DE2621811A1 - Selbstfokussierendes objektiv - Google Patents

Description

Priorität in USA vom 19.5.1975, Serial No. 578,702

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf Mikroskope und betrifft insbesondere selbstfokussxerende Objektive und diesen zugeordnete, den Objekttisch bewegende Einrichtungen.

Bislang ist die Fokussierung eines Mikroskops auf einem Teil einer Probe entweder ganz von Hand oder durch die Verwendung halbautomatischer oder automatischer Fokussiertechniken und Systeme erreicht worden.

So weit die vorstehenden Dinge betroffen sind, wird das Fokussieren von Hand gewöhnlich durch den Bedienungsmann dadurch vorgenommen, daß er das Gesichtsfeld durch das Linsensystem des

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Mikroskops betrachtet, während er gleichzeitig den Fokussierknopf dreht, um entweder das Linsensystem (im Falle von Mikroskopen mit festem Objekttisch) oder den die Probe tragenden Objekttisch (im Falle von Mikroskopen mit festem Linsensystem) auf den Abstand zwischen der Probe und dem Linsensystem bewegt, der erforderlich ist, um die Probe in die Brennebene des Linsensystems zu bringen. Ein solches Fokussieren von Hani ist zeitaufwendig und kann sehr ermüdend sein, insbesondere bei der Prüfung von Fällen, bei welchen zahlreiche unterschiedliche Teile einer oder verschiedener Proben in verschiedenen Brennebenen zu prüfen sind, d.h. bei unterschiedlicher Blutauszählung.

Es sind halbautomatische oder ganzautomatische Fokussiersysteme beschrieben, und einige sind im Handel erhältlich. Zum Beispiel ist in der anhängigen USA-Paterianmeldung mit dem U.S.Aktenzeichen Nr. 465.390, angemeldet am 29. April 197*t in USA für den Anmelder auch dieser Erfindung, ein automatisches Fokussiersystem für ein mikroskopisches Instrument beschrieben, welches eine Linsenanordnung und eine Plattform zur Halterung einer Probe aufweist. Das System enthält einen Lichtpunktabtaster, bei welchem das Licht von diesem durch die Linsenanordnung auf die Probe gerichtet wird. Das System weist auch eine

Einrichtung auf, weiche auf das Licht anspricht, das auf die Probe zur Erzeugung eines Signals gerichtet ist, welches für dessen Farbdichte repräsentativ ist. Es ist eine elektronische Schaltung vorgesehen, welche auf die Signale anspricht und an das Gerät zu dessen Brennpunktänderung angeschlossen ist,

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Die auf das Signal ansprechenden elektronischen Einrichtungen verändern den Brennpunkt des Geräts mehrere Male und weisen eine auf das Signal ansprechende Entscheidungseinrichtung zur Bestimmung des Optimalbrennpunktes und zur Bewegung des Gerätes in den optimalen Brennpunkt auf. Auf das Signal ansprechende Quantisiereinrichtungen sind zur wirksamen Bestimmung der Brennpunktposition vorgesehen, welche die schärfste Auflösung der von dem Gerät geprüften Probe vorsieht.

Diese Systeme arbeiten zwar wirksam und zuverlässig, ihre Konstruktion schließt jedoch die Verwendung von ausgeklügelten Bestandteilen und einer logischen Schaltung ein, wodurch diese Systeme äußerst komplex und teuer werden.

In der U.S.-Patentschrift Nr. 2 833 180 (Wasner) ist ein relativ einfaches mechanisches System zur Grob-Vorfokussierung eines Mikroskops beschrieben. Zu diesem Zweck wird hiernach eine feste oder einstellbare Anhalte-, Kalibrier- oder Meßeinrichtung verwendet, die auf einer Einrichtung befestigt ist, welche mit dem beweglichen Objekttisch des Mikroskops verbunden ist. Ein Phantomgleitkörper oder dergleichen mit derselben Dicke wie das die Probe auf dem Objekttisch halternde Objektglas ist zwischen den Anschlägen oder Sperren angeordnet, um zu verhindern, daß der Objekttisch näher an das Objektivlinsensystem herangebracht wird als um einen vorbestimmten Abstand. - h -

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Während die Vorrichtung nach der letztgenannten U.S.-Patentschrift sehr vorteilhaft ist bei der Durchführung einer Gitbvorfokussierung des Mikroskops, läßt die Vorrichtung dodi insofern viel zu wünschen übrig, was eine genaue Feinfokussierung betrifft, wie man sie bei der Blutanalyse, z.B. dem differenüellen Zählen benötigt.

Es ist daher Aufgabe dieser Erfindung, in einem Mikroskop ein selbstfokussierendes Objektiv vorzusehen, welches die verschiedenen Nachteile der bekannten Objektive überwindet.

In vorteilhafter ¥eise sorgt das Mikroskop gemäß der Erfindung für eine äußerst einfache Einrichtung zur wirksamen Feinselbstfokus sie rung einer mikroskopischen Objektivlinsenanordnung.

Vorteilhaft ist es gemäß der Erfindung ferner, in Kombination mit einem Mikroskop mit einem selbstfokussierenden Objektiv eine Einrichtung zur wirksamen Bewegung eines die Probe tragenden Objekttisches zu verschiedenen seitlichen und Vertikalstellungen bezüglich der Objektivlinsenanordnung vorzusehen.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß ein Mikroskop vorgesehen ist, auf welchem ein eine Probe tragender Objekttisch vorgesehen ist und welches ein Linsensystem mit einer Objdctivlinsenanordnung aufweist, wobei der Linsen-

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aufbau und der Objekttisch so angeordnet sind, daß sie relativ zueinander bewegt werden können, um das Linsensystem auf einem Teil der Probe zu fokussieren, ferner durch Vorsehen einer Fokussxerexnrxchtung, die auf der Anordnung zur Berührung eines Teils der Probe angebracht ist, wenn die Objektivlinsenanordnung (im folgenden das Objektiv genannt) und der Objekttisch aufeinander zu gebracht werden, um die Linse in einem hinreichenden Abstand von der Probe derart anzuordnen, daß Teile der Probe im Brennpunkt sind.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung sind Einrichtungen vorgesehen für das Bewegen des Objekttisches zum Objektiv hin und von diesem fort sowie zur intermittierenden Bewegung des Objekttisches in Querstellungen, um z.B. verschiedene Probenteile in das Gesichtsfeld zu bringen. Diese Einrichtung weist eine Steuereinrichtung auf, die in Abhängigkeit von einem ersten Signal arbeitet, um den Objekttisch zum Objektiv zu der verlängerten Stellung zu bewegen, in welcher ein Probenteil automatisch in den Brennpunkt gebracht wird. Die Steuerung wird auch in Abhängigkeit von einem zweiten Signal betätigt, um den Objekttisch sich vom Objektiv zu einer zurückgezogenen Stellung bewegen zu lassen, nachdem das erste Signal beendet ist, und sie wirkt auch in Abhängigkeit von einem dritten Signal, um den Objekttisch seitlich bewegen zu lassen und ein anderes Probenteil in das Mikroskopgesichtsfeld einzustellen. Das dritte Signal tritt auf, nachdem der Objekttisch zu der zurückgezogenen Stellung bewegt ist.

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-ς.

Weitere Vorteile, Meikmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung im Zusammenhang mit den Zeichnungen. Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht eines Teils eines herkömmlichen Mikroskops unter Verwendung einer selbstfokussierenden Einrichtung und der Objekttischeinstelleinrichtung gemäß der Erfindung,

Fig. 2 eine vergrößerte perspektivische Darstellung eines Teils des in Fig. 1 gezeigten Mikroskops, wobei eine Probe auf einem Objektglas gehaltert ist,

Fig. 3 eine vergrößerte, teilweise abgebrochene Seitenansicht eines Teils des in Fig. 2 gezeigten Objektivs,

Fig. 4 eine vergrößerte Seitenansicht eines Teils des Objektivs im Brennpunkt auf der von dem Objektglas gehalterten Probe über die Verwendung einer selbstfokussierenden Einrichtung gemäß der Erfindung,

Fig. 5 eine Schnittansicht entlang der Linie 5-5 in Fig. 4,

Fig. 6 die Seitenansicht eines Teils des in Fig. 2 gezeigten Mikroskops während einer Stelle bei der Prüfung einer Probe,

Fig. 7 eine ähnliche Ansicht wie die nach Fig. 6 bei einer anderen Stellung bei der Prüfung einer Probe und

Fig. 8 ein gemischt digital analoges logisches Diagramm der Steuerschaltung zur Bewegung des Mikroskopobjekttischs.

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bein den Figuren zeichnen gleiche Bezugszahlen gleiche Teile, und in Fig. 1 ist ein Mikroskop 20 gezeigt. Dieses ist ein halb-automatisches, selbstfokussierendes Gerät, welches grundsätzlich ein Linsensystem 22 aufweist, das auf einem festen Arm 24 über einem beweglichen Objekttisch 26 gehaltert ist. Das Linsensystem 22 hat herkömmlichen Aufbau und

(Okular)

weist eine (nicht dargestellte) Augenlinse, einen (nidit dargestellten) Feldlinsenaufbau, der in einem Teil 28 befestigt ist, und mehrere Objektive 30 mit unterschiedlicher Fokuslänge auf, die auf einem sich intermittierend bewegenden Revolverkopf oder Revolver 32 befestigt ist Jedes Objektiv hat herkömmlichen Aufbau oder kann von der Art mit Luftraum oder Ölimmersion sein. Bekanntlich weisen diese Objektive eine sich ineinander schiebende Schnabelhülse 3^ auf, in der verschiedene, das Objektiv bildende optische Elemente befestigt sind. Die Hülse 3k ist "gekoppelt", damit sie in d/er Lage ist, in der Büchse oder dem Halter 36 des Objektivs 30 um eine Verschiebung 31 (Fi&· 6) ineinandergeschoben zu werden. Bei herkömmlicher Verwendung dient die Kopplung der Linsenanordnung, d.h. die Fähigkeit der Linsenbefestigungshülse, bezüglich des festen Gehäuses sich nach oben oder unten zu bewegen, der Verhinderung einer unbeabsichtigten Beschädigung des Linsenaufbaus für den Fall» daß man die Probe beim Fokussieren des Mikroskops einen Druck auf die Linse erzeugen läßt. Bei der augenblicklichen Anwendung wird die Kopplung in Verbindung mit selbstfokussierenden Einrichtungen verwendet, die im einzelnen nachfolgend beschrieben werden, um das automatische Fokussieren dner Probe zu gewährleisten.

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Wie man sieht, ist das Mikroskop 20 mit einem festen Objektiv versehen, bei welchem die Brennpunktseinstellung oder Fokussierung durch die Bewegung des Objekttisches auf das vertikal in fester Position befindliche Objektiv oder von diesem fo rt erreicht wird. Die Vertikaleinstellung des Objekttisches 2.6 wird durch eine, herkömmliche Zahnstange 38 und ein Ritzel 40 erreicht, welches auf einem drehbaren Fokusknopf 42 angebracht ist.

Der Bedienungsmann dreht den Einstellknopf 42, der mit dem Zahnrad oder Ritzel 4o verbunden ist, wodurch dieses Ritzel oder Stirnrad gedreht wird und die Zahnstange 38 und den darauf angebrachten Objekttisch entsprechend derjenigen Richtung, in welcher der Knopf 42 gedreht wird, nach oben oder nach unten bewegt.

Wie man in den Fig. 1, 6 und 7 deutlich erkennt, besteht eine gewisse Toleranz oder ein Spiel zwischen den in Eingriff befindlichen Zähnen der Zahnstange und des Zahnrades. Dieses mit der Bezugszahl 43 (Fig. 7) bezeichnete Spiel stellt den Betrag dar, um welchen der Objekttisch 2.6 vertikal bezüglich des festen Objektivs 30 während des automatischen Fokussierens gemäß der Erfindung verschoben wird.

Wie ausführlich unten noch beschrieben wird, ist der Objekttisch 2.6 auf einer sich intermittierend bewegenden Einrichtung 44 angebracht, welche direkt über mehrere Schrauben 46

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an der Zahnstange 38 angebracht ist. Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung arbeitet die Einrichtung hh und stellt den Objekttisch 26 seitlich bezüglich der festen Objektivlinse 30 ein, um die Prüfung seitlicher Probenteile zu ermöglichen. Zu diesem Zweck weist die Einrichtung hh, die nachfolgend ausführlicher beschrieben wird, eine Einrichtung zur Bewegung des Objekttisches in jede von vier orthogonalen Richtungen auf, die zur optischen Achse des Objektivs 30 normal liegen. Zur bequemeren Darstellung sind die Richtungen, in welchen der Objekttisch 26 durch die Einrichtung hh bewegt wird, als heraus, hinein, rechts und links gemäß Darstellung in Fig. 2 gezeichnet.

Wie man in den Fig. 1 und 2 sieht, weist der Objekttisch 26 zwei herkömmliche Klammern 48 auf, die auf dem Objekttisch befestigt sind. Die Klammern h8 dienen zur Halterung eines herkömmlichen, die Probe halternden Objektglases 50, welches auf der oberen Fläche des Mikroskop-Objekttisches 26 und über dem darin befindlichen Beleuchtungsweg 5² (Fig. 5) gehalten wird.

Gemäß einem anderen Merkmal der Erfindung weist das Objektiv nach der Darstellung der Fig. 2 und 3 eine Einrichtung $h auf, die auf dem Objektiv angebracht ist, um die Objektivanordnung "selbstfokussierend" zu machen. Die Einrichtung %h weist einen Fuß auf, der nach unten um einen bestimmten Abstand in Richtung der optischen Achse des Objektivs herausragt. Der

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Fuß 5^ kann aus Metall oder Diamant gebildet sein und entweder durch Löten, Schweißen oder Kleben an der Bodenfläche 56 der Objektivgehäusehülse 3^ befestigt sein. Gemäß der bevorzugten Ausführungsform dieser Erfindung ist das freie Ende 58 des Fußes eben und liegt in der Ebene des mittleren Brennpunkts des Objektivs. Aus unten noch zu beschreibenden Gründen hat der Fuß $h einen äußerst kleinen Querschnittsbereich, z.B. von 30 Mikron im Durchmesser, und ist nahestmöglich am Gesichtsfeld des Linsensystems angebracht.

Für ein Objektiv mit einer 4θ X-Ölimmersion ist der Fuß 54 etwa 0,38 mm (0,015 Zoll) dick und ist derart fein geschliffen, daß der mittlere Brennpunkt des Gesichtsfeldes unter dem empfohlenen Arbeitsabstand gehalten wird.

Das selbstf okussierende Objektiv gemäß der Erfiitung ist so angeordnet, daß es relativ zu der zu prüfenden Probe zu einer Stellung bewegt wird, in welcher der Fuß $K auf der Probe derart ruht, daß der Teil der Probe unmittelbar neben dem Fuß sich im Brennpunkt befindet.

Bei der Prüfung von Blutabstrichen mit dem Mikroskop gemäß der Erfindung ruht die ebene Bodenfläche 56 des Fußes $k in der Praxis auf Zellen 60 innerhalb der Probe 62 und neben

in dem in Fig. 4 gezeigten Gesichtsfeld. Man sieht, daß dem keilf örmigei, in Fig. 4 gezeigten^Abstrich, in welchem verschiedene Zellen bei verschiedenen Niveaus des Abstriches

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liegen, der Fuß 54 mithilft, das Objektiv im geeigneten Brennpunkt dadurch zu halten, daß er auf Zellen neben dem Feld ruht, welche Dicke des Abstrichs auch immer an dieser Stelle vorliegt. Außerdem fand man, daß die weißen Zellen in dem Blutabstrich auch dazu neigen, mit einer Dicke abgestrichen zu werden, welche der mittleren Dicke der roten Blutkörperchen an derselben Stelle entspricht. Deshalb befinden sich weiße Blutkörperchen auch im virtuell identischen Brennpunkt zu den roten Blutkörperchen an anderen Stellen des Blutabstrichs. Dieser Faktor, gekoppelt mit der damit verbundenen Tiefe des Linsenfeldes, hält die Blutkörperchen im Brennpunkt.

Wie man am besten in Fig. 5 sieht, ruft der Kontaktbereich des Fußes 54 auf den Blutkörperchen des Blutabstrichs ein Zerbrechen dieser Körperchen hervor. Da jedoch der Kontaktbereich des Fußes, welcher Aufstandsfläche genannt wird, klein ist, z.B. mit einem Durchmesser von etwa 0,27 mm (0,005 Zoll), stellt die Anzahl der beschädigten oder verstümmelten Blutkörperchen einen unbeachtlichen Bruchteil der zu prüfenden Blutkörperchen dar.

Man hat bestimmt, daß das Gewicht des "gekoppelten" Objektivs ausreicht, um die Berührung des Fußes auf der Probe zu halten, und daß infolge des konstanten Gewichts eine hervor- ■ ragende Wiederholbarkeit der Fokussierung erreicht wird.

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Außerdem hat man festgestellt, daß für Objektgläser unterschiedlicher Dicken und solcher Objektgläser, die gebogen und sogar etwas geriffelt sind, weil der Fuß sehr nah am Gesichtsfeld liegt, eine gute Fokussierfähigkeit aufrechterhalten wird.

Vie im folgenden im einzelnen beschrieben wird, ist der Objekttisch 26 so angeordnet, daß er nach oben bewegt werden kann, um das automatische Fokussieren des Objekttisches durchzuführen, nachdem der Objekttisch einmal in die vertikale Grobstellung durch Drehen des Einstellknopfes kZ gebracht worden ist. Die feine Aufwärtsbewegung des Objekttisches zum Fokussieren erreicht man über ein Solenoid 6k, welches mit der Zahnstange 38 verbunden ist und geeignet ausgebildet ist, um die Zahnstange und den an dieser angebrachten Objekttisch um einen Abstand zu bewegen, der gleich dem Betrag der Toleranz oder des Spiels 42 zwischen der Zahnstange 38 und ,dem Zahnrad kO ist. Wenn das Solenoid erregt wird, wird der Objekttisch - wie später beschrieben wird - um die Verschiebung 31 nach oben bewegt, woraufhin die Probe in Berührung mit dem Fuß 3k des Objektivs gelangt und tatsächlich die Linsenbefestigungshülse 3k nach oben bewegt. Das Ineinanderschieben oder "Koppeln" der Hülse 3k des Linsenaufbaus stellt sicher, daß das Objektiv sicher über seiner untersten Stellung angeordnet ist. Dieses Merkmal stellt sicher, daß bei Anordnen des Objektivs über einem anderen Probenteil, welcher sich in einer unteren Vertikalstellung befindet, der Fuß des Objektivs nichtsdestoweniger

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in Berührung mit der Probe bleibt, um das automatische Fokussieren des Linsensystems zu bewirken.

Eine Schraubenfeder 65 ist vorgesehen, die an einem stationären Teil des Mikroskops 20 durch ein mit einem Gewinde versehenen Befestigungsmittel 67 angebracht ist. Das untere Ende der Schraubenfeder 65 ist an der Oberseite der Zahnstange 38 durch mit Gewinde versehene Befestigungseinrichtungen 69 angebracht. Die Feder spannt die Zahnstange 38 nach oben derart vor, daß das Solenoid 64 nicht das ganze Gewicht des Objekttisches stützen'muß, wenn es den Objekttisch anhebt. Die Zugkraft der Feder überschreitet niemals das Gewicht des Objekttisches, so daß die Zahnstange 38 immer auf dem Zahnrad 40 ruht.

Für gewisse Beobachtungen wird es von Zeit zu Zeit für den Bedienungsmann notwendig sein, die automatische Fokussiereinrichtung zu überlagern. Dies kann man auf zwei Arten erreichen. Nach der einen Art kann die Handfokussiereinrichtung des Mikroskops, das ist der Einstellknopf 42, um einen Ab-stand von wenigen Mikron von Hand betätigt werden. Das Objektiv erreicht seine unterste Bewegungsstellung, und dann wird der Eingriff mit dem Fuß gelockert. Alsdann werden verschiedene Brennebenen im Gesichtsfeld beobachtet, sobald die Probe den Fuß des Objektivs verläßt. Alternativ können die (nicht gezeigten) Ablesevorrichtungen entweder von Hand herein oder herausbewegt werden. Die Feldlinse

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kann ebenfalls manuell betätigt werden, um unterschiedliche Brennebenen zu erhalten, ohne die Berührung des Fußes mit der Probe aufzulösen.

Man erkennt, daß das selbstfokussierende Objektiv gemäß der Erfindung einen erheblichen Wert hat, insbesondere für die Benutzung in automatischen Differentialzählern, denn entweder vermindert es den Intelligenzgrad, der zur Fokussierung erforderlich ist, oder hält ihn minimal. In Beispielen, wo das selbstfokussierende Objektiv eine Feinkorrektur von Hand benötigt, ist der Fehlarbereich auf einen sehr kleinen ¥ert reduziert, z.B. + oder - 2 Mikron.

Andere Vorteile des selbstfokussierenden Objektivs gemäß der Erfindung bestehen darin, daß dieses Objektiv die Periodenzeit des Prüfsystems entweder dadurch vermindert, daß die Brennpunktskorrekturen eliminiert werden oder daß sie minimal gemacht werden. Ferner neigt das selbstfokussierende Objektiv noch dazu, die Schwankungen oder Vibrationen wegen der Dämpfung des Eingriffs des Fußes der Probe zu reduzieren. Da sich der Fuß mit der Probe in Eingriff befindet, ist das Mikroskopsystem auch weit weniger einer äußeren Schwingung unterworfen, weil die Probe und die Linse zusammen und ohne relatdsre Bewegung zwischen diesen Teilen schwingt oder vibriert,

Wie oben erwähnt, ist der Objekttisch 2.6 so angeordnet, daß er entsprechend den Erfordernissen der Prüfung des Objektglases bewegt wird. Zu diesem Zweck weist das Mikroskop 20

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eine regelmäßige Tastenanordnung 66 (s. Fig. 8) und eine zugeordnete Schaltung auf, welche auf die Tasten der Gruppierung zur Betätigung der Objekttischbewegungseinrichtung 44 gemäß den Erfordernissen der Probenprüfung anspricht.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Tastengruppierung 66 fünf Tasten auf, wobei eine Taste jeder der vier horizontalen X- und Y-Achsenrichtungen zu- , geordnet ist, in welchen der Objekttisch bewegt wird, d.h. in der Richtung hinein, heraus, rechts/und links. Die fünfte Taste ddeit der Bewegungssteuerung des Objekttisches in einer vertikalen Richtung, d.h. entlang einer Achse parallel zur optischen Achse des Mikroskops.

Die Objekttischbewegungseinrichtung 44 weist unter anderem (nicht gezeigt) zwei Schrittmotore 72 und "Jh auf. Jeder Motor ist ein Umkehrmotor und dreht nach Empfang des Signals an seinem "Vorwärts"-Eingang in Vorwärtsrichtung und dreht in Rückwärtsrichtung nach Empfang eines Signals an seinem "Umkehr"-Eingang. Der Motor 72 arbeitet, wenn er sidi in Vorwärtsrichtung bewegt, um den Objekttisch 22 sich nach rechts drehen zu lassen, und wenn er sich in die entgegengesetzte Richtung dreht, um den Objekttisch sich nach links bewegen zu lassen. Der Motor 7^ arbeitet bei der Drehung in Vorwärtsrichtung, um den Objekttisch 26 bezüglich des Mikroskops hineinbewegen zu lassen, und bei der Drehung in entgegengesetzter Richtung, um den Objekttisch 26 herausbewegen zu lassen.

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Wie nachfolgend im einzelnen beschrieben wird, ist die Steuereinrichtung 70 so angeordnet, daß sie die Motoren 72 und 7^ nach Niederdrücken einer entsprechenden Taste führt, um das Gesichtsfeld des Mikreeskops sich etwa 4θΟ Mikron in der gewünschten Richtung bezüglich der Probe bewegen zu lassen.

Wie man in Fig. 8 sieht, weist der Tasten- oder Objekttisch-Steuerbedienungstisch 66 eine "EIN"-Taste 76, eine "AUS"-Taste 78, eine "RECHTS"-Taste 80 und eine "LINKS"-Taste 82 sowie eine "AUF"-Taste 84 auf. Elektrische Leitungen 100, 102, 104, 106 und 108 sind an Tasten 76, 78, 80, 82 bzw. 84 angeschlossen und als die "Rechtseingang"-Leitung, "Linkseingangs"-Leitung , "HineineingangsH-Leitung, "Heraus"-Eingangsleitung und "Auf-Ab-Eingangs"-Leitung der logischen Schaltung 70 bezeichnet. Wie man sieht, ist jede der Leitungen 100, 102, 104 und 106 als getrennter Eingang an ein ' 4 -Eingangs-ODER-Gatter 110 angeschlossen. Außerdem ist die Leitung 100 als ein Eingang zu einem Doppeleingangs-UND-Gatter 112 angeschlossen, welches als das "Rechtsfreigabe^H-UND-Gatter bezeichnet ist. Ebenso liegt die Leitung 102 als ein Eingang an einem Doppeleingangs-UND-Gatter 114, welches als das "Links-Freigabe "-UND-Gatter bezeichnet ist, die Leitung 104 ist als ein Eingang an einem Zweifacheingangs-UND-Gatter II6 angeschlossen, welches als das "Hineinfreigabe"-UND-Gatter bezeichnet ist, und die Leitung 106 ist als ein Eingang

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eines Zweifacheingangs-UND-Gatters 118 angeschlossen, welches als das "HERAUS»-Freigabe-UND-Gatter bezeichnet ist.

Es sei bemerkt, daß die Tasten 76, 78, 80 und 82 jeweils einen Schalter aufweisen, der beim Niederdrücken die dem Schalter zugeordnete Leitung mit einer positiven Spannung verbindet.

Der Ausgang des UND-Gatters 112 liegt an dem "VORWÄRTS"-Eingang 120 des "RECHTS-LINKS¹¹-Schrittmotors 74, und der Ausgang des "LINKSFREIGABE"-UND-Gatters 114 liegt an dem

UMKEHR"-Eingang 122 dieses Motors. Ebenso ist der Ausgang des "HINEINFREIGABE"-UND-Gatters 116 an dem "VORWÄRTS"-Eingang 124 des "HINEIN-HERAUS"-Schrittmotors 72 angeschlossen, und der Ausgang des "HERAUSFREIGABE"-UND-Gatters 118 ist an dem "UMKEHR"-Eingang 126 dieses Motors/angeschlossen.

Der Ausgang des 4-EINGANGS-ODER-Gatters 110 ist an der Leitung 128 angeschlossen, die als ein Eingang zu einem Zweieingangs-UND-Gatter 130 angeschlossen, das als "AUF-AB-"-UND-Gatter bezeichnet ist. Die Leitung 128 ist auch als der Eingang zu einem monostabilen Multivibrator oder Einkreismultivibrator 132 angeschlossen. Der monostabile Multivibrator 132 weist einen richtigen Ausgangsanschluß 134 bzw. Anschluß entsprechend dualer eins sowie einen umgekehrten Ausgangsanschluß 136 auf. Der Anschluß 136 ist über eine entsprechend numerierte Leitung als der andere Eingang an

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dem Zwei eingangs-'!A.UF-ABi-UND-Gatt er 130 angeschlossen. Der richtige Ausgangsanschluß 13^ des monostabilen Multivibrators 132 ist über eine entsprechend numerierte Leitung, die als die "Freigabe"-Leitung bezeichnet ist, als der zweite Eingang an dem "RECHTS«-Freigabe-UND-Gatter 112, dem "LINKS"-Freigabe-UND-Gatter 114, dem "HINEIN"-Freigabe-UND-Gatter 116 und dem "HERAUS"-Freigabe-UND-Gatter 118 angeschlossen.

Die "AUF-AB"-Leitung 108 ist an einen Eingang eines Zweieingangs- "AUF-AB" -ODER-Gatters 138 angeschlossen. Der andere Eingang des ODER-Gatters 138 ist an dem Ausgang des "AUF-AB-" UND-Gatters 130 angeschlossen. D_er Ausgang des "AUF-AB"-ODER-Gatters 138 ist an das Solenoid 64 angeschlossen und so angeordnet, daß er das Solenoid erregt, um es die zugeordnete Zahnstange 38 um den Betrag des Spieles h"} in der Anordnung der Zahnstange und des Zahnrades des Mikroskopes nach oben bewegen zu lassen, um den Fuß 5h in Berührung mit der Probe zu bringen und hierdurch die automatische Fokussierung des Objektivs in der oben beschriebenen Weise zu bewirken.

Wie man aus der nachfolgenden Beschreibung erkennt, arbeitet der Steuerschaltkreis JO nicht nut; um die seitlichen Bewegungen des Objekttisches bezüglich der optischen Achse des Mikroskops zu steuern, sondern um auch sicherzustellen, daß der Fuß sich nicht mit der Probe während einer beliebigen seitlichen Bewegung des Objekttisches in Berührung befindet, da ein solcher

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Eingriff die Probe verkratzen und auch zum Aufbau von Kratzteilchen auf dem Fuß $k beitragen könnte.

Der Betrieb der Steuerschaltung 70 ist folgender:

Das Mikroskop wird unter Verwendung des Fokussierknopfes kZ
von Hand fokussiert, um den Objekttisch grob in eine Stellung zu bewegen, in welcher das Objektiv 30 sich in enger Nachbarschaft zu der auf einem Objektglas 50 angebrafaten Probe befindet. Dann befindet sich der Objekttisch Z6 in seiner untersten Stellung, wie durch das Solenoid 6k eingerichtet.

Um das Mikroskop automatisch zu fokussieren, wird der "AUF"-Knopf 8k auf dem Objekttisch-Bedienungspult 66 niedergedrückt. Hierdurch wird ein "Hochsignal" auf der ¹¹ATJF-AB"-Leitung 108 zu dem ODER-Gatter 138 gegeben und deshalb das Solenoid über Leitung ikO erregt. Hierdurch bewegt das Solenoid die Zahnstange 38 des Mikroskops nach oben, um die Toleranz oder das Spiel zwischen der Zahnstange 38 und ihrem zugeordneten Zahnrad kO aufzunehmen. Die Aufwärtsbewegung der Zahnstange bewirkt die entsprechende Bewegung des Objekttisches 2.6 in seine "verlängerte Stellung", woraufhin der Fuß ^k auf dem Objektiv 30 in Berührung mit einem Teil der Probe 62 unmittelbar außerhalb des Feldes kommt. Das Verschieben des Solenoids, d.h.
die Größe des Spiels k3_t ist größer als der Abstand zwischen der Bodenfläche 56 des Fußes und der Probe, wie durch Drehen des Knopfes kZ eingerichtet, so daß nach Berührung des Fußes die weitere Aufwärtsbewegung des Objekttisches 2.6 das ¹¹An-

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koppeln" oder "Ineinanderschieben" des Objektivs veranlaßt. Der Betrag, um welchen die Linse gekoppelt werden kann, der mit der Bezugszahl 31 (Fig. 6) bezeichnet ist, ist größer als die Verschiebung 31 des Solenoids 6k, um die Linse für den Fall zu schützen, daß der Knopf kz so eingestellt ist, daß man den Objekttisch zu nahe an das Objektiv einstellt. Wenn der Fuß in der oben beschriebenen ¥eise in Stellung ist, befindet sich der im Gesichtsfeld liegende Probenteil im Brennpunkt und bleibt so lange darin, wie die ^MAUF"-Taste niedergedrückt bleibt. Nach Loslassen der "AUF"-Taste durch die Bedienungsperson erscheint ein "LOW"-Signal auf der "AUFAß" -Leitung 108. Wenn keine der anderen Tasten 76-82 niedergedrückt sind, ist der Ausgang des 4-Eingangs-ODER-Gatters 110 "LOW", wodurch das UND-Gatter 130, welches an diesem angeschlossen ist, entregt ist, woraufhin ein "LOW"-Signal auf dem anderen Eingang 142 des ODER-Gatters 138 erscheint. Wenn ^MLOW"-Signale an beiden Eingängen des ODER-Gatters 138 liegen, ist der Ausgang des Gatters "LOW", und dieses Signal bewirkt die Entregung des Solenoids, woraufhin das Solenoid die Zahnstange 38 und damit den daran angebrachten Objekttisch nach unten um einen Betrag des "Spiels" zur untersten oder "zurückgezogenen¹¹ Stellung bewegt.

Sollte der Bedienungsmann eine nochmalige Prüfung des Feldes wünschen., dann tritt durch Niederdrücken der "AUF"-Taste 84 der oben beschriebene Betrieb nochmals auf, und die Probe wird dazu gebracht, wiederum an derselben seitlichen Stel-

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lung bezüglich des Linsenaufbaus 30 zu fokussieren. Das Loslassen der ^HAUF"-Taste läßt die logische Schaltung den Objekttisch in der oben beschriebenen Weise nach unten führen.

Wenn sich der Objekttisch in seiner untersten Stellung befindet, d.h. nach dem Loslassen der "AUF"-Taste, ist der Objekttisch in die Lage versetzt, sich bezüglich des Linsenaufbaus zur Prüfung eines anderen Probenteils seitlich zu bewegen. Nimmt man beispielsweise an, daß jemand wünscht, eine Probe 400 Mikron rechts des zuvor geprüften Feldes zu prüfen, dann wird die "RECHTS"-Taste 80 niedergedrückt und nach unten gehalten. Nach dem Niederdrücken der "RECHTS"-Taste erscheint ein "Hoch-Signal" auf der "RECHTS"-Leitung 100 als ein Hngang zu dem "RECHTS"-Freigabe-UND-Gatter 112. Ein anderer Eingang zu dem UND-Gatter 112 wird über die "Freigabe"-Leitung 13^ vorgesehen, die mit dem richtigen Ausgang des monostabilen Multivibrators 132 verbunden ist. Da der Eingang zu dem monostabilen Multivibrator mit dem Ausgang des 4-Eingangs-ODER-Gatters 110 verbunden ist, erscheint ein "Hoch-Signal" auf der "RECHTS"-Leitung, und es erscheint auch an dem entsprechenden Exngangsanschluß des 4-Eingangs-ODER-Gatters und geht zum Eingang des monostabilen Multivibrators 132 durch. Diese Tätigkeit läßt den monostabilen Multivibrator die Zustände ändern, woraufhin ein "Hoch-Signal" an seinem richtigen Ausgang erscheint

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und über die "Freigabe"-Leitung 13^ zu dem anderen Eingang des "RECHTS"-Freigabe-UND-Gatter 112 vorgesehen wird. Das Zusammentreffen von "Hochsignalen¹¹ an beiden Eingängen des "RECHTS"-Freigabe-UND-Gatters führt zu einem "Hochsignal·¹, welches an dem "Vorwärts"-Eingang 120 des Schrittmotors 7k erscheint. Also beginnt der Schrittmotor, den Objekttisch über die Einrichtung kk nach rechts zu drehen. Wenn der monostabile Multivibrator 132 "unterbricht" bei Erreichen seiner vorbestimmten Zeitkonstante, dann ändert er automatisch die Zustände derart, daß sein richtiger Ausgang auf "LOW" geht, wodurch das "RECHTSⁿ-Freigabe-UND-Gatter 112 entregt wird. Hierdurch wird der Schrittmotor 7^ veranlaßt, mit der Bewegung des Objekttisches nach rechts aufzuhören, und der Objekttisch hält an.

In dem Augenblick, wenn der monostabile Multivibrator "unterbricht", erscheint ein "High-Signal" an seinem Umkehrausgang 136, der als ein Eingang zu dem "AUF-AB"-UND-Gatter 130 dient. Unter der Annahme, daß die "RECHTS"-Taste 80 niedergedrückt bleibt, erscheint ein "High-Signal" am Ausgang des 4-Eingangs-ODER-Gatters 110. Dieses Signal wird am anderen Eingang zu dem "AUF-AB"-UND-Gatter 130 vorgesehen, woraufhin ein "High-Signal" an seinem Ausgang erscheint. Das "High-Signal" vom UND-Gatter 130 wird als ein Eingang zu dem "AUF-AB"-ODER-Gatter I38 vorgesehen und geht durch dieses hindurch, um das Solenoid 6k zu erregen, woraufhin das Solenoid das Spiel in der Zahnstangen- und Zahnradanordnung aufnimmt und den Objekttisch nach oben in seine verlängerte oder ausgefahrene Stel-

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lung bewegt, um die Probe in der gleichen Weise zu fokussieren, wie oben in Verbindung mit dem Niederdrücken der ".AUF"-Taste beschrieben ist.

So lange die "RECHTS"-Taste 80 niedergedrückt bleibt, verbleibt der Objekttisch in der ausgefahrenen Stellung, wobei der Fuß 5^ i*¹ Berührung mit der Probe hierdurch das Mikroskop im Brennpunkt hält. Das Loslassen der Taste 80 veranlaßt den Objekttisch 26, sich in seine zurückgezogene Stellung in derselben Weise wie oben beschrieben, herunter zu bewegen.

Sollte der Bedienungsmann wünschen, ein Probenteil zu prüfen, welches in der Richtung von ihm fort liegt, d.h. herausliegt, dann wird die "Heraus*-Taste 78 niedergedrückt, und die logische Schaltung arbeitet in ähnlicher Weise wie oben in Bezug auf die Bewegung des Objekttisches nach rechts beschrieben ist, um die Erregung des "Umkehr"-Eingangs 126 des Schrittmotor-s 72 zu bewirken, woraufhin der Objekttisch sich von der Bedienungsperson fortbewegt, bis der monostabile Multivibrator 132 "unterbricht", woraufhin ein "LOW"-Signal an der "Umkehr"-Eingangsleitung 126 zum Anhalten des Motors erscheint .

Die "LINKS"- und "Hinein"-Taste 82 bzw. 76 arbeitet in ähnlicher Weise wie die Tasten 78 bzw. 80.

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Es ist beabsichtigt, daß zusätzliche Tasten auf dem Steuerbedienungstisch vorgesehen sein können, so daß das Feld des Mikroskops um einen kleineren Abstand von z.B. $0 Mikron jedesmal dann bewegt werden kann, wenn es erwünscht ist, eine spezielle Zelle oder ein besonderes Blutkörperchen auf dem Gesichtsfeld zu zentrieren, das am Umfang des Feldes sein kann, oder wenn es gewünscht ist, die Mitte des Feldes sorgfältig zu prüfen.

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Claims (1)

1. 262181]

   Patentansprüche

   ( 1J Mikroskop mit einem Objekttisch, auf dem eine Probe angeordnet ist, und einem Linsensystem mit einem Objektiv, dadurch gekennzeichnet, daß das Objektiv und der Objekttisch relativ zueinander derart bewegbar sind, daß das Linsensystem auf einem Teil der Probe fokussierbar ist^ auf dem Objektiv eine Fokussiereinrichtung zur Berührung eines Teils der Probe angeordnet ist, wenn das Objektiv und der Objekttisch zueinander gebracht sind, derart, daß das Objektiv von der Probe in einem hinreichenden Abstand so angeordnet ist, daß die Teile der Probe sich im Brennpunkt befinden.

   2. Mikroskop nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Objektiv eine Kupplungseinrichtung aufweist zur Aufnahme der relativen Bewegung zwischen dem Objektiv und dem Objekttisch nach Berührung der Fokussiereii.richtung der Probe.

   3. Mikroskop nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daL die Fokussiereinrichtung einen Fuß aufweist, der aus dem Objektiv herausragt.

   h. Mikroskop nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß jedes Ende des Fußes in der Tiefe des Feldes des Objektivs liegt.

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   5. Mikroskop nach Anspruch h, dadurch gekennzeichnet, daß das freie Ende des Fußes eben ist.

   6. Mikroskop nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnittsbereich des freien Endes des Fußes relativ klein ist.

   7· Mikroskop nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Bereich, in welchem das freie Ende des Fußes die Probe berührt, sich unmittelbar neben dem Gesichtsfeld befindet.

   8. Mikroskop nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Objektiv bzw. der Linsenaufbau fest ist und der Objekttisch auf das Objektiv zu bewegbar ist und daß eine Steuereinrichtung vorgesehen ist, die in Abhängigkeit von einem ersten Signal derart betätigbar ist, daß der Objekttisch veranlaßt wird, in der verlängerten oder ausgefahrenen Stellung gehalten zu werden, in welcher der Fuß die Probe berührt.

   9. Mikroskop nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung in Abhängigkeit von einem zweiten Signal derart betätigbar ist, daß der Objekttisch sich zu einer zurückgezogenen Stellung vom Objektiv fort derart bewegen läßt, daß der Fuß die Probe nicht berührt.

   10- Mikroskop nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Signal am Ende des ersten Signals auftritt.

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   11. Mikroskop nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung auf ein drittes Signal derart anspricht, daß der Objekttisch seitlich zur Einstellung eines anderen Probenteils in dem Gesichtsfeld bewegbar ist und daß das dritte Signal auftritt, nachdem der Objekttisch sich in die zurückgezogene Stellung bewegt hat.

   12. Mikroskop nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung eine logische Schaltung aufweist, die wirksam die Querbewegung des Objekttisches ausschließt, bevor er seine zurückgezogene Bewegung erreicht.

   13· Mikroskop nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung eine logische Schaltung und eine Handbetätigungseinrichtung aufweist zur Schaffung eines ersten Signals, solange die Einrichtung betätigt ist.

   Ik. Mikroskop nach Anspruch 13» dadurch gekennzeichnet, daß die von Hand betätigbare Einrichtung eine Taste zur Schaffung des ersten Signals so lange, wie die Taste nieder gedrückt ist, und zur Schaffung des zweiten Signals, wenn die Taste losgelassen wird, aufweist.

   15· Mikroskop nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung eine weitere von Hand betätigbare Einrichtung aufweist zur Schaffung eines dritten Signals und eines vierten Signals, wobei das vierte Signal in Abhängigkeit von der Betätigung der weiteren von Hand betätig-

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   baren Einrichtung vorgesehen ist und den Objekttisch in die zurückgezogene Stellung zu bewegen veranlaßt.und daß die Steuereinrichtung das dritte Signal vorsieht, nachdem der Objekttisch sich in seiner zurückgezogenen Stellung befindet,

   16. Mikroskop nach Anspruch I5, dadurch gekennzeichnet, daß die weitere von Hand betätigbare Einrichtung eine Taste zur Schaffung des vierten Signals aufweist.

   17· Mikroskop nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet , daß mindestens ein Schrittmotor zur Bewegung des Objekttisches seitlich um einen bestimmten Abstand vorgesehen ist.

   18. Mikroskop nach Anspruch 17> dadurch gekennzeichnet, daß eine Solenoideinrichtung mit Zahnstange und Zahnrad vorgesehen ist zur Veränderung der Stellung des Objektivs bezüglich des Objekttisches, daß die Zahnstange und das Zahnrad ein bestimmtes Spiel haben , daß das Solenoid mit der Zahnstange verbunden und in Abhängigkeit vom Niederdrücken der ersten Taste derart arbeitet, daß es das Spiel zur Bewegung des Objekttisches in die ausgefahrene Stellung aufnimmt, und in Abhängigkeit entweder zum Loslassen der ersten Taste oder Niederdrücken der zweiten Taste derart betätigbar ist, deß sie das Spiel erzeugt und damit den Objekttisch in die zurückgezogene Stellung bewegt.

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   262181?

   is

   19· Mikroskop nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche mit einem Objekttisch, einem Objektiv und einer automatischen Fokus siebeinrichtung für das Objektiv auf ein Teil der Probe, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung zur Bewegung des Objekttisches zum Objektiv hin und von diesem fort und zur intermittierenden Bewegung des Objekttisches in seitliche Stellungen derart vorgesehen ist, daß unterschiedliche Teile der Probe in das Gesichtsfeld bringbar sind, die Einrichtung eine Steuerung aufweist, welche in Abhängigkeit von einem ersten Signal betätigbar ist, um den Objekttisch auf das Objektiv hin in eine ausgefahrene Stellung zu bewegen, in welcher der Probenteil sich im Brennpunkt befindet, daß die Steuereinrichtung in Abhängigkeit von einem zweiten Signal derart betätigbar ist, daß der Objekttisch veranlaßt wird, sich von dem Objektiv zu einer zurückgezogenen Stellung fort zu bewegen nach Beendigung des ersten Signals, und in Abhängigkeit von einem dritten Signal derart betätigbar ist, daß der Objekttisch veranlaßt wird, sich seitlich zur Anordnung eines anderen Probenteils im Gesichtsfeld des Mikroskopes zu bewegen, und daß das dritte Signal auftritt, nachdem der Objekttisch sich in seine zurückgezogene Stellung bewegt hat.

   20. Mikroskop nach Anspruch 19» dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung eine logische Schaltung aufweist, die betätigbar ist, um die seitliche Bewegung des Objekttisches auszuschließen, bevor er seine zurückgezogene Stellung erreicht.

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   21. Mikroskop nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung eine von Hand betätigbare Einrichtung zur Schaffung des ersten Signals so lange aufweist, wie die Einrichtung betätigt ist.

   22. Mikroskop nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die von Hand betätigbare Einrichtung eine erste Taste zur Schaffung des ersten Signals so lange aufweist, wie die Taste niedergedrückt ist, sowie zur Schaffung des zweiten Signals, wenn die erste Taste losgelassen ist.

   23· Mikroskop nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung auch eine weitere von Hand betätigbare Einrichtung zur Schaffung eines dritten Signals und eines vierten Signals aufweist, wobei das vierte Signal in Abhängigkeit von der Tätigkeit der weiteren Einrichtung vorgesehen ist und den Objekttisch veranlaßt, sich in die zurückgezogene Stellung zu bewegen, und daß die Steuereinrichtung das dritte Signal vorsieht, nachdem der Objekttisch sich in seiner zurückgezogenen Stellung befindet.

   24. Mikroskop nach Anspruch 231 dadurch gekennzeichnet, daß die weitere von Hand betätigbare Einrichtung eine zweite Taste zur Schaffung des vierten Signals aufweist,

   25. Mikroskop nach Anspruch Zh₁ dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Schrittmotor zur Bewegung des Objekttisches seitlich vorgesehen ist.

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   2621311 •34-

   2.6. Mikroskop nach Anspruch 25» gekennzeichnet durch mindestens zwei Schrittmotore, wobei jeder Schrittmotor derart angeordnet ist, daß er den Objekttisch seitlich bezügliäi des Objektivs und in jeder Richtung entlang einer Bezugsachse bewegt, wobei die Achsen zueinander normal und in einer Ebene liegend (planar) angeordnet sind.

   27. Mikroskop nach Anspruch 26, gekennzeichnet durch ein Solenoid, welches mit dem Objektiv derart verbunden ist, daß es den Objekttisch entlang einer Achse bewegt, die normal zu einer Ebene des Objekttisches ist, und zwar zu der ausgefahrenen Stellung in Abhängigkeit vom Niederdrücken der ersten Taste zu der zurückgezogenen Stellung in Abhängigkeit entweder vom Loslassen der ersten Taste oder vom Niederdrücken der zweiten Taste.

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