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Die
Erfindung bezieht sich auf ein Mikroskop, umfassend einen Mikroskopeinblick,
ein Mikroskopobjektiv, ein Tubuslinsensystem, ein Mikroskopstativ
sowie Mittel zur Änderung
der Position des Mikroskopeinblicks relativ zum Mikroskopobjektiv
und zum Mikroskopstativ.
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Bei
Mikroskopen mit einem Ergotubus, insbesondere bei inversen Mikroskopen,
ist der Mikroskopeinblick durch eine Manipulation in der Höhe und gegebenenfalls
auch in Bezug auf seine Entfernung vom Mikroskopstativ verstellbar.
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Manipulationen
an Einblickhöhe
und -entfernung relativ zum Mikroskopstativ werden üblicherweise durch Änderung
des Abstandes des Linsensystems im Tubus gegenüber dem Mikroskopstativ in
einem optischen Unendlichraum ausgeführt. Die Eintrittspupille in
dieses Linsensystem liegt optisch vor dem Unendlichraum. Um trotz
dieser Abstandsänderung
eine unbeschnittene Abbildung zu erhalten, müssen die Durchmesser der Linsen
und Umlenkelemente im Tubus verhältnismäßig groß ausgelegt
werden, was erhöhte
Fertigungskosten und Platzprobleme zur Folge hat.
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Von
diesem Stand der Technik ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe
zugrunde, ein Mikroskop der eingangs genannten Art so weiterzubilden,
daß Veränderungen
der Einblickhöhe
und -entfernung in Relation zum Mikroskopstativ bei wesentlich kleineren
Abmessungen der Linsen und Umlenkelemente im Tubus sowie ohne Einfluß auf die
Position des Fokus des Mikroskopobjektivs relativ zu dem beobachteten
Objekt möglich
sind.
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Erfindungsgemäß ist ein
Mikroskop der eingangs beschriebenen Art mit einem Tubuslinsensystem ausgestattet,
bei dem die Schnittweite veränderbar
ist, während
die Brennweite des Tubuslinsensystems konstant bleibt. Bei diesem
Mikroskop ist die Verstellung der Position des Mikroskopeinblicks
mit einer Änderung der
Schnittweite des Tubuslinsensystems gekoppelt. Die Verschiebung
des Mikroskopeinblicks erfolgt relativ zum Mikroskopstativ, zum
Mikroskopobjektiv und zur Objektebene, das heißt während der Verstellung des Mikroskopeinblicks
bleiben die Objektebene und das Mikroskopobjektiv in relativer Ruhe
zum Mikroskopstativ, das heißt
die Positionsänderung
des Mikroskopeinblicks hat aufgrund der zugleich erfolgenden Änderung
der Schnittweite des Tubuslinsensystems bei dessen konstanter Brennweite
keinen Einfluß auf
die Fokussierung.
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Das
Tubuslinsensystem variabler Schnittweite bei konstanter Brennweite
ermöglicht
einen größeren Verstellbereich
des Mikroskopeinblicks und führt
zugleich zu wesentlich kleineren Abmessungen der Linsen und Umlenkelemente
im Tubus als im Stand der Technik.
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Bei
einer vorteilhaften Ausführung
ist das Mikroskop mit einem aus drei Linsen L1, L2, L3 bestehenden Tubuslinsensystem
ausgestattet, von denen die Linse L2 relativ zu den Linsen L1 und
L3 verschiebbar ist. Dabei ist die Verschiebung der Linse L2 relativ
zu den Linsen L1 und L3 über
ein vorgegebenes Übersetzungsverhältnis an
die Bewegung zur Änderung
der Position des Mikroskopeinblicks gekoppelt.
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Während der
Bewegung des Mikroskopeinblicks und der Linse L2 bleiben die Positionen
der beiden Linsen L1 und L3 in relativer Ruhe zum Mikroskopstativ
und damit auch zur Objektebene und zum Mikroskopobjektiv.
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Durch
eine definierte Bewegung der Linse L2 relativ zu den beiden Linsen
L1 und L3 wird erreicht, daß sich
mit der Positionsänderung
des Mikroskopeinblicks die Schnittweite des Tubuslinsensystems ändert, wobei
seine Brennweite jedoch konstant bleibt und dadurch ein reelles
Zwischenbild trotz der Verschiebung des Mikroskopeinblicks immer
an derselben Stelle im Mikroskopeinblick erzeugt wird.
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Die Änderung
der Position des Mikroskopeinblicks erfolgt vorteilhaft durch dessen
Verschieben entlang einer Geradführung.
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Ein
konkretes Beispiel für
die Ausführung
der Linsen L1, L2 und L3 sowie deren Abstände zueinander ist weiter unten
angegeben.
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Zur
Bewegungsübertragung
bei einer Positionsänderung
des Mikroskopeinblicks auf die mit dieser Bewegung gekoppelte Linse
L2 können
beispielsweise Glieder eines mechanischen Getriebes oder auch elektromotorische,
mit einer Ansteuerschaltung in Verbindung stehende Baugruppen dienen.
Bei der Übertragung der
Verschiebebewegung des Mikroskopobjektivs auf die Linse L2 ist ein
auf den jeweils gewünschten
Verschiebeweg und die Verschiebegeschwindigkeit bezogenes Übersetzungsverhältnis vorgegeben.
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Das
Prinzip der Erfindung läßt sich
unter Verwendung des beschriebenen Tubuslinsensystems auch im Hinblick
auf die Verstellung der horizontalen Entfernung des Mikroskopeinblicks
zum Mikroskopstativ verwenden.
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Die
Erfindung soll nachfolgend anhand zweier Ausführungsbeispiele näher erläutert werden,
die sich auf die Höhenverstellung
des Mikroskopeinblicks beziehen. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen:
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1 den
vereinfacht dargestellten Strahlengang eines inversen Mikroskops
mit höhenverstellbarem Mikroskopeinblick
nach Stand der Technik,
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2 den
vereinfacht dargestellten Strahlengang eines inversen Mikroskops
mit höhenverstellbarem Mikroskopeinblick
nach der Erfindung,
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3 die
Linsen eines Tubuslinsensystems mit veränderbarer Schnittweite zur
Verwendung im Mikroskopaufbau nach 2,
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4 den
vereinfacht dargestellten Strahlengang eines aufrechten Mikroskops
mit höhenverstellbarem
Mikroskopeinblick nach Stand der Technik,
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5 den
vereinfacht dargestellten Strahlengang eines aufrechten Mikroskops
mit höhenverstellbarem
Mikroskopeinblick nach der Erfindung.
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In 1 mit
dem vereinfacht dargestellten Strahlengang eines inversen Mikroskops
nach Stand der Technik sind die Objektebene 1, das Mikroskopobjektiv 2,
eine Tubuslinsengruppe 3, die Zwischenbildebene 4,
eine Kollimationsoptik 5, ein fest mit dem Mikroskopstativ 6 verbundenes
und so die Position des Mikroskopstativ 6 symbolisierendes
Prisma, ein Tubuslinsensystem 7.1 unveränderlicher Schnittweite sowie
ein Mikroskopeinblick 8 erkennbar.
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Der
Mikroskopeinblick 8 ist in durch einen Doppelpfeil R angegebenen
Richtungen verschiebbar, wobei sich der Abstand a des Mikroskopeinblicks 8 relativ
zum Mikroskopstativ 6 und damit die Einblickhöhe des Mikroskops ändert.
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Um
zu erreichen, daß trotz Änderung
der Einblickhöhe
die Positionen der Zwischenbildebene 4, des Mikroskopobjektivs 2,
der Objektebene 1 und damit auch die Fokusposition konstant
bleiben, ist mit dem Verschieben des Mikroskopeinblicks 8 auch
die Änderung
des Abstandes b des Tubuslinsensystems 7.1 relativ zum
Mikroskopstativ 6 notwendig. Mit anderen Worten: Der Mikroskopeinblick 8 und
das Tubuslinsensystems 7.1 werden gemeinsam relativ zu
den übrigen
Mikroskopbaugruppen verschoben. Die Verschiebung des Tubuslinsensystems 7.1 erfolgt
dabei in einem optischen Unendlichraum.
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Nachteilig
an dieser Mikroskopausführung
ist wie bereits dargelegt die Tatsache, daß die Durchmesser der Linsen
und Umlenkelemente im Tubus verhältnismäßig groß ausgelegt
werden müssen,
um über
den gesamten Verschiebebereich des Mikroskopeinblicks 8 eine
unbeschnittene Abbildung der Objektebene 1 zu gewährleisten.
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Um
diesem Mangel abzuhelfen, ist erfindungsgemäß vorgesehen, ein Tubuslinsensystem 7.2 mit
variabler Schnittweite an Stelle des Tubuslinsensystems 7.1 mit
unveränderlicher
Schnittweite zu nutzen. Der entsprechende Strahlengang ist in 2 dargestellt.
Der Übersichtlichkeit
halber sind in 2 denselben Baugruppen wie in 1 auch
dieselben Bezugszeichen zugeordnet.
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In 2 ist
zu erkennen, daß das
Tubuslinsensystem 7.2 aus drei Linsen L1, L2 und L3 besteht.
Die Position der Linse L2 ist relativ zu den Positionen der Linsen
L1 und L3 ver änderbar,
wodurch die Schnittweite des Tubuslinsensystems 7.2 variabel
ist, seine Brennweite aber konstant bleibt.
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Bei
Verschiebung des Mikroskopeinblicks 8 relativ zum Mikroskopstativ 6 bzw.
bei Änderung
des Abstandes h
- – ändert sich der Abstand b2 zwischen
dem Mikroskopeinblick 8 und der Linse L2 in Abhängigkeit
von einem Übersetzungsverhältnis, das
durch die Konstruktionsdaten des Tubuslinsensystems, auf die noch
näher eingegangen
wird, vorgegeben ist,
- – der
Abstand b1 der Linse L1 zum Mikroskopstativ 6 und auch
der Abstand b3 der Linse L3 zum Mikroskopstativ bleiben konstant,
ebenso der Abstand der Linsen L1 und L3 zueinander.
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Mit
der erfindungsgemäßen Mikroskopausführung ist
ein bedeutend größerer Verstellbereich
des Mikroskopeinblicks 8 realisierbar. Außerdem ist
es möglich,
die Abmessungen der Linsen und Umlenkelemente im Tubusbereich kleiner
auszuführen
als dies im Stand der Technik möglich
ist.
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Die
Linsen L1 bis L3 können
beispielsweise die in nachfolgender Tabelle genannten Radien r,
Dicken d und Abständen
a in mm, Brechzahlen n
e bei der Wellenlänge 546,07
nm, Abbezahlen ν
e, und Brennweiten f' aufweisen:
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Die
Linse L1 ist dabei objektseitig positioniert.
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Die
Schnittweite dieses Tubuslinsensystems ist variabel, während die
Brennweite F im gewählten
Beispiel konstant 200 mm beträgt.
Das Prinzip der Erfindung ist auf Tubuslinsensysteme variabler Schnittweite mit
Brennweiten F im Bereich 100 ≤ F ≤ 250 übertragbar.
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Die
Verschiebemechanismen bzw. die zugehörigen Antriebe sind nicht im
Detail dargestellt. Ihre Ausführung
kann jedoch aus dem Fachgebiet der Feingerätetechnik ohne weiteres übernommen
werden. So können
zur Übertragung
der Verschiebebewegung des Mikroskopeinblicks 8 auf die
Linse L2 Glieder eines mechanischen Getriebes oder elektromotorische,
mit einer Ansteuerschaltung in Verbindung stehende Baugruppen vorgesehen
sein.
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Zur Übertragung
der Verschiebebewegung vom Mikroskopeinblick 8 auf die
Linse L2 ist ein definiertes, den auf den jeweiligen Verschiebeweg
sowie die Verschiebgeschwindigkeit bezogenes Übersetzungsverhältnis vorgegeben,
das den in der vorgenannten Tabelle angegebenen Abständen der
Linsen L1, L2, L3 zueinander gerecht wird.
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In 3 sind
die Linsen L1, L2 und L3 des Tubuslinsensystems mit veränderlicher
Schnittweite im Detail dargestellt.
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Das
vorgenannte Tubuslinsensystem 7.2 mit veränderlicher
Schnittweite ist vorzugsweise zur Nutzung in einem inversen Mikroskop
geeignet, wie in 2 dargestellt. Allerdings ist
auch die Verwendung in einem aufrechten Mikroskop möglich, wie
im folgenden anhand 4 und 5 gezeigt
wird.
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4 zeigt
zunächst
wiederum den Stand der Technik. Symbolisch dargestellt sind hier
wieder die Objektebene 1, das Mikroskopobjektiv 2,
eine Zwischenbildebene 9, eine Tubuslinse 10 sowie
ein Mikroskopeinblick 11. Der Mikroskopeinblick 11 ist
entlang der durch Doppelpfeil R dargestellten Richtungen verschiebbar, wobei
sich seine Position relativ zur Objektebene 1, zum Mikroskopobjektiv 2 und
damit auch zum Mikroskopstativ (das zeichnerisch nicht dargestellt
ist) ändert.
Die Verschiebung des Mikroskopeinblicks 11 bewirkt eine Änderung
der Einblickhöhe
des Mikroskops und damit eine Änderung
des Abstandes h zwischen dem Mikroskopeinblick 11 und der
Objektebene 1.
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Mit
einer Änderung
der Einblickhöhe
bzw. des Abstandes h muß zwangsläufig auch
der Abstand b der Tubuslinse 10 zur Objektebene 1 bzw.
zum Mikroskopobjektiv 2 geändert werden.
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Wird
nun, wie in 5 dargestellt, anstelle der
Tubuslinse 10 das bereits beschriebene Tubuslinsensystem 7.2 mit
veränderbarer
Schnittweite bei gleichbleibender Brennweite eingesetzt, kann das
aufrechte Mikroskop so ausführt
werden, daß bei
Verschiebung des Mikroskopeinblicks 11 bzw. bei Änderung
des Abstandes h
- – sich der Abstand b2 zwischen
dem Mikroskopeinblick 11 und der Linse L2 in Abhängigkeit
von einem Übersetzungsverhältnis ändert, das
durch die Konstruktionsdaten des Tubuslinsensystems vorgegeben ist,
- – der
Abstand b1 der Linse L1 zur Objektebene 1 bzw. zum Mikroskopobjektiv 2 und
auch der Abstand b3 der Linse L3 zur Objektebene 1 bzw.
zum Mikroskopobjektiv 2 konstant bleiben, ebenso der Abstand
der Linsen L1 und L3 zueinander.
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Auch
hierbei läßt sich
ein größerer Verstellbereich
für den
Mikroskopeinblick 11 erzielen und zugleich die Abmessung
der Linsen und Umlenkelemente im Tubus verringern.
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Im
Rahmen der Erfindung liegt auch ein als Stereomikroskop ausgebildetes
und wie beschrieben mit einem Tubuslinsensystem veränderbarer
Schnittweite ausgestattetes Mikroskop, bei dem in jedem der beiden vom
Objekt kommenden Beobachtungsstrahlengänge ein afokaler Vergrößerungswechsler
vorhanden sein kann.
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- 1
- Objektebene
- 2
- Mikroskopobjektiv
- 3
- Tubuslinsengruppe
- 4
- Zwischenbildebene
- 5
- Kollimationsoptik
- 6
- Mikroskopstativ
- 7.1
- Tubuslinsensystem
mit fester Schnittweite
- 7.2
- Tubuslinsensystem
mit veränderbarer
Schnittweite
- 8
- Mikroskopeinblick
- 9
- Zwischenbildebene
- 10
- Tubuslinse
- 11
- Mikroskopeinblick
- L1,
L2, L3
- Linsen
- R
- Richtung
- a,
b, b1, b2, b3
- Abstände
