DE3326352C2 - Mikroskopobjektiv mit sechs Linsengliedern - Google Patents

Abstract

Das Mikroskopobjektiv enthält sechs Linsenglieder, und zwar ein erstes Linsenglied in Form einer gegenstandsseitig mit kleinem Krümmungsradius konkaven positiven Meniskuslinse, ein zweites Linsenglied in Form einer gegenstandsseitig konkaven positiven Meniskuslinse, ein drittes Linsenglied in Form eines Kittgliedes aus drei Linsen, und zwar einer bikonvexen Linse, einer bikonkaven Linse und einer bikonvexen Linse, ein viertes Linsenglied mit positiver Brechkraft, das aus einer Einzellinse bzw. einem zweilinsigen Kittglied bestehen kann, ein fünftes Linsenglied mit positiver Brechkraft, das aus einem dreilinsigen bzw. zweilinsigen Kittglied bestehen kann, und ein sechstes Linsenglied in Form eines Kittgliedes aus einer positiven Linse und einer negativen Linse und zeichnet sich durch die Erfüllung der folgenden Bedingungen aus: 1) 5,0 = f ↓1/f = 6,7 2) 4,3 = f ↓- ↓6/f = 6,5 3) 2 = f ↓3 ↓n/f = 3 4) v ↓1 ↓0 = 31 5) n ↓9 = 1,6.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Mikroskopobjektiv mit sechs Linsengliedern, enthaltend ein erstes Linsenglied mit positiver Brechkraft, ein zweites Linsenglied in Form einer gegenstandsseitig konkaven positiven Meniskuslinse, ein drittes Linsenglied in Form eines Kittglieds aus drei Linsen, und zwar einer bikonvexen Linse und einer bikonkaven Linse und einer bikonvexen Linse, ein viertes Linsenglied mit positiver Brechkraft, ein fünftes Linsenglied mit positiver Brechkraft und ein sechstes Linsenglied in Form eines Kittglieds aus einer positiven und einer negativen Linse.

Aus der DE-OS 28 28 173 ist ein Immersionsapochromat dieses Aufbaus bekannt, der ein erstes halbkugelförmiges Linsenglied mit eingebetteter halbkugelförmiger Linse besitzt, während die JA-OS 75 614/81 ein Objektiv vom Trockentyp mit 100facher Vergrößerung beschreibt, das eine numerische Apertur von 0,9 besitzt.

Für ein Objektiv vom Trockentyp mit 100facher Vergrößerung ist aber eine möglichst große numerische Apertur wünschenswert, und zwar bis zu etwa 0,95. Wenn jedoch die numerische Apertur größer als 0,9 ist, ist es schwierig, die Aberration zu korrigieren, insbesondere die chromatische Längsaberration. Deshalb wird der Verlauf der Korrekturkurven für sphärische Aberration ungünstig. Auch ist bei dem Objektiv nach der JA-OS 75 614/81 die Bildfeldkrümmung nicht ausreichend korrigiert, und es kann daher kein gutes Bild bis zum Randbereich des Bildfeldes erhalten werden.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Mikroskopobjektiv anzugeben, dessen Aberrationen, wie Bildfeldkrümmung, gut korrigiert sind zusammen mit gleichzeitiger guter Korrektur der chromatischen Längsaberration und bei dem die numerische Apertur mehr als 0,9 beträgt und das sich durch eine hohe Vergrößerung auszeichnet.

Dies wird erreicht durch die in den Ansprüchen gekennzeichneten Merkmale.

Die Erfindung wird nun anhand erfindungsgemäßer Objektive mit Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert.

In den Zeichnungen zeigt

Fig. 1 Schnittbilder erfindungsgemäßer Objektive 1, 2 und 4,

Fig. 2 ein Schnittbild eines dritten Objektivs nach der vorliegenden Erfindung, und

Fig. 3 bis 6 Korrekturkurven der erfindungsgemäßen Objektive 1 bis 4.

Die erfindungsgemäßen Objektive enthalten sechs Linsenglieder mit einem ersten Linsenglied in Form einer gegenstandsseitig mit kleinem Krümmungsradius konkaven positiven Meniskuslinse, einem zweiten Linsenglied in Form einer gegenstandsseitig konkaven positiven Meniskuslinse, einem dritten Linsenglied in Form eines Kittgliedes aus drei Linsen, und zwar einer bikonvexen Linse, einer bikonkaven Linse und einer bikonvexen Linse, einem vierten Linsenglied mit positiver Brechkraft, einem fünften Linsenglied mit positiver Brechkraft, und einem sechsten Linsenglied in Form eines Kittgliedes aus einer positiven und einer negativen Linse.

Bei der Entwicklung der erfindungsgemäßen Objektive hat sich die Einhaltung der folgenden Bedingungen aus den nachstehend näher erläuterten Gründen als wesentlich erwiesen:

(1) 5,0 </= f[tief]1/f </= 6,7

(2) 4,3 </= -f[tief]56/f </= 6,5

(3) 2 </= -f[tief]3n/f </= 3

(4) kleines Ny[tief]10 </= 31

(5) n[tief]9 >/= 1,6

Darin bezeichnen:

f die Brennweite des Objektivs,

f[tief]1 die Brennweite des ersten Linsengliedes,

f[tief]56 die Gesamtbrennweite vom fünftem und sechstem Linsenglied,

f[tief]3n die Brennweite der bikonkaven Linse im dritten Linsenglied,

kleines Ny[tief]10 die Abbe-Zahl der das sechste Linsenglied bildenden positiven Linse und

n[tief]9 den Brechungsindex der bildseitig im fünften Linsenglied angeordneten Linse.

Von diesen Bedingungen dienen die Bedingungen (1) und (2) zur Korrektur von Aberrationen, insbesondere sphärischer Aberration, Koma und Bildfeldkrümmung. Wenn der obere Grenzwert der Bedingung (1) überschritten wird, wird die Brechkraft für die paraxialen Strahlen schwach und auch die sammelnde Wirkung wird schwach, und infolgedessen werden die Einfallshöhen der paraxialen Strahlen auf den im hinteren Teil des Objektivs angeordneten Linsen groß. Darüber hinaus wird die brechende Wirkung für den oberen Strahl und die brechende Wirkung für den unteren Strahl unausgeglichen, und der Ausgleich der Koma wird ungünstig.

Wenn der untere Grenzwert der Bedingung (1) unterschritten wird, wird die Brechkraft des ersten Linsenglieds zu stark. Da das erste Linsenglied einen großen Einfluß auf die Korrektur der Bildfeldkrümmung besitzt, kann die Petzval-Summe nicht günstig korrigiert werden, wenn die Brechkraft des ersten Linsengliedes zu stark ist, und infolgedessen bleibt die Bildfeldkrümmung unterkorrigiert. Das bedeutet, daß, wenn der untere Grenzwert der Bedingung (1) unterschritten ist, die Bildfeldkrümmung ungünstig ist und es unmöglich ist, ein gutes Bild bis zum Bildfeldrand zu erhalten.

Wenn der obere Grenzwert der Bedingung (2), -f[tief]56/f überschritten wird, wird die obere Strahlung bezüglich Koma überkorrigiert. Wenn andererseits -f[tief]56/f den unteren Grenzwert der Bedingung (2) unterschreitet, wird die obere Strahlung bezüglich Koma unterkorrigiert. In jedem Fall wird der Ausgleich der Koma ungünstig.

Die Bedingung (3) begrenzt die Brechkraft der negativen Linse im dritten Linsenglied und dient dazu, die Krümmung der Kurve der chromatischen Längsaberration zu beseitigen.

Die erfindungsgemäßen Objektive sind so ausgebildet, daß die chromatische Aberration des Objektivs insgesamt günstig korrigiert ist, indem die Brechkraft der negativen Linse auf einem geeigneten Wert gehalten wird. Wenn -f[tief]3n/f den unteren Grenzwert der Bedingung (3) unterschreitet, wird die chromatische Aberration dieser negativen Linse überkorrigiert, infolgedessen neigen sich die F-Linie und die g-Linie beträchtlich zur Plus-Seite bei mittlerer numerischer Apertur. Wenn -f[tief]3n/f den oberen Grenzwert der Bedingung (3) überschreitet, wird die chromatische Aberration der negativen Linse unterkorrigiert. Infolgedessen neigen sich die F-Linie und die g-Linie des Objektivs zur Minus-Seite bei großer numerischer Apertur.

Die Bedingung (4) dient auch zur Korrektur von chromatischen Aberrationen. Sie dient zur Korrektur der chromatischen Queraberration und gleichzeitig trägt sie auch zur Korrektur von chromatischer Längsaberration bei.

Wenn die Bedingung (4) nicht erfüllt ist, werden sowohl chromatische Queraberration als auch chromatische Längsaberration ungünstig. Es kann zwar sein, daß die chromatische Queraberration durch andere Linsen korrigiert werden kann, die chromatische Längsaberration kann jedoch nicht korrigiert werden, so daß der Verlauf der Korrekturkurven für sphärische Aberration ungünstig wird.

Wenn n[tief]9 nicht die Bedingung (5) erfüllt, wird die Brechkraft der negativen Linse, die bildseitig im fünften Linsenglied angeordnet wird, für die oberen Strahlen unausgeglichen im Verhältnis zur Brechkraft der negativen Linse für die untere Strahlung bezüglich der außeraxialen Strahlen bei großer numerischer Apertur und der Ausgleich der Koma des Objektivs wird ungünstig.

Die erfindungsgemäßen Objektive 1 bis 4 haben die nachstehend in den Tabellen 1 bis 4 aufgeführten Daten.

Tabelle 1

Fortsetzung

Tabelle 2

Tabelle 3

Tabelle 4

Fortsetzung

Darin bezeichnen:

r[tief]1 bis r[tief]17 die Krümmungsradien der Linsen,

d[tief]1 bis d[tief]16 die Dicken der Linsen bzw. Luftabstände zwischen den Linsen,

n[tief]1 bis n[tief]11 die Brechungsindizes der Linsen,

kleines Ny[tief]1 bis kleines Ny[tief]11 die Abbe-Zahlen der Linsen,

kleines Beta die Vergrößerung,

WD den Arbeitsabstand und

f die Brennweite des Objektivs.

Von den erfindungsgemäßen Objektiven haben die Objektive 1, 2 und 4 den schematisch in Fig. 1 dargestellten Aufbau. Das bedeutet, daß das vierte Linsenglied als eine positive Einzellinse und das fünfte Linsenglied als ein Kittglied aus drei Linsen, einer negativen Meniskuslinse, einer bikonvexen Linse und einer negativen Linse ausgebildet ist. Daher bezeichnen n[tief]6 und kleines Ny[tief]6 den Brechungsindex bzw. die Abbe-Zahl des vierten Linsengliedes. n[tief]7, n[tief]8 und n[tief]9 betreffen die Brechungsindizes der negativen Meniskuslinse, der bikonvexen Linse und der negativen Linse, die das fünfte Linsenglied bilden und kleines Ny[tief]7, kleines Ny[tief]8 und kleines Ny[tief]9 die Abbe-Zahlen der das fünfte Linsenglied bildenden negativen Meniskuslinse, bikonvexen Linse und negativen Linse.

Das erfindungsgemäße Objektiv 3 hat den schematisch in Fig. 2 dargestellten Aufbau. Das bedeutet, daß das vierte Linsenglied als ein Kittglied aus zwei Linsen, nämlich einer bikonvexen Linse und einer negativen Meniskuslinse besteht und das fünfte Linsenglied als Kittglied aus einer bikonvexen Linse und einer negativen Linse aufgebaut ist. Daher bezeichnen n[tief]6, n[tief]7, n[tief]8 und n[tief]9 der Reihe nach die Brechungsindizes der das vierte Linsenglied bildenden bikonvexen Linse und negativen Meniskuslinse bzw. der das fünfte Linsenglied bildenden bikonvexen Linse und negativen Linse. In der gleichen Weise sind kleines Ny[tief]6, kleines Ny[tief]7, kleines Ny[tief]8 und kleines Ny[tief]9 die Abbe-Zahlen der das vierte Linsenglied bildenden bikonvexen Linse und negativen Meniskuslinse und der das fünfte Linsenglied bildenden bikonvexen Linse und negativen Linse.

Claims (4)

1. Mikroskopobjektiv mit sechs Linsengliedern, enthaltend ein erstes Linsenglied mit positiver Brechkraft, ein zweites Linsenglied in Form einer gegenstandsseitig konkaven positiven Meniskuslinse, ein drittes Linsenglied in Form eines Kittgliedes aus drei Linsen, und zwar einer bikonvexen Linse und einer bikonkaven Linse und einer bikonvexen Linse, ein viertes Linsenglied mit positiver Brechkraft, ein fünftes Linsenglied mit positiver Brechkraft und ein sechstes Linsenglied in Form eines Kittgliedes aus einer positiven und einer negativen Linse, gekennzeichnet durch folgende Daten +/- 5 %

Tabelle 1

Darin bezeichnen:

r[tief]1 bis r[tief]17 die Krümmungsradien der Linsen,

d[tief]1 bis d[tief]16 die Dicken der Linsen bzw. Luftabstände zwischen den Linsen,

n[tief]1 bis n[tief]11 die Brechungsindizes der Linsen,

kleines Ny[tief]1 bis kleines Ny[tief]11 die Abbe-Zahlen der Linsen,

kleines Beta die Vergrößerung,

WD den Arbeitsabstand und

f die Brennweite des Objektivs.

2. Mikroskopobjektiv mit sechs Linsengliedern, enthaltend ein erstes Linsenglied mit positiver Brechkraft, ein zweites Linsenglied in Form einer gegenstandsseitig konkaven positiven Meniskuslinse, ein drittes Linsenglied in Form eines Kittglieds aus drei Linsen, und zwar einer bikonvexen Linse und einer bikonkaven Linse und einer bikonvexen Linse, ein viertes Linsenglied mit positiver Brechkraft, ein fünftes Linsenglied mit positiver Brechkraft und ein sechstes Linsenglied in Form eines Kittgliedes aus einer positiven und einer negativen Linse, gekennzeichnet durch folgende Daten +/- 5 %

Tabelle 2

Darin bezeichnen:

r[tief]1 bis r[tief]17 die Krümmungsradien der Linsen,

d[tief]1 bis d[tief]16 die Dicken der Linsen bzw. Luftabstände zwischen den Linsen,

n[tief]1 bis n[tief]11 die Brechungsindizes der Linsen,

kleines Ny[tief]1 bis kleines Ny[tief]11 die Abbe-Zahlen der Linsen,

kleines Beta die Vergrößerung,

WD den Arbeitsabstand und

f die Brennweite des Objektivs.

3. Mikroskopobjektiv mit sechs Linsengliedern, enthaltend ein erstes Linsenglied mit positiver Brechkraft, ein zweites Linsenglied in Form einer gegenstandsseitig konkaven positiven Meniskuslinse, ein drittes Linsenglied in Form eines Kittglieds aus drei Linsen, und zwar einer bikonvexen Linse und einer bikonkaven Linse und einer bikonvexen Linse, ein viertes Linsenglied mit positiver Brechkraft, ein fünftes Linsenglied mit positiver Brechkraft und ein sechstes Linsenglied in Form eines Kittgliedes aus einer positiven und einer negativen Linse, gekennzeichnet durch folgende Daten +/- 5 %

Tabelle 3

Fortsetzung

Darin bezeichnen:

r[tief]1 bis r[tief]17 die Krümmungsradien der Linsen,

d[tief]1 bis d[tief]16 die Dicken der Linsen bzw. Luftabstände zwischen den Linsen,

n[tief]1 bis n[tief]11 die Brechungsindizes der Linsen,

kleines Ny[tief]1 bis kleines Ny[tief]11 die Abbe-Zahlen der Linsen,

kleines Beta die Vergrößerung,

WD den Arbeitsabstand und

f die Brennweite des Objektivs.

4. Mikroskopobjektiv mit sechs Linsengliedern, enthaltend ein erstes Linsenglied mit positiver Brechkraft, ein zweites Linsenglied in Form einer gegenstandsseitig konkaven positiven Meniskuslinse, ein drittes Linsenglied in Form eines Kittglieds aus drei Linsen, und zwar einer bikonvexen Linse und einer bikonkaven Linse und einer bikonvexen Linse, ein viertes Linsenglied mit positiver Brechkraft, ein fünftes Linsenglied mit positiver Brechkraft und ein sechstes Linsenglied in Form eines Kittgliedes aus einer positiven und einer negativen Linse, gekennzeichnet durch folgende Daten +/- 5 %

Tabelle 4

Fortsetzung

Darin bezeichnen:

r[tief]1 bis r[tief]17 die Krümmungsradien der Linsen,

d[tief]1 bis d[tief]16 die Dicken der Linsen bzw. Luftabstände zwischen den Linsen,

n[tief]1 bis n[tief]11 die Brechungsindizes der Linsen,

kleines Ny[tief]1 bis kleines Ny[tief]11 die Abbe-Zahlen der Linsen,

kleines Beta die Vergrößerung,

WD den Arbeitsabstand und

f die Brennweite des Objektivs.