DE2716406B2 - Zehnfach vergrößerndes Mikroskopobjektiv - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein zehnfach vergrößerndes Mikroskopobjektiv mit einer numerischen Apertur von 0,25, bestehend aus zwei durch einen relativ großen Luftabstand getrennten Linsengruppen, von denen die Frontlinsengruppe aus einer gegenstandsseitig konkaven Frontlinse und aus einer meniskusförmigen Sammellinse besteht.

Aus der US-PS 39 82 821 sind Mikroskopobjektive dieses Aufbaus bekannt.

Bei Mikroskopobjektiven für stärkere Vergrößerung tritt beträchtliche chromatische Queraberration, die kaum korrigiert werden kann, auf, während bei Mikroskopobjektiven für niedrige Vergrößerungen diese leicht korrigiert werden kann. Aus diesem Grunde wird die chromatische Queraberration in stark vergrößernden Mikroskopobjektiven nicht korrigiert, sondern wird später durch Okulare so korrigiert, dass diese Aberration im optischen Gesamtsystem des Mikroskops gut korrigiert ist. Wenn ein Objektiv mit geringer Vergrößerung mit einem Okular verwendet wird, das so ausgebildet ist, dass es chromatische Queraberration korrigiert, die von einem Mikroskopobjektiv mit hoher Vergrößerung hervorgerufen wird, wird unvermeidlich Queraberration in umgekehrter Richtung hervorgerufen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Mikroskopobjektiv mit niedriger Vergrößerung anzugeben, das bei verbesserter Ebenheit des Bildfeldes eine chromatische Queraberration in etwa dem gleichen Maß hervorruft wie stark vergrößernde Mikroskopobjektive und daher für Mikroskope mit Objektivwechseleinrichtung besonders geeignet ist.

Diese Aufgabe wird durch Ausbildung des Mikroskopobjektivs gemäß der im Kennzeichen der Ansprüche aufgeführten Merkmale gelöst.

Im folgenden wird der Erfindungsgegenstand anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 schematisch den Aufbau der Objektive nach der Erfindung,

Fig. 2A - 2D Korrekturkurven des Objektivs 1,

Fig. 3A - 3D Korrekturkurven des Objektivs 2,

Fig. 4A - 4D Korrekturkurven des Objektivs 3,

Fig. 5A - 5D Korrekturkurven des Objektivs 4.

Wie Fig. 1 zeigt, enthalten die erfindungsgemäßen Objektive als erste Linse eine Sammellinse, als zweite Linse eines sammelnde Meniskuslinse, als dritte Linse eine Zerstreuungslinse, als vierte Linse eine sammelnde Meniskuslinse und als fünfte Linse eine Sammellinse.

Für die Lösung der der Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe hat sich aus den nachstehend näher erläuterten Gründen die Einhaltung der folgenden Bedingungen als wesentlich erwiesen

(1) 0,3f < r[tief]3 < 1,2f

(2) - 0,5f < r[tief]5 < - 0,15f

(3) 0,15f < d[tief]4 < 0,5f

(4)

(5) |r[tief]1 - r[tief]2| < 10,|n[tief]1 - n[tief]2| > 0,05

(6) 0,5f < |r[tief]1| < 4f

Darin bezeichnen

r[tief]1, r[tief]3, r[tief]5 die Krümmungsradien der gegenstandsseitigen Oberfläche der ersten, zweiten und dritten Linse,

d[tief]4 den Luftabstand zwischen zweiter und dritter Linse,

d[tief]6 den Luftabstand zwischen dritter und vierter Linse,

d[tief]5, d[tief]7 die Dicke der dritten bzw. vierten Linse,

n[tief]1, n[tief]2, n[tief]3, n[tief]4 die Brechungsindizes der ersten, zweiten, dritten und vierten Linse,

kleines Ny[tief]1, kleines Ny[tief]2 die Abbe-Zahlen der ersten und zweiten Linse,

f die Brennweite des Objektivs.

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 r[tief]5 auf der Gegenstandsseite. Wenn entweder r[tief]3 oder r[tief]5 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[tief]3 oder r[tief]5 den oberen Grenzwert in der Bedingung (1) bzw. (2) überschreitet, wird es andererseits unmöglich, sphärische Aberration und Koma gut zu korrigieren.

Die Bedingung (3) dient besonders zur guten Korrektur von Koma, wenn d[tief]4 kleiner als der untere Grenzwert der Bedingung (3) ist, so werden Koma und Astigmatismusdifferenz überkorrigiert. Wenn d[tief]4 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 die Abweichung von der Sinusbedingung größer ist als die von üblichen Objektiven. Das heißt, die C-Linie weicht nur um ungefähr 0,24 bis 0,35% und die F-Linie um ungefähr 0,56 bis 0,86% von der Sinus-Bedingung ab. Wenn d[tief]5/n[tief]3 + d[tief]6 + d[tief]7/n[tief]4 einen Wert größer als der durch die Bedingung (4) definierte obere Grenzwert besitzt, wird es unmöglich, einen guten Ausgleich bei der Korrektur sphärischer Aberration aufrechtzuerhalten. 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 |kleines Ny[tief]1 - kleines Ny[tief]2| den Wert 10 übersteigt, wird es unmöglich, die chromatische Queraberration so klein zu halten, wie bei stark vergrößernden Mikroskopobjektiven. Wenn andererseits bezüglich der Bedingung (4) |n[tief]1 - n[tief]2| kleiner als 0,05 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[tief]1 den oberen Grenzwert der Bedingung (6) überschreitet, wird es schwierig, sphärische Aberration zu korrigieren. Wenn r[tief]1 kleiner als der untere Grenzwert der Bedingung (6) ist, geht ein guter Ausgleich zwischen den verschiedenen Aberrationen verloren und Koma und Astigmatismus werden verstärkt.

Darüber hinaus ist es vorteilhaft, für die dritte Linse ein Glas mit hohem Brechungsindex und niedriger Abbe-Zahl zu verwenden, um eine gute Ebenheit des Bildfeldes zu erzielen.

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

Tabelle 1

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

Tabelle 2

Das Objektiv 3 hat die nachstehend in Tabelle 3 aufgeführten Daten:

Tabelle 3

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

Tabelle 4

In den Tabellen bezeichnen

r[tief]1 bis r[tief]10 die Krümmungsradien der Oberflächen der ersten bis fünften Linse,

d[tief]1 bis d[tief]9 die Dicken der Linsen bzw. Luftabstände zwischen diesen,

n[tief]1 bis n[tief]5 die Brechungsindizes der Linsen,

kleines Ny[tief]1 bis kleines Ny[tief]5 die Abbe-Zahlen der Linsen,

f die Brennweite des Objektivs,

NA die numerische Apertur,

kleines Beta die Vergrößerung und

WD den Arbeitsabstand.

Claims (4)

1. Zehnfach vergrößerndes Mikroskopobjektiv mit einer numerischen Apertur von 0,25, bestehend aus zwei durch einen relativ großen Luftabstand getrennten Linsengruppen, von denen die Frontlinsengruppe aus einer gegenstandsseitig konkaven Frontlinse und aus einer meniskusförmigen Sammellinse besteht, gekennzeichnet durch die nachstehend tabellarisch aufgeführten Daten:

Tabelle 1

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

(1) 0,3f < r[tief]3 < 1,2f

(2) - 0,5f < r[tief]5 < - 0,15f

(3) 0,15f < d[tief]4 < 0,5f

(4)

(5) |r[tief]1 - r[tief]2| < 10,|n[tief]1 - n[tief]2| > 0,05

(6) 0,5f < |r[tief]1| < 4f

Darin bezeichnen

r[tief]1 bis r[tief]10 die Krümmungsradien der Oberflächen der ersten bis fünften Linse,

d[tief]1 bis d[tief]9 die Dicken der Linsen bzw. Luftabstände zwischen diesen,

n[tief]1 bis n[tief]5 die Brechungsindizes der Linsen,

kleines Ny[tief]1 bis kleines Ny[tief]5 die Abbe-Zahlen der Linsen,

f die Brennweite des Objektivs,

NA die numerische Apertur,

kleines Beta die Vergrößerung und

WD den Arbeitsabstand.

2. Zehnfach vergrößerndes Mikroskopobjektiv mit einer numerischen Apertur von 0,25, bestehend aus zwei durch einen relativ großen Luftabstand getrennten Linsengruppen, von denen die Frontlinsengruppe aus einer gegenstandsseitig konkaven Frontlinsengruppe und aus einer meniskusförmigen Sammellinse besteht, gekennzeichnet durch die nachstehend tabellarisch aufgeführten Daten:

Tabelle 2

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

(1) 0,3f < r[tief]3 < 1,2f

(2) - 0,5f < r[tief]5 < - 0,15f

(3) 0,15f < d[tief]4 < 0,5f

(4)

(5) |r[tief]1 - r[tief]2| < 10,|n[tief]1 - n[tief]2| > 0,05

(6) 0,5f < |r[tief]1| < 4f

Darin bezeichnen

r[tief]1 bis r[tief]10 die Krümmungsradien der Oberflächen der ersten bis fünften Linse,

d[tief]1 bis d[tief]9 die Dicken der Linsen bzw. Luftabstände zwischen diesen,

n[tief]1 bis n[tief]5 die Brechungsindizes der Linsen,

kleines Ny[tief]1 bis kleines Ny[tief]5 die Abbe-Zahlen der Linsen,

f die Brennweite des Objektivs,

NA die numerische Apertur,

kleines Beta die Vergrößerung und

WD den Arbeitsabstand.

3. Zehnfach vergrößerndes Mikroskopobjektiv mit einer numerischen Apertur von 0,25, bestehend aus zwei durch einen relativ großen Luftabstand getrennten Linsengruppen, von denen die Frontlinsengruppe aus einer gegenstandsseitig konkaven Frontlinse und aus einer meniskusförmigen Sammellinse besteht, gekennzeichnet durch die nachstehend tabellarisch aufgeführten Daten:

Tabelle 3

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

(1) 0,3f < r[tief]3 < 1,2f

(2) - 0,5f < r[tief]5 < - 0,15f

(3) 0,15f < d[tief]4 < 0,5f

(4)

(5) |r[tief]1 - r[tief]2| < 10,|n[tief]1 - n[tief]2| > 0,05

(6) 0,5f < |r[tief]1| < 4f

Darin bezeichnen

r[tief]1 bis r[tief]10 die Krümmungsradien der Oberflächen der ersten bis fünften Linse,

d[tief]1 bis d[tief]9 die Dicken der Linsen bzw. Luftabstände zwischen diesen,

n[tief]1 bis n[tief]5 die Brechungsindizes der Linsen,

kleines Ny[tief]1 bis kleines Ny[tief]5 die Abbe-Zahlen der Linsen,

f die Brennweite des Objektivs,

NA die numerische Apertur,

kleines Beta die Vergrößerung und

WD den Arbeitsabstand.

4. Zehnfach vergrößerndes Mikroskopobjektiv mit einer numerischen Apertur von 0,25, bestehend aus zwei durch einen relativ großen Luftabstand getrennten Linsengruppe, von denen die Frontlinsengruppe aus einer gegenstandsseitig konkaven Frontlinse und aus einer meniskusförmigen Sammellinse besteht, gekennzeichnet durch die nachstehend tabellarisch aufgeführten Daten:

Tabelle 4

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

(1) 0,3f < r[tief]3 < 1,2f

(2) - 0,5f < r[tief]5 < -0,15f

(3) 0,15f < d[tief]4 < 0,5f

(4)

(5) |r[tief]1 - r[tief]2| < 10, |n[tief]1 - n[tief]2| > 0,05

(6) 0,5f < |r[tief]1| < 4f

Darin bezeichnen

r[tief]1 bis r[tief]10 die Krümmungsradien der Oberflächen der ersten bis fünften Linse,

d[tief]1 bis d[tief]9 die Dicken der Linsen bzw. Luftabstände zwischen diesen,

n[tief]1 bis n[tief]5 die Brechungsindizes der Linsen,

kleines Ny[tief]1 bis kleines Ny[tief]5 die Abbe-Zahlen der Linsen,

f die Brennweite des Objektivs,

NA die numerische Apertur,

kleines Beta die Vergrößerung und

WD den Arbeitsabstand.