DE2837273C2

DE2837273C2 - Mikroskopobjektiv vom Gauss-Typ

Info

Publication number: DE2837273C2
Application number: DE2837273A
Authority: DE
Inventors: Tsutomu Hachiouji Tokyo Tojo
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1977-08-26
Filing date: 1978-08-25
Publication date: 1982-07-08
Also published as: DE2837273A1; US4232941A; JPS5436746A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Mikroskopobjektiv vom Gauss-Typ, dessen dreigliedrige Frontlinsengruppe eine gegenstandsseitige konkave positive Einzellinse als Frontlinse und ein bildseitig konkaves Kittglied als drittes Linsenglied enthält und dessen dreigliedrige hintere Linsengruppe als viertes Linsenglied des Objektivs ein gegenstandsseitig konkaves Kittglied und als fünftes Linsenglied des Objektivs eine positive Einzellinse enthält.

Ein Mikroskopobjekiv dieses Aufbaus ist beispielsweise aus der DE-OS 22 37 013 bekannt. Bei Objektiven dieser Art stellen die Korrektur chromatischer Aberration ein schwieriges Problem dar.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein Mikroskopobjektiv vom Gauss-Typ, das sich durch gute Korrektur der symmetrischen Aberrationen auszeichnet, bezüglich der Korrektur von chromatischer Aberration weiter zu verbessern.

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 die Mikroskopobjektive nach der Erfindung,

Fig. 2 die Korrekturkurven des Objektivs 1,

Fig. 3 die Korrekturkurven des Objektivs 2,

Fig. 4 die Korrekturkurven des Objektivs 3,

Fig. 5 die Korrekturkurven des Objektivs 4 und

Fig. 6 die Korrekturkurven des Objektivs 5.

Die Mikroskopobjektive nach der Erfindung haben den in Fig. 1 schematisch dargestellten Aufbau und enthalten ein erstes positives Meniskuslinsenglied mit konkaver Oberfläche gegenstandsseitig, ein zweites positives Linsenglied, ein drittes meniskusförmiges Kittglied mit konkaver Oberfläche zum vierten Linsenglied, ein viertes meniskusförmiges Kittglied mit konkaver Oberfläche zum dritten Linsenglied, ein fünftes positives Linsenglied und ein sechstes dreilinsiges Kittglied.

Zur Lösung der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe hat sich die Einhaltung der folgenden Bedingungen aus den nachstehend näher erläuterten Gründen als wesentlich erwiesen:

n[tief]1 > 1,70 (1)

70 kleiner/gleich (kleines Ny[tief]3 - kleines Ny[tief]4) + (kleines Ny[tief]6 - kleines Ny[tief]5) kleiner/gleich 120 (2) (3)

0,1 f < d[tief]1/n[tief]1 < 0,4 f (4)

Darin bezeichnen

n[tief]1 den Brechungsindizes des ersten Linsenglieds,

kleines Ny[tief]3, kleines Ny[tief]4, kleines Ny[tief]5 und kleines Ny[tief]6 die Abbe-Zahlen der Linsen des dritten und vierten Linsenglieds,

großes Theta[tief]3, großes Theta[tief]4, großes Theta[tief]5, großes Theta[tief]6 die durch gegebenen Werte für das dritte und vierte Linsenglied.

d[tief]1 die Dicke des ersten Linsenglieds,

f die Brennweite des Objektivs,

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

n[tief]1 > 1,70 (1)

0,1 f < d[tief]1/n[tief]1 < 0,4 f (4)

0,25 < r[tief]7/r[tief]5 < 0,9 (5)

0,25 < r[tief]8/r[tief]10 < 0,9 (6)

darin bezeichnen

r[tief]1 bis r[tief]16 die Krümmungsradien der Oberflächen der Linsen,

d[tief]1 bis d[tief]15 die Dicken der Linsen bzw. Luftabstände zwischen diesen,

n[tief]1 bis n[tief]10 die Brechungsindizes der Linsen,

kleines Ny[tief]1 bis kleines Ny[tief]10 die Abbe-Zahlen der Linsen,

f die Brennweite,

N.A. die Apertur,

kleines Beta die Vergrößerung,

W.D. den Arbeitsabstand und

großes Theta[tief]3, großes Theta[tief]4, großes Theta[tief]5 und großes Theta[tief]6 die durch gegebenen Werte für die betreffenden Linsen.

Das erste Linsenglied ist aus hochbrechendem Glas entsprechend der Bedingung (1) hergestellt, um sphärische Aberration auf ein Mindestmaß herabzusetzen, die stark in Erscheinung tritt, wenn eine große Öffnung gewählt wird, und zur Entlastung des zweiten und der weiteren Linsenglieder von der Last, sphärische Aberration zu korrigieren. Wenn n[tief]1 von dem durch die Bedingung (1) gegebenen Bereich abweicht, wird sphärische Aberration vom ersten Linsenglied so groß, daß sie einen ungünstigen Einfluß ausübt.

Die Bedingung (2) dient zum guten Ausgleich von chromatischer Längsaberration mit chromatischer Queraberration im gesamten Objektiv, indem die Linsenglieder mit den einander gegenüberliegenden konkaven Oberflächen als chromatische Linsen ausgebildet sind. Genauer ausgedrückt, sind chromatische Längsaberration und chromatische Queraberration im Gesamtobjektiv nach der vorliegenden Erfindung durch eine solche Wahl der Abbe-Zahlen korrigiert worden, daß der Bedingung (2) für jede Linse des dritten und vierten Linsenglieds genügt ist. Wenn der obere Grenzwert der Bedingung (2) überschritten wird, wird chromatische Längsaberration überkorrigiert für den Kurzwellenteil der Randstrahlung, wenn chromatische Queraberration zufriedenstellend korrigiert ist, wodurch Unschärfe im Bild hervorgerufen wird, die den Bildkontrast herabsetzt. Wenn (kleines Ny[tief]3 - kleines Ny[tief]4) + (kleines Ny[tief]6 - kleines Ny[tief]5) kleiner als der untere Grenzwert der Bedingung (2) ist, wird andererseits chromatische Queraberration beträchtlich unterkorrigiert, wenn chromatische Längsaberration gut korrigiert ist.

Die Bedingung (3) dient zur Herabsetzung des Sekundärspektrums der chromatischen Aberration auf ein Mindestmaß, das beträchtlich die Auflösung in der Mitte des Bildes verschlechtert. Genauer gesagt, wird das Sekundärspektrum auf ein Minimum herabgesetzt und der ungünstige Einfluß auf das Bild durch chromatische Aberration behoben wird durch Verwendung von einem Glas mit einem hohen partialen Dispersionsverhältnis als Material für die konvexen Linsen und einem Glas mit einem niedrigen partialen Dispersionsverhältnis als Material für die konkaven Linsen der meniskusförmigen Kittglieder, die mit ihren konkaven Oberflächen einander zugewandt sind. Eine Abweichung von dem durch die Bedingung (3) gegebenen Bereich macht es unmöglich, das Sekundärspektrum auf ein Minimum herabzusetzen.

Die Bedingung (4) dient zur guten Korrektur von Bildfeldkrümmung und Koma. Wenn d[tief]1/n[tief]1 den oberen Grenzwert der Bedingung (4) überschreitet, wird Bildfeldkrümmung überkorrigiert und Koma unterkorrigiert.

Weiter weist sich bei der Ausbildung der efindungsgemäßen Objektive die Einhaltung der folgenden Bedingungen als vorteilhaft aus

0,25 < r[tief]7/r[tief]5 < 0,9 (5)

0,25 < r[tief]8/r[tief]10 < 0,9 (6)

Darin bezeichnen

r[tief]1, r[tief]5, r[tief]7, r[tief]8 und r[tief]10 die Krümmungsradien auf der gegenstandsseitigen Oberfläche des ersten Linsenglieds, der gegenstandsseitigen und bildseitigen Oberfläche des dritten Linsenglieds bzw. der gegenstandsseitigen und bildseitigen Oberfläche des vierten Linsenglieds.

Die Bedingung (5) wird zur Korrektur von Bildfeldkrümmung und Astigmatismusdifferenz benötigt, um die

Petzval-Summe geeignet zu bemessen. Wenn r[tief]7/r[tief]5 und/oder r[tief]8/r[tief]10 den oberen Grenzwert der Bedingung (5) überschreitet, wird Bildfeldkrümmung überkorrigiert und zonale Aberration beträchtlich. Wenn r[tief]7/r[tief]5 und/oder r[tief]8/r[tief]10 kleiner als der untere Grenzwert der Bedingung (5) sind, werden andererseits Bildfeldkrümmung und Astigmatismus unterkorrigiert.

Wenn f kleiner als der untere Grenzwert der Bedingung (6) ist, wird die Astigmatismusdifferenz unterkorrigiert und kann nicht gut durch das vierte oder weitere Linsenglieder korrigiert werden. In diesem Fall wird die zonale Aberration beträchtlich und zusätzlich wird der Arbeitsabstand zu kurz für die praktische Verwendung. Wenn f größer als der obere Grenzwert der Bedingung (6) ist, wird andererseits die Korrekturkraft für die Bildfeldkrümmung ungenügend und dadurch wird es unmöglich, ein ultraweites Gesichtsfeld mit einer Feldzahl 30 zu erhalten.

Das Objektiv 1 hat die nachstehend in Tabelle 1 aufgeführten Konstruktionsdaten:

Tabelle 1

Das Objektiv 2 hat die nachstehend in Tabelle 2 aufgeführten Konstruktionsdaten:

Tabelle 2

Das Objektiv 3 hat die nachstehend in Tabelle 3 aufgeführten Konstruktionsdaten:

Tabelle 3

Das Objektiv 4 hat die nachstehend in Tabelle 4 aufgeführten Konstruktionsdaten:

Tabelle 4

Das Objektiv 5 hat die nachstehend in Tabelle 5 aufgeführten Konstruktionsdaten:

Tabelle 5

darin bezeichnen

r[tief]1 bis r[tief]16 die Krümmungsradien der Oberflächen der Linsen,

n[tief]1 bis n[tief]10 die Brechungsindizes der Linsen,

kleines Ny[tief]1 bis kleines Ny[tief]10 die Abbe-Zahlen der Linsen,

f die Brennweite,

N.A. die Apertur,

kleines Beta die Vergrößerung,

W.D. den Arbeitsabstand und

Von diesen Objektiven weist das erste Objektiv ein erstes Linsenglied in Form einer Einzellinse auf. Das erste Linsenglied ist jedoch verhältnismäßig dick und deshalb wird es vorteilhaft als Kittglied ausgebildet, was die Korrektur von Aberrationen erleichtert. Bei allen Objektiven sind das erste Linsenglied, das dritte Linsenglied, das vierte Linsenglied und das sechste Linsenglied wesentlich zur Lösung der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe. Es ist deshalb möglich, ein Objektiv anzugeben, das die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe erfolgreich löst durch geeignete Wahl der Krümmungsradien der betreffenden Oberflächen und durch Wahl der Materialien in der Weise, daß den obengenannten Bedingungen nur für das erste, dritte, vierte und sechste Linsenglied genügt wird, ohne dafür die anderen Linsenglieder, d.h. das zweite und fünfte Linsenglied, zu verwenden.

Claims

1. Mikroskopobjektiv vom Gauss-Typ, dessen dreigliedrige Frontlinsengruppe eine gegenstandsseitige konkave positive Einzellinse als Frontlinse und ein bildseitig konkaves Kittglied als drittes Linsenglied enthält und dessen dreigliedrige hintere Linsengruppe als viertes Linsenglied des Objektivs ein gegenstandsseitig konkaves Kittglied und als fünftes Linsenglied des Objektivs eine positive Einzellinse enthält, gekennzeichnet durch ein dreilinsiges Kittglied als sechstes Linsenglied und durch folgende Werte:

Tabelle 1

n[tief]1 > 1,70 (1)

0,1 f < d[tief]1/n[tief]1 < 0,4 f (4)

0,25 < r[tief]7/r[tief]5 < 0,9 (5)

0,25 < r[tief]8/r[tief]10 < 0,9 (6)

darin bezeichnen

r[tief]1 bis r[tief]16 die Krümmungsradien der Oberflächen der Linsen,

n[tief]1 bis n[tief]10 die Brechungsindizes der Linsen,

kleines Ny[tief]1 bis kleines Ny[tief]10 die Abbe-Zahlen der Linsen,

f die Brennweite,

N.A. die Apertur,

kleines Beta die Vergrößerung,

W.D. den Arbeitsabstand und

2. Mikroskopobjektiv vom Gauss-Typ, dessen dreigliedrige Frontlinsengruppe eine gegenstandsseitige konkave positive Einzellinse als Frontlinse und ein bildseitig konkaves Kittglied als drittes Linsenglied enthält und dessen dreigliedrige hintere Linsengruppe als viertes Linsenglied des Objektivs ein gegenstandsseitig konkaves Kittglied und als fünftes Linsenglied des Objektivs eine positive Einzellinse enthält, gekennzeichnet durch ein dreilinsiges Kittglied als sechstes Linsenglied und durch folgende Werte:

Tabelle 2

n[tief]1 > 1,70 (1)

0,1 f < d[tief]1/n[tief]1 < 0,4 f (4)

0,25 < r[tief]7/r[tief]5 < 0,9 (5)

0,25 < r[tief]8/r[tief]10 < 0,9 (6)

darin bezeichnen

r[tief]1 bis r[tief]16 die Krümmungsradien der Oberflächen der Linsen,

n[tief]1 bis n[tief]10 die Brechungsindizes der Linsen,

kleines Ny[tief]1 bis kleines Ny[tief]10 die Abbe-Zahlen der Linsen,

f die Brennweite,

N.A. die Apertur,

kleines Beta die Vergrößerung,

W.D. den Arbeitsabstand und

3. Mikroskopobjektiv vom Gauss-Typ, dessen dreigliedrige Frontlinsengruppe eine gegenstandsseitige konkave positive Einzellinse als Frontlinse und ein bildseitig konkaves Kittglied als drittes Linsenglied enthält und dessen dreigliedrige hintere Linsengruppe als viertes Linsenglied des Objektivs ein gegenstandsseitig konkaves Kittglied und als fünftes Linsenglied des Objektivs eine positive Einzellinse enthält, gekennzeichnet durch ein dreilinsiges Kittglied als sechstes Linsenglied und durch folgende Werte:

Tabelle 3

n[tief]1 > 1,70 (1)

0,1 f < d[tief]1/n[tief]1 < 0,4 f (4)

0,25 < r[tief]7/r[tief]5 < 0,9 (5)

0,25 < r[tief]8/r[tief]10 < 0,9 (6)

darin bezeichnen

r[tief]1 bis r[tief]16 die Krümmungsradien der Oberflächen der Linsen,

n[tief]1 bis n[tief]10 die Brechungsindizes der Linsen,

kleines Ny[tief]1 bis kleines Ny[tief]10 die Abbe-Zahlen der Linsen,

f die Brennweite,

N.A. die Apertur,

kleines Beta die Vergrößerung,

W.D. den Arbeitsabstand und

4. Mikroskopobjektiv vom Gauss-Typ, dessen dreigliedrige Frontlinsengruppe eine gegenstandsseitige konkave positive Einzellinse als Frontlinse und ein bildseitig konkaves Kittglied als drittes Linsenglied enthält und dessen dreigliedrige hintere Linsengruppe als viertes Linsenglied des Objektivs ein gegenstandsseitig konkaves Kittglied und als fünftes Linsenglied des Objektivs eine positive Einzellinse enthält, gekennzeichnet durch ein dreilinsiges Kittglied als sechstes Linsenglied und durch folgende Werte:

Tabelle 4

n[tief]1 > 1,70 (1)

0,1 f < d[tief]1/n[tief]1 < 0,4 f (4)

0,25 < r[tief]7/r[tief]5 < 0,9 (5)

0,25 < r[tief]8/r[tief]10 < 0,9 (6)

darin bezeichnen

r[tief]1 bis r[tief]16 die Krümmungsradien der Oberflächen der Linsen,

n[tief]1 bis n[tief]10 die Brechungsindizes der Linsen,

kleines Ny[tief]1 bis kleines Ny[tief]10 die Abbe-Zahlen der Linsen,

f die Brennweite,

N.A. die Apertur,

kleines Beta die Vergrößerung,

W.D. den Arbeitsabstand und

5. Mikroskopobjektiv vom Gauss-Typ, dessen dreigliedrige Frontlinsengruppe eine gegenstandsseitige konkave positive Einzellinse als Frontlinse und ein bildseitig konkaves Kittglied als drittes Linsenglied enthält und dessen dreigliedrige hintere Linsengruppe als viertes Linsenglied des Objektivs ein gegenstandsseitig konkaves Kittglied und als fünftes Linsenglied des Objektivs eine positive Einzellinse enthält, gekennzeichnet durch ein dreilinsiges Kittglied als sechstes Linsenglied und durch folgende Werte:

Tabelle 5