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Die
Erfindung betrifft ein Stereomikroskop. Ein Stereomikroskop kann
nach Greenough oder als Teleskop-Typ mit einem Hauptobjektiv ausgebildet sein.
Das Stereomikroskop ist lösbar
mit einem Fokusarm verbunden oder in diesen integriert.
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Stereomikroskope
dienen dazu, einerseits Objekte unter visueller Beobachtung zu manipulieren und
andererseits feine Objektdetails sichtbar zu machen. Die Objektmanipulation
erfolgt vorzugsweise bei schwacher Vergrößerung und erfordert eine gute 3D-Wiedergabe.
Zur Detailerkennung ist eine schnelle Umschaltung auf hohe Vergrößerungen
mit hoher Auflösung
ohne einen Instrumentenwechsel gewünscht.
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Stereomikroskope
liefern zwei Ansichten des Objekts unter verschiedenen Betrachtungswinkeln. Wenn
der Winkel zwischen den beiden Betrachtungsrichtungen ungewohnt
groß wird,
erscheint das Objekt räumlich
verzerrt.
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Stereomikroskope
vom Teleskop-Typ sind in der Literatur vielfältig beschrieben, siehe auch „Optical
Designs for Stereomicroscopes",
K.-P. Zimmer, in International Optical Design Conference 1998, Proceedings
of SPIE, Vol. 3482, Pages 690–697
(1998) und U.S. Patent 6,816,321. Stereomikroskope dieser Bauart
umfassen – neben
optionalen Zusatzmodulen – ein
Hauptobjektiv, das das Objekt nach Unendlich abbildet, zwei nachgeschaltete
parallele Fernrohre zur Variation der Vergrößerung und zwei Einblickeinheiten
aus Tubuslinse, Umkehrsystem und Okular für den visuellen beidäugigen Einblick.
Die Fernrohre können
als wechselbare Galileifernrohre fester Vergrößerung oder als afokale Zoomsysteme
ausgebildet sein. Nach dem Stand der Technik werden zwei gleiche
Fernrohre symmetrisch zu einer Symmetrieebene des Geräts angeordnet,
wobei die Symmetrieebene das Objekt symmetrisch in eine rechte und
eine linke Hälfte
teilt. Der Abstand der Fernrohrachsen wird als Stereobasis bezeichnet.
Als numerische Apertur dieses Mikroskops ergibt sich der halbe Durchmesser
der Eintrittspupille des Teleskops geteilt durch die Brennweite
des Hauptobjektivs.
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Die
numerische Apertur eines Mikroskops dieses Typs ist nach dem Stand
der Technik begrenzt. Um die numerische Apertur zu erhöhen, ist
es bekannt, die Stereobasis zu vergrößern, was nachteilige voluminöse Geräteabmessungen
zur Folge hat oder die Brennweite des Hauptobjektivs zu verkürzen, wodurch
der Arbeitsabstand nachteilig verringert und die Anforderung an
die Leistung des Hauptobjektivs übermäßig gesteigert
wird. In beiden Fällen
wird der Winkel zwischen den Betrachtungsrichtungen vergrößert, wodurch
eine räumliche
Verzerrung verstärkt
wird.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein Stereomikroskop von Teleskop-Typ zu schaffen,
das einen Gewinn an Auflösung
in einem Kanal Benutzern mit unterschiedlichen Leistungen beider
Augen ohne Umbau des Geräts
nutzbar macht. Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist, eine binokulare
Betrachtung senkrecht zur Objektebene zu ermöglichen.
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Die
Aufgabe wird gelöst
durch ein Stereomikroskopsystem, dass die Merkmale des Anspruchs
1 aufweist.
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Da
bei diesem Aufbau mit wirksamer Prismengruppe infolge der Betrachtung
durch nur einen Kanal das Objekt leicht schräg von der Seite gesehen wird,
ist es von Vorteil, wenn leicht und einfach von dieser Betrachtungsart
in eine binokulare Betrachtung senkrecht zur Objektebene gewechselt
werden kann. Diese senkrechte Betrachtung ist ferner besonders bei
Dokumentationen und erst recht zur Aufnahme von Image Stacks zur
3D-Erfassung vorteilhaft.
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Das
erfindungsgemäße Stereomikroskop weist
einerseits bei schwachen Vergrößerungen
infolge einer geringen numerischen Apertur eine große Schärfentiefe
auf und erlaubt eine gute 3-dimensionale Wiedergabe und weist andererseits
bei hohen Vergrößerungen
eine hohe Apertur auf und bietet damit eine hohe Auflösung ohne
leere Vergrößerungen zu
erzeugen.
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Das
erfindungsgemäße Stereomikroskop umfasst
einen ersten Strahlengang und einen zweiten Strahlengang wobei im
ersten Strahlengang ein Fernrohrsystem und im zweiten Strahlengang
ein Fernrohrsystem vorgesehen ist, und wobei eine Einblickseinheit
bestehend aus einer ersten und einer zweiten Einblickseinheit vorgesehen
ist. Mindestens ein optisches Element des ersten Fernrohrsystems besitzt
im Vergleich zu mindestens einem entsprechenden optischen Element
des zweiten Fernrohrsystems einen anderen optisch wirksamen Durchmesser
als die optischen Elemente des zweiten Fernrohrsystems. Zwischen
dem ersten Fernrohrsystems und dem zweiten Fernrohrsystems und der
ersten und der zweiten Einblickseinheit ist eine Prismengruppe vorgesehen,
die in den Strahlengang des ersten Fernrohrsystems mit dem größeren Durchmesser der
Eintrittspupille verfahrbar ist, und diesen Strahlengang den beiden
Einblickseinheiten zuführt.
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Die
Prismengruppe ist manuell verschiebbar. Ebenso ist es denkbar, dass
die Prismengruppe elektromotorisch oder elektromagnetisch verschiebbar ist.
Für wenigstens
eine Vergrößerungsstellung
oder einen Zoombereich – vorzugsweise
bei hohen Vergrößerungen – und bei
gleicher Vergrößerung der Fernrohrsysteme
ist der Durchmesser einer Eintrittspupille des ersten Fernrohrsystems
mehr als 10% größer ist
als der Durchmesser der Eintrittspupille des zweiten Fernrohrsystems.
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Die
optischen Elemente des ersten Fernrohrsystems oder des zweiten Fernrohrsystems
sind Linsenelemente oder Blenden (Irisblenden).
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Bei
gleicher Einstellung der Vergrößerung ist der
Durchmesser der Eintrittspupille des ersten Fernrohrsystems 10–50% größer ist
als der Durchmesser der Eintrittspupille des zweiten Fernrohrsystems.
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Eine
Koppelung ist mit der Betätigung
des ersten und des zweiten Fernrohrsystems vorgesehen, welche die
Prismengruppe in Wirkstellung bringt, wenn die Eintrittspupillendurchmesser
des ersten und des zweiten Fernrohrsystems unterschiedlich sind.
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In
einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind die Vergrößerungsbereiche
des ersten und des zweiten Fernrohrsystems unterschiedlich groß, wobei
das Fernrohrsystem mit dem größeren Eintrittspupillendurchmesser
höhere
Vergrößerungen
zulässt.
Die Prismengruppe wird in Wirkstellung gebracht, wenn die beiden
Fernrohrsysteme keine gemeinsame Vergrößerung aufweisen.
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In
einer zweiten Ausgestaltung der Prismengruppe sind bei unveränderter
Lage von Objekt und Hauptobjektiv das erste und das zweite Fernrohrsystem
und die Einblickseinheiten verschoben, wenn die Prismengruppe in
Wirkstellung gebracht ist und auf diese Weise eine binokulare Betrachtung
des Objekts senkrecht von oben bewirkt wird.
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In
einer weiteren Ausgestaltung der Prismengruppe sind bei unveränderter
Lage von Objekt, Hauptobjektiv und Einblickseinheit das erste und
das zweite Fernrohrsystem verschoben, wenn die Prismengruppe in
Wirkstellung gebracht ist und auf diese Weise eine binokulare Betrachtung
des Objekts senkrecht von oben bewirkt wird ohne die Lage der Einblickseinheit
zu verändern.
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Weitere
vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung können den Unteransprüchen entnommen werden.
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In
der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand schematisch dargestellt
und wird anhand der Figuren nachfolgend beschrieben. Dabei zeigen:
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1 eine
Prinzipskizze des optischen Aufbaus eines Stereomikroskops vom Teleskop-Typ nach
dem Stand der Technik;
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2 einen
schematischen Aufbau eines asymmetrisch aufgebauten Stereomikroskops;
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3 eine
Modifikation des asymmetrischen Stereomikroskops aus 2;
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4 eine
erste Weiterentwicklung der Anordnung nach 3;
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5 eine
Prinzipskizze für
die Anordnung der Prismengruppe, die eine binokulare Beobachtung
senkrecht von oben auf das Objekt bewirkt;
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6 eine
Aufsicht auf die Prismen der Anordnung aus 5 in der
Stereostellung und
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7 zeigt
eine Aufsicht auf die Prismen aus 6, jedoch
in der Stellung der senkrechten, binokularen Beobachtung.
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1 zeigt
eine Prinzipskizze des optischen Aufbaus eines Stereomikroskops
vom Teleskop-Typ nach dem Stand der Technik. Die Objektebene 1 liegt in
der vorderen Brennebene des Hauptobjektivs 2. In der Objektebene
liegt auch das zu untersuchende bzw. beobachtende Objekt 1a.
Auf der Objektebene 1 ist das Objektzentrum 1b mit
einer Senkrechten 11 markiert. Die optische Achse 11a des
Objektivs 2 fällt mit
der Senkrechten 11 zusammen. Im folgenden wird die Zusammenstellung
des Aufbaus des optischen Systems in Richtung auf einen Benutzer
zu beschrieben. Der Benutzer erfasst das Bild des Objekts 1a mit
seinen Augen 52R und 52L. Dem Objektiv 2 ist eine
erstes und ein zweites, jeweils baugleiches Fernrohrsystem 3R und 3L nachgeschaltet.
Das erste und zweite Fernrohrsystem 3R und 3L sind
symmetrisch zur Senkrechten 11 bzw. zur optischen Achse 11a angeordnet.
Die Fernrohrsysteme 3R und 3L sind als afokale
Zoomsysteme dargestellt. Diese Systeme sind beispielsweise in dem
U.S. Patent 6,816,321 beschrieben. In den Zoomsystemen sind Blenden
bzw. Irisblenden 31R und 31L angeordnet. Die Durchmesser
der Irisblenden 31R und 31L sind regelbar und
werden auf beiden Seiten gleich eingestellt. Sie begrenzen die Durchmesser 32R und 32L der
Eintrittspupillen, die je nach Zoomstellung und Blendenwahl veränderbar
groß aber
auf beiden Seiten gleich sind. Das erste und das zweite Fernrohrsystem 3R und 3L definiert
jeweils eine erste und eine zweite optische Achse 33R und 33L.
Der Abstand der optischen Achsen 33R und 33L wird
als Stereobasis b bezeichnet. Auf der ersten und der zweiten optischen
Achse 33R und 33L sind den Fernrohrsystemen 3R und 3L die
erste und die zweite Einblickeinheit 4R und 4L nachgeordnet,
die jeweils symmetrisch zur Senkrechten 11 angeordnet sind. Die
erste und die zweite Einblickseinheit 4R und 4L umfasst
baugleiche Tubuslinsen 41R und 41L, welche die
Zwischenbilder 42R und 42L erzeugen, symmetrische
Umkehrsysteme 43R und 43L zur Bildaufrichtung
und Okulare 51R und 51L. Der Benutzer erfasst
das Bild des Objekts mit seinen Augen 52R und 52L.
Optional können
in bekannter Weise weitere Baugruppen in den Strahlengang eingebracht
sein, wie z. B. Vorsatzlinsen, Filter, Polarisatoren, Auflichtbeleuchtungseinheiten,
Strahlenteilersysteme zur Lichtein- und -Auskopplung etc.. Die Abbildung
durch ein solches Mikroskop wird durch eine schematische Darstellung
der Randstrahlen 61R und 61L eines Strahlengangs,
der im Beispiel vom Objektzentrum 1b ausgeht, dargestellt.
Die Randstrahlen 61R und 61L kennzeichnen die
beiden vom Mikroskop genutzten Licht-Kegel 62R und 62L.
Wie in 1 dargestellt, erfolgt die Begrenzung des jeweiligen Licht-Kegels 62R und 62L durch
die Durchmesser 32R und 32L der Eintrittspupillen,
die ihrerseits durch die Irisblenden 31R und 31 L bestimmt
sind. Da das Objekt 1a im vorderen Brennpunkt des Objektivs 2 angeordnet
ist, verlaufen die Randstrahlen zwischen dem Objektiv 2 und
dem Zoom parallel. Deshalb ist es in einfacher Weise möglich, den
Durchmesser 32R und 32L der Eintrittspupillen
zu bestimmen. Die Randstrahlen verlassen den Zoom wieder parallel. Daher
ist der Raum hinter dem Zoom vorteilhaft für optionales Zubehör. Die Tubuslinsen 41R und 41L fokussieren
das Lichtbündel
zu jeweils einem Punkt 42a in der Ebene der Zwischenbilder 42R und 42L. Dieser
Punkt 42a befindet sich im vorderen Brennpunkt des Okulars 51R bzw. 51L und
wird durch dieses nach Unendlich abgebildet, so dass er mit dem Auge 52R und 52L beobachtet
werden kann. Man entnimmt der 1 ferner,
dass die Winkel wR und wL unter denen der Beobachter das Objekt 1a mit dem
rechten bzw. dem linken Auge 52R, 52L wahrnimmt,
gleich sind.
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Wie
im U.S. Patent 6,816,321 dargelegt ist die Auflösung des Mikroskops gegeben
durch: Auflösung = 3000·nA Lp/mm, Gleichung 1wobei
nA die numerische Apertur bezeichnet, die sich im vorliegenden Fall
aus:é nA = ENP/(2·Brennweite
des Objektivs 2) Gleichung 2ergibt,
wobei ENP den Durchmesser der Eintrittspupille des Fernrohrsystems
bezeichnet.
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Schließlich ist
noch die Schärfentiefe
T bedeutsam. Eine praxisgerechte Beziehung ist gegeben durch: T[mm] = λ/(2·nA2)
+ 0.34mm/(Vtot·nA) Gleichung 3mit λ = Lichtwellenlänge ca.
550E-6mm und Vtot = Mikroskopvergrößerung inklusive Okularvergrößerung.
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Die 2 zeigt
schematisch den Aufbau eines asymmetrisch aufgebauten Stereomikroskops. Das
Hauptobjektiv, die Stereobasis und die Einblickseinheiten sind unverändert. Optische
Elemente, die mit Elementen auf 1 identisch
sind, sind mit dem gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Dargestellt
ist die Stellung der höchsten
Vergrößerung des
Zoomsystems. Man erkennt, dass der Durchmesser des rechten Strahlenganges 60R größer ist
als der des linken 60L, in diesem Beispiel größer als
die Stereobasis b.
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Die
Stereomikroskope vom Teleskop-Typ sind mit einem Vergrößerungswechsler
ausgestattet, der als Stufenwechsler oder als Zoom ausgebildet sein
kann. Die beiden Teleskope oder Fernrohrsysteme 3R und 3L werden
erfindungsgemäß nicht
mehr symmetrisch sondern verschieden, insbesondere aber mindestens
mit unterschiedlichen maximalen Durchmessern der ersten Eintrittspupille 32R und
der zweiten Eintrittspupille 32L ausgeführt. Vorteilhaft ist, wenn
der maximale Durchmesser der Eintrittspupillen 32R oder 32L des
einen Fernrohrsystems 3R oder 3L 10–50% größer als
der des anderen Fernrohrsystems 3R oder 3L ist.
Besondere Wirkung zeigt die Erfindung, wenn der größere der
beiden Durchmesser der Eintrittspupillen 32R und 32L größer als die
Stereobasis b ist, was möglich
ist, wenn der Durchmesser der Eintrittspupillen 32R oder 32L des einen
Fernrohrsystems 3R oder 3L kleiner als die Stereobasis
b ist. Die Vergrößerungswechsler
oder die Zoomsysteme der beiden Fernrohrsysteme 3R und 3L können so
ausgeführt
sein, dass im weiten Bereich kleiner Mikroskopvergrößerungen
die Durchmesser der Eintrittspupillen 32R und 32L der
beiden Fernrohrsysteme 3R oder 3L nahezu gleich
sind, aber für
hohe Vergrößerungen
verschieden werden. Durch diese asymmetrische Anordnung kann die Auflösung in
einem Kanal ohne die oben geschilderten Nachteile gesteigert werden.
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Im
Falle der unsymmetrischen Durchmesser der Eintrittspupillen 32R und 32L erhält der Benutzer zwei
Teilbilder mit unterschiedlicher Helligkeit, unterschiedlicher Auflösung und
unterschiedlicher Schärfentiefe.
Es hat sich gezeigt, dass ein Helligkeitsunterschied von bis zu
50% und die Unterschiede in der Detailerkennung die Fusion der beiden
Teilbilder zu einem 3-dimensionalen
Bild nicht beeinträchtigen.
Im Gegenteil, überraschenderweise
wird das Objekt 3-dimensional mit der aus der höheren numerischen Apertur folgenden
verbesserten Auflösung
und der aus der geringeren Apertur folgenden größeren Schärfentiefe wahrgenommen. Die
Nutzung dieses physiologischen Phänomens liegt dem Aufbau von asymmetrischen
Stereomikroskopen zugrunde.
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Während im
ersten Strahlengang 60R der Bündeldurchmesser durch den Durchmesser
der Irisblende 31R bestimmt ist, erfolgt die Begrenzung
des zweiten Strahlenganges 60L durch den Durchmesser der
Linsenglieder 35L zwischen Objektiv 2 und Blende 31L.
Dem Objektiv 2 ist ein erstes und ein zweites, nicht baugleiches
Fernrohrsystem 3R und 3L nachgeschaltet. Die optischen
Elemente 35R, 31R des ersten Fernrohrsystems 3R haben
einen anderen Durchmesser als die optischen Elemente 35L, 31L des
zweiten Fernrohrsystems 3L. Die Fernrohrsysteme 3R und 3L sind
als afokale Zoomsysteme dargestellt.
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Die
Ausgestaltung der Fernrohrsysteme 3R und 3L (rechts
und links) kann aus unterschiedlichen Bauelementen bestehen. Dabei
ist zu berücksichtigen,
dass in der Wirkstellung die Maßgabe
der gleichen Vergrößerung gilt.
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Eine
weitere Möglichkeit
der Ausgestaltung des ersten und des zweiten Fernrohrsystems 3R und 3L ist,
dass das erste und das zweite Fernrohrsystem 3R und 3L (rechts
und links) in „gleicher
Bauweise" ausgeführt sind,
wobei jedoch der optisch wirksame Durchmesser mindestens eines der
optischen Elemente oder eines Linsengliedes unsymmetrisch ist. Unter „optisch
wirksamen Durchmesser" ist
derjenige Durchmesser zu verstehen, den die zur Bilderzeugung beitragenden
Strahlenbündel
beim Auftreffen auf ein optisches Element beschreiben und das optische
Element durchdringen. Das erste und das zweite Fernrohrsystem 3R und 3L können als
Galilei-Fernrohre für
stufenweise Vergrößerungswahl oder
als Zoomsysteme für
kontinuierliche Vergrößerungswahl
ausgestaltet sein.
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Ebenso
ist die Ausgestaltung des ersten und des zweiten Fernrohrsystems 3R und 3L (rechts
und links) mit je einer Blende bzw. Irisblende 31L, 31R denkbar.
Dabei kann die erste Blende 31R im ersten Fernrohrsystem 3R unabhängig von
der zweiten Blende 31L im zweiten Fernrohrsystem 3L betätigt werden.
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In
einer weiteren Ausgestaltung der Blendeneinstellung erfolgt die
Betätigung
der Blenden 31R, 31L in der Weise, dass in einer
ersten Einstellung das Verhältnis
der Blendenöffnungen
zwischen dem ersten Fernrohrsystem 3R und dem zweiten Fernrohrsystem 3L eingestellt
wird. In einer zweiten Einstellung werden beide Blendenöffnungen
bei unverändertem
Verhältnis
der Öffnungen
gleichzeitig variiert.
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Ebenso
können
durch das Einbringen eines Lichtfilters (z. B. Neutralgrau-Stufen oder -Verlaufsfilter)
in den Strahlengang mit dem größeren Durchmesser
der Eintrittspupillen die aus den Durchmesserunterschieden resultierenden
Helligkeitsunterschiede verringert oder beseitigt werden. Dabei
wird das Filter vorteilhaft zwischen Hauptobjektiv und Fernrohrsystem,
im Fernrohrsystem oder zwischen dem Fernrohrsystem und dem Okular angeordnet. Das
Filter 37 kann manuell betätigt und entlang des Doppelpfeils 37a in
den Strahlengang des eingeführt werden.
Ebenso ist es möglich,
dass das Filter 37 durch eine von der Vergrößerungswahl
gesteuerte Betätigung
verändert
wird. Durch die Betätigung
wird die Auflösung
oder Schärfentiefe
nicht beeinträchtigt.
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In
einer weiteren Ausgestaltung ist das Stereomikroskop mit einem an
sich bekannten Dokumentationsport 55 versehen. Durch die
Anordnung eines Strahlenteilers 56 oder einer Auskoppeleinrichtung
im ersten Strahlengang 60R mit dem größeren Durchmesser der Eintrittspupille 32R erreicht
man die Auskopplung, Somit wird auch die hohe Auflösung der
Dokumentationseinrichtung 57 zur Verfügung gestellt. Die Dokumentationseinrichtung 57 ist eine
herkömmliche
CCD-Kamera.
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Ferner
kann der Vergrößerungswechsler (das
erste und das zweite Fernrohrsystem 3R und 3L)
verschwenkbar um seine Längsachse
ausgebildet sein, so dass der Strahlengang mit dem größeren Durchmesser
der Eintrittspupillen 32R wahlweise dem rechten oder dem
linken Benutzerauge 52R oder 52L zugeführt werden
kann.
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3 ist
eine Modifikation des asymmetrischen Stereomikroskops aus 2.
Zwischen dem Vergrößerungswechsler 3 (dem
ersten und dem zweiten Fernrohrsystem 3R und 3L)
und Einblickseinheit 4 (der ersten und der zweiten Einblickseinheit 4R und 4L)
ist eine Prismengruppe 7 eingebracht, die das Licht des
rechten Kanals (60R) aufteilt und beiden Eingängen 44 der
ersten und der zweiten Einblickseinheit 4R und 4L zuführt. Dazu
ist eine rechte Seite 7a der Prismengruppe 7 in
bekannter Weise als Strahlenteiler und die linke Seite 7b der
Prismengruppe 7 als Umlenkprisma ausgebildet. Mit der Prismengruppe 7 ist
vorteilhaft eine Abdeckung 46 verbunden, die in Wirkstellung
den linken Kanal 60L abdeckt. Die Prismengruppe 7 kann
beispielsweise auf einem Schlitten 48 befestigt sein, der
senkrecht zur Zeichenebene verschoben wird, um die Prismengruppe 7 in
Wirkstellung zu bringen oder sie aus dem Strahlengang zu entfernen.
Bei entfernter Prismengruppe 7 ist die Anordnung identisch
mit der in 2 beschriebenen Anordnung. In
Wirkstellung der Prismengruppe 7 werden den beiden Augen 52L und 52R identische
Bilder zugeführt.
Dadurch ist gewährleistet,
dass die hohe Detailerkennung auch für Benutzer mit unterschiedlich
guten Augen genutzt werden kann. Der Bildeindruck ist nicht mehr
stereoskopisch, was aber bei hohen Vergrößerungen wegen der geringen
Schärfentiefe
und des Vorrangs für
eine große
Detailerkennung nicht nachteilig ist.
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Der
Schlitten 48 mit der Prismengruppe 7 kann mechanisch,
elektromotorisch oder elektromagnetisch betätigt werden, wobei die Steuerung
durch die Einstellung der Vergrößerung erfolgt.
Insbesondere bei Verwendung von Elektromagneten oder eines Paares
solcher kann die Stromzufuhr oder die Polung der Magnete leicht
durch einen Encoder auf der Achse der Vergrößerungsverstelleinrichtung
gesteuert werden und die Umschaltung pulsartig innerhalb sehr kurzer
Zeit erfolgen.
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Wenn
auch die Wirkung der Prismengruppe 7 bei hohen Vergrößerungen
am vorteilhaftesten ist, so kann die Prismengruppe 7 auch
bei anderen Vergrößerungsstellungen
einen gewünschten
Wechsel von stereoskopischer zu binokularer Betrachtung bewirken.
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Aus 3 ist
ersichtlich, dass das Objekt 1a binokular unter dem Winkel
wR betrachtet wird. Dagegen entspricht die stereoskopische Betrachtung
einem Blick nahezu senkrecht von oben. Bei der Umschaltung ergibt
sich somit für
einen Benutzer eine leichte seitliche Betrachtung des Objekts 1a.
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4 zeigt
eine erste Weiterentwicklung der Anordnung nach 3.
Der Vergrößerungswechsler 3,
die Prismengruppe 7 und die Einblickseinheiten 4R und 4L sind
seitlich nach links verschoben, so dass die Achse 33R des
Kanals 60R mit dem größeren Durchmesser 32R der
Eintrittspupille des Vergrößerungswechslers
bzw. des ersten Fernrohrsystems 3R mit der Achse 11 des
Hauptobjektivs 2 zusammenfällt. Die Prismengruppe 7 ist
in Wirkstellung und gestattet wie oben beschrieben eine binokulare
Beobachtung senkrecht zur Objektebene 1. Umschalteinheiten
zur seitlichen Verschiebung von Vergrößerungswechsler und Einblickseinheiten
sind aus Geräten
mit „AX"-Stellung (monokulare
senkrechte Betrachtung des Objekts, durch nur einen Kanal des Stereomikroskops)
bekannt. Eine Befestigung des Schlittens 48 mit der Prismengruppe 7 an
der Verschiebeeinheit 110 (siehe 5) erfolgt
in bekannter Weise. Eine Möglichkeit
für die
Gestaltung der Umschalteinheit kann durch Vereinfachung aus der 5 gewonnen
werden.
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5 zeigt
eine Weiterentwicklung der Umschalteinheit, die eine binokulare
Beobachtung senkrecht von oben auf das Objekt 1a bewirkt
ohne die Lage der Einblickseinheit 4 zu verändern. Dargestellt ist
eine Seitenansicht einer Anordnung nach dieser Ausführungsform
der Erfindung.
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Die
Umschalteinheit umfasst einen ersten C-förmigen Träger 101, dessen Rückseite 102 zur Befestigung
des Mikroskops dient. An der Unterseite 101a des Trägers 101 ist
das Hauptobjektiv 2 angebracht. Die Oberseite bildet den
Anschluss 103 für die
Einblickseinheit 4. Diesem Anschluss gegenüber sind
innen am Träger 101 zwei
Halbwürfelprismen 104 drehbar
um das Drehlager 105 gelagert angeordnet. An der inneren
Unterseite des Trägers 101 ist eine
Linearführung 106 ausgebildet,
die es gestattet, einen zweiten C-förmigen Träger 110 seitlich zu
verschieben. Der Träger 110 haltert
den Vergrößerungswechsler 3.
Die Verschiebung des Trägers 110 ist derart,
dass von der Stereostellung ausgehend die Achsen des Strahlengangs
mit dem größeren Durchmesser 32R der
Eintrittspupille des ersten Fernrohrsystems 3R des Vergrößerungswechslers 3 und
die Achse 11 des Hauptobjektivs 2 zur Deckung
gebracht werden. Oben am Träger 110 sind
innen zwei Halbwürfelprismen 111 drehbar
in der Verlängerung
der optischen Achsen 33 des Vergrößerungswechslers 3 in
Stereostellung angeordnet. Mit 112 ist das Drehlager gekennzeichnet.
In der Stereostellung sind die Halbwürfelprismen 104 und 111 so
zueinander ausgerichtet, dass sie die beiden optischen Achsen 33R und 33L des
Vergrößerungswechslers
in die Einblickseinheiten 4R und 4L umlenken.
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Ferner
ist am Träger 110 der
Schlitten 48 mit dem Prismensystem 7 senkrecht
zur Bewegungsrichtung des Trägers 110 verschiebbar
angeordnet. Die Verschieberichtung ist durch den Doppelpfeil B-B angedeutet.
Wird der Träger 110 zur
Seite bewegt, kann eine Verschiebung des Schlittens 48 mit
der Prismengruppe 7 erfolgen wie oben beschrieben, z. B.
durch Elektromagnete, gesteuert durch die Bewegung des Trägers 110 gegenüber dem
Träger 101. Die
Verschiebung des Trägers 101 wiederum
kann von Hand oder mit der Vergrößerungswahl
gekoppelt in einer Weise, wie für
den Schlitten 112 oben zu 3 beschrieben,
erfolgen.
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6 zeigt
eine Aufsicht auf die Prismen der Anordnung aus 5 in
der Stereostellung. Die Prismengruppe 7 ist nicht in Wirkstellung.
Das Prismenpaar 111, bestehend aus einem ersten Prisma 111R und
einem zweiten Prisma 111L, und das Prismenpaar 104,
bestehend aus einem ersten Prisma 104R und einem zweiten
Prisma 104L bewirken einen Parallelversatz 107 der
optischen Achsen 33R und 33L des ersten Fernrohrsystems 3R und
des zweiten Fernrohrsystems 3L. Die Drehpunkte 120 eines
jeden Prismenpaars besitzen den Abstand der Stereobasis b.
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7 zeigt
eine Aufsicht auf die Prismen, jedoch in der Stellung der senkrechten,
binokularen Beobachtung. Der Träger 110 ist
zur Seite geschoben und der Schlitten 48 ist nach vorn
verschoben, so dass sich die Prismengruppe 7 in Wirkstellung
befindet. Die rechte Seite der Prismengruppe 7 ist wie oben
beschrieben als Strahlenteiler ausgebildet. Die Eintrittsachse der
Prismengruppe 7 und die optische Achse 33R des
rechten Kanals decken sich. Die Drehachsen der Prismen 104 sind
am selben Ort. Da wegen der Verschiebung des Trägers 110 die Austrittsachsen
der Prismengruppe 7 seitlich zu den Eintrittsachsen der
Einblickeinheiten 4 versetzt sind, werden die Prismenpaare 111R und 111L sowie 104R und 104L wie
dargestellt gedreht, um den seitlichen Versatz zu kompensieren.
Die Drehung der Prismen ist leicht mit der Verschiebung des Trägers 110 gegenüber dem
Träger 101 koppelbar
und synchronisierbar, z. B. mit einem U-förmigen Stangensystem 121,
wie in der 7 schematisch angedeutet.
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Man
erkennt aus den 5–7, dass
die optischen Achsen der Einblickseinheiten 4R und 4L gegenüber den
optischen Achsen der Fernrohrsysteme 3R und 3L senkrecht
zur Ebene, in der die Achsen der Fernohrsysteme liegen, versetzt
sind. Dargestellt ist der Versatz in Richtung zum Benutzer, der Versatz 107 kann
aber auch in der Gegenrichtung erfolgen.
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Eine
Anordnung nach 4 oder 5 kann benutzt
werden, um in jeder Vergrößerungsstellung
von Stereobetrachtung zu binokularer Betrachtung zu wechseln.
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In
einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind die Vergrößerungsbereiche
der beiden Fernrohrsysteme 3R und 3L unterschiedlich.
Nur mit dem Fernrohrsystem 3R mit dem größeren Eintrittspupillendurchmesser
kann eine hohe Vergrößerung erzielt
werden. Das Prismensystem 7 wird dann in Wirkstellung gebracht,
wenn das zweite Fernrohrsystem 3L keine dem ersten Fernrohrsystem 3R entsprechende
Vergrößerung erlaubt.
Der Bildeindruck ist nicht mehr stereoskopisch, was aber bei hohen Vergrößerungen
wegen der geringen Schärfentiefe und
des Vorrangs für
eine große
Detailerkennung nicht nachteilig ist.