DE2811095C2 - Fünfgliedriges Mikroskopobjektiv - Google Patents

Description

η bis f₁₂ die Krümmungsradien der Linsen,

rf, bis d_u die Dicken der Linsen bzw. Luftabstände
zwischen den Linsen,

/ι, bis /I₇ die Brechungsindizes der Linsen,
ν, bis V₇ die Abbe-Zahlen der Linsen,

/ die Brennweite des Objektivs,

f_A die Brennweite der Frontlinsengruppen,

β die Vergrößerung,

WD den Arbeitsabstand und
jo NA die numerische Apertur und

Σ»ν die Gesamtheit der Differenzen in den
Abbe-Zahlen zwischen zu beiden Seiten
der Kittfläche in der Frontlinsengruppe
angeordneten Linsenpaaren und
Σ^ν« ^die Gesamtheit der Differenzen in den
Abbe-Zahlen zwischen zu beiden Seiten
der Kittfläche in der Hinterlinsengruppe
angeordneten Linsenpaaren.

Die Erfindung bezieht sich auf ein fünfgliedriges Mikroskopobjektiv mit einer Frontlinsengruppe aus dem ersten Linsenglied in Form einer gegenstandsseitig konkaven Meniskuslinse, einem zweiten Linsenglied in Form einer positiven Linse und einem dritten Linsenglied in Form eines positiven Kittgliedes aus einer negativen Linse und einer bikonvexen Linse und einer Hinteriinsengruppe aus einer positiven Linse als viertem Linsenglied und einem Kittglied, enthaltend eine positive Linse und eine negative Linse, als fünftes Linsenglied. ■

Aus der DE-OS 25 51 539 ist ein Mikroskopobjektiv dieses Auf baus mit hoher Vergrößerung (50 χ bis 7Ox) . und großer numerischer Apertur von 0,95 bekannt.

Mikroskopobjektive, die an der Vorder- und Rückseite dicke Meniskuslinsen aufweisen, um die Bildschale flacher zu gestalten und um die Petzval-Summe des Objektivs insgesamt auf einem Minimum zu verringern, haben einen großen Arbeitsabstand. Die Frontlinsengruppe, die gegenstandsseitig eine dicke Meniskuslinse aufweist, hat jedoch unvermeidlich eine Brennweite, die größer ist als die der Frontlinsengruppe in anderen üblichen Mikroskopobjektiven, die keine dicke Meniskuslinse enthält Bei Objektiven mit einer dicken Meniskuslinse in der Frontlinsengruppe nimmt die chromatische Längsaberratiön nahezu proportional mit der Brennweite der vorderen Linsengruppe zu. Dicke Meniskuslinsen, die an der Front- und Rückseite eines Objektivs vorgesehen sind, haben gemeinsam die Eigenschaft, chromatische Längsaberration und chromatische Queraberration gleichzeitig wesentlich zu vergrößern und darüber hinaus lsi bei einem Aufbau mit dicken Meniskuslinsen «1 der Front- und Rückseite eine Unterkorrektur von Astigmatismus und eine Überkorrektur von Verzeichnung zu bemerken.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Mikroskopobjektiv mit mittlerer, d.h. etwa 20facher Vergrößerung anzugeben, das bei einer numerischen Apertur von 0,46 bis 0,65 und großem Arbeitsabstand einen guten Korrekturzustand aufweist

Dies wird erfindungsgemäß erreicht durch die in den Ansprüchen gekennzeichneten Merkmale

Zur Lösung der der Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe hat sich die Einhaltung der angegebenen Bedingungen aus folgenden Gründen als wesentlich erwiesen.

Die Verzeichnung ergibt praktisch keine Probleme bei Objektiven für Mikroskope, da diese im allgemeinen

schmale bzw. enge Gesichtsfelder und entsprechend enge Bildflächen aufweisen.

Bei dem Objektiv gemäß der Erfindung sind die dicken Meniskuslinsen an den vorderen und rückwärtigen Seiten zum Abflachen der Bildschale vorgesehen. Astigmatismus wird durch geeignete Krümmung der Linsen korrigiert. Chromatische Aberration wird dadurch verhindert, daß die vordere Linsengruppe A so konzipiert ist, daß sie keine große Brennweite hat. Außerdem ist eine Kittfläche in der vorderen Linsengruppe vorgesehen, wobei die Kittfläche im dritten Linsenglied L₃ ausgebildet ist und diese Linsenfläche chromatische Aberration in der vorderen Linsengruppe korrigiert; außerdem ist eine weitere Kittfläche im fünften Linsenglied Ls der hinteren Linsengruppe B ausgebildet, um in zufriedenstellender Weise die chromatische Restaberration zu korrigieren. ·

Die Bedingung (1) ist bestimmt, damit die Koma durch Festlegung eines ausreichend großen Luftabstandes di zwischen der vorderen und hinteren Linsengruppe A und B korrigiert wird, sowie zur Korrektur von chromatischer Aberration. Wenn dj kleiner als der untere Grenzwert ist, der durch die Bedingung (1) festgelegt ist, werden Koma und chromatische Aberration verschlechtert. .

Die Bedingung (2) gewährleistet die Korrektur der Aberrationen unter Beibehaltung einer günstigen Flachheit der Bildschale. Wenn |n| kleiner als der untere Grenzwert der Bedingung (2) ist, wird Koma hervorgerufen und ein ausreichender Arbeitsabstand WD, ergibt sphärische Aberration. Wenn |n| den oberen Grenzwert der Bedingung (2) überschreitet, ergibt sich bezüglich der bildseitigen Fläche des fünften Linsengliedes Ls eine Schwierigkeit bei der Korrektur der Bildfeldkrümmung, wodurch es unmöglich ist, Koma zu korrigieren..

Die Bedingung (3) ist erforderlich, um Astigmatismus und außeraxiale Abbildungsfehler zu korrigieren, wobei der obere Grenzwert dieser Bedingung die Grenze zur Korrektur von Astigmatismus und Koma festlegt Wenn |/Ί2| den oberen Grenzwert überschreitet, ist es nämlich schwierig, Astigmatismus und Koma zu korrigieren. Ist jedoch Jr-J₂) kleiner als der untere Grenzwert der Bedingung (3), dann wird demgegenüber Astigmatismus und Koma überkorrigiert

Die Bedingung (4) dient zur optimalen Korrektur von sphärischer und chromatischer Aberration. Wenn die Brennweite f_A der vorderen Linsengruppe A kleiner als der untere Grenzwert in der Bedingung (4) ist, ist diese Brennweite zu klein, um in geeigneter Weise die Vergrößerung zwischen der vorderen und hinteren Linsengruppe auszugleichen und die Aberration zu korrigieren, wodurch sphärische Aberration groß wird. Da die chromatische Längs- und Queraber-ration proportional zur Brennweite der vorderen Linsengruppe A verschlechtert werden, ist es andererseits erforderlich, die Brennweite der vorderen Linsengruppe A zu verkleinern. Daher wird die chromatische Aberration verschlechtert, wenn die Brennweite U den oberen Grenzwert der Bedingung (4) überschreitet.

Chromatische Aberration kann weiterhin effektiv korrigiert werden, und das Sekundärspektrum wird auf ein Minimum gebracht, wenn wenigstens eine Kittfläche in der vorderen und hinteren Linsengruppe A, B vorgesehen wird, und für wenigstens eine der Linsen : Linse Li, bildseitige Linse des Kittgliedes L3. positive Linse Lt, und objektseitige Linse des Kittgliedes L₅, ein Glas mit vä80 verwendet wird. Es ist außerdem möglich, die chromatische Aberration weiter günstig zu korrigieren, wenn die Bedingung

2,0 S S 5,2

erfüllt wird.

Die Erfindung wird nun anhand erfindungsgemäßer Objektive mit Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert In den Zeichnungen zeigt

F i g. 1 eine Schnittansicht durch ein erstes Objektiv nach der Erfindung,

F i g. 2 Korrekturkurven für das erste Objektiv nach der Erfindung,

F i g. 3 eine Schnittansicht durch ein zweites Objektiv nach der Erfindung,

Fig.4 Konrekturkurven des zweiten Objektivs nach der Erfindung,

Fig.5 eine Schnittansicht durch ein drittes erfindungsgemäßes Objektiv und

F i g. 6 Korrekturkurven des dritten erfindungsgemäßen Objektivs.

Im folgenden werden Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Mikroskopobjektivs beschrieben.

Objektiv 1

β = 2OX, NA = 0,46, WD = 0,2422, /= 1, f_A = 1,131

rs =

-0,3728	<*! =0,6951	n, = 1,7725	V1 = 49,6
-0,7076	d2 =0,0113
30,7899	d3 =0305	/I2 = 1,497	v2 = 81,6
-1,0993	d4 =0,0100
3,6804	d5 =0,1155	n3 = 1,7618	V3 = 27,11
1,1203	d6 =0,3145	/Z4 = 1,497	V4 = 81,6
-4,9268	d-, =3,1525

230232/315

4,9513

-3,0944

2,5059

-86,2812

1,0903

dg =0,3014 d₉ = 0,0628 rf,₀ = 0,5401 du =0,3111

/I₅ = 1,497

/I₆ = 1,6779 /I₇ = 1,6134

Objektiv 2

β = 20X, NA= 0,46, WD = 0,2399, /= 1, f_A = 1,176

'5 =

Objektiv 3

β = 2OX, /M= 0,65, FTO = 0,2356, /= 1, /, = 1,221

10

v₅ = 81,6

v₆ = 55,33 v₇ = 43,84

-0,3237	d\	= 0,6218	/ι, = 1,618	ν, = 63,38
-0,6681	d2	= 0,0113
10,5599	d%	= 0,2113	/I2 = 1,618	v2 = 63,38
-1,0320	rf4	= 0,0088
4,9815 /	d5	= 0,1157	/I3 = 1,7618	v3 = 27,11
1,1995	d6	= 0,3145	n4 = 1,4925	V4 = 81,9
-2,6466	dj	= 3,6281
5,1483	d»	= 0,3019	/I5 = 1,66672	V5 = 48,32
-3,6598	d9	= 0,2126
2,1028	d\o	= 0,4076	/J6 = 1,58913	V6 = 61,11
-4,2073	du	= 0,3120	η, = 1,68065	v7 = 37,39
1,1062

-0,3806	rf, =0,7056	/J1 = 1,757	V1 = 47,87
-0,7942	rf2 =0,0115
-8,5516	rf3 =0,2135	/Z2 = 1,48656	V2 = 84,47
-0,9778	rf4 =0,0102
6,2374	d5 =0,1172	n3 = 1,74077	V3 = 27,79
1,3626	rf6 =0,3189	/i4 = 1,48656	V4 = 84,47
-2,1415	d-, =3,1970
3,5894	4, =0,3057	n5 = 1,4925	v5 = 81,9
-3,7216	4, =0,0382
2,1991	4,0 = 0,5732	n6 = 1,6180	V6 = 63,38
2^931	dn = 0,3150	B7-1,58065	v7 = 37,39
1,0544

11

In den Tabellen bezeichnen

η bis λ 2 die Krümmungsradien der Linsenflächen,

d\b\sd\\ die Dicken der Linsen bzw. Luftabstände

zwischen den Linsen,

/Ji bis /J₇ die Brechungsindizes der Linsen und

Vi bis Vj die Abbe-Zahlen der Linsen,

β die Vergrößerung,

NA die numerische Apertur,

WD den Arbeitsabstand,

f die Brennweite des Objektivs und

& die Brennweite der vorderen Linsengruppe.

Das Objektiv 1 besitzt den in F i g. 1 gezeigten Aufbau. Bei dem in F i g. 3 gezeigten Aufbau des zweiten Objektivs nach der Erfindung besteht das erste Linsenglied L\ aus einem Material mit niedrigem

•ι Brechungsvermögen. Trotzdem gelingt es, die sphärische Aberration und außeraxiale Queraberration günstig zu korrigieren. Da* in F i g. 5 gezeigte dritte Objektiv nach der Erfindung veranschaulicht, daß die Aberrationen auch dann günstig korrigiert werden

in können, wenn im Gegensatz zu den Objektiven 1 und 2 die Kittfläche in der hinteren Linsengruppe B gegenstandsseitig konvex ist.

Hierzu 3 Blau Zc ic im minen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Fünfgliedriges Mikroskopobjektiv mit einer Frontlinsengruppe aus dem ersten Linsenglied in Form einer gegenstandsseitig konkaven Meniskuslinse, einem zweiten Linsenglied in Form einer positiven Linse und einem dritten Linsenglied in Form eines positiven Kittgliedes aus einer negativen Linse und einer bikonvexen Linse und einer Hinterlinsengruppe aus einer positiven Linse als viertem Linsenglied und einem Kittglied, enthaltend eine positive Linse und eine negative Linse, als fünftes Linsenglied, gekennzeichnet durch eine negative Meniskuslinse als erstes Linsenglied, ein Kittglied aus einer gegenstandsseitig positiven und bildseitig negativen Linse als fünftes Linsenglied und durch folgende Werte,

β = 2OX, NA = 0,46, WD = 0,2422, /= 1, f_A = 1,131

r\ - -0,3728 -0,7076 ^r3. ⁼ 30,7899 U = -1,0993 's = 3,6804 1,1203 -4,9268 h = 4,9513 r₉ = -3,0944 Ίο=' 2,5059 Ίΐ = -86,2812 - = 1,0903

d_x =0,6951 di =0,0113 d₃ =0,2105 dt, =0,0100 d_s =0,1155 d₆ =0,3145 ά_Ί =3,1525 d_% =0,3014 d₉ =0,0628 d_w = 0,5401 d_u = 0,3111

n, = 1,7725

n₂ = 1,497

n₃ = 1,7618

/I₄ = 1,497

n₅ = 1,497

n₆ = 1,6779

n₇ = 1,6134

v, = 49,6

v₂ = 81,6

V₃ = 27,11

V₄ = 81,6

V₅ - 81,6

V₆ = 55,33

V₇ = 43,84

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

(1) 2,8/ärf₇

(2) 0,3/S|/-,|S 0,45/

(3) 0,85/S|r₁₂| S 1,2/

(4) 0,8/2/4 3 1,25/

(5) v₂ und/oder v₄ und/oder v₅ und/oder V₆ δ

(6) 2,0 -J^- S 5,2 worin bezeichnen

45

50

55

60

η bis r_u die Krümmungsradien der Linsen,

rf, bis d_u die Dicken der Linsen bzw. Luftabstände

zwischen den Linsen,

H₁ bis H₇ die Brechungsindizes der Linsen.

v, bis v₇ die Abbe-Zahlen der Linsen, / die Brennweite des Objektivs,

f_Ä die Brennweite der Frontlinsengruppen,

β die Vergrößerung,

WD den Arbeitsabstand und NA die numerische Apertur und

2jVy die Gesamtheit der Differenzen in den Abbe-Zahlen zwischen zu beiden Seiten der Kittfläche in der Frontlinsengruppe angeordneten Linsenpaaren und 2 v_s die Gesamtheit der Differenzen in den Abbe-Zahlen zwischen zu beiden Seiten der Kittfläche in der Hinterlinsengruppe angeordneten Linsenpaaren.

2. Fünfgliedriges Mikroskopobjektiv mit einer Frontlinsengruppe aus dem ersten Linsenglied in Form einer gegenstandsseitig konkaven Meniskuslinse, einem zweiten Linsenglied in Form einer positiven Linse und einem dritten Linsenglied in Form eines positiven Kittgliedes aus einer negativen Linse und einer bikonvexen Linse und einer Hinterlinsengruppe aus einer positiven Linse als viertem Linsenglied und einem Kittglied, enthaltend eine positive Linse und eine negative Linse, als fünftes Linsenglied, gekennzeichnet durch eine negative Meniskuslinse als erstes Linsenglied, ein Kittglied aus einer gegenstandsseitig positiven und bildseitig negativen Linse als fünftes Linsenglied und durch folgende Werte,

β = 2OX, NA = 0,46, WD = 0,2399, / = 1, f_A = 1,176

O = -0,3237 Tl = -0,6681 O = -10,5599 /4 ⁼ -1,0320 rs = 4,9815 Λί = 1,1995 -2,6466 ^e ⁼ 5,1483 '9 = -3,6598 no = 2,1028 Πι = -4,2073 'η = 1,1062

rf, =0,6218 rf₂ =0,0113 rf₃ = 0,2113 rf₄ =0,0088 rf₅ =0,1157 d₆ =0,3145 d₇ =3,6281 rf_g =0,3019 d₉ =0,2126 rf,₀ = 0,4076 d_n = 0,3120 n, = 1,618
n₂ = 1,618

U₁ = 1,7618
n₄ = 1,4925

n₅ = 1,66672

/I₆ = 1,58913
n-, = 1,68065

v, - 63,38 V₂ = 63,3S

V₃ = 27,11 V₄ = 81,9

V₅ = 48,32

v₆ = 61,11 V₇ = 37,39

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

(1)

(2) 0,3/SIr₁1 S 0,45/

(3) 0,85/S|r₁₂|S 1,2/

(4) O,8/S/,S1,25/

(5) V₂ und/oder v₄ und/oder v₅ und/oder v₆ S

(6) 2,0

S 5,2

35

40

45

worin bezeichnen

T₁ bis r₎₂ die Krümmungsradien der Linsen,

rf, bis rfii die Dicken der Linsen bzw. Luftabstände

zwischen den Linsen,

«, bis «7 die Brechungsindizes der Linsen, V₁ bis V7 die Abbe-Zahlen der Linsen,
/ die Brennweite des Objektivs,

f_A die Brennweite der Frontlinsengruppen,

β die Vergrößerung,

WD den Arbeitsabstand und NA die numerische Apertur und

2 V/ die Gesamtheit der Differenzen in den Abbe-Zahlen zwischen zu beiden Seiten der Kittfläche in der Frontlinsengruppe angeordneten Linsenpaaren und ^v₈ die Gesamtheit der Differenzen in den Abbe-Zahlen zwischen zu beiden Seiten der Kittfläche in der Hinterlinsengruppe angeordneten Linsenpaaren.

3. Fünfgliedriges Mikroskopobjektiv mit einer Frontlinsengruppe aus dem ersten Linsenglied in Form einer gegenstandsseitig konkaven Meniskuslinse, einem zweiten Linsenglied in Form einer positiven Linse und einem dritten Linsenglied in Form eines positiven Kittgliedes aus einer negativen Linse und einer bikonvexen Linse und einer Hinterlinsengruppe aus einer positiven Linse als viertem Linsenglied und einem KittgUed, enthaltend eine positive Linse und eine negative Linse, als fünftes Linsenglied, gekennzeichnet durch eine negative Meniskuslinse als erstes Linsenglied, ein Kittglied aus einer gegenstandsseitig positiven und bildseitig negativen Linse als fünftes Linsenglied und durch folgende Werte,

β = 2OX, NA= 0,65, WD = 0,2356, /= 1, f_A = 1,221

r, = -0,3806
T₁ = -0,7942
r₃ = -8,5516

rf! =0,7056

rf₂ =0,0115

rf₃ =0,2135

rfi =0.0102

n, = 1,757

n₂ = 1,48656 v, = 47,87

V₂ = 84,47

5 6,2374 d_s 28 11 = 0,1172 095 6 's ⁼ 1,3626 d„ = 0,3189 V₃ = 27,79 /jj = 1,74077 ^6 = -2,1415 d! = 3,1970 v₄ = 84,47 IU = 1,48656 η = 3,5894 dg = 0,3057 f_g = -3,7216 d₉ = 0,0382 v₅ = 81,9 /J₅ = 1,4925 r₉ = 2,1991 d\o = 0,5732 ^rlü ⁼ 2,3931 du = 0,3150 v₆ = 63,38 /I₆ = 1,6180 r_n = 1,0544 v₇ = 37,39 /J₇ = 1,68065 r,2 =

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

(1) 2,8/S d-,

(2) 0,3/2 |f, I < 0,45/

(3) 0,85/< |f₁₂| < 1,2/

(4) 0,8/S f_A S 1,25/

(5) v₂ und/oder v₄ und/oder V₅ und/oder v₆ δ 80

(6) 2,0 -^t- < 5,2

Σ ν_β

worin bezeichnen