DE2845170A1

DE2845170A1 - Mikroskopobjektiv

Info

Publication number: DE2845170A1
Application number: DE19782845170
Authority: DE
Inventors: Chikara Nagano
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1977-10-17
Filing date: 1978-10-17
Publication date: 1979-04-19
Also published as: US4322136A; JPS5458038A; DE2845170B2; JPS6035047B2; DE2845170C3

Description

Olympus Optical Co. Limited oot 7695

Tokyo/Japan 17. Okt. 1978

L/Kdg

Mikroskopobj ektiv

Die Erfindung bezieht sich auf ein Mikroskopobjektiv mit etwa 1o -fächer Vergrößerung, ebenem Bildfeld undlangem Arbeitsabstand.

Ein Objektiv mit ebenem Bildfeld, bei dem eine Meniskuslinse mit gegenstandsseitig außerordentlich stark konkaver Oberfläche als erstes Linsenglied oder bei dem eine Meniskuslinse mit außerordentlich konkaver Oberfläche in einem hinteren Linsenglied verwendet wird, ist bekannt. Solche üblichen Objektive haben verschiedene Nachteile, So ist es beispielsweise bei der erstgenannten Ausführung nicht möglich, einen langen Arbeitsabstand vorzusehen und bei dem an zweiter Stelle erwähnten Typ resultierten die Versuche, den Arbeitsabstand zu verlängern _f nur in einer Steigerung der chromatischen sphärische!Aberration. Es ist auch ein Objektiv vom Gauss-Typ bekannt und durch Verwendung eines Obpktivs dieses Typs ist es möglich, einen langen Arbeitsabstand zu erzielen und darüber hinaus gute chromatische Aberrations rverhältnisse,

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Das bekannte Objektiv dieses Typs ist jedoch bezüglich des Arbeitsabstandes nicht voll zufriedenstellend. Auch wird höchstselten ein zufriedenstellend ebenes Bild über einen großen Bildwinkel erreicht.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Mikroskopobjektiv vom Gauss-Typ anzugeben, dessen numerische Apertur groß ist, dessen Arbeitsabstand lang, dessen Bildfläche über einen großen Bildfeldwinkel eben ist und bei dem die verschiedenen Aberationen gut korrigiert sind.

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

Die Erfindung wird nun anhand erfindungsgemäßer Objektive mit Bezug auf die Zeichnungen näher erläutert;

In den Zeichnungen zeigt

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

Fig. 2 die Korrekturkurven des Objektivs 1, Fig. 3 eine schematische Schnittansicht durch ein Mikroskopobjektiv

nach der Erfindung,
■ Fig, 4 die Korrekturkurven des Mikroskopobjektivs 2.

Das erfindungsgemiße Mikroskopobjektiv enthält ein erstes Linsenglied aus zumindestens zwei oder drei einzelnen positiven Linsen,

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-3-

"3" —

ein zweites Linsenglied mit einem gegenstandsseitig konvexen meniskusförmigen Kittglied, einem dritten Linsenglied mit einem cjogonstandsseitg konkaven Kittglied und einem vierten Linsenglied mit einer positiven Linse.

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

(D	ⁿ1	ώ 1	f7o	£o,	6f
(2)	ο,	4f £		ΙΙΐέ	. 65
(3)		II	. 0		#35f ,
(4)	ο,	25f £	C Jr

o,15f 4 'R₁₁₁I ύ o,25f

Darin bezeichnen

n^ den Brechungsindex der am nächsten gegenstandsseitig gelegenen

Linse,

D_TT die Dicke des zweiten Linsenglieds,

,9 die Abbe-Zahl der positiven Linse des zweiten Linsenglieds, J_TTT die Abbe-Zahl der positiven Linse des dritten Linsenglieds, R_TT den bildseitigen Krümmungsradius des zweiten Linsenglieds, R_TTT den gegenstandsseitigen Krümmungsradius des dritten Linsenglieds und
f die äquivalente Brennweite des Objektivs.

Die Bedeutung der Bedingungen liegt im einzelnen in Folgendem.

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-4-

Die Bedingung (1) dient zur Herabsetzung der sphärischen Aberration auf ein Minimum, die durch" die große Öffnung hervorgerufen wird. Ohne Einhalt-ung der Bedingung wird beträchtliche sphärische Aberation hervorgerufen, die durch andere Linsen korrigiert werden muß und infolgedessen wird es schwierig, Bildfeldkrümmung und Koma zu korrigieren.

Die Bedingung (2) betrifft die sphärische Aberration und Ist insbesondere notwendig zur Reduzierung der Neigung (in grafischer Darstellung) der g-Linie und ist auch vorteilhaft zur Korrektur von chromatischer Queraberration und Koma. Wenn der untere Grenzwert dieser Bedingung unterschritten wird, sind beträchtliche Koma, chromatische Queraberration und sphärische Aberration die Folge. Wenn der obere Grenzwert dieser Bedingung überahritten wird, wird chromatische Queraberration überkorrigiert.

Die Bedingung (3) dient dazu, das Sekundärspektrum der chromatischen Aberration klein zu machen. Im Hinblick auf die Korrektur von sphärischer Aberation und anderer Aberrationen ist es vorteilhaft, ein Glas mit hohem Brechungsindex und niedriger Dispersion für zumindstens eine der positiven Linsen des ersten Linsenglieds oder für das vierte Linsenglied zu verwenden. In diesem Fall besteht jedoch die Gefahr, daß das Sekundärspektrum allgemein groß wird. Daher muß die Gefahr einer weiteren Vergrößerung des Sekundärspektrums verhindert werden und diesem Zweck dient die Bedingung (3). Durch Verwendung eines Glases mit außerordentlicher Dispersion, wie sich aus der Bedingung (3) ergibt, für die positive Linse des

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-s-

als zweites und als drittes Linsenglied verw-endeten Kittgliedes wird die chromatische Aberration gut- korrigiert und insbesondere kann das Sekundärspektrum klein gehalten werden. Wenn die Abbe-Zahl \v der positiven Linse des zweiten Linsenglieds und die Abbe-Zahl \J der positiven Linse des dritten Linsenglieds nicht im Rahmen dieser Bedingung liegen, kann chromatische Aberration nicht korrigiert und ausgeglichen werden und es tritt ein erhebliches Sekundärspektrum auf.

Die Bedingung (4) betrifft die Bildfeldkrümmung. Wenn die oberen Grenzwerte von R_TT und R_TTI überschritten werden, wird die Petzval-Summe groß, so daß die Ebnung der Bildfeldschale schlecht ist und die anderen Linsenoberflächen diese Bildfeldkrünunung nicht korrigieren können. Wenn die unteren Grenzwerte unterschritten werden, wird die Petzval-Summe klein, aber es ergibt sich beträchtliche Koma und es ist schwierig, die verschiedenen Aberrationen ausge- . glichen zu halten.

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-6-

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

Tabelle f=1 N.A=O,3 W.D=O,449 ß=-1oX

^rl⁼⁵'²°³ d =o,2o1 n.,-1,773 ^=49,6

618

d₂=o,o11

d =o,o91 n₂=1,8o4 ^=46,6

r =-o,618
² d₂=o,o11

⁴⁸³

r.=-9,262
⁴ d₄=o,o11

d₅=o,149 n₃=1,493

⁶" ' d₆=o,312 n₄=1,74o

■ =o,274
⁷ d_?=o,131

„ „ 1 ftQ

dg=o,122 n₅=1,719

d_q=o,17o n₆=1,493 r_1o=-o,376

^r^"¹⁵'⁷⁰² d_iro,i65 H₇-I .729 r₁₂«-o,646

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Das Objektiv 2 ha-c die nachstehend in Tabelle 2 aufgeführten Daten:

Tabelle 2 f=1 N-A=O, 3 Vi,D=Q,434 ß=-1OX

r =-o,7o1
¹ d =o,145 η =1,8o4 \?..=39,6

r-=-o,543

^ d„=o,o11

r₇=-8,362

^J d₃=o,12T n₂=1,487 \)₂=lo,2

r.=-o,9o9

⁴ d₄=o,o11

r_r=o,6 37

^J d_r=o,142 n,=1,497 ^ =81,6

r =-2,776

^ü d =o,o11

r₇=o,581 ^b _η

⁷ d₇=o,266 n₄=1,497 ^₄=81,6

r_p=-1,ooo
^ö dg=o,272 n₅=1_/74o ^5=31,7

r_Q=o,3oo

^y d =o,261

r =-o,2o6

¹⁰ d =o,o8o n₆=1,596 ^₆=39,2 r =2,234

¹¹ d_n=o,186 n₇=1,497 ^₇=81,6 r₁₉=-o,4o6

r.,=-4,o64 r_l4=-o,612

n_ft=1,729

f die äquivalente Brennweite,
N.A numerische Apertur,
W.D. den Arbeitsabstand,
ß die Vergröerßung

r.j bis r₁₄ die Krümmungsradien der Linsenflächen, d^ bis d _ die Dicken der Linsen bzw. Luftabstände zwischen diesen, n. bis ng die Brechungsindizes der Linsen und \) . bis τ ρ die Abbe-Zahlen der Linsen

^V * 909816/1041

bedeuten, j '.'.,'■'j^;?^r.i ύ*·^

Vi ie sich daraus ergibt, beträgt die numerische Aperr/ar der Mikroükopobjoktive o,3, wobei Auflösungsvermögen und Helligkeit vorbesüiTL sind, wührend die numerische Apertur von übLichen Objektiven vom Plan-Typ mit etwa Ίο-facher Vergrößerung eine numerische Apertur von o,25 aufweisen. Der Arbeitsabstand bei einem üblichen Objektiv ist maximal 7,2, während der Arbeitsabstand bei den Objektiven nach der Erfindung größer ist, nämlich 8,0 beim Objektiv 1 und 7,5 beim Objektiv 2. Weiterhin ist e-. durcx. die vorliegende Erfindung ermöglicht, die Bildschale über einen bedeutend weiteres Gesichtsfeld bis zu einer Feldzahl von 3o eben zu machen. Darüber hinaus sind die verschiedenen Aberrationen gut korrigiert und insbesondere entspricht die sphärische Längsaberration, wenn sie in Wellenfrontaberrationen konvexgiert wird, 1/52 Wellenlänge (auf einer d-Linie) beim Beispiel 1 und 1/111 Wellenlänge ( auf einer d-Linie ) beim Beispiel 2, so daß sich die erfindunsgemäßen Objektive den bekannten Objektiven gegenüber deutlich überlegen zeigen.

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BAD OR(GiNAL

Claims

oot 7695

17. Okt. 1978

L/Kdg

Patentansprüche

1. Mikroskopobjektiv, dadurch gekennzeichnet, daß das aus einem ersten Linsenglied mit zumindest zwei oder drei einzelnen positiven Linsen, einem gegenstandsseitig konvexen meniskusförmigen Kittglied alszweitem Linsenglied, einem gegenstandsseitig konkaven meniskusförmigen Kittglied als drittem Linsenglied und einer positiven Einzellinse als viertem Linsenglied bestehende Linsensystem den folgenden Bedingungen genügt

(1) Ix₁ ^ 1,7o

(2) o,4f ^ D₁₁ έ o,6f

(3) v> , £ ζ 65

(4) o,25f 4 |Κ_ΤΤ|4 o,35f, o,15f4 Jr_tTtI ^ o,25f

Darin bezeichnen

"Ji₁ den Brechungsindex der am nächsten gegenstandsseitig gelegeren

Linse,
D die Dicke des zweiten Linsenglieds,

9098 16/1041 "²"

ORIGINAL INSPECTED

—· 2, "·

V?_TT die Abbe-Zahl der positiven Linse des zweiten Linsenglieds, O₁₁₁ die Abbe-Zahl der positiven Linse des dritten Linsenglieds, R_TT den bildseitigen Krümmungsradius des zweiten Linsenglieds, R den gegenstands.seitigen Krümmungsradius des dritten Linsenglieds und
f die äquivalente Brennweite des Objektivs,

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2ο Mikroskopobjektiv nach Anspruch 1 „. bei dem das erste Linsenglied, aus zwei Einzellinsen besteht, gekennzeichnet durchs die nach" stehend tabellarisch aufgeführten Daten:

Tabelle 1 f=1 N.A=o_r3 W.D=O,449 ß=-1oX

^=5,203

d =o,2o1 n,=1,773 \Λ=49,6

r =-o,6i8 ^{1 1} '

^λ d =o,o11

r =1,483

d_=o,o91 n»=1_f8o4 V/ =46,6

r =-9,262 ^J ^{Z Z}

d.=o,o11

r =o,467 ⁴

d =o_f149 n,=l,493 μ> =81,9

r₆=-1,431 ^s ^Δ ^J

d_A=o,312 n.=1,74o J.»31,7

r₇-o,274 ^b ^{4 4}

d₇=o,131

r_fl=-o,199

d_fi=o,122 n«-=1_f719 V/,,-33,5 r =3,22o ö 5 5

d_Q=o,17o n_ß=1,493 Jc=8^/9 r_1o—o,376

r =15,7o2
r₁₂»-o,646

=15,7o2 ^lo

α,^ο,ΐβδ n₇=1,729 V₇=54,7

worin

f die äquivalente Brennweite,

N.A numerische Apertur,

W.D. den Arbeitsabstand,

ß die Vergrößerung und

r. bis r^2 die Krümmungsradien der Linsenflachen,

d₁ bis d₁.. die Dicken der Linsen bzw. Luftabstände zwischen diesen, n₁ bis n₇ die Brechungsindizes der Linsen und V?.. bis^₇ die Abbe-Zahlen der Linsen

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bedeuten.

3. Mikroskopobjektiv nach Anspruch 1, bei dem das erste Linsenglied aus drei Einzellinsen besteht, gekennzeichnet durch die nachstehend tabellarisch aufgeführten Daten:

Tabelle 2 f=1 N.A=O, 3 Vi.D=O,434 ü-~1qX

r,=-0,70 1

¹ d_t=o_r145 η =l,8o4 \?,=39,6

r_=-o,543

d₂=o,o11

³ d^=o,121 n₂=1,487 ^_=7o,2

r =-o,9o9

d.=o,o11
r,=o,637 ⁴

⁵ d_q=o,142 n,=1,497 v?^=81,6

r₆=-2,776

d_r=o,o11
r₇=o,581

¹ d_?=o,266 n₄=1,497 ^=81,6

r„=-1,ooo

^ö dg=o,272 n₅=1,74o ^₅ ^β31'⁷

r_q=o,3oo

^y d =o,261

^r1o⁼~°'²°⁶ -1

¹⁰ d, =0,080 n_c=1,596 ^=39,2

r_n=2,234 1o 6 6

d-^=o,186 n₇=1,497 .1/7=81,6 r₁₂=-o,4o6

d₁_=o,o11
r₁₃=-4,o64 '

d,,=o,131 n_ß=1,729 J_O=54,7

worin

f die äquivalente Brennweite,

N.A numerische Apertur,

W.D. den Arbeitsabstand,

ß die Vergrößerung und

r.j bis r₁₄ die Krümmungsradien der Linsenflächen,

^d1 ^{bis d}i3 ^{die Dicken der} Linsen bzw. Luftabstände zwischen diesen, n₁ bis ng die Brechungsindizes der Linsen und \) j bis γ) ₈ die Abbe-Zahlen der Linsen

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bedeuten.

4. Objektiv nach einem der vorherigen Ansprüche, gekennzeichnet

durch eine Änderung der jeweiligen Konstruktionsparameter, die den Durchmesser des in der Bildebene entstehenden Zerstreuungskreis um + 2o% verändern.

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