DE102008020345B4 - Apochromatic immersion objective for microscopes - Google Patents
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Abstract
Apochromatisches Immersionsobjektiv mit einem Arbeitsabstand dim Bereich 0,3 f'< d< f', wobei f'die Gesamtbrennweite des Immersionsobjektivs ist, bestehend aus von der Objektebene aus gesehen, in der angegeben Reihenfolge und ohne weitere Linsen oder Linsengruppen:- einer ersten Linsengruppe (G1) mit insgesamt einer positiven Brechkraft und einer Brennweite f',welche dem Ein- bis Zweifachen der Brennweite f'des Immersionsobjektivs entspricht, bestehend aus einer Meniskuslinse (L1) oder einem aus zwei Linsen zusammengesetzten Kittglied, einer Einzellinse (L2) mit positiver Brechkraft und einem aus mehreren Linsen (L3, L4, L5) zusammengesetzten Kittglied,- einer zweiten Linsengruppe (G2), mit einer geringen Brechkraft und einer Brennweite |f'| > 5*f', bestehend aus einem, aus zwei Linsen (L6; L7) zusammengesetzten Kittglied, wobei mindestens eine der Linsen (L6; L7) aus einem Glas mit anormaler Teildispersion besteht, und- einer dritten Linsengruppe (G3), bestehend in der Reihenfolge aus einer Einzellinse (L8) mit positiver Brechkraft und zwei, aus jeweils zwei Linsen zusammengesetzten Kittgliedern (L9; L10 und L11; L12) nach Art eines Doppelgauss-Aufbaus.Apochromatic immersion objective with a working distance dim range 0.3 f '<d <f', where f 'is the total focal length of the immersion objective, consisting of the object plane, in the given order and without further lenses or lens groups: a first lens group (G1) having a total of a positive refractive power and a focal length f ', which corresponds to one to two times the focal length f'ers immersion lens, consisting of a meniscus lens (L1) or a composite of two lenses cemented element, a single lens (L2) with positive Refractive power and a composite of several lenses (L3, L4, L5) Kittglied, - a second lens group (G2), with a low refractive power and a focal length | f '| '5 * f', consisting of a cemented element composed of two lenses (L6; L7), at least one of which (L6; L7) consists of an abnormally dispersed glass and a third lens group (G3) consisting of the order of a single lens (L8) with positive refractive power and two, composed of two lenses cemented elements (L9, L10 and L11; L12) in the manner of a Doppelgauss structure.
Description
Die Erfindung betrifft ein Abbildungssystem für Mikroskope, insbesondere ein Immersionsobjektiv, wobei das Objektiv einen großen Objektabstand und, bis in den ultravioletten Wellenlängenbereich hinein, eine hohe Transmission besitzt, sowie apochromatisch vom ultravioletten bis in den infraroten Wellenlängenbereich hinein korrigiert ist. Als Tubussystem findet zusammen mit dem Objektiv ein so genannter Standard-Tubus in den Mikroskopen Anwendung.The invention relates to an imaging system for microscopes, in particular an immersion objective, wherein the objective has a large object distance and, up to the ultraviolet wavelength range, a high transmission, as well as apochromatically corrected from the ultraviolet to the infrared wavelength range. As a tube system, a so-called standard tube in the microscope is used together with the objective.
Die Leistungsfähigkeit eines Mikroskops ist wesentlich abhängig von den Leistungsdaten und der Korrektionsgüte der Objektive. Zur Charakterisierung der Leistungsfähigkeit dienen u.a. die Apertur oder Auflösung, das aufgenommene Objektfeld und die Größe des nutzbaren Spektralbereiches. Die Korrektionsgüte wird auch vorwiegend durch die Ebnung des Bildfeldes und die Farbkorrektur bestimmt.The performance of a microscope is essentially dependent on the performance data and the correction quality of the objectives. To characterize the performance are u.a. the aperture or resolution, the captured object field and the size of the usable spectral range. The correction quality is also determined primarily by the flattening of the image field and the color correction.
Wichtig für die Anwendung von Mikroskopen mit hochwertigen Objektiven mit einer hohen Apertur, insbesondere für Live-Cell-Imaging, d.h. Beobachtungen an lebenden Objekten, sind die Realisierung einer guten Probenzugänglichkeit und eines großen Objektfeldes. Bei den bisher bekannten Standard-Immersionsobjektiven müssen wegen der geforderten guten Probenzugänglichkeit Abstriche bei der chromatischen Korrektion gemacht werden, um einen größeren Arbeitsabstand bei jedoch mittleren Aperturen zu bekommen. Spezial-Immersionsobjektive, wie beispielsweise in der
Als weitere Forderungen an das Objektiv sind die einheitliche Abgleichlänge von 45 mm, eine Transmission bis zu Wellenlängen von 340 nm in den ultravioletten Spektralbereich hinein, sowie eine apochromatische Korrektion im Wellenlängenbereich von 436 nm bis 900 nm zu nennen.Further demands on the objective are the uniform adjustment length of 45 mm, a transmission up to wavelengths of 340 nm in the ultraviolet spectral range, as well as an apochromatic correction in the wavelength range from 436 nm to 900 nm.
Traditionell weisen Mikroskopobjektive mit einer hohen numerischen Apertur auch eine hohe Vergrößerung auf. Hohe Aperturen bei gleichzeitig großen Objektfeldern infolge geringerer Vergrößerung sind nur mit neuen Objektivansätzen zu erreichen. Dieses betrifft auch Immersionsobjektive, wobei hier eine gute Probenzugänglichkeit und ein möglichst großer Arbeitsabstand wichtig sind. So werden bisher überwiegend bei der Manipulation an lebenden Zellen Objektive mit Wasser als Immersionsflüssigkeit eingesetzt, wobei ein Eingriffswinkel von mindestens 35° frei zugänglich sein muss, um verschiedene Geräte und Manipulatoren einsetzen und handhaben zu können.Traditionally, microscope objectives with a high numerical aperture also have a high magnification. High apertures with simultaneously large object fields due to lower magnification can only be achieved with new objective approaches. This also applies to immersion objectives, with good sample accessibility and the greatest possible working distance being important here. So far, mainly used in the manipulation of living cells lenses with water as immersion liquid, with a pressure angle of at least 35 ° must be freely accessible to use and manipulate various devices and manipulators can.
Aus der
Das in der
So liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde ein Abbildungssystem mit Immersionsobjektiv für Mikroskope zu schaffen, mit welchem bei guter apochromatischer Korrektion, hoher Apertur und guter Transparenz vom ultravioletten bis in den infraroten Spektralbereich hinein ein großes Objektfeld und ein große Arbeitsabstand realisierbar sind.Thus, the invention is based on the object to provide an imaging system with immersion objective for microscopes, with which a good object field and a large working distance can be realized with good apochromatic correction, high aperture and good transparency from the ultraviolet to the infrared spectral range.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit den Mitteln des Hauptanspruchs gelöst. In den Unteransprüchen sind Einzelheiten und Ausführungen der Erfindung offenbart.According to the invention this object is achieved by the means of the main claim. In the subclaims details and embodiments of the invention are disclosed.
Eine vorteilhafte Ausführung eines Immersionsobjektivs mit einer Brennweite f'Obj = 4.11 mm und einer numerischen Apertur NA = 1.0, welches einen großen Arbeitsabstand und eine größeres Objektfeld realisiert, ist durch die folgenden Konstruktionsdaten gekennzeichnet:
Ferner ist es vorteilhaft, wenn das Immersionsobjektiv mit einer großen numerischen Apertur NA = 1.0 zur Abbildung großer Objektfelder und mit einer 40-fachen Vergrößerung ausgebildet und im Spektralbereich von 436 nm bis 950 nm apochromatisch korrigiert ist und eine Transmission des Lichtes bis zu einer Wellenlänge von 340 nm besitzt.Furthermore, it is advantageous if the immersion objective is formed with a large numerical aperture NA = 1.0 for imaging large object fields and with a magnification of 40 times and apochromatically corrected in the spectral range from 436 nm to 950 nm and transmission of the light up to a wavelength of 340 nm.
Dem Immersionsobjektiv ist vorteilhaft ein Standard-Tubussystem (Standardtubus) nachgeordnet, welches die folgenden Konstruktionsdaten aufweist, wobei durchaus die Konstruktionsdaten Abweichungen im Rahmen von Fertigungstoleranzen aufweisen können:
Zwischenbildebene des Okulars.Intermediate image plane of the eyepiece.
Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In der Zeichnung zeigen
-
1 die Linsenanordnung eines Immersionsobjektivs des Abbildungssystems und -
2 die Linsenanordnung eines Tubussystems.
-
1 the lens arrangement of an immersion objective of the imaging system and -
2 the lens arrangement of a tube system.
Eine erste Linsengruppe
Eine zweite Linsengruppe
Eine dritte Linsengruppe
In den Brennweitenbedingungen bedeuten f'Obj die Brennweite des Immersionsobjektivs, f'G1 die Brennweite der ersten Linsengruppe
Das Objektiv ist als Immersionsobjektiv mit einer großen numerischen Apertur NA = 1.0 zur Abbildung vor allem großer Objektfelder mit einer 40-fachen Vergrößerung ausgebildet. Es ist im Spektralbereich von 436 nm bis 950 nm apochromatisch korrigiert und besitzt eine Lichttransmission bis zu einer Wellenlänge von 340 nm. Die Brennweite f'Obj des Objektivs beträgt rund 4.11 mm. Der Arbeitsabstand des Immersionsobjektivs erfüllt die folgende Beziehung 0,3 f'Obj < d0 < f'Obj , worin f'Obj die Brennweite des Immersionsobjektivs und d0 die Dicke der Immersionsschicht
Die Konstruktionsdaten des zum erfindungsgemäßen Abbildungssystem gehörenden Immersionsobjektivs sind in der nachfolgenden Tabelle aufgeführt.
Tabelle:
Die Konstruktionsdaten des Standard-Tubussystems sind in der folgenden Tabelle abgegeben.
Tabelle:
Zwischenbildebene des Okulars.Intermediate image plane of the eyepiece.
Die tatsächlich bei diesen optischen Systemen angewendeten Daten können im Rahmen von Fertigungstoleranzen durchaus von den Daten, die in den Tabellen abgegeben sind, geringfügig abweichen.The data actually used in these optical systems may differ slightly from the data given in the tables within the scope of manufacturing tolerances.
Die Erfindung wurde in Bezug auf eine besondere Ausführungsform beschrieben. Es ist für einen Fachmann jedoch selbstverständlich, dass Abwandlungen und Änderungen durchgeführt werden können, ohne dabei den Schutzbereich der nachstehenden Ansprüche zu verlassen.The invention has been described with reference to a particular embodiment. However, it will be understood by those skilled in the art that modifications and changes may be made while remaining within the scope of the following claims.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- G1 bis G3 G 1 to G 3
- Linsengruppenlens groups
- ISIS
- ImmersionsschichtImmersion layer
- L1 bis L2; L8; L22 L 1 to L 2 ; L 8 ; L 22
- Einzellinsesingle lens
- L4 bis L12 L 4 to L 12
- Linselens
- PP
- Elementelement
- ZZ
- OkularzwischenbildebeneOkularzwischenbildebene
- NAN / A
- numerische Aperturnumerical aperture
- d0 bis d25 d 0 to d 25
- Dicken bzw. AbständeThicknesses or distances
- r1 bis r23 r 1 to r 23
- Radienradii
- ne n e
- Brechzahlenrefractive indices
- ve v e
- Abbe'zahlenAbbe'zahlen
Claims (4)
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DE102008020345.9A DE102008020345B4 (en) | 2008-04-21 | 2008-04-21 | Apochromatic immersion objective for microscopes |
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