WO2005059620A1 - Apochromatischer kondensor - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to an optical system with reduced chromatic aberration, in particular for use in microscopes for imaging the light source in the aperture diaphragm of a condenser.
- an optical assembly corresponding to a collecting field lens a so-called collector lens or a collector consisting of several lenses, is used to magnify the imaging of the light source into the aperture diaphragm of a condenser or to illuminate the image field .
- the collector lens or the collector is usually arranged directly in front of the light source.
- achromatic collector assemblies consisting of five lenses, in which the chromatic longitudinal deviation is reduced by about half compared to a non-achromatic collector of the same focal length.
- the object of the invention is therefore to create an optical system in which already existing collector assemblies can be used and in which the chromatic aberration of a used collector assembly is largely corrected.
- the object is achieved with an optical system which comprises a collector assembly and an apochromatizing adapter assembly assigned to the collector assembly.
- an optical system which comprises a collector assembly and an apochromatizing adapter assembly assigned to the collector assembly.
- the adapter assembly consists of three lenses, a lens having a negative refractive power being arranged between two lenses having a positive refractive power. These three lenses are advantageously separated from one another by air gaps, and the lens surfaces facing the air gaps are designed with the same radii.
- the two lenses with positive refractive power can also be identical in terms of their other optical properties.
- the adapter assembly can be combined with various types of collector assemblies, for example also those that consist of only two collecting lenses.
- the optical system according to the invention is preferably designed for wavelengths in the range between 365 nm and 644 nm.
- Fig.l is a schematic representation of the optical system according to the invention, consisting of a collector assembly and an adapter assembly;
- FIG. 2 shows a diagram to show the chromatic aberration of the collector assembly from FIG. 1 without an assigned adapter assembly and to show the chromatic aberration of the optical system according to the invention from FIG. 1, consisting of the collector assembly and the adapter assembly.
- Fig.l the optical system according to the invention is shown using the example of an adapter assembly 1, consisting of three lenses 1.1, 1.2 and 1.3, and a collector assembly 2, which comprises two lenses 2.1 and 2.2.
- the adapter assembly 1 is arranged on the light source side and the collector assembly 2 is arranged on the image side.
- the optically effective lens surfaces are continuously designated a to k for both assemblies, starting on the object side.
- the lenses 1.1 and 1.3 of the adapter assembly 1 are both identical with a positive refractive power and also with their other optical properties.
- the lens 1.2 has a negative refractive power.
- the three lenses 1.1, 1.2 and 1.3 are separated from one another by air gaps 3 and 4, the lens surfaces b and c or d and e facing the air gaps each having the same radii of curvature.
- the two lenses 2.1 and 2.2 of the ' collector assembly 2 each have positive refractive power.
- the above-described optical system according to the invention advantageously has the following parameters: ii) area-radii thicknesses refractive index Abbe number transit 3 before rdn e v e knife 130 27.38334 5 1.552320 63.459999 -24 27.38454 0.2 CD -24 26.79942 4-1 3 1.647690 33.849998 ( ⁇ T .5 d 24 26.76505 0.2 24. 27.77575 5 1.552320 63.459999 -130 27.75754 10 g 25,119 28,39285
- the adapter assembly 1 and the collector assembly 2 are particularly advantageously connected to one another by a mechanical coupling device which is designed such that the two assemblies can be detached from one another without or at least with easy-to-use technical aids, so that it is also possible to use the adapter assembly 1 To use a combination with other collector assemblies and to connect them in order to achieve the same or similar optical effects with regard to the correction of the chromatic aberration, as can be achieved with the collector assembly 2 in the selected exemplary embodiment.
- the mechanical coupling device is not shown in the drawing, but can be adopted from the prior art in different designs with appropriate design adjustments.
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Abstract
Die Erfindung bezieht sich auf ein optisches System mit reduzierter chromatischer Aberration, insbesondere zur Verwendung in Mikroskopen zur Abbildung der Lichtquelle in die Aperturblende eines Kondensors. Erfindungsgemäß ist einer Kollektorbaugruppe (2) eine Adapterbaugruppe (1) zugeordnet, die apochromatisierend wirkt und mit der die chromatische Aberration der Kollektorbaugruppe (2) wesentlich reduziert und so die für einen hohen Wirkungsgrad bei der Abbildung der Lichtquelle notwendige hohe lampenseitige Apertur erzielt wird.
Description
APOCHROMATISCHER KONDENSOR
Die Erfindung bezieht sich auf ein optisches System mit reduzierter chromatischer Aberration, insbesondere zur Verwendung- in Mikroskopen zur Abbildung der Lichtquelle in die Aperturblende eines Kondensors .
In der Regel wird bei abbildenden optischen Geräten, insbesondere bei Mikroskopen, zur vergrößerten Abbildung der Lichtquelle in die Aperturblende eines Kondensors bzw. zur Ausleuchtung des Bildfeldes eine einer sammelnden Feldlinse entsprechende optische Baugruppen, eine so genannte Kollektorlinse oder ein aus mehreren Linsen bestehender Kollektor, verwendet. Die Kollektorlinse bzw. der Kollektor ist meist unmittelbar vor der Lichtquelle angeordnet.
Es ist beispielsweise bekannt, aus fünf Linsen bestehende achromatische Kollektorbaugruppen zu verwenden, bei denen die chromatische Längsabweichung gegenüber einem nichtachromatischen Kollektor gleicher Brennweite zwar um etwa die Hälfte reduziert ist.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein optisches System zu schaffen, in dem bereits vorhandene Kollektorbaugruppen verwendet werden können und bei dem die chromatische Abberation einer verwendeten Kollektorbaugruppe weitestgehend korrigiert ist.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe mit einem optischen System gelöst, das eine Kollektorbaugruppe sowie eine der Kollektorbaugruppe zugeordnete apochromatisierende Adapterbaugruppe umfaßt .
Mittels der apochromatisierenden Adapterbaugruppe wird die chromatische Aberration der Kollektorbaugruppe wesentlich reduziert und so die für einen angestrebten guten Wirkungsgrad notwendige hohe lampenseitige Apertur erzielt .
Beispielhaft besteht die Adapterbaugruppe aus drei Linsen, wobei eine Linse negativer Brechkraft zwischen zwei Linsen positiver Brechkraft angeordnet ist. Dabei sind diese drei Linsen vorteilhaft durch Luftspalte voneinander getrennt, und die den Luftspalten jeweils zugewandten Linsenflächen sind mit gleichen Radien ausgeführt.
In einer besonderen Ausgestaltung können die beiden Linsen mit positiver Brechkraft auch hinsichtlich ihrer sonstigen optischen Eigenschaften identisch ausgebildet sein.
Die Adapterbaugruppe kann mit verschiedenartige Kollektorbaugruppen kombiniert werden, beispielsweise auch mit solchen, die lediglich aus zwei sammelnden Linsen bestehen.
Um die Adapterbaugruppe wahlweise mit verschiedenen Kollektorbaugruppen kombinieren und so stets die chromatische Aberration einer Kollektorbaugruppe reduzieren zu können, ist es von besonderem Vorteil, wenn Mittel zur lösbaren Verbindung der Adapterbaugruppe mit der jeweils vorgesehe-, nen Kollektorbaugruppen vorhanden sind.
Auf diese Weise lassen sich vorhandene Kollektorbaugruppen unter Zuhilfenahme der Adapterbaugruppe speziellen Anforderungen an die Bildgüte anpassen, ohne daß für jede spezielle Anforderung gesondert eine hochwertige Kollektorbaugruppe hergestellt werden muß.
Mittel zur lösbaren Verbindung von optischen Baugruppen sind aus dem Stand der Technik bekannt und lassen sich bei entsprechender konstruktiver Anpassung leicht auch zur Kopplung einer Adapterbaugruppe mit einer jeweils zur Verwendung bestimmten Kollektorbaugruppe ausgestalten.
Das erfindungsgemäße optische System ist vorzugsweise ausgelegt für Wellenlängen im Bereich zwischen 365 nm und 644 nm.
Die Erfindung soll nachfolgend anhand eines Ausführungsbei- spieles näher erläutert werden. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen:
Fig.l eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen optischen Systems, bestehend aus einer Kollektorbaugruppe und einer Adapterbaugruppe;
Fig.2 ein Diagramm zur Darstellung der chromatischen Aberration der Kollektorbaugruppe aus Fig.l ohne zugeordnete Adapterbaugruppe sowie zur Darstellung der chromatischen Aberration des erfindungsgemäßen optischen Systems nach Fig.l, bestehend aus der Kollektorbaugruppe und der Adapterbaugruppe.
In Fig.l ist das erfindungsgemäße optische System dargestellt am Beispiel einer Adapterbaugruppe 1, bestehend aus drei Linsen 1.1, 1.2 und 1.3, sowie einer Kollektorbaugruppe 2 , die zwei Linsen 2.1 und 2.2 umfaßt .
In diesem System ist die Adapterbaugruppe 1 lichtquellen- seitig, die Kollektorbaugruppe 2 bildseitig angeordnet. Die
optisch wirksamen Linsenflächen sind, objektseitig beginnend, für beide Baugruppen fortlaufend mit a bis k bezeichnet .
Die Linsen 1.1 und 1.3 der Adapterbaugruppe 1 sind in dem hier gewählten Ausführungsbeispiel beide mit positiver Brechkraft und auch mit ihrer sonstigen optischen Eigenschaften identisch ausgeführt. Dagegen hat die Linse 1.2 negative Brechkraft.
Weiterhin sind die drei Linsen 1.1, 1.2 und 1.3 durch Luft- spalte 3 und 4 voneinander getrennt, wobei die den Luftspalten zugewandten Linsenflächen b und c bzw. d und e jeweils gleiche Krümmungsradien haben.
Die beiden Linsen 2.1 und 2.2 der ' Kollektorbaugruppe 2 haben jeweils positive Brechkraft.
Das vorbeschriebene erfindungsgemäße optische System weist vorteilhaft folgende Parameter auf: ü) Flä- Radien Dicken Brechzahl Abbezahl Durch- 3 ehe r d ne ve messer 130 27.38334 5 1.552320 63.459999 -24 27.38454 0.2 CD -24 26.79942 4-1 3 1.647690 33.849998 (Ö T.5 d 24 26.76505 0.2 24 . 27.77575 5 1.552320 63.459999 -130 27.75754 10
g 25.119 28.39285
Besonders vorteilhaft sind die Adapterbaugruppe 1 und die Kollektorbaugruppe 2 durch eine mechanische Kopplungseinrichtung miteinander verbunden, die so ausgebildet ist, daß beide Baugruppen ohne oder zumindest mit einfach zu handhabenden technischen Hilfsmitteln voneinander gelöst werden können, so daß es möglich ist, die Adapterbaugruppe 1 auch zur Kombination mit weiteren Kollektorbaugruppen zu verwenden und mit diesen zu verbinden, um denselben bzw. ähnliche optische Effekte im Hinblick auf die Korrektur der chromatischen Aberration zu erzielen, wie dies im gewählten Aus- führungsbeispiel mit der Kollektorbaugruppe 2 gelingt.
Die mechanische Kopplungseinrichtung ist zeichnerisch nicht dargestellt, kann jedoch in unterschiedlichen Ausführungen bei entsprechender konstruktiver Anpassung aus dem Stand der Technik übernommen werden.
Der Effekt, der durch die Zuordnung der Adapterbaugruppe 1 zur Kollektorbaugruppe 2 im Ausführungsbeispiel erzielt wird, ist aus Fig.2 ersichtlich. Hier sind in einem Diagramm auf der x-Koordinate die Fokusabweichungen in μ und in y-Richtung die Wellenlänge, ebenfalls in μm, abgetragen. Von den beiden eingezeichneten Kurven stellt die Kurve 5 die chromatische Aberration der Kollektorbaugruppe 2 ohne die Adapterbaugruppe 1 und deren korrigierende Wirkung dar.
Die Kurve 6 macht deutlich, in welchem Maße die chromatische Aberration reduziert wird, wenn der Kollektorbaugruppe 2 die Adapterbaugruppe 1 in der vorbeschriebenen Weise zugeordnet wird.
Bezugszeichenliste
1 Adapterbaugruppe 1.1, 1.2, 1.3, 1.4 Linsen
2 Kollektorbaugruppe 2.1, 2.2 Linsen
3, 4 Luftspalte
5 , 6 Kurven
EL r J3 , G r CL / Θ / £ / g, h, i , k Linsenflächen
Claims
1. Optisches System mit reduzierter chromatischer Aberration, insbesondere zur Verwendung in Mikroskopen zur Abbildung der Lichtquelle in die Aperturblende eines Kondensors, umfassend eine Kollektorbaugruppe (2) sowie eine der Kollektorbaugruppe zugeordnete Adapterbaugrup- pe (1) mit apochromatisierender Wirkung.
2. Optisches System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Adapterbaugruppe (1) aus drei Linsen (1.1, 1.2, 1.3) besteht, wobei eine Linse (1.2) negativer Brechkraft zwischen zwei Linsen (1.1, 1.3) positiver Brechkraft angeordnet ist.
3. Optisches System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die drei Linsen (1.1, 1.2, 1.3) durch Luft- spalte (3,4) voneinander getrennt sind und die den Luftspalten (3,4) zugewandten Linsenflächen (b,c;d,e) gleiche Radien haben.
4. Optisches System nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die optischen Eigenschaften der beiden Linsen (1.1, 1.3) positiver Brechkraft identisch sind.
5. Optisches System nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kollektorbaugruppe (2) aus zwei Linsen (2.1, 2.2) besteht. Optisches System nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zur lösbaren Verbindung der Adapterbaugruppe (1) mit gegeneinander austauschbaren, sich in ihren optischen Eigenschaften unterscheidenden Kollektorbaugruppen (2) vorhanden sind.
Optisches System nach einem der vorgenannten Ansprüche, ausgelegt für Wellenlängen im Bereich von 365 nm bis 644 nm.
Optisches System nach einem der vorgenannten Ansprüche, gekennzeichnet durch folgende Parameter Abbezahl Durch- ve * messer 
a 130 27 .38334 5 1. ,552320 63, .459999 b -24 27, .38454 0.2 c -24 26, .79942
4-1 3 1. .647690 33. .849998 d 24 26, .76505
4 0.2 e 24 27, .77575 5 1, .552320 63 .459999 f ■ -130 27 .75754 10 g 25.119 28. .39285 jq 1 .522490 59 .480000
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