden Mikroskopobjektiven ist. Wenn andererseits

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"5-

27Ί6406

bezüglich der Bedingung (4) / η.. -η_ I kleiner als ο,ο5 ist, wird es unmöglich, sphärische Aberration gut zu korrigieren und gleichzeitig chromatische Queraberration auf einem Niveau zu halten, das etwa dem von stark vergrößernden Mikroskopobjektiven entspricht, Schließlich wird die Bedingung (6) hauptsächlich zur guten Korrektur von sphärischer Aberration benötigt. Wenn r. den oberen Grenzwert der Bedingung (6) überschreitet, wird es schwierig, sphärische Aberration zu korrigieren. Wenn r. kleiner als der untere Grenzwert der Bedingung (6) ist, geht ein guter Ausgleich zwischen den verschiedenen Aberrationen verloren und Koma und Astigmatismus werden verstärkt.

Darüberhinaus ist es vorteilhaft,für die dritte Linse ein Glas mit hohem Brechungsindex und niedriger Dispersion zu verwenden, um eine gute Ebenheit des Bildfeldes zu erzielen.

Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen

Fig. 1 eine schematische Schnittansicht durch ein Objektiv nach der vorliegenden Erfindung,

Fig.2A-

Korrekturkurven des Ausführungsbeispiels 1, 2D

Fig.SA-Korrekturkurven des Ausführungsbeispiels 2, 3D

709 84 2/ 1012

-6-

Fig.4A-

Korrekturkurven des AusfUhrungsbeispiels 3, 4D

Fig. 5A-

Korrekturk'jrven des Ausführungsbeispiels 4. 5D

T.7-709842/1012

-St-

Das Ausführungsbeispiel 1 hat die nachstehend in Tabelle 1 aufgeführten numerischen Daten:

Tabelle 1

f = 1
WD=0,3980
r, =-1,6154

NA = 0,25 ß - -9.

Petzval-Sumpie o,2o

d = 0_/0940

=-0,4890

d - 0,0281

r₃ = 0,3617

= 1,0714

=-0,1965

0,1055

= 0,4012

0,1307 1^2916

54,7

1,64

60,2

n₃ - 1,80518

25,4

d, = 0,0075

τ_η =-1,3286

d₇ = 0,2132 =-0,4663

d. » 0,0344 8

T₉ =-12,9551

-0,6018

- 1,62299 V₄ - 58,2

0,1399 n₅ - 1,64250 V₅

58,4

709842/ 1012

-β -

Das Ausführungsbeispiel 2 hat die nachstehend in Tabelle 2 aufgeführten numerischen Daten:

Tabelle 2

WD=O,4o83

ri

r2

r3

r4

r5

r6

r7

r8

r9

rio

=-1,3336

O1 * 0,0964

=-0,5108

d2 = 0,0296

« 0,3588

d3 = 0,1079

= 1,1284

d4 = 0,3806

=-0,2050

d5 = 0,1332

d6 = 0,0127

=-1,3245

d7 = 0,2177

=-0,4754

d. = 0,0289 O

= 36,3549

d9 = 0,1387

«-0,6668

ΝΑ» α, 25 ß—9,999

Petzval-Summe o,2

Tt₁ ■ 1,755

n₂ * 1,64

52,1

60,2

n₃ » 1,80518 v₃ * 25,4 n₄ = 1,62299 V₄ - 58,2 n₅ - 1,6425 V₅ - 58,4

70S042/1012

Das Ausführungsbeispiel 3 hat die nachstehend in Tabelle 3 aufgeführten numerischen Daten:

Tabelle 3

	f = 1	NA	WD = 0,4122	= OO	d6 = o,	,0976
	= 0,7385	=-0,4858
rl		d7 = 0,	r0296
	=-0,8133	=-0,3832
r2	d2 - ο.	dg - 0,	r1065
	* 1,1096	- 2,8955
r3	d3 = O1	dg - 0,	,2661
	= 5,9537	«-0,8358
r4	d4 = 0,		,1325
	=-0,2321
r5	d5 = o,	0138
r6	2189
r7	0849
r8	1159
r9
rio

0,25 ^ß =-10,0 Petzval-Summe 0,25

H₁ - 1,7725 V₁ - 49,6 n₂ » 1,691

54,8

1,84666 V₃ - 23,9

1,618 V₄ - 63,4 1,618 V₅ - 63,4

7 0 S ο A 2 / 1 0 1 2

Das Ausführungsbeispiel 4 hat die nachstehend in Tabelle 4 aufgeführten numerischen Daten:

Tabelle 4

f * 1

WD - 0,4187

3,6219

0,0988

NA - 0,25 β —10,0 * Petzval-Summe 0,25

η. - 1,7859 ν - 44,1

-0,4897

0,0305

0,3711

0,1109

r₄ ■ 0,3933

d₄ = 0,2297 -0,2429

d₅ - 0,1368 η, - 1,6935 ν - 53,3

η₃ - 1,84666 V₃ - 23,9

d₆ =. 0,0135 0,9266

d_? = 0,2235 0,3829

dg = 0,0766 5,1828

d₉ = 0,1497 -0,7975

1,48749 V₄ - 70,1

1,618

63,4

709842/1012

Darin bezeichnen

27164U6

to

T₁ bis r die Krümmungsradien der Oberflächen der ersten bis

fünften Linse, d. bis dg die Dicken der Linsen bzw. Luftabstände zwischen diesen,

n. bis nj. die Brechungsindizes der Linsen,

L^₁ bis ^₁. die Abbe-Zahlen der Linsen, f die Brennweite des Objektivs, XA die numerische Apertur, ß den Bildfeldwinkel und WD den Arbeitsabstand.

70fi!U2/1012

Claims (5)

1. Patentansprüche

   1, Mikroskopobjektiv, dadurch gekennzeichnet, daß das aus einer Sammellinse als erster Linse, einer sammelnden Meniskuslinse als zweiter Linse, einer Zerstreuungslinse als dritter Linse, einer sammelnden Meniskuslinse als vierter Linse und einer Sammellinse als fünfter Linse bestehende Linsensystem den folgenden Bedingungen genügt

   (1) o,3f < r₃ C 1,2f

   (2) -o,5f C T₅ <. -o,15f

   (3) o,15f < d₄ < o,5f

   de d₇

   (4) o,35d₄ < —■ + d₆ + ^- < 1,25d₄

   (5) \ 0_λ - J₂ I < 1o, In₁ - n₂l >o,o5

   (6) o,5f C Ir₁ I ^Af

   Darin bezeichnen

   ^ri'^r3'^ri ^^{e Krummun}9^sradien ^^er gegenstandsseitigen Oberfläche

   der ersten Linse, der zweiten Linse und der dritten Linse, d₄ den Luftabstand zwischen zweiter und dritter Linse, dg den Luftabstand zwischen dritter und vierter Linse, de und d_ die Dicken der dritten bzw. vierten Linse, n₁,n₂,n- und n₄ die Brechungsindizes der ersten, zweiten, dritten und vierten Linse,

   γ) - und ^₂ die Abbe-Zahlen der ersten und zweiten Linse, f die Gesamtbrennweite des Objektivs.

   7 0 9 8 4 2/101' _₂_

   ORIGINAL INSPECTS)
2. 2. Mikroskopobjektiv nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die nachstehend in Tabelle 1 aufgeführten numerischen Daten:

   f = 1 = o, NA WI>=0 ,3980 ^ri =-1/ 6154 - o, ^di 0940 ^r2 =-0, 4890 - o, ^d2 0281 ^r3 = 0, 3617 = 0, ^d3 1055 r₄ = 1/ 0714 ⁼ Oj ^d4 4012 ^r5 =-o, 1965 = O₁ ^d5 ,1307 ^r6 = OO S Ω
   I ^d6 ,0075 ^r7 -1, ,3286 - o, ^d7 ,2132 ^r8 = -0; ,4663 - o. ^d8 .0344 ^r9 =-12,9551 ,1399 ^d9

   Tabelle 1

   3 * -9,977 Petzval-Suinpse o,2o

   D₁ = 1,72916

   54,7

   n₂ = 1,64

   60,2

   n₃ » 1,80518 V₃ - 25,4 n₄ - 1,62299 V₄ - 58,2 ' n₅ « 1,64250 V₅ - 58,4

   =-0,6018

   709042/1012

   Darin bezeichnen

   r.j bis r. die Krümmungsradien der Oberflächen der ersten bis fünften Linse,

   dj bis d. die Dicken der Linsen bzw. Luftabstände zwischen diesen» n. bis ηj. die Brechungsindizes der Linsen, ^₁ bis ^₅ die Abbe-Zahlen der Linsen, · f die Brennweite des Objektivs, NA die numerische Apertur, ß den Bildfeldwinkel und KD den Arbeitsabstand,
3. 3. Mikroskopobjektiv nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die nachstehend in Tabelle 2 aufgeführten numerischen Daten:

   709842/1012

   Tabelle 2

   f=1 — 1/ 0,0964 0,1387 d ,6668 =-0, 0,0296 WD=O,4o83 d ^ri - o, 0,1079 d ^r2 0,3806 d ^r3 =-0, 0,1332 d ^r4 0,0127 d ^r5 0,2177 d ^r6 =-0, 0,0289 d ,3549 ^r7 « 36 9 d ^r8 ^ — o 3336 ^r9 ι - 5108 S 3588 3 ⁼ 1284 4 2050 5 ' 6 3245 7 ^m 4754 8

   NA= o-, 25 ß—9,999

   Petzval-Summe o,2

   n_x = 1,755

   52,4

   n₂ - 1,64 V₂ ■ 60,2

   1,80518 v₃ - 25,4

   n₄ - 1,62299 V₄ - 58,2

   1,6425 V₅ - 58,4

   709842/1012

   27 Ί 6406

   Darin bezeichnen

   r. bis r. die Kr Unanungsrad ien der Oberflächen der ersten bis

   fünften Linse, dj bis d. die Dicken der Linsen bzw. Luftabstände zwischen diesen,

   ηj bis n₅ die Brechungsindizes der Linsen,

   jL· bis ^₅ die Abbe-Zahlen der Linsen, f die Brennweite des Objektivs, XA die numerische Apertur, ß den Bildfeldwinkel und WD den Arbeitsabstand.
4. 4, Mikroskopobjektiv nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die nachstehend in Tabelle 3 aufgeführten numerischen Daten;

   709842/1012

   2716A06

   Tabelle 3

   f = 1 NA WD = 0,4122 a- θα d₆ = o ,0976 = 0,7385 =-0,4858 ^ri d₇ = o ,0296 =-0,8133 =-0,3832 ^r2 d₂ = 0 d₈ = O_- ,1065 = 1,1096 - 2,8955 ^r3 d₃ = o d₉ - O_{1 7}2661 - 5,9537 =-0,8358 ^r4 d₄ = o ,1325 =-0,2321 ^r5 d₅ = 0 ,0138 ^r6 ,2189 ^r7 ,0849 ^r8 ,1159 ^r9 ^rio

   0,25 ^ß =-10,0
   Petzval-Summe 0,25

   U₁ = 1,7725

   «9,6

   n, - 1,691 ν - 54,8 n₃ = 1,84666 V₃ - 23,9

   1,618 ν - 63,4 1,618 V₅ - 63,4

   709842/1012

   Darin bezeichnen

   r. bis r~ die Krümmungsradien der Oberflächen der ersten bis fünften Linse,

   dj bis d. die Dicken der Linsen bzw. Luftabstände zvischen diesen, n~ bis n~ die BrechungsIndizes der Linsen,

   l). bis ^₅ die Abbe-Zahlen der Linsen, f die Brennweite des Objektivs, KA die numerische Apertur, ß den Bildfeldwinkel und ND den Arbeitsabstand.
5. 5. Mikroskopobjektiv nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die nachstehend in Tabelle 4 aufgeführten numerischen Daten:

   709842/1012

   Tabelle 4

   f = 1 NA

   WD = 0,4187 * 3,6219

   Cl₁ = 0,0988 =-0,4897

   0,0305

   0,3711

   d₃ = 0,1109 r₄ = 0,3933

   d₄ = 0,2297 r₅ =-0,2429

   d₅ = 0,1368

   0,25 β =-10,0 "

   Petzval-Summe 0,25

   n. - 1,7859 ν - 44_# n₂ « 1,6935 V₃ - 53,3 n₃ = 1,84666 ν - 23,9

   d₆ =. 0,0135 -0,9266

   d_? = 0,2235 -0,3829

   dg = 0,0766 5,1828

   d₉ = 0,1497 -0,7975 η - 1,48749 ν - 70,1

   n₅ - 1,618 ν. - 63,4

   709842/1012

   Darin bezeichnen

   r. bis r.. die Kriinctiungsradien der Oberflächen der ersten bis fünften Linse,

   d. bis d. die Dicken der Linsen bzw. Luftabstände zwischen diesen, n. bis η£. die Brechungsindizes der Linsen,

   γ), bis Jr die Abbe-Zahlen der Linsen, f die Brennweite des Objektivs, ICA die numerische Apertur, ß den 3ildfeldwinkel und KD den Arbeitsabstand.

   709842/1012