DE2717036B2

DE2717036B2 - Mikroskopobjektiv

Info

Publication number: DE2717036B2
Application number: DE2717036A
Authority: DE
Inventors: Ken Tama Tokio Yonekubo (Japan)
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1976-04-20
Filing date: 1977-04-18
Publication date: 1980-05-22
Also published as: DE2717036A1; JPS52128154A; JPS584325B2; US4174151A

Description

Tabelle 3	NA = 0,4	"ι	ß = -20X	WD =	0,7586
/- ι	-2,4180
r\ ⁼	0,2702		= 1,79952	»Ί =	42,24
di =	-0,8803
ri =	0,0064	>h
4 =	4,4237
ö =	0,1460		= 1,78472	1>2 =	25,71
Ή =	1,2806
*^r =**	0,3548		= 1,4925	V) =	81,90
rf, =	-2,3545
rs =	1,2590	"4
ds =	1,8365
^rt =	0,2382	"s	= 1,6727	V₄ =	32,10
4, =	1,2987
η =	0,3663		= 1,4925	Jt. __	81,90
eh -	-5,9704
'S =	0,4585	't.
4 =	1,6858
Λ) =	0,4047		= 1,71736	l'h =	29,51
4 =	0,9940
'Ίο =	j\ = 1,6061
	J₄ = -4,4672

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

(1) 1,65 < n,, n_b

(2) 25 < ν,,Va < 50

(4) 3/ < |/₄1 < 4,5/

darin bezeichnen

η bis Γιο die Krümmungsradien der Linsenoberflächen,

d\ bis dq die Dicken der Linsen bzw. Luftabstände zwischen diesen,

Π] bis % die Brechungsindizes der Linsen,

Vi bis Vh die Abbe-Zahlen der Linsen,

/ die Gesamtbrennweite des Objektivs,

/ι die Brennweite des ersten Linsenglieds,

U die Brennweite des vierten Linsenglieds,

NA die numerische Apertur,

β die Vergrößerung und

WD den Arbeitsabstand,

wobei für die jeweils restlichen Daten des gesamten Datensatzes eine Variation innerhalb des lückenlos

um diese Dater, liegenden Bereichs erfolgt, in welchem sich em Zerstreuungskreisdurchmesser von maximal dem l,2fachen des Zerstreuungskreises beim Ausgangsdatensatz ergibt.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Mikroskopobjektiv mit einer gegenstandsseitig konkaven meniskusförmigen Sammellinse als erstem Linsenglied, einem sammelnden Kittglied als zweitem Linsenglied, einem sammelnden Kittglied als drittem Linsenglied und einer bildseitig konkaven meniskusförmigen Zerstreuungslinse als viertem Linsenglied.

A'-s der AT-PS 2 37 921 ist ein Mikroskopobjektiv dieses Aufbaus bekannt, das einen relativ geringen Arbeitsabstand entsprechend der üblicherweise verwendeten Deckgläser von ungefähr 0,17 mm Dicke besitzt.

Um Zellen, die in einer Kulturschale kultiviert werden, betrachten zu kennen, ist es jedoch notwendig, diese Zellen durch den transparenten Boden von 0,8 bis 1,2 mm Dicke der Kulturschale zu betrachten, welcher somit eine bedeutend größere Dicke besitzt als ein Deckglas. Weiter ist es notwendig, die Zellen während ihres Schwimmens in einer Kulturflüssigkeit beobachten zu können.

Für diese Zwecke muß daher ein Mikroskopobjektiv einen großen Arbeiisabstand besitzen. Andererseits sind im allgemeinen chromatische Aberration, sphärische Aberration und Koma groß, wenn ein normales Objektiv einen großen Arbeitsabstand besitzt.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Mikroskopobjektiv anzugeben, das einen großen Arbeitsabstand besitzt und bei dem das Bildfeld eben und chromatische Aberration, sphärische Aberration und Koma gut korrigiert sind.

Diese Aufgabe wird durch Ausbildung des Mikroskopobjektivs gemäß der in den Kennzeichen der Ansprüche 1 bis 3 aufgeführten Merkmale gelöst.

Das Mikroskopobjektiv nach der vorliegenden Erfindung enthält somit eine Frontlinsengruppe, in der das erste und das zweite Linsenglied angeordnet sind, wobei das erste Linsenglied eine meniskusförniige Sammellinse ist, deren konkave Oberfläche gegenstandsseitig liegt und das zweite Linsenglied ein sammelndes Kittglied und nach einem relativ großen Luftabstand eine Hinterlinsengruppe, in der das dritte und vierte Linsenglied angeordnet sind, wobei das dritte Linsenglied ein sammelndes Kittglied und das vierte Linsenglied eine meniskusförmige Zerstreuungslinse, deren konkave Oberfläche bildseitig liegt, ist. Dabei hat sich die Einhaltung der folgenden Bedingungen aus den nachstehend näher erläuterten Gründen als wesentlich erwiesen.

(1) 1,65 < η,, n_b

(2) 25 < vuv_b < 50

(4) 3/"< I f_A I < 4,5/

(5) 0,5/< d-,<2f

Darin bezeichnen

lh und iJ„ die Brcchungsindi/es des ersten bzw. vierten LinsenKÜeds.

Vi und Vb die Abbe-Zahlen des ersten bzw. vierten

Linsenglieds,
d_b den Luftabsland zwischen Frontlinsengruppe

und Hinterlinsengruppc,
f\ und U die Brennweiten des ersten bzw. vierten >

Linsenglieds,
{ die Brennweite des Objektivs.

Bei einem Objektiv mit einem derartigen Aufbau werden für das erste und das vierte Linsenglied Gläser in mit hohen Brechungsindizes und niedrigen Abbe-Zahlen verwendet, so daß die Linsenglieder die Bedingungen (1) und (2) erfüllen können, wodurch das Bildfeld geebnet und chromatische Querabberation korrigiert werden. Wenn die Brechungsindizes n_t und n_b kleiner als 1,65 i> sind, ist die Krümmung des Bildfeldes so groß, daß es unmöglich ist, ein ebenes Bildfeld zu erhalten. Wenn die Abbe-Zahlen v\ und v_b kleiner als 25 sind, wird chromatische Längsaberration unterkorrigiert und zusätzlich chromatische Queraberration überkorrigiert. Wenn andererseits v\ und v_b den oberen Grenzwert von 50 in der Bedingung (2) überschreiten, wird chromatische Längsaberration überkorrigiert und chromatische Queraberration unterkorrigiert.

Das erste und das vierte Linsenglied sind als Meniskuslinsen mit gegenstandsseitig bzw. bildseitig konkaven Oberflächen ausgebildet. Ein solcher Aufbau ist vorteilhaft für einen guten Ausgleich verschiedener Aberrationen und dient auch zur Verhinderung einer Verschlechterung der Ebenheit des Bildfeldes, welche jo leicht in einem Objektiv mit großem Arbeitsabstand auftritt sowie zur Korrektur von Koma. Das vierte Linsenglied dient dabei nicht nur zur Korrektur von Aberrationen, sondern auch zur Vergrößerung des Arbeitsabstandes (WD)durch Verschiebung der Haupt- 3> ebene des Objektivs als Ganzem. Wenn das erste Linsenglied eine Brennweite /1 hat, die kleiner ist als der untere Grenzwert der Bedingung (3) (f\ < f), wird der Arbeitsabstand zu klein. Wenn die Brennweite f\ den oberen Grenzwert der Bedingung (3) überschreitet (f\ > 2,5f), werden andererseits Koma und sphärische Aberration groß. Wenn das vierte Linsenglied eine Brennweite U hat, die kleiner ist als der untere Grenzwert der Bedingung (4) (|/i | < Zf), wird Koma unterkorrigiert. Wenn andererseits die Brennweite U den oberen Grenzwert der Bedingung (4) überschreitet (I/41 > 4,5/?, wird der Arbeitsabstand zu klein.

Zusätzlich zu den zuvor beschriebenen Bedingungen ist es vorteilhaft, die Brechungsindizes /Jn, /Jm der Sammellinsen in dem zweiten und dritten Linsenglied innerhalb der durch die nachstehend angeführten Bedingungen (6) und (7) gegebenen Bereiche zu wählen, um chromatische Längsaberration und chromatische Queraberration, die durch das erste und vierte Linsenglied hervorgerufen werden, besser zu korrigieren.

(6) 1,45 < JlIbHiIi < J ,55

(7) 60 < Vh, viii < 85.

Im folgenden wird der Erfindungsgegenstand an to Hand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine schematische Schnittansicht durch ein erstes und zweites Mikroskopobjektiv nach der Erfindung,

Fig.2 eine schematische Schnittansicht durch ein drittes Mikroskopobjektiv nach der Erfindung,

Fig.3 die Korrekturkurven des Mikroskopobjektivs 1,

Fig. 4 die Korrekturkurven des Mikroskopobjek livs 2 und

Fig. 5 die Korrekturkurven des Mikroskopobjek tivs 3.

Das Mikroskopobjektiv 1 hat die nachstehend ii Tabelle 1 aufgeführten numerischen Daten:

Tabelle 1

/ =1 NA = QA ß = - 20 x WD = 0,763:

r, =-2,5417

rf, = 0,2862 //, = 1,79952 η = 42,24

r₂ = -0,9012 rf_: = 0,0193 O = 5,3927

rf, = 0,1643 W₂ = 1,78472 v₂ = 25,71

/4 = 1,2677

rf₄ = 0,3722 η) = 1,49250 ι-₃ = 81,90

/5 = - 1,9863 rf₅ = 1,2436 r„ = 1,9185

rf* = 0,3645 n, = 1,49250 v₄ = 81,90

r-, = -3,4.138

el·, = 0,1938 «₅ = 1,66998 ι·₅ = 39,32

/·₈ = -5,0035 4 = 0,4620 /·, = 1,8588

rf, = 0,4030 rif, = 1,71736 v₆ = 29,51

/,„ = 0,9810 /1 = L6209 /₄ = - 3,5832

Das Mikroskopobjektiv 2 hat die nachstehend ir Tabelle 2 aufgeführten numerischen Daten:

Tabelle 2

/· =1 NA = 0,4 β = - 20 x WD= 0,765 i

r, = -2,5345

rf, = 0,2890 w, = 1,8061 ν, = 40,92

/·₂ = -0.9060

d₂ = 0,0180

O = 5,4215

rfi = 0,1541 rh = 1,78472 v₂ = 25,71

r₄ = 1,2707

(U = 0,3610 H₃ = 1,4925 v₃ = 81,90

r₅ =-1,9896

rf₅ = 1,2653

r₆ = 1,9330

4, = 0,3648 /j, = 1,4925 v₄ = 81,90

r₇ = -3,4433

rf, = 0,2351 /% = 1,6668 v₅ = 33,04

r₈ = -4,9679

4 = 0,4586

r₉ = 1,8685

rf, = 0,3995 /%= 1,71736 V₆ = 29,51

r,o = 0,9847

A= 1,6211 /₄ = -3,5787

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

Tabelle 3

/-- 1 NA =0,4

/-, = -2,4180

</, = 0,2702

r₃ = -0,8803

di = 0,0064

r_} = 4,4237

dy = 0,1460

r₄ = 1,2806

tU = 0,3548

r₅ = -2,3545

4 = 1,2590

r_b = 1,8365

<4 = 0,2382

r₇ = 1,2987

d, = 0,3663

r_g = -5,9704

dg = 0,4585

r, = 1,6858

d, = 0,4047

/•_l0 = 0,9940

/, = 1,6061 /₄ = 4,4672 dt bis A

β = - 20 x η, = 1,79952

/J₂ = 1,78472 η, = L4925

Ί)

"f

1,6727

1,4925

fk, = 1,71736

WD = 0,7586 v, = 42,24

V₂ = 25,71 ν, = Si,90

v₄ = 32,10 ν, =81,90

v₆ = 29,51

Darin bezeichnen

bis Γιο die Krümmungsradien der Linsenoberflächen,

die Dicken der Linsen bzw. Luftabstände zwischen diesen,

die Brechnungsindizes der Linsen und die Abbe-Zahlen der Linsen, die Brennweite des Objektivs, die Brennweite des ersten Linsenglieds, die Brennweite des vierten Linsengliedes, die numerische Apertur, die Vergrößerung, den Arbeitsabstand.

bis Ob bis Vb

Von diesen Mikroskopobjektiven haben die Mikroskopobjektive 1 und 2 den schematisch in F i g. 1 dargestellten Aufbau, bei dem die Kittfläche des zweiten Linsengliedes gegenstandsseitig konvex ist, während die Kittfläche des dritten Linsengliedes gegenstandsseitig konkav ist Deshalb hat das zweite Linsenglied eine Sammellinse bildseitig, deren Brechungsindex n_} und deren Abbe-Zahl vz rt\\ zw. v\\ entspricht. Weiter hat das dritte Linsenglied eine Sammellinse auf der Gegenstandsseite, deren Brechungsindex /im und Abbe-Zahl i>ii[/J4bzw.i>4entspricht.

Das Mikroskopobjektiv 3 hat den schematisch in F i g. 2 dargestellten Aufbau, bei dem beide Kittflächen des zweiten und dritten Linsenglieds konvex zur Gegenstandsseite sind. Daher enthalten sowohl das zweite als auch das dritte Linsenglied Sammellinsen auf der Bildseite, deren Brechungsindizes und Abbe-Zahlen einander wie folgt entsprechen /!» = /73, /JiH = ZJs, Vn=V₃ und Vm=V5.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Mikroskopobjektiv mit einer gegenstandsseitig konkaven meniskusförmigen Sammellinse als erstern Linsenglied, einem sammelnden Kittglied als drittem Linsenglied und einer bildseitig konkaven meniskusförmigen Zerstreuungslinse als viertem Linsenglied, gekennzeichnet durch folgende Daten:

von maximal dem 1,2fachen des Zerstreuungskreises beim Ausgangsdatensatz ergibt

2. Mikroskopobjektiv mit einer gegenstandsseitig konkaven meniskusförmigen Sammellinse, als erstem Linsenglied, einem sammelnden Kittglied als zweitem Linsenglied, einem sammelnden Kittgiied als drittem Linsenglied und einer bildseitig konkaven meniskusförmigen Zerstreuungslinse als viertem Linsenglied, gekennzeichnet durch folgende Daten:

M4 = 0,4 β= -20Χ WD - 0,7632 15 Tabelle 2 NA = 0,4 "1 β= -20Χ WD = 0,7651 -2,5417 -2,5345 Tabelle 1 0,2862 /ι, = 1,79952 ν, = = 42,24 /= 1 0,2890 = 1,8061 ν, = 40,92 /= ι -0,9012 20 ^r\ ⁼ -0,9060 «2 Γ| = 0,0193 4 = 0,0180 d\ = 5,3927
0,1643 /I₂ = 1,78472 V₂ = ■■ 25,71 '2 ⁼ 5,4215
0,1541 "3 = 1,78472 v₂ = 25,71 Γι ^ 1,2677 25 dl = 1,2707 O₂ = 0,3722 /J₃ = 1,49250 V₃ = 81,90 O =
<h = 0,3610 = 1,4925 v₃ = 81,90 0 =
4 = - 1,9863 /4 = -1,9896 1,2436 rf, - 1,2653 «4 Ci₄ = 1,9185 )() 'S = 1,9330 's ⁼ 0,3645 η, = 1,49250 V₄ = 81,90 ds = 0,3648 "5 = 1,4925 v₄ = 81,90 ds = -3,4.138 /6 = -3,4433 0,1938 /I₅ = 1,66998 V₅ = 39,32 <4 = 0,2351 = 1,6668 v₅ = 33,04 Ck = - 5,0035 r> /7 = -4,9679 0,4620 <* = 0,4586 >h 4 = 1,8588 h = 1,8685 0,4030 /J₆ = 1,71736 "6 = 29,51 4 = 0,3995 = 1,71736 v„ = 29,51 Ck = 0,9810 4» /·, = 0,9847 /ι = 1,6209 4 = ./I = 1,6211 4 = Λ = - 3,5832 n« = V₄ = - 3,5787 no =

(1) 1,65 < /7,,/J₆

(2) 25 < vi,v₆ < 50

(4) 3/ < |/₄ I < 4,5/·

(5) 0,5/ < ds<2f

darin bezeichnen

η bis Γιο die Krümmungsradien der Linsenoberflächen,

d\ bis di die Dicken der Linsen bzw. Luftabstände zwischen diesen,

Πι bis n_h die Brechungsindizes der Linsen,

Vi bis Vb die Abbe-Zahlen der Linsen,

/ die Gesamtbrennweite des Objektivs,

/ι die Brennweite des ersten Linsenglieds,

/₄ die Brennweite des vierten Linsenglieds,

NA die numerische Apertur,

β die Vergrößerung und

WD den Arbeitsabstand,

wobei für die jeweils restlichen Daten des gesamten Datcnsal/.es eine Variation innerhalb des lückenlos um diese Daten liegenden Bereichs erfolgt, in welchem sich ein Zerstreuungskreisdurchmesser

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

(1) 1,65 </j,,/Jb

(2) 25<)>,,Vb<50

(4) 3/< I/₄1 < 4,5/

darin bezeichnen

η bis no die Krümmungsradien der Linsenoberflächen,

dt bis c/i> die Dicken der Linsen bzw. Luftabstände zwischen diesen,

/Ji bis /ib die Brechungsindizes der Linsen,

Vi bis V₆ die Abbe-Zahlen der Linsen,

/ die Gesamtbrennweite des Objektivs,

/ι die Brennweite des ersten Linsenglieds,

/4 die Brennweite des vierten Linsenglieds,

NA die numerische Apertur,

β die Vergrößerung und

WD den Arbeitsabstand,

wobei für die jeweils restlichen Daten des gesamten Datensatzes eine Variation innerhalb des lückenlos um diese Daten liegenden Bereichs erfolgt, in welchem sich ein Zerstreuungskreisdurchmesser

von maximal dem 1 ^fachen des Zerstreuungskreises beim Ausgangsdatensatz ergibt

3. Mikroskopobjektiv mit einer gegenstandsseitig konkaven meniskusförmigen Sammellinse als erstem Linsenglied, einem sammelnden Kitiglied als zweitem Linsenglied, einem sammelnden Kittglied als drittem Linsenglied und einer beseitig konkaven meniskusförmigen Zerstreuungslinse als viertem Linsenglied, gekennzeichnet durch folgende Daten: