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Die
vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen die Mikroskopie und
genauer einen Mechanismus zur Steuerung der Mikroskoptischbewegung und
noch spezifischer einen Mechanismus zum Ausrichten der vertikalen
Verschiebung eines Mikroskoptischs.
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Bekanntermaßen ist
ein Mikroskop ein optisches Instrument, um sehr kleine Objekte zu
sehen, zu untersuchen und zu studieren. Es gibt viele unterschiedliche
Mikroskoptypen, die jeweils für
unterschiedliche Anwendungen am besten geeignet sind. Mikroskoptypen
umfassen unter anderem Präparatmikroskope,
Stereomikroskope, Konfokalmikroskope, Inversmikroskope, Lasermikroskope
usw.
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Mikroskope
besitzen bekannte Tische, um Proben innerhalb eines optischen Strahlenganges
zu positionieren. Ein Objekt kann manipuliert werden, in dem der
Tisch vor oder zurück,
nach links oder rechts oder nach oben oder unten bewegt wird. Eine übliche Namenskonvention
für die
Links-/Rechts, Vor-/Zurück
und Oben-/Unten-Achsen ist x, y und z.
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Oftmals
funktioniert der Fokussierungsmechanismus durch Verstellen der Tischhöhe. Durch Ändern der
Probenhöhe
kann der Benutzer des Mikroskops fokussieren und unterschiedliche
Tiefen der Probe entlang der z-Achse observieren.
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Um
die x- oder y-Position einzustellen, muss der Anwender einen Tischantriebsmechanismus
zur Verfügung
haben, der diese Bewegung ausführen kann. Üblicherweise
werden die x- und y-Einstellungen durch einen einzigen Mechanismus
vorgenommen. Zusätzlich
befindet sich dieser Mechanismus unter und an einer Seite des Tischs.
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Aufgrund
der unterschiedlichen Bedürfnisse der
Benutzer, die diese Instrumente verwenden, werden sowohl Tische
für die
Benutzung durch Linkshänder
als auch Tische für
die Benutzung durch Rechtshänder
benötigt.
Die Position des Tischantriebsmechanismus ist auf der Seite des
Tischs, die der vorwiegend benutzten Hand des Anwenders entspricht.
Das Problem wird weiter durch die Tatsache kompliziert, dass ein
Laboratorium sowohl Linkshänder
als auch Rechtshänder
als Anwender haben kann, die sich dasselbe Mikroskop teilen.
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Das
Abstimmen der Tischkonfiguration auf die vorwiegend benutzte Hand
des Benutzers verursacht Schwierigkeiten bei der Produktherstellung.
Jedes Mikroskop muss entweder als ein Mikroskop für Linkshänder oder
für Rechtshänder konzipiert
sein. Nach Beendigung der Montage erfordert eine Konfigurationsänderung
sowohl eine umfangreiche Demontage und Zeit für das Wiederzusammensetzen als
auch einen vollständigen
zusätzlichen
Tischmechanismus. Dieses Problem verlangt vom Mikroskophersteller
Inventar zu Tischbaugruppen für
Links- und Rechtshänder
vorzuhalten.
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Die
vorliegende Erfindung schlägt
ein Mikroskop vor, das eine Tischverstellbaugruppe enthält, die
auf einfache Weise abgenommen und auf gegenüber liegenden Seiten eines
Mikroskoptischs befestigt werden kann, so wie es der jeweilige Benutzer wünscht.
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Im
Hinblick auf die Entwicklung der oben beschriebenen austauschbaren
Tischverstellbaugruppe ergibt sich auch der Bedarf für einen
Fokusverstellknopf für
ein Mikroskop, der auf einfache Weise an gegenüber liegenden Seiten eines
Mikroskos/Mikroskoptischs abgenommen und wieder befestigt werden
kann.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Mikroskop, das mindestens ein
Verstellmittel besitzt, um einen Mikroskopparameter einzustellen.
In einer bevorzugten Ausführung
umfasst das Verstellmittel mindestens ein fokussierendes Mittel,
um eine Objektebene zu fokussieren. Das fokussierende Mittel umfasst
Grob- und Feinfokusverstellknöpfe.
Die Grob- und Feinfokusverstellknöpfe sind koaxial und unabhängig voneinander
drehbar verstellbar. Der Feinfokusverstellknopf ist am fokussierenden
Mittel abnehmbar befestigt. In einer bevorzugten Ausführung enthält der Feinfokusverstellknopf
magnetische Mittel, die mit magnetisierbaren Mitteln eines drehbaren Fokuseinstellmittels
des fokussierenden Mittels zusammenwirken. In einer bevorzugten
Ausführung enthält ein Mikroskop
mindestens zwei Verstellmittel, zum Beispiel fokussierende Mittel,
die an gegenüber liegenden
Seiten des Mikroskops angeordnet sind.
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Daher
ist ein Ziel der Erfindung, ein verbessertes Mittel zur Einstellung
eines Mikroskopparameters zur Verfügung zu stellen.
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Ein
anderes Ziel der Erfindung ist, ein verbessertes Mittel zum Fokussieren
eines Mikroskops zur Verfügung
zu stellen, das leicht durch einen Benutzer verändert werden kann.
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Ein
weiteres Ziel der Erfindung ist, ein verbessertes Mittel zum Fokussieren
eines Mikroskops zur Verfügung
zu stellen, das leicht durch einen Benutzer entsprechend seiner
bevorzugten benutzten Hand verändert
werden kann.
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Diese
und andere Ziele, Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung
werden einem Fachmann schnell durch Lesen der detaillierten Beschreibung
der Erfindung und durch die Zeichnungen und beigefügten Ansprüche ersichtlich.
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Die
Beschaffenheit und Arbeitsweise der vorliegenden Erfindung wird
nun genauer in der folgenden detaillierten Beschreibung unter Bezugnahme auf
die dargestellten Figuren beschrieben. Dabei zeigen:
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1 ist
eine Vorderansicht eines typischen Mikroskops, das zur Verwendung
mit einer austauschbaren Mikroskopttischverstellbaugruppe und austauschbaren
Feinfokusverstellknöpfen
gemäß der vorliegenden
Erfindung konfiguriert ist;
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2 ist
eine Rückansicht
des Mikroskops aus 1, wobei die Wechselwirkung
zwischen der austauschbaren Mikroskopverstellbaugruppe und einem
Feinfokusverstellknopf durch gestrichelte Linien illustriert ist;
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3 ist
eine Perspektivansicht eines Grobfokusknopfs und drehbaren Fokustriebmittels
gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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4 ist
eine Perspektivansicht eines verlängerten Feinfokusknopfs gemäß der vorliegenden Erfindung;
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5 ist
eine Vorderansicht des Grobfokusverstellknopfs und drehbaren Fokustriebmittels
von 3;
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6 ist
eine Rückansicht
eines verlängerten
Feinfokusknopfs von 4;
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7 ist
eine Perspektivansicht eines Grobfokusverstellknopfs und drehbaren
Fokustriebmittels gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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8 ist
eine Perspektivansicht eines verkürzten Feinfokusknopfs gemäß der vorliegenden
Erfindung, der so angeordnet werden kann, dass er an der Seite gegenüber des
verlängerten
Feinfokusknopfs befestigt werden kann;
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9 ist
eine Vorderansicht einer alternativen Ausführung eines Mikroskops gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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10 ist
eine Rückansicht
einer alternativen Ausführung
eines Mikroskops gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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11 ist
eine Perspektivansicht eines Grobfokusverstellknopfs und drehbaren
Fokustriebmittels gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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12 ist
eine Perspektivansicht einer alternativen Ausführung eines abnehmbaren Feinfokusverstellknopfs
gemäß der vorliegenden
Erfindung; und,
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13 und 14 sind
Explosions- und Perspektivzeichnungen einer jeweils anderen alternativen
Ausführung
eines abnehmbaren Feinfokusverstellknopfs gemäß der vorliegenden Erfindung.
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Es
sollte vorweg ausdrücklich
klargestellt werden, dass während
die vorliegende Erfindung einen "abnehmbaren/austauschbaren
Feinfokusknopf für
ein Mikroskop" betrifft,
hat der Anmelder der vorliegenden Patentanmeldung bestimmte andere
Verbesserungen für
Mikroskope entwickelt, die in Patentanmeldungen der Vereinigten
Staaten von Amerika unter den Titeln "Interchangeable Microscope Stage Drive
Assembly", "Means for Transporting
a Microscope", "Ergonomically Arranged
Object Adjustment Controls", "Shielded-Ergonomic
Microscope Stages" und "Lamp Assembly for
a Microscope" beschrieben werden,
wobei deren Anmeldungen gleichzeitig durch die Anmelder der vorliegenden
Patentanmeldung eingereicht werden und es wird hier auf die Gesamtheit
dieser Anmeldungen Bezug genommen.
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Es
sollte vorweg zusätzlich
klargestellt werden, dass gleiche Bezugszeichen in Zeichnungen in unterschiedlichen
Figuren identische strukturelle Elemente der Erfindung darstellen.
Die vorliegende Erfindung ist zwar in Bezug auf derzeitig bevorzugte Ausführungen
beschrieben, was jedoch nicht als Beschränkung des Schutzbereichs der
Erfindung verstanden werden darf. In der folgenden Beschreibung sollten
die Ausdrücke "auf', "ab", "vorwärts", "rückwärts", "links", "rechts" und deren Ableitungen
und Folgen aus der Perspektive eines vor dem Mikroskop gemäß 1 Stehenden
interpretiert werden und der durch die Okulare schaut.
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Die
vorliegende Erfindung umfasst weitestgehend Verstellmittel zur Einstellung
eines Mikroskopparameters. In einer bevorzugten Ausführung umfasst
das Verstellmittel fokussierende Mittel für ein Mikroskop, wobei ein
fokussierendes Mittel einen Grobfokusverstellknopf und einen Feinfokusverstellknopf
zur vertikalen Verschiebung eines Mikroskoptischs enthält. In einer
bevorzugten Ausführung
sind die fokussierenden Mittel an gegenüber liegenden Seiten eines
Mikroskops angeordnet, zum Beispiel an der rechten und linken Seite,
und die Feinfokusverstellknöpfe
von jedem fokussierenden Mittel können wahlweise dort abgenommen
und wieder am fokussierenden Mittel der gegenüber liegenden Seite befestigt
werden. In einer besonders bevorzugten Ausführung sind die Feinfokusverstellknöpfe an einem
Fokustriebmittel des fokussierenden Mittels abnehmbar befestigt
und einer der Feinfokusverstellknöpfe ist axial länger als
der andere. Daher ist mit der vorliegenden Erfindung beabsichtigt,
diese in Verbindung mit einem Mikroskop zu verwenden, das einen
austauschbaren Tischantriebsmechanismus wie oben beschrieben umfasst,
so dass der Feinfokusverstellknopf mit einer längeren Axialachse leicht von
einer an die andere Seite des Mikroskops gewechselt werden kann,
abhängig
davon, an welche Seite des Mikroskops der Benutzer den austauschbaren
Tischantriebsmechanismus befestigt. Es sollte jedoch klargestellt werden,
dass die vorliegende Erfindung auch für Mikroskope verwendet werden kann,
die über
keine austauschbaren Tischantriebssmechanismen verfügen.
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Bei
den Figuren illustriert 1 die generellen Merkmale eines
Mikroskops 10. In dieser Figur kann man ersehen, dass das
Mikroskop 10 im Wesentlichen ein Stativ 12 umfasst,
an dem die verschiednenen Komponenten des Mikroskops befestigt sind.
In der gezeigten Ausführung
ist das Betrachtungsmittel 14 ein Binokular und umfasst
den Körper und
zwei Okulare 16. Das Betrachtungsmittel ist nicht notwendigerweise
mit der Erfindung verbunden, da die Erfindung für Mikroskope mit beliebigen
Konfigurationen und Typen der Betrachtungsmittel geeignet ist (monokular,
binokular, trinokular, Video usw.). Objektive 18 sind am
drehbaren Objektivträger 20 befestigt.
Mikroskop 10 umfasst des Weiteren ein austauschbares Mikroskoptischsystem 22,
das am Stativ 12 befestigt ist. Das austauschbare Mikroskoptischsystem 22 umfasst
die Objektträgerhalterung 25,
den Tisch 24 und den Antriebsmechanismus 26. Die
Objektträgerhalterung 25 ist
in das Tischsystem 22 eingebaut und ermöglicht die Bewegung vom Objektträger 28,
der die zu untersuchende Probe trägt. Die Grobfokusknöpfe 30 und
die kurzen und langen Feinfokusknöpfe 32 und 34 sind
jeweils unabhängig
voneinander drehbar, genauer heißt das, dass die Grobfokusknöpfe 30 unabhängig von
den Feinfokusknöpfen 32 und 34 drehbar
sind. In einer Ausführung
können
die Grobfokusknöpfe 30 an
die drehbare Grobfokuswelle 45 befestigt werden, und die
Feinfokusknöpfe 32 und 34 können an
die drehbare Feinfokuswelle 43 befestigt werden, wobei
die Feinfokuswelle 43 koaxial zur Grobfokuswelle 45 verläuft (siehe 13).
Bei Benutzung bewirkt die Rotation der Grobfokusknöpfe 30 und
der kurzen und langen Feinfokusknöpfe 32 und/oder 34,
dass eine oder mehr der Fokuswellen 43 und 45 (siehe 13)
rotieren und so die Auf- und Abwärtsbewegung
vom Tisch 24 verursachen. Eine vertikale Verschiebung von
Tisch 12 bewirkt, dass der Objektträger 28 entlang der
optischen Achse des Mikroskops bewegt wird und so auf die Objektebene
fokussiert wird. Die Grobfokusknöpfe 30 und
kurzen und langen Feinfokusknöpfe 32 und 34 werden
gezeigt wie sie an den Seiten des Stativs 12 befestigt
sind.
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Gemäß 2 umfasst
das Mikroskop 10 ein austauschbares Tischsystem 22,
das so angeordnet ist, dass der Benutzer abhängig von seiner bevorzugt benutzten
Hand wahlweise den Tischantriebsmechanismus 26 von einer
Seite des Mikroskops zur anderen umsetzen kann. Zusätzlich ist
Mikroskop 10 auch ergonomisch so entworfen, dass es vermeidet
oder minimiert, dass der Benutzer sich mit einem Arm nach vorne
lehnt, um die x, y, z, Tischpositionen einzustellen. Als Ergebnis
und um solch ein „Lehnen" durch den Benutzer
zu vermeiden, schneiden sich die Längsachse des Tischantriebsmechanismus 26 und
die Längsachsen
der Grob- und Feinfokusknöpfe 30, 32 und 34,
wenn der Tisch/die Probe in der „mittleren" Position platziert und mit deren optischen
Achse in eine Linie gebracht wird. Darüber hinaus gilt, dass wenn
der Tischantriebsmechanismus 26 auf diese Weise konfiguriert
ist, er nicht außerhalb
der Ausdehnung der Grobfokusknöpfe 30 wandert,
wenn der Tisch vor oder zurück
bewegt wird.
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In
einem Mikroskop mit dieser Konfigurierung, wo der Benutzer den Tischantriebsmechanismus 26 auf
dieselbe Seite des Mikroskops platziert wie den langen Feinfokusknopf 34,
neigen die beiden Strukturen dazu, sich gegenseitig zu behindern
wie durch die gestrichelten Linien für den Tischantriebsmechanismus 26 in 2 angedeutet.
Als Ergebnis muss der Benutzer in der Lage sein, die Feinfokusknöpfe 32 und 34 auf
einfache Weise von einer Seite des Mikroskops auf die andere zu
bewegen, um den neu platzierten Tischantriebsmechanismus 26 passend
unter zu bringen.
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Wie
in den 3–8 dargestellt,
sind die Feinfokusknöpfe 32 und 34 dafür geeignet,
wahlweise schnell an der rechten und linken Seite, das heißt an gegenüberliegenden
Seiten, des Mikroskops wie jeweils gewünscht abgenommen und wieder
befestigt zu werden. In einer bevorzugten Ausführung sind die Feinfokusknöpfe an drehbaren
Fokustriebmitteln 36 abnehmbar befestigt, die an jeder
Seite des Mikroskopstativs Naben umfassen. Die drehbaren Fokustriebmittel 36 drehen
unabhängig
von den Grobfokusverstellknöpfen 30 und
können
mit der Feinfokusswelle 43 (siehe 13) des
vertikalen Tischantriebsmechanismus (nicht gezeigt) kommunizieren. Auf
diese Weise sind die drehbaren Fokustriebmittel 36 größtenteils
dafür verantwortlich,
dass auf eine Probe präzise
fokussiert wird. In einer bevorzugten Ausführung enthalten die drehbaren
Fokustriebmittel 36 ein magnetisierbares Material, beispielsweise
ein ferromagnetisches Material wie Edelstahl, sowie einen Kreisumfang 40.
Drehbare Fokustriebmittel 36 enthalten ein oder mehrere
Befestigungsmittel 38, die in diesem Fall eine Vielzahl
an Zapfenaufnahmen sind, die die Feinfokusknöpfe 32 und 34 ausrichten und
abnehmbar befestigen.
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Wie
in den 4, 6 und 8 dargestellt,
sind in einer bevorzugten Ausführung
die Feinfokusknöpfe
dafür geeignet,
von den drehbaren Fokustriebmitteln abgenommen und wieder an diesen befestigt
werden zu können,
so dass die Tischhöhe präzise eingestellt
werden kann. Bevorzugt sind die Feinfokusknöpfe 32 und 34 aus
einem nicht-ferromagnetischem Material hergestellt und enthalten
ein Randteil 42. Das Randteil 42 passt an den
Umfang 40 des drehbaren Fokustriebmittels 36.
Die Feinfokusknöpfe 32 und 34 enthalten
außerdem
ein oder mehrere komplementäre
Befestigungsmittel 44, die in diesem Fall eine Vielzahl
an Zapfen sind, die zu den Befestigungsmitteln 38 passend
geformt und positioniert sind. An den Enden jeden komplementären Befestigungsmittels 44 befinden
sich Magnete 46. Die Magnete 46 bewirken solch
eine Anziehungskraft zwischen den Feinfokusknöpfen und den drehbaren Fokustriebmitteln,
dass die Feinfokusknöpfe
ausreichend daran befestigt bleiben und eine Drehung der drehbaren
Fokustriebmittel ermöglichen.
Auf diese Weise können
die Feinfokusknöpfe
leicht abgenommen und wieder an einer Seite des Mikroskops befestigt
werden gemäß der vom
Benutzer bevorzugt benutzten Hand.
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Gemäß den 9–12 kann
eine alternative Ausführung
der vorliegenden Erfindung so konfiguriert werden, dass sie einen
Feinfokusknopf 33 auf der Seite des Mikroskops umfasst,
an der sich auch der Tischantriehsmechanismus 26 befindet, und
so, dass die Einstellung des Mikroskoptischs entlang den x-, y-,
z-Richtungen – und
noch spezieller die Feinfokusjustierung – auf derselben Seite des Mikroskops
ausgeführt
werden kann. Wie noch deutlicher in den 9, 10, 12 gezeigt
wird, befindet sich der Feinfokusknopf 33 auf derselben
Seite des Mikroskops wie der Tischantriebsmechnismus 26.
Der Feinfokusknopf 33 ähnelt
im Wesentlichen den Feinfokusknöpfen 32 und 34,
wohingegen jedoch die Breite des Randteils 32 des Feinfokusknopfs 33 geringer
als die der Feinfokusknöpfe 32 und 34 ist.
Diese geringere Breite des Randteils 32 des Feinfokusknopfs 33 ermöglicht dem
Knopf, dass er leichter und ergonomisch besser zwischen die Fokustriebmittel 36 und
dem Tischantriebsmechanismus 26 passt. Auf diese Weise
kann die Tischjustierung in x-, y- und z-Richtung auf derselben
Seite des Mikroskops mit einer einzigen Hand ausgeführt werden.
Es sollte weiter verdeutlicht werden, dass das Randteil 32 so
verjüngt
werden kann, dass der Feinfokusknopf 33 einen abgeschnittenen
Kegel umfasst. Zusätzlich
sollte Fachleuten weiter verdeutlicht werden, dass obwohl die 9-12 den
Feinfokusknopf 33 so darstellen, dass er im Wesentlichen
eine gerippte Oberfläche
besitzt, die Oberfläche
von Feinfokusknopf 33 auch andere Mittel besitzen kann,
um die Griffigkeit zu erhöhen,
oder er eine glatte Oberfläche
besitzen kann, um diesen Knopf von den Grobfokusknöpfen zu
unterscheiden.
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Eine
weitere Ausführung
der vorliegenden Erfindung kann so konfiguriert werden, dass sie
ein drehbares Fokustriebmittel enthält, das in einem Grobfokussteuerungsknopf 30 versenkt
ist, unabhängig
darin drehbar ist und so konfiguriert ist, dass es Schäden an sensitiven
internen Mikroskopfokussierungssteuerungs/- getriebemechanismen
vermeidet. Gemäß den 13 und 14 kann
ein Mikroskop gemäß der vorliegenden
Erfindung so konfiguriert werden, dass es einen Grobfokusverstellknopf 30, ein
drehbares Fokustriebmittel 48, das im Grobfokusverstellknopf 30 unabhängig von
diesem drehbar ist, und einen Feinfokusknopf 49 enthält. In solch
einer Ausführung
besitzt das drehbare Fokustriebmittel 48 eine flache Außenfläche, die
an der Feinfokuswelle 43 befestigt werden kann, wobei diese
Welle koaxial zur Grobfokuswelle 45 verläuft. Das
drehbare Fokustriebmittel 48 kann an der Feinfokuswelle 43 mit
der Befestigungsschraube 41 befestigt werden. Es sollte verdeutlicht
werden, dass die äußere Oberfläche, oder
Fläche,
des drehbaren Fokustriebmittels 48 so konfiguriert ist,
dass sie keine Zapfenaufnahme enthält und bevorzugt aus einem
magnetisierbaren Material geformt ist, so dass Magneten 46 an
den Zapfen 44 des Feinfokusknopfs 49 durch Anziehung
daran befestigt werden können.
Die magnetische Anziehung zwischen den Magneten 46 des
Feinfokusknopfs 49 und der magnetisierbaren Oberfläche des drehbaren
Fokustriebmittels 48 ist von solcher Kraft, dass ein Mikroskopbenutzer
die Objektebene des Mikroskops durch Drehen des drehbaren Knopfs 49 fein adjustieren
kann. Die magnetische Kraft zwischen den Magneten 46 und
dem drehbaren Fokustriebmittel 48 ist auch so stark, dass
sie dem Feinfokusknopf 49 ermöglicht, dass er gleitend darauf
dreht (Rutschkupplung), wenn die oberen und unteren Grenzen des
Fokus erreicht sind. Da die Feinfokusknöpfe dazu geeignet sind, auf
den Feinfokustriebmitteln zu drehen, wenn die oberen und unteren
Grenzen des Fokus erreicht sind, können auf diese Weise Schäden an sensitiven
internen Mikroskopfokussierungssteuerungs/- getriebemechanismen
vermieden werden, die beispielsweise auftreten, wenn ein Mikroskopobjektiv
auf einen Objektträger
auftrifft.
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Schließlich sollte
Fachleuten verdeutlicht werden, dass obwohl eine bevorzugte Ausführung der
vorliegenden Erfindung für
eine schnelle Bewegung der Feinfokusknöpfe von einer Seite des Mikroskops
auf die andere magnetisierbare Materialien enthält, können auch andere geeignete
Materialien und Strukturen eingesetzt werden, um ähnliche
Ergebnisse zu erreichen. Zum Beispiel können die Feinfokusknöpfe und/oder
drehbaren Fokuseinstellmittel Haken- und Ösentypbefestigungen, Baugruppen mit
Kugeln und Rasten, Kupplungsbaugruppen, Presspassungen etc. enthalten,
um die Feinfokusknöpfe
an den drehbaren Fokustriebmitteln abnehmen und wieder befestigen
zu können.
Andere Mittel können
auch vorgesehen werden, um fokussierenden Knöpfen zu ermöglichen, dass sie auf ihren
Steuerungsmitteln drehen, wenn die oberen und unteren Mikroskopfokussierungsgrenzen
erreicht sind. Zusätzlich
sollte Fachleuetn verdeutlicht werden, dass obwohl die vorliegende
Erfindung in erster Linie einen verlängerten Feinfokusknopf in Verbindung
mit einem Feinfokusknopf kleinerer Breite darstellt, können auch
verschiedene Feinfokusknöpfe
der vorliegenden Erfindung je nach Bedarf des Benutzers gegeneinander
ausgetauscht werden.