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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Objektivwechsel,
insbesondere für Mikroskopobjektive, welche in den Mikroskopstrahlengang, ohne
das Objekt in irgendeiner Weise zu beeinträchtigen, ein-
und ausgeschaltet werden können. Die Anwendung erweist
sich als besonders vorteilhaft bei fixed stage-Mikroskopen. Sie
kann jedoch auch bei anderen Mikroskoptypen eingesetzt werden.
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Einrichtungen
zum Objektivwechsel, sog. Objektivwechsler, sollen zum einen eine
möglichst große Anzahl von Objektiven bereitstellen,
zum anderen muss die Positionierung einzelner Objektive in der optischen
Achse des betreffenden Strahlenganges so genau sein, dass die Parfokalität
für alle Objektive gegeben ist.
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Allgemein
bekannt sind Einrichtungen zum Wechseln von Objektiven bei Mikroskopen
unterschiedlicher Typen, welche einen Revolver umfassen, in welchem
die zu wechselnden Objektive eingeschraubt sind, die dann nach Bedarf
durch Drehen des Revolvers in eine Position in der optischen Achse des
Strahlenganges des Mikroskops eingebracht werden. Dieser Revolver
besitzt meist eine gegen die optische Achse geneigte Drehachse und
kann sowohl über als auch unterhalb des Objekttisches eines Mikroskops
angeordnet sein, je nach dem, ob es sich um ein aufrechtes oder
um ein inverses Mikroskop handelt. Die Objektive werden dann aus
einer Speicherposition in eine, in der optischen Achse des Strahlenganges
vorgesehene Arbeitsposition durch Drehung des Revolvers gebracht.
Bei der Drehung des Revolvers zwecks Einschaltung eines ausgewählten
Objektivs in die optische Ach se des Strahlenganges bewegt sich dann
die Frontpartie (die dem Objekt zugewandte Seite) des Objektivs
tangential zur Objektebene in einem Abstand, welcher u. a. von der
Vergrößerung des betreffenden Objektivs abhängt.
Das Objektiv läuft dabei auf einer zur Ebene des Mikroskoptisches
geneigten Kreisbahn mit einem großen Kreisdurchmesser,
der etwa dem Durchmesser des Objektivtellers entspricht. Durch diesen großen
Kreisdurchmesser und den in der Regel geringen Neigungswinkel der
Kreisbahn beschränkt ein derartiger Objektivwechsler den
das Objekt oder die Probe umgebenden Raum.
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Auch
bei Mikroskopen mit festem Objekttisch (fixed stage-Mikroskopen)
und mit einer Fokussierung durch Verschieben des Objektivs relativ
zum Objekt (Objektivfokussierung) sind mehrere Objektive in einem
Objektivwechsler erwünscht und vorteilhaft, um einerseits
mit einer schwachen Objektivvergrößerung einen
größeren Objektbereich zu übersehen und
um andererseits bei einer geeigneten höheren Vergrößerung
eine ausgewählte Stelle des Objektes genauer untersuchen
zu können.
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Fixed
stage-Mikroskope werden bevorzugt in der Neurophysiologie und Neurobiologie
für die Anwendung der sog. Patch Clamp-Technik an Hirnschnittpräparaten
eingesetzt. Dabei ist eine tangentiale Bewegung des Objektivs relativ
zum zu untersuchenden Objekt nicht nur unerwünscht, sondern
sie stellt auch eine Gefährdung für das Präparat
oder das Objekt sowie für die im Umfeld positionierten
Gerätschaften, wie Mikromanipulatoren, Perfusionseinrichtung
oder Gefäße für Präparate, dar.
Da sich oftmals das Objekt und das Objektiv in einem flüssigen Medium
befinden, tritt durch die Tangentialbewegung des Objektivs eine
horizontale Flüssig keitsströmung auf, die das
durch „Patch Clamp" fixierte Objekt- oder Präparatdetail
aus der eingestellten Position verschieben kann. Aus diesem Grunde
sollte das Objektiv sanft und langsam sowie parallel, also in Richtung zur
optischen Achse in die Flüssigkeit eintauchen. Auf diese
Weise würde auch eine Berührung von Teilen durch
das Objektiv in der Probenumgebung weitestgehend vermieden.
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Es
sind ferner Schiebe- und Wippeneinrichtungen bekannt, welche diese
Forderungen nur teilweise erfüllen. Bei diesen Einrichtungen
können jedoch nur zwei Objektive aufgenommen werden, wobei
die eine Speicherposition sich zwischen dem Beobachter und dem Präparat
befindet, wodurch die Zugänglichkeit und die Übersichtlichkeit
erschwert werden, was besonders bei fixed stage-Mikroskopen von Nachteil
ist.
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Aus
der
US7046437 ist beispielsweise
eine Vorrichtung zum Objektivwechseln bekannt, mit welcher zwei
Objektive durch einen Wipp- bzw. Kippmechanismus zwischen Arbeitsposition
in der optischen Achse und Speicherposition außerhalb der
optischen Achse gewechselt werden. In dieser Ausführung
ragt insbesondere der Hebel für den Wechselmechanismus
und in der einen Position des Objektivwechslers ein Objektiv in
den Raum zwischen Probe und Beobachter rein, so dass die Zugänglichkeit
und Sicht des Probenraumes eingeschränkt ist.
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Aus
der
US 6,359,731 ist
eine Vorrichtung zum Objektivwechseln bekannt, bei der zwei Objektive
durch einen kombinierten Schiebe- und Hebemechanismus gewechselt
werden. Auch hier befindet sich in der einen Position des Wechslers
ein Objektiv in dem Raum zwischen Probe und Beobachter und schränkt
diesen Raum ein. Die Wechselvorrichtung ist also nicht so ausgelegt,
dass sie diesen Raum für Experimente und Manipulationen
an der Probe freihält.
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Aus
der
DE 198 22 870 ist
eine Vorrichtung zum Objektivwechseln bekannt, bei der abwechselnd zwei
Objektive durch einen Schlitten in die Arbeitsposition in der optischen
Achse gebracht werden können.
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Wenngleich
bei diesen Lösungen die zwei Objektive stets in einer Richtung
von dem Benutzer weg bzw. zu diesem hin bewegt werden und so der die
Probe seitlich umgebende Raum gut für weitere Gerätschaften
genutzt werden kann, befindet sich zwischen Probe und Beobachter
immer eine Speicherposition eines Objektives, die die Zugänglichkeit und
die Übersichtlichkeit erschwert.
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So
liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine Einrichtung zum
Objektivwechsel bei Mikroskopen zu schaffen, welche bei geringem
Platzbedarf und einer schlanken Bauweise eine gute Zugänglichkeit
und Übersichtlichkeit des Probenraumes und beim Wechsel
der Objektive eine geringst mögliche Einschränkung
und Beeinflussung dieses Probenraumes gewährleistet.
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Erfindungsgemäß wird
diese Aufgabe mit einer gemäß den Merkmalen des
Hauptanspruches ausgestalteten Einrichtung zum Objektivwechsel gelöst.
In den weiteren Unteransprüchen sind Einzelheiten und Ausgestaltungen
der Erfindung offenbart. Damit ist weitestgehend gewährleistet,
dass sich nun keine Speicherposition eines Objektives mehr im Raum
zwischen dem Beobachter und der Probe befindet.
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So
sind zur manuellen Verschiebung der Objektivaufnahmen in Richtung
der optischen Achse des Strahlenganges Stellmittel in Form von,
durch den Revolverkörper hindurchragenden Stiften oder Rollen
vorgesehen sind.
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Es
ist eine vorteilhafte Ausführung, wenn zur Verschiebung
einer in der optischen Achse positionierten Objektivaufnahme zusammen
mit dem zugeordneten Objektiv in Richtung dieser Achse die Objektivaufnahmen
jeweils Stellmittel in Form von durch den Revolverkörper
hindurchragenden und entlang mindestens einer Führungsfläche
oder Kulisse der Revolveranordnung geführten Stiften oder
Rollen aufweisen.
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So
ist es ferner von Vorteil, dass die Führungsfläche
der Revolveranordnung so gestaltet ist, dass eine Drehbewegung des
Revolverkörpers um seine Drehachse und eine Verschiebung
einer Objektivaufnahme in Richtung der optischen Achse realisierbar
ist.
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Vorteilhaft
ist es auch, wenn die Führungsfläche oder Kulisse
der Revolveranordnung so gestaltet ist, dass das im Strahlengang
positionierte Objektiv in Richtung der optischen Achse bewegbar
ist.
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Zur
Realisierung einer präzisen und leichtgängigen
Lagerung der Objektivaufnahmen ist es vorteilhaft, wenn die Objektivaufnahmen
im Revolverkörper in jeweils einem an sich bekannten Vierpunktlager
gelagert sind. Hierbei sind vorzugsweise Wälzlager vorzusehen.
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Ferner
ist es vorteilhaft, wenn die Drehachse des Revolverkörpers
derart in der Revolveranordnung vorgesehen ist, dass die jeweilige,
in der optischen Achse positionierte Objektivaufnahme mit dem darin
eingesetzten Objektiv dem Beobachter benachbart ist.
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Vorteilhaft
ist es auch, dass die Objektivaufnahmen Längen und Einschraubgewinde
aufweisen, welche den in den Objektivaufnahmen eingesetzten Objektiven
entsprechend angepasst sind.
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Zur
Verringerung der Masse der Revolveranordnung sind in dieser vorteilhaft
Aussparungen und/oder Durchbrüche vorgesehen.
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Von
Vorteil kann es weiterhin sein, wenn im Bereich der Arbeitsposition
des Objektivs die Führungsfläche V-förmig
gestaltet ist.
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Die
Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel
näher erläutert werden. In der Zeichnung zeigen
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1 eine
Gesamtansicht einer erfindungsgemäßen Einrichtung
zum Objektivwechseln mit einer Kulisse im Trägerteil,
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2 die
Revolveranordnung der Einrichtung mit vier Objektivaufnahmen,
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3 einen
Schnitt durch den Revolverkörper,
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4 eine
Revolveranordnung mit V-förmiger Führungsfläche
und
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5 eine
Revolveranordnung mit zwei eingesetzten Objektiven.
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In
den 1 bis 5 werden für weitestgehend
funktionsgleiche Elemente und Baugruppen gleiche Bezugszeichen verwendet.
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In 1 ist
eine erfindungsgemäße Einrichtung zum Wechseln
von Objektiven dargestellt, welche eine am Mikroskopkörper 1 oder
Mikroskopstativstativ in Richtung der optischen Achse 2 des
Mikroskopstrahlenganges verstellbar gelagerte Halterung 3 umfasst.
Diese Halterung 3 trägt eine Revolveranordnung 4 zum
Einbringen zu wechselnder Objektive 5; 6, in die
optische Achse 2 des Mikroskopstrahlenganges, wobei das
Objektiv 6 in der 5 sichtbar dargestellt
ist. Die Revolveranordnung 4 umfasst ein äußeres
Trägerteil 7, welches mit der Halterung 3 verbunden
ist und in welchem ein, um eine Drehachse 8 drehbarer,
vorzugsweise arretierbarer Revolverkörper 9 gelagert
ist. Die Drehachse 8 ist vorteilhaft so in der Revolveranordnung 4 vorgesehen,
dass eine in der optischen Achse 2 positionierte Objektivaufnahme 10 oder 11 und
das darin befindliche Objektiv 5 oder 6 dem Beobachter
benachbart ist. Bei der dargestellten Einrichtung verläuft
die Drehachse 8 parallel zur optischen Achse 2.
Bei konstruktiv anders aufgebauten Objektivwechseleinrichtungen, welche
hier nicht dargestellt und beschrieben sind, kann die Drehachse 8 grundsätzlich
auch unter einem Winkel, d. h. nicht parallel, zur optischen Achse 2 angeordnet
sein. Im Revolverkörper 9 sind mindestens zwei
Objektivaufnahmen 10; 11 (3) vorgesehen,
welche in Richtung der optischen Achse 2 verschiebbar gelagert
sind.
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An
den Objektivaufnahmen 10; 11 sind Stellmittel 12 bis 15 (2)
angeordnet, mit denen nach einer erfolgten Positionierung einer
ein Objektiv 5 tragenden Objektivaufnahme 10 im
wesentlichen in der optischen Achse 2 des Strahlenganges
eine Verschiebung dieser Aufnahme 10 in Richtung der optischen
Achse 2 durchgeführt werden kann. Diese an den
Objektivaufnahmen 10; 11 angeordneten Stellmittel 12 bis 15 ra gen
durch eine parallel zur optischen Achse 2 angeordnete,
schlitzförmige Führung 18 durch den Revolverkörper 9 hindurch.
Für diese Stellmittel 12 bis 15 (2)
können Führungsstifte (2) oder
auf Achsen gelagerte Rollen 16 (1) zur Anwendung
kommen, welche an einer Führungsfläche 17 des äußeren
Trägerteils 7 anliegen. Die Führungsfläche 17 ist
derart ausgebildet, dass, sobald eine der mindestens zwei Objektaufnahmen 10 oder 11 eine
Positionierung in der optischen Achse 2 der Strahlenganges
erreicht bzw. eingenommen hat, nur diese betreffende Objektivaufnahme 10 (2 und 3)
zusammen mit dem dort eingesetzten Objektiv 5 in Richtung
der optischen Achse 2 bewegt bzw. verstellt wird, ohne
quer zur optischen Achse 2 eine Bewegung auszuführen.
Die Führungsfläche 17 bilden hier im
Bereich der Arbeitsposition die Flanken 17b einer Kulisse 25,
in welcher die Rolle 16 geführt ist.
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3 zeigt
einen Schnitt durch den Revolverträger 9 mit den
zwei Objektivaufnahmen 10 und 11, die in Bohrungen 19 und 20 des
Revolverträgers 9 angeordnet sind und welche darin
in Richtung der optischen Achse 2 verschiebbar gelagert
sind. Um eine Leichtgängigkeit und eine hohe Präzision
bei der Verschiebung der Objektivaufnahmen 10 und 11 zu gewährleisten,
sind diese in an sich bekannten Vierpunktlagern 21; 22 in
Wälzkörpern gelagert. Wie dargestellt, besitzen
die Objektivaufnahmen 10; 11 zwecks Anpassung
an unterschiedliche Objektive unterschiedliche Längen.
In an sich bekannter Weise können die Objektive in die
Objektivaufnahmen 10; 11 geschraubt werden, wobei
das jeweilige Einschraubgewinde dem Gewinde der Objektive angepasst
sein muss.
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Zur
Verringerung der Masse der Revolveranordnung sind vorzugsweise im
Revolverkörper 9 Aussparungen 23 und/oder
Durchbrüche vorgesehen.
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4 zeigt
eine Einrichtung, bei welcher die Führungsfläche 17 des
Trägerteils 7 im Bereich der Arbeitsposition einen
V-förmigen Abschnitt 24 besitzt, wodurch gewährleistet
wird, dass die Objektivaufnahme 10 zusammen mit dem jeweiligen
Objektiv 5 durch Abwälzen der Rolle 16 an
der Führungsfläche 17 in die Arbeitsposition
gebracht wird. Durch die Steilheit der Flanke 17a des V-förmigen
Abschnittes 24 kann der Umfang des Eingriffs des Objektivs 5 in den
Probenraum bestimmt werden. Gegenüber vom Stand der Technik
erlaubt diese Ausführungsform dennoch einen, den Probenraum
erheblich weniger einschränkenden Wechsel des Objektives 5.
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In 5 ist
eine Ausführung der Erfindung dargestellt, bei welcher
die Führungsfläche 17 im Bereich der
Arbeitsposition eine zur optischen Achse 2 parallel verlaufende
Flanke 17c und eine zur optischen Achse 2 geneigt
unter einem Winkel verlaufende Flanke 17d besitzt.
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Schließlich
sei darauf hingewiesen, dass die voranstehend erörterten
Ausführungsbeispiele lediglich zur Beschreibung der erfindungsgemäßen
Lösung dienen, diese jedoch nicht nur auf diese Ausführungsbeispiele
einschränkt ist.
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Ohne
Beschränkung sind jedoch für die Führungsflächen 17 nach 4 und 5 auch
andere Formen denkbar, die z. B. im Bereich des Überganges
von der Speicherposition zu der Arbeitsposition eine Rundung besitzen.
Außerdem kann an der Arbeitsposition eine kleine Vertiefung
(nicht dargestellt) in der Führungsfläche 17 vorgesehen
sein, so dass das Ob jektiv 5 zum Wechsel nur leicht angehoben werden
muss, ansonsten aber auf den Führungsflächen 17 gleitet.
Außerdem ist es möglich, anstelle der offenen
Führungsfläche 17 eine in das Trägerteil 7 integrierte
und nach außen nicht sichtbare Führung in Form
einer entsprechend geformten Nut zu verwenden.
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Die
Erfindung wurde mit Bezug auf besondere Ausführungsformen
beschrieben. Es ist für einen Fachmann jedoch selbstverständlich,
dass Änderungen und Abwandlungen durchgeführt
werden können, ohne dabei den Schutzbereich der Ansprüche zu
verlassen.
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- 1
- Mikroskopkörper
- 2
- optische
Achse
- 3
- Halterung
- 4
- Revolveranordnung
- 5;
6
- Objektiv
- 7
- Trägerteil
- 8
- Drehachse
- 9
- Revolverkörper
- 10;
11
- Objektivaufnahme
- 12
bis 15
- Stellmittel
- 16
- Rolle
- 17
- Führungsfläche
- 17a
bis d
- Flanke
- 18
- Führung
- 19;
20
- Bohrung
- 21;
22
- Vierpunktlager
- 23
- Aussparung
- 24
- Abschnitt
- 25
- Kulisse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
-
- - US 7046437 [0007]
- - US 6359731 [0008]
- - DE 19822870 [0009]