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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Mikroskoptubus für ein Mikroskop.
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Zur
mikroskopischen Untersuchung von Objekten werden häufig Mikroskope
eingesetzt, bei denen ein Objektiv ein Bild des Objekts erzeugt,
das gegebenenfalls nach einer weiteren Zwischenabbildung mit einem
Okular betrachtet werden kann. Als Mikroskoptuben können Mikroskoptuben
für nur
ein Okular und insbesondere auch binokulare Mikroskoptuben verwendet
werden. Um Benutzern mit unterschiedlicher Körpergröße und unterschiedlichen Verhältnissen
zwischen Arm- und Rumpflängen
ergonomische Arbeitsbedingungen an einem solchen Mikroskop zu ermöglichen,
ist es wünschenswert,
die Okulare wenigstens in der Höhe
bzw. Senkrechte und in der Waagerechten oder der Einblickrichtung
einstellen zu können.
Darüber
hinaus kann es auch vorteilhaft sein, den Einblickwinkel einstellen
zu können.
Den zuletzt erwähnten
Einstellmöglichkeiten
kommt jedoch keine so große
Bedeutung zu wie den ersten beiden Einstellmöglichkeiten, da die Unterschiede zwischen
verschiedenen Personen im Hinblick auf den Einblickwinkel weniger
signifikant sind.
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Um
die Lage der Okulare einstellen zu können, ist es notwendig, den
Mikroskoptubus entsprechend einstellbar zu gestalten. Grundsätzlich sind solche
einstellbaren Mikroskoptuben bereits bekannt.
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So
sind in die
DE 195
13 870 A1 und
DE
35 08 306 A1 Tubussysteme beschrieben, bei denen der Einblickwinkel
durch Verwendung eines kippbaren Spiegels anpaßbar ist. Diese Lösung hat
jedoch den Nachteil, daß bei
einer Änderung
des Einblickwinkels gleichzeitig eine Höhenverstellung stattfindet.
Umgekehrt ist eine Höheneinstellung
nicht ohne eine Änderung
des Einblickwinkels möglich.
Solche Mikroskoptuben verfügen
daher nur über
einen relativ geringen Einstellbereich.
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In
DE 101 30 621 A1 ist
ein Mikroskoptubus beschrieben, der über eine Höheneinstellung bei festem Einblickwinkel
verfügt.
Dazu ist ein Tubusabschnitt mit einer Tubuslinse und im Strahlengang
der Tubuslinse nachgeordneten Elementen gegenüber einer afokalen Eintrittsoptik
verschiebbar, so daß der Unendlichstrahlengang
vor der Tubuslinse verlängert werden
kann. Eine Einstellung in der Waagerechten oder in Einblickrichtung
ist jedoch nicht möglich.
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In
US 6,188,515 ist ein Mikroskoptubus beschrieben, der zur Höheneinstellung
eine relativ zu einem Objektiv des Mikroskops verschiebbare afokale
Optik in Form eines Galilei-Teleskops und zur Einstellung des Einblickwinkels,
d. h. der Schwenkrichtung des Okulars, einen kippbaren Spiegel besitzt: Die
Anordnung des kippbaren Spiegels im Unendlichstrahlengang nach der
afokalen Optik erlaubt darüber
hinaus eine Einstellung der Einblicktiefe, d. h. der Lage des Okulars
in Richtung der optischen Achse des Okulars. Diese Lösung hat
jedoch den Nachteil, daß das
Galilei-Teleskop aufgrund seiner ungünstigen Pupillenlage nur eine
begrenzte Verschiebemöglichkeit
bietet und große
Linsendurchmesser der nachgeordneten optischen Elemente erfordert. Darüber hinaus
ist ein Kameraausgang an dem Mikroskoptubus schwer zu realisieren.
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In
DE 33 05 650 A1 ist
ein Mikroskoptubus beschrieben, bei der drei in Gelenken angeordnete Spiegel
den Strahlengang jeweils umlenken. Diese Lösung bietet zwar einen relativ
großen
Einstellbereich in verschiedenen Raumrichtungen. Jedoch erfordern
die Nachführung
der Spiegel in jedem Gelenk und die Stabilisierung der bewegten
Teile in der jeweils gewünschten
Position eine aufwendige Konstruktion des Mikroskoptubus.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde einen Mikroskoptubus
für ein
Mikroskop bereitzustellen, der einen einfachen Aufbau aufweist und
eine Einstellung in wenigstens einer Richtung über einen großen Einstellbereich
erlaubt.
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Die
Aufgabe wird gelöst
durch einen einstellbaren Mikroskoptubus für ein Mikroskop, der entlang seines
Strahlengangs von einem Eintritt in den Mikroskoptubus kommend nacheinander
umfaßt:
ein optisches System, das ein erstes Zwischenbild nach Unendlich
abbildet, wenigstens ein Umlenkelement, das den parallelen Strahlengang
nach dem optischen System faltet, und eine im Strahlengang dem Umlenkelement
nachgeordnete Sammeloptik zur Abbildung des ins Unendliche abgebildeten
ersten Zwischenbildes auf ein zweites Zwischenbild, wobei durch
Verschiebung des Umlenkelements relativ zu dem optischen System
die Länge
wenigstens eines Abschnitts des gefalteten parallelen Strahlengangs veränderbar
ist.
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Der
erfindungsgemäße Mikroskoptubus
erzeugt also ausgehend von dem ersten Zwischenbild des Objekts,
das beispielsweise von einer Tubuslinse des Mikroskops erzeugt sein
kann, mittels des optischen Systems zunächst einen parallelen Unendlichstrahlengang,
der dann wieder mittels der Sammeloptik auf eine Zwischenbildebene
fokussiert wird. Das optische System ist dazu vorzugsweise in dem Mikroskoptubus
ortsfest gehalten oder für
ein gegebenes Mikroskop mit gegebener Lage der Objektivpupille beim
Einbau einstellbar, dann jedoch fest sein. Die Sammeloptik bildet
das von dem optischen System erzeugte Bild eines Objekts im Unendlichen auf
das zweite Zwischenbild ab, das mittels eines Okulars oder eines
Okularsystems, beispielsweise eines Binokularteils, vergrößert betrachtet
werden kann. Die Sammeloptik kann dazu vorzugsweise mit einer Aufnahme
für das
Okular oder das Okularsystem, fest oder lösbar, aber starr verbunden
sein.
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Das
Umlenkelement in dem Unendlichstrahlengang, in dem weitere optische
Elemente angeordnet sein können,
dient zum einen dazu, den Strahlengang einmal zu falten und damit
in eine für
die im Strahlengang nachgeordneten Elemente des Mikroskoptubus bzw.
die Beobachtung günstige
Richtung umzulenken. Als Umlenkelement kann beispielsweise ein entsprechendes
Prisma oder vorzugsweise ein Spiegel eingesetzt werden. Zum anderen
kann durch Verschiebung des Umlenkelements wenigstens einer der
Abschnitte des gefalteten Unendlichstrahlengangs in seiner Länge verändert werden,
so daß im
Strahlengang nachgeordnete optische Elemente des Mikroskoptubus
bzw. Okulare entsprechend verschoben und damit in ihrer Lage eingestellt werden
können.
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Die
Bildung eines Unendlichstrahlengangs nach dem optischen System erlaubt
einen großen Verstellbereich,
wobei gleichzeitig durch entsprechende Auslegung des optischen Systems
eine günstige
Pupillenlage erreicht werden kann.
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Da
eine Einstellung des Mikroskoptubus erst in dem Unendlichstrahlengang
nach dem optischen System erfolgt, verändert eine Einstellung des
Mikroskoptubus eine einmal erreichte Anpassung der Lage des optischen
Systems und der Lage des Zwischenbildes sowie der der Objektivpupille
des Mikroskops aneinander nicht mehr. Dies erlaubt eine besonders einfache
Befestigung des Mikroskoptubus an einem Mikroskop. Da nur das Umlenkelement
und die Sammeloptik bewegbar zu sein brauchen, reduziert sich der
Aufwand für
Halterung und Führung
bewegter Teile stark.
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Durch
Verschiebung des Umlenkelements wird der nachfolgende Teil des Strahlengangs
des Mikroskoptubus mitverschoben. Daher muß die Sammeloptik mit dem Umlenkelement
mitbewegt werden, damit sie im Strahlengang verbleibt. Zur gemeinsamen
Bewegung wenigstens des Umlenkelements und der Sammeloptik in der
Richtung, in der das Umlenkelement verschiebbar ist, dient vorzugsweise
eine Koppeleinrichtung, die ausgehend von einer Bewegung des Umlenkelements
bzw. eines dieses tragenden Trägers
nur eine Kopplung der Bewegungen in der Verschiebungsrichtung des
Umlenkelements zu bewirken braucht. Die Koppeleinrichtung kann dazu
beliebig ausgebildet und im einfachsten Fall beispielsweise durch
einen gemeinsamen Träger gegeben
sein, auf dem das Umlenkelement und die Sammeloptik gehalten sind.
Daneben kann noch eine Einstellung der Lage der Sammeloptik relativ
zu dem Umlenkelement in anderen Richtungen unabhängig von der Verschiebung in
der Verschiebungsrichtung des Umlenkelements erfolgen. Insbesondere
in dem Fall, daß die
Ausgangsschnittweite der Sammeloptik kurz gehalten wird, kann diese
bei Ausbildung des erfindungsgemäßen Mikroskoptubus
als Tubus für
ein Binokularteil mit diesem zusammengefaßt werden, wodurch sich der
Aufwand für
Halterung und Führung
bewegter Elemente weiter reduziert.
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Die
Verschiebung des Umlenkelements und die damit bewirkte Veränderung
der Länge
des Strahlengangs nach dem optischen System kann die Lage der Pupillen
in dem Pupillenstrahlengang verändern, was
die Ausleuchtung des schließlich
betrachteten Bildes stark beeinträchtigen kann. Daher umfaßt das optische
System vorzugsweise eine Feldlinse. Unter einer Felslinse wird im
Rahmen der Erfindung auch ein Linsensystem verstanden. Mittels der
Feldlinse kann die Lage der Pupillen in günstiger Weise verändert werden,
so daß bei
einer Verschiebung nur geringe Änderungen
in der Ausleuchtung auftreten. Vorzugsweise ist das Bild der Objektivpupille
in dem Unendlichstrahlengang nach dem optischen System angeordnet.
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Das
optische System kann weiterhin zur Abbildung des ersten Zwischenbildes über eine
weitere Sammeloptik verfügen,
die bei Verwendung einer Feldlinse dieser vorzugsweise im Strahlengang nachgeordnet
ist.
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Bei
sehr vielen Mikroskopen verläuft
der Strahlengang nach dem gerade verwendeten Objektiv bis zu dem
Eintritt des Mikroskoptubus in vertikaler Richtung, wenn das Mikroskop
waagerecht aufgestellt ist. Um eine Einstellbarkeit des Mikroskoptubus in
der Höhe
bzw. Vertikale zu ermöglichen,
ist vorzugsweise das Umlenkelement relativ zum dem optischen System
in einer Richtung verschiebbar, die parallel zu der Richtung des
Strahlengangs am Eintritt in den Mikroskoptubus verläuft. Durch
die bereits erwähnte
Koppeleinrichtung können
dann wenigstens die Sammeloptik sowie weitere im Strahlengang dem Umlenkelement
nachgeordnete optische Elemente in derselben Richtung mitbewegt
werden.
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Eine
weitere Einstellung des Mikroskoptubus wird dadurch ermöglicht,
daß die
Sammeloptik entlang ihrer optischen Achse relativ zu dem Umlenkelement
verschiebbar ist. Die Verschiebung erfolgt also auch in diesem Fall
im Unendlichstrahlengang nach dem optischen System. Ist der Sammeloptik
bis zu einem Okular oder Okularsystem kein weiteres Umlenkelement
nachgeordnet, kann so eine Einstellung des Abstands zu dem Mikroskop
in der dann durch die optische Achse der Sammeloptik gegebenen Einblickrichtung
ermöglicht
werden. Vorzugsweise verläuft
der Strahlengang unmittelbar vor der Sammeloptik jedoch im wesentlichen
orthogonal zu der Richtung des Strahlengangs am Eintritt des Mikroskoptubus,
so daß der
Abstand in horizontaler Richtung eingestellt werden kann.
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Um
insbesondere in diesem Fall einen günstigen Einblickwinkel zu gewährleisten,
ist vorzugsweise im Strahlengang nach der Sammeloptik ein okularseitiges
Umlenkelement angeordnet. Besonders bevorzugt ist das okularseitige
Umlenkelement relativ zu dem optischen System kippbar. Diese Weiterbildung
ermöglicht
eine Einstellung des Einblickwinkels. In diesem Fall ist besonders
bevorzugt ein Getriebe vorgesehen, das bei Kippung des okularseitigen
Umlenkelements um einen Kippwinkel ein Okular oder Okularsystem
oder einen dieses tragenden Halter um den doppelten Kippwinkel in
derselben Richtung mitschwenkt.
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Um
eine niedrige Bauweise erreichen zu können, ist es bevorzugt, daß der Mikroskoptubus
ein erstes Umlenkelement und ein zweites Umlenkelement aufweist,
die den parallelen Strahlengang hinter dem optischen System zweifach
unter Bildung von drei Abschnitten falten, wobei durch Verschiebung wenigstens
eines der Umlenkelemente die Länge wenigstens
eines Abschnitts des gefalteten parallelen Strahlengangs veränderbar
ist. Das zusätzlich
zu dem bereits erwähnten
Umlenkelement vorgesehene Umlenkelement kann diesem im Strahlengang
vor- oder nachgeordnet
sein.
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Auch
bei dieser Weiterbildung ist es bevorzugt, daß der Mikroskoptubus eine Koppeleinrichtung
aufweist, die bei einer Verschiebung des beweglichen Umlenkelements
wenigstens die Sammeloptik in der gleichen Richtung mitbewegt. Ist
das bewegliche Umlenkelement im Unendlichstrahlengang dem optischen
System nach und dem anderen Umlenkelement vorgeordnet, bewegt die
Koppeleinrichtung vorzugsweise bei einer Verschiebung des beweglichen
Umlenkelements auch das andere Umlenkelement mit.
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Eine
besonders niedrige Bauhöhe
kann dadurch erzielt werden, daß ein
zweiter Abschnitt des gefalteten parallelen Strahlengangs zwischen
dem ersten und dem zweiten Umlenkelement parallel zu der Richtung
des Strahlengangs am Eintritt in den Mikroskoptubus und insbesondere
entgegengesetzt zu diesem verläuft.
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Zur
Einstellung insbesondere der Höhe
eines an dem Mikroskoptubus gehaltenen Okulars oder Okularsystems
ist es dann bevorzugt, daß das zweite
Umlenkelement zusammen mit der Sammeloptik entlang des zweiten Abschnittes
des gefalteten Strahlengangs relativ zu dem optischen System bewegbar
ist.
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Eine
weitere Einstellmöglichkeit
bietet ein erfindungsgemäßer Mikroskoptubus,
bei dem das erste Umlenkelement zusammen mit dem zweiten Umlenkelement
und der Sammeloptik ent lang des ersten Abschnittes des gefalteten
Strahlengangs relativ zu dem optischen System bewegbar ist. Vorzugsweise verläuft dabei
der entsprechende Abschnitt des gefalteten parallelen Strahlenganges
quer zu der Richtung des Strahlengangs am Eintritt des Mikroskoptubus.
Das optische System kann dazu nicht nur das erste Zwischenbild nach
Unendlich abbilden, sondern den Strahlengang auch in die entsprechende Richtung
umlenken. Ein solcher Mikroskoptubus ermöglicht es nicht nur, die Höhe entsprechend
einer Rumpflänge
einer Person einzustellen, sondern auch durch eine Einstellung des
Abstands eine für
die Armlänge
einer Person günstige
Arbeitsposition zu erreichen. Dabei kann vorzugsweise eine weitere Koppeleinrichtung
bei einer Verschiebung des ersten Umlenkelements das zweite Umlenkelement
und die Sammeloptik gemeinsam in derselben Richtung mitbewegen.
Die weitere Koppeleinrichtung braucht dabei, ähnlich wie die zuerst erwähnte Koppeleinrichtung,
nur eine Bewegung des ersten Umlenkelements relativ zu dem optischen
System auf die im Strahlengang nachgeordneten optischen Elemente zu übertragen,
umgekehrt braucht dies nicht unbedingt der Fall zu sein.
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Eine
weitere Reduktion der Bauhöhe
kann vorzugsweise dadurch erreicht werden, daß das optische System in einem
Abschnitt des Strahlengangs, der parallel zu dem Strahlengang vor
dem ersten Umlenkelement verläuft,
eine weitere Sammeloptik aufweist. Wenigstens ein Teil des Strahlengangs
in dem optischen System kann dann quer zur Richtung des Strahlengangs
am Eintritt des Mikroskoptubus verlaufen.
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Prinzipiell
kann der erfindungsgemäße Mikroskoptubus
für beliebige
Mikroskope verwendet werden. Um gewährleisten zu können, daß das erste Zwischenbild
auch tatsächlich
in der vorgesehenen Zwischenbildebene in dem Mikroskoptubus entsteht, ist
bei dem erfindungemäßen Mikroskoptubus
vorzugsweise im Eintrittsstrahlengang eine Tubuslinse oder ein Tubuslinsensystem
zur Erzeugung eines ersten Zwischenbildes angeordnet. Diese Tubuslinse bzw.
dieses Tubuslinsensystem ist vorzugsweise zur Verwendung mit einem
Mikroskop mit einem Unendlichstrahlengang in Bezug auf die Objektabbildung ausgebildet.
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Vielfach
ist es wünschenswert,
neben der Beobachtung eines Objekts mit einem Mikroskop auch eine
Erfassung von Bildern zu ermöglichen.
Es ist daher bevorzugt, daß ein
Strahlteiler im Strahlengang vor dem optischen System angeordnet
ist, der den Strahlengang in einen Strahlengang für das erste Zwischenbild
und einen Strahlengang für
ein drittes Zwischenbild aufteilt. Das dritte Zwischenbild kann von
entsprechenden Zusatzgeräten
erfaßt
oder weiter abgebildet werden. Der Strahlteiler ist dabei vorzugsweise
relativ zu dem optischen System oder dem Mikroskoptubus fest angeordnet.
Daher kann ein entsprechendes Zusatzgerät fest installiert werden und
von einer Einstellung des Mikroskoptubus unberührt bleiben. Der Mikroskoptubus
kann hierzu einen geeigneten Anschluß für Zusatzgeräte besitzen.
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Insbesondere
ist es bevorzugt, daß der
Mikroskoptubus einen Anschluß für eine Kamera
aufweist, der so ausgebildet ist, daß das dritte Zwischenbild von
der an dem Anschluß angeschlossenen
Kamera erfaßbar
ist. Ein solcher Mikroskoptubus erlaubt bei gleichzeitiger visueller
Beobachtung eine Erfassung von Bildern mit einer Kamera.
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Der
Strahlteiler kann prinzipiell den Strahlengang zur Bildung des dritten
Zwischenbildes ablenken. Um jedoch, insbesondere bei einer Tubuslinse mit
einer größeren Schnittweite,
einen kompakten Aufbau des Mikroskoptubus zu erreichen, lenkt der Strahlteiler
vorzugsweise den zu dem optischen System führenden Strahlengang ab. Der
Strahlengang für
das dritte Zwischenbild läuft
dann vorzugsweise geradlinig.
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Um
auch den Einblickwinkel, d.h. den Winkel zwischen der optischen
Achse der Sammeloptik und, je nach Definition, der Horizontalen
oder der Vertikalen einstellen zu können, ist bei dem erfindungsgemäßen Mikroskoptubus
vorzugsweise das der Sammeloptik im Strahlengang unmittelbar vorgeordnete Umlenkelement
zusammen mit der Sammeloptik dreh- oder schwenkbar, wobei ein Getriebe
vorgesehen ist, das bei einer Schwenkung der Sammeloptik um einen
vorgegebenen Schwenkwinkel das zweite Umlenkelement um einen Winkel
kippt, der halb so groß wie
der Schwenkwinkel ist.
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In
bestimmten Anwendungsgebieten wie beispielsweise der Materialforschung
wird typischerweise ein aufrechtes, seitenrichtiges Bild eines Objekts erwartet.
Bei einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Mikroskoptubus ist daher
vorzugsweise die Anzahl der reflektierenden Flächen in dem Strahlengang des
erfindungsgemäßen Mikroskoptubus
und die Anzahl, Art und Anordnung der Linsen so gewählt, daß in der
zweiten Zwischenbildebene ein aufrechtes, seitenrichtiges Zwischenbild
erzeugt wird.
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In
anderen Anwendungsgebieten sind die Anwender an umgekehrte Bilder
gewöhnt.
Dazu ist es bei dem erfindungsgemäßen Mikroskoptubus bevorzugt,
daß im
Strahlengang ein Dachkantprisma angeordnet ist, das eine Bildumkehrung
bewirkt.
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Zur
Verbesserung der Abbildungsqualität des optischen Systems weist
dieses vorzugsweise wenigstens eine weitere Linse zur Korrektur
von Verzerrungen auf. Vorzugsweise dient diese zur Feldebnung. Insbesondere
kann diese Linse zwischen der Feldlinse und der weiteren Sammeloptik
angeordnet sein.
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Die
Erfindung wird im folgenden beispielhaft anhand der Zeichnungen
noch näher
erläutert.
Es zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung zur Erläuterung
von Grundzügen
eines Strahlengangs eines Mikroskoptubus bei einer ersten und einer
zweiten bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung,
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2 eine
perspektivische Darstellung eines Mikroskoptubus nach einer ersten
bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung von vorn und oben,
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3 eine
perspektivische Darstellung des Mikroskoptubus in 2 mit
abgenommenem Gehäuse
von hinten und oben,
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4 einen
Schnitt durch den Mikroskoptubus in 2,
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5 eine
Draufsicht auf den teilweise geöffneten
Mikroskoptubus in 3,
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6 eine
Darstellung des Felder- und des Pupillenstrahlengangs in dem Mikroskoptubus
in 2,
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7 eine
schematische Schnittdarstellung durch einen Mikroskoptubus nach
einer zweiten bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung, und
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8 eine
schematische Darstellung eines Mikroskoptubus nach einer vierten
bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung.
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In 1 sind
gemeinsame Grundzüge
von Strahlengängen
in Mikroskoptuben nach einer ersten und einer zweiten bevorzugten
Ausführungsform
der Erfindung gezeigt.
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Ein
Objekt O wird von einem Objektiv MO eines Mikroskops M nach Unendlich
abgebildet. In dem parallelen Strahlengang nach dem Objektiv MO
ist der Mikroskoptubus MT angeordnet. Den durch dessen Eintritt
E eintretenden parallelen Strahlengang fokussiert eine Tubuslinse
T auf eine erste Zwischenbildebene Z1, in der ein erstes reelles
Zwischenbild des Objekts O entsteht. Das erste Zwischenbild wird von
einem optischen System S des Mikroskoptubus MT unter Umlenkung um
90° nach
Unendlich abgebildet. Der resultierende Strahlengang ist parallel
und wird von einem ersten und einem zweiten Umlenkelement U1 und/oder
U2 unter Bildung von Abschnitten A1, A2 und A3 zweifach gefaltet.
In dem Strahlengang nach dem zweiten Umlenkelement U2 ist eine Sammeloptik
SO angeordnet, die den Strahlengang auf eine zweite Zwischenbildebene
Z2 fokussiert. Ein darin entstehendes zweites Zwischenbild des Objekts
O kann durch die Okulare OK betrachtet werden. Durch Verschiebung
der Umlenkelemente U1 und U2 in Richtungen parallel zu den Abschnitten
A1 bzw. A2 des parallelen Strahlengangs können die entsprechenden Abschnitte
in ihrer Länge
verändert werden.
Mittels entsprechender Koppeleinrichtungen werden die jeweils im
Strahlengang folgenden Elemente in gleicher Weise mitbewegt, d.h.
bei Verschiebung von U1 werden das zweite Umlenkelement U2 , die
Sammeloptik SO und die Okulare OK in Richtung von A1 und bei Verschiebung
von U2 die Sammeloptik SO und die Okulare OK in Richtung von A2
mitverschoben. So kann eine Einstellung in zwei Richtungen, d.h.
eine Einstellung der Höhe
und des Abstands von dem Mikroskop M erfolgen.
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Die 2 bis 6 zeigen
konkreter einen einstellbaren Mikroskoptubus für ein nur sehr schematisch
in 4 gezeigtes Mikroskop 1 mit Unendlichstrahlengang
nach einer ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung. Der
Mikroskoptubus verfügt über ein
Gehäuseoberteil 2,
einen Grundkörper 3,
der teilweise ein Gehäuseunterteil
bildet, eine relativ zu dem Grundkörper in einer ersten Richtung verschiebbare
erste Baugruppe 4, eine an der ersten Baugruppe 4 in
einer zweiten Richtung verschiebbar gehaltene zweite Baugruppe 5 und
ein an der zweiten Baugruppe 5 fest gehaltenes Okularsystem
in Gestalt eines Binokularteils 6. Ein Faltenbalg 7 verschließt eine Öffnung zwischen
der ersten Baugruppe 4 und der zweiten Baugruppe 5.
Seitliche Wangen 49 schließen eine Öffnung zwischen dem Gehäuseoberteil 2 und
der ersten Baugruppe 4.
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Der
Grundkörper 3 mit
den daran gehaltenen ersten und zweiten Baugruppen 4 bzw. 5 und
dem Binokularteil 6 ist in den 2 bis 4 genauer
gezeigt.
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Der
Grundkörper 3 dient
zur Aufnahme eines Teils der später
genauer beschriebenen Optik des Mikroskoptubus, nämlich einer
Tubuslinse 8 und eines optischen Systems 9 (vgl. 4).
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Als
Aufnahme für
die Tubuslinse 8 und Eintritt bzw. Eintrittsöffnung für den Strahlengang
des Mikroskops dient ein in dem Boden 10 des Grundkörpers 3 gehaltener
Befestigungsflansch 11, mittels dessen der Mikroskoptubus
an dem Mikroskop 1 befestigbar bzw. befestigt ist. Der
Befestigungsflansch 11 ist so ausgerichtet, daß die optische
Achse der Tubuslinse 8 auf den Unendlichstrahlengang des
Mikroskops 1 ausgerichtet ist, und dient so auch als Zentrierelement.
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Ein
Kameraanschluß 12 auf
der Oberseite des Grundkörpers 3 liegt
in der geradlinigen Verlängerung
des Unendlichstrahlengangs des Mikroskops 1 gegenüber dem
Befestigungsflansch 11 und dient zum Anschluß einer
in den Figuren nicht gezeigten Kamera.
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Der
Grundkörper 3 ist
nach vorne hin, d.h. in einer ersten, der Richtung des Ausgangsstrahlengangs
des optischen Systems 9 entsprechenden, zu der optischen
Achse der Tubuslinse 8 orthogonalen Richtung R1 offen.
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Die
erste Baugruppe 4 verfügt über einen ersten
Träger 13,
der über
in an den Seitenwänden des
Grundkörpers 3 befestigte
Führungsbuchsen 14 geführte Führungsstangen 15 in
der ersten Richtung geführt
verschiebbar an dem Grundkörper 3 gehalten ist.
Eine der Führungsstangen
ist dabei in zwei Führungsbuchsen
geführt,
während
die andere Führungsstange
in nur einer Führungsbuchse
läuft und so
ein Kippen der Baugruppe 4 quer zur Richtung der Führungsstangen
verhindert.
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Die
seitlichen Wangen 49 sind an dem ersten Träger 13 befestigt
und so mit diesem verschiebbar.
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Der
Träger 13 ist
in einer Ebene orthogonal zu der Richtung des Unendlichstrahlengangs
des Mikroskops 1, der mit der Richtung des Strahlengangs am
Eintritt in den Mikroskoptubus übereinstimmt, bzw.
parallel zu dem Boden 10 U-förmig ausgebildet, so daß bei Verschiebung
in der ersten Richtung der Kameraanschluß 12 und das optische
System 9 zwischen die Schenkel 17 des U gelangen
können
und so der Verschiebebereich vergrößert wird. Anschläge 18 und 18' an dem Grundkörper 3 bzw.
dem ersten Träger 13 verhindern
eine zu weitgehende Verschiebung des ersten Trägers 13 auf den Grundkörper 3 zu.
Ein Sicherungsring 19 am Ende der in zwei Führungsbuchsen 14 geführten Führungsstange 15 verhindert,
daß die
erste Baugruppe von dem Grundkörper 3 abgezogen
werden kann.
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Zwischen
den Schenkeln 17 des Trägers 13 sind
beidseitig in einer zweiten, zu der ersten Richtung R1 orthogonalen
und zu der optischen Achse der Tubuslinse 8 parallelen
Richtung R2, zwei Zahnstangen 20 gehalten.
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Ein
erstes Umlenkelement 21 in Gestalt eines Spiegels ist an
einem Halter 22 zwischen den Schenkeln 17 gehalten.
Das erste Umlenkelement 21 kann mittels einer Schraube 47 und
drei Gewindestiften 48 jeweils versetzt bzw. gekippt werden,
um den parallelen Strahlengang von dem optischen System 9 auf
die nachfolgenden optischen Elemente in dem Strahlengang zu justieren.
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Die
zweite Baugruppe 5 besitzt einen U-förmigen zweiten Träger 23,
an dem Führungsblöcke 24 mit
Führungsbuchsen
gehalten sind; durch die die Zahnstangen 20 laufen.
Die zweite Baugruppe 5 ist daher an der ersten Baugruppe 4 in
der zweiten Richtung R2 verschiebbar, durch die Führungsblöcke 24 und
die Zahnstangen 20 geführt
gehalten.
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In
seitlichen Schenkeln 25 des zweiten Trägers 23 ist eine Welle 26 mit
Zahnrädern 27 gelagert, die
in die Zahnstangen 20 eingreifen. Mittels an den gegenüberliegenden
Enden der Welle 26 angebrachter Drehknöpfen 28 ist zum einen
die Welle 26 mit den in die Zahnstangen 20 eingreifenden
Zahnrädern 27 drehbar,
so daß der
zweite Träger 23 und
mit diesem die zweite Baugruppe 5 relativ zu der ersten Baugruppe 4 und
dem optischen System 9 in der zweiten Richtung R2 verschiebbar
ist.
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Zum
anderen kann durch Zug oder Druck auf die Drehknöpfe 28 in der ersten
Richtung R1 die erste Baugruppe 4 zusammen mit der zweiten
Baugruppe 5 in der ersten Richtung R1 relativ zu dem Grundkörper 3 und
damit dem optischen System 9 verschoben werden.
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Eine
Koppeleinrichtung zur Kopplung der Bewegung der ersten und der zweiten
Baugruppe 4 bzw. 5 in der ersten Richtung R1 bildet
daher die durch die Zahnstangen 20 und die Führungsblöcke 24 gebildete
Führung
der zweiten Baugruppe 5 an der ersten Baugruppe 4.
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In
dem in den Figuren unteren Bereich der Stirnseite des zweiten Trägers 23 ist
eine Binokularaufnahme 29 angeordnet, mittels derer das
Binokularteil 6 an der zweiten Baugruppe 5 in
einer vorgegebenen festen Stellung befestigbar ist.
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In
diesem Bereich des zweiten Trägers 23 ist als
zweites Umlenkelement 30 ein Spiegel angeordnet. Die Binokularaufnahme 29 dient
weiter als Fassung für
eine Sammeloptik 31.
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In
dem Binokularteil 5 sind neben einem Binokularstrahlteiler 32 Okulare 33 in
dessen Strahlengang so angeordnet, daß mit diesen von der Sammeloptik 31 erzeugte
Zwischenbilder betrachtet werden können.
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Der
zweite Träger 23 fungiert
daher als Koppeleinrichtung, die bei einer Bewegung des zweiten Umlenkelements 30 in
der zweiten Richtung R2 die Sammeloptik 31 in derselben
Richtung mitbewegt.
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Die
Optik des Mikroskoptubus ist folgendermaßen aufgebaut (vgl. 4):
In dem Strahlengang der in dem Strahlengang des Mikroskops angeordneten
Tubuslinse 8 ist ein Strahlteiler 34 angeordnet, der
das von der Tubuslinse 8 kommende Strahlenbündel zu
einem Teil in Richtung des Kameraanschlusses 12 durchläßt und den
anderen Teil in einer Richtung orthogonal zu der optischen Achse
der Tubuslinse 8 und damit der Richtung des Strahlengangs am
Eintritt in den Mikroskoptubus in das optische System 9 ablenkt,
das in dem Grundkörper 3 befestigt
ist. In dem abgelenkten Strahlengang folgen als Elemente des optischen
Systems 9 dritte und vierte Umlenkelemente in Form von
in einem Winkel 45° zueinander
geneigten Spiegeln 35 und 36, die den Strahlengang
in eine zu der optischen Achse der Tubuslinse 8 parallel
verlaufenden Richtung umlenken. In dem nachfolgenden Strahlengang
sind als weitere Elemente des opti schen Systems 9 eine
Feldlinse 37, im Beispiel gegeben durch zwei zusammengesetzte Linsen,
und ein fünftes
Umlenkelement 38 zur Umlenkung des Strahlengangs in die
erste Richtung in Form eines Spiegels, eine Linse 39 zur
Korrektur von Verzerrungen, im Beispiel zur Feldebnung, und eine weitere
Sammeloptik 40 angeordnet.
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Im
Strahlengang des optischen Systems 9 bzw. der weiteren
Sammeloptik 40 folgen dann das erste und das zweite Umlenkelement 21 bzw. 30,
die den parallelen Unendlichstrahlengang zwischen dem optischen
System 9 und der Sammeloptik 31 zweifach unter
Bildung von drei Abschnitten A1, A2 und A3 falten. Das erste Umlenkelement 21 lenkt
den Strahlengang des ersten Abschnitts A1 aus der ersten Richtung
R1 in die zweite Richtung R2 ab, die entgegengesetzt zu der Richtung
des in die Tubuslinse 8 eintretenden Lichts verläuft, wodurch
der zweite Abschnitt A2 gebildet wird.
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Das
zweite Umlenkelement 30 lenkt den Strahlengang aus dem
zweiten Abschnitt A2 dann in den dritten Abschnitt A3, d.h. in die
mit der zweiten Richtung R2 einen Winkel von etwa 75° einschließende dritte
Richtung R3, und in die Sammeloptik 31 ab.
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Der
Binokularstrahlteiler 32 teilt den Strahlengang dann in
zwei Teilstrahlengänge
auf, in denen die Okulare 33 des Binokularteils 6 liegen.
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Die
Tubuslinse 8 bildet das von einem Objektiv des Mikroskops 1 im
Unendlichen erzeugte Bild eines Objekts als erstes Zwischenbild
in eine erste Zwischenbildebene Z1 ab, die aufgrund der mehrfachen Umlenkung
durch den Strahlteiler 34 und die dritten und vierten Umlenkelemente 35 und 36 gegenüber dem
Unendlichstrahlengang des Mikroskops seitlich versetzt ist. Die
Feldlinse 37 dient zur Abbildung der Objektivpupille an
einen günstigen
Ort des Strahlengangs. Im Beispiel wird die Objektivpupille in den
Abschnitt des Strahlengangs zwischen dem ersten und dem zweiten
Umlenkelement 21 und 30, d.h. den zweiten Abschnitt
des gefalteten Unendlichstrahlengangs, so abgebildet, daß auch bei
maximaler Verschiebung der ersten und der zweiten Baugruppe 4 bzw. 5 die
Pupille zwischen diesen Umlenkelementen bleibt. Die weitere Sammeloptik 40 bildet
das Zwischenbild des Objekts in der Zwischenbildebene Z1 ins Unendliche
ab, so daß der
folgende Strahlengang parallel ist. Nach Umlenkung durch das erste
und zweite Umlenkelement 21 und 30 wird der Parallelstrahlengang
durch die Sammeloptik 31 auf eine zweite Zwischenbildebene
Z2 fokussiert, so daß dort ein
aufrechtes und seitenrichtiges zweites Zwischenbild des Objekts
erzeugt wird, das mit den Okularen 33 betrachtet werden
kann.
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Ein
drittes Zwischenbild des Objekts entsteht in einer dritten Zwischenbildebene
Z3 in dem nicht abgelenkten Strahlengang hinter dem Strahlteiler 34, das
mittels einer an dem Kameraanschluß 12 angeschlossenen
Kamera erfaßt
werden kann.
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Da
die Tubuslinse 8 und das optische System 9 fest
in dem Grundkörper 2 befestigt
sind, wird die Lage des dritten Zwischenbildes nicht von einer Einstellung
des Mikroskoptubus durch Verschiebung einer der Baugruppen 4 oder 5 verändert. Weiterhin bleibt
die Lage des ersten Zwischenbildes unverändert.
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Im
Ausführungsbeispiel
sind die Linsen konkret folgendermaßen ausgelegt und angeordnet:
Die Feldlinse 37 wird durch zwei aneinanderliegende Linsen
gebildet. Die im Strahlengang erste Linse mit der Dicke 9 mm ist
bikonvex und eintrittsseitig mit einem Radius von 29,427 mm und
austrittsseitig mit einem Radius von 24,760 mm gekrümmt. Das
Linsenmaterial weist einen Brechungsindex von 1,79007 und eine Abbezahl
von 43,80 auf. Die zweite Linse mit einer Dicke von 2 mm ist bikonkav
mit einer eintrittsseitigen Fläche
mit einem Radius von 24, 760 mm und einer austrittseitigen Fläche mit
einem Radius von 35,996 mm. Das Material dieser Linse hat einen
Brechungsindex von 1,75453 und eine Abbezahl von 35,10.
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In
einem Abstand von 38 mm entlang des Lichtweges folgt die konkav-konvexe
zur Feldebnung dienende Linse 39 der Dicke 9,89 mm, die
von einer eintrittsseitigen konkaven Fläche mit Krümmungsradius 10,746 mm und
einer austrittsseitigen konvexen Fläche mit Krümmungsradius 15,963 mm begrenzt ist.
Das Material der Linse hat einen Brechungsindex von 1,70824 und
eine Abbezahl von 39,12. In einem Abstand von 40 mm folgt die weitere
Sammeloptik 40, die aus zwei aneinandergefügten Linsen
besteht. Die erste Linse der Dicke 2 mm ist konvex-konkav mit einem
Radius von 36,781 mm der eintrittsseitigen konvexen Fläche und
einem Radius von 15,849 mm der konkaven austrittsseitigen Fläche. Der
Brechungsindex des verwendeten Linsenmaterials beträgt 1,58569,
die Abbezahl 46,35. Die konvex-konkave zweite Linse der Dicke 6
mm wird eintrittsseitig durch eine Fläche mit einem Radius von 15,849
mm und austrittsseitig mit einem Radius von 104,41 mm begrenzt.
Das Material der Linse hat einen Brechungsindex von 1,53019 und
eine Abbezahl von 76,58.
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In
einem durch Verschiebung des ersten und/oder zweiten Umlenkelements
veränderbaren Abstand
von 62,0 mm bis 152,0 mm entlang des Strahlengangs folgt die Sammeloptik 31,
die aus zwei aneinandergefügten
Linsen aufgebaut ist. Die erste, bikonvexe Linse der Dicke 6,8 mm
verfügt über eine eintrittsseitige
Fläche
mit einer Krümmung
von 84,140 mm und eine austrittsseitige Fläche mit einer Krümmung von
53,088 mm. Ihr Material hat einen Brechungsindex von 1,65391 und
eine Abbezahl von 55,63. Die zweite, konkav-konvexe Linse der Dicke 3,6
mm ist von einer eintrittsseitigen Fläche mit einem Radius von 53,088
mm und einer austrittsseitigen Fläche mit einem Radius von 294,27
mm begrenzt.
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Das
zweite Zwischenbild entsteht in einem Abstand von 154,34 mm von
der Sammeloptik 31.
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Bei
einer Verschiebung der ersten Baugruppe 4 relativ zu dem
Grundkörper 3 und
damit dem optischen System 9 wird gleichzeitig die zweite
Baugruppe 5 in der gleichen Richtung mitverschoben. Die
Anordnung des ersten Umlenkelements 21 im parallelen Unendlichstrahlengang
des optischen Systems 9 bzw. der weiteren Sammeloptik 40 ermöglicht einen
weiten Verschiebungsbereich in der ersten Richtung R1, die horizontal
verläuft,
wenn der Unendlichstrahlengang des Mikroskops vertikal ausgerichtet
ist. Damit gestattet der Mikroskoptubus eine weitgehende Anpassung
des Abstands der Okulare 33 von dem Mikroskop 1 in
horizontaler Richtung.
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Der
sich ergebende Felderstrahlengang ist in 6 durch
gestrichelte Linien, der Pupillenstrahlengang durch duchgezogene
Linien dargestellt.
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Die
Verschiebung der zweiten Baugruppe 5 in der zweiten Richtung
R2, die bei der zuvor genannten Richtung des Unendlichstrahlengangs
des Mikroskops vertikal verläuft,
kann unabhängig
von der Verschiebung in der ersten Richtung R1 erfolgen, so daß eine einfache
und sehr flexible Anpassung der Betrachtungsposition an die Gestalt
einer Bedienungsperson erfolgen kann, ohne daß übermäßige Nachteile für die Intensitätsverteilung
in dem dritten Zwischenbild entstehen. Auch hier erlaubt die Anordnung
des zweiten Umlenkelements 30 in dem von dem ersten Umlenkelement 21 umgelenkten
Unendlichstrahlengang des optischen Systems 3 einen großen Einstellbereich
in der zweiten Richtung R2.
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Ein
einstellbarer Mikroskoptubus für
ein Mikroskop mit Unendlichstrahlengang nach einer zweiten bevorzugten
Ausführungsform
der Erfindung, der schematisch in 7 gezeigt
ist, unterscheidet sich von dem Mikroskoptubus des ersten Ausführungsbeispiels
dadurch, daß zwei
weitere Einstellmöglichkeiten
vorgesehen sind, wozu die zweite Baugruppe 5 durch eine
modifizierte zweite Baugruppe 41 ersetzt ist. Die anderen
Komponenten des Mikroskoptubus sind unverändert, so daß für diese
die gleichen Bezugszeichen verwendet werden wie im ersten Ausführungsbeispiel
und die Erläuterungen
entsprechend gelten.
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Die
zweite Baugruppe 41 unterscheidet sich von der zweiten
Baugruppe 5 nur durch die Einstellbarkeit der Lagen des
zweiten Umlenkelements 30 und der Sammeloptik 31,
so daß auch
für diese
Baugruppe unveränderte
Komponenten mit demselben Bezugszeichen bezeichnet werden wie im
ersten Ausführungsbeispiel
und die gleichen Erläuterungen auch
hier gelten.
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An
einem zweiten Träger 42,
der ansonsten wie der zweite Träger 13 ausgebildet
ist, ist nun über ein
Gelenk 43 ein dritter Träger 44 schwenkbar
gehalten, an dem die Sammeloptik 31 und die Binokularaufnahme 29 in
einer dritten Richtung R3 parallel zur optischen Achse der Sammeloptik 31 von
einer Führung 45 geführt verschiebbar
befestigt sind. Die Binokularaufnahme 29 kann dazu im Beispiel
in einem einen Schenkel des Gelenks 43 bildenden Rohr linear
verschiebbar geführt
sein.
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Das
gegenüber
dem ersten Ausführungsbeispiel
ansonsten unveränderte
zweite Umlenkelement 30 ist nun drehbar an dem zweiten
Träger 42 gelagert.
Ein Untersetzungsgetriebe 46 koppelt eine Schwenkbewegung
des dritten Trägers 44 und
damit der Sammeloptik 31 und der Binokularaufnahme 29 mit
einer Drehbewegung des zweiten Umlenkelements 30. Es kippt
bei einer Schwenkung des dritten Trägers 44 um einen vorgegebenen
Winkel α das zweite
Umlenkelement 30 um den halben Winkel β=α/2 in der gleichen Richtung
mit, so daß der
Strahlengang hinter dem ersten Umlenkelement 21 bei jeder
Schwenkung des dritten Trägers
von dem zweiten Umlenkelement 30 weiterhin in die Sammeloptik 31 und
die Binokularaufnahme 29 umgelenkt wird.
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Zusätzlich zu
den Einstellmöglichkeiten
in der ersten und zweiten Richtung können nun auch unabhängig von
diesen Einstellmöglichkeiten
der Einblickwinkel, gegeben durch den Winkel zwischen einer Horizontalen
und der optischen Achse der Sammeloptik 31 bzw. den Okularen 33,
und/oder unabhängig
davon der Abstand in Einblickrichtung bzw. der dritten Richtung
R3 oder der optischen Achse der Sammeloptik 31 eingestellt
werden.
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Ein
Mikroskoptubus nach einer dritten bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung unterscheidet sich von dem Mikroskoptubus des zweiten
Ausführungsbeispiels
darin, daß statt
der dritten und vierten Umlenkelemente 35 und 36 ein
Dachkantprisma eingesetzt wird, wodurch das erste Zwischenbild relativ zu
dem ersten Zwischenbild des zweiten Ausführungsbeispiels umgekehrt wird.
Damit ist auch das zweite Zwischenbild, nicht aber das dritte Zwischenbild,
umgekehrt.
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In 8 ist
sehr schematisch ein Mikroskoptubus nach einer dritten bevorzugten
Ausführungsform
der Erfindung gezeigt.
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Ähnlich wie
in 1 wird ein Objekt O wird von einem Objektiv MO
eines Mikroskops M nach Unendlich abgebildet. In dem parallelen
Strahlengang nach dem Objektiv MO ist der Mikroskoptubus MT nach
einer vierten bevorzugten Ausführungsform der
Erfindung angeordnet. Den durch dessen Eintritt eintretenden parallelen
Strahlengang fokussiert eine Tubuslinse T auf eine erste Zwischenbildebene
Z1, in der ein erstes reelles Zwischenbild des Objekts O entsteht.
Das erste Zwischenbild wird von einem optischen System S des Mikroskoptubus
nach Unend lich abgebildet. Der resultierende Strahlengang ist parallel
und wird von einem ersten Umlenkelement U1 unter Bildung von Abschnitten
A1 und A2 einfach gefaltet. In dem Strahlengang nach dem ersten
Umlenkelement U1 ist eine Sammeloptik SO angeordnet, die den Strahlengang
auf eine zweite Zwischenbildebene Z2 fokussiert. Vor der Zwischenbildebene befindet
sich noch ein zweites okularseitiges Umlenkelement U2. Ein in der
zweiten Zwischenbildebene Z2 entstehendes zweites Zwischenbild des
Objekts O kann durch die Okulare OK betrachtet werden.
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Das
Umlenkelement U1 ist mittels einer Koppeleinrichtung zusammen mit
der Sammeloptik SO, dem zweiten Umlenkelement U2 und den Okularen OK
in der Richtung des Abschnitts A1 und damit der Höhe und die
Sammeloptik SO mittels einer weiteren Koppeleinrichtung gemeinsam
mit dem zweiten Umlenkelement U2 und den Okularen OK in der Richtung
des Abschnitts A2 verschiebbar. Das zweite Umlenkelement U2 ist
kippbar, wobei bei einer Kippung des Umlenkelements U2 ein in der 8 nicht gezeigtes
Getriebe die Sammeloptik SO und die Okulare OK um den doppelten
Winkel mitschwenkt.
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Durch
Verschiebung des Umlenkelements U1 und der Sammeloptik SO relativ
zu dem optischen System S in Richtungen parallel zu den Abschnitten A1
bzw. A2 des parallelen Strahlengangs können die entsprechenden Abschnitte
in ihrer Länge
verändert werden.
Da die jeweils im Strahlengang folgenden Elemente in gleicher Weise
mitbewegt werden, kann eine Einstellung in zwei Richtungen, d.h.
eine Einstellung der Höhe
und des Abstands von dem Mikroskop M erfolgen.
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Der
Einblickwinkel γ kann
durch Kippung des zweiten Umlenkelements U eingestellt werden.