DE2809323C2 - Fünfgliedriges Mikroskopobjektiv - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein fünfgliedriges Mikroskopobjektiv mit einem ersten positiven Linsenglied, einem zweiten positiven Linsenglied in Form einer meniskusförmigen Linse, einem dritten positiven Linsenglied in Form eines Kittgliedes aus negativer und positiver Linse, einem vierten positiven Linsenglied in Form eines Kittgliedes aus negativer und positiver Linse, die die Frontlinsengruppe bilden, und mit einem bildseitig konkaven Kittglied aus positiver und negativer Linse als fünftem Linsenglied, das die Hinterlinsengruppe bildet.

Ein Mikroskopobjektiv dieser Gattung ist beispielsweise aus der DE-OS 25 15 323 bekannt, wobei das erste Linsenglied ein Kittglied aus einer plankonvexen und einer konkav-konvexen Linse ist, dessen plane Fläche für die Verwendung als Immersionsobjektiv mit 100facher Vergrößerung wesentlich ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Mikroskopobjektiv für etwa 40fache Vergrößerung anzugeben, das über einem großen Bildbereich eine ebene Bildschale und ein hohes Auflösungsvermögen besitzt.

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

Die Erfindung wird nun anhand erfindungsgemäßer Objektive mit Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert.

In den Zeichnungen zeigt

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

Fig. 2 Korrekturkurven des Objektivs 1,

Fig. 3 Korrekturkurven des Objektivs 2,

Fig. 4 Korrekturkurven des Objektivs 3,

Fig. 5 Korrekturkurven des Objektivs 4,

Fig. 6 Korrekturkurven des Objektivs 5.

Das Objektiv nach der Erfindung besteht aus einer Frontlinsengruppe mit einem ersten Linsenglied in Form einer gegenstandsseitig konkaven positiven Meniskuslinse, einem zweiten Linsenglied in Form einer positiven Linse, einem dritten Linsenglied in Form eines positiven Kittglieds und einem vierten Linsenglied in Form eines positiven Kittgliedes und einer hinteren Linsengruppe aus einem fünften Linsenglied in Form eines bildseitig konkaven Kittgliedes in der Reihenfolge von der Gegenstandsseite aus gezählt. Erfindungsgemäß genügt das Objektiv jeder der folgenden Bedingungen

-0,05 kleiner/gleich f[tief]1 /f[tief]2 kleiner/gleich 0,05 (1)

1,3 kleiner/gleich r[tief]2 /r[tief]1 kleiner/gleich 1,75 (2)

70 kleiner/gleich [(kleines Ny[tief]4 -kleines Ny[tief]3) + (kleines Ny[tief]6 - kleines Ny[tief]5)] kleiner/gleich 90 (3)

(4)

Darin bezeichnen

f[tief]1 und f[tief]2 die äquivalenten Brennweiten der Frontlinsengruppe bzw. Hinterlinsengruppe;

r[tief]1 und r[tief]2 die Krümmungsradien auf der Gegenstandsseite und der Bildseite des ersten Linsenglieds,

kleines Ny[tief]3, kleines Ny[tief]4, kleines Ny[tief]5, kleines Ny[tief]6, kleines Ny[tief]7 und kleines Ny[tief]8 die Abbe-Zahlen der beiden Linsen des dritten Linsenglieds, der beiden Linsen des vierten Linsenglieds bzw. der beiden Linsen des fünften Linsenglieds und

kleines Theta[tief]7 und kleines Theta[tief]8 die durch definierten Werte der Linsen des fünften Linsengliedes.

Bei dem erfindungsgemäßen Objektiv ist die Brechkraft der hinteren Linsengruppe gering gehalten und daher dient die Bedingung (1) dazu, die Bildfeldkrümmung und chromatische Aberration zu korrigieren. Wenn bezüglich dieser Bedingung f[tief]1 /f[tief]2 den oberen Grenzwert überschreitet, d.h. die Brechkraft der hinteren Linsengruppe einen hohen positiven Wert erhält, wird die Bildfeldkrümmung überkorrigiert und der asymmetrische Charakter der Koma ist beträchtlich stark. Darüber hinaus tritt eine große Schwierigkeit bei der Korrektur sphärischer Aberration auf. Wenn andererseits f[tief]1 /f[tief]2 den unteren Grenzwert der Bedingung (1) unterschreitet, d.h. dass die Brechkraft der hinteren Linsengruppe einen starken negativen Wert erhält, werden Bildfeldkrümmung und chromatische Aberration beträchtlich, so dass die Korrektur der chromatischen Aberration und der sphärischen Aberration schwierig wird.

Die Bedingung (2) dient zur Begrenzung der Brechkraft der konkaven Meniskuslinse des ersten Linsenglieds. Die Bedingung ist notwendig, um die Petzvalsumme zu korrigieren, um die Bildfeldkrümmung zu beseitigen und dabei sphärische Aberration und Komaaberration des Objektivs zu korrigieren. Oberhalb des oberen Grenzwertes der Bedingung (2) ist die Bildfeldkrümmung überkorrigiert und Komaaberration, die durch sphärische Aberration von Schrägstrahlung erzeugt wird, ist unterkorrigiert. Andererseits wird unterhalb des unteren Grenzwerts die Bildfeldkrümmung überkorrigiert.

Die Bedingung (3) dient zur Begrenzung der Gesamtdispersionsdifferenzen in den achromatischen Linsen der Frontlinsengruppe und dies hält den Ausgleich zwischen chromatischer Längsaberration und chromatischer Queraberration des Objektivs aufrecht. Oberhalb des oberen Grenzwertes der Bedingung (3) sind, wenn chromatische Queraberration zufriedenstellend korrigiert ist, die Randstrahlen der chromatischen Längsaberration kurzer Wellenlänge überkorrigiert und daher treten diese als Unschärfe im Bild auf und verringern dessen Kontrast. Unter dem unteren Grenzwert der Bedingung (3) ist, wenn die chromatische Längsaberration zufriedenstellend korrigiert ist, die Größe der Unterkorrektur der chromatischen Queraberration zu groß.

Die Bedingung (4) dient zur Verminderung des Sekundärspektrums der chromatischen Aberration, welche das zentrale Auflösungsvermögen stark behindert. Das heißt, durch die Verwendung eines Glases mit einer hohen partialen Dispersionsgröße für die konvexe Linse und eines Glases mit einer kleinen partialen Dispersionsgröße für die konkave Linse des fünften Linsenglieds wird das Sekundärspektrum der chromatischen Aberration so klein gemacht, dass ein nachteiliger Einfluß auf das Bild vermieden wird. Außerhalb der Bedingung (4) ist es nicht möglich, dieses Sekundärspektrum zu verringern.

Das Objektiv der vorliegenden Erfindung kann weiter durch Einhaltung der folgenden Bedingungen zusätzlich zu den bereits erwähnten Bedingungen verbessert werden.

1,4 kleiner/gleich |r[tief]10 /r[tief]11| kleiner/gleich 2,5 (5)

1,3 kleiner/gleich |r[tief]11 /r[tief]13| kleiner/gleich 1,8 (6)

(7)

(8)

(9)

Darin bezeichnen

f die Brennweite des Objektivs

r[tief]3, r[tief]8, r[tief]10, r[tief]11 und r[tief]13 die Krümmungsradien auf der bildseitigen Oberfläche des zweiten Linsenglieds, der gegenstandsseitigen Oberfläche und der bildseitigen Oberfläche des vierten Linsenglieds und der gegenstandsseitigen und der bildseitigen Oberfläche des fünften Linsenglieds,

d[tief]1 die Dicke des ersten Linsenglieds

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

n[tief]1, n[tief]2 und n[tief]5 die Brechungsindizes des ersten Linsenglieds, des zweiten Linsenglieds und der gegenstandsseitigen Linse des vierten Linsenglieds.

Von diesen Bedingungen sind die Bedingungen (5) und (6) wesentlich zur Korrektur der Petzvalsumme und zur Verhinderung der Bildfeldkrümmung und Astigmatismusdifferenz, denn wenn |r[tief]10 /r[tief]11| und |r[tief]11 /r[tief]13| die oberen Grenzwerte dieser Bedingungen überschreiten, wird die Bildfeldkrümmung überkorrigiert und zonale sphärische Aberration, die durch sphärische Aberration von Schrägstrahlung hervorgerufen wird, ist beträchtlich. Unter dem unteren Grenzwert sind Bildfeldkrümmung und Astigmatismusdifferenz unterkorrigiert. Weiter dienen die Bedingungen (7) und (8) zum Ausgleich der Astigmatismusdifferenz und zur Beseitigung asymmetrischer Koma und wenn und die oberen Grenzwerte dieser Bedingungen überschreiten, wird die Astigmatismusdifferenz unterkorrigiert und asymmetrische Koma durch Einwärtskoma beträchtlich. Unter den unteren Grenzwerten ist die Astigmatismusdifferenz überkorrigiert und asymmetrische Koma verursacht durch äußere Koma beträchtlich. Die Bedingung (9) dient zusammen mit den Bedingungen (1), (2), (5), (6), (7) und (8) zur weiteren Verbesserung der Bildfeldkrümmung und Komaaberration. Oberhalb des oberen Grenzwertes dieser Bedingung (9) ist die Bildfeldkrümmung unterkorrigiert und die Komaaberration, die durch Schrägstrahlung hervorgerufen wird, ist überkorrigiert. Unter dem unteren Grenzwert dieser Bedingung ist die Bildfeldkrümmung überkorrigiert und die Komaaberration unterkorrigiert.

Das Objektiv 1 weist die nachstehend in Tabelle 1 aufgeführten Konstruktionsdaten auf:

Tabelle 1

Fortsetzung

Das Objektiv 2 weist die nachstehend in Tabelle 2 aufgeführten Konstruktionsdaten auf:

Tabelle 2

Das Objektiv 3 weist die nachstehend in Tabelle 3 aufgeführten Konstruktionsdaten auf:

Tabelle 3

Das Objektiv 4 weist die nachstehend in Tabelle 4 aufgeführten Konstruktionsdaten auf:

Tabelle 4

Fortsetzung

Das Objektiv 5 weist die nachstehend in Tabelle 5 aufgeführten Konstruktionsdaten auf:

Tabelle 5

Darin bezeichnen

f die Brennweite,

kleines Beta die Quervergrößerung,

N.A. die numerische Apertur,

W.D. den Arbeitsabstand,

r[tief]1 bis r[tief]13 die Krümmungsradien der Linsen,

d[tief]1 bis d[tief]12 die Dicken der Linsen bzw. Luftabstände zwischen diesen,

n[tief]1 bis n[tief]8 die Brechungsindizes der Linsen und

kleines Ny[tief]1 bis kleines Ny[tief]8 die Abbe-Zahlen der Linsen.

Claims (5)

1. Fünfgliedriges Mikroskopobjektiv mit einem ersten positiven Linsenglied, einem zweiten positiven Linsenglied in Form einer meniskusförmigen Linse, einem dritten positiven Linsenglied in Form eines Kittgliedes aus negativer und positiver Linse, einem vierten positiven Linsenglied in Form eines Kittgliedes aus negativer und positiver Linse, die die Frontlinsengruppe bilden, und mit einem bildseitig konkaven Kittglied aus positiver und negativer Linse als fünftem Linsenglied, das die Hinterlinsengruppe bildet, gekennzeichnet durch eine gegenstandsseitig konkave Meniskuslinse als erstes Linsenglied, eine gegenstandsseitig konvexe Kittfläche im letzten Linsenglied und durch folgende Werte:

Tabelle 1

oder durch Werte die durch Variation ausgehend von diesem Datensatz bei Wahl folgender Größen innerhalb der angegebenen Bereiche entstehen

-0,05 kleiner/gleich f[tief]1 /f[tief]2 kleiner/gleich 0,05 (1)

1,3 kleiner/gleich r[tief]2 /r[tief]1 kleiner/gleich 1,75 (2)

70 kleiner/gleich [(kleines Ny[tief]4 -kleines Ny[tief]3) + (kleines Ny[tief]6 - kleines Ny[tief]5)] kleiner/gleich 90 (3)

(4)

1,4 kleiner/gleich r[tief]10 /r[tief]11 kleiner/gleich 2,5 (5)

1,3 kleiner/gleich r[tief]11 /r[tief]13 kleiner/gleich 1,8 (6)

(7)

(8)

(9)

worin bezeichnen

f die Brennweite,

kleines Beta die Quervergrößerung,

N.A. die numerische Apertur,

W.D. den Arbeitsabstand,

r[tief]1 bis r[tief]13 die Krümmungsradien der Linsen, d[tief]1 bis d[tief]12 die Dicken der Linsen bzw. Luftabstände zwischen diesen,

n[tief]1 bis n[tief]8 die Brechungsindizes der Linsen,

kleines Ny[tief]1 bis kleines Ny[tief]8 die Abbe-Zahlen der Linsen,

und

kleines Theta [tief]7 und kleines Theta[tief]8 die durch definierten Werte der Linsen des fünften Linsenglieds.

2. Fünfgliedriges Mikroskopobjektiv mit einem ersten positiven Linsenglied, einem zweiten positiven Linsenglied in Form einer meniskusförmigen Linse, einem dritten positiven Linsenglied in Form eines Kittgliedes aus negativer und positiver Linse, einem vierten positiven Linsenglied in Form eines Kittgliedes aus negativer und positiver Linse, die die Frontlinsengruppe bilden, und mit einem bildseitig konkaven Kittglied aus positiver und negativer Linse als fünftem Linsenglied, das die Hinterlinsengruppe bildet, gekennzeichnet durch eine gegenstandsseitig konkave Meniskuslinse als erstes Linsenglied, eine gegenstandsseitig konvexe Kittfläche im letzten Linsenglied und durch folgende Werte:

Tabelle 2

oder durch Werte die durch Variation ausgehend von diesem Datensatz bei Wahl folgender Größen innerhalb der angegebenen Bereiche entstehen

-0,05 kleiner/gleich f[tief]1 /f[tief]2 kleiner/gleich 0,05 (1)

1,3 kleiner/gleich r[tief]2 /r[tief]1 kleiner/gleich 1,75 (2)

70 kleiner/gleich [(kleines Ny[tief]4 -kleines Ny[tief]3) + (kleines Ny[tief]6 - kleines Ny[tief]5)] kleiner/gleich 90 (3)

(4)

1,4 kleiner/gleich r[tief]10 /r[tief]11 kleiner/gleich 2,5 (5)

1,3 kleiner/gleich r[tief]11 /r[tief]13 kleiner/gleich 1,8 (6)

(7)

(8)

(9)

worin bezeichnen

f die Brennweite,

kleines Beta die Quervergrößerung,

N.A. die numerische Apertur,

W.D. den Arbeitsabstand,

r[tief]1 bis r[tief]13 die Krümmungsradien der Linsen,

d[tief]1 bis d[tief]12 die Dicken der Linsen bzw. Luftabstände zwischen diesen,

n[tief]1 bis n[tief]8 die Brechungsindizes der Linsen,

kleines Ny[tief]1 bis kleines Ny[tief]8 die Abbe-Zahlen der Linsen,

und

kleines Theta[tief]7 und kleines Theta[tief]8 die durch definierten Werte der Linsen des fünften Linsenglieds.

3. Fünfgliedriges Mikroskopobjektiv mit einem ersten positiven Linsenglied, einem zweiten positiven Linsenglied in Form einer meniskusförmigen Linse, einem dritten positiven Linsenglied in Form eines Kittgliedes aus negativer und positiver Linse, einem vierten positiven Linsenglied in Form eines Kittgliedes aus negativer und positiver Linse, die die Frontlinsengruppe bilden, und mit einem bildseitig konkaven Kittglied aus positiver und negativer Linse als fünftem Linsenglied, das die Hinterlinsengruppe bildet, gekennzeichnet durch eine gegenstandsseitig konkave Meniskuslinse als erstes Linsenglied, eine gegenstandsseitig konvexe Kittfläche im letzten Linsenglied und durch folgende Werte:

Tabelle 3

oder durch Werte die durch Variation ausgehend von diesem Datensatz bei Wahl folgender Größen innerhalb der angegebenen Bereiche entstehen

-0,05 kleiner/gleich f[tief]1 /f[tief]2 kleiner/gleich 0,05 (1)

1,3 kleiner/gleich r[tief]2 /r[tief]1 kleiner/gleich 1,75 (2)

70 kleiner/gleich [(kleines Ny[tief]4 -kleines Ny[tief]3) + (kleines Ny[tief]6 - kleines Ny[tief]5)] kleiner/gleich 90 (3)

(4)

1,4 kleiner/gleich r[tief]10 /r[tief]11 kleiner/gleich 2,5 (5)

1,3 kleiner/gleich r[tief]11 /r[tief]13 kleiner/gleich 1,8 (6)

(7)

(8)

(9)

worin bezeichnen

f die Brennweite,

kleines Beta die Quervergrößerung,

N.A. die numerische Apertur,

W.D. den Arbeitsabstand,

r[tief]1 bis r[tief]13 die Krümmungsradien der Linsen,

d[tief]1 bis d[tief]12 die Dicken der Linsen bzw. Luftabstände zwischen diesen,

n[tief]1 bis n[tief]8 die Brechungsindizes der Linsen,

kleines Ny[tief]1 bis kleines Ny[tief]8 die Abbe-Zahlen der Linsen,

und

kleines Theta[tief]7 und kleines Theta[tief]8 die durch definierten Werte der Linsen des fünften Linsenglieds.

4. Fünfgliedriges Mikroskopobjektiv mit einem ersten positiven Linsenglied, einem zweiten positiven Linsenglied in Form einer meniskusförmigen Linse, einem dritten positiven Linsenglied in Form eines Kittgliedes aus negativer und positiver Linse, einem vierten positiven Linsenglied in Form eines Kittgliedes aus negativer und positiver Linse, die die Frontlinsengruppe bilden, und mit einem bildseitig konkaven Kittglied aus positiver und negativer Linse als fünftem Linsenglied, das die Hinterlinsengruppe bildet, gekennzeichnet durch eine gegenstandsseitig konkave Meniskuslinse als erstes Linsenglied, eine gegenstandsseitig konvexe Kittfläche im letzten Linsenglied und durch folgende Werte:

Tabelle 4

oder durch Werte die durch Variation ausgehend von diesem Datensatz bei Wahl folgender Größen innerhalb der angegebenen Bereiche entstehen

-0,05 kleiner/gleich f[tief]1 /f[tief]2 kleiner/gleich 0,05 (1)

1,3 kleiner/gleich r[tief]2 /r[tief]1 kleiner/gleich 1,75 (2)

70 kleiner/gleich [(kleines Ny[tief]4 -kleines Ny[tief]3) + (kleines Ny[tief]6 - kleines Ny[tief]5)] kleiner/gleich 90 (3)

(4)

1,4 kleiner/gleich r[tief]10 /r[tief]11 kleiner/gleich 2,5 (5)

1,3 kleiner/gleich r[tief]11 /r[tief]13 kleiner/gleich 1,8 (6)

(7)

(8)

(9)

worin bezeichnen

f die Brennweite,

kleines Beta die Quervergrößerung,

N.A. die numerische Apertur,

W.D. den Arbeitsabstand,

r[tief]1 bis r[tief]13 die Krümmungsradien der Linsen,

d[tief]1 bis d[tief]12 die Dicken der Linsen bzw. Luftabstände zwischen diesen,

n[tief]1 bis n[tief]8 die Brechungsindizes der Linsen,

kleines Ny[tief]1 bis kleines Ny[tief]8 die Abbe-Zahlen der Linsen,

und

kleines Theta[tief]7 und kleines Theta[tief]8 die durch definierten Werte der Linsen des fünften Linsenglieds.

5. Fünfgliedriges Mikroskopobjektiv mit einem ersten positiven Linsenglied, einem zweiten positiven Linsenglied in Form einer meniskusförmigen Linse, einem dritten positiven Linsenglied in Form eines Kittgliedes aus negativer und positiver Linse, einem vierten positiven Linsenglied in Form eines Kittgliedes aus negativer und positiver Linse, die die Frontlinsengruppe bilden, und mit einem bildseitig konkaven Kittglied aus positiver und negativer Linse als fünftem Linsenglied, das die Hinterlinsengruppe bildet, gekennzeichnet durch eine gegenstandsseitig konkave Meniskuslinse als erstes Linsenglied, eine gegenstandsseitig konvexe Kittfläche im letzten Linsenglied und durch folgende Werte:

Tabelle 5

oder durch Werte die durch Variation ausgehend von diesem Datensatz bei Wahl folgender Größen innerhalb der angegebenen Bereiche entstehen

-0,05 kleiner/gleich f[tief]1 /f[tief]2 kleiner/gleich 0,05 (1)

1,3 kleiner/gleich r[tief]2 /r[tief]1 kleiner/gleich 1,75 (2)

70 kleiner/gleich [(kleines Ny[tief]4 -kleines Ny[tief]3) + (kleines Ny[tief]6 - kleines Ny[tief]5)] kleiner/gleich 90 (3)

(4)

1,4 kleiner/gleich r[tief]10 /r[tief]11 kleiner/gleich 2,5 (5)

1,3 kleiner/gleich r[tief]11 /r[tief]13 kleiner/gleich 1,8 (6)

(7)

(8)

(9)

worin bezeichnen

f die Brennweite,

kleines Beta die Quervergrößerung,

N.A. die numerische Apertur,

W.D. den Arbeitsabstand,

r[tief]1 bis r[tief]13 die Krümmungsradien der Linsen,

d[tief]1 bis d[tief]12 die Dicken der Linsen bzw. Luftabstände zwischen diesen,

n[tief]1 bis n[tief]8 die Brechungsindizes der Linsen,

kleines Ny[tief]1 bis kleines Ny[tief]8 die Abbe-Zahlen der Linsen,

und

kleines Theta[tief]7 und kleines Theta[tief]8 die durch definierten Werte der Linsen des fünften Linsenglieds.