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Die Erfindung betrifft ein Stereomikroskop zur
Vergrößerung eines
Objekts mittels zumindest eines Zooms, durch das im Betriebszustand
ein von dem Objekt emittierter Objektstrahl gelenkt wird. Ein solches
Stereomikroskop ist z.B. aus der EP-A2-1 120 676 sowie der US-A-5
822 114 bekannt. Zum besseren Verständnis dieses angegebenen Standes der
Technik wird auf die 2 der
EP-A2-1 120 676 verwiesen, die über
weite Teile gleichartige Anordnungen wie die 1 der vorliegenden Anmeldung aufweist.
In der Figurenbeschreibung zur vorliegenden 1 und in der Bezugszeichenliste sind
dabei weitgehend die Bezeichnungen aus der EP-A2-1 120 676 übernommen
worden, so dass der Fachmann den bekannten Aufbau sowie den Unterschied
zur vorliegenden Erfindung einfach erkennen kann.
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Bei dem Bau von Stereomikroskopen
ist es in der Regel erwünscht,
die Bauhöhe
möglichst
gering zu halten, einerseits um den Augen-Objekt-Abstand (das ist
der Abstand zwischen dem Beobachterauge und dem betrachteten Objekt)
klein zu halten und andererseits um – im Falle der Anwendung des Stereomikroskops
als Operationsmikroskop – möglichst
klein und kompakt zu bauen, was sich auch günstig auf die bewegten Massen
auswirken soll.
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Im Normalbetrieb eines herkömmlichen
Stereomikroskops, das sich nicht in einer Schwenklage befindet,
sind die Strahlengänge,
die das Hauptobjektiv und das Zoom durchlaufen, etwa vertikal angeordnet.
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Bei den genannten Druckschriften
aus dem Stand der Technik wurde als Ziel die Verringerung der Bauhöhe angegeben.
Das wurde erreicht durch eine liegende Anordnung des Zooms. Damit
wurde einerseits die Bauhöhe
des Mikroskops, andererseits auch der Augen-Objekt-Abstand verringert.
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Die Bauhöhenreduktion ist durch diese
bekannte Maßnahme
jedoch begrenzt und damit auch die Reduktion des Augen-Objekt-Abstandes,
woraus sich die Frage stellt, ob nicht auch durch andere Maßnahmen
als die liegende Anordnung des Zooms eine (weitergehende) Verringerung
der Bauhöhe bzw.
insbesondere eine Reduktion des Augen-Objekt-Abstandes erreicht
werden kann.
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Aufgabe der Erfindung ist es somit,
die Bauhöhe
bzw. dem Augen-Objekt-Abstand
derartiger Stereomikroskope weiter zu verringern und somit die ergonomische
Anwendbarkeit zu verbessern.
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Diese Aufgabe wird durch ein Stereomikroskop
zur Vergrößerung eines
Objekts mittels zumindest eines Zooms gelöst, durch das im Betriebszustand
ein von dem Objekt emittierter Objektstrahl gelenkt wird, wobei
das Stereomikroskop eine räumlich in
Lichtrichtung hinter dem Zoom angeordnete erste optische Umlenkeinrichtung
zum Umlenken des durch das Zoom gelenkten Lichtstrahls in eine Richtung
aufweist, die um weniger als 45° – insbesondere weniger
als 20° – von der
dem Objektstrahl entgegengesetzten Richtung abweicht. Damit ist
gemeint, dass der nach dem Zoom umgelenkte Lichtstrahl etwa wieder
in die Richtung weist, aus der der Objektstrahl kommt. Das „etwa" erstreckt sich dabei
auf einen Bereich von +/–45° oder bevorzugt
von +/–20° neben der
umgekehrten Richtung des Objektstrahles, d.h. in Bezug auf die Richtung
des Objektsstrahls von +/–135° bzw. bevorzugt
von +/–160°. Im Sinne der
Erfindung ist es nicht gefordert, dass die Achsen der Strahlen oder
Richtungen ineinander liegen. Sie können auch neben einander liegen.
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Im Sinne der Erfindung ist es dabei
nicht notwendig, dass die erste Umlenkeinrichtung unmittelbar hinter
dem Zoom angeordnet ist. Vielmehr können zwischen der ersten Umlenkeinrichtung
und dem Zoom weitere Umlenkeinrichtungen oder optische Komponenten,
wie etwa Linsen, Spiegel, Prismen oder dergleichen vorgesehen sein.
Bei einem Stereomikroskop, bei dem ein im wesentlichen senkrecht aus
der Fokalebene heraus gerichteter Objektstrahl die Optik des Stereomikroskops
durchläuft,
wird vorgenannte Aufgabe insbesondere auch dadurch gelöst, dass
die erste Umlenkeinrichtung den durch das Zoom gelenkten Lichtstrahl
in eine etwa senkrechte Richtung auf die Fokalebene ausrichtet.
Ein typisches Ausführungsbeispiel
ist somit eine Umlenkung in eine Richtung von 180° in Bezug
auf die Richtung des Objektstrahles, womit die erste Umlenkeinrichtung
den durch das Zoom gelenkten Lichtstrahl im wesentlichen in die
entgegengesetzte Richtung des Objektstrahls umlenkt.
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In vorteilhafter Ausgestaltung der
Erfindung lenkt die erste Umlenkeinrichtung den durch das Zoom gelenkten
Lichtstrahl im wesentlichen in Richtung auf das Objekt um. Dabei
wird der durch das Zoom gelenkte Lichtstrahl so umgelenkt, dass
er ohne weitere Umlenkung zurück
auf das Objekt strahlen würde.
Ein Ausführungsbeispiel
für eine
derartige Ausführungsform
zeigt beispielsweise 1 und 2. Davon abweichend sind
jene übergeordneten Ausgestaltungen
zu verstehen, bei denen nicht auf das Objekt direkt zurückgestrahlt
würde,
sondern der zurückgestrahlte
Lichtstrahl lediglich entgegengesetzt parallel zum Objektstrahl
ist, wie dies beispielsweise in 3 der
vorliegenden Anmeldung dargestellt ist.
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In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung
der Erfindung weist das Stereomikroskop eine räumlich in Lichtrichtung hinter
der ersten Umlenkeinrichtung angeordnete zweite Umlenkeinrichtung
zum Umlenken des durch die erste Umlenkeinrichtung umgelenkten Lichtstrahls
in einen Beobachtungsstrahlengang auf. Dieser könnte bei einem liegenden Zoom z.B.
etwa in Gegenrichtung des durch das Zoom durchtretenden Lichtstrahls
angeordnet sein, so dass sowohl das Zoom als auch der Beobachtungsstrahlengang
etwa auf gleicher Bauhöhe
relativ zum Hauptobjektiv bzw. relativ zum Objekt liegen.
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Daraus ersieht man einen enormen
Fortschritt gegenüber
herkömmlichen
Aufbauten.
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In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung
der Erfindung ist das Zoom im wesentlichen senkrecht zu dem Objektstrahl
angeordnet, wobei das Stereomikroskop eine räumlich in Lichtrichtung vor
dem Zoom angeordnete dritte Umlenkeinrichtung zum Umlenken des vom
Objekt emittierten Objektstrahls in das Zoom aufweist, und wobei
die zweite und die dritte Umlenkeinrichtung vorzugsweise räumlich nebeneinander
angeordnet sind. Diese Position des Zooms wird in der Fachwelt häufig als "liegend" bezeichnet. Die
dritte Umlenkeinrichtung lenkt dabei den Objektstrahl aus seiner
senkrechten Richtung (in Bezug auf die Fokalebene des Mikroskops)
in das liegende (parallel zu Fokalebene liegende) Zoom. Durch die räumliche
Anordnung der zweiten und dritten Umlenkeinrichtung nebeneinander
ergibt sich eine kompakte Bauweise.
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In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung
der Erfindung weisen die Umlenkeinrichtungen Reflexionsflächen mit
einer Vorderseite zur Reflexion von Lichtstrahlen sowie einer Rückseite
auf, wobei die zweite und die dritte Umlenkeinrichtung mit ihren Rückseiten
zueinander angeordnet sind.
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In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung
der Erfindung ist räumlich
in Lichtrichtung hinter der zweiten Umlenkeinrichtung ein Tubus
angeordnet, wobei die zweite und die dritte Umlenkeinrichtung derart schwenkbar
oder drehbar ausgebildet sind, dass der Objektstrahl unter Umgehung
des Zooms unmittelbar in den Tubus leitbar ist. Damit ist es möglich bei
einem Zoom Mikroskop stets durch einfaches mechanisches Umschalten
eines optischen Bauteils auf eine fixe Vergrößerung zurück zu gehen, die als Referenz
für die
medizinische Landmarkenzuordung dienlich ist. Click-Stop-Einrichtungen
am Zoom, die ebenso auf Referenz-Einstellungen zurück führen, können somit
entfallen.
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In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung
der Erfindung ist zwischen der zweiten und der dritten Umlenkeinrichtung
eine beidseitig Licht reflektierende Spiegelschicht angeordnet.
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In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung
der Erfindung sind die zweite Umlenkeinrichtung und die dritte Umlenkeinrichtung
gemeinsam in einem Stück ausgeführt.
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In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung
der Erfindung weist eine der drei Umlenkeinrichtungen eine Dachkante
oder andere Einrichtungen – z.B. auch
eine Zwischenabbildung zur Aufhebung einer Bildumkehr – auf. Andererseits
ist es auch möglich, dass
derartige Einrichtungen den Umlenkeinrichtungen zugeordnet sind.
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Die eingangs genannte Aufgabe wird
unabhängig
auch durch ein derart verbessertes Stereomikroskop zur Vergrößerung eines
Objektes mittels zumindest eines Zooms gelöst, durch das im ersten Betriebszustand
ein von dem Objekt emittierter Objektstrahl mittels einer (dritten)
Umlenkeinrichtung in das Zoom gelenkt wird, wobei das Stereomikroskop
eine räumlich
in Lichtrichtung hinter dem Zoom angeordnete weitere (zweite) Umlenkeinrichtung
zum Umlenken des umgelenkten Lichtstrahls in Gegenrichtung des vom
Objekt kommenden und in das Zoom gelenkten Lichtstrahls aufweist,
wobei ein zweiter Betriebszustand herbeiführbar ist, in dem die weitere (zweite)
Umlenkeinrichtung räumlich
in Lichtrichtung vor dem Zoom zu liegen kommt und den Objektstrahl vom
Zoom weg lenkt und wobei die Umlenkeinrichtung und die weitere Umlenkeinrichtung
räumlich
nebeneinander angeordnet – vorzugsweise
integriert ausgebildet und drehbar schwenkbar – sind.
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Eine besondere Ausgestaltung dieser
unabhängigen
Erfindung benutzt überhaupt
nur eine einzige drehbare oder schwenkbare Umlenkeinrichtung, die
nur im ersten Betriebszustand die Funktion der (dritten) Umlenkeinrichtung und
nur im zweiten Betriebszustand die Funktion der (zweiten) weiteren Umlenkeinrichtung
realisiert.
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Weitere Ausbildungen der Endung und
Varianten dazu sind in den abhängigen
Patentansprüchen
angegeben.
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Die Bezugszeichenliste und die Zeichnung sind
zusammen mit den in den Ansprüchen
beschriebenen Merkmalen integrierender Bestandteil der Offenbarung
dieser Anmeldung.
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Die Figuren werden zusammenhängend und übergreifend
beschrieben. Gleiche Bezugszeichen bedeuten gleiche Bauteile, Bezugszeichen
mit unterschiedlichen Indices geben funktionsgleiche Bauteile an.
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Weitere vorteilhafte Ausführungen
sind den schematischen Zeichnungen zu entnehmen. Dabei zeigen:
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1:
ein Ausführungsbeispiel
eines erfindungsgemäßen Stereomikroskops;
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2:
ein Detail des Ausführungsbeispiels nach 1 und zwar die besonders
vorteilhafte Anordnung einer ersten, einer zweiten sowie einer dritten
Umlenkeinrichtung;
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3:
ein weiteres Ausführungsbeispiel
für eine
erfindungsgemäße Anordnung
einer ersten, zweiten und dritten Umlenkeinrichtung;
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4:
ein weiteres Ausführungsbeispiel
für eine
erfindungsgemäße Anordnung
einer ersten, zweiten und dritten Umlenkeinrichtung;
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5:
ein weiteres Ausführungsbeispiel
für eine
erfindungsgemäße Anordnung
einer ersten, zweiten und dritten Umlenkeinrichtung und
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6:
ein weiteres Ausführungsbeispiel
für eine
erfindungsgemäße Anordnung
einer ersten, zweiten und dritten Umlenkeinrichtung.
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1 zeigt
als Ausführungsbeispiel
ein Stereomikroskop 1 gemäß der EP-A2-1 120 676, das jedoch in erfindungsgemäßer Weise
verändert
ist. Gleiche Bezugszeichen wie in 2 der
EP-A2-1 120 676 bezeichnen dabei gleiche oder gleichartige Komponenten
des Aufbaus. Aus Gründen
der Vereinfachung ist dabei nur ein Mitbeobachtungstubus für einen
Assistenten 27 dargestellt. Dabei bezeichnet T ein Objekt
bzw. die Fokalebene, das einen Objektstrahl K1 emittiert. Dieser
Objektstrahl K1 tritt durch einen Anschluss 7A und danach
in eine Öffnung 3 in einem
Gehäuse 2 in
das Stereomikroskop 1 und sein Objektiv 21 ein
und wird davor gegebenenfalls mittels eines optionalen Strahlenteilers
B1 aufgespalten, wobei ein Teil des Objektstrahls K1 gegebenenfalls
in einen – nicht
weiter dargestellten – Strahlengang
abgezweigt wird und ein weiterer Teil des Objektstrahls durch die
erwähnte Öffnung 3 und
durch Linsen L2 auf eine Umlenkeinrichtung P1 trifft.
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Die Umlenkeinrichtung P1 ist dabei
ein Beispiel für
eine dritte Umlenkeinrichtung im Sinne der Patentansprüche und
der Beschreibungseinleitung. Nach der Umlenkeinrichtung P1 durchläuft der
Lichtstrahl A1 ein liegendes Zoom 22. Der aus dem Zoom 22 austretende
Lichtstrahl A1 trifft in Verlängerung des
Zooms 22 auf einen weiteren Strahlenteiler B2, mittels
dessen der Lichtstrahl derart aufgespalten wird, dass ein Teil in
einen Mitbeobachtungstubus 11 für einen Assistenten 27 und
ein anderer Teil als Lichtstrahl A2 in eine Umlenkeinrichtung P2
geleitet wird. Mittels der Umlenkeinrichtung P2 wird der Lichtstrahl
A2 auf eine weitere Umlenkeinrichtung P4 gelenkt, die ein Beispiel
für eine
erste Umlenkeinrichtung im Sinne der Patentansprüche und der Beschreibungseinleitung
darstellt. Die Umlenkeinrichtung P4 lenkt den Lichtstrahl A2 auf
eine weitere Umlenkeinrichtung P5 um – vgl. den Lichtstrahl A3 -,
von der aus der Lichtstrahl – jetzt
mit A4 bezeichnet – weiter
in einen Tubus 4 sowie ein Okular 5 für einen Hauptbeobachter 26 gelenkt
wird.
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Die Umlenkeinrichtung P5 ist dabei
ein Beispiel für
eine zweite Umlenkeinrichtung im Sinne der Patentansprüche und
der Beschreibungseinleitung.
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Die Umlenkeinrichtungen P1, P2, P4
und P5 sind vorteilhafterweise als Prismen ausgeführt jedoch
nicht darauf eingeschränkt.
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Wie deutlich erkennbar, liegt der
Tubus 4 bzw. das Okular 5, durch die Erfindung
bzw. durch die Anwendung der ersten Umlenkeinrichtung P4 näher beim
Hauptobjektiv bzw. beim Objekt T als beim bekannten Aufbau nach
der EP-A2-1 120 676. Somit wird der Augen-Objekt-Abstand und insgesamt
auch die Bauhöhe
des Mikroskops 1 weiter reduziert.
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Das Stereomikroskop 1 weist
zudem ein Glasfaserkabel 14 oder eine Lichtquelle auf,
mittels denen Licht durch ein Beleuchtungssystem 13 über einen
Spiegel M1 auf das Objekt T geleitet werden kann. Zudem ist optional
eine Einrichtung 12 zum Einspiegeln eines Bildes von einem
Monitor 25 durch eine Linse L4 in den Strahlengang des
Stereomikroskops 1 vorgesehen.
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2 zeigt
die Anordnung der Umlenkeinrichtungen P1, P4 und P5 zueinander aus 1 im Detail. Dabei bezeichnet
A1 – wie
in 1 – den in das
Zoom 22 hinein laufenden Lichtstrahl und A2 den in die
erste Umlenkeinrichtung P4 einlaufenden Lichtstrahl. A3 bezeichnet
den Lichtstrahl, der aus der Umlenkeinrichtung P4 heraus und in
die zweite Umlenkeinrichtung P5 hinein läuft. A4 bezeichnet den aus
der Umlenkeinrichtung P5 heraus laufenden Lichtstrahl.
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In der Ausgestaltung gemäß 2 sind die Umlenkeinrichtungen
P1 und P5 derart angeordnet, dass sie mit ihren Rückseiten
aneinander liegen. Dabei bezeichnet S eine optional vorgesehene
beidseitige Spiegelschicht zwischen den Rückseiten der beiden Umlenkeinrichtungen
P1 und P5, wobei der Objektstrahl K1 in einen Lichtstrahl A1 und
der Lichtstrahl A3 in den Lichtstrahl A4 umgelenkt wird.
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Auch in einer Ausgestaltung ohne
eine Spiegelschicht – z.B.
durch Totalreflexion – sind
die Umlenkeinrichtungen P1 und P5 derart auszuführen, dass der Objektstrahl
K1 und der Lichtstrahl A3 vollständig
reflektiert werden, oder wenigstens so auszuführen, dass ein Durchtritt der
Strahlen durch P1 und P5 verhindert wird , z. B. durch eine Trennwand.
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In einer besonders vorteilhaften
Ausgestaltung der Erfindung, die auch unabhängig von den übrigen Aufbauten
einsetzbar ist, ist vorgesehen, dass die Anordnung aus den Umlenkeinrichtungen
P1 und P5 derart drehbar ausgestaltet ist, dass der Objektstrahl
K1 zu einem Lichtstrahl A4 reflektiert wird, d.h. dass das Licht
von dem Objekt T bei Bedarf unter Umgehung des Zooms 22 direkt
in den Tubus 4 für den
Hauptbeobachter 26 fällt.
Auf diese Weise wird erreicht, dass ein Bediener des Stereomikroskops ohne
Verstellung des Zooms 22 in sehr einfacher Weise von geringer
Vergrößerung auf
starke Vergrößerung und
umgekehrt umschalten kann, wobei er die geringere Vergrößerung z.B.
als eine Referenzvergrößerung benutzen
kann. Der umgeschaltete Zustand ist in 2 durch die strichliierte Linie S" angedeutet, die
die Spiegelfläche
S bei gedrehten Umlenkeinrichtungen P1 und P5 zeigt. Wie ersichtlich
geht bei dieser Stellung der Objektstrahl K1 direkt in den Lichtstrahl
A4, der als Beobachtungsstrahl benutzt wird, über.
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3 zeigt
ein weiteres Ausführungsbeispiel für die Anordnung
der Umlenkeinrichtungen P1, P4 und P5. Dabei sind im Unterschied
zu dem Ausführungsbeispiel
gemäß 1 bzw. 2 die Umlenkeinrichtungen P1 und P5 nicht
unmittelbar räumlich nebeneinander
angeordnet. Mit diesem Aufbau kann der Tubus 4 noch tiefer
gelegt werden, da die zweite Umlenkeinrichtung P5 nicht abhängig von
der dritten Umlenkeinrichtung P1 ist und somit auch tiefer gesetzt
werden kann, wie in der 3 durch
die tiefere Lage des Lichtstrahls A4 im Vergleich zum Lichtstrahl A1
ersichtlich wird. Damit kann der Augen-Objekt-Abstand nahezu beliebig
verkürzt
werden. Abgesehen davon kann die Umlenkeinrichtung P5 schwenkbar
sein, wie mittels Schwenkpfeil 28 angedeutet ist.
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Die an sich bekannte Schwenkbarkeit
vom Tubus 4 und/oder vom Okular 5 erhöht darüber hinaus
noch die Ergonomie.
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4 zeigt
ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine Anordnung
der Umlenkeinrichtungen P1, P4 und P5. Dabei sind in Abwandlung
zum Ausführungsbeispiel
gemäß 3 die Umlenkeinrichtungen
P4 und P5 derart ausgestaltet, dass sie Licht nicht im rechten Winkel
reflektieren. Anders als in den Ausführungsbeispielen gemäß den 1, 2 und 3,
bei denen der Lichtstrahl A3 in Gegenrichtung zum Objektstrahl K1
verläuft,
ist bei dem Ausführungsbeispiel
gemäß 4 der Lichtstrahl A3 um
einen Winkel a gegenüber
dem Objektstrahl K1 geneigt. Dabei ist der Winkel a kleiner als
45°, Vorteilhafterweise kleiner
als 20°.
Je kleiner der Winkel, umso mehr geht der umgelenkte Lichtstrahl
A3 in die Gegenrichtung des Objektstrahls K1. Je kleiner der Winkel
a, umso kleiner kann das Umlenkelement P4 bauen. Die Schrägstellung
der Umlenkeinrichtung P5 in Bezug auf den Lichtstrahl A3 ist nur
beispielhaft dargestellt. Sie könnte
verschiedene Winkellagen einnehmen und damit die Ergonomie für den Anschluss
eines Beobachtungstubus beeinflussen.
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5 zeigt
ein weiteres Ausführungsbeispiel für die Anordnung
der Umlenkeinrichtungen P1, P4 und P5. Dabei ist in Abwandlung zum
Ausführungsbeispiel
gemäß 3 die Umlenkeinrichtung
P5 z.B. als Pentaprisma oder als Prisma mit Dachkante ausgebildet,
wodurch eine Bildumkehr ermöglicht
wird. Einzelheiten derartiger Prismen zur Bildumkehr oder Vermeidung
von Bildumkehr können
dem Buch von Naumann/Schröder: "Bauelemente der Optik", Taschenbuch der
technischen Optik, 5. Auflage, Seite 162, entnommen werden.
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6 zeigt
ein besonders vorteilhaftes Ausführungsbeispiel
für eine
Anordnung der Umlenkeinrichtungen P1, P4 und P5. Dabei ist in Abwandlung zum
gemäß 2 die Umlenkeinrichtung
P4 als Pentaprisma ausgestaltet. Ebenso könnte es als Prisma mit einer
Dachkante zur Verhinderung einer Bildumkehr, die sich durch eine
ungerade Anzahl von vorgeschalteten Umlenkelementen und Zwischenbildebenen
ergibt, ausgestaltet sein. Auf diese Weise wird erreicht, dass der
Lichtstrahl A4 kein spiegel-verkehrtes Bild des Objektes T liefert,
wobei jedoch im Unterschied zum Ausführungsbeispiel gemäß 5 die besonders vorteilhafte
Anordnung der Umlenkeinrichtungen P1 und P5 zueinander erhalten bleibt.
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- 1
- Stereomikroskop
- 2
- Gehäuse
- 3
- Öffnung
- 4
- Tubus
- 5
- Okular
- 7A
- Anschluss
- 11
- Assistententubus
- 12
- Einrichtung
zum Einspiegeln eines Bildes von einem Monitor (25)
- 13
- Beleuchtungssystem
- 14
- Glasfaserkabel
- 21
- Objektiv
- 22
- Zoom
- 25
- Monitor
- 26
- Hauptbeobachter
- 27
- Assistent
- 28
- Schwenkpfeil
- A
- Lichtstrahl
(A1, A2, A3, A4)
- B
- Strahlenteiler
(B1, B2)
- B3
- optionaler
Strahlenteiler für
seitliche Ausspiegelung aus der
-
- Bildebene
- K1
- Objektstrahl
- K3
- Beobachtungsstrahlengang
für (27)
- L
- Linsen
(L2, L4)
- M1
- Spiegel
- P
- Umlenkeinrichtung(en)
(P1, P2, P4, P5)
- S
- Spiegelschicht
- S'
- gedrehte
Spiegelschicht
- T
- Objekt
bzw. Fokalebene
- α
- Winkel
zwischen der Richtung (–K1)
entgegengesetzt zur Richtung
-
- von
(K1) und Lichtstrahl (A3) (4)