DE3502543C2

DE3502543C2 - Mikroskopobjektiv

Info

Publication number: DE3502543C2
Application number: DE3502543A
Authority: DE
Inventors: Massaki Hachiohji Tokio/Tokyo Yamagishi
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1984-01-30
Filing date: 1985-01-25
Publication date: 1986-11-13
Also published as: US4591243A; JPS60159717A; DE3502543A1

Abstract

Das Mikroskopobjektiv besitzt ein erstes Linsenglied in Form einer gegenstandsseitig konkaven positiven Meniskuslinse, ein zweites Linsenglied in Form einer positiven Linse, ein drittes Linsenglied, enthaltend eine positive Linse und insgesamt positive Brechkraft besitzend, ein viertes Linsenglied, enthaltend eine positive Linse und insgesamt positive Brechkraft besitzend, ein fünftes Linsenglied, enthaltend eine negative Linse und insgesamt negative Brechkraft besitzend, und ein sechstes Linsenglied in Form eines positiven meniskusförmigen Kittglieds. Es genügt den folgenden Bedingungen: (1) 1,8f < /fVVI/ < 2,6f, fVVI < 0 (2) 1,2 < r1/r2 < 1,8 (3) 2 < /r3/r4/ < 3,7, r3/r4 < 0 (4) vIIp, vIIIp-1 > 65 vorzugsweise auch den folgenden weiteren Bedingungen: (5) 3,5f < /r12/(nV-1-1)/ < 5,2f r12/(nV-1-1)/ < 0 (6) 1,5f < /r17/(1-nVI-2)/ < 2f r17/(1-nVI-2) < 0 sowie vorteilhaft auch (7) f < r13 < 2f (8) vVp-vn > 40 (9) f < /r16/ < 2f, r16 < 0 (10) vVIn - vVIp > 20.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Mikroskopobjektiv mit etwa 40facher Vergrößerung und um 2,2 f liegendem Arbeitsabstand, enthaltend ein erstes Linsenglied in Form einer gegenstandsseitig konkaven positiven Meniskuslinse, ein zweites Linsenglied in Form einer positiven Linse, ein drittes Linsenglied in Form eines Kittglieds aus drei Linsen und insgesamt positive Brechkraft besitzend, ein viertes Linsenglied in Form eines Kittglieds und insgesamt positive Brechkraft besitzend, ein fünftes Linsenglied mit einer negativen Linse und insgesamt negative Brechkraft besitzend, und ein sechstes meniskusförmiges Linsenglied, positive Brechkraft besitzend, wobei fünftes und sechstes Linsenglied zusammen negative Brechkraft von etwa dem Doppelten der Brennweite besitzen.

Aus der CH-PS 2 93 178, Fig. 5, ist ein für den Bildabstand kleines Alpha ausgelegtes Mikroskopobjektiv dieses Aufbaus bekannt, bei dem das letzte Linsenglied als gegenstandsseitig konkave positive Meniskuslinse ausgebildet ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Mikroskopobjektiv des eingangs erwähnten Aufbaus, für etwa 40fache Vergrößerung und großen Arbeitsabstand anzugeben, wobei die Bildfläche eben und die Aberrationen bis zum Randabschnitt des Feldes gut korrigiert sind.

Dies wird erfindungsgemäß erreicht durch einen Aufbau des Objektivs gemäß dem kennzeichnenden Teil des Anspruches 1.

Vorteilhafte Objektive dieses Aufbaus sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Bei der Entwicklung der erfindungsgemäßen Objektive ist aus den nachstehend näher erläuterten Gründen von der Einhaltung der folgenden Bedingungen ausgegangen worden:

(1) 1,8 f < |f[tief]V VI| < 2,6 f, f[tief]V VI < 0

(2) 1,2 < r[tief]1/r[tief]2 < 1,8

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

(4) kleines Ny[tief]IIp, kleines Ny[tief]IIIp-1 > 65

(5) 3,5 f < |r[tief]12/(n[tief]V-1 - 1)| < 5,2 f

r[tief]12/(n[tief]V-1 - 1) < 0

(6) 1,5 f < |r[tief]17/(1 - n[tief]VI-2)| < 2 f

r[tief]17/(1 - n[tief]VI-2) < 0

(7) f < r[tief]13 < 2 f

(8) kleines Ny[tief]Vp - kleines Ny[tief]Vn > 40

(9) f < |r[tief]16| < 2 f, r[tief]16 < 0

(10) kleines Ny[tief]VIn - kleines Ny[tief]VIp > 20

darin bezeichnen:

f die Brennweite des Objektivs

f[tief]V VI die Brennweite des fünften und sechsten Linsenglieds

r[tief]1, r[tief]2 die Krümmungsradien der gegenstandsseitigen und bildseitigen Oberfläche des ersten Linsenglieds

r[tief]3, r[tief]4 die Krümmungsradien der gegenstandsseitigen und bildseitigen Oberfläche des zweiten Linsenglieds

kleines Ny[tief]IIp die Abbezahl der das zweite Linsenglied bildenden positiven Linse

kleines Ny[tief]III-1 die Abbezahl der ersten - von der Gegenstandsseite her gerechnet - positiven Linse im dritten Linsenglied

r[tief]12 den Krümmungsradius der gegenstandsseitigen Oberfläche des fünften Linsenglieds

n[tief]V-1 die Brechzahl der ersten negativen Linse - gerechnet von der Gegenstandsseite - im fünften Linsenglied

r[tief]17 den Krümmungsradius der bildseitigen Oberfläche des sechsten Linsenglieds

n[tief]VI-2 die Brechzahl der zweiten negativen Linse - von der Gegenstandsseite aus gerechnet - in dem sechsten Linsenglied

r[tief]13 den Krümmungsradius der Kittfläche des fünften Linsenglieds

r[tief]16 den Krümmungsradius der Kittfläche des sechsten Linsenglieds

kleines Ny[tief]Vp und kleines Ny[tief]Vn die Abbezahlen der positiven bzw. negativen Linse im fünften Linsenglied

kleines Ny[tief]VIp und kleines Ny[tief]VIn die Abbezahlen der positiven bzw. negativen Linse im sechsten Linsenglied.

Die Bedingung (1) dient dazu, bei einem Mikroskopobjektiv in bekannter Weise einen langen Arbeitsabstand zu gewährleisten. Das heißt, durch die Wahl f[tief]V VI des fünften und sechsten Linsenglieds, die die hintere Linsengruppe bilden, in einem durch die Bedingung (1) begrenzten Bereich ist es möglich, ein Mikroskopobjektiv mit langen Arbeitsabstand zu erhalten.

Wenn |f[tief]V VI| größer als der obere Grenzwert der Bedingung (1) wird, wird die negative Brechkraft von fünftem und sechstem Linsenglied insgesamt schwach, und es ist unmöglich, einen ausreichend langen Arbeitsabstand sicherzustellen. Wenn andererseits |f[tief]V VI| den unteren Grenzwert der Bedingung (1) unterschreitet, wird die negative Brechkraft von fünftem und sechstem Linsenglied insgesamt zu stark. Infolgedessen werden Petzvalsumme und sphärische Aberration überkorrigiert, und wenn versucht wird, sie durch andere Linsenglieder zu korrigieren, wird es schwierig, außeraxiale Aberrationen wie Koma zu korrigieren.

Die Bedingungen (2) und (3) dienen wie von hoch vergrößernden Objektiven (DE-OS 21 05 277) her bekannt, zur Herabsetzung der sphärischen Aberration, die von der Frontlinsengruppe aus erstem, zweitem, drittem und viertem Linsenglied hervorgerufen wird, auf ein Minimum. Wenn der Bedingung (2) und/oder (3) nicht genügt ist, wenn die Korrektionskoeffizienten der Oberflächen r[tief]1, r[tief]2, r[tief]3 und r[tief]4 für sphärische Aberration nicht gleichmäßig werden, werden die Korrektionskoeffizienten von einigen dieser Oberflächen groß. Infolgedessen wird die sphärische Aberration, die durch die Oberflächen hervorgerufen wird, beträchtlich, und es wird unmöglich, sphärische Aberration durch die hintere Linsengruppe zu korrigieren.

Die Bedingung (4) dient dazu, die chromatische Längsaberration klein zu halten, und insbesondere dazu, das Sekundärspektrum gering zu halten. Wenn der Bedingung (4) nicht genügt ist, wird das Sekundärspektrum groß.

Die Bedingungen (5) und (6) dienen dazu, die sphärische Aberration, die durch Erfüllung der Bedingungen (2) und (3) schon herabgesetzt ist, noch weiter herabzusetzen und gleichzeitig außeraxiale Aberrationen zu korrigieren.

Die Bedingung (5) dient in bekannter Weise hauptsächlich zur Korrektur von sphärischer Aberration und bezieht sich auf die Oberfläche mit dem Radius r[tief]12. Wenn der obere Grenzwert der Bedingung (5) überschritten wird, wird sphärische Aberration unterkorrigiert. Wenn versucht wird, diese sphärische Aberration durch andere Linsenoberflächen zu korrigieren, werden die außeraxialen Aberrationen ungünstig, und es wird schwierig, sie zu korrigieren. Wenn der durch die Bedingung (5) gegebene Grenzwert unterschritten wird, wird die Petzvalsumme negativ mit starkem Absolutwert, und die Bildfeldkrümmung wird überkorrigiert.

Die Bedingung (6) dient hauptsächlich zur Korrektur außeraxialer Aberrationen und insbesondere zur Korrektur von Koma. Wenn der durch die Bedingung (6) gegebene obere Grenzwert über- oder der untere Grenzwert unterschritten wird, wird es schwierig, Koma gut zu korrigieren, die durch das erste bis vierte Linsenglied verursacht wird, ohne den Ausgleich der Queraberrationen zu stören und gleichzeitig eine günstige Ausgewogenheit der sphärischen Aberration zu bewahren.

Wenn die paraxialen Aberrationen und die außeraxialen Aberrationen durch Erfüllung der Bedingungen (5) und (6) in der beschriebenen Weise korrigiert werden, bleibt die sphärische Aberration des Sekundärspektrums beträchtlich überkorrigiert. Um diese sphärische Aberration des Sekundärspektrums zu korrigieren, ist die Einhaltung der Bedingungen (7) bis (10) vorgesehen.

Wenn eine dieser Bedingungen nicht erfüllt ist, ist es schwierig, sphärische Aberration des Sekundärspektrums zu korrigieren und chromatische Längsaberration und chromatische Queraberration in gutem ausgeglichenen Zustand zu halten.

Wenn r[tief]13 den oberen Grenzwert der Bedingung (7) überschreitet, und/oder |r[tief]16| kleiner wird als der untere Grenzwert der Bedingung (9) wird sphärische Aberration des Sekundärspektrums überkorrigiert und chromatische Längsaberration unterkorrigiert. Andererseits wird, wenn r[tief]13 kleiner als der untere Grenzwert der Bedingung (7) und/oder |r[tief]16| größer als der obere Grenzwert der Bedingung (9) wird, sphärische Aberration des Sekundärspektrums unterkorrigiert und chromatische Längsaberration überkorrigiert. Infolgedessen wird der Ausgleich dieser Aberrationen ungünstig.

Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben.

In den Zeichnungen zeigen

Fig. 1 ein Schnittbild erfindungsgemäßer Mikroskopobjektive 1 bis 4

Fig. 2 ein Schnittbild eines erfindungsgemäßen Mikroskopobjektivs 5

Fig. 3 bis 7 Korrekturkurven der Mikroskopobjektive 1 bis 5

Fig. 8 und 9 Korrekturkurven des Objektivs 1 bei Verwendung von verschieden dicken Deckgläsern.

In den nachstehend angeführten Tabellen 1 bis 5 sind die Daten erfindungsgemäßer Objektive 1 bis 5 angegeben.

Tabelle 1

Dicke des Deckglases = 0,262

Tabelle 2

Dicke des Deckglases = 0,262

Tabelle 3

Dicke des Deckglases = 0,261

Tabelle 4

Dicke des Deckglases = 0,262

Tabelle 5

Dicke des Deckglases = 0,262

In den Tabellen bezeichnen:

r[tief]1 bis r[tief]17 die Krümmungsradien der Linsen

d[tief]1 bis d[tief]16 die Dicken der Linsen bzw. Luftabstände zwischen den Linsen

n[tief]1 bis n[tief]11 die Brechzahlen

kleines Ny[tief]1 bis kleines Ny[tief]11 die Abbe-Zahlen.

Das Objektiv 1 hat den in Fig. 1 dargestellten Aufbau und besitzt die in Fig. 3 dargestellten Korrekturkurven.

Dieses Objektiv 1 ist so ausgebildet, daß es möglich ist, einer Verschlechterung der Aberrationen, die bei Verwendung verschieden dicker Deckgläser auftritt, durch Veränderung des Luftabstandes d[tief]8 zwischen drittem und viertem Linsenglied zu korrigieren.

Wenn beispielsweise dieser Luftabstand als d[tief]8 = 0,157 bei einer Dicke des Deckglases gleich 0 mm (d.h. wenn kein Deckglas verwendet wird) und als d[tief]8 = 0,664 gewählt wird, wenn die Dicke des Deckglases 2 mm beträgt, ist es möglich, die guten Korrekturzustände wie Fig. 8 bzw. Fig. 9 zeigen, aufrechtzuerhalten.

Die Mikroskopobjektive 2, 3 und 4 haben auch den in Fig. 1 gezeigten Aufbau. Bei den Mikroskopobjektiven 2 und 3 ist die Anordnung so getroffen, daß eine Verschlechterung der Aberrationen, die sich bei Veränderung in der Dicke des Deckglases ergibt, durch Veränderung des Luftabstandes zwischen drittem und viertem Linsenglied zu korrigieren möglich ist.

Beim Mikroskopobjektiv 4 ist es möglich, eine Zunahme der Aberrationen, die auf eine Variation in der Dicke des Deckglases zurückzuführen ist, durch Veränderung des Luftabstandes d[tief]2 zwischen erstem und zweitem Linsenglied und des Luftabstandes d[tief]8 zwischen drittem und viertem Linsenglied bzw. nur durch Einstellung des Luftabstandes d[tief]8 zwischen drittem und viertem Linsenglied zu korrigieren.

Das Objektiv 5 hat den in Fig. 2 gezeigten Aufbau. Das heißt, das vierte Linsenglied ist als ein Kittglied aus drei Linsen zusammengesetzt. Das Objektiv 5 ist auch so ausgebildet, daß es möglich ist, eine Zunahme der Aberrationen zu korrigieren, die infolge Veränderung der Dicke des Deckglases auftritt, indem der Luftabstand d[tief]8 zwischen drittem und viertem Linsenglied verändert wird.

Die Korrekturkurven der Objektive 2 bis 5 sind in den Fig. 4 bis 7 dargestellt.

Wie sich aus der Beschreibung und den Zeichnungen ergibt, sind die Mikroskopobjektive nach der vorliegenden Erfindung so ausgebildet, daß bei großem Arbeitsabstand die Aberrationen bis zum Randabschnitt des Feldes gut korrigiert sind und die Bildqualität hervorragend ist.

Claims

1. Mikroskopobjektiv mit etwa 40facher Vergrößerung und um 2,2 f liegendem Arbeitsabstand, enthaltend ein erstes Linsenglied in Form einer gegenstandsseitig konkaven positiven Meniskuslinse, ein zweites Linsenglied in Form einer positiven Linse, ein drittes Linsenglied in Form eines Kittglieds aus drei Linsen und insgesamt positive Brechkraft besitzend, ein viertes Linsenglied in Form eines Kittglieds und insgesamt positive Brechkraft besitzend, ein fünftes Linsenglied mit einer negativen Linse und insgesamt negative Brechkraft besitzend, und ein sechstes meniskusförmiges Linsenglied, positive Brechkraft besitzend, wobei fünftes und sechstes Linsenglied zusammen negative Brechkraft von etwa dem Doppelten der Brennweite besitzen, dadurch gekennzeichnet, daß bei Ausbildung des fünften Linsenglieds als Kittglied und des sechsten Linsenglieds als bildseitig konkaves Kittglied die folgenden Bedingungen erfüllt sind:

(1) 1,8 f < |f[tief]V VI| < 2,6 f, f[tief]V VI < 0

(2) 1,2 < r[tief]1/r[tief]2 < 1,8

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

(4) kleines Ny[tief]IIp, kleines Ny[tief]IIIp-1 > 65

(5) 3,5 f < |r[tief]12/(n[tief]V-1 - 1)| < 5,2 f

r[tief]12/(n[tief]V-1 - 1) < 0

(6) 1,5 f < |r[tief]17/(1 - n[tief]VI-2)| < 2 f

r[tief]17/(1 - n[tief]VI-2) < 0

(7) f < r[tief]13 < 2 f

(8) kleines Ny[tief]Vp - kleines Ny[tief]Vn > 40

(9) f < |r[tief]16| < 2 f, r[tief]16 < 0

(10) kleines Ny[tief]VIn - kleines Ny[tief]VIp > 20

darin bezeichnen:

f die Brennweite des Objektivs

f[tief]V VI die Brennweite des fünften und sechsten Linsenglieds

r[tief]13 den Krümmungsradius der Kittfläche des fünften Linsenglieds

r[tief]16 den Krümmungsradius der Kittfläche des sechsten Linsenglieds

2. Mikroskopobjektiv nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Daten +/- 5 %:

Tabelle 1

3. Mikroskopobjektiv nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Daten +/- 5 %:

Tabelle 2

4. Mikroskopobjektiv nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Daten +/- 5 %:

Tabelle 3

5. Mikroskopobjektiv nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Daten +/- 5 %:

Tabelle 4

6. Mikroskopobjektiv nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Daten +/- 5 % bei Ausbildung des vierten Linsenglieds als Kittglied aus drei Linsen:

Tabelle 5

7. Mikroskopobjektiv nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftabstand zwischen dem dritten und dem vierten Linsenglied entsprechend der Dicke des zu verwendenden Deckglases veränderbar ist, um eine Zunahme der Aberrationen, die auf eine Variation in der Dicke des Deckglases zurückzuführen ist, zu korrigieren.