DE976356C - Mikroskopspiegelobjektiv - Google Patents

Description

• Mikroskopspiegelobjektiv Die Erfindung betrifft ein Mikroskopspiegelobjektiv, das wenigstens eine an Luft grenzende Brechungsfläche aufweist mit zwei im gleichen Sinne gekrümmten spiegelnden sphärischen Flächen, deren eine in der Mitte unterbrochen ist und als Hohlspiegel wirkt und deren andere stärker gekrümmte als Konvexspiegel wirkt, wobei der Raum zwischen den die Spiegel enthaltenden Flächen mit einem Medium vom Brechungsindex größer als Eins ausgefüllt ist.
• Es sind Mikroskopspiegelobjektive dieser Bauart bekanntgeworden, bei welchen die vom Konvexspiegel verursachte zentrale Abschattung im Winkelmaß mehr als 5011/o des ganzen objektseitigen Öffnungswinkels beträgt. Dadurch wird ein wesentlicher Teil der vom Objekt ausgehenden Lichtstrahlen, und zwar gerade derjenige Teil, welcher zum Erreichen einer hervorragenden Kontrastwiedergabe wesentlich beitragen könnte, vom Abbildungsvorgang ausgeschlossen. Einer Verkleinerung der zentralen Abschattung standen bisher Schwierigkeiten im Wege, da sie nur durch beträchtliche Änderung der gegenseitigen Lage der spiegelnden Flächen aus der für die Korrektur günstigsten, d. h. der konzentrischen Stellung heraus erreicht werden konnte und die dadurch entstehenden zusätzlichen Aberrationen durch eine asphärische Gestalt der Spiegel ausgeglichen werden müßte.
• Die Erfindung ermöglicht eine Herabsetzung des zentralen, durch den Spiegelbelag auf dem Konvexspiegel völlig undurchlässig gemachten Teils auf höchstens 0,4 des ganzen Öffnungswinkels dadurch, daß die den Konvexspiegel enthaltende Fläche außerhalb dieses zentralen Teils mindestens teilweise teildurchlässig verspiegelt wird.
• Unter teildurchlässiger Verspiegelung wird hier eine solche verstanden, bei der in jedem Punkt der verspiegelten Fläche ein Teil des auftreffenden Lichts durchgelassen und ein Teil reflektiert wird.
• Durch diese Maßnahme gelingt es, gemäß der Erfindung den zentralen, völlig verspiegelten Teil des Konvexspiegels und damit den völlig abgeschatteten Aperturwinkel im Vergleich zu den bekannten Objektiven herabzusetzen und einen wesentlichen Teil der sonst abgeschatteten Strahlen zur Abbildung heranzuführen. Dadurch werden die Bildkontraste getreuer wiedergegeben, als es mit den bisher bekanntgewordenen Objektiven möglich war. Selbstverständlich läßt dies sich nur auf Kosten einer durch die Teilverspiegelung bedingten, wenn auch unbedeutenden Herabsetzung der Durchlässigkeit des Objektivs erreichen.
• In Weiterbildung der Erfindung kann die deri Konvexspiegel enthaltende Fläche auch im zentralen Teil teildurchlässig verspiegelt sein; so daß der völlig verspiegelte Teil sogar auf Null reduziert ist. Die den Hohlspiegel enthaltende Fläche kann im zentralen Teil ebenfalls teildurchlässig verspiegelt sein. Eine besondere Form dieses Objektivs ist die, bei welcher die den Konvexspiegel enthaltende Fläche über ihre ganze wirksame Oberfläche teildurchlässig verspiegelt ist. Die letztgenannten Mikroskopobjektive sind zwecks Vermeidung falschen Lichts z. B. in Verbindung mit einer Beleuchtungsvorrichtung zu verwenden, durch die in. bekannter Weise nur der dem Gesichtsfeld des Mikroskops entsprechende Teil der Objektebene mit Lichtbündeln beleuchtet wird, deren zentraler Aperturwinkel dunkel ist. Die Abwesenheit von Lichtstrahlen in der zentralen Apertur der Beleuchtungsbündel bewirkt, daß sich eine Kombination einer Hellfeld- und einer Dunkelfeldbeleuchtung ergibt. Durch das Objekt wird Licht aus den Beleuchtungsbündeln in allen Richtungen zerstreut, also auch in Richtungen innerhalb der dunklen Apertur der Beleuchtungsbündel. Die Lichtstrahlen in letztgenannten Richtungen tragen teilweise durch zweifache Reflexion an den zentralen Teilen der die Spiegel enthaltenden Flächen dennoch zur Bilderzeugung bei.
• Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher erläutert, in der einige Mikroskopobjektive nach der Erfindung als Beispiele dargestellt sind.
• In Fig. 1 liegt das Objekt 0 im Krümmungsmittelpunkt der Eintrittsfläche 1. Der Achsenpunkt des nicht dargestellten Bildes liegt im Krümmungsmittelpunkt der Austrittsfläche 4. Die den Konvexspiegel bzw. den Hohlspiegel enthaltenden Flächen sind mit 2 und 3 bezeichnet. Diese Flächen sind gleichzeitig Grenzflächen zwischen Medien, deren Brechungsindizes größer als Eins sind. Die optischen Daten folgen aus nachstehender Tabelle:

  Krümmung- Abstand

  radius

  in mm

  in mm

  Objekt 0 ............ - 8,51

  Fläche i ............. 8,51 5,3

  Fläche 2 ............. 7,59 13#2

  Fläche 3 ............. 2o,89 3,0

  Fläche 4 ............. 181,97 181,97

  Bild ................ - -

  Die Fläche 2 hat eine zentrale, völlig verspiegelte Zone mit einem Durchmesser von 2,4 mm, welche von einer ringförmigen, teildurchlässigen spiegelnden Zone mit einem Außendurchmesser von 6,2 mm umgeben ist. Die Fläche 3 ist mit Ausnahme eines mittleren unverspiegelten Teils von 6,1 mm Durchmesser verspiegelt. Die von den Flächen 1 und 2 bzw. 3 und 4 gebildeten Linsen haben einen Durchmesser von 14,2 bzw. 30,4 mm.
• Da die Fläche 1 konzentrisch zum Achsenpunkt des Gegenstandes und die Fläche 4 zum Achsenpunkt des Bildes ist, tritt beim Durchgang keine chromatische Aberration auf. Ferner sind die drei Komponenten aus derselben Glassorte angefertigt, so daß die nicht spiegelnden Teile der Flächen 2 und 3 keine Brechungswirkung haben. Das optische System ist daher achromatisch.
• Der Öffnungswinkel des mittleren, völlig unwirksamen Teiles der Lichtbündel beträgt 1o°, und der gesamte Öffnungswinkel beträgt 66°. Die numerische Apertur beträgt 0,55 und die Brennweite 5,7 mm.
• Das in Fig.2 dargestellte Beispiel weicht vom vorhergehenden nur darin ab, daß hier Immersion verwendet wird. Die Daten sind:

  Krümmungs- Abstand

  radius

  in mm in mm

  Objekt 0 ............ - o,8

  Fläche 5 ............. plan 4,0

  Fläche 6 ............. 2,51 4.364

  Fläche 7 ............. 6,92 1,0

  Fläche 8 ............. 181,97 181,97

  Bild ................ - -

  Der mittlere völlig verspiegelte Teil der Fläche 6 hat einen Durchmesser von 1,o mm. Die teilweise spiegelnde Randzone hat einen Außendurchmesser von 2,5 mm, und die Öffnung in der Spiegelschicht der Fläche 7 hat einen Durchmesser von 2,4 mm. Der Öffnungswinkel des mittleren, völlig unwirksamen Teiles der Lichtbündel beträgt 12°, und der größte Öffnungswinkel ist 76°. Die numerische Apertur beträgt o,9o und -die Brennweite 1,98 mm. In Fig. 3 ist ein System dargestellt, dessen Daten folgende sind:

  Krümmungs- Abstand

  radius

  in mm

  in mm

  Objekt O ............ - o,6

  Fläche 9 ............ plan i,9

  Fläche io ............ 1,29 0,14

  Fläche ii ............ 3,39 1,53

  Fläche 12 ............ 2,51 4,38

  Fläche 13 ............ 6,91 1,0

  Fläche 14 ............ 181,97 181,97

  Bild ................ - -

  Die plankonvexe Vorderlinse, gebildet von den Flächen 9 und io, wird aplanatisch und mit Immersion verwendet. Der Achsenpunkt des Bildes, das diese Vorderlinse vom Objekt erzeugt, liegt im Krümmungsmittelpunkt der Fläche i i.
• Der mittlere, völlig verspiegelte Teil der Fläche 12 hat einen Durchmesser von i, i mm. Die teilweise spiegelnde Randzone hat einen Außendurchmesser von 2,4 mm. Die Öffnung in der Spiegelschicht der Fläche 13 hat einen Durchmesser von 2,4 mm. Der Öffnungswinkel des zentralen, unwirksamen Teils der Lichtbündel ist 23°, und der größte Öffnungswinkel beträgt 122°. Die numerische Apertur ist 1,25 und die Brennweite o,9 mm.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Mikroskopspiegelobjektiv, das wenigstens eine an Luft grenzende Brechungsfläche aufweist mit zwei im gleichen Sinne gekrümmten spiegelnden sphärischen Flächen, deren eine in der Mitte unterbrochen ist und als Hohlspiegel wirkt und deren andere, stärker gekrümmte als Konvexspiegel wirkt, wobei der Raum zwischen den die Spiegel enthaltenden Flächen mit einem Medium vom Brechungsindex größer als Eins ausgefüllt ist, dadurch gekennzeichnet, daß um eine Herabsetzung des zentralen durch den Spiegelbelag auf dem Konvexspiegel völlig undurchlässig gemachten Teils auf höchstens o,4 des ganzen Öffnungswinkels zu ermöglichen, die den Konvexspiegel enthaltende Fläche außerhalb dieses zentralen Teils mindestens teilweise teildurchlässig verspiegelt ist.
2. 2. Mikroskopspiegelobjektiv nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die den Konvexspiegel enthaltende Fläche auch im zentralen Teil teildurchlässig verspiegelt ist, so daß der völlig verspiegelte Teil auf Null reduziert ist, und daß die den Hohlspiegel enthaltende Fläche im zentralen Teil ebenfalls teildurchlässig verspiegelt ist.
3. 3. Mikroskopspiegelobjektiv nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die den Konvexspiegel enthaltende Fläche über ihre ganze wirksame Oberfläche teildurchlässig verspiegelt ist. In Betracht gezogene Druckschriften: UdSSR-Patentschrift Nr. 4o 859; USA.-Patentschrift Nr. 2 378 301; B u r c h , Proceedings of the Physical Society, London, Bd. 59 (1947) S. 41 bis 49; Burch, Nature, Bd. 152 (1943), S. 748, 749; Grey, Journal of the Optical Society of America, Bd. 39 (1949) S. 719 bis 728; Jentsch, Verhandlungen der Deutschen Physikalischen Gesellschaft, 1910, S. 993, 994; Slevogt, Zeitschrift für Instrumentenkunde, Bd. 62 (19.12), S. 312 bis 327; M a k s u t o v , Journal of the Optical Society of America, Bd. 34 (1944), S. 27o bis 284; Drew, Nature, Bd. 164 (1949), S. 36o; Brumberg, Nature, Bd. 152 (19q.3), S.357; Jobnson, Proceedings of the Physical Society, London, Bd. 53 (1941), S. 714 bis 719.