DE2814303C2 - Fünflinsiges Mikroskopobjektiv zehnfacher Vergrößerung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein fünflinsiges Mikroskopobjektiv zehnfacher Vergrößerung, dessen erstes Linsenglied von einer positiven Linse, dessen zweites Linsenglied von einer gegenstandsseitig konvexen positiven Meniskuslinse, dessen drittes Linsenglied von einer negativen Linse, dessen viertes Linsenglied in Form einer gegenstandsseitig konkaven positiven Meniskuslinse und dessen fünftes Linsenglied in Form einer bikonvexen Linse ausgebildet ist.

Bei einem fünflinsigen Mikroskop dieser Art, wie es Gegenstand der älteren nicht vorveröffentlichten DE-OS 27 39 422 ist, werden schon die Nachteile bekannter üblicher Mikroskopobjektive niedriger Vergrößerung bezüglich der beträchtlichen sphärischen Aberration bei mittlerem Bildfeldwinkel vermieden und trotzdem ein großer Arbeitsabstand erzielt und eine verbesserte Ebenheit der Bildschale erreicht, so daß das Auflösungsvermögen erheblich verbessert wird.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Bildfeldkrümmung des Objektivs so zu wählen, daß sie mit der Krümmung des Bildfeldes des Okulars zusammenfällt.

Dies wird erfindungsgemäß erreicht durch die in den Kennzeichen der Ansprüche aufgeführten Merkmale.

Die Erfindung wird nun anhand von erfindungsgemäßen Objektiven mit Bezug auf die Zeichnungen näher erläutert.

In den Zeichnungen zeigt

Fig. 1 eine schematische Schnittansicht, die den Aufbau der erfindungsgemäßen Mikroskopobjektive veranschaulicht,

F i g. 2 Korrekturkurven des Objektivs 1,

F i g. 3 Korrekturkurven des Objektivs 2,

F i g. 4 Korrekturkurven des Objektivs 3,

F i g. 5 Korrekturkurven des Objektivs 4.

F i g. 6 Korrekturkurven des Objektivs 5 und

F i g. 7 Korrekturkurven des Objektivs 6.

Der schematische Aufbau der erfindungsgemäßen Objektive, wie er in F i g. 1 dargestellt ist, läßt erkennen, daß das Objektiv fünf Linsenglieder aufweist. Von der Gegenstandsseite aus ist das erste Linsenglied eine positive Linse, das zweite Linsenglied eine gegenstandsseitig konvexe positive Meniskuslinse, das dritte Linsenglied eine negative Linse, das vierte Linsenglied eine gegenstandsseitig konkave positive Meniskuslinse und das fünfte Linsenglied eine bikonvexe Linse. Erfindungsgemäß genügt das Objektiv jeder der nachfolgenden Bedingungen

0,14f<d[tief]3<0,5f (1)

0,28f<|r[tief]2|<0,69f (2)

0,28f<|r[tief]8|<0,69f

0,5<|r[tief]4/r[tief]3|<2,7 (3)

2,5d[tief]4<d[tief]5/n[tief]3 + d[tief]6 + d[tief]1/n[tief]4<7 d[tief]4 (4)

kleines ny[tief]3<35, kleines ny[tief]1>50, n[tief]1>1,60 (5)

Darin bezeichnen

f die Brennweite des Objektivs,

r[tief]1, r[tief]2 die Krümmungsradien der Linsen von der Gegenstandsseite aus,

d[tief]1, d[tief]2 die Dicken der Linsen bzw. Luftabstände zwischen diesen,

n[tief]1, n[tief]2 die Brechungsindizes der Linsen und

kleines ny[tief]1, kleines ny[tief]2 die Abbe-Zahlen der Linsen.

Von diesen Bedingungen dient die Bedingung (1) zur Festlegung der Dicke des zweiten Linsenglieds. Wenn abweichend von dieser Bedingung die Dicke d[tief]3 unter 0,14f ist, wird Koma beträchtlich und wenn diese über 0,5f ist, wird der Ausgleich der sphärischen Aberration verschlechtert.

Weiter wird, wenn entgegen der Bedingung (2) der Krümmungsradius | r[tief]2 | auf der bildseitigen Oberfläche des ersten Linsenglieds unter 0,28f liegt, sphärische Aberration überkorrigiert und wenn dieser oberhalb von 0,69f liegt, ist die Astigmatismusdifferenz groß. Auch wenn der Krümmungsradius | r[tief]8 | der bildseitigen Oberfläche des vierten Linsenglieds unter 0,28f ist, werden sphärische Aberration und Koma beträchtlich und wenn dieser oberhalb von 0,69f liegt, wird ebenfalls Koma erheblich.

Die Bedingung (3) bezieht sich auf die Korrektur von chromatischer Queraberration. Bei einem Mikroskopobjektiv mit hoher Vergrößerung verbleibt im allgemeinen, da es nicht leicht ist, eine gute Korrektur der chromatischen Queraberration zu erhalten, ein gewisser Betrag an chromatischer Queraberration, der durch das Okular korrigiert wird. In der gleichen Weise ist auch ein Mikroskopobjektiv mit niedrigerer Vergrößerung so ausgelegt, daß eine bestimmte chromatische Queraberration verbleibt, so daß ein solches Objektiv in Verbindung mit einem entsprechenden Okular eine zufriedenstellende Korrektur der chromatischen Queraberration liefert. Das Objektiv nach der vorliegenden Erfindung ist ebenfalls so ausgebildet, daß eine bestimmte Größe an chromatischer Queraberration auftritt und aus diesem Grunde ist das Verhältnis der Krümmungsradien auf beiden Oberflächen des zweiten Linsengliedes so gewählt, daß es die Bedingung (3) erfüllt. Wenn abweichend von der Bedingung (3) | r[tief]4/r[tief]3 | unter 0.5 liegt, wird die chromatische Queraberration zu groß und wenn diese Größe über 2,7 ist, wird das Auftreten von chromatischer Queraberration zu klein und dies ist aus den angegebenen Gründen nicht erwünscht.

Die Bedingung (4) bezieht sich auf die obenerwähnte Verbesserung, die mit der Erfindung erreicht werden soll. Das heißt, bei dem Objektiv nach der Erfindung ist die Bildfeldkrümmung des Objektivs gegen die Gauss-Ebene geneigt, so daß sie mit der Krümmung des Bildfelds des Okulars zusammenfällt. Die Bedingung (4) dient der Erfüllung dieser Aufgabe und unterhalb des unteren Grenzwertes dieser Bedingung wird die Neigung des Bildfeldes klein und die Ebenheit des Gesamtbildes geht verloren, da die Bildfeldkrümmung nicht mit der Bildfeldkrümmung des Okulars zusammenfällt. Oberhalb des oberen Grenzwertes dieser Bedingung ist sphärische Aberration beträchtlich. Insbesondere der Luftabstand zwischen dem dritten Linsenglied und dem vierten Linsenglied besitzt einen Charakter, der die sphärische Aberration beeinflusst.

Die Bedingung (5) dient zur Verbesserung der Petzval-Summe und Korrektur von sphärischer Aberration, wobei die chromatische Queraberration in Betracht gezogen wird. Wenn entgegen der Bedingung kleines ny[tief]3 > 35, kleines ny[tief]1 < 50 ist, wird sphärische Aberration unterkorrigiert. Wenn entgegen der Bedingung n[tief]1 < 1,60 ist, wird die Petzval-Summe vergrößert und die Ebenheit der Bildschale beeinträchtigt.

Weiterhin wird, wenn der Bedingung (5) durch Wahl eines entsprechenden Glases für das erste Linsenglied genügt wird, die Astigmatismuskorrektur wirksam verbessert.

Das Objektiv 1 hat die nachstehend in Tabelle 1 aufgeführten numerischen Daten:

Tabelle 1

Das Objektiv 2 hat die nachstehend in Tabelle 2 aufgeführten numerischen Daten:

Tabelle 2

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

Tabelle 3

Das Objektiv 4 hat die nachstehend in Tabelle 4 aufgeführten numerischen Daten:

Tabelle 4

Das Objektiv 5 hat die nachstehend in Tabelle 5 aufgeführten numerischen Daten:

Tabelle 5

Das Objektiv 6 hat die nachstehend in Tabelle 6 aufgeführten numerischen Daten:

Tabelle 6

Darin bezeichnen

f die Brennweite des Objektivs,

kleines Beta die Quervergrößerung,

N.A. die numerische Apertur,

W.D. den Arbeitsabstand,

r[tief]1, r[tief]2, r[tief]3 die Krümmungsradien der Linsenoberflächen,

d[tief]1, d[tief]2, d[tief]3 die Dicken der Linsen und Luftabstände zwischen diesen,

n[tief]1, n[tief]2 die Brechungsindizes der Linsen und

kleines ny[tief]1, kleines ny[tief]2 die Abbe-Zahlen der Linsen.

Claims (6)

1. Fünflinsiges Mikroskopobjektiv zehnfacher Vergrößerung, dessen erstes Linsenglied von einer positiven Linse, dessen zweites Linsenglied von einer gegenstandsseitig konvexen positiven Meniskuslinse, dessen drittes Linsenglied von einer negativen Linse, dessen viertes Linsenglied in Form einer gegenstandsseitig konkaven positiven Meniskuslinse und dessen fünftes Linsenglied in Form einer bikonvexen Linse ausgebildet ist, gekennzeichnet durch folgende Werte:

Tabelle 1

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

0,14f<d[tief]3<0,5f (1)

0,28f<|r[tief]2|<0,69f (2)

0,28f<|r[tief]8|<0,69f

0,5<|r[tief]4/r[tief]3|<2,7 (3)

2,5d[tief]4<d[tief]5/n[tief]3 + d[tief]6 + d[tief]1/n[tief]4<7 d[tief]4 (4)

kleines ny[tief]1<35, kleines ny[tief]1>50, n[tief]1>1,60 (5)

darin bezeichnen

f die Brennweite des Objektivs,

kleines Beta die Quervergrößerung,

N.A. die numerische Apertur,

W.D. den Arbeitsabstand,

r[tief]1, r[tief]2, r[tief]3 die Krümmungsradien der Linsenoberflächen,

d[tief]1, d[tief]2, d[tief]3 die Dicken der Linsen und Luftabstände zwischen diesen,

n[tief]1, n[tief]2 die Brechungsindizes der Linsen und

kleines ny[tief]1, kleines ny[tief]2 die Abbe-Zahlen der Linsen.

2. Fünflinsiges Mikroskopobjektiv zehnfacher Vergrößerung, dessen erstes Linsenglied von einer positiven Linse, dessen zweites Linsenglied von einer gegenstandsseitig konvexen positiven Meniskuslinse, dessen drittes Linsenglied von einer negativen Linse, dessen viertes Linsenglied in Form einer gegenstandsseitig konkaven positiven Meniskuslinse und dessen fünftes Linsenglied in Form einer bikonvexen Linse ausgebildet ist, gekennzeichnet durch folgende Werte:

Tabelle 2

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

0,14f<d[tief]3<0,5f (1)

0,28f<|r[tief]2|<0,69f (2)

0,28f<|r[tief]8|<0,69f

0,5<|r[tief]4/r[tief]3|<2,7 (3)

2,5d[tief]4<d[tief]5/n[tief]3 + d[tief]6 + d[tief]1/n[tief]4<7 d[tief]4 (4)

kleines ny[tief]3<35, kleines ny[tief]1>50, n[tief]1>1,60 (5)

darin bezeichnen

f die Brennweite des Objektivs,

kleines Beta die Quervergrößerung,

N.A. die numerische Apertur,

W.D. den Arbeitsabstand,

r[tief]1, r[tief]2, r[tief]3 die Krümmungsradien der Linsenoberflächen,

d[tief]1, d[tief]2, d[tief]3 die Dicken der Linsen und Luftabstände zwischen diesen,

n[tief]1, n[tief]2 die Brechungsindizes der Linsen und

kleines ny[tief]1, kleines ny[tief]2 die Abbe-Zahlen der Linsen.

3. Fünflinsiges Mikroskopobjektiv zehnfacher Vergrößerung, dessen erstes Linsenglied von einer positiven Linse, dessen zweites Linsenglied von einer gegenstandsseitig konvexen positiven Meniskuslinse, dessen drittes Linsenglied von einer negativen Linse, dessen viertes Linsenglied in Form einer gegenstandsseitig konkaven positiven Meniskuslinse und dessen fünftes Linsenglied in Form einer bikonvexen Linse ausgebildet ist, gekennzeichnet durch folgende Werte:

Tabelle 3

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

0,14f<d[tief]3<0,5f (1)

0,28f<|r[tief]2|<0,69f (2)

0,28f<|r[tief]8|<0,69f

0,5<|r[tief]4/r[tief]3|<2,7 (3)

2,5d[tief]4<d[tief]5/n[tief]3 + d[tief]6 + d[tief]1/n[tief]4<7 d[tief]4 (4)

kleines ny[tief]3<35, kleines ny[tief]1>50, n[tief]1>1,60 (5)

darin bezeichnen

f die Brennweite des Objektivs,

kleines Beta die Quervergrößerung,

N.A. die numerische Apertur,

W.D. den Arbeitsabstand,

r[tief]1, r[tief]2, r[tief]3 die Krümmungsradien der Linsenoberflächen,

d[tief]1, d[tief]2, d[tief]3 die Dicken der Linsen und Luftabstände zwischen diesen,

n[tief]1, n[tief]2 die Brechungsindizes der Linsen und

kleines ny[tief]1, kleines ny[tief]2 die Abbe-Zahlen der Linsen.

4. Fünflinsiges Mikroskopobjektiv zehnfacher Vergrößerung, dessen erstes Linsenglied von einer positiven Linse, dessen zweites Linsenglied von einer gegenstandsseitig konvexen positiven Meniskuslinse, dessen drittes Linsenglied von einer negativen Linse, dessen viertes Linsenglied in Form einer gegenstandsseitig konkaven positiven Meniskuslinse und dessen fünftes Linsenglied in Form einer bikonvexen Linse ausgebildet ist, gekennzeichnet durch folgende Werte:

Tabelle 4

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

0,14f<d[tief]3<0,5f (1)

0,28f<|r[tief]2|<0,69f (2)

0,28f<|r[tief]8|<0,69f

0,5<|r[tief]4/r[tief]3|<2,7 (3)

2,5d[tief]4<d[tief]5/n[tief]3 + d[tief]6 + d[tief]1/n[tief]4<7 d[tief]4 (4)

kleines ny[tief]3<35, kleines ny[tief]1>50, n[tief]1>1,60 (5)

darin bezeichnen

f die Brennweite des Objektivs,

kleines Beta die Quervergrößerung,

N.A. die numerische Apertur,

W.D. den Arbeitsabstand,

r[tief]1, r[tief]2, r[tief]3 die Krümmungsradien der Linsenoberflächen,

d[tief]1, d[tief]2, d[tief]3 die Dicken der Linsen und Luftabstände zwischen diesen,

n[tief]1, n[tief]2 die Brechungsindizes der Linsen und

kleines ny[tief]1, kleines ny[tief]2 die Abbe-Zahlen der Linsen.

5. Fünflinsiges Mikroskopobjektiv zehnfacher Vergrößerung, dessen erstes Linsenglied von einer positiven Linse, dessen zweites Linsenglied von einer gegenstandsseitig konvexen positiven Meniskuslinse, dessen drittes Linsenglied von einer negativen Linse, dessen viertes Linsenglied in Form einer gegenstandsseitig konkaven positiven Meniskuslinse und dessen fünftes Linsenglied in Form einer bikonvexen Linse ausgebildet ist, gekennzeichnet durch folgende Werte:

Tabelle 5

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

0,14f<d[tief]3<0,5f (1)

0,28f<|r[tief]2|<0,69f (2)

0,28f<|r[tief]8|<0,69f

0,5<|r[tief]4/r[tief]3|<2,7 (3)

2,5d[tief]4<d[tief]5/n[tief]3 + d[tief]6 + d[tief]1/n[tief]4<7 d[tief]4 (4)

kleines ny[tief]3<35, kleines ny[tief]1>50, n[tief]1>1,60 (5)

darin bezeichnen

f die Brennweite des Objektivs,

kleines Beta die Quervergrößerung,

N.A. die numerische Apertur,

W.D. den Arbeitsabstand,

r[tief]1, r[tief]2, r[tief]3 die Krümmungsradien der Linsenoberflächen,

d[tief]1, d[tief]2, d[tief]3 die Dicken der Linsen und Luftabstände zwischen diesen,

n[tief]1, n[tief]2 die Brechungsindizes der Linsen und

kleines ny[tief]1, kleines ny[tief]2 die Abbe-Zahlen der Linsen.

6. Fünflinsiges Mikroskopobjektiv zehnfacher Vergrößerung, dessen erstes Linsenglied von einer positiven Linse, dessen zweites Linsenglied von einer gegenstandsseitig konvexen positiven Meniskuslinse, dessen drittes Linsenglied von einer negativen Linse, dessen viertes Linsenglied in Form einer gegenstandsseitig konkaven positiven Meniskuslinse und dessen fünftes Linsenglied in Form einer bikonvexen Linse ausgebildet ist, gekennzeichnet durch folgende Werte:

Tabelle 6

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

0,14f<d[tief]3<0,5f (1)

0,28f<|r[tief]2|<0,69f (2)

0,28f<|r[tief]8|<0,69f

0,5<|r[tief]4/r[tief]3|<2,7 (3)

2,5d[tief]4<d[tief]5/n[tief]3 + d[tief]6 + d[tief]1/n[tief]4<7 d[tief]4 (4)

kleines ny[tief]3<35, kleines ny[tief]1>50, n[tief]1>1,60 (5)

darin bezeichnen

f die Brennweite des Objektivs,

kleines Beta die Quervergrößerung,

N.A. die numerische Apertur,

W.D. den Arbeitsabstand,

r[tief]1, r[tief]2, r[tief]3 die Krümmungsradien der Linsenoberflächen,

d[tief]1, d[tief]2, d[tief]3 die Dicken der Linsen und Luftabstände zwischen diesen,

n[tief]1, n[tief]2 die Brechungsindizes der Linsen und

kleines ny[tief]1, kleines ny[tief]2 die Abbe-Zahlen der Linsen.