DE2148105C3 - Mikroskop - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Mikroskop gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

ίο Bei schwierigen und kniffligen chirurgischen Operationen ist es oft notwendig, mit einer optischen Vergrößerung zu arbeiten, die es dem Chirurg ermöglicht, Einzelheiten seiner Arbeit klarer zu erkennen. Während solcher Operationen ist es auch oft notwendig, diese Vergrößerung zu ändern. In der Augenchirurgie beispielsweise sind zwei Vergrößerungen, nämlich etwa fünffach und zehnfach, gebräuchlich.

Diese Forderung wird im allgemeinen durch die Anwendung von binokularen Mikroskopen mit variabler Vergrößerung erfüllt, wobei die Vergrößerung durch Betätigung eines Fußschalters und einen dadurch angesteuerten Elektromotor, der den Mechanismus zur Veränderung der Vergrößerung in Bewegung setzt, verändert wird.

In Fällen, wo nur eine kleine Anzahl diskreter Vergrößerungen, beispielseise zwei, gefordert werden, ist jedoch ein derartiges Mikroskop mit variabler Vergrößerung ein unnötig kostspieliges Instrument. Es weist außerdem den Nachteil einer unvermeidlichen zeitlichen Verzögerung auf, die beim Umstellen des Mikroskops von einer Vergrößerung auf ein oder mehrere andere Vergrößerungen auftritt.

Es sind auch Mikroskope bekannt (sh. z. B. Zeiss-Druckschrift 730-00 101.3-d(1970)) mit Vorrichtungen zur Strahlteilung und Strahlablenkung, durch welche das vom Objekt durch das Objektiv eintretende Lichtbündel geteilt und auf mindestens zwei unterschiedlichen optischen Wegen geführt wird, von denen einer eine erste Okularlinse bzw. ein erstes Okularlinsensystem und zv/eiter eine zweite Okularlinse bzw. ein zweites Okularlinsensystem enthält, wobei die beiden Okularlinsen bzw. Okularlinsensysteme unterschiedliche Vergrößerungen aufweisen. Die beiden Okularlinsensysteme mil. verschiedenen Vergrößerungen sind bei diesen bekannten Mikroskopen räumlich relativ weit getrennt voneinander angeordnet, da sie verschiedenen Zwecken dienen. So kann beispielsweise das zweite Okular an einem verlängerten Tubus, dem sogenannten Mitarbeitertubus angeordnet sein.

so Es sind weiterhin sogenannte »Projektionsmikroskope« bekannt, welche außer dem Einblicktubus ein Projektionssystem mit einem Projektionsschirm aufweisen, wobei durch das Projektionssystem ein Bild erzeugt werden kann, das eine andere Vergrößerung aufweist, als das vom Okular erzeugte Bild.

Diese bekannten Mikroskope sind aber bei den oben erwähnten Operationen, bei der dem Operateur selbst zwei verschiedene Vergrößerungen zur Verfügung stehen sollen, nicht verwendbar, weil es bei ihnen notwendig ist, zum Wechsel der Vergrößerung nacheinander durch zwei relativ weit voneinander entfernte Okulare zu schauen, oder erst durch das Okular zu schauen und zum Wechsel der Vergrößerung den Blick auf den Projektionsschirm zu richten. Beides ist

6" unbequem und bei schwierigen Operationen sogar unmöglich.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, ein Mikroskop der oben erwähnten

Bauart so auszubilden, daß der Obergang von einer Vergrößerung auf die andere lediglich durch eine kleine Augenbewegung möglich wird, ohne daß zusätzlich ein Mechanismus bedient werden muß und ohne daß der Beobachter sich zu einem anderen Okular bewegen s oder den Blick auf einen Projektionsschirm richten muß.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den Merkmalen nach dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1.

Vorteilhsfte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Mikroskops sind Gegenstand der Unteransprüche.

So können (Anspruch 2) zur Strahlteilung in an sich bekannter Weise teilweise reflektierende Vorrichtungen verwendet werden, beispielsweise (Anspruch 8) zwei Prismen, zwischen deren einander angrenzenden Oberflächen ein halb reflektierender Film angeordnet isu

Diese Prismen können Teil einer Prisn.enkombination sein, durch welche eine Änderung der Orientierung der Bilder, die über den ersten und zweiten optischen Weg erzeugt werden, bewirkt wird (Anspruch 9), d. h., es kann erreicht werden, daß beide Bilder aufrecht stehend und seitenrichtig erscheinen.

Vorzugsweise erfolgt die Strahlteilung derart, daß das Bild des Objektes dem Beobachter auf den beiden optischen Wegen mit etwa der gleichen Beleuchtungsstärke zugeführt wird. Dies kann dadurch erreicht werden (Anspruch 10), daß die teilweise reflektierende Vorrichtung das Licht auf die beiden optischen Wpge derart verteilt, daß das Intensitätsverhältnis im wesentlichen gleich dem Quadrat des Verhältnisses der Vergrößerung auf den beiden optischen Wegen ist, wobei unter Umständen geeignete Maßnahmen zur Kompensation der auftretenden Verluste zu treffen sind.

Das erfindungsgemäße Mikroskop kann auch als Binokularmikroskop mit zwei Monokularenhälften ausgebildet sein, wobei jede der Hälften zwei Okulare in einem gemeinsamen Tubus aufweist.

Im folgenden werden anhand der Zeichnungen Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Mikroskops näher erläutert.

F i g. 1 zeigt in perspektivischer Darstellung ein Binokularmikroskop, ergänzt durch eine Beleuchtungsvorrichtung.

F i g. 2 und 3 zeigt andere optische Systeme, welche entweder die Systeme von Monokularmikroskopen oder eines von zwei identischen Systemen bei Binokularmikroskopen sein können.

Bei der Ausführungsform nach F i g. 1 hat das Mikroskop zwei Okulare 1, 2 und zwei Objektive 3, 4. Von den Okularen besitzt jedes zwei Linsen Γ, 1" und 2', 2". Falls es erwünscht ist, kann anstelle der zwei Linsen 1', 1" (oder 2', 2") auch eine zweibrennweitige Linse verwendet werden, die zwei Linsenteile Γ, 1" (oder 2', 2") besitzt. Die Brennweiten der Linsen Γ und 2' sind die gleichen, ebenso die Brennweiten der Linsen 1" und 2". Die Brennweiten der Linsen Γ und 1" (und demgemäß auch die der Linsen 2' und 2") unterscheiden so sich jedoch voneinander.

Bei jedem der Teile 1, 3 und 2, 4 des optischen Systems können in F i g. 1 nicht dargestellte aber weiter unten anhand der F i g. 2 bis 4 beschriebene Vorrichtungen vorhanden sein, die Prismen als ablenkende und strahlaufspaltende Anordnungen enthalten, durch welche optische Wege zwischen den Objektiven 3, 4 und den ihnen jeweils zugeordneten Okularlinsen Γ, 1", 2', 2" erzeugt werden, mit Längen, die den jeweiligen Brennweiten der Linsen 1', 2' und 1", 2" angepaßt sind, so daß ein Objekt 5, das von einem Beobachter beobachtet wird, scharf erscheint ganz gleich ob es durch die Linsen 1', 2' oder die Linsen 1", 2" gesehen wird und der Beobachter nur seinen Kopf leicht von dem einen Linsenpaar zu dem anderen Linsenpaar zu bewegen braucht, um das Objekt bei zwei unterschiedlichen Vergrößerungen zu sehen.

Den Objektiven 3, 4 sind jeweils Strahler 6, 6' zugeordnet, die Licht abstrahlen, das ihnen durch Lichtleiter 7, 8 von einer nicht dargestellten weit entfernten Lichtquelle zugeführt wird, wobei die Lichtleiter 7,8 als Faseroptik ausgebildet sind.

Die Achsen der Objektive 3 und 4 und der Strahler 6, 6' konvergieren in Richtung auf das beobachtete Objekt 5.

In einer bevorzugten Ausführungsform des Mikroskops mit zwei Okularen verschiedener Brennweite, wie es in F i g. 2 dargestellt ist, läuft ein von dem beobachteten Objekt ausgehender Lichtstrahl 20 durch ein Objektiv 21 und dann durch eine Prismenanordnung 22, die ein Prisma 23 zur Seitenvertauschung des Bildes des Objektes aufweist und eine Strahlaufspaltungsvorrichtung, die aus zwei Prismen 24, 25 besteht zwischen denen ein halbreflektierender Film 26 angeordnet ist. Das Prisma 24 wirkt außerdem als Bildaufrichtungsprisma, so daß der Beoabachter das Objekt nicht auf dem Kopf stehend sieht Ein Teil des so aufgespaltenen Strahles gelangt dann in das Auge des Beobachters 27 durch ein erstes Okular, das aus den Linsen 28, 29 besteht. Der andere Teil des aufgespaltenen Strahles gelangt durch eine Negativlinse 30 auf einen Spiegel 31, von dem er abgelenkt wird und durch ein zweites Okular, das aus den Linsen 32 und 33 besteht, in das Auge des Beobachters 27 gelangt.

Die Negativlinse 30, die in den längeren der beiden optischen Wege des optischen Systems eingeschaltet ist, ermöglicht die Verwendung von identischen Okularen. Diese Technik der Erzeugung eines optischen Systems mit unterschiedlicher Vergrößerung, unter Ermöglichung der Verwendung zweier Okulare mit derselben Brennweite, ist insbesondere dort anwendbar, wo die Gesamtvergrößerung nicht hoch ist.

Die Änderung der Vergrößerung, die durch die Einschaltung dieser Negativlinse 30 erreicht wird, entspricht dem Verhältnis der Entfernung zwischen der Negativlinse 30 und der Bildebene zu der Entfernung zwischen der ursprünglichen Bildebene und der Ebene der Einschaltung der Negativlinse. Ein typischer Wert für die auf diese Weise erreichbare Änderung der Vergrößerung ist von der Größenordnung 1,5 zu 1 und eine genaue Korrektur der Bildebene kann durch kleine Änderungen in der axialen Stellung der Negativlinse 30 erreicht werden, die zu diesem Zweck entsprechend justierbar angeordnet ist

Fig.3 zeigt eine etwas kompliziertere Form eines optischen Systems, die auch für ein Mikroskop mit zwei Okularen verschiedener Brennweiten verwendbar ist und bei der eine seitenvertauschende und bildaufrichtende Prismenanordnung so ausgebildet ist, daß sie die Strahlaufspaltung und die individuelle Fokussierung eines der beiden optischen Wege bewirkt.

Ein von dem beobachteten Objekt ausgehender Lichtstrahl 40 läuft durch ein Objektiv 41 auf einen Gitterspiegel 42, bei dem die Anordnung der Gitterlinien derart ist, daß er sich im wesentlichen wie eine kontinuierliche halbreflektierende Oberfläche verhält,

aber im wesentlichen frei von optische Fehler erzeugenden Beugungseffekten ist. Der Spiegel 42 ist so ausgebildet, daß das Bild des Objektes dem Beobachter mit im wesentlichen der gleichen Beleuchtungsintensität auf beiden opt sehen Wegen des Systems zugeführt wird und zu diesem Zweck ist das Verhältnis des Lichtes, das durch den Spiegel hindurchtritt (bei Vernachlässigung der Verluste) gleich dem Quadrat des Verhältnisses der Vergrößerungen auf den beiden Wegen.

Ein Teil des so aufgespaltenen Strahls, beispielsweise der Teil, der durch den Spiegel 42 hindurchtritt, läuft dann durch ein erstes Bildaufrichtungsprisma 43 und dann durch ein seitenvertauschendes Prisma 44 und gelangt durch ein erstes Okular, bestehend aus den Linsen 45,46 in das Beobachterauge 47.

Der andere Teil des so aufgespaltenen Strahles, beispielsweise der Teil, der von dem Spiegel 42 reflektiert wird, läuft dann durch ein zweites Bildaufrichtungsprisma 48 und ebenso durch das seitenvertauschende Prisma 44 und gelangt dann durch ein zweites Okular, bestehend aus den Linsen 49, 50 in das Beobachterauge 47.

Dadurch, daß die Stellung des Prismas 43 in Richtung des Pfeiles 51 justierbar ist, kann die Länge des optischen Weges, dem das Prisma zugeordnet ist, verändert werden. Dies ist ein nützliches Merkmal, da es einen bequemen Weg der Justierung der Länge des optischen Weges eröffnet im Hinblick auf die Verwendung einer Mehrzahl von Okularen 45, 46 mi verschiedenen Brennweiten in Fällen wo verschieden Vergrößerungsverhältnisse für verschiedene Zweck gefordert werden. So kann beispielsweise bei gewisser Herstellungsverfahren, wie der Uhrenherstellung, w( feine Einzelteile zusammengesetzt und behandel werden müssen, und bei der Herstellung von Mikrosko pen diese Ausführungsform zu verschiedenen Zeiten it verschiedene Verfahrensstufen oder in Abhängigkei

ίο von verschiedenen Graden der Kompliziertheit de Einzelteile Anwendung finden.

Selbstverständlich sind auch weitere, variierte Aus führungsformen des beschriebenen Mikroskops mög lieh.

So kann das Mikroskop aus Gründen bequemere Beobachtung vom »abgewinkelten« Typ sein, bei den das Objekt in einer, von der Senkrechten abweichender Richtung beobachtet wird. Bei der in F i g. 2 dargestell ten Ausführungsform des Mikroskops kann dieses Zie in bequemer Weise dadurch erreicht werden, daß de Winkel der oberen Oberfläche des Prismas 24 gegenüber der Horizontalen (um den gefordertei Beobachtungswinkel im Hinblick auf einen der opti sehen Wege zu erzeugen) und der Winkel an de Hypotenuse des Prismas 25 (um den geforderter Beobachtungswinkel im Hinblick auf den anderer optischen Weg zu erzeugen) verändert werden.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (11)

Patentansprüche:

1. Mikroskop mit einem Objektiv und mindestens zwei Okularlinsen oder Okularlinsensystemen sowie Vorrichtungen zur Strahlteilung und Strahlablenkung, durch welche das vom Objekt durch das Objektiv eintretende Lichtbündel geteilt und auf mindestens zwei unterschiedlichen optischen Wegen geführt wird, von denen einer durch die erste Okularlinse oder das erste Okularlinsensystem und ein zweiter durch die zweite Okularlinse oder das zweite Okularlinsensystem hindurchführt, wobei die beiden Okularlinsen bzw. Okularlinsensysteme unterschiedliche Vergrößerungen aufweisen und gleichzeitig scharfe Bilder des Objekts liefern, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Okularlinsen (I' und 1'; 2' und 2") bzw. Okularlinsensysteme (28-29 und 32-33; 45-46 und 49-50) in einem gemeinsamen Okulartubus (1, 2) so dicht nebeneinander angeordnet und so ausgebildet sind, daß sie einen abwechselnden Blick des Beobachters durch eine der beiden Okularlinsen mit dem gleichen Auge (27, 47) unter Ausführung einer leichten Augenbewegung ohne Kopfbewegung ermöglichen und identisch orientierte Bilder des Objektes liefern.

2. Mikroskop nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zur Strahlteilung eine teilweise reflektierende Vorrichtung ist.

3. Mikroskop nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden optischen Wege unterschiedliche geometrische Längen aufweisen.

4. Mikroskop nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine der beiden Okularlinsen bzw. eines der beiden Okularlinsensysteme zur Änderung der relativen Länge der beiden optischen Wege justierbar ist.

5. Mikroskop nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Okularlinsen bzw. Okularlinsensysteme (28—29 und 32—33) gleiche Brennweiten besitzen und in den einen der beiden optischen Wege eine zusätzliche Linse (30) eingeschaltet ist zur Kompensation der Differenz der geometrischen Längen der beiden optischen Wege.

6. Mikroskop nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche Linse (30) in dem längeren der beiden optischen Wege eingeschaltet ist und eine negative Brennweite besitzt.

7. Mikroskop nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche Linse (30) in axialer Richtung justierbar ist.

8. Mikroskop nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die teilweise reflektierende Vorrichtung zwei aneinander angrenzende Prismen (24, 25) aufweist, wobei zwischen den aneinander angrenzenden Oberflächen der Prismen ein halbreflektierender Film (26) angeordnet ist.

9. Mikroskop nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Prismen (23,24, 25) so kombiniert sind, daß sie ein seitenrichtiges und aufrechtes Bild des Objekts liefern.

10. Mikroskop nach einem der Ansprüche 2,8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß die teilweise reflektierende Vorrichtung (26,42) das Licht auf die beiden optischen Wege derart verteilt, daß das Intensitätsverhältnis gleich dem Quadrat des Verhältnisses der Vergrößerungen auf den beiden optischen Wegen ist.

11. Mikroskop nach einem der Ansprüche 1—10,

dadurch gekennzeichnet, daß zwei monokulare Systeme zu einem Binokularmikroskop vereinigt sind