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Einrichtung zur Erzielung stereoskopischer Wirkungen bei binokularen
und Projektions-Mikroskopen Die Erfindung bezieht sich auf Mikroskope, sowohl auf
monokulare, die Projektionszwecken dienen, als auch auf binokulare mit physikalischer
Strahlenteilung. Ihr Ziel ist es, mit Hilfe der Anaglyphenmethode und Einrichtungen,
welche bei Mikroskopen eine geometrische Strahlenteilung bewirken, stereoskopische
Wirkungen in der einfachsten Weise zu erreichen. Nach der Anaglyphenmethode werden
den beiden Augen des Beobachters zwei Bilder dargeboten, welche parallaktische Verschiedenheiten
aufweisen, die für das Zustandekommen eines stereoskopischen Effektes charakteristisch
sind. Beide Teilbilder werden in zwei einander komplementären Farben übereinandergedruckt
oder projiziert. Durch zwei vor die Augen des Beobachters gesetzte Farbenfilter
wird für jedes Auge eines der beiden Teilbilder unterdrückt. Die geometrische Strahlenteilung
läßt sich durch ein Grün-Rot-Doppelfilter realisieren, das in der Austrittspupille
des Mikroskops angeordnet wird.
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Nach der Erfindung wird ein solches Doppelfilter in der Nähe der Eintrittspupille
des Mikroskopkondensors angeordnet. Dadurch werden zwei mikroskopische Bilder verschiedener
Färbung erzeugt, die parallaktische Verschiedenheiten aufweisen, wie sie bei geometrischen
Strahlenteilungen auftreten, welche allen stereoskopischen Mikroskopen mit nur einem
Objektiv als Grundlage dienen. In der üblichen Weise wird eines der beiden mikroskopischen
Teilbilder durch Filter, welche dieselbe Färbung aufweisen wie die Teilungsfilter,
für je ein Auge unterdrückt. Das Verfahren ist auch auf binokulare Mikroskope, die
mit einer Einrichtung zur physikalischen Strahlenteilung versehen sind, anwendbar.
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Die Abb. i der Zeichnung zeigt schematisch die Einrichtung gemäß der
Erfindung bei mikroskopischen Projektionseinrichtungen, die Abb. a eine solche bei
binokularen Mikroskopen mit physikalischer Strahlenteilung. In beiden Fällen ist
der Verlauf urid die Zweiteilung eines Strahlenbündels gezeichnet, welches einen
auf der optischen Achse gelegenen Punkt des Objektes beleuchtet und abbildet.
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In der Abb. i bedeutet l einen leuchtenden Punkt der Lichtquelle.
Das von diesem Punkt ausgehende Lichtbündel wird durch die Kollektorlinse h parallel
gemacht und durch den Abbe-Kondensor, bestehend aus den Linsen k1 und k2, wieder
zu einem Punkt vereinigt. Diese Beleuchtungsanordnung stellt
einen
Fall dar, in welchem die Lichtquelle in der Objektebene o des Mikroskops abgebildet
wird. Der durch das Strahlenbündel beleuchtete Objektpunkt in der Ebene o wird durch
das Mikroskopobjektiv t und das Okular c auf dem Projektionsschirm s abgebildet.
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Auf seinem Weg zum Abhe-Kflndensor durchsetzt das Strahlenbündel das
Doppelfilter f, bestehend aus zwei einander berührenden halbkreisförmigen Glasplatten
verschiedener Färbung. Die linksseitige Glasplatter zeigt in dem dargestellten Fall
in der Draufsicht ein sattes Rot, die andere, g, ein zu dieser Farbe komplementäres
Grün. Die Zerlegung des Strahlenbündels nach dem Passieren des Doppelfilters f in
zwei verschiedenfarbige Teilbündel ist in der Zeichnung durch die Art der Schraffierung
angedeutet. Auf dem Schirm s entstehen übereinander zwei Bilder, ein rotes und ein
grünes, die beide beträchtliche parallaktische Verschiedenheiten aufweisen.
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Vor die beiden Augen a1 und a. des Beobachters werden zwei einfarbige,
aber verschiedene Filter r und ä gesetzt, deren Farbtöne mit denen des Doppelfilters
f übereinstimmen. Vor das linke Auge ui muß ein grünes, g, vor das rechte Auge ein
rotes Filter r gebracht werden, wenn bei der gezeichneten Stellung des Doppelfilters
f (der rote Filterteil bedeckt die linke Seite der Eintrittsöffnung des Abbeltondensors)
eine orthoskopische Wirkung zustande kommen soll. Im entgegengesetzten Fall entsteht
ein pseudoskopischer Effekt.
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In bezug auf die räumliche Wirkung des projizierten Bildes ist es
gleichgültig, ob das Doppelfilter in der Eintrittsöffnung des Kondensors oder in
der ihr optisch zugeordneten Austrittspupille des Mikroskopobjektivs oder in dem
Ramsdenschen Kreis .angeördnet ist.
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Die letztgenannte Anordnung ist bereits vorgeschlagen worden, ihre
praktische Anwendung ist aber mit Schwierigkeiten verbunden. Da die Austrittspupille
des gesamten Mikroskops, der Ramsdensche Kreis, einen Durchmesser aufweist, der
nur selten über ein Millimeter hinausgeht, so muB eine Feineinstellvorrichtung für
das Doppelfilterchen vorgesehen werden. Bei jedem Objektivwechsel ist diese Feineinstellung
zu wiederholen, weil sich die Entfernungen der Austrittspupille des Mikroskops stark
ändern und daher ihr vom Okular entworfenes Bild, in dessen Ebene die Teilung vorgenommen
werden muß, in seinem Abstand von dem Okular variiert. Außerdem gestattet diese
Anordnung nur die Verwendung' eines einzigen, mit Filter und Feineinstellung versehenen
Okulars. Die Einschaltung des Doppelfilters hinter dem Objektiv hat neben meclianischen
Schwierigkeiten noch den Nachteil im Gefolge, daß es in diesem Falle überhaupt unmöglich
ist, das Filter an seinen richtigen Ort, die Austrittspupille des Mikroskopobjektivs,
zu bringen, da diese entweder innerhalb der oder nahe den Objektivlinsen liegt.
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Demgegenüber ist die Anbringung des Doppelfilters in der Kondensoröffnung
nicht nur aus praktischen Gründenden beiden anderen vorzuziehen, sondern sie hat
auch einen ins Gewicht fallenden optischen Vorteil, der darin besteht, daß die im
Objekt abgebeugten hJebenspektren ihre Wirksamkeit beim Zustandekommen des Bildes
ungehemmt entfalten können. Die Auflösungsfähigkeit der Objektive wird durch eine
Strahlenteilung, die in der Eintrittsöffnung des Abbe-Kondensors erfolgt, nicht
beeinträchtigt, im Gegensatz zu den Methoden der geometrischen Strahlenteilung,
bei welchen die Teilung der Lichtbündel hinter dem Objektiv vorgenommen wird-. Sie
ergibt dieselben Wirkungen wie ein vielfach angewandtes Verfahren zur Herstellung
von Mikrostereogrammen, bei dem die beiden Teilbilder des Stereogramms so gewonnen
werden, .daß einmal die rechte, das andere Mal die linke Seite des Abbe-Kondensors
abgedeckt wird. Dieses Verfahren ist aber bisher nur in der Stereomikrophotographie
nutzbar gemacht worden.
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Die Anwendung der Einrichtung auf binokulare Mikroskope mit physikalischer
Strahlenteilung stellt die Abb. 2 der Zeichnung dar. Das Doppelfilter f wird wie
beim monokularen Projektionsmikroskop ebenfalls in der Eintrittsöffnung des Abbeschen
Kondensors angebracht. Die von dem Mikroskopspiegel p reflektierten Strahlen einer
fernen Lichtquelle (Himmel, weiße Wolken) durchsetzen das Doppelfilter, gelangen
dann in den Mikroskopkondensor, werden von diesem in der Objektebene o gesammelt
und treten in das Mikroskopobjektiv ein. Über dem Objektiv befindet sich die Einrichtung
zur physikalischen Strahlenteilung, bestehend aus dem würfelförmigen Prisma pi,
dessen verkittete Hypothenusenflächen eine halbdurchlässige Silberschicht einschließen.
Die aus dem Objektiv t tretenden Strahlen werden zur- Hälfte an der durchlässigen
Silberschicht gespiegelt und gelangen über das Ablenkprisma p2 in das linke Okular
cl. Der andere, die Silberschicht durchsetzende Teil der Lichtstrahlen passiert
das auf p1 gekittete rechtwinkelige Prisma p3 und das Ablenkprisma p4, worauf es
von dem rechten Okular c. aufgenommen wird. In der Blendenebetie der Okulare cl
und c2 entstehen zwei Bilder verschiedener Färbung, Rot und Grün, die infolge der
Wirkung des Doppelfilters f parallaktische Verschiedenheiten aufweisen.
Für
jedes Okular wird -eines der beiden Bilder durch darübergesetzte Filter f,. und
f2 unterdrückt.
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Die Zweiteilung der abbildenden Strahlenbündel ist wieder durch verschiedenartige
Schraffierung des Verlaufs eines Strahlenbündels gekennzeichnet, das einen Achsenpunkt
in der Objektebene o beleuchtet und abbildet. Bei der gezeichneten Lage des Doppelfilter
s f (Rot links, Grün rechts) muß das linke Okularfilter f1 rot, das rechte f2 grün
sein, wenn ein orthoskopischer Stereoeffekt erzielt werden soll. Einem in deutlicher
Sehweite über den beiden Okularen cl und c2 befindlichen Auge bieten sich die Austrittsöffnungen
der beiden Okulare als zwei Halbkreise dar, von welchen der rechts liegende eine
grüne, der andere eine rote Färbung aufweist. Beide Halbkreise liegen mit ihren
Krümmungen nach außen (für den Beobachter schläfenwärts). Die Entstehung und Lage
der beiden Halbkreise, die aus der Darstellung des Strahlenverlaufs zu entnehmen
ist, ist charakteristisch für eine durch die Filteranordnung erfolgte geometrische
Strahlenteilung und -zugleich für die Entstehung einer orthoskopischen Wirkung.
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Bei Verwendung der Einrichtung an binokularen Mikroskopen ist es zweckmäßig,
die Filter, welche eines der beiden Teilbilder abzudecken bestimmt sind, nicht unmittelbar
vor die Augen .(etwa unter Verwendung brillenähnlicher Behelfe) zu setzen. Die Abdeckfilterwerden
direkt auf die Fassungsteile der Augenlinsen der Okulare gelegt, wobei die Verwendung
einer Klemmvorrichtung angebracht ist, welche den das Okularrohr überragenden Rand
des oberen Fassungsteiles umgreift. Bei Verwendung stärkerer Okulare mit kleinem
Abstand des Ramsdenschen Kreises kann es sich als vorteilhaft erweisen, die Abdeckfilter
innerhalb des Mikroskoptubus anzuordnen, beispielsweise unmittelbar hinter den Prismen
p1 und p3. Die Filter werden dann in schlittenähnliche Führungsteile gefaßt, die
sich in Schlitzen bewegen, die in dem Doppeltubus des Mikroskops angebracht sind.
Der Übergang von zweiäugiger (ohne stereoskopische Wirkung) zur beidäugigen Beobachtung
(mit stereoskopischer Wirkung) kann leicht bewerkstelligt werden, wenn die die Abdeckfilter
tragenden Schieber aus dem Tubuskörper gezogen werden und gleichzeitig der Träger
des Doppelfilters. der sich vor dem Mikroskopkondensor befindet, beiseitegeschlagen
wird.
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Die Verwendung von Filterfarben, die einander komplementär sind, wie
beispielsweise eines Rots, dessen Spektralbereich bei 6oo ,ccla endet, und eines
Grüns, dessen Bereich bei der angeführten Wellenlänge beginnt, gewährleistet wohl
die höchste stereoskopische Wirkung, bringt aber mif` sich; daß' 'die Lichtstärke
einer nach diesem Verfahren arbeitenden Einrichtung zienillch gering ist. Die starke
stereoskopische, Wirkung erklärt sich dadurch, daß infolge der fast vollständigen
Unterdrückung des einen Farbteils durch den anderen die Austrittspupillen eines
binokularen Mikroskops mit physikalischer Strahlenteilung zu Halbkreisen werden.
Diese Form der Austrittspupillen bedingt eine sehr starke stereoskopische Wirkung
bei Doppelmikroskopen. Es hat sich aber gezeigt, daß bei binokularen Mikroskopen
eine genügende stereoskopische Wirkung erzielt wird, wenn unter Beibehaltung der
Kreisform der Austrittspupillen die Lichtdichte in den Pupillen ungleichmäßig verteilt
wird, was durch entsprechende Abstufung der Durchlässigkeit der strahlenteilenden
Silberschicht erreicht worden ist. Bei Anwendung der Einrichtung gemäß der Erfindung
treten ähnliche Wirkungen ein, wenn an Stelle komplementärer oder fast komplementärer
Filterfarben solche verwendet werden, deren Mischung eine Zwischenfarbe ergibt.
Man kann ein Filterfarbenpaar wählen, dessen Zusammenlegung ein lichtes Braun oder
Gelb hervorbringt. Vorteilhaft ist die Verwendung eines Farbenpaars, dessen Mischfarbe
ein helles Grün ist. Bei einer solchen Wahl der Filterfarben gelangt der physiologisch
wirksamste Teil des Spektrums zur vollen Geltung. Die beiden Austrittspupillen eines
binokularen Mikroskops behalten bei Verwendung nicht vollständig komplementärer
Filterfarben ihre Kreisform. Eine Hälfte der Pupillen erscheint in einer der beiden
Filterfarben, während die andere Hälfte die naturgemäß dunklere Mischfarbe zeigt.
Auf diese Weise wird eine Verschiebung der optischen Schwerpunkte der abbildenden
Strahlenbündel hervorgerufen, die genügend starke stereoskopische Wirkungen erzeugt.