DE2918731C2

DE2918731C2 - Okular mit großem Gesichtsfeld

Info

Publication number: DE2918731C2
Application number: DE2918731A
Authority: DE
Inventors: Masaki Hachiouji Tokio/Tokyo Matsubara; Toshifumi Uetake
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1978-05-25
Filing date: 1979-05-09
Publication date: 1986-01-16
Also published as: DE2918731A1; JPS54154342A; JPS6048014B2; US4268128A

Description

Tabelle 3	4= 0,128 rn = \?2	Vi =	43,7
Γ\ — °° /■2 = -1,121	eh = 0,012
O = 0,798	di = 0,16 /?2 = 1,6223	V₂ =	53,2
Z₄ = °°	dt = 0,128
r₅ =-0,818	4 = 0,052 ^u = 1,7847	V₃ =	25,7
r₆ = 0,925	4 = 0,160
Λ = 1,920	d, = 0,160 /U=l,72	V₄ =	43,7
Λ, = -0,750
f=l
Pctval-Summe 0,617
Darin bezeichnen		die Krümmungsradien der Linsenoberflächen,
t\ bis r%		die axialen Dicken der Linsen bzw. Luftabstände zwischen
di bis ^	den Linsen,
	die Brechungsindizes der Linsen,
ni bis nt	die Abbe-Zahlen der Linsen,
ν, bis v₄	Objektivs,
/die Brennweite d?s

Die Erfindung bezieht sich auf ein Okular mit großem Gesichtsfeld.

Da ei.i Okular eine /\rt Lupe ist. haben die meisten Okulare im allgemeinen einen einfachen Aufbau und bestehen aus einer Kombination von positiven Linsen. In einem solchen Okular ist Im allgemeinen die Petzval-Summe positiv und groß, so daß eine große Bildfeldkrümniung auftritt, die es unmöglich macht, ein gutes Bild vorn Randbereich des Gesichtsfelds zu erhalten. Da die durch ein solches Okular verursachte BildfeldkrüTimung sehr groß Ist. wie In Flg. 7 B dargestellt, bleibt, selbst wenn der Versuch unternommen wird, eine flachere Bildfeldschale zu erhalten durch Ausgleich dieser Bildfudkrümmung mit einer Bildfeldkrümmung umgekehrten Vorzeichens vom Objektiv, wie es In Flg. 7 A dargestellt ist, die Bildfeldkrümmung des Bildes unkorrigiert, wie In Fig. 7C dargestellt ist. Wenn die Meridionalfläche näfrr an die Gauss-Ebene herangeführt wird, um die Bildfeldkrümmung des Bildes zu korrigieren, tritt eine Trennung zwischen der merldlonalen und «> sagittalen Ebene auf (d. h. der Astigmatismus von Flg. 8 A wird In den von Flg. 8 B geändert), SO daß Astigmatismus In starkem Maße verbleibt und die Bildqualität schlecht ist. Weiterhin wird dadurch, daß i\e Koma ungenügend korrigiert bleibt, in dem Bereich, wo die numerische Apertur groß Ist. es nicht möglich, ein gutes Bild zu erhalten, wenn das Okular mit einem Objektiv großer numerischer Apertur verwendet wird. Diese Bildfehler verstärken sich welter, wenn das Bildfeld vergrößert wird. <->

Der vorliegenden Erfindung Hegt die Aufgabe zugri'nde, ein Mikroskopokular anzugeben, bei dem die Ebenheit der Bildfeldschax verbessert. Astigmatismus und Koma gut korrigiert und dieses über ein großes Gesichtsfeld aewährlelstet ist und die Austrittspupille hinter dem Objektiv liegt.

Dies wird erflndungsgemitß erreicht durch die In den Ansprüchen gekennzeichneten Merkmale.

Wie bereits erwähnt. Ist In einem üblichen Okular die Petzval-Summe positiv und groß. Um daher diese Petzval-Summe zu korrigieren, Ist es notwendig, eine negative Linse mit starker Brechkraft Im Okular vorzusehen. In Anbetracht der Tatsache, daß Linsensysteme nach Art eines Trlpletts für fotografische Objektive bekannt s sind, die eine negative Linse mit starker Brechkraft enthalten, ist auch bei dem Okular nach der Erfindung ein Triplett vorgesehen. Zusatzlich Ist eine positive Einzellinse oder ein Kittglled vorgesehen, wodurch die Petzval-Summe klein gemacht und Astigmatismus und Koma gut korrigiert werden.

Ein erflndungsgemüßes Okular enthält daher vier Linsenglieder, und zwar ein erstes Linsenglied in Form einer positiven Einzellinse oder eines Kittglleds, ein zweites Linsenglied In Form einer positiven Einzellinse, ein drittes Linsenglied In Form einer bikonkaven Linse und ein viertes Linsenglied In Form einer positiven Einzellinse, wobei sich die Einhaltung der folgenden Bedingungen aus den nachstehend näher erläuterten Gründen als wesentlich erwiesen hat.

κ (2) 0,7 </<//„ < 1,3

(3) 0.004 / < ti, < 0,25 /

(5) 0,08/ <i/, +(/; <0,36/

(6) 0,06 / <. </„ <. 0,2 /

darin bezeichnen:

/ die Brennweite des Okulars,

I₁ die Brennweite des ersten Linsenglieds,

-¹^ /„ die Brennweite des Trlpletts aus zweitem, drittem und viertem Llnsenglled.

ih den Brechungsindex des dritten Linsenglieds.

ti, + <l\ die axiale Dicke des ersten Linsenglieds.

ti: den Luftabstand zwischen erstem und zweitem Llnsenglii.*.

</► den Luftabstand zwischen drittem und viertem Linsenglied.

·"· I₁ den Krümmungsradius der augenseitlgen Oberfläche des zweiten Linsenglieds.

Von diesen Bedingungen dient die Bedingung O) zur Verringerung der Petzval-Summe. Es Ist bekannt, daß die Petzval-Summe klein gemacht werden kann. Indem ein Material mit hohem Brechungsindex für die das dritte Linsenglied bildende negative Linse verwendet wird. Von diesem Standpunkt aus wird mit der vorliegen-

•ό den Erfindung ein Okular angestrebt, dessen Petzval-Summe verringert ist. Indem der Brechungsindex des dritten Linsenglieds so groß als möglich gemacht ist. Wenn der untere Grenzwert der Bedingung (1), die zur Verringerung der Peizvai-Summe dient, unterschritten wird, kann die Bildfeldkrümmung nicht genügend korrigiert werden, selbst wenn versucht wird, dies durch andere Linsenglieder zu erreichen. In dem Okular nach der Erfindung wird ein Material mit relativ hohem Brechungsindex für die positiven Linsen verwendet, um sphärl-

4Ii sehe Aberration zu korrigieren, was nachteilig für die Korrektur der Bildfeldkrümmung ist. Daher wird für die negative Linse des dritten Linsenglieds ein Material mit noch höherem Brechungsindex verwendet.

Die Bedingung (2) dient dazu, einen Ausgleich der Aberrationen Im Okular zu erhalten. Wenn der untere Grenzwert dieser Bedingung (2) unterschritten wird, wird die Brechkraft des ersten Linsenglieds zu stark, und es tritt Verzeichnung auf. Diese Verzeichnung kann nicht mehr ausreichend durch das Triplett (das zweite bis

^ vierte Linsenglied) korrigiert werden, was nachteilig für große Gesichtsfelder 1st. Wenn der obere Grenzwert der Bedingung (2) überschritten wird, wird die Brechkraft des Tripletts zu stark, und es tritt Astigmatismus in den Bereichen auf, wo der Bildwinkel groß ist, was typisch ist für ein Linsensystem dieser Art. so daß das Bild in den Randbereichen in seiner Qualität beeinträchtigt ist.

Die Bedingung (3) dient zur Verbesserung der Koma. Diese kann verbessert werden. Indem der Luftabstand

<" rf; im Okular in einem Bereich gehalten wird, wie er durch die Bedingung (3) gegeben ist. Wenn der untere Grenzwert der Bedingung (3) unterschritten ist, wird die Koma größer, und eine gute Bildqualität kann . cht erreicht werden. Wenn der obere Grenzwert überschritten wird, steigt die Bildfeldkrümmung unvermeidlich an. Es ist möglich, die Koma welter zu korrigieren. Indem der Luftabstand rf, zwischen drittem und viertem Linsenglied in bestimmtem Rahmen groß gemacht wird, unabhängig von dem Luftabstand d₂. In diesem Fall ist es wünschenswert, daß der Luftabstand A im Rahmen der Grenzwerte der Bedingung (6) gehalten wird. Wenn der obere und untere Grenzwert dieser Bedingung (6) nicht eingehalten werden, treten die erwähnten Nachteile in ähnlicher Weise auf wie wenn die oberen und unteren Grenzwerte der Bedingung (3) nicht eingehalten werden.

Die Bedingung (4) dient vorzugsweise dazu, den Augenpunkt höher zu legen. Die Austrittspupille kann weiter hinter das Okular gelegt werden, wenn die Linsenfläche r, konvex ausgebildet und die bildseitige Hauptebene

wi des Okulars näher zur Augenseite hin verlegt ist. Wenn der Betrag der Brechkraft dieser Oberfläche groß gemacht wird, wird jedoch die Petzval-Summe erhöht. Daher wird, wenn der obere Grenzwert der Bedingung (4) überschritten wird, die Petzval-Summe vergrößert, und dies ist unerwünscht. Wenn diese Linsenfläche konkav ist. kann die Austrittspupille nicht weit hinter das Okular gelegt werden, da dann die bildseitige Hauptebcnc sich zu nahe an der gegenstandsseliigen llaupicbene befindet.

(.ϊ Wenn die Dicke des ersten Linsengläeds vergrößert wird, tritt sphärische Aberration auf. Außerdem wird es, wenn die Dicke des ersten Linsenglieds den oberen Grenzwert der Bedingung (5) überschreitet, schwierig, die sphärische Aberration durch andere Linsenkomponenien zu korrigieren, und es ergibt sich auch Bildfeldkrümmung. Andererseits Ist es vorteilhaft, zur Korrektur von sphärischer Aberration und Bildfeldkrümmung

die Dicke des ersten Linsensglleds gering zu halten. In diesem Fall wird jedoch die Verzeichnung groß und wenn der untere Grenzwert der Bedingung (5) unterschritten wird, wird es unmöglich, diese Verzeichnung zu korrigieren.

Wenn die Bedingungen (I) bis (6) erfüllt sind, Ist es, wie dargelegt, möglich, ein Okular mit hervorragender

Bildqualität zu erhalten, das die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe löst. Auch wenn die Werte der ande- ■> .-.

ren Parameter als der von den Bedingungen (I) bis (4) umfaßten Parameter In bezug auf die Parameter r. ti. η ^v,'i

und ν In den folgenden Bereichen Hegen, hat sich dies als zweckmüßig erwiesen für ein Okular nach der si

Enl.idung. /7«

Parameter-Werie

10</·, —1,5 < η < —0,7

0,5 < r, < 1,1 -1.K r_s< -0,47

0,65 < /-6 < 1,48 1,34 </·,< 3,3 ,<

-0,98 < /* < -0,46

0,028 < <f, < 0,17 0,11 < rf) < 0,21

0,08 < <k < 0,18 0.03 < dt. < 0,07

0,1 K ch < 0,26 J'?

1,6 <π,/ηΊ «2 < 1,75

η»<1,8

40<v|,v₄ 40 < ν,, V₂ < 65

Die Erfindung wird nun anhand erflndungsgemäßer Okulare mit Bezugnahme auf die Zeichnungen naher erläutert. In den Zeichnungen zeigt

Fig. 1 bis 3 schematische Schnlltansichien von Okularen 1 bis 3 nach der Erfindung, ^;i)

Fig. 4 bis 6 Korrekiurkurven der Okulare I bis 3, mit NA=numerischer Apertur und FN=Sehfeldwlnkel, Flg. 7 A. B. C die Blldfeidkrümmung in üblichen Okularen und Objektiven,

Flg. 8 A. B den Astigmatismus in üblichen Okularen.

Das Okular 1 nach der Erfindung hat die nachstehend In Tabelle 1 aufgeführten Daten:

Tabelle 1

η = 32,506

d\ = 0,04 «Ί = 1,6689 v', = 45 *

/2=1,381

rf, = 0,24 m = 1,6204 ν, = 60,3

r₂ = -1,102

<h = 0,008 ⁴-

r, = 0,831

rf, = 0,164 «2=1,6204 v₂ = 60,3

_fi = -4,694

(4 = 0,139
T₅ = -0,672

rfs = 0,04 m = 1,7847 v₃ = 25,7

T₆ = 1,129 «

df, = 0,102
r; = 2,562

rf, = 0,2 Ii= 1,7260 V₄ = 43,7

/S = -0,656 ω

/=1 Λ =1,82 Λ= 1,615

Petzval-Summe 0.643

};■ Das Okular 2 nach der Erfindung hat die nachstehend In Tabelle 2 aufgeführten Daten:

|i Tabelle 2

. ι-, = 14,258

fi' 4 = U,24Ü /ii = 1,6204 V| = 60,3

	1,386	U \	= 0,04
<Ί =
	-1,040	Qi	= 0,240
Γ2 =
	0,798	4	= 0,2
'j ~"~
	-3,893	4	= 0,164
η =
	-0,676	4	= 0,120
rs =
	1,139	df	Λ Λ4Λ — U₁UTV/
16 =
	2,492	4	= 0,102
Γ; =
	-0,662	4	= 0,200
IS =	1
/=	Petzval-Summe		= 1,648
	0,718

n'i = 1,6689 v', = 45

η:= 1,6204 v₂ = 60,3

.τ, = ί.7847 ν; = 25.7

λ, = 1,7200 V₄ = 43.7 /„= 1.510

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

I₂ = -1,121 4 = 0,128 «i = 1,72 v, = 43,7

.-S = 0,798 4 = 0,012

r_A = oo 4 = 0,16 "2 = 1,6223 V₃ = 53,2

4L rs = -0,818 4 = 0,128

Π = 0,925 4 = 0.052 ff, = 1.7847 v₃ = 25.7

η =1.920 4=0,160

is = -0,750 4 = 0,160 n. = 1,72 v₄ = 43.7

/=1 /.= 1.557 /_e= 1.743

Petzval-Summe 0,617 In den Tabellen bezeichnen

_n bis is die Krümmungsradien der Linsenoberflächen,

(j-, bis 4 die axialen Dicken der Linsen bzw. Luftabstände zwischen

den Linsen,

rf, bis It₁ die Brechungsindizes der Linsen,

v', bis V₄ die Abbe-Zahlen der Linsen,

/ die Brennweite des Objektivs,

f_A die Brennweite des ersten Linsenglieds und

f_B die Brennweite des zweiten bis vierten Linsenglieds.

Von diesen Okularen hat das Okular 1 den in Fig. 1 dargestellten Aufbau, während das Okular 2 den in Fig 2 dargestellten Aufbau besitzt, wobei jeweils das erste Linsenglied in Form eines Kittglieds ausgebildet ist. Dabei ist der Krümmungsradius der Kittfläche des ersten Linsenglieds als γ\ und die axiale Dicke der beiden Linsen als 4' und 4. der Brechungsindex der beiden Linsen als //,' und n, und die Abbe-Zahlen der beiden Linsen als ν,' und v, bezeichnet. Diese Okulare sind als Kompensationsokular ausgebildet mit dem ersten Linsenglied In Form eines Kittglleds, wobei chromatische Aberration mit einem konstanten Wen auftritt, um die von dem Objektiv stammende chromatische Queraberration zu korrigieren. Das Okular 3 hat den in Fig. 3 gezeigten Aufbau, bei dem das erste Linsenglied eine Einzellinse ist. Daher ist die axiale Dicke der ersten

Llrisenglleds. auf die sich die Bedingung (5) bezieht, </,. Dieses Okular Ist für die Fälle vorgesehen, bei dem der
FarbvergröiJerungsfehler Im Okular selbst ausreichend korrigiert wird.

Hierzu 5 Blau Zeichnungen

Claims

Palentansprüche:

1. Okular mit großem Gesichtsfeld, enthaltend ein erstes Linsengiied mit positiver Brechkraft, ein zweites Linsenglied in Form einer positiven Linse, ein drittes Linsenglied in Form einer bikonkaven Linse und ein viertes Linsenglied in Form einer positiven Linse, gekennzeichnet durch die Ausbildung des ersten Linsenglieds als Kittglied und folgende Daten * 5%:

Tabelle 1
r, = 32,506

Z₁ = 1,381
η = -1,102
γ, = 0,831
r₄ = -4,694
rs = -0,672
r₆ = 1,129
η = 2,562
τ, = -0,656

dx = 0,04 4 = 0,24 di = 0,008 d) = 0,164 ck = 0,139 rf( = 0,04 df, = 0,102

n', = 1,6689 n, = 1,6204

/J₂= 1,6204 n,= 1,7847 /H= 1,7260

v', = 45 v, = 60,3 v₂ = 60,3 V₃ = 25,7 ν« = 43,7

Petzval-Suume 0,643

Darin bezeichnen

r\ bis r% die Krümmungsradien der Linscricberflächen,

d\ bis Ct₁ die axialen Dicken der Linsen bzw. Luftabstände zwischen

den Linsen,

/»Ί bis «4 die Brechungsindizes der Linsen,

v'i bis V₄ die Abbe-Zahlen der Linsen,

/ die Brennweite tfes Objektivs.

2. Okular mit großem Gesichtsfeld, enthaltend ein erstes Linsenglied mit positiver Brechkrsft. ein zweites Linsenglied in Form einer positiven Linse, ein drittes Linsenglied in Form einer bikonkaven Linse und ein viertes Linsenglied In Form einer positiven Linse, gekennzeichnet durch die Ausbildung des ersten Linsenglieds als Kittglled und folgende Daten ± 5%:

Tabelle 2 14,258 r\ = 1,386 6 = -1,040 n- 0,798 O = -3,893 r« = -0,676 rs = 1.139 Λ. =

i\ = 0,04 </, = 0,240 di = 0,2 di = 0,164 ck = 0,120 Λ = 0,040

«Ί = 1,6689 η, = 1,6204

W₂= 1,6204

n,= 1,7847

v', = 45 v, = 60,3 v₂ = 60,3 vj = 25,7

<4 = 0,102
r, = 2,492

d, = 0,200 η, = 1,7200 v₄ = 43,7

/S = -0,662

/=1
Petzval-Snmme 0,718

Darin bezeichnen

_Λ bis /s die Krümmungsradien der Linsenoberflächen,

^f₁ bis φ die axialen Dicken der Linsen bzw. Luftabstände zwischen

den Linsen,

rf, bis n<, die Brechungsindizes der Linsen,

ν', bis V₄ die Abbe-Zahlen der Linsen,

/ die Brennweite des Objektivs.

3. Okular mit großem Gesichtsfeld, enthaltend ein erstes Linsenglied mit positiver Brechkraft, ein zweites Linsenglied in Form einer positiven Linse, ein drittes Linsenglied in Form einer bikonkaven Linse und ein _lu viertes Linsenglied in Form einer positiven Linse, gekennzeichnet durch folgende Daten ± 5v.