DE102008027722A1

DE102008027722A1 - Tubus für ein Mikroskop sowie Mikroskop

Info

Publication number: DE102008027722A1
Application number: DE200810027722
Authority: DE
Inventors: Fritz Dr. Strähle
Original assignee: Carl Zeiss Surgical GmbH
Current assignee: Carl Zeiss Meditec AG
Priority date: 2008-06-11
Filing date: 2008-06-11
Publication date: 2009-12-17
Also published as: WO2009150012A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft unter anderem einen Tubus (20) für ein Mikroskop (10), insbesondere für ein Operationsmikroskop, der zur Variierbarkeit der Einblickhöhe ausgebildet ist, aufweisend ein Tubusgehäuse (21) sowie eine im Tubusgehäuse (21) vorgesehene Tubusoptik mit wenigstens einem optischen Element (22, 30). Damit ein Tubus (20) bereitgestellt werden kann, der konstruktiv einfach aufgebaut ist und der gleichzeitig eine zufrieden stellende Veränderung der Einblickhöhe zulässt, ohne dass dabei die optische Qualität leidet, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Tubus (20) zur kontinuierlichen Variierbarkeit der Einblickhöhe ausgebildet ist und dass der Tubus (20) eine optische Einrichtung (25) zur kontinuierlichen Verschiebung der Zwischenbildebene (26) im Tubus (20) aufweist. Die Erfindung betrifft unterschiedliche Ausgestaltungen der optischen Einrichtung (25). Eine Ausführungsform sieht vor, dass die optische Einrichtung (25) ein erstes, insbesondere feststehendes, positives Linsenelement (28) und ein zweites, insbesonderre in Bezug zum ersten Linsenelement (28) verschiebbares, negatives Linsenelement (29) aufweist. Weiterhin wird ein entsprechendes Mikroskop (10) beschrieben.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft zunächst einen Tubus für ein Mikroskop gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Mikroskop gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 10. Beispielsweise kann es sich bei dem Mikroskop um ein Operationsmikroskop handeln. Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere die Veränderbarkeit der Einblickhöhe bei einem Mikroskop.
Bei einem Operationsmikroskop wird der Abstand der Objektebene von der Lage der Geräte-Austrittspupille AP hinter dem Okular, der als Einblickhöhe bezeichnet wird, durch die von der jeweiligen Anwendung abhängigen Gerätekonfiguration der Systemkomponenten des Operationsmikroskops bestimmt, wobei diese Einblickhöhe in der Praxis im allgemeinen ohne Nachteile bezüglich der optischen Abbildungsqualität auf einfache Weise nur geringfügig veränderbar ist.
Aus ergonomischen Gründen ist natürlich eine individuelle Anpassung der Einblickhöhe an die Körpergröße des Operateurs äußerst vorteilhaft und daher wünschenswert. Bei den oft zeitaufwändigen Arbeiten mit dem Operationsmikroskop ist eine entspannte Körperhaltung des Operateurs ein ganz entscheidender Faktor für ein ermüdungsfreies Arbeiten.
Darüber hinaus ist entscheidend, dass der vom Operateur gewohnte Standard für die optischen Grundgrößen wie beispielsweise die Gesamtvergrößerung V, der Objektfelddurchmesser, die Objektauflösung, der freie Arbeitsabstand, die optische Abbildungsqualität und dergleichen bei einer Änderung der Einblickhöhe nicht nachteilig verändert wird.
Im Stand der Technik gibt es bereits verschiedene Lösungsvorschläge zur Änderung der Einblickhöhe.
Ein erster allgemeiner Lösungsvorschlag beinhaltet eine rein mechanische Abstandsänderung zwischen dem Mikroskopkörper und dem Tubus, ohne dass dabei eine optische Verlängerung der Tubuskomponenten erfolgt. Bei einem anderen Lösungsvorschlag wird sowohl eine mechanische als auch eine optische Verlängerung der entsprechenden Tubuskomponenten eines Stereomikroskops vorgenommen.
Stereomikroskope, bei denen es sich beispielsweise um Operationsmikroskope handeln kann, weisen nicht selten einen modularen Aufbau nach dem Teleskopprinzip auf. Somit ist eine rein mechanische Änderung der Einblickhöhe auch bei einem Operationsmikroskop möglich. Ein Operationsmikroskop verfügt vorteilhaft über die drei Grundkomponenten Hauptobjektiv, Zoomsystem, das insbesondere afokal ausgebildet ist, und Kegler-Fernrohr, bestehend aus Tubus und Okularen.
Zwischen den drei Komponenten eines solchen Operationsmikroskops gibt es dann zwei, insbesondere afokale, Schnittstellen mit parallelem Strahlengang. Diese Schnittstellen bieten nun die Möglichkeit einer einfachen mechanischen Verlängerung des Abstands zwischen Hauptobjektiv und Zoomsystem, beziehungsweise Zoomsystem und Tubus, und zwar ohne Änderung der optischen Grundgrößen wie beispielsweise Gesamtvergrößerung, Objektfelddurchmesser, Objektauflösung, freier Arbeitsabstand zwischen Objektebene und Hauptobjektiv, und dergleichen. Da das Hauptobjektiv und das Zoomsystem aber üblicherweise im Mikroskopkörper fest integriert sind, ist eine Abstandsänderung zwischen diesen beiden Komponenten in der Regel nur mit großem Aufwand realisierbar. Zwischen dem Zoomsystem und dem Tubus dagegen stellt eine solche mechanische Vorrichtung rein konstruktiv grundsätzlich kein großes Problem dar, da diese Schnittstelle zur Auskopplung der Dokumentationsstrahlengänge häufig ohnehin schon vorgesehen ist. Im Prinzip wird dann also beispielsweise der kleine Strahlteiler einfach durch diese mechanische Vorrichtung ersetzt.
Auf einen solchen Lösungsansatz wird in der Patentschrift EP 1 233 294 B1 als Stand der Technik hingewiesen. In dieser Patentschrift wird im Gegensatz zu diesem Stand der Technik keine kontinuierliche sondern eine umschaltbare, also stufenweise Änderung der Einblickhöhe mittels einer neuen Tubuskonstruktion mit variabler Baulänge erreicht. Die mechanische Variation der Baulänge erfolgt durch einen teleskopisch ausziehbaren Bereich im Tubus. Für die dafür notwendige Veränderung der optischen Tubuslänge durch Verschiebung der Fokuslage des Zwischenbilds weist der Tubus im konvergenten optischen Strahlengang einen veränderbaren Bereich auf. In diesem veränderbaren Bereich werden zur Veränderung der optischen Tubuslänge in einer ersten Lösungsvariante einschiebbare und ausschiebbare, und in einer zweiten Lösungsvariante einschwenkbare und ausschwenkbare Korrekturlinsen oder Korrekturlinsengruppen eingesetzt. Diese Korrekturlinsen haben positive oder negative Brechkraft und verschieben das von der Tubusoptik erzeugte Zwischenbild in das feststehende Sehfeld des Okulars, wobei der Durchmesser des Zwischenbilds, in mm ausgedrückt durch die Sehfeldzahl SFZ, durch eine im Okular angebrachte Sehfeldblende begrenzt wird. Dadurch soll gemäß der bekannten Lösung im Okular etwa derselbe Bildausschnitt in der gewünschten Vergrößerung sichtbar und scharf abgebildet werden. Genauere Angaben zur angedeuteten Änderung der Vergrößerung und des Sehfeldes sind nicht nachvollziehbar, da keine optischen Systemdaten angegeben werden. Bei beiden der genannten Lösungsvarianten wird dann durch mechanische Abstandsänderung in einem teleskopisch ausziehbaren Bereich das vom Tubus erzeugte und mit den Zusatzoptiken verschobene Zwischenbild mit dem Sehfeld des Okulars zur Deckung gebracht.
Die beiden zum Stand der Technik beschriebenen Lösungsvorschläge weisen jedoch eine Reihe von Nachteilen auf. Bei einer rein mechanischen Verlängerung des afokalen Strahlengangs zwischen den Komponenten muss mit zunehmender Abstandsänderung auch mit einer zunehmenden Vignettierung, also einem Helligkeitsabfall von der Bildfeldmitte zum Bildfeldrand, oder sogar mit einem Bildfeldbeschnitt am Bildfeldrand gerechnet werden. Zwar werden bei diesem Lösungsansatz die optischen Grundgrößen nicht verändert, man muss aber durch die Vignettierung doch eine mehr oder weniger starke Minderung der Abbildungsqualität in Kauf nehmen.
Als wesentlicher Nachteil bei der in der EP 1 233 294 B1 beschriebenen Lösung muss der hohe mechanische Aufwand für den optischen Korrekturmechanismus aus Schwenklinsen beziehungsweise Schiebelinsen angesehen werden. Problematisch ist auch der dafür benötigte Platzbedarf, was zum Nachteil eines deutlich höheren Bauvolumens führt. Kritisch zu prüfen sind bei dieser bekannten Lösung auch die völlig neuartigen Herausforderungen zur Erfüllung der unabdingbaren hohen Anforderungen bei einer Tubusoptik bezüglich einer binokularen Justierung und Bildlagenjustierung, die bei der bekannten Lösung mit den bekannten konventionellen Verfahren nicht gelöst werden können. Die hier nur umschaltbare stufenweise Veränderung der Einblickhöhe wird den ergonomischen Anforderungen in der Praxis nicht gerecht und lässt diesen Lösungsansatz trotz behobener Vignettierung als den unter rein praktischen Anwendungsgesichtspunkten schlechteren Kompromiss gegenüber der rein mechanischen Lösung mit veränderbarer Einblickhöhe erscheinen.
Ausgehend vom genannten Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Tubus sowie ein Mikroskop der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass die vorstehend geschilderten Nachteile verhindert werden können. Insbesondere soll ein Tubus bereitgestellt werden, der konstruktiv einfach aufgebaut ist und der gleichzeitig eine Veränderung der Einblickhöhe zulässt, ohne dass dabei die optische Qualität leidet. Ferner soll ein entsprechend verbessertes Mikroskop bereitgestellt werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch den Tubus mit den Merkmalen gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 1 sowie durch das Mikroskop mit den Merkmalen gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 10. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung sowie den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Tubus beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Mikroskop, und umgekehrt, so dass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird.
Gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Tubus für ein Mikroskop, insbesondere für ein Operationsmikroskop, bereitgestellt, der zur Variierbarkeit der Einblickhöhe ausgebildet ist, aufweisend ein Tubusgehäuse sowie eine im Tubusgehäuse vorgesehene Tubusoptik mit wenigstens einem optischen Element. Der Tubus ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, dass der Tubus zur kontinuierlichen Variierbarkeit der Einblickhöhe ausgebildet ist und dass der Tubus eine optische Einrichtung zur kontinuierlichen Verschiebung der Zwischenbildebene im Tubus aufweist.
Erfindungsgemäß ist ein Tubus für ein Mikroskop vorgesehen, wobei der Einsatz eines solchen Tubus nicht auf bestimmte Mikroskoptypen beschränkt ist. Vorteilhaft kann ein solcher Tubus im Zusammenhang mit einem Operationsmikroskop zum Einsatz kommen, wo eine Variation der Einblickhöhe, wie eingangs geschildert, von großem Vorteil ist.
Der Tubus weist zunächst ein Tubusgehäuse auf, in welchem die Tubusoptik vorgesehen ist. Dabei weist die Tubusoptik wenigstens ein optisches Element auf. Bei in Frage kommenden optischen Elementen kann es sich beispielsweise um Linsenelemente, Prismenkörper, Strahlteilerelemente, Spiegel, optische Platten und dergleichen handeln. Ein solcher Tubus ist, bezogen auf die Strahlrichtung, eingangsseitig vorteilhaft über eine entsprechende Schnittstelle mit einem Mikroskopkörper verbunden. Ausgangsseitig schließt sich an den Tubus vorteilhaft wenigstens ein Okular an.
Erfindungsgemäß ist der Tubus zur kontinuierlichen Variierbarkeit der Einblickhöhe ausgebildet. Wie eingangs schon erwähnt, handelt es sich bei der Einblickhöhe um den Abstand der Objektebene von der Lage der Geräte-Austrittspupille AP hinter dem Okular. Eine kontinuierliche Variierbarkeit bedeutet dabei, dass die Variation der Einblickhöhe nicht stufenweise, sondern vielmehr stufenlos erfolgen kann. Dabei ist die Erfindung nicht auf bestimmte Ausgestaltungen des Tubus beschränkt. Vorteilhaft kann vorgesehen sein, dass die mechanische Länge des Tubus verändert werden kann, beispielsweise, in dem dieser teleskopartig verschiebbar ausgebildet ist. In einem solchen Fall weist der Tubus vorzugsweise einen Bereich auf, in welchem seine mechanische Läge verändert werden kann. Beispielsweise kann der Tubus einen Bereich aufweisen, welcher teleskopartig auseinanderziehbar beziehungsweise zusammenschiebbar ist.
Weiterhin ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Tubus eine besondere optische Einrichtung aufweist, die zur kontinuierlichen Verschiebung der Zwischenbildebene innerhalb des Tubus ausgebildet ist. Auch hier ist wieder von Vorteil, dass die Verschiebung kontinuierlich erfolgt, wobei die Verschiebung im Unterschied zum Stand der Technik im vorliegenden Fall stufenlos erfolgt. Insbesondere kann dabei vorgesehen sein, dass die optische Einrichtung zur kontinuierlichen Verschiebung der Zwischenbildebene im Tubus in Relation zur kontinuierlichen Veränderung der Einblickhöhe vorgesehen ist. Vorteilhaft kann dabei vorgesehen sein, dass die Veränderung der Einblickhöhe und die entsprechende Verschiebung der Zwischenbildebene gekoppelt sind.
Die erfindungsgemäße Lösung zur Variation der Einblickhöhe wird zunächst durch eine Verlängerung der Baulänge der Tubusoptik erreicht. Allerdings wird diese Verlängerung der Baulänge der Tubusoptik durch neue optische Systemansätze zur Verschiebung der Zwischenbildebene im Tubus erreicht.
Im Gegensatz zu der in der EP 1 233 294 B1 beschriebenen Lösung mit zwei diskreten Änderungsstufen der Einblickhöhe kann bei den erfindungsgemäßen Lösungen die Einblickhöhe kontinuierlich variiert werden. Im weiteren Verlauf werden verschiedene Ausführungsformen für eine Verschiebung der Zwischenbildebene im Tubus beschrieben. Vorteilhaft kann vorgesehen sein, dass mit dem erfindungsgemäßen Tubus eine Verschiebung der Zwischenbildebene von beispielsweise bis zu 50 mm realisiert werden kann. Zur Verschiebung der Zwischenbildebene ist eine eigens dafür konfigurierte optische Einrichtung vorgesehen.
Bei einigen der weiter unten beschriebenen Ausführungsformen wird die Verschiebung der Zwischenbildebene durch neue Lösungsansätze für die Tubusoptik, insbesondere im parallelen Strahlengang, und insbesondere am Tubuseingang, bewirkt. Bei einer weiteren Ausführungsform werden ein, insbesondere afokales, Zoomsystem und die Tubusoptik zu einem Zoomtubus zusammengefasst. Die Verschiebung der Zwischenbildebene erfolgt dann vorteilhaft durch Verschiebung wenigstens eines Linsenelements des Zoomsystems.
Die vorliegende Erfindung ist grundsätzlich nicht auf eine bestimmte Positionierung der optischen Einrichtung zur kontinuierlichen Verschiebung der Zwischenbildebene an und/oder in dem Tubus beschränkt. Vorteilhaft ist jedoch vorgesehen, dass die optische Einrichtung zur kontinuierlichen Verschiebung der Zwischenbildebene im Bereich des Tubuseingangs vorgesehen ist. Der Tubuseingang ist dabei wiederum in Bezug auf die Strahlrichtung zu verstehen.
In einer Ausgestaltungsvariante kann vorgesehen sein, dass die optische Einrichtung zur kontinuierlichen Verschiebung der Zwischenbildebene durch die Tubusoptik gebildet oder ein Bestandteil der Tubusoptik ist, und dass die optische Einrichtung innerhalb des Tubusgehäuses angeordnet ist.
In anderer Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass die optische Einrichtung zur kontinuierlichen Verschiebung der Zwischenbildebene als optisches Modul ausgebildet ist, welches vor dem Tubusgehäuse vorgesehen ist. Bei dem optischen Modul handelt es sich dann um eine Art Tubus-Vorsatzmodul. Ein solches Tubus-Vorsatzmodul kann dann funktional zum Tubus gehören, konstruktiv jedoch als separates Bauteil vorliegen und mit dem Tubus, vorzugsweise lösbar, verbunden werden. Bei dem Gesamttubus handelt es sich dann um ein mehrteiliges Bauteil. Im Gegensatz zu der in der EP 1 233 294 B1 beschriebenen Lösung wird die für eine mechanische Verlängerung des Tubus notwendige Verschiebung der Zwischenbildebene dann nicht im Tubus selbst, sondern in einem separaten Modul vor dem Tubus bewirkt. Dadurch wird keine aufwändige Umkonstruktion zum Einbringen von Optikbauteilen notwendig. Eine eventuell notwendige optische Anpassung durch Änderungen im Tubus erfolgt dann in dem Zusatzmodul. Durch den modularen Aufbau sind die erfindungsgemäßen Lösungsvorschläge dann insbesondere unabhängig vom Tubussystem anwendbar, also beispielsweise bei Geradtuben, Schrägtuben, Schwenktuben und dergleichen. Die Ausgestaltung als Zusatzmodul ergibt einen kompakten Aufbau mit einem wählbaren optischen Aufwand entsprechend dem jeweiligen Lösungsvorschlag.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf bestimmte Ausgestaltungsformen für die Einrichtung zur kontinuierlichen Verschiebung der Zwischenbildebene beschränkt. Nachfolgend werden hierzu einige vorteilhafte, jedoch nicht ausschließliche Beispiele beschrieben.
Vorteilhaft kann vorgesehen sein, dass die optische Einrichtung zur kontinuierlichen Verschiebung der Zwischenbildebene ein erstes, positives Linsenelement und ein zweites, negatives Linsenelement aufweist. Vorteilhaft ist vorgesehen, dass die beiden Linsenelemente in Bezug zueinander verschiebbar angeordnet sind. Beispielsweise kann das positive Linsenelement fest stehen, während das negative Linsenelement verschiebbar angeordnet ist. Natürlich kann auch vorgesehen sein, dass das negative Linsenelement feststeht, während das positive Linsenelement verschiebbar angeordnet ist.
Wenn die optische Einrichtung zur kontinuierlichen Verschiebung der Zwischenbildebene als optisches Modul ausgebildet ist, welches sich außerhalb des Tubusgehäuses in Strahlrichtung vor dem Tubuseingang befindet, kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass das positive Linsenelement in Strahlrichtung zum Tubuseingang am Entferntesten liegend angeordnet ist, während das negative Linsenelement zum Tubuseingang am Nächsten liegend angeordnet ist. Wenn die optische Einrichtung zur kontinuierlichen Verschiebung der Zwischenbildebene innerhalb des Tubusgehäuses, und damit in Strahlrichtung hinter dem Tubuseingang liegt, kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass das negative Linsenelement in Strahlrichtung zum Tubuseingang am entferntes liegend angeordnet ist, während das positive Linsenelement zum Tubuseingang am nächsten liegend angeordnet ist.
Diese Ausführungsform beinhaltet eine Tubusoptik mit variabler Schnittweite. Unter der variablen Schnittweite ist generell der Abstand des Bildes von der hintersten Fläche des Objektivs zu verstehen. Das positive Linsenelement kann beispielsweise als Kittglied, bestehend aus zwei oder mehr Linsenelementen, ausgebildet sein. Ebenso kann auch das negative Linsenelement als ein entsprechendes Kittglied ausgebildet sein. Bevorzugt besteht das positive Linsenelement aus einem positiven Kittglied, das beispielsweise eine Brennweite f₁ = 88.8 mm aufweisen kann, und einem negativen Kittglied, das beispielsweise eine Brennweite f₂ = –135 mm aufweisen kann.
Das Positivglied steht vorzugsweise fest. Das Negativglied kann beispielsweise um maximal d₁ = 14 mm verschiebbar angeordnet sein und verschoben werden. Da die Baulänge der Einrichtung zur kontinuierlichen Verschiebung der Zwischenbildebene konstant bleiben soll, erfolgt dann beispielsweise eine Änderung zwischen dem negativen Linsenelemente und den nachfolgenden Tubuselementen um maximal d₂ = –14 mm. Dadurch verschiebt sich das Zwischenbild und somit auch die Geräte-Austrittspupille AP hinter dem Okular um 50 mm. Die Tubusbrennweite f_T erhöht sich durch diese Verschiebung von 170 mm auf 211.9 mm.

In der nachfolgenden Tabelle 1 sind vorteilhafte optische Systemdaten für diese Ausführungsform aufgelistet. Dabei sind in der Tabelle 1, ebenso wie in den weiter unten folgenden Tabellen 2 bis 4 für die Systemdaten die entsprechenden Angaben für die optischen Gläser aus dem Glaskatalog der Glaswerke Schott AG in Mainz entnommen.

Nr.	Radius	Dicke	Medium	freier
	(mm)	(mm)		Durchmesser
				(mm)
		afokales
		Zoomsystem

1	63.547			16.0
		3.0	NPSK53
2	–41.929			16.0
		2.0	LAFN7
3	–161.12			16.0
		15.0...1.0	d1
4	119.00			16.0
		2.0	NBAF4
5	30.595			16.0
		3.0	SF57
6	40.579			16.0
		3.0...17.0	d2
7	Plan			18.0
		20.0	NBK7
8	Plan			18.0
		20.0	NBK7
9	Plan			18.0
		2.0	Luft
10	Plan			18.0
		20.0	NBK7
11	Plan			18.0
		20.0	NBK7
12	Plan			18.0
		70...120

		Okular-
		Zwischenbild

Tabelle 1

Gemäß einer anderen Ausführungsform kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass die optische Einrichtung zur kontinuierlichen Verschiebung der Zwischenbildebene ein erstes, insbesondere feststehendes, positives Linsenelement und ein zweites Linsenelement mit variabler Brechkraft aufweist.
Das positive Linsenelement kann vorteilhaft wiederum als Kittglied, bestehend aus zwei oder mehr Linsenelementen, ausgebildet sein. Bei einem Linsenelement veränderlicher Brechkraft handelt es sich um eine Linse, die durch eine Verformung ihre Brechkraft ändern kann. Beispielsweise kann dies geschehen, in dem der Linsenkörper selbst verformt wird. Andere Lösungen sehen vor, dass in einem Linsenkörper ein oder mehrere Medien vorgesehen sind, wobei zur Veränderung der Brechkraft die Grenzflächen des Mediums beziehungsweise der Medien innerhalb des Linsenkörpers verschoben werden. Linsenelemente mit variabler Brechkraft sind an sich aus dem Stand der Technik bereits bekannt. Das Linsenelement mit veränderlicher Brechkraft wird im Folgenden auch als e-Linse bezeichnet.
Die vorstehend genannte Ausführungsform besteht vorteilhaft aus einem positiven Kittglied, das beispielsweise eine Brennweite f₁ = 192.2 mm aufweisen kann.
Die optisch wirksamen Medien einer e-Linse bestehen beispielsweise aus zwei Flüssigkeiten unterschiedlicher Brechzahl, zum Beispiel Wasser und Öl. Mit einer variablen elektrischen Spannung kann der Krümmungsradius der Grenzfläche zwischen den beiden optisch wirksamen Medien und somit die Brechkraft der e-Linse kontinuierlich verändert werden.
Mit einer minimalen Variation der Brechkraft der e-Linse von beispielsweise +–0.7 Dioptrien kann das Zwischenbild beispielsweise um 50 mm verschoben werden. Die Brennweite der Tubuslinse f_r variiert dann beispielsweise zwischen 170 mm und 221 mm.
Die zusätzliche Baulänge der Spezialoptik kann in dem genannten Fall durch Einsatz von Zukunftstechnologie, hier in Form geeigneter Linsen mit variabler Brechkraft, minimiert werden.

In der nachfolgenden Tabelle 2 sind vorteilhafte optische Systemdaten für diese Ausführungsform aufgelistet.

Nr.	Radius	Dicke	Medium	freier
	(mm)	(mm)		Durchmesser
				(mm)
		afokales
		Zoomsystem

1	127.50			16.0
		3.0	NPSK53
2	–95.520			16.0
		2.0	LAFN7
3	–439.99			16.0
		1.0	Luft
4				16.0
		e-Linse
5				16.0
		3.0	Luft
6	Plan			18.0
		20.0	NBK7
7	Plan			18.0
		20.0	NBK7
8	Plan			18.0
		2.0	Luft
9	Plan			18.0
		20.0	NBK7
10	Plan			18.0
		20.0	NBK7
11	Plan			18.0
		109...159

		Okular-
		Zwischenbild

Tabelle 2

Bei den beiden zuvor beschriebenen Ausführungsformen der optischen Einrichtung wird die Brennweite f_T der Tubusoptik größer. Da der Durchmesser des Zwischenbilds im Okular, also die Sehfeldzahl SFZ, in der Regel vorgegeben ist, wird durch die mit einer Vergrößerung der Tubusbrennweite verknüpfte Erhöhung der Gesamtvergrößerung V der Objekffelddurchmesser angepasst und entsprechend verkleinert. Dies kann aber beispielsweise durch eine entsprechende Reduktion des Zoomfaktors eines, insbesondere afokalen, Zoomsystems kompensiert werden.
Bei einer weiteren Ausführungsform der optischen Einrichtung, welche nachfolgend beschrieben wird, braucht eine derartige Kompensation nicht zu erfolgen, da bei dieser Ausführungsform die Brennweite der optischen Einrichtung konstant bleibt.
Vorteilhaft kann bei dieser Ausführungsform vorgesehen sein, dass die optische Einrichtung zur kontinuierlichen Verschiebung der Zwischenbildebene ein erstes, insbesondere feststehendes, negatives Linsenelement, ein zweites, insbesondere in Bezug zum ersten Linsenelement verschiebbares, positives Linsenelement und ein drittes, insbesondere in Bezug zum ersten und/oder zweiten Linsenelement verschiebbares, negatives Linsenelement aufweist.
Wenn die optische Einrichtung zur kontinuierlichen Verschiebung der Zwischenbildebene als optisches Modul ausgebildet ist, welches sich außerhalb des Tubusgehäuses in Strahlrichtung vor dem Tubuseingang befindet, kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass das erste Linsenelement in Strahlrichtung zum Tubuseingang am Entferntesten liegend angeordnet ist, während das dritte Linsenelement zum Tubuseingang am Nächsten liegend angeordnet ist. Das zweite Linsenelement befindet sich zwischen dem ersten Linsenelement und dem dritten Linsenelement. Wenn die optische Einrichtung zur kontinuierlichen Verschiebung der Zwischenbildebene innerhalb des Tubusgehäuses, und damit in Strahlrichtung hinter dem Tubuseingang liegt, kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass das dritte Linsenelement in Strahlrichtung zum Tubuseingang am Entferntesten liegend angeordnet ist, während das erste Linsenelement zum Tubuseingang am Nächsten liegend angeordnet ist. Das zweite Linsenelement befindet sich wiederum zwischen dem ersten Linsenelement und dem dritten Linsenelement.
Gemäß dieser Ausführungsform besteht die optische Einrichtung vorteilhaft aus drei Teilkomponenten. Die erste Teilkomponente ist vorteilhaft ein negatives Linsenelement. Hierbei kann es sich wiederum um ein negatives Kittglied, bestehend aus wenigstens zwei Linsenelementen, handeln. Ein solches negatives Kittglied weist beispielsweise eine Brennweite f₁ = –139.4 mm auf. Die zweite Teilkomponente ist vorteilhaft ein positives Linsenelement. Hierbei kann es sich um ein entsprechendes positives Kittglied handeln. Ein solches positives Kittglied weist beispielsweise eine Brennweite f₂₁ = 96.0 mm auf. Zusätzlich kann diese zweite Teilkomponente ein weiteres Linsenelement, etwa eine Bikonvexlinse, beispielsweise mit einer Brennweite f₂₂ = 86.2 mm, aufweisen. Eine dritte Komponente besteht vorteilhaft aus einem negativen Linsenelement, beispielsweise einem entsprechenden negativen Kittglied. Dieses negative Kittglied kann beispielsweise eine Brennweite f₃ = –82.9 mm aufweisen.
Die erste Komponente, das heißt das erste Linsenelement, steht vorteilhaft fest. Die zweite und/oder dritte Komponente, das heißt das zweite und/oder dritte Linsenelement wird/werden vorteilhaft durch eine definierte Änderung der Abstände d1, d2 und d3 verschoben, wobei sich wiederum vorteilhaft eine maximale Verschiebung der Zwischenbildebene von 50 mm ergibt.
Im Gegensatz zu den beiden weiter oben beschriebenen Ausführungsformen bleibt bei dieser Ausführungsform die Tubusbrennweite f_T fest, so dass keine Änderung der Gesamtvergrößerung V eintritt und somit auch keine Kompensation mit dem, insbesondere afokalen, Zoomsystem erforderlich ist. Somit bleiben auch die optischen Grundgrößen, wie beispielsweise die Gesamtvergrößerung und der Objektfelddurchmesser, bei der Variation der Einblickhöhe unverändert.

In der nachfolgenden Tabelle 3 sind vorteilhafte optische Systemdaten für diese Ausführungsform aufgelistet.

Nr.	Radius	Dicke	Medium	freier
	(mm)	(mm)		Durchmesser
				(mm)
		afokales
		Zoomsystem

1	–122.28			16.0
		3.0	SF57
2	–61.438			16.0
		2.0	NBAF52
3	148.40			16.0
		2.0...19.9	d1
4	236.73			16.0
		3.0	NPSK53
5	–31.458			16.0
		2.0	SF57
6	–56.463			16.0
		0.1	Luft
7	55.957			16.0
		2.0	NPSK58
8	–405.10			16.0
		9.2...1.5	d2
9	–199.92			16.0
		2.0	NBAF52
10	28.254			16.0
		3.0	NSF6
11	50.193			16.0
		15.5...5.3	d3
12	Plan			18.0
		20.0	NBK7
13	Plan			18.0
		20.0	NBK7
14	Plan			18.0
		2.0	Luft
15	Plan			18.0
		20.0	NBK7
16	Plan			18.0
		20.0	NBK7
17	Plan			18.0
		70...120

		Okular-
		Zwischenbild

Tabelle 3

Gemäß noch einer weiteren Ausführungsform ist vorteilhaft vorgesehen, dass die optische Einrichtung zur kontinuierlichen Verschiebung der Zwischenbildebene eine Zoomtubusoptik, aufweisend die Tubusoptik sowie eine der Tubusoptik vorgelagerte Zoomeinrichtung, aufweist.
Bei dieser Ausführungsform werden vorteilhaft ein vorgesehenes, insbesondere afokales, Zoomsystem und die Tubusoptik zu einem Zoomtubus zusammengefasst. Die Verschiebung der Zwischenbildebene erfolgt vorteilhaft durch Verschiebung eines tubusseitigen Linsenelements, etwa in Form eines Kittgliedes, des Zoomsystems. Vorteilhaft weist die Zoomeinrichtung in einem solchen Fall wenigstens ein tubusoptikseitig verschiebbar angeordnetes Linsenelement auf. Tubusoptikseitig bedeutet in diesem Fall, dass das verschiebbare Linsenelement in Strahlrichtung vor der Tubusoptik angeordnet ist. Je nach Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass das unmittelbar vor der Tubusoptik angeordnete Linsenelement verschiebbar ist. Die zusätzliche Baulänge durch die Spezialoptik kann bei dieser Ausführungsform folglich mit konventionellen Mitteln minimiert werden.
Bei dieser Ausführungsform wird eine Tubusoptik, beispielsweise mit einer Brennweite f_T = 170 mm, mit einem Zoomsystem, bei dem es sich beispielsweise um ein dreigliedriges afokales Zoomsystem mit einem 6-fachen Dehnungsfaktor der Vergrößerung Γ = 0.4 – 2.4 handeln kann, zu einem Zoomtubus zusammengefasst. Selbstverständlich lassen sich die hier dargestellten Betrachtungen analog auch auf ein viergliedriges Zoomsystem übertragen. Die Brennweite dieses Zoomtubus variiert vorteilhaft von F_T = 69.3 mm bis F_T = 417.2 mm.
Unabhängig von der jeweiligen Zoomstellung kann nun das Zwischenbild vorteilhaft um maximal 50 mm verschoben werden. Dies wird insbesondere durch Verschiebung des tubusseitigen Linsenelements, beispielsweise eines Kittglieds aus wenigstens zwei Linsenelementen, vom Zoomsystem, beispielsweise um maximal ca. +/–4 mm, bewirkt. Die Lagen sowohl der anderen Komponenten des Zoomsystems als auch der Tubusoptik werden dabei vorteilhaft nicht verändert.

In der nachfolgenden Tabelle 4 sind vorteilhafte optische Systemdaten für diese Ausführungsform aufgelistet.

Nr.	Radius	Dicke	Medium	freier
	(mm)	(mm)		Durchmesser
				(mm)
		Hauptobjektiv

1	30.989			16.0
		1.8	SF57
2	19.157			16.0
		3.4	NSSK8
3	–537.85			16.0
		2.95...33.84	d1
4	–18.943			6.3
		1.5	SF57
5	–7.776			6.3
		0.8	LAFN7
6	7.776			6.3
		1.5	SF57
7	18.943			6.3
		33.84...2.95	d2
8	537.85			16.0
		3.4	NSSK8
9	–19.157			16.0
		1.8	SF57
10	–30.989			16.0
		5.0	Luft
11	120.377			16.0
		3.0	NSSK8
12	–85.133			16.0
		2.0	SF4
13	–317.47			16.0
		3.0	d3
14	Plan			18.0
		20.0	NBK7
15	Plan			18.0
		20.0	NBK7
16	Plan			18.0
		2.0	Luft
17	Plan			18.0
		20.0	NBK7
18	Plan			18.0
		20.0	NBK7
19	Plan			18.0
		85...135

		Okular-
		Zwischenbild

Tabelle 4

Bei allen der genannten Ausführungsformen hat der Benutzer den ergonomisch großen Vorteil einer kontinuierlich variierbaren Einblickhöhe. Alle Ausführungsformen stellen insbesondere gewissermaßen neue Module dar, die beispielsweise jeweils zwischen dem Mikroskopkörper und einem konventionellen Tubus eingebracht werden.
Wesentlich ist auch der vergleichsweise geringe Aufwand für die Justierung des Binokularfehlers und der Bildlage, vor allem aber auch die hohe Genauigkeit durch die Anwendung der bekannten Fertigungs- und Justierverfahren bei vergleichbaren anderen Operationsmikroskop-Modulen, wie beispielsweise afokale Zoomsysteme.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Mikroskop, insbesondere ein Operationsmikroskop, mit veränderlicher Einblickhöhe bereitgestellt, aufweisend einen Mikroskopkörper, einen sich daran anschließenden Tubus und wenigstens ein sich an den Tubus anschließendes Okular. Das Mikroskop ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, dass der Tubus in der wie vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Weise ausgebildet ist. Diesbezüglich wird somit vollinhaltlich auf die Ausführungen zu dem erfindungsgemäßen Tubus Bezug genommen und verwiesen.
Der Tubus weist eine optische Einrichtung zur kontinuierlichen Verschiebung der Zwischenbildebene auf. Diese kann vorteilhaft im Bereich des Tubuseingangs vorgesehen sein. Vorteilhaft kann vorgesehen sein, dass die optische Einrichtung als optisches Modul vor dem Tubusgehäuse vorgesehen ist. In anderer Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass die optische Einrichtung innerhalb des Tubusgehäuses angeordnet ist.
Das Mikroskop weist unter anderem einen Mikroskopkörper auf. Dieser weist vorteilhaft ein Hauptobjektiv auf. Im Allgemeinen ist im Mikroskopkörper auch noch ein Vergrößerungssystem, beispielsweise ein, insbesondere afokales, Zoomsystem, vorgesehen.
Ein solches Mikroskop, beispielsweise ein Operationsmikroskop, verfügt vorteilhaft über die drei Grundkomponenten Hauptobjektiv, afokales Zoomsystem und Kepler-Fernrohr, bestehend aus Tubus und Okularen.
Die Gesamtabbildung eines Operationsmikroskops setzt sich dann aus einer zweistufigen Abbildungskette mit Lupe und Kegler-Fernrohr zusammen, wobei die Funktion des stereoskopischen Kegler-Fernrohrs insbesondere zoombar ist, das Kegler-Fernrohr also eine variierbare Vergrößerung hat.
Die Lupe besteht beispielsweise aus dem Hauptobjektiv mit der Brennweite F und der Lupenvergrößerung V_L = 250/F. Das Okular mit der Brennweite f_Ok hat die Vergrößerung V_Ok = 250/f_Ok. Man kann die optische Wirkung des afokalen Zoomsystems mit der Fernrohrvergrößerung Γ und dem Tubus mit der Tubusbrennweite f_T zu einem Zoomtubus mit der effektiven Brennweite F_T = Γf_T zusammenfassen. Die Fernrohrvergrößerung des zoombaren Kegler-Fernrohrs aus Zoomtubus mit der Brennweite F_T und Okular mit der Brennweite f_Ok beträgt dann V_F = F_T/f_Ok. Die Gesamtvergrößerung V des Mikroskops ist das Produkt aus der Lupenvergrößerung V_L des Hauptobjektivs und der Fernrohrvergrößerung V_F des zoombaren Kegler-Fernrohrs aus Zoomtubus und Okularen: V = V_L V_F
Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen
1 und 2 schematische Darstellungen eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Tubus zur Veränderlichkeit der Einblickhöhe;
3 und 4 schematische Darstellungen eines zweiten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Tubus zur Veränderlichkeit der Einblickhöhe;
5 und 6 schematische Darstellungen eines dritten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Tubus zur Veränderlichkeit der Einblickhöhe; und
7 bis 9 schematische Darstellungen eines vierten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Tubus zur Veränderlichkeit der Einblickhöhe.
Die Darstellungen der verschiedenen Ausführungsbeispiele in den 1 bis 9 zeigen der Übersichtlichkeit halber anstatt der in Wirklichkeit jeweils identischen Fokuslagen der beiden stereoskopischen Teilbilder des Tubus jeweils die beiden Extremlagen der vom Tubus erzeugten Zwischenbilder.
In den 1 bis 9 ist ein Tubus 20 für ein Mikroskop 10, insbesondere für ein Operationsmikroskop, dargestellt. Der Tubus 20 soll zu einer Variierbarkeit der Einblickhöhe ausgebildet sein. Dazu ist insbesondere vorgesehen, dass die mechanische Länge des Tubus 20 verändert werden kann. Dies kann beispielsweise dadurch realisiert werden, dass zumindest ein Bereich des Tubus 20 in seiner mechanischen Länge veränderbar, beispielsweise teleskopartig verschiebbar, ausgebildet ist.
In den 1 und 2 ist ein erstes Ausführungsbeispiel eines solchen Operationsmikroskops 10 dargestellt. 1 zeigt den schematischen Aufbau des Operationsmikroskops. 2 zeigt auf der rechten Seite eine perspektivische Darstellung der optischen Elemente des Tubus 20, während auf der linken Seite eine entsprechende Draufsicht auf die optischen Elemente dargestellt ist.
Das Operationsmikroskop 10 verfügt zunächst über einen Mikroskopkörper 11, in dem ein Hauptobjektiv 12 angeordnet ist. An den Mikroskopkörper 11 schließt sich der Tubus 20 an, der ein Tubusgehäuse 21 aufweist, in welchem eine Tubusoptik integriert ist. Die Tubusoptik weist eine Reihe von optischen Elementen auf, beispielsweise ein Prismensystem 22 und Umlenkelemente 30. Mit dem Prismensystem 22 wird eine Bildumkehr zur höhen- und seitenrichtigen Darstellung des Zwischenbilds in der Zwischenbildebene 26 bewirkt. Die Umlenkelemente 30 sind für die entsprechenden konstruktiven Unterschiede vom Gerad-, Schräg- und Schwenktubus erforderlich. Diese Umlenkelemente 30 sind im allgemeinen aufwändige Spiegel- oder Prismensysteme, die in den entsprechenden Figuren wie beispielsweise 2 nur symbolisch durch eine einfache Spiegeltreppe dargestellt sind.
Weiterhin sind Okulare 23 vorgesehen. Die Okulare 23 sind im gezeigten Beispiel als Bestandteile des Tubus 20 dargestellt. Natürlich können diese auch als separate Bauteile vorliegen und sich dann an den Tubus 20 anschließen. Im Bereich des Tubuseingangs 24 ist eine optische Einrichtung 25 zur kontinuierlichen Verschiebung einer Zwischenbildebene 26 mit Zwischenbild vorgesehen. Der Bereich des Tubuseingangs 24 ist dabei in Bezug zu der Strahlrichtung S zu sehen.
In dem in den 1 und 2 gezeigten Beispiel ist die optische Einrichtung 25 zur kontinuierlichen Verschiebung der Zwischenbildebene 26 nicht innerhalb des Tubusgehäuses 21 angeordnet. Vielmehr befindet sich die optische Einrichtung 25 in einem eigenständigen optischen Modul 27, welches dem Tubusgehäuse 21 in Strahlrichtung S vorgeschaltet ist. Das optische Modul 27 befindet sich somit an der optischen Schnittstelle zwischen Mikroskopkörper 11 und Tubus 20.
Damit findet die für eine mechanische Verlängerung des Tubus 20 notwendige Verschiebung der Zwischenbildebene 26 nicht im Tubus 20, sondern in einem separaten Modul 27 vor dem Tubus 20 statt. Dadurch wird keine aufwändige Umkonstruktion zum Einbringen von Optikbauteilen notwendig, eine eventuell notwendige optische Anpassung durch Änderungen im Tubus 20 erfolgt in dem Zusatzmodul 27. Durch den modularen Aufbau ist die optische Einrichtung 25 unabhängig vom Tubussystem anwendbar Das Zusatzmodul 27 ergibt einen kompakten Aufbau.
Das in den 1 und 2 dargestellte Ausführungsbeispiel beinhaltet eine Tubusoptik mit variabler Schnittweite. Die optische Einrichtung 25 zur kontinuierlichen Verschiebung der Zwischenbildebene 26 besteht aus einem ersten, positiven Linsenelement 28 in Form eines positiven Kittglieds mit einer Brennweite f₁ = 88.8 mm. Weiterhin verfügt die optische Einrichtung 25 über ein zweites, negatives Linsenelement 29 in Form eines negativen Kittglieds mit einer Brennweite f₂ = –135 mm. Das Positivglied 28 steht fest. Das Negativglied 29 wird dann um maximal d1 = 14 mm verschoben. Da die Baulänge der optischen Einrichtung 25 konstant bleiben soll, erfolgt entsprechend die Änderung von d2 = –14 mm zwischen dem Negativglied 29 und einem nachfolgenden optischen Element des Tubus 20. Dadurch verschiebt sich das Zwischenbild SFZ und somit auch die Geräte-Austrittspupille AP hinter dem Okular 23 um 50 mm. Die Tubusbrennweite f_T erhöht sich durch diese Verschiebung von 170 mm auf 211.9 mm. In der weiter oben angegebenen Tabelle 1 sind vorteilhafte optische Systemdaten für das in den 1 und 2 dargestellte Ausführungsbeispiel aufgelistet.
In 1 ist eine Situation dargestellt, in der das positive Linsenelement 28 fest steht, und in der das negative Linsenelement 29 verschiebbar angeordnet ist. Natürlich kann auch vorgesehen sein, dass das negative Linsenelement 29 feststeht, während das positive Linsenelement 28 verschiebbar angeordnet ist. Diese Situation ist in 2 dargestellt. Beiden Fällen ist jedoch gemeinsam, dass das negative Linsenelement 29 in Richtung zum Tubuseingang 24 vorgesehen ist, während das positive Linsenelement 28 im Vergleich zum negativen Linsenelement 29 in Strahlrichtung S weiter entfernt vom Tubuseingang 24 und vor dem negativen Linsenelement 29 liegt.
In den 3 und 4 ist ein zweites Ausführungsbeispiel eines Operationsmikroskops 10 mit einem Tubus 20 dargestellt, wobei der Tubus 20 zur Variierbarkeit der Einblickhöhe ausgebildet ist. 3 zeigt den schematischen Aufbau des Operationsmikroskops 10. 4 zeigt auf der rechten Seite eine perspektivische Darstellung der optischen Elemente des Tubus 20, während auf der linken Seite eine entsprechende Draufsicht auf die optischen Elemente dargestellt ist.
Das Operationsmikroskop 10 und der Tubus 20 entsprechen von ihrem Grundaufbau her dem in den 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel, so dass zur Vermeidung von Wiederholungen zunächst auf die entsprechenden Ausführungen zu den 1 und 2 Bezug genommen und verwiesen wird. Dabei sind identische Bauteile mit identischen Bezugsziffern versehen worden.
Im Unterschied zu dem in den 1 und 2 dargestellten Beispiel besteht die optische Einrichtung 25 zur kontinuierlichen Verschiebung der Zwischenbildebene 26 bei dem Beispiel gemäß den 3 und 4 aus einem positiven Linsenelement 28 und einem Linsenelement 31 mit variabler Brechkraft. Da bei einem solchen Linsenelement die Veränderung der Brechkraft durch eine Verformung des Linsenkörpers, oder aber durch eine Verschiebung der Grenzflächen von Medien innerhalb des Linsenkörpers herrührt, können das positive Linsenelement 28 und das Linsenelement 31 mit variabler Brechtkraft fest, das heißt unverschiebbar, angeordnet sein.
Die optische Einrichtung 25 gemäß der 3 und 4 besteht aus einem positiven Kittglied 28 mit einer Brennweite f₁ = 192.2 mm und einem Linsenelement 31 mit variabler Brechkraft 1/f₂. Mit einer minimalen Variation der Brechkraft des Linsenelements 31 von +/–0.7 Dioptrien kann das Zwischenbild SFZ um 50 mm verschoben werden. Die Brennweite der Tubusoptik f_T variiert dann zwischen 170 mm und 221 mm. Vorteilhafte optischen Systemdaten für das genannte Ausführungsbeispiel sind auch weiter oben in Tabelle 2 aufgelistet.
In den 5 und 6 ist ein drittes Ausführungsbeispiel eines Operationsmikroskops 10 mit einem Tubus 20 dargestellt, wobei der Tubus 20 zur Variierbarkeit der Einblickhöhe ausgebildet ist. 5 zeigt den schematischen Aufbau des Operationsmikroskops 10. 6 zeigt auf der rechten Seite eine perspektivische Darstellung der optischen Elemente des Tubus 20, während auf der linken Seite eine entsprechende Draufsicht auf die optischen Elemente dargestellt ist.
Das Operationsmikroskop 10 und der Tubus 20 entsprechen von ihrem Grundaufbau her den in den 1 bis 4 dargestellten Ausführungsbeispielen, so dass zur Vermeidung von Wiederholungen zunächst auf die entsprechenden Ausführungen zu den 1 bis 4 Bezug genommen und verwiesen wird. Dabei sind identische Bauteile mit identischen Bezugsziffern versehen worden.
Im Unterschied zu den in den 1 bis 4 dargestellten Beispielen weist das in den 5 und 6 dargestellte Ausführungsbeispiel eine anders geartete Einrichtung 25 zur kontinuierlichen Verschiebung der Zwischenbildebene 26 auf.
Die optische Einrichtung 25 weist zunächst eine erste Teilkomponente in Form eines negativen Linsenelements 32 auf. Weiterhin ist eine zweite Teilkomponente in Form eines positiven Linsenelements 33 vorgesehen. Dieses positive Linsenelement 33 ist zusätzlich mit einer Bikonvexlinse 34 verbunden. Schließlich ist eine dritte Teilkomponente in Form eines negativen Linsenelements 35 vorgesehen.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß der 5 und 6 besteht die optische Einrichtung aus drei Teilkomponenten. Die erste Teilkomponente ist ein negatives Kittglied 32 mit einer Brennweite f₁ = –139.4 mm. Die zweite Teilkomponente ist gebildet durch ein positives Kittglied 33 mit einer Brennweite f₂₁ = 96.0 mm und eine Bikonvexlinse 34 mit der Brennweite f₂₂ = 86.2 mm. Eine dritte Komponente besteht aus einem negativen Kittglied 35 mit der Brennweite f₃ = –82.9 mm.
Die erste Komponente 32 steht fest. Die zweite Komponente 33, 34 und die dritte Komponente 35 werden nun durch eine definierte Änderung der Abstände d1, d2 und d3 verschoben, wobei sich wiederum eine maximale Verschiebung der Zwischenbildebene von 50 mm ergibt.
Im Gegensatz zu den Ausführungsbeispielen gemäß der 1 bis 4 bleibt bei dem Ausführungsbeispiel gemäß der 5 und 6 die Tubusbrennweite f_T fest, so dass keine Änderung der Gesamtvergrößerung V eintritt und somit auch keine Kompensation mit einem, insbesondere afokalen, Zoomsystem im Mikroskopkörper 11 erforderlich ist. Vorteilhafte optische Systemdaten für das genannte Ausführungsbeispiel sind auch weiter oben in Tabelle 3 aufgelistet.
In 5 ist eine Situation dargestellt, in der die erste Teilkomponente 32, die in Strahlrichtung S von dem Tubuseingang 24 am Entferntesten liegt, fest steht, und in der die zweite Teilkomponente 33, 34 und die dritte Teilkomponente 35 jeweils verschiebbar angeordnet sind. Natürlich kann auch vorgesehen sein, dass die dritte Teilkomponente 35, die in Strahlrichtung S dem Tubuseingang am Nächsten liegt, feststeht, während die erste Teilkomponente 32 und die zweite Teilkomponente 33, 34 verschiebbar angeordnet sind. Diese Situation ist in 6 dargestellt.
In den 7 bis 9 ist ein viertes Ausführungsbeispiel eines Operationsmikroskops 10 mit einem Tubus 20 dargestellt, wobei der Tubus 20 zur Variierbarkeit der Einblickhöhe ausgebildet ist. Die 7 und 9 zeigen den schematischen Aufbau des Operationsmikroskops 10. 8 zeigt auf der rechten Seite eine perspektivische Darstellung der optischen Elemente des Tubus 20, während auf der linken Seite eine entsprechende Draufsicht auf die optischen Elemente dargestellt ist.
Das Operationsmikroskop 10 und der Tubus 20 entsprechen von ihrem Grundaufbau her den in den 1 bis 6 dargestellten Ausführungsbeispielen, so dass zur Vermeidung von Wiederholungen zunächst auf die entsprechenden Ausführungen zu den 1 bis 6 Bezug genommen und verwiesen wird. Dabei sind identische Bauteile mit identischen Bezugsziffern versehen worden.
Im Unterschied zu den in den 1 bis 6 dargestellten Beispielen weist das in den 7 bis 9 dargestellte Ausführungsbeispiel eine anders geartete Einrichtung 25 zur kontinuierlichen Verschiebung der Zwischenbildebene 26 auf.
Die optische Einrichtung 25, die wiederum als optisches Modul 27 in Strahlrichtung S im Bereich des Tubuseingangs 24 vor dem Tubusgehäuse 21 angeordnet ist, besteht aus einer Tubusoptik 36 und einer, insbesondere afokalen, Zoomeinrichtung 37. Die Zoomeinrichtung 37 weist insbesondere wenigstens ein verschiebbares Linsenelement 38 auf. Zoomeinrichtung 37 und Tubusoptik 26 sind zu einem Zoomtubus 39 zusammengefasst.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß der 7 bis 9 wird eine Tubusoptik mit der Brennweite f_T = 170 mm mit einem beispielsweise dreigliedrigen afokalen Zoomsystem 37 mit einem 6-fachen Dehnungsfaktor der Vergrößerung Γ = 0.4 – 2.4 zu einem Zoomtubus 39 zusammengefasst. Selbstverständlich lassen sich die hier dargestellten Betrachtungen analog auch auf ein viergliedriges Zoomsystem übertragen.
Beim Zoomen variiert die Brennweite dieses Zoomtubus 39 von F_T = 69.3 mm bis F_T = 417.2 mm. Beim Zoomen steht das tubusseitige Linsenelement 38 der Zoomeinrichtung 37 fest, die beiden anderen Komponenten 40 der afokalen Zoomeinrichtung 37 werden in wohldefinierter Weise verschoben, wie in 9 dargestellt ist.
Unabhängig von der jeweiligen Zoomstellung kann nun das Zwischenbild SFZ um maximal 50 mm verschoben werden. Dies wird durch Verschiebung des tubusseitigen Linsenelements 38 in Form eines Kittglieds vom, insbesondere afokalen, Zoomsystem 37 um max. ca. +/–4 mm bewirkt. Die Lagen sowohl der beiden anderen Komponenten des Zoomsystems 37 als auch der Tubusoptik 36 werden dabei nicht verändert. In 7 ist dieser Vorgang für die Zoomstellung Γ = 2.4 dargestellt. Vorteilhafte optische Systemdaten für dieses Ausführungsbeispiel sind auch weiter oben in Tabelle 4 aufgelistet.

10: Mikroskop (Operationsmikroskop)
11: Mikroskopkörper
12: Hauptobjektiv
20: Tubus
21: Tubusgehäuse
22: Prismensystem
23: Okular
24: Tubuseingang
25: Einrichtung zur kontinuierlichen Verschiebung der Zwischenbildebene
26: Zwischenbildebene
27: Optisches Modul
28: Positives Linsenelement
29: Negatives Linsenelement
30: Umlenkelement
31: Linsenelement mit variabler Brechkraft
32: Negatives Linsenelement
33: Positives Linsenelement
34: Bikonvexlinse
35: Negatives Linsenelement
36: Tubusoptik
37: Zoomeinrichtung
38: Verschiebbares Linsenelement der Zoomeinrichtung
39: Zoomtubus
40: Komponente der Zoomeinrichtung
S: Strahlrichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- EP 1233294 B1 [0009, 0011, 0020, 0024]

Claims

Tubus (20) für ein Mikroskop (10), insbesondere für ein Operationsmikroskop, der zur Variierbarkeit der Einblickhöhe ausgebildet ist, aufweisend ein Tubusgehäuse (21) sowie eine im Tubusgehäuse (21) vorgesehene Tubusoptik mit wenigstens einem optischen Element (22, 30), dadurch gekennzeichnet, dass der Tubus (20) zur kontinuierlichen Variierbarkeit der Einblickhöhe ausgebildet ist und dass der Tubus (20) eine optische Einrichtung (25) zur kontinuierlichen Verschiebung der Zwischenbildebene (26) im Tubus (20) aufweist.
Tubus nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Einrichtung (25) zur kontinuierlichen Verschiebung der Zwischenbildebene (26) im Bereich des Tubuseingangs (24) vorgesehen ist.
Tubus nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Einrichtung (25) zur kontinuierlichen Verschiebung der Zwischenbildebene (26) durch die Tubusoptik gebildet oder ein Bestandteil der Tubusoptik ist, und dass die optische Einrichtung (25) innerhalb des Tubusgehäuses (21) angeordnet ist.
Tubus nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Einrichtung (25) zur kontinuierlichen Verschiebung der Zwischenbildebene (26) als optisches Modul (27) ausgebildet ist, welches vor dem Tubusgehäuse (21) vorgesehen ist.
Tubus nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Einrichtung (25) zur kontinuierlichen Verschiebung der Zwischenbildebene (26) ein erstes, insbesondere feststehendes, positives Linsenelement (28) und ein zweites, insbesondere in Bezug zum ersten Linsenelement (28) verschiebbares, negatives Linsenelement (29) aufweist.
Tubus nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Einrichtung (25) zur kontinuierlichen Verschiebung der Zwischenbildebene (26) ein erstes, insbesondere feststehendes, positives Linsenelement (28) und ein zweites Linsenelement (31) mit variabler Brechkraft aufweist.
Tubus nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Einrichtung (25) zur kontinuierlichen Verschiebung der Zwischenbildebene (26) ein erstes, insbesondere feststehendes, negatives Linsenelement (32), ein zweites, insbesondere in Bezug zum ersten Linsenelement (32) verschiebbares, positives Linsenelement (33) und ein drittes, insbesondere in Bezug zum ersten und/oder zweiten Linsenelement (32, 33) verschiebbares, negatives Linsenelement (35) aufweist.
Tubus nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Einrichtung (25) zur kontinuierlichen Verschiebung der Zwischenbildebene (26) eine Zoomtubusoptik (39), aufweisend die Tubusoptik (36) sowie eine der Tubusoptik (37) vorgelagerte Zoomeinrichtung (37), aufweist.
Tubus nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Zoomeinrichtung (37) wenigstens ein tubusoptikseitig verschiebbar angeordnetes Linsenelement (38) aufweist.
Mikroskop (10), insbesondere Operationsmikroskop, mit veränderlicher Einblickhöhe, aufweisend einen Mikroskopkörper (11), einen sich daran anschließenden Tubus (20) und wenigstens ein sich an den Tubus (20) anschließendes Okular (23), dadurch gekennzeichnet, dass der Tubus (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 ausgebildet ist.
Mikroskop nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Tubus (20) eine optische Einrichtung (25) zur kontinuierlichen Verschiebung der Zwischenbildebene (26) aufweist, die im Bereich des Tubuseingangs (24) vorgesehen ist.
Mikroskop nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Tubus (20) eine optische Einrichtung (25) zur kontinuierlichen Verschiebung der Zwischenbildebene (26) aufweist, die als optisches Modul (27) vor dem Tubusgehäuse (21) vorgesehen ist.
Mikroskop nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Tubus (20) eine optische Einrichtung (25) zur kontinuierlichen Verschiebung der Zwischenbildebene (26) aufweist, die innerhalb des Tubusgehäuses (21) angeordnet ist.
Mikroskop nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Mikroskopkörper (11) ein Hauptobjektiv (12) und ein Vergrößerungssystem aufweist.