DE2845170C3 - Mikroskopobjektiv - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Mikroskopobjektiv, das aus einem ersten Linsenglied mit zumindest zwei oder drei positiven Linsen, einem gegenstandsseitig konvexen meniskusförmigen Kittglied als zweitem Linsenglied, einem gegenstandsseitig konkaven meniskusförmigen Kittglied als drittem Linsenglied und einer positiven Einzellinse als viertem Linsenglied besteht.

Aus der US-PS 39 25 910 ist ein Mikroskopobjektiv dieses Aufbaus bekannt, das eine numerische Apertur von 0,4 bei 20facher Vergrößerung besitzt.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein für 10fache Vergrößerung vorgesehenes Objektiv anzugeben, das bei einer numerischen Apertur von 0,3 und langem Arbeitsabstand bezüglich der verschiedenen Aberrationen gut korrigiert und dessen Bildfläche über einen großen Bildfeldwinkel eben ist.

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

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 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 erfindungsgemäße Mikroskopojektiv enthält ein erstes Linsenglied aus zumindestens zwei oder drei einzelnen positiven Linsen, ein zweites Linsenglied mit einem gegenstandsseitig konvexen meniskusförmigen Kittglied, einem dritten Linsenglied mit einem gegenstandsseitig konkaven Kittglied und einem vierten Linsenglied mit einer positiven Linse.

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

(1)

(2)

(3)

(4)

Darin bezeichnen

n[tief]1 den Brechungsindex der am nächsten gegenstandsseitig gelegenen Linse,

D[tief]II die Dicke des zweiten Linsenglieds,

kleines Ny[tief]II die Abbe-Zahl der positiven Linse des zweiten Linsenglieds,

kleines Ny[tief]III die Abbe-Zahl der positiven Linse des dritten Linsenglieds,

R[tief]II den bildseitigen Krümmungsradius des zweiten Linsenglieds,

R[tief]III den gegenstandsseitigen Krümmungsradius des dritten Linsenglieds und

f die äquivalente Brennweite des Objektivs.

Die Bedeutung der Bedingungen liegt im einzelnen in folgendem.

Die Bedingung (1) dient zur Herabsetzung der sphärischen Aberration auf ein Minimum, die durch die große Öffnung hervorgerufen wird. Ohne Einhaltung der Bedingung wird beträchtliche sphärische Aberration 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 überschritten 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 Aberration und anderer Aberrationen ist es vorteilhaft, ein Glas mit hohem Brechungsindex und niedriger Dispersion für zumindestens 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 als zweites und als drittes Linsenglied verwendeten Kittgliedes wird die chromatische Aberration gut korrigiert und insbesondere kann das Sekundärspektrum klein gehalten werden. Wenn die Abbe-Zahl kleines Ny[tief]II der positiven Linse des zweiten Linsenglieds und die Abbe-Zahl kleines Ny[tief]III 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[tief]II und R[tief]III überschritten werden, wird die Petzval-Summe groß, so dass die Ebnung der Bildfeldschale schlecht ist und die anderen Linsenoberflächen diese Bildfeldkrümmung 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 ausgeglichen zu halten.

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

Tabelle 1

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

Tabelle 2

Fortsetzung

worin

f die äquivalente Brennweite,

N.A. numerische Apertur,

W.D. den Arbeitsabstand,

kleines Beta die Vergrößerung,

r[tief]1 bis r[tief]14 die Krümmungsradien der Linsenflächen,

d[tief]1 bis d[tief]13 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

bedeuten.

Wie sich daraus ergibt, beträgt die numerische Apertur der Mikroskopobjektve 0,3, wobei Auflösungsvermögen und Helligkeit verbessert sind, während die numerische Apertur von üblichen Objekten vom Plan-Typ mit etwa 10facher Vergrößerung eine numerische Apertur von 0,25 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 es durch die vorliegende Erfindung ermöglicht, die Bildschale über ein bedeutend weiteres Gesichtsfeld bis zu einer Feldzahl von 30 eben zu machen. Darüber hinaus sind die verschiedenen Aberrationen gut korrigiert und insbesondere entspricht die sphärische Längsaberration, wenn sie in Wellenfrontaberrationen konvergiert 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 erfindungsgemäßen Objektive den bekannten Objekten gegenüber deutlich überlegen zeigen.

Claims (2)

1. Mikroskopobjektiv, das aus einem ersten Linsenglied mit zumindest zwei oder drei positiven Linsen, einem gegenstandsseitig konvexen meniskusförmigen Kittglied als zweitem Linsenglied, einem gegenstandsseitig konkaven meniskusförmigen Kittglied als drittem Linsenglied und einer positiven Einzellinse als viertem Linsenglied besteht, gekennzeichnet durch die folgenden Daten plus-minus 5%.

Tabelle 1

sofern folgende Bedingungen erfüllt sind:

(1)

(2)

(3)

(4) worin bezeichnen

f die äquivalente Brennweite,

N.A. numerische Apertur,

W.D. den Arbeitsabstand,

kleines Beta die Vergrößerung und

r[tief]1 bis r[tief]12 die Krümmungsradien der Linsenflächen,

d[tief]1 bis d[tief]11 die Dicken der Linsen bzw. Luftabstände zwischen diesen,

n[tief]1 bis n[tief]7 die Brechungsindizes der Linsen und

kleines Ny[tief]1 bis kleines Ny[tief]7 die Abbe-Zahlen der Linsen,

D[tief]II die Dicke des zweiten Linsenglieds,

kleines Ny[tief]II die Abbe-Zahl der positiven Linse des zweiten Linsenglieds,

kleines Ny[tief]III die Abbe-Zahl der positiven Linse des dritten Linsenglieds,

R[tief]II den bildseitigen Krümmungsradius des zweiten Linsenglieds,

R[tief]III den gegenstandsseitigen Krümmungsradius des dritten Linsenglieds.

2. Mikroskopobjektiv, das aus einem ersten Linsenglied mit zumindest zwei oder drei positiven Linsen, einem gegenstandsseitig konvexen meniskusförmigen Kittglied als zweitem Linsenglied, einem gegenstandsseitig konkaven meniskusförmigen Kittglied als drittem Linsenglied und einer positiven Einzellinse als viertem Linsenglied besteht, gekennzeichnet durch die folgenden Daten plus-minus 5%.

Tabelle 2

Fortsetzung

sofern folgende Bedingungen erfüllt sind:

(1)

(2)

(3)

(4) worin bezeichnen

f die äquivalente Brennweite,

N.A. numerische Apertur,

W.D. den Arbeitsabstand,

kleines Beta die Vergrößerung und

r[tief]1 bis r[tief]12 die Krümmungsradien der Linsenflächen,

d[tief]1 bis d[tief]11 die Dicken der Linsen bzw. Luftabstände zwischen diesen,

n[tief]1 bis n[tief]7 die Brechungsindizes der Linsen und

kleines Ny[tief]1 bis kleines Ny[tief]7 die Abbe-Zahlen der Linsen,

D[tief]II die Dicke des zweiten Linsenglieds,

kleines Ny[tief]II die Abbe-Zahl der positiven Linse des zweiten Linsenglieds,

kleines Ny[tief]III die Abbe-Zahl der positiven Linse des dritten Linsenglieds,

R[tief]II den bildseitigen Krümmungsradius des zweiten Linsenglieds,

R[tief]III den gegenstandsseitigen Krümmungsradius des dritten Linsenglieds.