DE2739422A1 - Mikroskopobjektiv - Google Patents

Description

Olympus Optical Co. Limited oot 7616

1. Sept. 1977 L/Br

Mikroskopobj ekt1ν

Die Erfindung bezieht sich auf ein Mikroskopobjektiv, insbesondere auf ein Mikroskopobjektiv mit niedriger Vergrößerung.

Die bekannten Mikroskopobjektive mit niedriger Vergrößerung haben Nachteile, die darin bestehen, daß die Zahl der das Objektiv bildenden Linsen groß und der Arbeitsabstand klein wird, wenn versucht wird, eine gute Ebenheit des Bildes zu erreichen. Darüber hinaus ist es bei den bekannten Mikroskopobjektiven unmöglich, ein wirklich zufriedenstellendes Auflösungsvermögen zu erhalten. Es wird angenommen, daß die Ursache des nicht zufriedenstellenden Auflusungsvermögens darin liegt, daß insbesondere bei mittlerem Bildfeldwinkel die sphärische Aberration groß wird.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Mikroskopobjektiv mit niedriger Vergrößerung anzugeben, bei dem die Zahl der das Objektiv bildenden Linsen verhältnismäßig gering, der Arbeitsabstand groß, die Ebenheit des Bildes gut und gleichzeitig das Auflösungsvermögen verbessert ist, durch

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Verhinderung eines Großwerdens der sphärischen Aberration bei mittlerem Bildfeldwinkel,

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

Im Folgenden wird der Erfindungsgegenstand anhand der Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt

Fig. 1 eine schematische Schnittansicht der erfindungsgemäßen

Objektive,
Fig, 2 Korrekturkurven eines ersten Mikroskopobjektivs nach

der vorliegenden Erfindung,
FIg₁ 3 Korrekturkurven eines zweiten Mikroskopobjektivs nach

der vorliegenden Erfindung,
Fig. 4 Korrekturkurven eines dritten Mikroskopobjektive nach der vorliegenden Erfindung.

Das Mikroskopobjektiv nach der Erfindung hat den schematisch in Fig. 1 dargestellten Aufbau. Es besteht aus fünf Linsen, wobei die erste Linse eine Sammellinse, die zweite Linse eine meniskusförmige Sammellinse, deren konvexe Oberfläche gegenstandsseitig gerichtet ist, die dritte Linse eine Zerstreuungslinse, die vierte Linse eine meniskusförmige Sammellinse, deren konkave Oberfläche gegenstandsseitig liegt und die fünfte Linse eine bikonvexe Linse ist, Dabei erfüllt das Mikroskopobjektiv erfindungsgemäß die folgenden Bedingungen{

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(1) o,14f C d₃ £ O,5f

(2) o,28f £ |r₂( L o,69f
o_f28f< |r₈l C o_f69f

(3) o,5 C r₄/r₃ C 2,7

(4) o,4d₄ < d₅/n₃ + d₆ + d_?/n₄ < 2,5d₄

(5) -^₃ £ 35, ^)₁ 7 5o_{f ni} 7 1,6o

Darin bezeichnen

f die Gesamtbrennweite des Objektivs, r_ den Krümmungsradius auf der blldseltlgen Oberfläche der

ersten Linse,
r₃ und r. die Krümmungsradien auf den betreffenden Selten der

zweiten Linse,
Tq den Krümmungsradius der blldseltlgen Oberfläche der vierten Linse,

d~, ας und d₇ die Dicken der zweiten, dritten und vierten Linse, d. den Luftabstand zwischen zweiter und dritter Linse,

d_e den Luftabstand zwischen dritter und vierter Linse, ο

n.., n_ und n. die Brechungsindizes der ersten, dritten und

vierten Linse und
"^₁ und \) - die Abbe-Zahlen der ersten und dritten Linse.

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Von diesen Bedingungen dient die Bedingung (1) zur Begrenzung der Dicke der zweiten Linse, Wenn die Dicke d.. kleiner als o_f14£ ·» dem unteren Grenzwert von Bedingung (1) " wird, wird Koma beträchtlich groß. Wenn d- größer als o,5f wird, wird es unmöglich, sphärische Aberration auf einen gut ausgeglichenen Zustand zu korrigieren.

Was die Bedingung (2) betrifft, so wird, wenn der Krümmungsradius j r_ I der bildseitigen Oberfläche der ersten Linse kleiner als o,28f ist, sphärische Aberration überkorrigiert. Wenn andererseits

j r_ I größer als o,69f ist, wird die Astigmatismusdifferenz groß. Wenn der Krümmungsradius / ^ro / ^der bildseitigen Oberfläche der vierten Linse kleiner als o,28f ist, werden sphärische Aberration und Koma groß. Wenn | r„ | größer als o,69f ist, wird Koma ebenfalls groß,

Die Bedingung (3) bezieht sich auf die Korrektur von chromatischer Queraberration. Bei Miktoskopobjektiven mit hoher Vergrößerung ist es schwierig, chromatische Queraberration gut zu korrigieren. Daher sind Mikroskopobjektive im allgemeinen so ausgelegt, daß chromatische Queraberration in bestimmtem Umfang verbleibt, die durch das Okular korrigiert wird. Daher werden Mikroskopobjektive mit niedriger Vergrößerung ebenfalls so ausgelegt, daß chromatische Queraberration in geeigneter Größe verbleibt, so daß die verbleibende chromatische Queraberration vom Okular gut korrigiert wird. Das Mikroskopobjektiv nach der vorliegenden Erfindung ist gleichfalls so ausgebildet, daß chromatische Queraberration angemessener Größe verbleibt. Aus diesem Grunde werden die Krümmungs-

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radien der Oberflächen der zweiten Linse so gewählt, daß ihr Verhältnis die Bedingung (3) erfüllt. Wenn T₄Zr₃ kleiner als o_f5 ist, wird die chromatische Queraberration zu groß. Wenn r₄/r. größer als 2,7 ist, wird die chromatische Queraberration zu klein und dies ist aus dem beschriebenen Grunde nicht zweckmäßig.

Was die Bedingung (4) anbetrifft, so wird, wenn d₅/n_ + d_£ + d_/n. größer als o,4d. ist, chromatische Queraberration kleiner als bei Mikroskopobjektiven mit hoher Vergrößerung. Darüber hinaus wird Koma beträchtlich groß. Wenn die obenerwähnte Summe größer als 2,5d₄ ist, wird sphärische Aberration beträchtlich. Insbesondere der Luftabstand d, hat großen Einfluß auf sphärische Aberration.

Die Bedingung (5) dient dazu, die Petzval-Summe und die sphärische Aberration unter Berücksichtigung der chromatischen Queraberration gut zu korrigieren. Wenn \?₃ "7 35 oder \) ₁ < 5o ist, wird sphärische Aberration unterkorrigiert. Wenn andererseits n. ^, 1,6o ist, wird die Petzval-Summe ungünstig und die Ebenheit des Bildes wird beeinträchtigt. Darüber hinaus ist die Tatsache, daß das Material der ersten Linse entsprechend der Bedingung (5) gewählt wird, auch wirksam für eine gute Korrektur von Astigmatismus.

-6-

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/13

2739A22

Das erste erfindungsgemäße Objektiv weist die nachstehend in Tabelle 1 aufgeführten numerischen Daten auf ι

Tabelle 3

f-1,o N. A-o, 25 β—1ox W_tD"O,43o1 Petzval-cSumme - 0,08 r,-4,1434

dj-o,o746 r,~o,4743

η,-1,6968ο «^-56,51

r₃-o,5249

d₄-o₍1118

r₅—o, 2344

d₅-o,2546

r₆-oo

d^*o,168o r₈—o, 5o 5 9

dg-o,oo46 r₉-4,2799

d₉-o,1393 _#7544

n₂-1,64oco

n₃-1,8o518 n₅-1_r6583o

Vlc-57,33

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Das zweite erfindungsgemäße Objektiv weist die Tabelle 2 aufgeführten numerischen Daten auf;

nachstehend in

,—ο, 5o82

dg«o,oo46

r₉-5,9o89

d₉-o,1357

r_lo--o,7362

Tabelle

f-1,o	N,A-Q,25	β-~1οχ	Summe
W,D *	o,4288	Petzval?
r1-3#S764			,6968ο
	U1-O,o743	H1-I
r2—o,4819
	d2-o,o143
r3-o,5175			,617ΟΟ
	d3-o,32o5	na-1
r4-o,4467
	d4-o#1176
r5—ο ,2324			,8θ518
	d5-o,252o	n3-1
r6- Po
	dg-o#o172
r7—1,6598			,618ΟΟ
	d?-o,1485	i»4»1

0,-56,51

.-63,38

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Das dritte erfindungsgemäße Objektiv weist die nachstehend in Tabelle 3 aufgeführten numerischen Daten auf<

f«1,o N₁A-0,25 ß—1ox W.D«o,3967 Petzval-Sunme « ο,223 T₁-3,22o4

dj-o,o7o9 n.-1,6968o

r₂—o, 4784 r₃-o,39o8 r₄-o,8743 r₅—o,2118

r₇—o, 5729 r₈«-o,4o24 r₉-2,5943 —o,64o1

d₂-o,o174 d₃-o,1429 d₄-o,4o47 d₅-o,1537 dg"O_foo73 d_?-o,1696 dg"O,oo43 d₉-O,1479

n->1_#64ooo

n₃-1,8o518

Tabelle

^,-56,51

^3-25,

43

-1,62299 \J₄-58,14

.-1,6425ο γ^₅-5β, 37

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Darin bezeichnen

r₁ bis r₁ die Krümmungsradien der Linsenoberflächen,

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

n. bis n. die Brechungsindizes der Linsen,

^₁ bis vP c die Abbe-ZahIeη der Linsen, f die Gesamtbrennweite des Objektive, N.A die numerische Apertur, S die Vergrößerung und
W.D den Arbeitsabstand.

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Leerseite

Claims (4)

1. t ; ' · Patentansprüche

   1, Mikroskopobjektiv, dadurch gekennzeichnet, daß das aus einer Sammellinse als erster Linse, einer meniskusförmigen Sammellinse mit konvexer Oberfläche gegenstandsseitig als zweiter Linse, mit einer Zerstreuungslinse als dritter Linse und einer meniskusförmigen Sammellinse mit konkaver Oberfläche gegenstandsseitig als vierter Linse und einer bikonvexen Linse als fünfter Linse ausgebildete Linsersystem den folgenden Bedingungen genügt

   (1) o,14f <. d₃ ^. o,5f

   (2) o_f28f -C |r₂| 4 o,69f
   o_f28f C |r₈| ^ o,69f

   (3) o,5 C r₄/r₃ ^ 2,7

   (4) o,4d₄ C d₅/n₃ + d₆ + d₇/n₄ 4. 2,5d₄

   (5) ^₃ C 35, ^)₁ > 5o, n, 7 1,60
   Darin bezeichnen

   f die Gesamtbrennweite des Objektivs,

   r_ den Krümmungsradius der bildseitigen Oberfläche der ersten Linse, r₃ und r. die Krümmungsradien der betreffenden Seite der zweiten Linse,

   r„ den Krümmungsradius der bildseitigen Oberfläche der vierten Linse d-, dj und d- die Dicke der zweiten, dritten bzw. vierten Linse, d₄ den Luftabstand zwischen zweiter und dritter Linse, dg den Luftabstand zwischen dritter und vierter Linse, n,, n₃ und n₄ den Brechungsindex der ersten, dritten bzw. vierten

   Linse und
   V. und \) - die Abbe-Zahl der ersten bzw. dritten Linse.

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   -2-

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

   Tabelle

   f-1,o N. Α,-ο, 25 ß—1ox W,D=»o,43o1 Petzval^Summe - 0,08 Γ,-4,1434

   d₁-o,o746 nj-1,6968o

   r₂—o,4743

   d₂-o,o143

   Γ₃-ο,5249 r₄"O,453o r₅—o, 2344

   d₄-o,1118 d₅-o,2546 dg»o,oo98

   —1,6o9o

   d₇-o,168o

   r.—o,5o59

   r₉-4_f2799

   d₉-o,1393

   r_1o--o,7544

   n₃-1,8o518

   -1,6583ο

   j-1,61800 v^-63,38

   8U9810/0893

   ·» 3 r*

   Darin bezeichnen

   r₁ bis r₁ die Krümmungsradien der Linsenoberflächen, dj bis d_g die Dicken der Linsen bzw. Luftabstände zwischen diesen, n^ bis n~ die Brechungsindizes der Linsen,

   \). bis 0 ς die Abbe-Zahlen der Linsen, f die Gesamtbrennweite der Objektivs, N.A die numerische Apertur, B die Vergrößerung und W.D den Arbeitsabstand.
3. 3. Mikroskopobjektiv nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die nachstehend in Tabelle 2 aufgeführten numerischen Daten:

   809810/0893

   f-1,O N,A-Q,25

   W.D - O,4288

   r,-3,5764

   dj-0,0743

   r₂—o,4819

   r₃-o,5175
   r₄-o,4467 r_s—o, 2324

   d₂«o,o143

   d₃-o,32o5

   d₄-o,1176

   d_s-o,252o

   d₆-o,o172

   r₇—1,6598

   —o,5o82

   (J₇-0,1485

   dg-o,oo46

   r₉-5,9o89

   d₉-o,1357

   r_1o--o_f7362

   2739Λ22

   Tabelle 2

   Petzval-!-Summe - o,o8

   η,-1,6968ο

   n_a-1,617oo

   n₃-1,8o518

   n₅-1,6968ο

   0,-56,51

   V?₂-62,79

   .-25,43

   n₄-1,618oo \?₄-63,

   V?₅»56,51

   809810/0893

   2739472

   Darin bezeichnen

   r. bis r₁ die Krümmungsradien der Linsenoberflächen,

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

   n. bis n_ die Brechungsindizes der Linsen,

   V^₁ bis 0 ₅ die Abbe-Zahlen der Linsen, f die Gesamtbrennweite der Objektivs, N.A die numerische Apertur,
   β die Vergrößerung und
   W.D den Arbeitsabstand.
4. 4. Mikroskopobjektiv nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die nachstehend in Tabelle 3 aufgeführten numerischen Daten:

   809810/0893

   f-1,o Ν,Α«α,25 ß»-1ox

   W.D-o,3967 Petzval-Sunune « ο,223

   T₁-3,22o4

   dj-o,o7o9 r₂—o,4784

   d₂-o,o174

   r₄-o,8743

   r₅—o,2118

   r₆-oo

   r₇—o, 5729

   r₉-2,5943

   -0,64o1

   d₄-o,4o47

   »,1537

   dg"O_roo73

   (J₇-0,1696

   dg-o,oo43

   ',1479

   n₂-1,64ooo

   n₃-1,8o518 -1,62299

   n₅-1,6425ο

   Tabelle

   η,-1,6968ο ^,-56,51

   ,-6o,o9

   ,-25,43

   809810/0893

   i 7 ~

   Darin bezeichnen

   τ. bis r. die Krümmungsradien der Linsenoberflächen, dj bis d_ die Dicken der Linsen bzw. Luftabstände zwKchen diesen,

   n. bis n- die Brechungsindizes der Linsen,

   O₁ bis _ν ^Λ ₅ die Abbe-Zahlen der Linsen, f die Gesamtbrennweite der Objektive, N.A die numerische Apertur, β die Vergrößerung und
   W.D den Arbeitsabstand.

   809810/0893