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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Spaltleuchte für ein Operationsmikroskop und ein Operationsmikroskop mit einer solchen Spaltleuchte, wobei die Spaltleuchte eine Spaltbeleuchtungseinheit mit einer Spaltbeleuchtungsoptik zur Erzeugung eines Spaltbeleuchtungsstrahlengangs und eine Führungsschiene zur Verschiebung der Spaltbeleuchtungseinheit entlang einer durch die Führungsschiene ausgezeichneten Richtung aufweist. Operationsmikroskope mit Spaltbeleuchtung werden auch als Operationsspaltlampen bezeichnet.
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Stand der Technik
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Für Augenuntersuchungen verwendete Spaltlampen sind aus dem Stand der Technik seit langem bekannt. Operations- oder Diagnosespaltlampen setzen sich zusammen aus der eigentlichen Spaltleuchte, dem (Stereo-)Mikroskop sowie der Gerätemechanik (Adapter) zur Kopplung von Mikroskop und Spaltleuchte.
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Die Spaltleuchte hat die Funktion, ein möglichst helles Spaltbild auf das zu untersuchende Objekt zu erzeugen. Hierzu benutzt man meist das Prinzip der Köhler'schen Beleuchtung, bei der die Lichtquelle durch ein Kollektorsystem in das Objektiv abgebildet wird. Das Objektiv bildet seinerseits den vor der Lichtquelle angeordneten Spalt in die Objektebene ab. Diese Art Beleuchtung liefert unabhängig von der Struktur der Lichtquelle ein sehr homogenes Spaltbild.
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Als Mikroskop einer solchen Diagnose- bzw. Operationsspaltlampe wird meist ein Stereomikroskop verwendet. Zum Aufbau und zur Funktionsweise von Stereo- oder Operationsmikroskopen sei auf den umfangreichen Stand der Technik verwiesen. Eine Gerätemechanik koppelt die Spaltleuchte mit dem Stereomikroskop. Bei Diagnosespaltlampen wird das Spaltbild mittels Umlenkprismen auf das Objekt (menschliches Auge) gelenkt, während das Stereomikroskop der Spaltleuchte derart „nachgeschaltet“ ist, dass der zwischen Hauptobjektiv des Mikroskops und Objekt (Auge) befindliche Raum zumindest teilweise von der Spaltbeleuchtungseinheit der Spaltleuchte belegt werden kann. Die genannte Gerätemechanik zur Kopplung von Mikroskop und Spaltleuchte erlaubt es, den Spaltbeleuchtungsstrahlengang innerhalb eines bestimmten Winkels um den Beobachtungsstrahlengang zu verschwenken, wobei die Verschwenkebene im wesentlichen durch die Stereobasis des Stereomikroskops einerseits sowie durch die Verbindungslinie der Augen andererseits verläuft. Operationsspaltlampen sind eine Kombination eines Operationsmikroskops mit einer schwenkbaren Spaltbeleuchtung, wobei die Spaltbeleuchtungseinheit unterhalb des Hauptobjektivs am Mikroskopkörper angeordnet sein kann. Eine kreisbogenförmige Führungsschiene erlaubt eine Verstellung der Spaltbeleuchtungseinheit über einen relativ großen Winkel (40° bis 60°), wobei der Mittelpunkt des zugeordneten Kreises im Wesentlichen in dem zu untersuchenden Objekt in der Objektebene liegt.
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Bei einer Operationsspaltlampe hängt die Art der Objektbeleuchtung in erster Linie davon ab, ob die vorderen Augenmedien oder die hinteren Augenmedien sichtbar gemacht werden sollen. Sollen die vorderen Augenmedien sichtbar gemacht werden, wird der Spalt so abgebildet, dass zwischen Beobachtungs- und Beleuchtungsachse ein möglichst großer Winkel besteht, ein Lichtschnitt in den vorderen Augenabschnitt gelegt wird und der Augenhintergrund dunkel bleibt. Bereiche jenseits der Linse bis hin zur Retina des Auges werden hingegen häufig im Regredientenlicht (Rotreflex) betrachtet. Hier wird die Objektstruktur im Durchlicht-Rotlicht beobachtet und somit durch Absorptionsunterschiede erkannt. Das Rotlicht selbst wird durch Direktreflexion an Flächen der Linse oder dem Fundus (Retina) erzeugt. Hierzu ist der Winkel zwischen Beobachtungs- und Beleuchtungsachse möglichst gering zu halten.
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Aus der
DE 10 2009 026 455 A1 ist eine Spaltbeleuchtungseinheit mit einem Umlenkelement für einen Spaltbeleuchtungsstrahlengang bekannt, das diesen Strahlengang über das Hauptobjektiv eines Stereomikroskops auf die Objektebene lenkt. Gemäß dieser Schrift wird das Umlenkelement für den Spaltbeleuchtungsstrahlengang auf der Achse einer Stereobasis des Stereomikroskops angeordnet. Das Umlenkelement liegt folglich im Wesentlichen auf einer Verbindungslinie zwischen den Achsen der Beobachtungskanäle und ist zwischen dem Hauptobjektiv und den Tubuslinsen des Stereomikroskops angeordnet. Zu weiteren Details hierzu sowie zu Operationsspaltlampen im Allgemeinen sei auf diese Schrift verwiesen.
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Aus der
DE 196 50 773 A1 ist eine Beleuchtungsvorrichtung für ein Operationsmikroskop, insbesondere für ophthalmologische Operationen, bekannt, mit der eine koaxiale 0°-Beleuchtung zur Erzielung eines Rotreflex und eine 6°-Beleuchtung gewählt werden kann. Mittels einer geeigneten Anordnung von oberhalb des Hauptobjektivs angeordneten Umlenkelementen (gesehen vom Objekt aus) lassen sich die relativen Helligkeiten der koaxialen 0°-Beleuchtung und der 6°-Beleuchtung in der gewünschten Weise wählen.
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Aus der
DE 42 14 445 A1 ist ein ophthalmologisches Operationsmikroskop zur Erzielung eines optimalen Rotreflexes bekannt. In Abhängigkeit von der jeweiligen Vergrößerung des Operationsmikroskops und vom untersuchten Objekt kann hier die Breite eines sogenannten 0°-Umlenkelements in Richtung der Verbindungslinie der beiden Stereo-Beobachtungsstrahlengänge über geeignete Verstelleinrichtungen variiert werden.
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Aus der US 2010 / 0 328 608 A1 ist ein Stereomikroskop mit einer Spaltlampe zur Augenuntersuchung bekannt.
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Bei bisher bekannten Operationsspaltlampen ist - wie bereits erwähnt - die Spaltbeleuchtungseinheit an einem Kreisbogensegment, dessen Radius mit der Arbeitsdistanz (WD = Working Distance) des Mikroskops übereinstimmt, aufgehängt. Durch Verschiebung der Beleuchtungseinheit lassen sich somit verschiedene Beleuchtungswinkel einstellen. Ändert sich jedoch die Arbeitsdistanz bei Objektivwechsel und/oder Einstellen einer anderen Vergrößerung (beispielsweise durch Varioobjektiv), muss das Kreisbogenelement mit der kompletten Beleuchtungseinheit ausgetauscht werden. Zu jedem Arbeitsabstand (typischerweise 175, 200 oder 225 mm) wären somit eigene Spaltbeleuchtungseinheiten nötig.
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Aufgabe der Erfindung
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Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Spaltleuchte und ein Operationsmikroskop mit einer solchen Spaltleuchte anzugeben, bei denen eine einfache Anpassung der Spaltbeleuchtung an verschiedene Arbeitsdistanzen möglich ist.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Spaltleuchte sowie durch ein Operationsmikroskop mit einer solchen Spaltleuchte gemäß den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche. Bevorzugte Ausgestaltungen sind Gegenstand der jeweiligen Unteransprüche und der nachfolgenden Beschreibung.
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Die gattungsgemäße Spaltleuchte ist erfindungsgemäß dadurch ausgezeichnet, dass die Führungsschiene zur Verschiebung der Spaltbeleuchtungseinheit entlang einer linearen Richtung ausgebildet ist, und dass die Spaltbeleuchtungseinheit um eine Drehachse senkrecht zu dieser linearen Verschieberichtung drehbar an der Führungsschiene befestigt ist, um aus der gewählten Position entlang der Führungsschiene den Spaltbeleuchtungsstrahlengang auf einen gewünschten Ort in der Objektebene eines Operationsmikroskops zu richten. Hierzu ist es vorteilhaft, wenn die Spaltbeleuchtungseinheit um eine Drehachse drehbar ist, die senkrecht auf eine Ebene steht, die von dem gewünschten Ort in der Objektebene des Mikroskops und einer zur linearen Verschieberichtung parallelen Gerade aufgespannt wird. Im Koordinatensystem des Mikroskops ausgedrückt bedeutet dies, dass die Drehachse senkrecht auf eine Ebene steht, die ihrerseits senkrecht auf die Objektebene steht. Letztere Ebene kann insbesondere durch den Fokus des Mikroskops verlaufen und die Hauptachse des Mikroskopobjektivs enthalten.
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Die erfindungsgemäße Spaltleuchte ermöglicht, die Spaltbeleuchtung auf unterschiedliche Arbeitsabstände einzurichten, ohne dass große mechanische Umbauarbeiten, etwa der Austausch einer kreisbogenförmigen Führungsschiene o.ä., notwendig wären. Zur Anpassung an unterschiedliche Arbeitsabstände ist die Spaltbeleuchtungseinheit lediglich in linearer Richtung entlang der Führungsschiene zu verschieben und anschließend durch Drehung um ihre Drehachse geeignet auszurichten, so dass der Spalt an der gewünschten Stelle im Objektraum abgebildet wird. Somit weist die Spaltbeleuchtungseinheit einer erfindungsgemäßen Spaltleuchte einen translatorischen Freiheitsgrad (x) und einen rotatorischen Freiheitsgrad (β) auf. Verstellungen gemäß diesen Freiheitsgraden können manuell oder bevorzugt motorisch gesteuert vorgenommen werden.
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Während bisher das Arbeiten mit einer Spaltleuchte auf einen bestimmten Arbeitsabstand („Working Distance“, WD, von beispielsweise 200 mm) beschränkt war, können mit der erfindungsgemäßen Spaltleuchte unterschiedliche Arbeitsabstände realisiert werden. In der Regel bedingt eine Änderung des Arbeitsabstandes auch eine Fokusänderung des fokussierten Spaltbildes, weshalb die Spaltbeleuchtungsoptik erfindungsgemäß eine Fokussieroptik aufweist, die den Spaltbeleuchtungsstrahlengang auf den jeweils gewünschten Fokuspunkt fokussiert.
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Es ist vorteilhaft, wenn zur Verschiebung der Spaltbeleuchtungseinheit entlang der Führungsschiene und/oder zur Drehung der Spaltbeleuchtungseinheit um die Drehachse (jeweils) ein motorischer Antrieb vorhanden ist. Für einen bestimmten Arbeitsabstand (WD) können beide Bewegungen, nämlich die Translation und die Rotation, miteinander gekoppelt werden. Zusätzlich können die Drehbewegung und die Anpassung des Fokus durch die Fokussieroptik mit Hilfe einer Steuereinheit direkt motorisch angesteuert werden. Auf diese Weise kann eine Steuereinheit für einen bestimmten Arbeitsabstand sowohl die Drehbewegung als auch die Fokusanpassung in Abhängigkeit von der Lage (x) in linearer Richtung der Führungsschiene steuern. Eine solche Steuerung lässt sich für verschiedene Arbeitsabstände realisieren. Verschiedene Arbeitsabstände sind bedingt durch einen Objektivwechsel oder durch eine Vergrößerungsänderung an einem Varioobjektiv.
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Die Erfindung betrifft weiterhin ein Operationsmikroskop mit einer erfindungsgemäßen Spaltleuchte, wie sie oben beschrieben ist. Operationsmikroskope sind hinreichend aus dem Stand der Technik bekannt. Die lineare Verschieberichtung der Spaltbeleuchtungseinheit verläuft insbesondere parallel zur Objektebene des Mikroskops.
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Die Spaltbeleuchtungsoptik umfasst erfindungsgemäß eine Fokussieroptik, die vorzugsweise mit einer ersten Steuereinheit verbunden ist, um abhängig von einem Arbeitsabstand am Mikroskop und/oder abhängig von einer linearen Verschiebung der Spaltbeleuchtungseinheit den Spaltbeleuchtungsstrahlengang auf die Objektebene des Mikroskops zu fokussieren.
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Weiterhin ist die Spaltbeleuchtungseinheit vorteilhafterweise mit einer zweiten Steuereinheit verbunden, um durch entsprechende Drehung der Spaltbeleuchtungseinheit um ihre Drehachse den Spaltbeleuchtungsstrahlengang in Richtung Fokus des Mikroskops zu richten. Anstelle des Fokus des Mikroskops kann auch eine beliebige andere Stelle in der Objektebene ausgezeichnet werden, auf die das fokussierte Spaltbild zu liegen kommen soll.
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Vorteilhafterweise sind die besagte erste und zweite Steuereinheit gemeinsam in einer einzigen Steuereinrichtung implementiert.
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Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispieles in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung ausführlich beschrieben.
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Figurenliste
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- 1 zeigt eine schematische Vorderansicht einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Spaltleuchte;
- 2 zeigt schematisch eine Seitenansicht der Spaltleuchte aus 1 mit der Spaltbeleuchtungseinheit mit ihrer Spaltbeleuchtungsoptik; und
- 3 zeigt eine Ausführungsform eines Operationsmikroskops mit einer Spaltleuchte in einer erfindungsgemäßen Ausführungsform.
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Die Figuren werden im folgenden übergreifend behandelt. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen gleiche Elemente.
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1 zeigt sehr schematisch eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Spaltleuchte 1 für ein Operationsmikroskop. Die Spaltleuchte 1 umfasst eine Spaltbeleuchtungseinheit 2 mit einer Spaltbeleuchtungsoptik zur Erzeugung eines Spaltbeleuchtungsstrahlengangs, wobei hier zwei mögliche Spaltbeleuchtungsstrahlengänge 5 und 6 dargestellt sind. Die Spaltleuchte umfasst weiterhin eine Führungsschiene 3 zur Verschiebung der Spaltbeleuchtungseinheit 2 entlang einer linearen x-Richtung 12. Hierzu ist die Spaltbeleuchtungseinheit 2 über eine Aufhängung 14 entsprechend mit der Führungsschiene 3 verbunden. Weiterhin ist die Spaltbeleuchtungseinheit 2 um eine Drehachse 13 drehbar an der Führungsschiene 3 befestigt. Der Drehwinkel ist mit β bezeichnet. In 1 sind zwei symmetrische x-Verschiebepositionen für die Beleuchtungseinheit 2 sowie zwei ebenso symmetrische Drehwinkel β der Beleuchtungseinheit 2 um eine Drehachse 13 angezeichnet. Mindestens ein Encoder 7 misst die lineare x-Verschiebung und/oder den Drehwinkel β der Beleuchtungseinheit.
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Aus 1 ist ersichtlich, dass die Achse 13 senkrecht auf einer Ebene steht, die von dem Fokuspunkt 15 (oder 16) eines Spaltbeleuchtungsstrahlengangs 5 (oder 6) und einer zur linearen Verschieberichtung 12 parallelen Gerade aufgespannt wird. In 1 ist dies die Zeichenebene. Diese steht ihrerseits senkrecht auf die Objektebene 17 (oder 18) .
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Ein motorischer Antrieb zur Verschiebung der Spaltbeleuchtungseinheit 2 entlang der Führungsschiene 3 ist mit 4 bezeichnet. Ein weiterer Antrieb kann die Drehung der Beleuchtungseinheit 2 um die Drehachse 13 motorisch steuern. Beide Antriebe können auch miteinander gekoppelt sein, da für einen festen Arbeitsabstand 10 (oder 11) der Betrag der x-Verschiebung mit dem Betrag des Winkels β korreliert ist. Der betreffende Arbeitsabstand 10 (oder 11) kann dann in einer Steuereinheit eingegeben werden, die daraufhin abhängig von der x-Verschiebung den Winkel β einstellt.
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Um mit unterschiedlichen Arbeitsabständen 10 (oder 11) arbeiten zu können, ist es zweckmäßig, wenn die Spaltbeleuchtungseinheit 2 über eine Fokussieroptik verfügt, die abhängig von einem Arbeitsabstand 10 (oder 11) und/oder abhängig von einer linearen Verschiebung der Spaltbeleuchtungseinheit 2 den Spaltbeleuchtungsstrahlengang auf die Objektebene 17 (oder 18) fokussiert. Die entsprechenden Fokuslängen sind mit 8 bzw. 9 bezeichnet. Die Fokuslängen ergeben sich eindeutig aus dem jeweiligen Arbeitsabstand und der x-Position der Beleuchtungseinheit 2. Die Einstellung der Fokuslänge kann wiederum über eine Steuereinheit vorgenommen werden. Vorteilhafterweise sind sämtliche Steuereinheiten in einer Steuereinrichtung implementiert.
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2 zeigt eine mögliche Ausführungsform einer Spaltbeleuchtungseinheit 2 aus 1 in seitlicher Ansicht im Schnitt. Hieraus ist zunächst die Spaltbeleuchtungsoptik mit ihrer Lichtquelle 22 und ihren Linsen 19, 20 und 21 ersichtlich. Durch Verschiebung mindestens einer dieser Linsen kann eine Fokussieroptik realisiert werden. Weitere optische Elemente, wie Blenden oder dergleichen können als Bestandteile der Spaltbeleuchtungsoptik vorhanden sein, ohne hier im Einzelnen erörtert zu werden. Die motorischen Antriebe 4 dienen einerseits zur Verschiebung der Spaltbeleuchtungseinheit 2 entlang der Führungsschiene 3 und zum anderen zur Drehung der Beleuchtungseinheit 2 um die Drehachse 3. Mittels Encoder 7 lassen sich die daraus resultierende lineare x-Verschiebung sowie der Drehwinkel β messen und bestimmen. Bei vorgegebenem Arbeitsabstand kann mittels einer Steuereinheit (nicht dargestellt) abhängig von der linearen x-Verschiebung der Drehwinkel β eingestellt werden. Entsprechend kann dann mittels einer anderen Steuereinheit oder einer übergeordneten Steuereinrichtung die Fokuslänge nachgezogen werden.
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3 zeigt schließlich ein Operationsmikroskop 30 mit Spaltleuchte 1 (auch als Operationsspaltlampe bezeichnet). Die Gerätemechanik, also der Adapter, zur Kopplung von Mikroskop 30 und Spaltleuchte 1 ist mit 31 bezeichnet. Das Operationsmikroskop 30 umfasst einen Tubus 32 und ein Hauptobjektiv 33. Auf Aufbau und Funktionsweise eines Operationsmikroskops sei im Folgenden nicht im Einzelnen eingegangen. Aus 3 ist ersichtlich, dass der Adapter 31 das Operationsmikroskop 30 mit der Spaltleuchte 1 mechanisch koppelt. Ersichtlich ist weiterhin, dass das Umlenkprisma 23 (vgl. 2) den ersten oder den zweiten Spaltbeleuchtungsstrahlengang 5, 6 auf die erste bzw. zweite Objektebene 17, 18 lenkt. Die Fokussieroptik der Spaltbeleuchtungsoptik fokussiert das Spaltbild entsprechend auf den ersten bzw. zweiten Fokuspunkt 15, 16. Auf diese Weise kann ein Lichtschnitt in den vorderen Augenabschnitt gelegt werden. Die zugehörigen Fokuslängen sind mit 8 bzw. 9 bezeichnet. Die zugehörigen Arbeitsabstände mit 10 bzw. 11. Zu Einzelheiten hierzu sei auf 1 und ihre Erläuterungen verwiesen. Ein Beobachter am Operationsmikroskop 30 kann auf diese Weise ein vergrößertes Bild der vorderen Augenmedien erhalten. Der zugehörige Beobachtungsstrahlengang ist mit 34 bezeichnet.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Spaltleuchte
- 2
- Spaltbeleuchtungseinheit
- 3
- Führungsschiene
- 4
- motorischer Antrieb
- 5
- erster Spaltbeleuchtungsstrahlengang
- 6
- zweiter Spaltbeleuchtungsstrahlengang
- 7
- Encoder
- 8
- erste Fokuslänge
- 9
- zweite Fokuslänge
- 10
- erster Arbeitsabstand
- 11
- zweiter Arbeitsabstand
- 12
- lineare Verschieberichtung
- 13
- Drehachse
- 14
- Aufhängung
- 15
- erster Fokuspunkt
- 16
- zweiter Fokuspunkt
- 17
- erste Objektebene
- 18
- zweite Objektebene
- 19
- Linse der Spaltbeleuchtungsoptik
- 20
- Linse der Spaltbeleuchtungsoptik
- 21
- Linse der Spaltbeleuchtungsoptik
- 22
- Lichtquelle der Spaltbeleuchtungsoptik
- 23
- Umlenkprisma
- 30
- Operationsmikroskop
- 31
- Adapter
- 32
- Tubus
- 33
- Hauptobjektiv
- 34
- Beobachtungsstrahlengang
