DE2741607A1

DE2741607A1 - Mikroskopobjektiv

Info

Publication number: DE2741607A1
Application number: DE19772741607
Authority: DE
Inventors: Tsutomu Tojyo
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1976-09-17
Filing date: 1977-09-15
Publication date: 1978-05-24
Also published as: DE2741607B2; US4146304A; DE2741607C3; JPS5641084B2; JPS5337046A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Mikroskopobjektiv, insbesondere auf ein Mikroskopobjektiv geringer Vergrößerung.

Bei bekannten Mikroskopobjektiven vom Plan-Typ mit niedriger, etwa 4-facher Vergrößerung ist es unmöglich, den Arbeitsabstand zufriedenstellend lang zu machen, wenn versucht wird, eine gute Ebenheit des Bildes zu erhalten und der Arbeitsabstand liegt daher bei 6,8 mm. Darüber hinaus beträgt bei Mikroskopobjektiven dieser Art die numerische Apertur etwa 0,1.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Mikroskopobjektiv geringer Vergrößerung anzugeben, bei dem die numerische Apertur 0,13 beträgt und gleichzeitig der Arbeitsabstand zufriedenstellend lang, beispielsweise 14,9 mm ist.

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

Im Folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert.

In den Zeichnungen zeigt

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

Fig. 2 Korrekturkurven eines ersten Mikroskopobjektivs nach der Erfindung,

Fig. 3 Korrekturkurven eines zweiten Mikroskopobjektivs nach der Erfindung,

Fig. 4 Korrekturkurven eines dritten Mikroskopobjektivs nach der Erfindung,

Fig. 5 Korrekturkurven eines vierten Mikroskopobjektivs nach der Erfindung,

Fig. 6 Korrekturkurven eines fünften Mikroskopobjektivs nach der Erfindung.

Das Mikroskopobjektiv nach der Erfindung hat den in Fig. 1 schematisch dargestellten Aufbau. Es besteht dabei aus vier Linsengliedern, einer ersten, zweiten, dritten und vierten Linsenglied von der Gegenstandsseite aus gerechnet. Das erste Linsenglied ist eine bikonkave Linse, das zweite Linsenglied ist eine bikonvexe Linse, das dritte Linsenglied ist ein sammelndes meniskusförmiges Kittglied und das vierte Linsenglied ist eine Sammellinse. Darüber hinaus erfüllt das Mikroskopobjektiv nach der Erfindung die folgenden Bedingungen:

(1) 0,15 < |r[tief]2/r[tief]1|, 0,5 < |r[tief]5/r[tief]7| < 2,5

(2) 0,4d[tief]4 < d[tief]3/n[tief]2 + d[tief]5/n[tief]3 + d[tief]6/n[tief]4 < 3,5d[tief]4

(3) d[tief]2 < 2,5 mal d[tief]3/n[tief]2

(4) ypsilon[tief]1 > 55, n[tief]1 < 1,58

ypsilon[tief]2 < 50, n[tief]2 > 1,70

(5) 35 < |ypsilon[tief]4 - ypsilon[tief]3| , ypsilon[tief]4 > 60

n[tief]3 < 1,70

Darin bezeichnen

r[tief]1 und r[tief]2 die Krümmungsradien der Oberflächen des ersten Linsenglieds,

r[tief]5 und r[tief]7 die Krümmungsradien auf der Gegenstandsseite und auf der Bildseite des dritten Linsenglieds,

d[tief]3 die Dicke des zweiten Linsenglieds,

d[tief]5 und d[tief]6 die Dicken der das dritte Linsenglied bildenden Linsen,

d[tief]2 den Luftabstand zwischen erstem und zweitem Linsenglied,

d[tief]4 den Luftabstand zwischen zweitem und drittem Linsenglied,

n[tief]1, n[tief]2, n[tief]3 und n[tief]4 die Brechungsindizes des ersten Linsenglieds, zweiten Linsenglieds und der das dritte Linsenglied bildenden Linsen,

ypsilon[tief]1, ypsilon[tief]2, ypsilon[tief]3 und ypsilon[tief]4 die Abbe-Zahlen des ersten Linsenglieds, des zweiten Linsenglieds und der das dritte Linsenglied bildenden Linsen.

Von diesen Bedingungen wird die Bedingung (1) dazu benötigt, den Arbeitsabstand lang und die numerische Apertur groß zu machen. Wenn 0,15 > |r[tief]2/r[tief]1| wird, ist der Astigmatismus beträchtlich. Wenn andererseits 0,5 > |r[tief]5/r[tief]7| wird, ist die Astigmatismusdifferenz groß und Koma stark. Wenn |r[tief]5/r[tief]7 > 2,5 ist, wird die Astigmatismusdifferenz groß.

Wenn der durch die Bedingung (2) gegebene untere Grenzwert unterschritten wird, ist Koma sehr ungünstig. Darüber hinaus ist das Objektiv nach der vorliegenden Erfindung vom Kompensationstyp, bei dem chromatische Queraberration in gewissem Umfang erhalten bleibt, die durch das Okular korrigiert wird. Wenn der obenerwähnte Wert kleiner als der untere Grenzwert wird, ist es schwierig, es so einzurichten, dass chromatische Queraberration in einem Ausmaß hervorgerufen wird, die dem Okular entspricht. Wenn der obenerwähnte Wert größer als der obere Grenzwert der Bedingung (2) ist, wird die chromatische Queraberration größer als der für das Okular geeignete Wert, obwohl Koma gut korrigiert ist. Darüber hinaus ist die Länge von Mikroskopobjektiven durch die Justierlänge des Objektivs beschränkt. Wenn der obenerwähnte Wert größer als der obere Grenzwert wird, wird die Länge des Objektivs größer als die Abgleichlänge des Objektivs.

Was die Bedingung (3) betrifft, so wird, wenn der Luftabstand d[tief]2 zwischen erstem und zweitem Linsenglied größer als 2,5 d[tief]3/n[tief]2 ist, die chromatische Queraberration zu groß und es wird unmöglich, sie nur durch Wahl der Linsenmaterialien und Krümmungs- radien der Linsenoberflächen zu korrigieren. Darüberhinaus ist der Luftabstand d[tief]2 sehr wirksam für die Korrektur sphärischer Aberration. Wenn daher d[tief]2 größer als der obere Grenzwert ist, wird sphärische Aberration überkorrigiert. Die Bedingung (4) dient zur Erhaltung einer guten Ebenheit des Bildes durch gut ausgeglichene Korrektur von sphärischer Aberration und chromatischer Queraberration. Wenn einer der durch die Bedingung (4) gegebenen Werte größer oder kleiner als der entsprechende Grenzwert ist, wird sphärische Aberration unterkorrigiert und die Petzval-Summe wird ungünstig. Wenn ypsilon[tief]1 oder ypsilon[tief]2 größer oder kleiner als der in der Bedingung (4) angegebene Grenzwert ist, wird chromatische Queraberration unausgeglichen.

Die Bedingung (5) bezieht sich auf das dritte Linsenglied, das ein Kittglied ist. Wenn die Dispersionsdifferenz der das Kittglied bildenden Linsen kleiner als 35 oder die Abbe-Zahl ypsilon[tief]4 der bikonvexen Linse, die im dritten Linsenglied enthalten ist, kleiner als 60 ist, wird es unmöglich, chromatische Aberration gut zu korrigieren. Wenn der Brechungsindex n[tief]3 der konkaven Linse des dritten Linsengliedes größer als 1,70 ist, werden sphärische Aberration, Astigmatismus und Petzval-Summe groß.

Das Objektiv 1 nach der Erfindung hat die in Tabelle 1 aufgeführten numerischen Daten:

Tabelle 1

f = 1,0 N.A = 0,13 ß = -4X

W.D = 0,5114 Petzval-Summe = -0,08

r[tief]1 = -0,6871

r[tief]2 = 0,3159 d[tief]1 = 0,0351 n[tief]1 = 1,48749 ypsilon[tief]1 = 70,15

r[tief]3 = 0,8103 d[tief]2 = 0,1183

r[tief]4 = -1,1821 d[tief]3 = 0,1291 n[tief]2 = 1,83400 ypsilon[tief]2 = 37,19

r[tief]5 = -0,7925 d[tief]4 = 0,3404

r[tief]6 = 0,6727 d[tief]5 = 0,0869 n[tief]3 = 1,62588 ypsilon[tief]3 = 35,70

r[tief]7 = -0,4608 d[tief]6 = 0,0817 n[tief]4 = 1,49250 ypsilon[tief]4 = 81,90

r[tief]8 = -10,7743 d[tief]7 = 0,0035

r[tief]9 = -0,9174 d[tief]8 = 0,0526 n[tief]5 = 1,51728 ypsilon[tief]5 = 69,56

Das Objektiv 2 nach der Erfindung hat die in Tabelle 2 aufgeführten numerischen Daten:

Tabelle 2

f = 1,0 N.A = 0,13 ß = -4X

W.D = 0,5115 Petzval-Summe = -0,06

r[tief]1 = -0,7588

r[tief]2 = 0,3113 d[tief]1 = 0,0351 n[tief]1 = 1,48749 ypsilon[tief]1 = 70,15

r[tief]3 = 0,7592 d[tief]2 = 0,1183

r[tief]4 = -1,4720 d[tief]3 = 0,1292 n[tief]2 = 1,83481 ypsilon[tief]2 = 42,82

r[tief]5 = -0,9547 d[tief]4 = 0,3387

r[tief]6 = 0,5966 d[tief]5 = 0,0958 n[tief]3 = 1,60342 ypsilon[tief]3 = 38,01

r[tief]7 = -0,5126 d[tief]6 = 0,0829 n[tief]4 = 1,49250 ypsilon[tief]4 = 81,90

r[tief]8 = -5,2782 d[tief]7 = 0,0035

r[tief]9 = -0,8206 d[tief]8 = 0,0361 n[tief]5 = 1,50378 ypsilon[tief]5 = 66,81

Das Objektiv 3 nach der Erfindung hat die in Tabelle 3 aufgeführten numerischen Daten:

Tabelle 3

f = 1,0 N.A = 0,13 ß = -4X

W.D = 0,5199 Petzval-Summe = -0,055

r[tief]1 = -0,8971

r[tief]2 = 0,6692 d[tief]1 = 0,0697 n[tief]1 = 1,48749 ypsilon[tief]1 = 70,15

r[tief]3 = 1,4099 d[tief]2 = 0,00003

r[tief]4 = -0,5093 d[tief]3 = 0,1396 n[tief]2 = 1,74000 ypsilon[tief]2 = 31,70

r[tief]5 = -0,2325 d[tief]4 = 0,0959

r[tief]6 = 0,9615 d[tief]5 = 0,2006 n[tief]3 = 1,63636 ypsilon[tief]3 = 35,37

r[tief]7 = -0,3576 d[tief]6 = 0,1771 n[tief]4 = 1,49700 ypsilon[tief]4 = 81,34

r[tief]8 = 10,1088 d[tief]7 = 0,0027

r[tief]9 = -0,7544 d[tief]8 = 0,0950 n[tief]5 = 1,48749 ypsilon[tief]5 = 70,15

Das Objektiv 4 nach der Erfindung hat die in Tabelle 4 aufgeführten numerischen Daten:

Tabelle 4

f = 1,0 N.A = 0,13 ß = -4X

W.D = 0,5162 Petzval-Summe = -0,04

r[tief]1 = -1,1505

r[tief]2 = 0,2795 d[tief]1 = 0,0625 n[tief]1 = 1,51874 ypsilon[tief]1 = 64,48

r[tief]3 = 0,6033 d[tief]2 = 0,1045

r[tief]4 = -1,3191 d[tief]3 = 0,1342 n[tief]2 = 1,74000 ypsilon[tief]2 = 31,70

r[tief]5 = -1,0020 d[tief]4 = 0,2508

r[tief]6 = 0,5857 d[tief]5 = 0,1141 n[tief]3 = 1,64769 ypsilon[tief]3 = 33,80

r[tief]7 = -0,4545 d[tief]6 = 0,1004 n[tief]4 = 1,49250 ypsilon[tief]4 = 81,90

r[tief]8 = -2,2735 d[tief]7 = 0,0276

r[tief]9 = -0,7324 d[tief]8 = 0,0514 n[tief]5 = 1,49250 ypsilon[tief]5 = 81,90

Das Objektiv 5 nach der Erfindung hat die in Tabelle 5 aufgeführten numerischen Daten:

Tabelle 5

f = 1,0 N.A = 0,13 ß = -4X

W.D = 0,5179 Petzval-Summe = -0,05

r[tief]1 = -0,6594

r[tief]2 = 0,2964 d[tief]1 = 0,0631 n[tief]1 = 1,48749 ypsilon[tief]1 = 70,15

r[tief]3 = 0,6718 d[tief]2 = 0,1058

r[tief]4 = -1,0697 d[tief]3 = 0,1347 n[tief]2 = 1,78300 ypsilon[tief]2 = 36,15

r[tief]5 = -1,0457 d[tief]4 = 0,2585

r[tief]6 = 0,5717 d[tief]5 = 0,1200 n[tief]3 = 1,64769 ypsilon[tief]3 = 33,80

r[tief]7 = -0,4812 d[tief]6 = 0,1088 n[tief]4 = 1,49250 ypsilon[tief]4 = 81,90

r[tief]8 = -2,4230 d[tief]7 = 0,0283

r[tief]9 = -0,0521 d[tief]8 = 0,0521 n[tief]5 = 1,48749 ypsilon[tief]5 = 70,15

Darin bezeichnen

f die Gesamtbrennweite des Objektivs,

N.A die numerische Apertur,

ß die Vergrößerung,

W.D den Arbeitsabstand,

r[tief]1 bis r[tief]9 die Krümmungsradien der Linsenoberflächen,

d[tief]1 bis d[tief]8 die Dicken der Linsen bzw. Luftabstände zwischen diesen,

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

ypsilon[tief]1 bis ypsilon[tief]5 die Abbe-Zahlen der Linsen.

Leerseite

Claims

1. Mikroskopobjektiv, dadurch gekennzeichnet, dass das Linsensystem, dessen erstes Linsenglied eine bikonkave Linse, dessen zweites Linsenglied eine bikonvexe Linse, dessen drittes Linsenglied ein meniskusförmiges sammelndes Kittglied aus einer bikonkaven Linse und einer bikonvexen Linse und dessen viertes Linsenglied eine Sammellinse ist, den folgenden Bedingungen genügt:

(1) 0,15 < |r[tief]2/r[tief]1|, 0,5 < |r[tief]5/r[tief]7| < 2,5

(3) d[tief]2 < 2,5 mal d[tief]3/n[tief]2

(4) ypsilon[tief]1 > 55, n[tief]1 < 1,58

ypsilon[tief]2 < 50, n[tief]2 > 1,70

(5) 35 < |ypsilon[tief]4 - ypsilon[tief]3|, ypsilon [tief]4 > 60

n[tief]3 < 1,70

Darin bezeichnen

d[tief]3, die Dicke des zweiten Linsenglieds,

d[tief]5 und d[tief]6 die Dicken der das dritte Linsenglied bildenden Linsen,

d[tief]2 den Luftabstand zwischen erstem und zweitem Linsenglied,

d[tief]4 den Luftabstand zwischen zweitem und drittem Linsenglied,

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

Tabelle 1

Darin bezeichnen

f die Gesamtbrennweite des Objektivs,

N.A die numerische Apertur,

ß die Vergrößerung,

W.D den Arbeitsabstand,

r[tief]1 bis r[tief]9 die Krümmungsradien der Linsenoberflächen,

d[tief]1 bis d[tief]8 die Dicken der Linsen bzw. Luftabstände zwischen diesen,

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

ypsilon[tief]1 bis ypsilon[tief]5 die Abbe-Zahlen der Linsen.

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

Tabelle 2

Darin bezeichnen

f die Gesamtbrennweite des Objektivs,

N.A die numerische Apertur,

ß die Vergrößerung,

W.D den Arbeitsabstand,

r[tief]1 bis r[tief]9 die Krümmungsradien der Linsenoberflächen,

d[tief]1 bis d[tief]8 die Dicken der Linsen bzw. Luftabstände zwischen diesen,

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

ypsilon[tief]1 bis ypsilon[tief]5 die Abbe-Zahlen der Linsen.

4. Mikroskopobjektiv nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die nachstehend in Tabelle 3 aufgeführten numerischen Daten:

Tabelle 3

Darin bezeichnen

f die Gesamtbrennweite des Objektivs,

N.A die numerische Apertur,

ß die Vergrößerung,

W.D den Arbeitsabstand,

r[tief]1 bis r[tief]9 die Krümmungsradien der Linsenoberflächen,

d[tief]1 bis d[tief]8 die Dicken der Linsen bzw. Luftabstände zwischen diesen,

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

ypsilon[tief]1 bis ypsilon[tief]5 die Abbe-Zahlen der Linsen.

5. Mikroskopobjektiv nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die nachstehend in Tabelle 4 aufgeführten numerischen Daten:

Tabelle 4

Darin bezeichnen

f die Gesamtbrennweite des Objektivs,

N.A die numerische Apertur,

ß die Vergrößerung,

W.D den Arbeitsabstand,

r[tief]1 bis r[tief]9 die Krümmungsradien der Linsenoberflächen,

d[tief]1 bis d[tief]8 die Dicken der Linsen bzw. Luftabstände zwischen diesen,

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

ypsilon[tief]1 bis ypsilon[tief]5 die Abbe-Zahlen der Linsen.

6. Mikroskopobjektiv nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die nachstehend in Tabelle 5 aufgeführten numerischen Daten:

Tabelle 5

Darin bezeichnen

f die Gesamtbrennweite des Objektivs,

N.A die numerische Apertur,

ß die Vergrößerung,

W.D den Arbeitsabstand,

r[tief]1 bis r[tief]9 die Krümmungsradien der Linsenoberflächen,

d[tief]1 bis d[tief]8 die Dicken der Linsen bzw. Luftabstände zwischen diesen,

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

ypsilon[tief]1 bis ypsilon[tief]5 die Abbe-Zahlen der Linsen.