顯微鏡物鏡的制作方法

專利名稱：：顯微鏡物鏡的制作方法顯微鏡物鏡
背景技術：
：為了檢查生物對象和組織結構而采用具有大數值孔徑(numerischApertur)的顯微鏡物鏡，以分辨細微的結構。具有大于l.2的數值孔徑并采用浸漬油的顯微鏡物鏡通常具有更高的制造成本。這一部分是因為相應物鏡的前端部分是由兩重粘合元件(Kittglied)構成，也就是密封透鏡和主球透鏡。由于特殊的制造方法，制造這種粘合元件非常費事而且昂貴。具有只由一個半球透鏡構成的前端部件的物鏡可以達到多達1.3的孔徑，并具有更低的制造成本。
發明內容基于現有技術的缺陷，本發明要解決的技術問題在于提供一種顯微鏡物鏡，使得在改進圖像對比度的同時進一步降低制造成本。該技術問題通過具有權利要求1的特征的本發明顯微鏡物鏡解決。優選的實施方式在從屬權利要求2至8中示出。本發明的解決方案在于可替換的3種"平像消色差(Planachromat)"類型的顯微鏡物鏡變形，具有-100倍的成像比例和20的視場值。平像消色差是通過光譜線C，和F，的聚焦位置重合來定義的。"Plan"的意思是相應地使像場(Bildfeld)平整。對象一側的數值孔徑是1.25。顯微鏡物鏡包括9個透鏡和3個粘合元件。圖像對比度在第一線上受到成像誤差的影響。在本發明的顯微鏡物鏡中，成像誤差如球形像差、慧形像差、像散和失真基本上得到了校正。初級顏色縱向誤差(光譜線C，和F，之間的聚焦位置的成像)被校正掉。次級光譜的顏色縱向誤差(光譜線C，-e和F，-e之間的聚焦位置的偏差)位于三倍景深的范圍內。景深的范圍是通過人/NA2來定義的，其中NA是數值孔徑。該范圍稱為Rayleigh單位。圖像場的平整得到了減小，使得在場邊緣處的最佳聚焦位置與軸向的聚焦位置相差少于兩倍景深。通過采用重復部件可以進一步降低制造成本。這樣的顯微鏡物鏡向客戶提供了靈活性和成本低廉的優點。下面示出"平像消色差(Planachromat)"類型的顯微鏡物鏡的3個實施例，其具有-100倍的成像比例、1.25的數值孔徑和20的視場值。光處理距離是0.28mm。這是系統中蓋玻片和第一透鏡面的峰值點之間的距離。系統數據在表格1至3中給出。在附圖中示出圖1:具有鏡筒f，T咖s-200mm的物鏡的透鏡截面，圖2:鏡筒f，s=200mm時的橫截面像差，圖3:軸上的縱向像差和與場有關的圖像誤差。具體實施例方式表格1中的實施例1的物鏡與焦距為180mm的鏡筒透鏡一起考慮，在此場邊緣上的顏色橫向誤差分別被校正到-50|nm(C，-e)和50nin(F，-e)。顏色縱向誤差的校正對特定的設備是必需的。表格2中實施例2的物鏡與焦距為200mm的鏡筒透鏡一起考慮，其中物鏡中的顏色誤差和鏡筒系統中的顏色誤差分別被校正掉。表格3中的實施例3與焦距為164.5mm的鏡筒透鏡一起考慮，其中物鏡中的顏色橫向誤差和鏡筒系統中的顏色橫向誤差相互補償。這些可替換的顯微鏡物鏡的結構使得可以通過少量的更改滿足對顏色橫向誤差的不同要求。這三個實施例的系統數據是相似的。因此對這3個圖形顯示僅對實施例2進行描述。透鏡截面在圖1中示出。在圖2和圖3中分別示出與孔徑和視場有關的成像誤差的相應分布。顯微鏡物鏡分別由9個透鏡和3個粘合元件構成詳細地說(從對象開始說起；參見圖1)是具有正光焦度的透鏡L,、正凹凸透鏡L2、具有正光焦度的兩重粘合元件G]、具有正光焦度的另一個兩重粘合元件G2、具有負光焦度的兩重粘合元件G3，最后是具有負光焦度的凹凸透鏡U。粘合元件G，和G2的結構相同，并且鏡像對稱地裝入系統中(參見圖1)。此外透鏡U和U的結構相同，它們同樣鏡像對稱地裝入物鏡中。通過這種方式產生了3個分別結構相同的透鏡對，即L3和L"L4和Ls、Ls和U。由此可以有效地降^f氐制造成本。透鏡L!在對象一側具有平坦的平面，在圖像一側具有劇烈彎曲的平面，曲率中心位于對象一側上。透鏡U是彎月形的(凹凸形)，兩個曲率中心都位于對象一側。粘合元件G,由對象一側的兩面凹的透鏡L3和圖像一側的兩面凸的透鏡L4構成。粘合元件G2由對象一側的兩面凸的透鏡L4和圖^象一側的兩面凹的透鏡L5構成。粘合元件G3由兩個凹凸透鏡L和U構成，而且所有平面的曲率中心都位于圖像一側。兩個透鏡L,和U都具有負光焦度。最后一個凹凸透鏡L,的曲率中心位于對象一側。諸如球形像差、慧形像差、像散和失真的成像誤差基本上得到了校正。初級顏色縱向誤差被校正掉。次級光謙的顏色縱向誤差位于三倍景深的范圍內。圖像場的平整得到了減小，使得在場邊緣處的最佳聚焦位置與軸向的聚焦位置相差少于兩倍景深。不同的像差在圖2和圖3中以圖形示出。下面的表格示出這些實施例的系統數據，其中平面標識(平面號)是從對象平面開始的(從左邊開始)。表格l:實施例l的系統數據<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>+焦距為180,的消色差鏡筒透鏡數值孔徑=1.25入射光瞳的位置-oo成像比例=-100.5對象在平面1上視場值=20表格2:實施例2的系統數據<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>+焦距為200mm的消色差鏡筒透鏡數值孔徑=1.25入射光瞳的位置-oo成像比例=-100.1對象在平面1上—見場值=20表格3:實施例3的系統數據<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>+焦距為164.5mm的鏡筒透鏡數值孔徑=1.25入射光瞳的位置-oo成像比例=-100.2對象在平面1上牙見場值=20權利要求1.一種顯微鏡物鏡，具有優選反對稱的透鏡或透鏡組(參見表格1至3)，其中下述特征替換地成立，該顯微鏡物鏡(參見表格1)與焦距為180mm的鏡筒系統一起使用，并且在物鏡和鏡筒光學系統之間來自對象點的射線相互平行地行進，或者該顯微鏡物鏡(參見表格2)與焦距為200mm的鏡筒系統一起使用，并且在物鏡和鏡筒光學系統之間來自對象點的射線相互平行地行進，來自物鏡的顏色誤差和來自鏡筒光學系統的顏色誤差彼此分開地被校正，或者根據“ICSn1”原理(無窮顏色校正系統)來校正該顯微鏡物鏡(參見表格3)，該顯微鏡物鏡與焦距為164.5mm的鏡筒系統一起使用，來自物鏡的顏色誤差和來自鏡筒光學系統的顏色誤差相互補償。2.根據權利要求1所述的顯微鏡物鏡，其中成像誤差，如球形像差、慧形像差、像散和失真基本上得到了校正，初級顏色縱向誤差被校正掉，標稱成像比例在數值孔徑為1.25時(在浸漬了油的情況下)為-100，次級光譜的顏色縱向誤差在三倍景深的范圍內，像場的平整度被減小，使得場邊緣上的最佳聚焦位置與軸向聚焦位置相差小于兩倍景深。3.根據權利要求1所述的顯微鏡物鏡，由9個透鏡和3個粘合元件構成，從對象一側(左側)開始是由具有正光焦度的近似一個半球鏡L]形成的透鏡、具有正光焦度的凹凸透鏡L2、具有正光焦度的兩重粘合元件d、具有正光焦度的另一個兩重粘合元件G2、具有負光焦度的兩重粘合元件G3，最后是具有負光焦度的凹凸透鏡"，其中透鏡L,在對象一側具有平坦的平面，在圖像一側具有劇烈彎曲的平面，曲率中心位于對象一側上。透鏡L2是彎月形的，兩個曲率中心都位于對象一側，粘合元件G，由對象一側的兩面凹的透鏡L3和圖像一側的兩面凸的透鏡L4構成，粘合元件G2由對象一側的兩面凸的透鏡L4和圖像一側的兩面凹的透鏡L5構成，粘合元件G3由兩個凹凸透鏡L7和Ls構成，而且所有平面的曲率中心都位于圖像一側，兩個透鏡L,和"都具有負光焦度。4.根據權利要求3所述的顯微鏡物鏡，其特征在于，所述粘合元件d和G2的結構相同，并且鏡像對稱地裝入系統中(參見圖l)，透鏡"和L9的結構相同，它們同樣鏡像對稱地裝入物鏡中，從而產生了3個結構都相同的透鏡對，即L3和L"L4和L"U和L"5.根據權利要求1至4中任一項所述的顯微鏡物鏡，其特征在于，下面的焦距關系成立1.9<fL1/fobj.<2.44.5<fL2/fobj.<5.720.2<fcl/f。bj.<25.720.2<fC2/f。bj.<25.7-14.7<fC3/f。bj.<-8.2-31.7<fL9/fobj.<-14.2其中f。w.表示物鏡的焦距。6.根據權利要求4所述的顯微鏡物鏡，其特征在于，結構相同的透鏡L4和Ls滿足以下條件ne>l.66以及Ve>547.根據權利要求4所述的顯微鏡物鏡，其特征在于，結構相同的透鏡U和L9滿足以下條件ne>l.81以及ve<268.根據權利要求1至7中任一項所述的顯微鏡物鏡，其特征在于，所述透鏡的幾何特征滿足以下條件其中d,表示蓋玻片的厚度，d2表示光的處理距離，d3，r4分別表示透鏡L,的中心厚度和曲率半徑，NA表示數值孔徑，ne表示在光譜線e^46.0711111時的折射率，ve表示在光譜線e=546.07nm時的像差數。全文摘要本發明涉及一種顯微鏡物鏡，具有優選反對稱的透鏡或透鏡組，成像比例為-100倍，視場值為20。根據本發明，該顯微鏡物鏡由9個透鏡和3個粘合元件構成，從對象一側(左側)開始是由具有正光焦度的近似一個半球鏡L₁形成的透鏡、具有正光焦度的凹凸透鏡L₂、具有正光焦度的兩重粘合元件G₁、具有正光焦度的另一個兩重粘合元件G₂、具有負光焦度的兩重粘合元件G₃，最后是具有負光焦度的凹凸透鏡L₉。通過采用結構相同的粘合元件和透鏡對，可以在改善圖像對比度的同時具有比現有技術的解決方案更小的制造成本。文檔編號G02B21/02GK101438197SQ200780016306公開日2009年5月20日申請日期2007年4月26日優先權日2006年5月5日發明者T·博徹爾,W·克萊因施米特,史仁虎申請人:卡爾蔡司微成像有限責任公司