DE3904190A1

DE3904190A1 - Afokales pankratisches system

Info

Publication number: DE3904190A1
Application number: DE3904190A
Authority: DE
Inventors: Lothar Dipl Ing Mueller; Klaus Krueger
Original assignee: Jenoptik Jena GmbH
Current assignee: Jenoptik AG
Priority date: 1988-05-09
Filing date: 1989-02-13
Publication date: 1989-11-23
Also published as: DD271962A1; CH680168A5

Description

Die Erfindung ist als kontinuierlicher Vergrößerungswechsler ein wesentlich gebrauchswertbestimmender Bestandteil für Stereomikroskope, insbesondere für Operationsmikroskope.

Es sind zwei Grundtypen von Vergrößerungswechslern in Stereomikroskopen bekannt: die Schaltwalze, womit stufenweise eine Variation der Vergrößerung erreicht wird und Variosyssteme. Zu den letzteren zählen afokale pankratische Systeme für eine Vergrößerung Γ ′=0.4×. . . 2.4× für technische und medizinische Zwecke.

Bekannte Systeme ohne feststehende erste Gruppe haben den Nachteil, daß sie einen höheren kontrastmindernden Reflexlichtanteil aufnehmen. Systeme mit erster feststehender Gruppe und zwei beweglichen Gliedern zeigen diesen Nachteil nicht. Die bekannten Lösungen gestatten durch ihren inneren Aufbau nicht, den Leistungsumfang in Abhängigkeit von der Stereobasis bis an die erreichbare Grenze des Auflösungsvermögens zu treiben.

- Das in der Jenaer Rundschau H4/1980/S. 169 beschriebene afokale Variosystem besitzt 8 Linsen, die in 3 Gliedern zusammengefaßt sind. Allerdings realisiert dieses System nur Austrittspupillendurchmesser bis zum 0.36fachen der Stereobasis, der Randlichtabfall beträgt bis zu 75% bis 80%. Der maximale Blendendurchmesser beträgt 8 mm.
- In der DE 32 02 075 wird ein dreigliedriges Variosystem vorgestellt, dessen maximaler Austrittspupillendurchmesser schon bis zum 0.72fachen der Stereobasis reicht.
- Bekannt ist weiterhin ein afokales Variosystem in einem Operationsmikroskop der Firma OPTON/BRD als dreigliedriges System. Dieses Objektiv besitzt einen maximalen Blendendurchmesser von 16 mm und folglich einen Austrittspupillendurchmesser bis zum 0.73fachen der Stereobasis. Nachteilig wirkt sich hier allerdings die verwendete Doppelblende vor und nach dem Variosystem aus, wodurch der wirksame Eintrittspupillendurchmesser eingeschränkt wird und ein erheblicher Randlichtabfall entsteht. Durch den Einsatz von Normalgläsern kann keine optimale polychromatische Korrektion erreicht werden.

Alle bekannten Lösungen weisen einen höheren Randlichtabfall auf, gestatten keine maximale Größe von Ein- und Austrittspupille und sind nicht optimal bezüglich ihrer Farbkorrektion.

Die Erfindung hat das Ziel, eine wesentliche Steigerung der optischen Leistung von Stereooperationsmikroskopen zu erreichen, so daß auch kleinere Strukturen in deutlich höherem Kontrast abgebildet werden und welches die beschriebenen Nachteile des Standes der Technik vermeidet.

Die Erfindung hat die Aufgabe, ein afokales Variosystem für Stereomikroskope zu schaffen, welches im Hauptanwendungsbereich bei kleineren Vergrößerungen eine hohe Auflösung besitzt und beiträgt, ein großes Objektfeld ohne wesentlichen Randlichtabfall abzubilden. Des weiteren soll das Variosystem optimal farbkorrigiert sein.

Diese Aufgabe wird für ein afokales pankratisches System für ein Stereomikroskop, aufgebaut als 10linsiges Varioobjektiv mit zwei beweglichen Gliedern und daß die objektseitig ersten drei Linsen zu einem ersten feststehenden Glied mit einer positiven Brennweite des 2.7fachen bis 2.9fachen der Stereobasis zusammengefaßt sind erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß objektseitig gesehen längs einer optischen Achse das erste feststehende Glied aufgebaut ist aus einer Kittgruppe, deren außenstehende Positivlinse aus CAF2 ist und deren innere Linse eine Negativlinse ist und aus einer folgenden Positivlinse, deren stärker gekrümmte Fläche objektseitig liegt und daß diesem ersten Glied nachgeordnet und von diesem durch einen veränderlichen Luftabstand getrennt zwei negative, durch Luftabstand getrennte, zweilinsige Kittgruppen folgen, jeweils bestehend aus einer Positivlinse und einer Negativlinse und daß der zweiten Kittgruppe nachgeordnet und durch einen veränderlichen Luftabstand von dieser getrennt ein positives dreilinsiges Glied folgt, bestehend aus einer Positivlinse, deren stärker gekrümmte Fläche bildseitig liegt und einer folgenden Kittgruppe, bestehend aus einer Negativlinse und einer Positivlinse, die aus CAF2 ist und daß diesem letzten Positivglied eine feststehende Aperturblende nachgeordnet ist.

Besonders vorteilhafte Varianten der Erfindung ergeben sich, wenn die zwei negativen zweilinsigen Kittgruppen gemeinsam gefaßt sind und als Variator verschiebbar sind und das letzte Positivglied als Kompensator verschiebbar ist oder wenn die erste Kittgruppe negativer Brennweite als Variator und die zweite Kittgruppe negativer Brennweite als Kompensator getrennt verschiebbar sind und das letzte Positivglied fest ist.

Derartige erfindungsgemäße Systeme besitzen einen maximalen Eintrittspupillendurchmesser bis zum 0.9fachen der Stereobasis und einen maximalen Austrittspupillendurchmesser bis zum 0.8fachen der Stereobasis. Damit wird im Hauptanwendungsgebiet für die kleineren Vergrößerungen eine wesentliche Helligkeitssteigerung erreicht. Der Randlichtabfall überschreitet selbst im ungünstigsten Fall nicht 40%. Durch den Einsatz von Flußspat wird eine ausgezeichnete Farbkorrektion erreicht, die chromatische Vergrößerungsdifferenz beträgt nur 10% gegenüber den bekannten Lösungen.

Das erfindungsgemäße System ist in sich auskorrigiert und mit einem nachgeordneten Strahlenteiler sind beliebige Anschlußmöglichkeiten gegeben. Die erfindungsgemäßen Systeme gestatten eine Variation der Vergrößerung von 0.4fach bis 2.4fach.

Durch die in diesem erfindungsgemäßen System realisierte deutlich verbesserte Modulationsübertragungsfunktion bei Ausschöpfung aller Möglichkeiten an maximalen Blenden- und Eintrittspupillendurchmessern in Abhängigkeit von der gewählten Stereobasis werden die notwendig immer kleiner zu beobachtenden Strukturen in medizinischen oder technischen Anwendungsfällen mit hohem Kontrast zugänglich. Der notwendige Mindestkontrast für die Bildaufzeichnung mit Fotografie oder digitaler Bildaufzeichnung von mikroskopisch kleinsten Strukturen wird durch das erfindungsgemäße Variosystem gesichert.

Die Erfindung wird anhand zweier Ausführungsbeispiele mit Zeichnungen erläutert.

Fig. 1 zeigt das erfindungsgemäße System als Linsenschnittbild eines dreigliedrigen Systems.

Fig. 2 zeigt das erfindungsgemäße System als Linsenschnittbild eines viergliedrigen Systems.

Fig. 1: Entlang der optischen Achse O-O′ sind angeordnet eine Kittgruppe und eine in geringem Abstand l₁ folgende Positivlinse, die zusammen das erste Glied I des Variosystems bilden. Nach einem veränderlichen Luftabstand l₂ folgen eine erste negative Kittgruppe N₁ und nach dem festen Luftabstand l₃ folgt eine zweite negative Kittgruppe N₂, die zusammengefaßt und gemeinsam als zweites Glied II verschiebbar sind. Nach einem veränderlichen Luftabstand l₄ folgt ein abschließendes drittes Glied III, welches aus einer Positivlinse und einer in geringem Abstand l₅ folgenden Kittgruppe besteht und insgesamt positiver Brechkraft ist. Dieses dritte Glied ist verschiebbar und durch den variablen Luftabstand l₆ vor einer feststehenden Blende B angeordnet. Die Linsen sind durch ihre Radien r₁ bis r₁₆ und ihre Dicken d₁ bis d₁₀ sowie ihre Brechzahlen n _e und Abbe'-Zahlen ν _e beschrieben. Die Variokurven K 1 und K 2 kennzeichnen den Bewegungsablauf der beweglichen Glieder II und III. Die konkreten Konstruktionsdaten für das System sind in Tabelle 1 angegeben. Fig. 2 zeigt vom Linsenaufbau her das analoge System, wie in Fig. 1 beschrieben, mit dem Unterschied, daß die beiden inneren Negativgruppen N₁ und N₂ als getrennte Glieder II und III auf den Kurven K 1 und K 2 beweglich sind und das letzte Positivglied als Glied IV fest ist. Veränderlich sind in diesem System die Luftabstände l₂, l₃ und l₄. Die Linsen sind auch hier durch ihre Radien r₁ bis r₁₆, ihre Dicken d₁ bis d₁₀ sowie ihre Brechzahlen n _e und Abbe'-Zahlen ν _e gekennzeichnet. Die konkreten Daten für das System sind in Tabelle 2 enthalten.

Die angegebenen Parameter gestatten folgende übliche Toleranzen für r, d, l von ±10%, für n von ±0.05 und für ν von ±5.

Den optischen Systemen jeweils nachgeordnet ist ein Teilerwürfel T als Adapter für beliebige Anschlußmöglichkeiten.

Tabelle 1

Tabelle 2

Claims

1. Afokales pankratisches System für ein Stereomikroskop, aufgebaut als 10linsiges Varioobjektiv mit zwei beweglichen Gliedern und daß die objektseitig ersten drei Linsen zu einem ersten feststehenden Glied mit einer positiven Brennweite des 2.7fachen bis 2.9fachen der Stereobasis zusammengefaßt sind und weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß objektseitig gesehen längs einer optischen Achse (O-O′)

- das erste feststehende Glied (I) aufgebaut ist aus einer Kittgruppe, deren außenstehende Positivlinse aus CAF2 ist und deren innere Linse eine Negativlinse ist und aus einer folgenden Positivlinse, deren stärker gekrümmte Fläche objektseitig liegt und daß diesem ersten Glied (I) nachgeordnet und von diesem durch einen veränderlichen Luftabstand getrennt
- zwei negative, durch Luftabstand getrennte zweilinsige Kittgruppen (N 1 und N 2) folgen, jeweils bestehend aus einer Positivlinse und einer Negativlinse und daß der zweiten Kittgruppe (N₂) nachgeordnet und durch einen veränderlichen Luftabstand von dieser getrennt
- ein positives dreilinsiges Glied (III, IV) folgt, bestehend aus einer Positivlinse, deren stärker gekrümmte Fläche bildseitig liegt und einer folgenden Kittgruppe, bestehend aus einer Negativlinse und einer Positivlinse, die aus CAF2 ist und daß diesem letzten Positivglied eine feststehende Aperturblende (B) nachgeordnet ist.

2. Afokales pankratisches System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei negativen zweilinsigen Kittgruppen (N 1 und N 2) gemeinsam gefaßt sind und als Variator verschiebbar sind und daß das letzte Positivglied (III) als Kompensator verschiebbar ist. 3. Afokales pankratisches System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste negative Kittgruppe (N 1) als Variator und die zweite Kittgruppe (N 2) als Kompensator getrennt verschiebbar sind und daß das letzte Positivglied (IV) fest ist.