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Zusatzeinrichtung für Stereomikroskope
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Zusatzeinrichtung für Stereomikroskope Die Erfindung betrifft eine
Zusatzeinrichtung für Stereomikroskope mit einem zwischen dem Mikroskopkörper und
dem Beobachtungstubus angeordneten Mittelteil, das Strahlteiler bzw. schaltbare
Spiegel enthält.
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Stereomikroskope werden zur Beobachtung und Photographie von räumlich
strukturierten Objekten im Vergrößerungsbereich zwischen etwa 1-fach bis 50-fach
benutzt. In einem ähnlichen Vergräßerungsbereich arbeiten auch die sogenannten Makroskope,
die in der Regel ebenfalls mit einem Binokulartubus ausgerüstet sind, objektseitig
jedoch emonobjektiv" aufgebaut sind. Makroskope eignen sich insbesondere zur Beobachtung
von ebenen Objekten und bieten dort Vorteile wegen der im Vergleich zu Stereomikroskopen
in der Regel besseren Abbildungsqualität infolge des zentrisch benutzten Objektivs.
Diese Vorteile wirken sich insbesondere bei der Photographie sogar räumlicher Objekte
aus, da Stereobilder äußerst selten verlongt werden. Daneben ist der Fortfall von
Parallaxen günstig bei der Vermessung von Objekten.
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Makroskope und Stereomikroskope werden aufgrund ihres unterschiedlichen
Aufbaues von den Geräteherstellern als separate Instrumente angeboten.
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Daneben ist es aus der CH-PS 565 379 bekannt, das Hauptobjektiv eines
Stereomikroskops zentrisch vor einen der beiden stereoskopischen Beobachtungskanäle
zu schwenken, um auf diese Weise die oben geschilderten Vorteile eines Makroskops
in einem Stereomikroskop zu realisieren.
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Diese bekannte Lösung hat jedoch einmal den Nachteil, daß in Schaltstellung
"Makroskop" nur monokulare Beobachtung möglich ist. Zum anderen eignet sich diese
Lösung überhaupt nicht für Stereomikroskope mit zwei getrennten Objektiven (nach
Greenough).
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Aus der EP-A-72 652 ist ein Stereomikroskop mit variablem Konvergenzwinkel
bekannt, mit dem theoretisch auch der Konvergenzwinkel 0 eingestellt werden kann,
wobei dann das Objekt binokular durch das zentrisch benutzte Hauptobjektiv beobachtet
wird. Dazu besitzt dieses Stereomikroskop einen direkt hinter dem Hauptobjektiv
angeordneten, längs der optischen Achse verschiebbaren Strahlteiler. Ein solcher
Aufbau läßt
sich nicht nachträglich durch einfaches Umrüsten vorhandener
Stereomikroskope realisieren sondern erfordert die Konzeption eines völlig neuen
Gerätes.
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In der US-PS 3 173 984 ist ein Stereomikroskop beschrieben, das einen
aus austauschbaren Komponenten bestehenden Aufbau besitzt. Dabei kann der die Vergrößerungswechsler
enthaltende Mikroskopkörper mit einem relativ schwach vergrößernden Hauptobjektiv
gegen einen zweiten Mikroskopkörper ersetzt werden, in dem ein strahlteilendes Prismensystem
befestigt ist, das zentrisch hinter einem zweiten, stark vergrößernden Objektiv
angeordnet ist. Mit einem hinter dem Strahlteiler angeordneten und als Blende wirkenden,
schaltbaren Prismenkörper lassen sich unterschiedliche Pupillenhälften in beiden
Teilstrahlengängen abschatten, so daß ein Wechsel von stereoskopischer Beobachtung
und binokular-"monoskopischer Beobachtung durch das gleiche Objektiv möglich ist.
Auch hier wird also in Schaltstellung "Stereo" und in Schaltstellung "makros jeweils
das gleiche Objektiv, einmal exzentrisch und einmal zentrisch, benutzt.
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Eine solche Anordnung erfordert die Auswechslung nahezu des gesamten
Mikroskopkörpers und ist daher nicht ohne weiteres zur Umrüstung vorhandener Stereomikroskope
geeignet.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Zusatzeinrichtung
für Stereomikroskope zu schaffen, mit deren Hilfe das Stereomikroskop auf möglichst
einfache Weise und ohne Einschränkung von Funktionen als Makroskop benutzt werden
kann.
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Ausgehend von einem Stereomikroskop nach dem Oberbegriff wird diese
Aufgabe gemäß dem Kennzeichen des Hauptanspruchs dadurch gelöst, daß das Mittelteil
ein Strahlteilerprisma enthält, welches Licht aus einem ersten Beobachtungskanal
zur monoskopisch-binokularen Beobachtung auf beide Okulare verteilt, und daß eine
gegen das Doppel- bzw. Hauptobjektiv des Stereomikroskops auswechselbare Aufnahme
für ein Makroobjektiv vorgesehen ist, in der das Makroobjektiv zentrisch vor dem
genannten, ersten Beobachtungskanal befestigt ist.
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Stereomikroskope besitzen meist ein Mittelteil, welches die Optik
zur Ausspiegelung aus einem der beiden Beobachtungskanäle in einen Phototubus enthält.
In der Regel ist dieses Mittelteil als auswechselbares Zusatzteil zwischen dem Mikroskopkörper
und dem abnehmbaren Beobachtungstubus befestigt. Der meist schaltbare Strahlteiler
oder Vollspiegel zur Ausspiegelung in das Photookulor befindet sich dann im telezentrischen
Strahlengang zwischen dem Vergrößerungswechsler und der Tubuslinse des Stereomikroskops.
Es ist ohne weiteres möglich, in einem solchen Mittelteil einen weiteren Strahlteiler
einzusetzen. Ohne größere Umbauten vorzunehmen kann dieser Strahlteiler entweder
auf dem ohnehin zum Schalten in Stellung "Photographie" vorhandenen Schieber befestigt
werden1 oder er kann, falls das Mittelteil auswechselbar ist, in einem separaten,
zweiten Mittelteil untergebracht werden.
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Als Makroobjektiv kann beispielsweise ein handelsübliches Photoobjektiv
in Retro-Stellung benutzt werden, das mit einem Filtergewinde an einer zu diesem
Zwecke vorgesehenen, auswechselbaren Aufnahme des Mikroskopkörpers befestigt ist.
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Es ist jedoch auch vorteilhaft, das Makroobjektiv als Doppelobjektiv
aus einem mit seiner Achse senkrecht auf der Objektebene stehenden und einem zweiten,
mit seiner Achse gegen die Objektebene geneigten Teilobjektiv aufzubauen und das
Mittelteil mit einem Ansatz zur Befestigung einer Beleuchtungseinrichtung zu versehen,
die mit dem zweiten Beobachtungskanal gekoppelt ist. Mit einer solchen, nachstehend
als Ausführungsbeispiel noch näher beschriebenen Anordnung ist auf besonders einfache
und kompakte Weise eine Auflichtbeleuchtung des "monobjektiv-binokularN beobachteten
Objekts zu realisieren.
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Weiterhin kann es zweckmäßig sein das Makroobjektiv als Doppelobjektiv
aus zwei mit ihren Achsen senkrecht auf der Objektebene stehenden Objektiven aufzubauen
und im Mittelteil, von der Objektseite hergesehen vor dem Strahlteilerprisma ein
zweites, strahlvereinigendes Prisma anzuordnen, welches Licht aus dem zweiten Beobachtungskanal
in den ersten Beobachtungskanal einspiegelt. Mit dieser Maßnahme wird ein überlagertes
Bild zweier um den Abstand der Stereokanäle auseinanderliegender Objektfelder erzeugt.
Das so modifizierte Stereomikroskop
kann donn als Vergleichsmakroskop,
beispielsweise für Untersuchungen in der Ballistik dienen.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung werden nachstehend
anhand der Fig. 1-6 der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen: Fig.
1 eine Prinzipskizze eines herkömmlichen Stereomikroskops mit Phototubus; Fig. 2
eine Prinzipskizze des Mikroskops aus Fig. 1 mit Zusatzeinrichtung gemäß der Erfindung
in einer ersten Ausführungsform; Fig. 3 eine Prinzipskizze des Mikroskops aus Fig.
1 mit Zusatzeinrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform; Fig. 4 eine Prinzipskizze
einer leicht geänderten Ausführungsform des Mittelteils 4 aus Fig. 2; Fig. 5 eine
Prinzipskizze einer geänderten Ausführungsform des Prismensystems aus Fig. 3; Fig.
6 eine Prinzipskizze des Mikroskops aus Fig. 1 mit Zusatzeinrichtung gemäß einer
dritten Ausführungsform.
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Das in Fig. 1 dargestellte Stereomikroskop besitzt einen Hauptkörper
1, in dem u.a. ein mittels Drehknöpfen 10a und 1ûb an beiden Seiten des Hauptkörpers
1 betätigbarer Vergrößerungswechsler in Form eines doppelten Fernrohrsystems 11alb
angeordnet ist. Am unteren Ende des Hauptkörpers 1 ist über eine Schwalbe abnehmbar
eine Aufnahme 5 befestigt, in die ein von beiden Beobachtungskanälen A und B gemeinsam
exzentrisch durchsetztes Hauptobjektiv 15 eingeschraubt ist. Der Hauptkörper 1 ist
über ein Stativ 6 höhenverstellbar über einem Standfuß 7 befestigt, der gleichzeitig
als Objektauflage dient.
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Am oberen Teil des Mikroskops ist ebenfalls abnehmbar ein Beobachtungstubus
3 befestigt. Der Tubus 3 trägt die Okulare und enthält ein Tubus-
linsensystem
13a/13b sowie. das übliche Prismensystem 12a und 12b zur Bildaufrichtung und Anpassung
der stereoskopischen Beobachtungsbasis an den Augenabstand des Betrachters.
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Zwischen dem Beobachtungstubus 2 und dem Mikroskopkörper 1 ist ein
Zwischentubus 4 eingefügt, an dem über ein Photookular 8 die Kamera 9 befestigt
ist. Im Zwischentubus 4 ist ein Spiegelprisma 14 senkrecht zur optischen Achse verschiebbar
gelagert und kann mittels einer Handhabe 16 in den mit B bezeichneten Stereokanal
eingeschoben werden, wenn das auf dem Stativfuß 7 aufgelegte Objekt photographiert
werden soll.
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In dieser Schaltstellung kann das Objekt dann nur noch monokular beobachtet
werden.
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Bis hierher entspricht der beschriebene Aufbau dem eines bekannten,
herkömmlichen Stereomikroskops.
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Die Zusatzeinrichtung zur Verwandlung des Stereomikroskops in ein
Makroskop umfaßt, wie in Fig. 2 dargestellt, eine anstelle der Aufnahme 5 für dos
Hauptobjektiv am Mikroskopkörper 1 zu befestigende Aufnahme 19, die ein zentrisch
zum Beobachtungskanal B orientiertes Gewinde 20 trägt. An dies Gewinde ist ein Photoobjektiv
18 mit seinem Filtergewinde angeschraubt.
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Die Zusatzeinrichtung umfaßt weiterhin ein Strahlteilerprisma 17 im
Phototubus 4, welches anstelle des Spiegelprismas 14 mit Hilfe der Handhabe 16 in
einer dritten Schaltstellung in den Strahlengang eingeschoben werden kann. Der Strahlteiler
17 verzweigt den Beobachtungskonal B, vor dem das als Makroobjektiv dienende, umgekehrte
benutzte Photoobjektiv 18 zentrisch angeordnet ist, auf beide Okulare 3a und 3b
des Beobachtungstubus 2. Das Teilerprisma 17 besitzt dazu neben der teilverspiegelten
Fläche 17a im Innern des Glasblocks eine parallel dazu angeordnete, als Voll spiegel
wirkend Fläche 17b zur Umlenkung des ausgespiegelten Teils des Lichtes aus dem Beobachtungskanal
B in das Okular 3a.
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In der in Fig. 2 skizzierten Schaltstellung wird das Objektiv also
wie in einem Makroskop "monobjektiv-binokulart' beobachtet. Nach Umschaltung 9
mittels
der Handhabe 16 in die in Fig. 1 skizzierte Stellung, d.h. dem Einschalten des Spiegelsprismas
14 anstelle des Teilerprismas 17 in den Beobachtungskanal B, kann das Objekt durch
das Objektiv 18 photographiert werden, wobei der Photostrahlengang senkrecht auf
der Objektebene steht.
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Wenn das Spiegelprisma 14 als Strahlteilerwürfel ausgebildet ist,
kann während der Herstellung der Makrophotographie des Objekts gleichzeitig monokular
beobachtet werden. Binokulare Beobachtung während des Photographierens ist dann
möglich, wenn das als Strahlteiler ausgebildete Prisma 14a mit einer zweiten, separaten
Handhabe 16b gekoppelt ist und im Beobachtungskanal B unterhalb des Teilerprismas
17 eingeschoben wird, wie dies in Fig. 4 skizziert ist.
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In den in den Fig. 2 und 4 gezeigten Schaltstellungen ist die Länge
des Strahlwegs vom Objekt in die beiden Okulare 3a und 3b unterschiedlich und zwar
um den Glasweg zwischen den Flächen 17a und 17b des Strahlteilers 17. Diese Differenz
wirkt sich jedoch nicht auf die Bildlage aus, da das Prisma 17 ja im telezentrischen
Strahlengang zwischen dem auf OO eingestellten Objektiv 18 und dem Tubuslinsenpaar
13a und 13b angeordnet ist. Es tritt lediglich eine geringe Pupillenverschiebung
auf, die aber die visuelle Beobachtung nicht wahrnehmbar beeinflußt.
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In Fig. 3 ist eine gegenüber Fig. 2 abgeänderte Ausführungsform der
Zusatzeinrichtung für das Stereomikroskop aus Fig. 1 dargestellt.
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Zwischen dem Mikroskophauptkörper 1 und dem Beobachtungstubus 2 ist
ein Phototubus 26 als Zwischenstück eingesetzt, der auf der dem Photoausgang entgegengesetzten
Seite eine Beleuchtungseinrichtung bestehend aus einer Glühlampe 23 und einem Kollektorlinsensystem
21 in einem Gehäuse 22 trägt. An der Stelle des Durchtritts des Beobachtungskanals
B durch das Zwischenstück 26 ist ein Teilerprisma 24 angeordnet, welches das vom
Objekt kommende Licht zu 50% auf das Okular 3b und zu 50% zur Kamera 9 lenkt. Neben
dem Prisma 24 ist ein Vollspiegel 25 angeordnet, der das Licht der Lichtquelle 23
in den nunmehr zum Beleuchtungsstrahlengang gewordenen ehemaligen Beobachtungskonal
A einspiegelt.
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Eine Aufnahme 29 ist vor den Hauptkõrper 1 gesetzt und enthält ein
Doppel
objektiv bestehend aus zwei Teilobjektiven 28 und 29. Das Teilobjektiv 28 befindet
sich in ähnlicher Weise wie das Objektiv 18 in Fig. 2 zentrisch und mit seiner optischen
Achse parallel zur Achse der Optik des Hauptkörpers 1 vor dem Beobachtungskanal
B. Das zweite Teilobjektiv 27 ist gegen das Teilobjektiv 28 geneigt eingebaut derart,
daß sich die beiden Achsen der Objektive in der Objektebene schneiden. Zur Strahlumlenkung
ist vor das Teilobjektiv 27 ein achromatisches Prisma 29 gesetzt.
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Mit dieser Ausrüstung ist das Stereomikroskop in ein Photomakroskop
mit integrierter Auflichtbeleuchtung verwandelt. Wird mit Hilfe einer hier nicht
dargestellten Handhabe ähnlich der in den Fig. 1 und 2 der Strahlteiler 24 und der
Spiegel 25 aus dem Strahlengang entfernt und dafür das in Fig. 5 dargestellte Prisma
31 eingeschoben, dann ist wie bei einem Makroskop nmonobjektiv- binokulare" Beobachtung
des Objekts durch das zentrisch benutzte Objektiv 28 möglich.
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Das Prisma 31 unterscheidet sich von dem in Fig. 2 dargestellten Prisma
17 lediglich dadurch, daß auf die voll verspiegelte Fläche 17b ein Prisma 32 aufgesetzt
ist. Die Fläche 17b wirkt nun als doppelter Vollspiegel, über die sowohl das Licht
der Lampe 23 in den Stereokanal A eingespiegelt als auch das am halbdurchlässigen
Strahlteiler 17a reflektierte Licht aus dem Beobachtungskanal B in das Okular 17b
gelenkt wird.
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Anstelle des Lampengehäuses 22 kann natürlich auch eine Projektionseinheit
an den Zwischenkörper 26 angeschlossen werden, die beispielsweise dazu dient eine
Strichplatte o.ä. in die Objektebene abzubilden.
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Das in Fig. 6 dargestellte Instrument stellt ein Vergleichsmakroskop
dar, das aus dem Stereomikroskop durch Modifikation mittels eines dritten Ausführungsbeispiels
einer Zusatzeinrichtung hervorgegangen ist.
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Zwischen dem Hauptkörper 1 und dem Beobachtungstubus 2 ist ein Zwischenstück
4c eingesetzt, das neben dem bereits in Verbindung mit den Fig. 2,4 und 5 beschriebenen
Strahlteilerprisma 17 ein weiteres strahlvereinigendes Prisma 37 besitzt. Dies Prisma
37 entspricht in seinem
Aufbau dem Prisma 17, ist jedoch spiegelsymmetrisch
zur Waagerechten vor dem Prisma 17 angeordnet und spiegelt somit das an der Fläche
37b reflektierte Licht des Beobachtungskanals A in den Kanal B ein.
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Vor dem Hauptkörper 1 ist eine Aufnahme 33 gesetzt, die ein Doppelobjektiv
bestehend aus zwei mit ihren Achsen parallel zueinander ausgerichteten Einzelobjektiven
34 und 35 enthält. Mit diesen Objektiven werden zwei nebeneinanderliegende Objektfelder
Oi und û2 abgebildet und sind infolge der Strahl vereinigung an der Fläche 37a des
Prismas 37 einander überlagert zu beobachten.
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Das Teil-Objektiv 35 ist separat fokussierbar, um eine exakte Scharfstellung
der beiden miteinander zu vergleichenden Objekte unabhängig von ihrer Auflage zu
ermöglichen. Hinter den Objektiven 34 und 35 sind Blenden bzw. Komplementärfarbfilter
38 und 39 auswechselbar angeordnet um wahlweise einen der beiden Vergleichsstrahlengänge
abzudecken bzw.
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Abweichungen der beiden Objekte mit Hilfe des Komplementärfarbenvergleichs
deutlicher hervorzuheben.
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An der Teilerfläche 37a des Prismas 37 werden 50% des Lichts aus den
beiden Beobachtungskanälen A und B in Richtung des Okulartubus 2 gelenkt. Die restlichen
50% treten entlang der mit C bezeichneten Achse aus und gelangen in den hier nicht
dargestellten Phototubus.