WO2010081678A1 - Variable telecentric microscope system - Google Patents

Variable telecentric microscope system Download PDF

Info

Publication number
WO2010081678A1
WO2010081678A1 PCT/EP2010/000129 EP2010000129W WO2010081678A1 WO 2010081678 A1 WO2010081678 A1 WO 2010081678A1 EP 2010000129 W EP2010000129 W EP 2010000129W WO 2010081678 A1 WO2010081678 A1 WO 2010081678A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
magnification
variable
lens groups
exit pupil
afocal
Prior art date
Application number
PCT/EP2010/000129
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Johannes Winterot
Joerg Sprenger
Johannes Knoblich
Original Assignee
Carl Zeiss Microimaging Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Carl Zeiss Microimaging Gmbh filed Critical Carl Zeiss Microimaging Gmbh
Publication of WO2010081678A1 publication Critical patent/WO2010081678A1/en

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B13/00Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G02B13/22Telecentric objectives or lens systems
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B15/00Optical objectives with means for varying the magnification
    • G02B15/14Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective
    • G02B15/145Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective having five groups only
    • G02B15/1451Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective having five groups only the first group being positive
    • G02B15/145121Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective having five groups only the first group being positive arranged +-+-+
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B21/00Microscopes
    • G02B21/02Objectives
    • G02B21/025Objectives with variable magnification
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B21/00Microscopes
    • G02B21/0004Microscopes specially adapted for specific applications
    • G02B21/0088Inverse microscopes

Definitions

  • the invention relates to an object-side telecentric microscope system with a lens, a lens subordinate afocal magnification system with continuously variable magnification, the entrance pupil is in the image-side focal point of the lens, and a magnification system downstream tube system.
  • the invention further relates to a continuously variable magnification afocal magnification system for telecentric microscope systems.
  • Microscopes are to be understood by telecentric microscope systems per se with the structure: objective, a second optical stage following the objective with a tube exchange point, wherein the image of the intermediate image is provided in the eyepiece intermediate image, and a subsequent tube lens or a tube system.
  • Inverse microscopes are known systems with objective, an afocal magnification system with a constant negative telescope magnification and a tube system.
  • the partial center is achieved by an objective-near aperture.
  • Microscope systems in which a variable, ie continuously variable, afocal magnification system is arranged downstream of the objective as the second optical stage are known, for example, from the patent literature.
  • This microscope system can not be telecentric over the entire magnification range because the image-side focal point of the objective is not constant on the entrance pupil of the downstream magnification system.
  • variable telecentric microscope systems in particular with object-side telecentricity, are desirable from an application point of view, especially when deeper-lying structures within an object are to be observed and measured.
  • the advantage here is that does not change with an axial displacement of the image scale, so the image of the structure appears independent of the distance between the object and lens always the same size. This allows e.g. an uncomplicated focus.
  • the illumination in coaxial incident light can be significantly improved.
  • the illumination conditions for transmitted light are simplified and permit the use of classical contrasting methods of microscopy by intervention in the condenser focal plane of the transmitted light illumination device.
  • the diameter of the aperture is coupled with the magnification change.
  • the disadvantage here is that the position of the exit pupil of the magnification system is virtual and is subject to large changes, whereby the design of the subsequent optical assemblies is complicated.
  • the invention has for its object to provide a microscope system in which the advantages of an afocal magnification system in conjunction with object-side telecentrics are better usable, for example by eliminating the disadvantage of coupled with the magnification change aperture and large component diameter on image-side output of the afocal magnification changer can be avoided.
  • the objective is followed by a variable afocal magnification system with fixed lens groups of constant entrance and real exit pupil position, the entrance pupil of the magnification system being arranged in the image-side focal point of the objective. It is located, from the object side _- _-
  • the exit pupil is located in advantageous embodiments, also viewed from the object side, behind the last moving lens group of the magnification system.
  • the exit pupil is real in the microscope system according to the invention and thus can be realized by means of a physical diaphragm which serves to limit the bundle.
  • a physical diaphragm which serves to limit the bundle.
  • the telescope magnification of the microscope system according to the invention is negative, it differs in the sign of the above-cited known solutions for zoom systems.
  • the focal lengths and movements of the lens groups of the continuously variable magnification system according to the invention are designed so that the system is afocal with a negative remote magnification and the fixed entrance pupil is always imaged in a real location after the last moving lens group.
  • the systems according to the invention have an intermediate image in their interior.
  • the focal lengths and movements of the lens groups are further designed so that the intermediate image always arises in the same space as a real image with sufficient distance to the components.
  • the most advantageous embodiment of the invention results in fixed input and exit pupil layers arranged outside the lens groups of the magnification system.
  • the fixed entrance pupil position allows the object-side telecentricity of the microscope system.
  • the accessible exit pupil position allows a simple definition of the image bundle and the application of contrasting methods known from classical microscopy through pupillary interventions.
  • the adaptation of the illumination for coaxial incident light and the dimensioning of the tube system are simplified. In Zubdim ⁇ enwir ⁇ en with a visual observation tube is no complicated image erection necessary by the choice of sign of Fernrohrvergro- ß réelle.
  • variable magnification is achieved by displacing at least one of the lens groups of the enlargement system along its optical axis, according to the invention the positions of the entrance pupil being constant over the entire magnification range and imaged to a real location after the last moving lens group, while the position of the intermediate image is variable depending on the variation of magnification.
  • variable telecentric microscope systems in which the objective has a focal length f in the range of 25 mm to 500 mm, the magnification system for a variable telescope magnification in the range between -0.2 times and - 7.5 times is designed , and the tube system is designed with a focal length f in the range of 20 mm to 500 mm.
  • the invention further relates to a variable afocal magnification system per se, specially adapted for use in telecentric microscope systems, comprising: afocal with negative telescope magnification, fixed position of the entrance pupil relative to stationary lens groups, real exit pupil behind the last moving lens group of the magnification system, and an intermediate image formed between the entrance pupil and the exit pupil.
  • the magnification is variable within a certain magnification range, wherein the positions of the entrance pupil is constant over the entire magnification range and is mapped to a real location after the last moving lens group, while the position of the intermediate image in _
  • Afocal enlargement systems according to the present invention require at least four lens groups, for example they can be implemented with four, five, six or even more lens groups.
  • F 'a a telescope or angular magnification of the afocal system, U p as constant distance between entrance and exit pupil, s p or s p ' over all magnification settings, as object or image-side pupil intercept.
  • the magnification system has a variable telescope magnification in the range of -0.25 times to -5.0 times. It comprises five lens groups of which, starting on the object side, the first and fifth lens groups are fixedly positioned in the beam path, while the intervening three lens groups are movable.
  • the fixed and movable lens groups have the refractive power distribution + - x + - +, where x denotes the position of the intermediate image between the lens groups.
  • the lenses within the lens groups are preferably cemented together.
  • the intermediate image is formed in the free beam path, ie outside of optical assemblies, whereby an additional advantage in turn arises insofar as disturbing effects, for example due to shadowing by the smallest uncleanliness, are avoided.
  • FIG. 2 shows the optical components in the beam path of an afocal magnification system according to the invention with variable magnification.
  • FIG.l shows the optical components of an embodiment of the variable telecentric microscope system according to the invention, structured by objective, afocal magnification system and tube system.
  • the object plane is labeled O.
  • the entrance pupil of the magnification system is designated EP, it coincides with the image-side focal point of the objective and produces the object-side center of division.
  • the magnification system comprises the lens groups LG1 with positive refractive power, LG2 with negative refractive power, LG3 with positive refractive power, LG4 negative refractive power and LG5 with positive refractive power.
  • the lens group LG1 consists of the lenses L9 and L10 and is fixedly positioned in the beam path.
  • the lens group LG2 consists of the lenses LIl and L12 and is displaceable in the direction of the beam path.
  • the lens group LG3 consists of the lenses L13 and L14 and another lens L15 and is displaceable in the direction of the beam path.
  • the lens group LG4 consists of the lenses L16 and L17 and is displaceable in the direction of the beam path.
  • the lens group LG5 consists of the lenses L18 and L19 and is firmly positioned in the beam path.
  • the exit pupil of the magnification system is designated AP.
  • the image plane is called B.
  • an intermediate image ZB is formed.
  • the entrance pupil EP and the exit pupil AP maintain their positions in the beam path relative to the stationary lens groups LG1 and LG5, while the position of the intermediate image ZB changes with the variation of the magnification.
  • Table 2 provides information about the distances Vl to V5 between the lens groups LG1 to LG5 at selected magnification settings.
  • the image of the object provides an upright and right-angled image after the tube lens or the tube system, so that no arrangements for image erection are required.
  • FIG. 2 shows an exemplary embodiment of the afocal magnification system according to the invention, which is particularly suitable for use in telecentric microscope systems.
  • the magnification system consists of the lens groups LG1 to LG5 with the properties already described above in terms of refractive power, composition of lenses L9 to L19 and fixed or displaceable positioning in the beam path.
  • the entrance pupil lies in front of the lens group LG1 and is designated EP.
  • the exit pupil lies after the lens group LG5 and is designated by AP. Between the lens groups LG1 and LG2 on the one hand and the lens groups LG3, LG4 and LG5 on the other hand, and thus also between the entrance pupil EP and the exit pupil AP, an intermediate image ZB is formed.
  • the position of the intermediate image ZB changes with the variation of the magnification.
  • Table 1 The design data of the enlargement system, namely the lenses L9 to L19 and the lens groups LG1 to LG5 formed therefrom, are shown in Table 1.
  • Table 2 provides information about the distances Vl to V5 between the lens groups LG1 to LG5 at selected magnification settings.
  • fixed magnification afocal magnification systems are to be formed from the lens groups LG1 to LG5 of Table 1, with the lens groups LG1 to LG5 being arranged at fixed pitches zueincuiuej.
  • the distances are to be taken from Table 2 in association with the respective desired magnification.
  • systems resulting from proportional variations of the geometric data are also included in the invention.
  • An essential advantage of the embodiment of the invention which is described as particularly advantageous is that the constancy of the image-side exit pupil position offers good potential applications for microscopy methods such as incident-light phase contrast, interference contrast, differential interference contrast (DIC) and optical coherence tomography (OCT) or scanning methods.
  • microscopy methods such as incident-light phase contrast, interference contrast, differential interference contrast (DIC) and optical coherence tomography (OCT) or scanning methods.
  • a fixed aperture at the exit pupil location replaces the variable aperture in the entrance pupil and allows for constant image sided apertures over the entire zoom range.
  • the desired reduction of the diameter for the magnification system downstream optics is shown by way of example of the simple and slim design of the tube lens, as shown in Fig.l can be seen.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Lenses (AREA)

Abstract

The invention relates to a telecentric microscope system comprising an objective, an afocal magnifying system arranged downstream from the object, with a continuous variable magnification and an entry pupil in the image-side focal point of the objective, and a tube system arranged downstream from the magnification system. The invention also relates to an afocal magnification system with variable magnification for telecentric microscope systems. According to the invention, the magnification system is designed as an afocal magnification system with negative telescope magnification, the exit pupil (AP) is physically located after the last mobile lens group, and an intermediate image (ZB) is formed in the space between the entrance pupil (EP) and the exit pupil (AP), said image changing position when the magnification is changed.

Description

Variables telezentrisches Mikroskopsystem Variable telecentric microscope system
Die Erfindung bezieht sich auf ein objektseitig telezentrisches Mikroskopsystem mit einem Objektiv, einem dem Objektiv nachgeordneten afokalen Vergrößerungssystem mit kontinuierlich variabler Vergrößerung, dessen Eintrittspupille im bildseitigen Brennpunkt des Objektivs liegt, und einem dem Vergrößerungssystem nachgeordneten Tubussystem. Die Erfindung bezieht sich weiterhin auf ein afokales Vergrößerungssystem mit kontinuierlich variabler Vergrößerung für telezentrische Mikroskopsysteme.The invention relates to an object-side telecentric microscope system with a lens, a lens subordinate afocal magnification system with continuously variable magnification, the entrance pupil is in the image-side focal point of the lens, and a magnification system downstream tube system. The invention further relates to a continuously variable magnification afocal magnification system for telecentric microscope systems.
Unter telezentrischen Mikroskopsystemen an sich sind Mikroskope zu verstehen mit dem Aufbau: Objektiv, einer dem Objektiv folgenden zweiten optischen Stufe mit einer Tubuswechselstelle, wobei die Abbildung des Zwischenbildes in das Okularzwischenbild vorgesehen ist, und einer nachfolgenden Tubuslinse bzw. einem Tubussystem.Microscopes are to be understood by telecentric microscope systems per se with the structure: objective, a second optical stage following the objective with a tube exchange point, wherein the image of the intermediate image is provided in the eyepiece intermediate image, and a subsequent tube lens or a tube system.
Von inversen Mikroskopen sind Systeme mit Objektiv, einem afokalen Vergrößerungssystem mit konstanter negativer Fernrohrvergrößerung und einem Tubussystem bekannt. Die TeIe- zentrie wird dabei durch eine objektivnahe Blende erreicht.Inverse microscopes are known systems with objective, an afocal magnification system with a constant negative telescope magnification and a tube system. The partial center is achieved by an objective-near aperture.
Mikroskopsysteme, bei denen dem Objektiv als zweite optische Stufe ein variables, also kontinuierlich änderbares afokales Vergrößerungssystem nachgeordnet ist, sind beispielsweise aus der Patentliteratur bekannt.Microscope systems in which a variable, ie continuously variable, afocal magnification system is arranged downstream of the objective as the second optical stage are known, for example, from the patent literature.
In US 2006-0092504 Al ist ein derartiges Mikroskopsystem beschrieben. Wird hierbei die Vergrößerung geändert, so an- dem sich auch die Positionen der Eintritts- und der Austrittspupille des Vergrößerungssystems, die Pupillen wandern also im Strahlengang in Abhängigkeit von der Vergrößerungseinstellung.Such a microscope system is described in US 2006-0092504 A1. If the enlargement is changed here, then the positions of the entrance pupil and the exit pupil of the magnification system, the pupil also move in the beam path in dependence on the magnification setting.
Dieses Mikroskopsystem kann nicht über den gesamten Vergrößerungsbereich telezentrisch sein, weil der bildseitige Brennpunkt des Objektivs nicht konstant auf der Eintrittspupille des nachgeordneten Vergrößerungssystems liegt.This microscope system can not be telecentric over the entire magnification range because the image-side focal point of the objective is not constant on the entrance pupil of the downstream magnification system.
Variable telezentrische Mikroskopsysteme jedoch, insbesondere mit objektseitiger Telezentrie, sind unter applikati- ven Gesichtspunkten vor allem dann wünschenswert, wenn tiefer liegende Strukturen innerhalb eines Objektes beobachtet und vermessen werden sollen. Von Vorteil ist dabei, daß sich mit einer axialen Objektverschiebung der Abbildungsmaßstab nicht ändert, also das Bild der Struktur unabhängig vom Abstand zwischen Objekt und Objektiv immer gleich groß erscheint. Dies erlaubt z.B. eine unkomplizierte Scharfeinstellung. Außerdem läßt sich die Ausleuchtung in koaxialem Auflicht deutlich verbessern. Die Beleuchtungsverhältnisse für Durchlicht vereinfachen sich und gestatten den Einsatz von klassischen Kontrastierungsverfahren der Mikroskopie durch Eingriff in die Kondensorbrennebene der Durchlichtbe- leuchtungseinrichtung .However, variable telecentric microscope systems, in particular with object-side telecentricity, are desirable from an application point of view, especially when deeper-lying structures within an object are to be observed and measured. The advantage here is that does not change with an axial displacement of the image scale, so the image of the structure appears independent of the distance between the object and lens always the same size. This allows e.g. an uncomplicated focus. In addition, the illumination in coaxial incident light can be significantly improved. The illumination conditions for transmitted light are simplified and permit the use of classical contrasting methods of microscopy by intervention in the condenser focal plane of the transmitted light illumination device.
Zwar ist bei einem in US 2006-0114554 Al beschriebenen Mikroskopsystem eine feste Eintrittspupillenlage zwischen Objektiv und Vergrößerungssystem vorgesehen, jedoch wird diese mit einer feststehenden, vorverlegten Blende erzwungen.Although in a microscope system described in US 2006-0114554 Al a fixed entrance pupil position between the lens and magnification system is provided, but this is enforced with a fixed, advanced aperture.
Um die bildseitige Apertur des Mikroskops in sinnvollen Bereichen zu halten und die Korrektion des Vergrößerungssys- _ _In order to keep the image-side aperture of the microscope in meaningful areas and to correct the magnification system. _ _
tems zu ermöglichen, ist der Durchmesser der Blendenöffnung mit der Vergrößerungsänderung gekoppelt. Nachteilig dabei ist jedoch, daß die Lage der Austrittspupille des Vergrößerungssystems virtuell ist und großen Änderungen unterworfen ist, wodurch die Auslegung der nachfolgenden optischen Baugruppen kompliziert ist.To enable tems, the diameter of the aperture is coupled with the magnification change. The disadvantage here is that the position of the exit pupil of the magnification system is virtual and is subject to large changes, whereby the design of the subsequent optical assemblies is complicated.
Dies wird bei dem letztgenannten Mikroskopsystem insbesondere anhand der extrem großen Durchmesser der Linsengruppen deutlich, die innerhalb des Vergrößerungssystems der Austrittspupille zugewandt sind.In the case of the last-mentioned microscope system, this becomes particularly clear with reference to the extremely large diameters of the lens groups which face the exit pupil within the magnification system.
Von diesem Stand der Technik ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Mikroskopsystem zu schaffen, bei dem die Vorteile eines afokalen Vergrößerungssystems in Verbindung mit objektseitiger Telezentrie besser nutzbar sind, indem beispielsweise der Nachteil einer mit der Vergrößerungsänderung gekoppelten Blendenöffnung beseitigt wird und große Bauteildurchmesser am bildseitigen Ausgang des afokalen Vergrößerungswechslers vermieden werden.Based on this prior art, the invention has for its object to provide a microscope system in which the advantages of an afocal magnification system in conjunction with object-side telecentrics are better usable, for example by eliminating the disadvantage of coupled with the magnification change aperture and large component diameter on image-side output of the afocal magnification changer can be avoided.
Diese Aufgabe wird gelöst mit einem Mikroskopsystem der eingangs beschriebenen Art, welches die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist. Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Mikroskopsystems sind in den zugehörigen Unteransprüchen angegeben.This object is achieved with a microscope system of the type described above, which has the features of claim 1. Embodiments of the microscope system according to the invention are specified in the appended subclaims.
Bei dem erfindungsgemäßen Mikroskopsystem folgt dem Objektiv ein variables afokales Vergrößerungssystem mit relativ zu ortsfesten Linsengruppen konstanter Eintritts- und reeller Austrittspupillenlage, wobei die Eintrittspupille des Vergrößerungssystems im bildseitigen Brennpunkt des Objektivs angeordnet ist. Sie befindet sich, von der Objektseite _- _-In the microscope system according to the invention, the objective is followed by a variable afocal magnification system with fixed lens groups of constant entrance and real exit pupil position, the entrance pupil of the magnification system being arranged in the image-side focal point of the objective. It is located, from the object side _- _-
aus betrachtet, bevorzugt vor der erster Linsengruppe des Vergrößerungssystems .from the perspective, preferably in front of the first lens group of the magnification system.
Die Austrittspupille befindet sich in vorteilhaften Ausgestaltungen, ebenfalls von der Objektseite aus betrachtet, hinter der letzten bewegten Linsengruppe des Vergrößerungssystems .The exit pupil is located in advantageous embodiments, also viewed from the object side, behind the last moving lens group of the magnification system.
In die Erfindung eingeschlossen sind allerdings auch Ausgestaltungen, bei denen die Positionen der Ein- und Austrittspupille von den vorgenannten Positionen abweichen.Embodiments in which the positions of the entry and exit pupil deviate from the aforementioned positions, however, are also included in the invention.
Die Austrittspupille ist im erfindungsgemäßen Mikroskopsystem reell und somit durch eine körperliche Blende realisierbar, die der Bündelbegrenzung dient. Mit dem festen Durchmesser der Blendenöffnung werden konstante bildseitige Bündeldurchmesser beim Eintritt in das Tubussystem erziele, was zugleich konstante bildseitige Aperturen hinter dem Tubussystem ermöglicht. Außerdem wird so die objektseitige Telezentrie des Gesamtsystems erreicht.The exit pupil is real in the microscope system according to the invention and thus can be realized by means of a physical diaphragm which serves to limit the bundle. With the fixed diameter of the aperture constant image-side bundle diameter when entering the tube system achieved, which also allows constant image-side apertures behind the Tubussystem. In addition, the object-side telecentricity of the overall system is achieved.
Die Fernrohrvergrößerung des erfindungsgemäßen Mikroskopsystems ist negativ, sie unterscheidet sich damit im Vorzeichen von den eingangs zitierten bekannten Lösungen für Zoomsysteme.The telescope magnification of the microscope system according to the invention is negative, it differs in the sign of the above-cited known solutions for zoom systems.
Die Brennweiten und Bewegungen der Linsengruppen des erfindungsgemäßen kontinuierlich änderbaren Vergrößerungssystems sind so ausgelegt, daß das System afokal mit einer negativen Fernvergrößerung ist und die feste Eintrittspupille stets an einem reellen Ort nach der letzten beweglichen Linsengruppe abgebildet wird. Die erfindungsgemäßen Systeme haben in ihrem Inneren ein Zwischenbild. Die Brennweiten und Bewegungen der Linsengruppen sind weiterhin so ausgelegt, daß das Zwischenbild stets im gleichen Zwischenraum als reelles Bild mit ausreichendem Abstand zu den Bauelementen entsteht.The focal lengths and movements of the lens groups of the continuously variable magnification system according to the invention are designed so that the system is afocal with a negative remote magnification and the fixed entrance pupil is always imaged in a real location after the last moving lens group. The systems according to the invention have an intermediate image in their interior. The focal lengths and movements of the lens groups are further designed so that the intermediate image always arises in the same space as a real image with sufficient distance to the components.
Die vorteilhafteste Ausfuhrung der Erfindung ergibt sich bei außerhalb der Linsengruppen des Vergroßerungssystems angeordneten festen Ein- und Austrittspupillenlagen.The most advantageous embodiment of the invention results in fixed input and exit pupil layers arranged outside the lens groups of the magnification system.
Die feste Eintrittspupillenlage erlaubt die objektseitige Telezentrie des Mikroskopsystems. Die zugängliche Aus- trittspupillenlage ermöglicht eine einfache Definition des Abbildungsbundeis und die Anwendung von in der klassischen Mikroskopie bekannten Kontrastierungsverfahren durch Pupil- leneingriffe. Die Anpassung der Beleuchtung für koaxiales Auflicht und die Dimensionierung des Tubussystems vereinfachen sich. Im Zubdimιιenwirκen mit einem visuellen Beobachtungstubus ist durch die Vorzeichenwahl der Fernrohrvergro- ßerung keine aufwendige Bildaufrichtung notwendig.The fixed entrance pupil position allows the object-side telecentricity of the microscope system. The accessible exit pupil position allows a simple definition of the image bundle and the application of contrasting methods known from classical microscopy through pupillary interventions. The adaptation of the illumination for coaxial incident light and the dimensioning of the tube system are simplified. In Zubdimιιenwirκen with a visual observation tube is no complicated image erection necessary by the choice of sign of Fernrohrvergro- ßerung.
Die variable Vergrößerung wird erzielt, indem mindestens eine der Linsengruppen des Vergroßerungssystems entlang seiner optischen Achse verschiebbar ist, wobei erfindungs- gemaß die Positionen der Eintrittspupille über den gesamten Vergroßerungsbereich konstant ist und an einen reellen Ort nach der letzten bewegten Linsengruppe abgebildet wird, wahrend die Position des Zwischenbildes in Abhängigkeit von der Variation der Vergrößerung veränderlich ist.The variable magnification is achieved by displacing at least one of the lens groups of the enlargement system along its optical axis, according to the invention the positions of the entrance pupil being constant over the entire magnification range and imaged to a real location after the last moving lens group, while the position of the intermediate image is variable depending on the variation of magnification.
Mit unterschiedlichen Kombinationen von festen und bewegten Linsengruppen und Brennweiten sind verschiedene feste Ein- trittspupillenlagen erzielbar. In die Erfindung eingeschlossen sind variable telezentri- sche Mikroskopsysteme, bei denen das Objektiv eine Brennweite f im Bereich von 25 mm bis 500 mm aufweist, das Vergrößerungssystem für eine variable Fernrohrvergrößerung im Bereich zwischen dem -0,2fachen und dem - 7,5fachen ausgestaltet ist, und das Tubussystem mit einer Brennweite f im Bereich von 20 mm bis 500 mm ausgeführt ist.With different combinations of fixed and moving lens groups and focal lengths, different solid entrance pupil positions can be achieved. Included in the invention are variable telecentric microscope systems in which the objective has a focal length f in the range of 25 mm to 500 mm, the magnification system for a variable telescope magnification in the range between -0.2 times and - 7.5 times is designed , and the tube system is designed with a focal length f in the range of 20 mm to 500 mm.
Eine konkrete Ausgestaltung eines solchen Mikroskopsystems sieht beispielsweise ein Objektiv mit einer Brennweite f =80 mm, ein Vergrößerungssystem für variable Fernrohrvergrößerung im Bereich des -0,25fachen bis -5,0fachen und ein Tubussystem mit einer festen Brennweite f'=200 mm vor.A concrete embodiment of such a microscope system provides, for example, a lens with a focal length f = 80 mm, a magnification system for variable telescope magnification in the range of -0.25 times to -5.0 times and a tube system with a fixed focal length f '= 200 mm.
Die Erfindung beziehe sich weiterhin aut ein variables afokales Vergrößerungssystem an sich, speziell ausgebildet zur Verwendung in telezentrischen Mikroskopsystemen, mit folgenden Merkmalen: afokal mit negativer Fernrohrvergrößerung, feste Position der Eintrittspupille relativ zu ortsfesten Linsengruppen, reelle Austrittspupille hinter der letzten bewegten Linsengruppe des Vergrößerungssystems, und ein zwischen der Eintrittspupille und der Austrittspupille ausgebildetes Zwischenbild.The invention further relates to a variable afocal magnification system per se, specially adapted for use in telecentric microscope systems, comprising: afocal with negative telescope magnification, fixed position of the entrance pupil relative to stationary lens groups, real exit pupil behind the last moving lens group of the magnification system, and an intermediate image formed between the entrance pupil and the exit pupil.
Die Vergrößerung ist in einem bestimmten Vergrößerungsbereich variierbare, wobei die Positionen der Eintrittspupille über den gesamten Vergrößerungsbereich konstant ist und an einen reellen Ort nach der letzten bewegten Linsengruppe abgebildet wird, während die Position des Zwischenbildes in _The magnification is variable within a certain magnification range, wherein the positions of the entrance pupil is constant over the entire magnification range and is mapped to a real location after the last moving lens group, while the position of the intermediate image in _
Abhängigkeit von der Variation der Vergrößerung seine Lage ändert .Dependence on the variation of magnification changes its position.
Afokale Vergroßerungssysteme nach der vorliegenden Erfindung erfordern mindestens vier Linsengruppen, sie sind beispielsweise mit vier, fünf, sechs oder auch mehr Linsengruppen ausfuhrbar.Afocal enlargement systems according to the present invention require at least four lens groups, for example they can be implemented with four, five, six or even more lens groups.
So laßt sich eine festpositionierte Eintritts- und Austrittspupillenlage bereits mit einem 4-gliedrigen System erreichen, wenn die Steuerkurven für die beweglichen Linsengruppen den folgenden Beziehungen genügen:
Figure imgf000008_0001
Thus, a fixed positioned entrance and exit pupil position can already be achieved with a 4-unit system if the control curves for the movable lens groups satisfy the following relationships:
Figure imgf000008_0001
Für Systeme mit fünf Linsengruppen gelten die Beziehungen :
Figure imgf000008_0002
s>'
For systems with five lens groups, the relationships are:
Figure imgf000008_0002
s >'
Zusatzlich laßt sich hierbei eine Nebenbedingung erfüllen, wie beispielsweise ein fester Abstand zwischen erster und letzter Linsengruppe nach der Funktion:
Figure imgf000008_0003
In addition, a constraint such as a fixed distance between the first and last lens groups according to the function can be fulfilled.
Figure imgf000008_0003
Für Systeme mit sechs Linsengruppen laßt sich die folgende Beziehung angeben: r = - SMJl - 1^, &t flu flu & jj ^ s. + Y^ + in-A +fs +s;For systems with six lens groups, the following relationship let specify: r = - SMJl - 1 ^, t ^ jj flu flu & s. + Y ^ + in-A + f s + s ;
Ji1JtJJi ~ hh hh Ji Vs /5 <=iJi 1 JtJJi ~ hh hh Ji Vs / 5 <= i
In den vorgenannten Beziehungen gelten: als Brennweite der jeweiligen Linsengruppe, tλ,t2...t5 als die zu ermittelnden Brennpunktabstande, beispielsweise t]=d]-fi-f2 und damit die durch die Steuer- kurven verkörperten Luftabstände zwischen den Linsengruppen,In the abovementioned relationships, the following applies: al s focal length of the respective lens group, t λ , t 2 ... T 5 as the focal point distances to be determined, for example t ] = d ] -f i -f 2 and thus by the control unit. curves represent the air gaps between the lens groups,
F' als Fernrohr- bzw. Winkelvergrößerung des afokalen Systems, Up als über alle Vergrößerungseinstellungen hinweg konstanter Abstand zwischen Eintritts- und Austrittspupille, sp bzw. sp' als objekt- bzw. bildseitige Pupillen- schnittweite .F 'as a telescope or angular magnification of the afocal system, U p as constant distance between entrance and exit pupil, s p or s p ' over all magnification settings, as object or image-side pupil intercept.
Die Beziehungen sind leicht in Bedingungen für nur reelle Austrittspupillenlage nach der letzten bewegten Linsengruppe modifizierbar. Simulationen haben gezeigt, daß die Lösungsmengen nicht leer sind und in für den praktischen Gebrauch interessanten Bereichen hinreichend große Zoum.Lciktür6n möglich sind.The relationships are easily modifiable in conditions for only real exit pupil position after the last moving lens group. Simulations have shown that the amounts of solution are not empty and that sufficiently large areas are possible in areas of interest for practical use.
In einer konkreten Ausführungsform besitzt das erfindungsgemäße Vergrößerungssystem eine variable Fernrohrvergrößerung im Bereich des -0,25fachen bis -5,0fachen. Es umfaßt fünf Linsengruppen, wovon, objektseitig beginnend, die erste und fünfte Linsengruppe fest im Strahlengang positioniert sind, während die dazwischen liegenden drei Linsengruppen beweglich sind. Die festen und beweglichen Linsengruppen weisen die Brechkraftverteilung + - x + - + auf, wobei x die Position des Zwischenbildes zwischen den Linsengruppen bezeichnet.In a concrete embodiment, the magnification system according to the invention has a variable telescope magnification in the range of -0.25 times to -5.0 times. It comprises five lens groups of which, starting on the object side, the first and fifth lens groups are fixedly positioned in the beam path, while the intervening three lens groups are movable. The fixed and movable lens groups have the refractive power distribution + - x + - +, where x denotes the position of the intermediate image between the lens groups.
Die Linsen innerhalb der Linsengruppen sind vorzugsweise miteinander verkittet. Das Zwischenbild entsteht dabei im freien Strahlengang, d.h. außerhalb von optischen Baugruppen, wodurch ein zusätzlicher Vorteil wiederum insofern entsteht, als störende Effekte, etwa aufgrund von Abschattungen durch kleinste Unsauberkeiten, vermieden werden.The lenses within the lens groups are preferably cemented together. The intermediate image is formed in the free beam path, ie outside of optical assemblies, whereby an additional advantage in turn arises insofar as disturbing effects, for example due to shadowing by the smallest uncleanliness, are avoided.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen erläutert. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen:The invention will be explained below with reference to exemplary embodiments. In the accompanying drawings show:
Fig.l die optischen Baugruppen im Strahlengang eines erfindungsgemäßen variablen telezentrischen Mikroskopsystems,1 shows the optical assemblies in the beam path of a variable telecentric microscope system according to the invention,
Fig.2 die optischen Baugruppen im Strahlengang eines erfindungsgemäßen afokalen Vergrößerungssystems mit variabler Vergrößerung.2 shows the optical components in the beam path of an afocal magnification system according to the invention with variable magnification.
Die Prinzipdarstellung in Fig.l zeigt die optischen Baugruppen eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen variablen telezentrischen Mikroskopsystems, gegliedert nach Objektiv, afokalem Vergrößerungssystem und Tubussystem.The schematic representation in Fig.l shows the optical components of an embodiment of the variable telecentric microscope system according to the invention, structured by objective, afocal magnification system and tube system.
Die Objektebene ist mit O bezeichnet. Das Objektiv mit der Brennweite f'= 80 mm besteht aus den Linsen Ll bis L8.The object plane is labeled O. The objective with the focal length f '= 80 mm consists of the lenses Ll to L8.
Die Eintrittspupille des Vergrößerungssystems ist mit EP bezeichnet, sie fällt mit dem bildseitigen Brennpunkt des Objektivs zusammen und erzeugt die objektseitige TeIe- zentrie. Das Vergrößerungssystem umfaßt die Linsengruppen LGl mit positiver Brechkraft, LG2 mit negativer Brechkraft, LG3 mit positiver Brechkraft, LG4 negativer Brechkraft und LG5 mit positiver Brechkraft. Die Linsengruppe LGl besteht aus den Linsen L9 und LlO und ist im Strahlengang fest positioniert. Die Linsengruppe LG2 besteht aus den Linsen LIl und L12 und ist in Richtung des Strahlengangs verschiebbar. Die Linsengruppe LG3 besteht aus den Linsen L13 und L14 und einer weiteren Linse L15 und ist in Richtung des Strahlengangs verschiebbar. Die Linsengruppe LG4 besteht aus den Linsen L16 und L17 und ist in Richtung des Strahlengangs verschiebbar. Die Linsengruppe LG5 besteht aus den Linsen L18 und L19 und ist im Strahlengang fest positioniert.The entrance pupil of the magnification system is designated EP, it coincides with the image-side focal point of the objective and produces the object-side center of division. The magnification system comprises the lens groups LG1 with positive refractive power, LG2 with negative refractive power, LG3 with positive refractive power, LG4 negative refractive power and LG5 with positive refractive power. The lens group LG1 consists of the lenses L9 and L10 and is fixedly positioned in the beam path. The lens group LG2 consists of the lenses LIl and L12 and is displaceable in the direction of the beam path. The lens group LG3 consists of the lenses L13 and L14 and another lens L15 and is displaceable in the direction of the beam path. The lens group LG4 consists of the lenses L16 and L17 and is displaceable in the direction of the beam path. The lens group LG5 consists of the lenses L18 and L19 and is firmly positioned in the beam path.
Die Austrittspupille des Vergrößerungssystems ist mit AP bezeichnet. Das Tubussystem hat die Brennweite f'=200 mm und besteht aus der Linse L20. Die Bildebene trägt die Bezeichnung B.The exit pupil of the magnification system is designated AP. The tube system has the focal length f '= 200 mm and consists of the lens L20. The image plane is called B.
Zwischen den Linsengruppen LGl und LG2 einerseits und den Linsengruppen LG3, LG4 und LG5 andererseits und somit auch zwischen der Eintrittspupille EP und der Austrittspupille AP ist ein Zwischenbild ZB ausgebildet.Between the lens groups LG1 and LG2 on the one hand and the lens groups LG3, LG4 and LG5 on the other hand, and thus also between the entrance pupil EP and the exit pupil AP, an intermediate image ZB is formed.
Mit der Verschiebung der Linsengruppen LG2 bis LG4 werden die Abstände Vl bis V5 zwischen den Linsengruppen LGl bis LG5 verändert und dadurch die Vergrößerung der Objektabbildung variiert.With the shift of the lens groups LG2 to LG4, the distances V1 to V5 between the lens groups LG1 to LG5 are changed, thereby varying the magnification of the object image.
Mit der Variation der Vergrößerung behalten die Eintrittspupille EP und die Austrittspupille AP ihre Positionen im Strahlengang relativ zu den ortsfesten Linsengruppen LGl und LG5 bei, während sich die Position des Zwischenbildes ZB mit der Variation der Vergrößerung ändert. - -With the variation of the magnification, the entrance pupil EP and the exit pupil AP maintain their positions in the beam path relative to the stationary lens groups LG1 and LG5, while the position of the intermediate image ZB changes with the variation of the magnification. - -
Die Konstruktionsdaten des Objektivs, des Vergrößerungssystems und des Tubussystems sind der angefügten Tabelle 1 zu entnehmen. Die Tabelle 2 gibt Auskunft über die Abstände Vl bis V5 zwischen den Linsengruppen LGl bis LG5 bei ausgewählten Vergrößerungseinstellungen.The design data of the objective, the magnification system and the tube system are shown in the attached table 1. Table 2 provides information about the distances Vl to V5 between the lens groups LG1 to LG5 at selected magnification settings.
Die Abbildung des Objektes liefert ein aufrechtes und seitenrichtiges Bild nach der Tubuslinse bzw. dem Tubussystem, so daß keine Anordnungen zur Bildaufrichtung erforderlich sind.The image of the object provides an upright and right-angled image after the tube lens or the tube system, so that no arrangements for image erection are required.
Fig.2 zeigt ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen afokalen Vergrößerungssystems, das insbesondere zur Verwendung in telezentrischen Mikroskopsystemen geeignet ist.FIG. 2 shows an exemplary embodiment of the afocal magnification system according to the invention, which is particularly suitable for use in telecentric microscope systems.
Das Vergrößerungssystem besteht aus den Linsengruppen LGl bis LG5 mir den bereits oben beschriebenen Eigenschaften hinsichtlich Brechkraft, Zusammensetzung aus Linsen L9 bis L19 und fester bzw. verschiebbarer Positionierung im Strahlengang. Die Eintrittspupille liegt vor der Linsengruppe LGl und ist mit EP bezeichnet.The magnification system consists of the lens groups LG1 to LG5 with the properties already described above in terms of refractive power, composition of lenses L9 to L19 and fixed or displaceable positioning in the beam path. The entrance pupil lies in front of the lens group LG1 and is designated EP.
Die Austrittspupille liegt nach der Linsengruppe LG5 und ist mit AP bezeichnet. Zwischen den Linsengruppen LGl und LG2 einerseits und den Linsengruppen LG3, LG4 und LG5 andererseits und somit auch zwischen der Eintrittspupille EP und der Austrittspupille AP ist ein Zwischenbild ZB ausgebildet.The exit pupil lies after the lens group LG5 and is designated by AP. Between the lens groups LG1 and LG2 on the one hand and the lens groups LG3, LG4 and LG5 on the other hand, and thus also between the entrance pupil EP and the exit pupil AP, an intermediate image ZB is formed.
Mit der Verschiebung der Linsengruppen LG2 bis LG4 werden die Abstände Vl bis V5 zwischen den Linsengruppen LGl bis LG5 verändert und so die Vergrößerung variiert. Mit der Variation der Vergrößerung behalten die Eintrittspupille EP - -With the shift of the lens groups LG2 to LG4, the distances Vl to V5 between the lens groups LG1 to LG5 are changed and thus the magnification varies. With the variation of magnification, the entrance pupil EP - -
und die Austrittspupille AP ihre Positionen im Strahlengang bei, dagegen ändert sich die Position des Zwischenbildes ZB mit der Variation der Vergrößerung.and the exit pupil AP their positions in the beam path, on the other hand, the position of the intermediate image ZB changes with the variation of the magnification.
Die Konstruktionsdaten des Vergrößerυngssystems, namentlich der Linsen L9 bis L19 und der daraus gebildeten Linsengruppen LGl bis LG5 sind der Tabelle 1 zu entnehmen. Die Tabelle 2 gibt Auskunft über die Abstände Vl bis V5 zwischen den Linsengruppen LGl bis LG5 bei ausgewählten Vergrößerungseinstellungen.The design data of the enlargement system, namely the lenses L9 to L19 and the lens groups LG1 to LG5 formed therefrom, are shown in Table 1. Table 2 provides information about the distances Vl to V5 between the lens groups LG1 to LG5 at selected magnification settings.
Im Rahmen der Erfindung liegt es, neben dem afokalen Vergrößerungssystem mit variabler Vergrößerung, wie vorstehend beschrieben, afokale Vergrößerungssysteme mit unveränderlicher Vergrößerung aus den Linsengruppen LGl bis LG5 nach Tabelle 1 zu bilden, wobei die Linsengruppen LGl bis LG5 in festen Abständen zueincuiuej: anzuordnen sind. Die Abstände sind der Tabelle 2 in Zuordnung zu der jeweils gewünschten Vergrößerung zu entnehmen. Ebenso sind in die Erfindung Systeme eingeschlossen, die sich durch proportionale Abwandlungen der geometrischen Daten ergeben.In the invention, in addition to the variable magnification afocal magnification system as described above, fixed magnification afocal magnification systems are to be formed from the lens groups LG1 to LG5 of Table 1, with the lens groups LG1 to LG5 being arranged at fixed pitches zueincuiuej. The distances are to be taken from Table 2 in association with the respective desired magnification. Also included in the invention are systems resulting from proportional variations of the geometric data.
Ein wesentlicher Vorteil der als besonders vorteilhaft beschriebenen Ausführung der Erfindung liegt darin, daß die Konstanz der bildseitigen Austrittspupillenlage gute Anwendungsmöglichkeiten für Mikroskopieverfahren wie Auflicht- Phasenkontrast, Interferenzkontrast, Differentialinterferenzkontrast (DIC) sowie Optische Kohärenz-Tomographie (OCT) oder scannende Verfahren bietet.An essential advantage of the embodiment of the invention which is described as particularly advantageous is that the constancy of the image-side exit pupil position offers good potential applications for microscopy methods such as incident-light phase contrast, interference contrast, differential interference contrast (DIC) and optical coherence tomography (OCT) or scanning methods.
Eine feste Blende am Ort der Austrittspupille ersetzt die variable Blende in der Eintrittspupille und gestattet konstante bildseitige Aperturen über dem gesamten Zoombereich. Die mit der Erfindung angestrebte Reduzierung des Durchmessers für die dem Vergrößerungssystem nachgeordnete Optik zeigt sich beispielhaft an der einfachen und schlanken Ausführung der Tubuslinse, wie aus Fig.l ersichtlich ist. A fixed aperture at the exit pupil location replaces the variable aperture in the entrance pupil and allows for constant image sided apertures over the entire zoom range. The desired reduction of the diameter for the magnification system downstream optics is shown by way of example of the simple and slim design of the tube lens, as shown in Fig.l can be seen.
BezeichDicken Abstand BrechzahlCharacter Thickness Distance Refractive index
Lfd. Nr . Radien r nung d a ne Abbezahl ve Ser. No . Radii tion e ab Abbezahl v e
1 Objekt1 object
100100
2 89,129562 89.12956
Ll 11,5 1,53019 76, 62Ll 11.5 1.53019 76, 62
3 -106,961483 -106.96148
9,485279.48527
4 327, 612424,327,61242
L2 11,5 1, 49845 81,05L2 11.5 1, 49845 81.05
5 -51,006155 -51,00615
L3 6,8 1, 61664 44,27L3 6.8 1, 61664 44.27
6 oo6 oo
0,208380.20838
7 102,397437 102,39743
L4 7,2 1,49845 81,05L4 7.2 1.49845 81.05
8 -239,05298-239,029
4, 999824, 99982
9 62, 458279 62, 45827
L5 10,5 1,53019 76,62L5 10.5 1.53019 76.62
10 -80,3217710 -80.32177
L6 7,2 1, 61664 44,27L6 7.2 1, 61664 44.27
11 37,8157111 37,81571
13,2898413.28984
12 -33,3449612-33, 34496
L7 3,5 1,51045 60,99L7 3.5 1.51045 60.99
13 172.8200513 172.82005
L8 5,9 1,76651 39,82L8 5.9 1.76651 39.82
14 -70, 9023414 -70, 90234
2,63692.6369
15 EP15 EP
55
16 305, 6618416 305, 66184
L9 6 1,71615 53, 6L9 6 1,71615 53, 6
17 -142,3607117 -142,36071
LlO 4 1,754529 35,09LlO 4 1.754529 35.09
18 -306,8623618-306,86236
VlVl
19 -53,3272619 -53,32726
LIl 1,5 1, 49845 81,05LIl 1.5 1, 49845 81.05
20 63, 4465420 63, 44654
L12 4 1,754529 35,09L12 4 1.754529 35.09
21 126, 9945221 126, 99452
V2V2
22 -56,7255122 -56,72551
L13 4,7 1, 743412 32,04L13 4.7 1, 743412 32.04
23 30,8743723 30,87437
L14 9,3 1,65376 55,88L14 9.3 1.65376 55.88
24 -40, 9516424 -40, 95164
0,10.1
25 45, 9784225 45, 97842
L15 6 1,75844 52,09L15 6 1,75844 52,09
26 OO26 OO
V3V3
27 ZB27 Eg
V4V4
28 -λS.46SQS L16 4,6 1,754529 35,0928 -λS.46SQS L16 4.6 6.754529 35.09
-8,22881-8.22881
L17 2,5 1,74791 44,57L17 2.5 1.74791 44.57
195,69747195.69747
V5V5
31,311631.3116
L18 3,3 1,754529 35,09L18 3.3 1.754529 35.09
13,7153413.71534
L19 4,1 1, 62033 63,04L19 4,1 1, 62033 63.04
-59,02686-59.02686
45, 7403745, 74037
APAP
62, 4545962, 45459
COCO
L20 4 1, 49845 81,05L20 4 1, 49845 81.05
-99,68997-99.68997
204 , 1558204, 1558
33
Bildimage
Tabelle 1 Table 1
CMCM
0) X!
Figure imgf000017_0001
Bezugszeichenliste
0) X!
Figure imgf000017_0001
LIST OF REFERENCE NUMBERS
Ll bis L20 LinsenLl to L20 lenses
LGl bis LG5 LinsengruppenLGl to LG5 lens groups
EP EintrittspupilleEP entrance pupil
AP AustrittspupilleAP exit pupil
ZB ZwischenbildEg intermediate picture
Vl bis V5 Abstände V1 to V5 distances

Claims

Patentansprücheclaims
1. Variables telezentrisches Mikroskopsystem, umfassend ein Objektiv, ein dem Objektiv nachgeordnetes variables afokales Ver- grόßerungssystem, bestehend aus mehreren Linsengruppen, von denen mindestens eine zur Änderung der Vergrößerung in Richtung des Strahlengangs verschiebbar ist, mit einer Eintrittspupille (EP) , die im bildseitigen Brennpunkt des Objektivs liegt, und einer Austrittspupille (AP), und ein dem Vergroßerungssystem nachgeordnetes Tubussystem, dadurch gekennzeichnet, daß das Vergroßerungssystem als afokales Vergroßerungssystem mit negativer Fernrohrvergroßerung ausgebildet ist, die Austrittspupille (AP) reell ist, und im Bereich zwischen der bintrittspupille (EP) und der Austrittspupille (AP) ein Zwischenbild (ZB) ausgebildet ist, das bei Änderung der Vergrößerung seine Lage ändert.1. A variable telecentric microscope system comprising an objective, a variable afocal magnification system arranged downstream of the objective, comprising a plurality of lens groups, at least one of which is displaceable in the direction of the beam path for changing the magnification, having an entrance pupil (EP) in the image-side Focal point of the lens is located, and an exit pupil (AP), and a magnification system downstream Tubussystem, characterized in that the magnification system is formed as afocal zoom magnification system with negative Fernrohrvergroßerung, the exit pupil (AP) is real, and in the area between the entrance pupil (EP ) and the exit pupil (AP) an intermediate image (ZB) is formed, which changes its position as the magnification changes.
2. Variables telezentrisches Mikroskopsystem nach Anspruch 1, bei dem die Positionen der Eintrittspupille (EP) und der Austrittspupille (AP) relativ zu ortsfesten Linsengruppen im Strahlengang konstant sind, und sich die Austrittspupille (AP) hinter der letzten verschiebbaren Linsengruppe des Vergroßerungswechslers befindet .2. A variable telecentric microscope system according to claim 1, wherein the positions of the entrance pupil (EP) and the exit pupil (AP) are constant relative to stationary lens groups in the beam path, and the exit pupil (AP) is behind the last displaceable lens group of the magnification changer.
3. Variables telezentrisches Mikroskopsystem nach Anspruch 1 oder 2, bei dem das Vergroßerungssystem aus mindestens vier Linsengruppen besteht. 3. A variable telecentric microscope system according to claim 1 or 2, wherein the magnification system consists of at least four lens groups.
4. Variables telezentrisches Mikroskopsystem nach einem der vorgenannten Ansprüche, bei dem das Objektiv eine Brennweite f im Bereich von 25 mm bis 500 mm aufweist, das Vergrößerungssystem für eine Fernrohrvergrößerung in einem Bereich zwischen -0,2fachen und dem -7,5fachen ausgestaltet ist, und das Tubussystem mit einer Brennweite f im Bereich von4. A variable telecentric microscope system according to any one of the preceding claims, wherein the objective has a focal length f in the range of 25 mm to 500 mm, the magnification system is designed for telescope magnification in a range between -0.2 times and -7.5 times, and the tube system with a focal length f in the range of
20 mm bis 500 mm ausgeführt ist.20 mm to 500 mm is executed.
5. Variables telezentrisches Mikroskopsystem nach Anspruch 4, bei dem das Objektiv eine Brennweite f'=80 mm aufweist, das Vergrößerungssystem für eine Fernrohrvergrößerung in einem Bereich zwischen dem -0,25fachen und dem -5,0fachen ausgestaltet ist, und das Tubussystem mit einer Brennweite f'=200 mm ausgeführt ist.5. A variable telecentric microscope system according to claim 4, wherein the lens has a focal length f '= 80 mm, the magnification system for a telescope magnification in a range between -0.25 times and -5.0 times is designed, and the tube system with a Focal length f '= 200 mm is executed.
6. Variables telezentrisches Mikroskopsystem nach einem der vorgenannten Ansprüche mit folgenden Konstruktionsdaten für das Objektiv, das Vergrößerungssystem und das Tubussystem:6. A variable telecentric microscope system according to one of the preceding claims with the following construction data for the objective, the magnification system and the tube system:
Figure imgf000020_0001
Figure imgf000021_0001
L18 3 , 3 1,754529 35,09
Figure imgf000020_0001
Figure imgf000021_0001
L18 3, 3 1.754529 35.09
LG 5 13 , 71534 L19 4 , 1 1,62033 63,04LG 5 13, 71534 L19 4, 1 1.62033 63.04
59 , 0268659, 02686
45 , 74 03745, 74,037
AP 62 , 454 59AP 62, 454 59
OO L20 Tubus 4 1,49845 81,05OO L20 Tubus 4 1,49845 81,05
99 , 6899799, 68997
204,15583 Bi ld204.15583 Bi ld
Afokales Vergrößerungssystem, bestehend aus mehreren Linsengruppen, von denen mindestens eine zur Änderung der Vergrößerung in Richtung des Strahlengangs verschiebbar ist, mit einer ortsfesten objektseitigen Eintrittspupille (EP) und einer bildseitigen Austrittspupille (AP) , gekennzeichnet durch eine variable negative Fernrohrvergroßerung , eine reelle Austrittspupille (AP) , und ein im Bereich zwischen der Eintrittspupille (EP) und der Austrittspupille (AP) ausgebildetes Zwischenbild (ZB) , das bei Änderung der Vergrößerung seine Lage ändert.Afocal magnification system comprising a plurality of lens groups, at least one of which is displaceable in the direction of the beam path for changing the magnification, with a stationary object-side entrance pupil (EP) and an exit pupil (AP) on the image side, characterized by a variable negative telescope magnification, a real exit pupil ( AP), and an intermediate image (ZB) formed in the region between the entrance pupil (EP) and the exit pupil (AP), which changes position as the magnification changes.
Afokales Vergrößerungssystem nach Anspruch 7, bei dem die Positionen der Eintrittspupille (EP) und der Austrittspupille (AP) relativ zu ortsfesten Linsengruppen im Strahlengang konstant sind, und sich die Austrittspupille (AP) hinter der letzten verschiebbaren Linsengruppe des Vergrößerungswechslers befindet . An afocal magnifying system according to claim 7, wherein the positions of the entrance pupil (EP) and the exit pupil (AP) are constant relative to stationary lens groups in the beam path, and the exit pupil (AP) is behind the last displaceable lens group of the magnification changer.
9. Afokales Vergrößerungssystem nach einem der Ansprüche 7 oder 8, ausgebildet für eine variable Vergrößerung in einem Bereich vom -0,2fachen bis -7,5fachen.The afocal magnifying system according to any one of claims 7 or 8, adapted for variable magnification in a range of -0.2 times to -7.5 times.
10. Afokales Vergrößerungssystem nach einem der Ansprüche 7 bis 9, ausgestaltet für eine variable Vergrößerung in einem Bereich vom -0,25fachen bis -5, Ofachen, umfassend fünf Linsengruppen (LGl, LG2, LG3, LG4 , LG5) , wovon, objektseitig beginnend, die erste Linsengruppe (LGl) und fünfte Linsengruppe (LG5) fest im Strahlengang positioniert sind, während die dazwischen liegenden drei Linsengruppen (LG2, LG3, LG4 ) beweglich sind, und mit einer Brechkraftverteilung + - x + - + der festen Linsengruppen (LGl, LG5) und der beweglichen Linsengruppen (LG2, LG3, LG4), wobei x die Position des Zwischenbildes (ZB) zwischen den Linsengruppen LG2 und LG3 ist.The afocal magnifying system according to any one of claims 7 to 9, adapted for variable magnification in a range from -0.25 times to -5.0 times, comprising five lens groups (LG1, LG2, LG3, LG4, LG5), starting from the object side in that the first lens group (LG1) and fifth lens group (LG5) are fixedly positioned in the beam path, while the intervening three lens groups (LG2, LG3, LG4) are movable, and having a refractive power distribution + - x + - + of the fixed lens groups (LGl , LG5) and the movable lens groups (LG2, LG3, LG4), where x is the position of the intermediate image (ZB) between the lens groups LG2 and LG3.
11. Afokales Vergrößerungssystem nach einem der Ansprüche 7 bis 10 mit folgenden Konstruktionsdaten:11. afocal magnification system according to one of claims 7 to 10 with the following design data:
Figure imgf000023_0001
Figure imgf000024_0001
Figure imgf000023_0001
Figure imgf000024_0001
12. Afokales Vergrößerungssystem nach Anspruch 11 mit ausgewählten Vergrößerungen F bei den variablen Abständen Vl bis V5 nach folgender Tabelle: r -5,00 -2 ,28 -1 , 04 -0 ,4712. afocal magnification system according to claim 11 with selected magnifications F at the variable distances Vl to V5 according to the following table: r -5.00 -2, 28 -1, 04 -0, 47
V -0 ,25V -0, 25
Vl 179,450 177 ,381 128 ,983 61, 435 1, 900Vl 179,450 177, 381 128, 983 61, 435 1, 900
V2 34,595 5, 109 2, 000 6, 154 31, 079V2 34,595 5, 109 2, 000 6, 154 31, 079
V3 15,000 27, 953 51, 658 65, 386 68, 113V3 15,000 27, 953 51, 658 65, 386 68, 113
V4 17,005 44, 754 77, 918 131 ,914 165 ,341V4 17,005 44, 754 77, 918 131, 914 165, 341
V5 23,850 14, 703 9, 342 5, 012 3, 467 V5 23,850 14, 703 9, 342 5, 012 3, 467
PCT/EP2010/000129 2009-01-15 2010-01-13 Variable telecentric microscope system WO2010081678A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102009004741.7 2009-01-15
DE102009004741A DE102009004741A1 (en) 2009-01-15 2009-01-15 Variable telecentric microscope system

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2010081678A1 true WO2010081678A1 (en) 2010-07-22

Family

ID=42040486

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2010/000129 WO2010081678A1 (en) 2009-01-15 2010-01-13 Variable telecentric microscope system

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102009004741A1 (en)
WO (1) WO2010081678A1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013006999A1 (en) 2013-04-19 2014-10-23 Carl Zeiss Microscopy Gmbh Telecentric modular zoom system
CN104516096A (en) * 2013-10-08 2015-04-15 卡尔蔡司显微镜有限责任公司 Tube lens unit

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012223712A1 (en) 2012-12-19 2014-06-26 Carl Zeiss Microscopy Gmbh VARIABLE PICTURE SYSTEM WITH LENS FIXED
DE102013112212B4 (en) * 2013-11-06 2022-03-10 Carl Zeiss Smt Gmbh Optical zoom device, optical imaging device, optical zoom method and imaging method for microscopy
DE102013018672B4 (en) 2013-11-07 2024-05-08 Carl Zeiss Microscopy Gmbh MULTISPOT SCANNING MICROSCOPE
DE102014202052B4 (en) 2014-02-05 2023-04-20 Carl Zeiss Microscopy Gmbh Optical system for digital microscopy
JP6427344B2 (en) 2014-06-20 2018-11-21 オリンパス株式会社 Variable magnification relay optical system and imaging device

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003161884A (en) * 2001-11-26 2003-06-06 Nikon Corp Afocal zoom lens
JP2004170697A (en) * 2002-11-20 2004-06-17 Nikon Corp Afocal zoom lens
US20040156118A1 (en) * 2002-08-08 2004-08-12 Olympus Corporation Zoom photographic optical system
EP1544653A1 (en) * 2003-12-19 2005-06-22 CARL ZEISS JENA GmbH Afocal zoom system
EP1617251A1 (en) * 2004-07-16 2006-01-18 CARL ZEISS JENA GmbH Zoom lens for a light scanning microscope having a point light source and its use
US20060092504A1 (en) 2004-09-16 2006-05-04 Kazuhiro Hayashi Microscope system
US20060114554A1 (en) 2004-11-29 2006-06-01 Nikon Corporation Zoom microscope
WO2009031549A1 (en) * 2007-09-04 2009-03-12 Nikon Corporation Relay variable magnification optical system and microscope with same

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003161884A (en) * 2001-11-26 2003-06-06 Nikon Corp Afocal zoom lens
US20040156118A1 (en) * 2002-08-08 2004-08-12 Olympus Corporation Zoom photographic optical system
JP2004170697A (en) * 2002-11-20 2004-06-17 Nikon Corp Afocal zoom lens
EP1544653A1 (en) * 2003-12-19 2005-06-22 CARL ZEISS JENA GmbH Afocal zoom system
EP1617251A1 (en) * 2004-07-16 2006-01-18 CARL ZEISS JENA GmbH Zoom lens for a light scanning microscope having a point light source and its use
US20060092504A1 (en) 2004-09-16 2006-05-04 Kazuhiro Hayashi Microscope system
US20060114554A1 (en) 2004-11-29 2006-06-01 Nikon Corporation Zoom microscope
WO2009031549A1 (en) * 2007-09-04 2009-03-12 Nikon Corporation Relay variable magnification optical system and microscope with same

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013006999A1 (en) 2013-04-19 2014-10-23 Carl Zeiss Microscopy Gmbh Telecentric modular zoom system
US9429740B2 (en) 2013-04-19 2016-08-30 Carl Zeiss Microscopy Gmbh Telecentric modular zoom system
DE102013006999B4 (en) 2013-04-19 2022-11-03 Carl Zeiss Microscopy Gmbh Telecentric modular zoom system
CN104516096A (en) * 2013-10-08 2015-04-15 卡尔蔡司显微镜有限责任公司 Tube lens unit

Also Published As

Publication number Publication date
DE102009004741A1 (en) 2010-07-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102013006999B4 (en) Telecentric modular zoom system
WO2010081678A1 (en) Variable telecentric microscope system
DE102010045860B4 (en) Zoom system of high spread
EP1746451B1 (en) Telescope with wide field of view and variable magnification
EP1801634A1 (en) Telescope with variable enlargement
DE4204467A1 (en) VARIO LENS
DE102012214303A1 (en) Optical system for imaging an object
DE19546746B4 (en) Zoom system for at least two stereoscopic observation beam paths
DE102005050171B4 (en) Optical magnification change system for providing optical image magnification and microscope with such
DE102012006749B4 (en) Stereo microscope
DE1903626A1 (en) Optical device
DE102012205601A1 (en) Optical system e.g. terrestrial telescope for terrestrial observation of object in e.g. sport region, has lens that is provided with optical units which are displaced along optical axis for magnification of image of object
EP0085308B1 (en) System with variable front focal distance and focal length
DE102005046476A1 (en) microscope objective
DE102010061862B4 (en) Optical inspection system
DE19649677A1 (en) Variable focus lens, especially for frame camera
DE102015225641A1 (en) zoom lens
DE102018204155A1 (en) Variable focal length lens and method of controlling the lens
DE4209901A1 (en) Lens system for microscope - has equipment to adjust overall focal length of system
DE102005043870A1 (en) Microscope with focusing device for observation of deep structures on objects
EP2376963B1 (en) Magnifying system which is telecentric on both sides
DE102008032337A1 (en) Microscope objective for viewing object in imaging-and incident illumination optical path, has lens group arranged in incident illumination tube lens and partially permeable mirror of mirror arrangement
DE2040722A1 (en) Pancratic lens, especially for photographic recordings
DE1301152B (en) Pancratic photo lens
DE936300C (en) Illumination device for phase contrast reflected light microscopes

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 10704738

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 10704738

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1