DE3117254C2

DE3117254C2 - Mikroskop mit einem Gelenk zwischen dem Okular- und dem Objektivtubus

Info

Publication number: DE3117254C2
Application number: DE19813117254
Authority: DE
Inventors: Hans 8000 München Fießer
Original assignee: Karl Suess Kg Praezisionsgeraete fur Wissenschaft und Industrie - & Co 8046 Garching De GmbH
Current assignee: Karl Suess Kg Praezisionsgeraete fur Wissenschaft und Industrie - & Co 8046 Garching De GmbH
Priority date: 1981-04-30
Filing date: 1981-04-30
Publication date: 1983-01-20
Also published as: DE3117254A1

Description

55

Die Erfindung betrifft ein Mikroskop nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

In zunehmendem Maße erfolgt die Gestaltung des Arbeitsplatzes unter crgonomisclien Gesichtspunkten, d.h. der Arbeitsplatz soll arbeitswissenschafllichen Anforderungen genügen, so daß die Arbeitskraft den Arbeitsplatz möglichst bequem und in natürlicher Haltung benutzen kann. Dadurch sollen HalUirigsschä' den und vorzeitige Ermüdung der Arbeitskraft vermie* den werden. In der Regel soll ein Arbeitsplatz Von verschiedenen Personen benutzt werden, so daß zusätzliche technische Maßnahmen erforderlich sind, um eine einfache Anpassung des Arbeitsplatzes unter ergonomischen Gesichtspunkten an Personen mit unterschiedlicher Statur zu ermöglichen.

Dies gilt in besonderem Maße für Mikroskop-Arbeitsplätze, die ein außerordentlich genaues Arbeiten erfordern, so daß sich Ermüdungserscheinungen relativ rasch ergeben können. Häu.'ige Anwendungen von Mikroskopen finden sich beispielssveise in der Medizin, in der Biologie, bei Werkstoffuntersuchungen oder in der Meßtechnik zum genauen Einstellen von Werkstükken, und hier in letzter Zeit insbesondere bei der Halbleiterherstellung zur Ausrichtung von Masken und Wafern für den Belichtungsvorgang sowie zur Überprüfung der erzeugten Halbleiterstrukturen.

Aufgrund des fest vorgegebenen Strahlengangs des Mikroskops liegen die Positionen von Objekttisch und Okular relativ zueinander fest. So ist beispielsweise bei einfachen Mikroskopen der Tubus zwischen dem Okular und dem Objektiv häufig als gerader, feststehender Zylinder ausgebildet Bei modernen Mikroskopen ist der Tubus in zwei Teile, dem senkrecht stehenden Objektivtubus und dem oben schräg angesetzten Okulartubus mit Schrägeinblick, unterteilt; ein derartiges Mikroskop mit Schrägeinbiick ermöglicht zwar eine Verbesserung der Arbeitshaltung der Arbeitskraft, gestattet jedoch ebensowenig wie das Mikroskop mit geradem Tubus eine Anpassung an verschiedene Augenhöhen.

Aus dem DE-GM 79 31 427 ist ein Mikroskop mit Schrägeinblick gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bekannt, das ohne Veränderung der Höhe des Objekttisches eine Änderung der Augenhöhe ermöglicht. Bei diesem bekannten Mikroskop ist zwischen Objektivtubus und Okulartubus ein Zwischentubus mit Höhenverstellung vorgesehen, das aus zwei gegeneinander um eine waagerechte Achse verschwenkbaren Tubusteilen besteht. Ferner sind ein um die Schwenkachse der beiden Tubusteile mit dem halben Schwenkwinkel kippbaren Spiegel und eine zwischenabbildende Optik "orgesehen. die das vom Objektiv erzeugte Zwischenbild des Objekts in ein^r der Tubuslänge des Zwischenstücks entsprechenden Enu'rrnung vom ersten Zwischenbild nochmals abbildet. Zum Verschwenken des kippbaren Spiegels mit dem halben Winkel der Schwenkbewegung zwischen Objektiv und Okulartubus ist dabei eine aufwendig»; Zahnstangen-Rit/el-Anordnung vorhanden.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Mikroskop mit schwenkbarem Okulartubus mit Schrägeinblick anzugeben, das die Übertragung der Schwenkbewegung des Okulartubus auf den Spiegel zu vereinfacht.

Diese Aufgabe wird mit der kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs gelöst. Bei dieser Losung geht die Erfindung von dem Grundgedanken aus. zwischen dem Okulartubus und dem Objektivtubus ein Gelenk und in diesem eine Spiegelanordnung im Mikroskopstrahlengang vnr/iisehen. deren Stellung beim Verschwenken des Okulariubus gegenüber dem Objektivtubus in geeigneter Weise so verändert wird, daß der Strahlengang im Oktilai tubus und im Objektivtubus erhalten bleibt. Dadun h wird erreicht, dali beim Verschwenken des ükulartubus i\sr Anpassung ,in da· Augenhöhe das Sehfeld nicht verändert wird. Zu diesem Zweck ist zur Verstellung der Spiegelanordnung ein Gelriebe vorgesehen, das die Schwenkbewegung des Okulartubus in die erforderliche Spiegelbewegung untersetzt. Das Getriebe selbst besteht aus einem einfachen und damit relativ preiswerten Gestänge mit

zwei sich annähernd in > Srj?srichtung der Okulartubusachse erstreckenden, ineinander greifenden Hebelarmen. Dabei ist der eine Hebelarm außerdem an dem Okulartubus angelenkt, und der andere Hebelarm ist drehfest mit der Spiegelwelle verbunden.

Durch dieses erfindungsgemäße Getriebegestänge wird ein kompliziertes Zahnradgetriebe zum Verstellen des Gelenkspiegels vermieden.

Erfindungsgemäß sind ferner zum Abstimmen des erforderlichen Untersetzungsverhältnisses für den Antrieb des Gelenkspiegels Justiereinrichtungen vorgesehen, die insbesondere eine Veränderung der Position der Eingriffsstelle zwischen den beiden Hebelarmen ermöglichen.

Gegenüber der hier beschriebenen schwenkbaren Befestigung des einen Hebelarms am Okulartubus ist im Rahmen der Erfindung auch kinematisch umgekehrt eine entsprechende schwenkbare Befestigung dieses Hebelarms an Objektivtubus mit einer entsprechenden Änderung der Eingriffsverbindung zwischen den beiden Hebelarmen möglich.

Die Erfindung kann insbesondere bei Mikroskopen mit monokularem oder binokularem Okuiartubus sowie bei Stereomikroskopen eingesetzt werden. Die Geienkspiegelanordnung schließt auch für die Ablenkung des Strahlengangs gleichwirkende Prismenanordnungen ein.

Schließlich kann erfindungsgemäß noch eine an sich z. B. aus dem DE-GM 79 31 427 bekannte Rastsperre vorgesehen sein, mit deren Hilfe der Okulartubus in jeder beliebigen Schwenkstellung arretiert und gelöst werden kann.

Die Erfindung wird nachstehend mit Bezug auf die anliegende Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische, teilweise geschnittene Darstellung eines erfindungsgemäßen Mikroskops mit einem Gelenk zwischen dem Okular- und dem Objektivtubus.

Fig. 2 eine schematiche Teilschnitt-Seitenansicht des Mikroskopgelenks und

Fig. 3 eine Teilschnittansicht des Mikroskopgelenks etwa in Richtung cies Pfeils in F i g. 2.

Gemäß F i g. 1 weist ein Mikroskop ein Stativ 1 mit einer Grundplatte 2 und einem darauf angeordneten Tubusträger 3 auf. Auf der Grundplatte 2 ist entweder unmittelbar oder über einen nicht dargestellten Triebkasten ein Objekttisch 4 zur Aufnahme des zu untersuchenden Objekts 5 befestigt. Im Tubusträger 3 ist mit vertikaler Achse 6 ein Objektivtubus 7 gehalten, an dessen unterem Ende sich da₃ zum Objekt 5 weisende Objektiv 8 befindet. Am oberen Ende des Objektivtubus 7 ist der Okulartubus 9 angelenkt, an dessen freiem Ende das Okular 10 angeordnet ist. Der Strahlengang in den beiden Tuben verläuft im wesentlichen auf den beiden Tubusachsen, d. h. auf der Objektivtubusachse 6 und der Okulanubusachse 11.

Bei der in F ί g. I dargestellten Ausführungsform weist die Spiegelanordnung in dem Gelenk 12 zwei Spirgcl auf. und zwar einen im Objektivtubus 7 fest angeordneten Spiegel 13 und einen drehbaren Spiegel 14. in dessen Spiegelebene die Drehachse 15 des Gelenks 12 hegt. Die Spiegelcbcnen der beiden Spiegel 13 und 14 sind in Fig, 1 senkrecht zur Zeichenebene.

Bei der in Fig. I dargestellten Ausführuhgsform gelangt das vom Objekt 3 ausgehende Licht über das Objektiv 8 zu dem festen Spiegel 13, wird dort zu dem drehbaren Spiegel 14 reflektiert und gelangt von letzterem ins Okular 10. Der Strahlengang stimmt bei dem dargestellten Mikroskop mit monokularen Okulartubus in den beiden Tuben 7 und 9 mit den zugehörigen Tubusachsen 6 bzw. U überein. Bei Mikroskopen mit binokularem Ckulartubus, bei Stereomikroskopen oder bei Splitfield-Mikroskopen ist der Strahlengang im Bereich der beiden Tuben zwar anders, stimmt jedoch im Bereich des Gelenks mit der dargestellten Ausführungsform überein, so daß die hier gegebene Erläuterung ohne weiteres auf andere Mikroskope mit Tubengelenken übertragen werden kann.

Durch einfachste geometrische Überlegungen zeigt sich, daß bei Verschwenken des Okulartubus 9 um einen bestimmten Winkel der drehbare Spiegel 14 in der gleichen Richtung um einen halb so großen Winkel ^l!J gedreht werden muß, damit der Strahlengang in den beiden Tuben 7 und 9 erhalten bleibt.

Anstelle der in der F i g. 1 dargestellten Spiegelanordnung genügt an sich ein einziger ebener, drehbarer Spiegel in dem Gelenk 12, um den Strahlengang dort in der gewünschten Weise abzulenken. Dieser drehbare Spiegel ist mit seiner Spiegelebene senkrecht zur Zeichenebene der Fig. 1 anzuordnen, ,nd zwar im Schnittpunkt der beiden Tubusachsen 6 und 11. Dieser alternative, drehbare, ebene Spiegel 14' ist in F i g. 1 -⁵ gestrichelt eingezeichnet. In diesem Fall liegt die gemeinsame Drehachse des Gelenks 12 und des Spiegels \^fi bei 15' senkrecht zur Zeichenebene in Fig. 1. Auch in diesem Fall muß beim Verschwenken des Okulartubus 9 der drehbare Spiegel 14' um den halben Winkel verschwenkt werden, um den Strahlengang in den beiden Tuben 7 und 9 beizubehalten

Wie sich aus der vorstehenden Erläuterung der Fig. I »rgibt, liegt bei Verwendung der beiden Spiegel 13 und 14 die dem Gelenk und dem drehbaren Spiegel 14 gemeinsame Drehachse 15 /war auf der Okulanubusachse 11. ist jedoch gegenüber der Objektivtubusachse 6 versetzt; wird jedoch nur ein Spiegel (drehbarer Spiegel 14') verwendet, so liegt die dem Gelenk 12 und dem drehbaren Spiegel 14' gemeinsame Achse 15' auf dem Schnittpunkt der beiden Tubenachsen 6 und 11. in beiden Fällen ist jedoch das Untersetzungsverhältnis zwischen der Schwenkbewegung des Okulartubus 9 und der erforderlichen Schwenkbewegung des drehbaren Spiegels 14 bzw. 14' gleich 2:1.

^4> Nachstehend wird im Zusammenhang mit den F i g. 2 und 3 das erfindungsgemäße Getriebe näher erläutert, das /ur Erzeugung des erforderlichen Untersetzungs-•erhältnisses zwischen der Schwenkbewegung des Okulartubus 9 und dem drehbaren Spiegel erforderlich ¹⁽¹ ist. Die in F i g. 2 dargestellte Ausführungsform bezieht sich auf die im Zusammenhang mit F i g. I erläuterte Spiegelanordnung mit zwei Spiegeln, nämlich dem festen Spiegel 13 und dem drehbaren Spiegel 14.

Das erfindungsgemäße Getriebe weist einen ersten Hebehrir. ü auf. der etwa in Höhe der Okulartubusachse 11 am Okulartubus 9 angelenkt ist (Schwenkachse 18). Von dieser Schwenkachse 18 aus erstreckt sich de: erste Hebelarm 17 etwa in Richtung der Okulartubusachse 11 zum Gelenkspiegel 14. endet jedoch vor diesem. Am ^W) freien Knde des ersten Hebelarms 17 im ein sich in Längsrichtung des Hebelarms 17 erstreckender Schiit/ oder Langloch 19 vorgesehen. Auf der Spiegelwellc 16 mit ihrer Drehachse 15, auf der der Gelenkspiegel 14 befestigt ist, ist ein zweiter Hebelarm 20 gehalten, der ^b' sich ebenfalls annähernd in Richtung der Okulartubusachse 11, jedoch zur Schwenkachse 18 des ersten Hebelarms 17 hin erstreck!.. Im Bereich des Schlitzes 19> findet der Eingriff zwischen den beiden Hebelarmen 17

Ba Vf -

ΧΙ k

und 20 statt.

/ur Herstellung der gewünschten Getriebeverbindung ist an dem Objektivtubus 7 ein erster Zapfen 21 befestigt, der in den Schlitz 19 des ersten Hebelarms 17 eingreift. Am freien Ende des zweiten Hebelarms 20 ist » ein zweiter Zapfen 22 befestigt, der ebenfalls in den Schlitz 19 des ersten Hebelarms 17 eingreift, und zwar vom Gelenkspiegel 14 in Richtung der Okulartubusachse 11 gesehen, hinter dem ersten Zapfen 21. Anstelle des Schlitzes 19 können auch zwei getrennte, in Längsrich- '" tung des ersten Hebelarms 17 hintereinander angeordnete Langlöcher vorgesehen sein, die sich ebenso wie der Schlitz 19 in Längsrichtung des ersten Hebelarms 17 erstrecken und in die der erste bzw. der zweite Zapfen 21 bzw. 22 eingreifen, n

Das beschriebene Getriebe arbeitet in der folgenden Weise: Bei Verschwenken des Okulartubus 9 um die mit dem Gelenkspiegel 14 gemeinsame Drehachse 15 wird das eine Ende des ersten Hebelarms 17 mit der Schwenkachse !S ebenfalls um die Drehachse !5 ²ⁿ verschwenkt, da die Schwenkachse 18 des ersten Hebelarms 17 am Okulartubus 9 befestigt ist. Das andere Ende des ersten Hebelarms 17, das mit dem ersten Zapfen 21 über den Schlitz 19 in Eingriff steht, wird lediglich um diesen ersten Zapfen 21 gedreht und nur geringfügig in Längsrichtung des Schlitzes 19 gegenüber dem ersten Zapfen 21 versetzt, d. h. bei einer Schwenkbewegung des Okulartubus 9 bildet der ortsfeste erste Zapfen 21 im wesentlichen eine Schwenkachse des ersten Hebelarms 17 bezüglich des ortsfesten Objektivtubus 7. Dadurch wird der mit dem zweiten Hebelarm 20 fest verbundene zweite Zapfen 22 um die für den zweiten Hebelarm 20, den Gelenkspiegel 14 und den Okulartubus 9 gemeinsame Drehachse 15 verschwenkt, und zwar im gleichen Drehsinn wie der i¹· Okulartubus 9.

Der Schwenkwinkel des zweiten Zapfens 22 und damit des Gelenkspiegels 14 relativ zum Schwenkwinkel des Okulartubus 9 hängt dabei von den Relativabständen der beiden Zapfen 21 und 22 und der ·« Schwenkachse 18 von der Drehachse 15 ab. Da der Schwenkwinkel des Gelenkspiegels 14 bei der dargestellten Ausführungsform gleich dem halben Schwenkwinkel des Okulartubus 9 betragen soll, gilt die folgende angenäherte Beziehung zwischen den verschiedenen Abständen:

R R-I '

Ii = Abstand zwischen der Drehachse 15 und der

Schwenkachse 18,
r = Abstand zwischen der Drehachse 15 und dem

zweiten Zapfen 22,
/ = Abstand /wischen der Drehachse 15 und dem ersten Zapfen 21.

Diese angenäherte Gleichung wird etwa von der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform erfüllt. Diese Fig. 2 zeigt die Abmessungsverhältnisse eines tatsächlich gebauten Mikroskops mit dem erfindungsgemäßen Getriebe im ungefähren Maßstab 2 : I.

I Im oine genaue Anpassung des Untersetzunesvcrhältnisses vornehmen zu können, ist vorzugsweise der zweite Zapfen 22 mit Hilfe einer Justicrlasche 23 in Längsrichtung des zweiten Hebelarms 20 verschiebbar befestigt. Nach Abstimmung des Untersetzungsverhältnisses wird die Justierlasche 23 mit dem Zapfen 22 an dem zweiten Hebelarm 20 festgeschraubt.

Zur Veränderung der Mittellage des Schwenkbereichs für den Okulartubus 9 kann erfindungsgemäß eine Möglichst vorgesehen werden, um den ersten Zapfen 21 zur Einstellung dieser Mittellage um die Drehachse

15 zu verdrehen, und dann festzulegen. Zu diesem Zweck kann beispielsweise der erste Zapfen 21 an der Stirnseite einer die Spiegelwelle 16 umgreifenden Hülse 24 befestigt sein, die zum Verstellen des ersten Zapfens 21 verdreht werden kann und in der gewünschten Stellung entsprechend der gewünschten Mittellage des Okulartubus festgelegt werden kann. Die Spiegelachse

16 ist innerhalb der Hülse 24 frei drehbar.

Das erfindungsgemäße Getriebe weist für übliche Schwenkwinkelbereiche des Okulartubus ausreichende Genauigkeit auf. Hierfür können die Abmessungen der Hebelarme 17 und 20 und die Positionen der Zapfen 21 und 22 zur Erfüllung der gewünschten Toleranzen gewählt werden.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Mikroskop mit einem Gelenk (12) zwischen dem Okulartubus (9) und dem Objektivtubus (7) und einem Getriebe zum gleichzeitigen Verstellen eines Spiegels (14) im Gelenk (12) entsprechend der Änderung des Winkels zwischen dem Okular- und dem Objektivtubus, wobei der Spiegel auf einer Spiegelwelle (16) um eine zu der durch die beiden Tubusachsen (6 und 11) aufgespannten Ebene senkrechte Drehachse (15) über das Getriebe verdrehbarist, gekennzeichnet durch

a) einen ersten Hebelarm (17), der sich annähernd

in Richtung der Okulartubusachse (11) erstreckt, mit seinem einen Ende am Okulartubus (9) angelenkt ist und mit seinem anderen Ende über ein sich in seiner Längsrichtung erstrekkendes Langloch (19) in Eingriff mit einem am Objektivtubus (7) angeordneten ersten Zapfen (21) steht, und

b) einen ,nit der Spiegelwelle (16) drehfest verbundenen /weiten Hebelarm (20), an dessen freiem Fnde ein zweiter Zapfen (?2) befestigt ist. der in ein sich in !,angsrichtung des ersten Hebelarms (17) erstreckendes zweites Langloch (19) eingreift.

2. Mikroskop nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste und das zweite Langloch als gemeinsamer Schlitz (19) ausgebildet ist.

3. Mikroskup nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Zapfen (21) gegenüber dem Objektivtubus (7) justierbar ist.

4. Mikroskop nach ~inem c'.r Ansprüche 1 bis 3. dadurch gekennzeichne» daß der/weite Zapfen (22) js gegenüber dem zweiten Hcbel& -n (20) justierbar ist.

5. Mikroskop nach Anspruch 3 oder 4. gekennzeichnet durjh eine zur Spiegelwelle (16) koaxiale, verdrehbare und feststellbare Hülse (24), an deren Stirnseite der erste Zapfen (21) angeordnet ist. 4η

6. Mikroskop nach Anspruch 4 oder 5. dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand des zweiten Zapfens (22) von der Drehachse (15) der Spiegelwelle (16) durch Verstellen des Zapfens veränderbar is^.

7. Mikroskop nach einem der Ansprüche 1 bis 6. dadurch gekennzeichnet, daß der Spiegel (14) auf einem teilweise ausgesparten Abschnitt der Spiegelwelle (16) befestigt ist.

8. Mikroskop nach einem der Ansprüche I bis 7. gekennzeichnet durch eine Rastsperre zum Arretiercn des Okulartubus in einer Schwenkstellung.