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Mikroskopobjektiv Die Erfindung betrifft Mikroskopobjektive und bezweckt,
bei Objektiven von mittlerer und von stärkerer Vergrößerung die Bildfeldwölbung
zu verringern, ohne dabei die übrigen Bildfehler, insbesondere den Astigmatismus
(Zweischalenfehler), für das Gesamtobjektiv zu vergrößern. Zu diesem Zweck enthält
nach der Erfindung das Objektiv als vorderstes, d. h. dem Objekt benachbartes Glied
einen seine zerstreuende Fläche nach außen kehrenden Meniskus, auf den mindestens
drei in Luft stehende sammelnde Glieder und ein zweiter Meniskus folgen, und es
ist bei jedem dieser beiden Menisken die Mittendicke größer als die Hälfte des Krümmungshalbmessers
der zerstreuenden Außenfläche, der Krümmungshalbmesser der zerstreuenden Außenfläche
kleiner als der der sammelnden und die algebraische Summe der Brechkräfte aller
seiner Flächen negativ. Auch wenn die soeben genannte Summe negativ ist, so braucht
trotzdem ein solcher 1-Ieniskus keine negative Brechkraft zu haben, diese wird vielmehr
bei einer gewissen Dicke zu Null und bei noch größerer Dicke positiv. Für schwache
Mikroskopobjektive ist ein solcher Meniskus schon angewandt worden, indem man ihn
als letztes Glied des Objektivs angebracht hat. Bei mittleren und stärkeren Vergrößerungen
ist aber dieses Mittel nicht ausreichend, weil die Krümmungshalbmesser kleiner sein
müßten, als es an der genannten Stelle im Hinblick auf den Durchmesser des abbildenden
Bündels zulässig ist. Auch ist es schon bekannt, das vorderste Glied eines Mikroskopobjektivs
als eine ineniskenförmige Linse normaler Dicke anstatt in der sonst üblichen Form
als plankonvexe Linse auszubilden. Das Ziel der Erfindung, bei Mikroskopobjektiven
mittlerer und stärkerer Vergrößerung die Bildfeldwölbung entscheidend zu verringern,
ohne
dabei den Astigmatismus für das Gesamtobjektiv zu vergrößern, ist aber durch die
bekannten Anordnungen nicht zu erreichen. Mit den erfindungsgemäß angegebenen Mitteln
dagegen wird diese Aufgabe gelöst. Der zweite Meniskus braucht im übrigen nicht
an der letzten Stelle zu stehen, durch die zwischen ihm und dem ersten Meniskus
stehenden sammelnden Glieder wird jedoch erreicht, daß er sich an einer Stelle befindet,
wo das abbildende Büschel nur eine geringe Neigung gegen die Achse hat.
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Besteht ein Meniskus aus einer einzigen Linse mit dem vorderen Krümmungshalbmesser,
r1 und dem hinteren Krümmungshalbmesser r2, so ist die Bedingung, daß der Krümmungshalbmesser
der zerstreuenden Außenfläche kleiner ist als der der sammelnden, erfüllt, wenn
r2<rh also wenn 1/Y1- 1/r2 < o.
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Hat die Linse den Brechungsexponenten 3a, so ist, da stets (n- 1)>o,
dann also auch (n-I) (I/rl-I/r2)<01 mithin also auch (n- z) /r1-1-
(z -n) /r2 < o.
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Dies besagt, daß die algebraische Summe der Brechkräfte der beiden
Flächen, gerechnet gegen Luft, negativ ist. Für Menisken, die aus mehreren miteinander
verkitteten Linsen bestehen, ist diese Bedingung ebenfalls einzuhalten, es muß bei
ihnen also die algebraische Summe sämtlicher Brechkräfte, gerechnet gegen Luft (und
zwar auch dann gegen Luft, wenn es sich um die vorderste Fläche eines Immersionsobjektivs
handelt), negativ sein, es muß also für insgesamt k Flächen gelten (7Z1- I) /r1
+ (9Z2 - 92'1) /r2 + (3Z3 422) /r3 -I-. . . (I-nk_1)/rk<o. Nach
einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung macht man bei jedem der beiden Menisken
den algebraischen Wert der Brechkraft, gerechnet gegen Luft, größer als ein Drittel
der oben behandelten algebraischen Summe, um den übrigen Bestandteilen bei gegebener
Gesamtbrechkraft des Objektivs möglichst geringe sammelnde Brechkräfte geben zu
können. Da die genannte Summe selbst stets negativ sein muß, so kann der Meniskus
entweder eine positive Brechkraft haben oder die Brechkraft Null oder eine gewisse;
ihrem absoluten Wert nach beschränkte negative Brechkraft.
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Nach einer anderen Ausgestaltung der Erfindung hält man den Krümmungshalbmesser
der zerstreuenden Außenfläche bei dem vorderen Meniskus kleiner als die Brennweite
des Objektivs und bei dem hinteren Meniskus kleiner als die doppelte Brennweite
des Objektivs, um die Petzvalsche Summe
nach Möglichkeit herabdrücken zu können. Auf dieser Herabdrückung beruht nämlich
die Wirkung der oben näher behandelten Menisken. Die Petzvalsche Summe läßt sich
bei einem der Erfindung entsprechenden Objektiv so weit herabdrücken, daß sie kleiner
ist als bei einer dünnen Kronglaslinse von derselben Brennweite.
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Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß man zur
Verbesserung der sphärischen Korrektion die sammelnde Fläche des hinteren Meniskus
dem vorderen Meniskus zukehren läßt.
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Wenn bei einem Immersionsobjektiv der vordere Meniskus seine zerstreuende
Fläche nach außen kehrt, so kann es zweckmäßig sein, die dadurch vorhandene Höhlung
mit einer Linse auszufüllen,. deren von dem Meniskus abgekehrte Endfläche entweder
ebenfalls hohl, aber weniger stark gekrümmt als die vordere Fläche des Meniskus
oder eben oder erhaben ist, wobei der Brechungsexponent dieser Linse ungefähr mit
dem des Immersionsmittels übereinstimmt. Eine solche Linse ist optisch wirkungslos
oder höchstens von ganz schwacher Wirkung, hat aber z. B. den Vorteil, daß sie sich
leichter reinigen läßt als die vordere Fläche des Meniskus. Es versteht sich, daß
eine solche Linse nicht als ein optischer Bestandteil des Objektivs anzusehen ist.
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In der Zeichnung ist ein Beispiel der Erfindung in einem Längsschnitt
veranschaulicht. Die folgende Tafel gibt die maßgeblichen Werte für eine Brennweite
von 5,04 mln und eine numerische Apertur von o,65. Das Deckglas von der Dicke d6,
für das das Objektiv korrigiert ist, ist ebenfalls in die Zeichnung aufgenommen.
| na v |
| d0=0,17 45220 58,7 |
| lo = 445 |
| r1 =- 1,86 |
| d1=1,5 1,5264 66,z |
| r2 = 2,11 |
| ll= 0,05 |
| 3,3 = - 17'6 |
| d2=1;1 1,5163 64,0 |
| r4 = - 4,0 |
| l2= 0,2 |
| r5 =+695,o |
| d3=I, 0 5 IJI74 29,5 |
| r6 = -I- 16,3 |
| d4=1,8 1,4645 65,7 |
| r7 = - 7,2 _ |
| l3=IO,9 |
| 7'8 =- 40,0 |
| d5=I,o 1,6477 33,9 |
| r6 =-I- 5,9 |
| d6=3,0 45160 56,8 |
| rlo=- 9,7 |
| l4= 0,7 |
| r11=-1- 5,4 |
| d7=3,6 45163 64,0 |
| r12=-1- 4,3 |
Die Petzvalsche Summe beträgt bei diesem Objektiv 0,08142, während sie bei einer
dünnen Kronglaslinse
von derselben Brennweite 0,13o89 betragen
würde.