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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Tubus für ein Mikroskop. Im besonderen betrifft die Erfindung einen Tubus für ein Mikroskop mit einem Objektiv, das einen Objektivstrahlengang definiert, der Tubus definiert einen Tubusstrahlengang, ein am Tubus vorgesehenes Binokular definiert einen Okularstrahlengang, im Tubusstrahlengang ist ein Umlenkelement vorgesehen, wobei ein Umlenkspiegel von der Position eines Benutzers aus gesehen hinter dem Objektivstrahlengang vorgesehen ist.
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Die europäische Patentanmeldung
EP 0 844 505 A2 offenbart einen in der Winkelstellung veränderbaren Tubus. Der Tubus besteht aus einem Einblick und einem Spiegel, der derart angeordnet ist, dass er um den halben Winkel dreht, wenn der Okulareinblick um einen bestimmten Winkel geschwenkt wird. Der optische Aufbau des Tubus an sich ist kompliziert, erfordert eine erhebliche Justage und ist nicht kostengünstig.
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Die
DE 103 00 455 A1 offenbart einen Tubus zur Adaption an ein Mikroskop. Es ist eine Adaptionsschnittstelle, eine drehbar angeordnete Bedienerschnittstelle, eine Strahlumlenkeinrichtung und eine drehbar angeordnete Strahlumlenkeinheit vorgesehen. Mit der Strahlumlenkeinrichtung wird ein von der Adaptionsschnittstelle kommender Lichtstahl in Richtung der drehbar angeordneten Strahlumlenkeinheit umgelenkt. Dabei ist eine Drehung der Bedienerschnittstelle mit einer Drehung der drehbar angeordneten Strahlumlenkeinheit zwangsgekoppelt. Die Strahlumlenkeinrichtung besitzt ferner eine strahlteilende Baugruppe.
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Die
DE 103 00 456 A1 offenbart einen Tubus zur Adaption an ein Mikroskop, mit einem Tubusgehäuse, einer Adaptionsschnittstelle, einer Strahlumlenkeinheit, weiteren Strahlführungsmitteln und einer Bedienerschnittstelle. Mit der Strahlumlenkeinheit ist ein von der Adaptionsschnittstelle kommender Lichtstahl derart umlenkbar, dass seine optische Achse zumindest bereichsweise im Wesentlichen in einer vorgegebenen Ebene verläuft und von den weiteren Strahlführungsmitteln zu der Bedienerschnittstelle führbar ist. Eine Relativbewegung des Tubusgehäuses samt den weiteren Strahlführungsmitteln und der Bedienerschnittstelle zum Mikroskop ist in einer Richtung parallel zu der vorgegebenen Ebene vorgesehen. Dieses System ist mechanisch kompliziert und teuer.
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Die deutsche Offenlegungsschrift
DE 35 08 306 A1 offenbart einen Mikroskopkubus. Der Tubus erlaubt das Ansetzen von Zusatzgeräten. Es sind ein erster konkaver Umlenkspiegel und ein zweiter Umlenkspiegel vorgesehen, der das Licht aus den Beobachtungsstrahlengang in die Okulare einkoppelt. Der zweite ist näher zu den Okularen hin angeordnet. In anderen Worten, der zweite Umlenkspiegel ist nach der optischen Achse des Beobachtungsstrahlenganges angeordnet. Die Umlenkung des Strahlengangs ist relativ kompliziert und nicht einfach zu justieren.
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Die
EP 0 844 505 A2 beschreibt einen Tubus für ein Mikroskop, der es ermöglicht, sowohl den Winkel als auch den Abstand zwischen Okular und Tubus zu verändern. Dabei kommen mehrere Linsensysteme, ein Umlenkprisma und ein gemeinsam mit dem Okular schwenkbarer Umlenkspiegel zum Einsatz.
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Die
US 5 657 158 A betrifft ein Binokularmikroskop mit auf unendlich korrigiertem Objektiv und einer schwenkbaren Okulareinheit. Weiterhin kann eine Kamera an einem zweiten optischen Ausgang angeschlossen werden. Das vom Objekt durch das Objektiv abgestrahlte Licht wird über ein Umlenkprisma sowie einen zwischen dem Prisma und dem Okular angeordneten Umlenkspiegel zum Okular geleitet.
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Die
EP 0 363 762 A2 beschreibt ein Operationsmikroskop für zwei Operateure. Es umfasst zwei Beobachtungstuben, zu denen durch ein zusammengesetztes Prisma jeweils ein Teil des Beobachtungslichts geleitet wird. Der Beleuchtungsstrahl wird unterhalb des Hauptobjektivs koaxial zum Beobachtungsstrahl auf das Objektfeld eingespiegelt.
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Die
US 5 552 929 A offenbart ebenfalls ein Stereomikroskop mit variabler Vergrößerung, bei dem mehrere Benutzer eine Mehrzahl von Okularen nutzen können. Durch einen Drehmechanismus wird er ermöglicht, dass die Benutzer sich in unterschiedlichen Anordnungen zueinander befinden.
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Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Tubus zu mit dem der Einblickwinkel verändert werden kann oder der einen fixen ergonomischen Einblickwinkel besitzt. Ferner ist darauf zu achten, dass der das Binokular am Tubus derart angeordnet ist, dass eine ergonomische Bedienung der Betätigungselemente des Mikroskops möglich ist. Hinzu kommt, dass die Anzahl der Reflexionen im Tubus zwei nicht überschreiten soll.
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Das erfindungsgemäße Mikroskop der eingangs genannten Art löst die voranstehende Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 1.
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Es ist besonders kostengünstig, justagefreundlich und ergonomisch, wenn im Tubusstrahlengang ein einzelnes Tubuslinsensystem angeordnet ist und dass bei einer Änderung einer Neigung des Okularstrahlengangs gegenüber der Horizontalen um den Wert α der Umlenkspiegel in seiner Anordnung um einen Winkel α/2 anders positioniert ist.
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Vor dem Umlenkelement ist das einzige Tubuslinsensystem im Bereich eines Anschlusselements zum Mikroskop angeordnet ist. Das Binokular besitzt zwei Okulare, wobei in jedem der Okulare ein Zwischenbild entsteht. Der Abstand von einem Linsenscheitel des einzigen Tubuslinsensystems bis zum Zwischenbild nicht größer ist als das 1,25-fache der Brennweite des Tubuslinsensystems.
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Besonders vorteilhaft haben sich zwei Ausführungsformen erwiesen. Die erste Ausführungsform hat ein schwenkbar ausgestaltetes Binokular. Dabei ist die Schwenkbewegung des Binokulars mit der Schwenkbewegung des Umlenkspiegels zwangsgekoppelt. Die Zwangskopplung zwischen dem Umlenkspiegel und dem Binokular ist derart ausgebildet, dass bei einer Schwenkung des Binokulars um den Wert α der Umlenkspiegel um einen Winkelwert α/2 schwenkt.
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Bei der zweiten Ausführungsform sind der Umlenkspiegel und das Binokular fest und unveränderbar angeordnet. Der Winkels α des Binokulars zwischen der Horizontalen und dem Okularstrahlengang ist vorzugsweise zwischen 7,5° und 20,0° fest einstellbar. Diese Einstellung erfolgt werksseitig und ist nicht mehr durch den Benutzer veränderbar.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung können den Unteransprüchen entnommen werden.
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In Verbindung mit der Erläuterung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung werden auch im Allgemeinen bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Lehre erläutert. Die Zeichnung zeigt in:
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1 eine Seitenansicht eines Mikroskops auf das der erfindungsgemäße Tubus aufgesetzt werden kann;
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2 eine schematische Darstellung des Aufbaus des erfindungsgemäßen Tubus, wobei hier das Ausführungsbeispiel eines drehbaren Umlenkspiegels dargestellt ist;
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3 eine perspektivische Explosionsdarstellung des erfindungsgemäßen Tubus für eine fixe Ausführung;
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4 einen Querschnitt durch den Tubus mit einem montierten Binokular für eine fixe Ausführung;
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5 eine Darstellung des Halteelements; und
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6 eine Draufsicht auf das Halteelement.
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In den 1 bis 6 sind gleiche oder ähnliche Bauteile mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet.
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1 zeigt eine Seitenansicht eines Mikroskops 1 auf das der erfindungsgemäße Tubus 30 (hier nicht dargestellt) aufgesetzt werden kann. Das Mikroskop 1 umfasst ein Mikroskopstativ 2. Das Mikroskop 1 steht auf einer Unterlage 10. Ferner ist am Mikroskopstativ 2 ein Revolver 3 vorgesehen, der mindestens ein Objektiv 4 trägt. Das Objektiv 4 kann durch den Revolver 3 in eine Arbeitsposition geschwenkt werden. Das Objektiv 4 besitzt bzw. definiert eine optische Achse 5, die in der Arbeitsposition des Objektivs 4 auf einem Mikroskoptisch 6 senkrecht steht. Auf dem Mikroskoptisch 6 ein zu untersuchendes Objekt 7 abgelegt ist. Auf der Oberseite des Stativs ist ein Anschlusselement 8 für den Tubus 30 vorgesehen.
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2 zeigt eine schematische Darstellung des Aufbaus des erfindungsgemäßen Tubus 30, wobei hier das Ausführungsbeispiel eines drehbaren Umlenkspiegels dargestellt ist Der Tubus 30 wird auch als Ergonomietubus bezeichnet, da er sich auf die verschiedenen ergonomischen Anforderungen der verschiedenen Benutzer einstellen oder entsprechend vorgefertigt werden kann. Der Tubus 30 ist durch das Anschlusselement 8 auf die verschiedenen aufrechten Stative von Leica aufsetzbar. Das Licht tritt vom Objektiv 4 mit Bildweite unendlich kommend durch das Anschlusselement 8 in den Tubus 30 ein. Das Licht breitet sich in der optischen Achse 5 bzw. im Objektivstrahlengang aus. Im Bereich des Anschlusselements 8 sitzt ein einteiliges, einziges und kompaktes Tubuslinsensystem 11, die in ihrem Brennpunkt ein Zwischenbild 12 in das Okularzwischenbild der beiden Okulare 13 abbildet. Das Tubuslinsensystem 11 definiert einen Tubusstrahlengang 16.
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Hinter dem einzigen Tubuslinsensystem 11 sitzt in Abstand a2 ein optisches Umlenkelement 15 das den Strahl des Tubusstrahlengangs 16 nach hinten vom einem Beobachter 17 weg umlenkt. Der Strahl fällt so auf einen Umlenkspiegel 18, der in dieser Ausführungsform zusammen mit dem Okular 13 schwenkbar ausgestaltet ist. Die Schwenkbewegung des Umlenkspiegels 18 und des Okular 13 ist zwangsgekoppelt. Ferner ist der Umlenkspiegel 18 derart angeordnet, dass in keiner Stellung des Umlenkspiegels 18 der Winkel zwischen einfallendem Strahl 16a und dem ausfallenden Strahl 16b größer als 90° wird. Der Abstand a3 zwischen dem optischen Umlenkelement 15 und dem Umlenkspiegel 18 ist so gewählt, dass noch ein Mindesteinblickwinkel α von 7,5° von der Horizontalen H aus gemessen realisiert werden kann, ohne das am optischen Umlenkelement 16 eine Abschattung des ausfallenden Strahls 16b erfolgt. Das Umlenkelement 16 ist vorzugsweise als Prisma ausgebildet.
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Der in diesen Ausführungsbeispiel dargestellte schwenkbare Umlenkspiegel 18 sitzt mit seiner Spiegelflächen in der Mitte einer Schwenkachse D um die das gesamte Binokular 20 mit den zwei Okularen 13 geschwenkt wird. Aufgrund der Zwangskopplung wird der schwenkbare Umlenkspiegel 18 wird mit halber Winkelgeschwindigkeit des Binokulars 20 gleichzeitig geschwenkt.
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Die Verstellung des Augenabstands der beiden Okulare 13 erfolgt nach dem „Siedentopfprinzip”.
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Der Abstand vom letzten Linsenscheitel des kompakten Tubuslinsensystems 11 bis zum Zwischenbild 12 muss aus optischen Gründen (zur Vermeidung von Vignettierungen) so kurz wie möglich gehalten werden. Der Abstand sollte nicht größer sein als das 1,25-fache der Brennweite des Tubuslinsensystems 11. Im Tubusstrahlengang 16 ist das einzige Tubuslinsensystem 11 angeordnet. Unabhängig von der Schwenkbarkeit des Binokulars 20 ist die Beziehung der Anordnung des Umlenkspiegels 18 und des Binokulars 20 derart, dass bei einer Änderung einer Neigung des Okularstrahlengangs 21 gegenüber der Horizontalen H um den Wert α der Umlenkspiegel in seiner Anordnung um einen Winkel α/2 anders positioniert ist.
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3 zeigt eine perspektivische Explosionsdarstellung des erfindungsgemäßen Tubus 30. In dieser Ausführungsform sind der Umlenkspiegel 18 und das Binokular 20 fest und unveränderbar angeordnet. Der Winkels α des Binokulars 20 zwischen der Horizontalen H (siehe 3) und dem Okularstrahlengang 21 kann werksseitig je nach Kundenwunsch vorzugsweise zwischen 7,5° und 20,0° fest eingestellt werden. Es ist ein Haltelement 22 vorgesehen ist, an dem das Umlenkmittel 15 und der Umlenkspiegel 18 montiert sind. Das Haltelement 22 ist von einem Gehäuse umgeben, das aus einem unteren Gehäuseteil 23 und einem oberen Gehäuseteil 24 besteht. Das obere Gehäuseteil 24 weist einen Durchbruch 25 auf, in den ein Montageteil 26 für das Binokular 20 einsetzbar ist. Am Halteelement 22 ist eine Adapterplatte 27 befestigt, an der wiederum das Binokular 20 befestigt ist. An der Unterseite des Halteelements 22 ist ein Schwalbenschwanz 28 vorgesehen, der mit dem Anschlusselement 8 am Mikroskop 1 zusammenwirkt. Durch das Zusammenspiel aus Schwalbenschwanz 28 und Anschlusselement 8 wird der Tubus 30 auf dem Mikroskop 1 befestigt. Das untere Gehäuseteil 23 hat eine Öffnung 29 ausgebildet, durch die der Schwalbenschwanz 28 hindurchgreift.
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4 offenbart einen Querschnitt durch den Tubus 30 mit einem montierten Binokular 20. Das untere Gehäuseteil 23, das obere Gehäuseteil 24 und das Montageteil 26 umschließen das Haltelement 22, an dem der Umlenkspiegel 18 und das Umlenkelement 15 befestigt sind. Der Umlenkspiegel 18 ist auf eine Montagefläche 32 des Haltelements 22 angebracht. Das Umlenkelement 15 ist an mindestens zwei Montageflächen 34 und 36 des Haltelements 22 montiert. Das Umlenkelement 15 ist in das Haltelement 22 geklebt. Bei dem Ausführungsbeispiel eines Tubus 30 mit einem nicht in seiner Winkellage veränderlichen Binokular 20 ist der Umlenkspiegel 18 an die Montagefläche 32 geklebt. Das einzige Tubuslinsensystem 11 ist ebenfalls im Halteelement 22 unterhalb des Umlenkelements 15 befestigt. Hinter dem einzigen Tubuslinsensystem 11 sitzt im Abstand a2 zu einer obersten Linse 38 das optische Umlenkelement 15. Die oberste Linse 38 definiert einen Linsenscheitel 39, der in 4 als eine gestrichelte Linie dargestellt ist.
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5 ist eine Darstellung des Halteelements 22. Im Halteelement 22 ist das Tubuslinsensystem 11 befestigt. Das Tubuslinsensystem 11 definiert den Tubusstrahlengang 16. Das Halteelement 22 hat die Montageflächen 34 und 36 ausgebildet an denen das Umlenkelement 15 anliegt. Für die Anlage des Umlenkspiegels 18 ist am Halteelement 22 die Montagefläche 32 ausgebildet. Die Lage der Montagefläche 32 ist in 5 durch die durchgezogene Linie 42 dargestellt. Die Position des Mikroskops 1 bezüglich des Tubus 30 ist durch die gepunktete Linie 44 wiedergegeben. Das Halteelement 22 ist z. B. aus einem Metall gegossen und die Montageflächen 32, 34 und 36 sind in einem extra Arbeitsgang behandelt, um eine genaue Montage der einzelnen Elemente zu erzielen.
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6 zeigt eine Draufsicht auf das Halteelement 22. Das Halteelement 22 besitzt mehrere Bohrungen 46, die zur Befestigung des unteren Gehäuseteils dienen. In eine Freisparung 48 des Halteelements 22 wird das Tubuslinsensystem 11 eingesetzt. Um Freisparung 48 ist die Montagefläche 36 ausgebildet. Ebenso ist am Halteelement 22 die Montagefläche 34 für das ausgebildet Umlenkelement 15 ausgebildet. An der Montagefläche 32 wird der Umlenkspiegel 18 montiert.
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Abschließend sei ganz besonders darauf hingewiesen, dass die voranstehend erörterten Ausführungsbeispiele lediglich zur Beschreibung der beanspruchten Lehre dienen, diese jedoch nicht auf die Ausführungsbeispiele einschränken.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Mikroskop
- 2
- Mikroskopstativ
- 3
- Revolver
- 4
- Objektiv
- 5
- optische Achse
- 6
- Mikroskoptisch
- 7
- Objekt
- 8
- Anschlusselement
- 10
- Unterlage
- 11
- Tubuslinsensystem
- 12
- Zwischenbild
- 13
- Okulare
- 15
- Umlenkelement
- 16
- Tubusstrahlengang
- 17
- Beobachter
- 18
- Umlenkspiegel
- 20
- Binokular
- 21
- Okularstrahlengang
- 22
- Haltelement
- 23
- unteres Gehäuseteil
- 24
- oberes Gehäuseteil
- 25
- Durchbruch
- 26
- Montageteil
- 27
- Adapterplatte
- 28
- Schwalbenschwanz
- 29
- Öffnung
- 30
- Tubus
- 32
- Montagefläche
- 34
- Montagefläche
- 36
- Montagefläche
- 38
- oberste Linse
- 39
- Linsenscheitel
- 42
- durchgezogene Linie
- 44
- gepunktete Linie
- 46
- Bohrungen
- 48
- Freisparung
- D
- Schwenkachse
- H
- Horizontale