DE7141765U

DE7141765U - Pancratic magnification changer

Info

Publication number: DE7141765U
Application number: DE7141765U
Authority: DE
Original assignee: Carl Zeiss AG
Current assignee: Carl Zeiss AG
Publication date: 1974-08-01

Description

PIPMA CARL ZEISS, 7920 HEIDENHEIM (BRENZ)PIPMA CARL ZEISS, 7920 HEIDENHEIM (BRENZ)

Pankratischer VeigrößerungswechslerPancratic magnification changer

Bei Operationsmikroskopen, Hornhautmikro^VWopen und anderen stereoskopischen und nicnt-stereoskopischen Mikroskopen ist es häufig erwünscht, die Vergrößerung zu ändern, ohne optische Teile auswechseln und/oder nachfokussierefr zu müssen. Es ist bekannt, hierfür VergrößerungswechFler einzusetzen, die z.B. aus umkehrbaren Qalilei-Fernrohrsystemen bestehen. Dabei entsteht ein stufenweiser Vergrößerungswechsel. Bei derartigen Mikroskopen sind auon stufenlose Vergrößerungswechsler, sogenannte pankratische optische Systeme verwendet worden, bei denen ein oder mehrere optische Teilsysteme so geführt werden, daß ein stets scharfes oder scharf erscheinendes Bild des Gegenstandes kontinuierlich veränderbarer Vergrößerung entsteht.For surgical microscopes, corneal microscopes, VWopen and others In stereoscopic and non-stereoscopic microscopes it is often desirable to change the magnification without any optical parts to replace and / or refocus. It is known, to use magnification changers, e.g. from reversible Qalilei telescope systems exist. This creates a gradual change of magnification. In such microscopes there are also stepless magnification changers, so-called pancratic ones Optical systems have been used in which one or more optical subsystems are guided so that an always sharp or a sharp-looking image of the object with continuously variable magnification is created.

Nähert sich einem Beobachter ein Gegenstand mit konstanter Geschwindigkeit« so nimmt seine Winkelgröße nicht gleichmäßig sondern beschleunigt zu. Ein Beobachter ist also gewohnt, aus einer beschleunigten Zunahme der beobachteten Winkeljröße auf eine konstante > 3schwindigkeit der Annäherung des Gegenstandes zu schließen. Ist ein pankratisches optisches System in üblicher Weise so konstruiert, daß die Mikroskop-Vergrößerung und damit die Winkelgröße des Bildes gleichmäßig, d.h. mit konstanter Anderungsgeschwindigkeit zunimmt, so hat der Beobachter den Eindruck, der abgebildete Gegenstand nähere rieh mit abnehmender Geschwindigkeit, bzw. die Vergrößerung nehme mit abnehmender Geschwindigkeit zu.If an observer approaches an object at constant speed " so its angular size does not increase uniformly but accelerates. So an observer is used to coming from one accelerated increase in the observed angular magnitude to a constant one > 3 speed of approach of the object to close. Is a pancratic optical system in the usual way like that constructed that the microscope magnification and thus the angle size of the image evenly, i.e. with a constant rate of change increases, the observer has the impression that the depicted object is getting closer with decreasing speed, or the enlargement increases with decreasing speed to.

Wird ein solches bekanntes pankratisches Syatem als Vergrößerungswechsler in einem Operations- oder Arbeitsmikroskop verwendet, so entsteht bei zunehmender Vergrößerung für den Beobachter der un-Becomes such a well-known pancratic syatem as a magnification changer used in a surgical or working microscope, with increasing magnification, the observer can see the un-

- 2 1 G 847- 2 1 G 847

erfreuliche Eindruck mangelnder Präzision sowie der täuschende Eindruck, es sei schwierig, eine feine Einstellung einer bestimmten Vergrößerung vorzunehmen. Noch weit unangenehmer ist bei einem solchen System für den Beobachter der Eindruck, der bei abnehmender Vergrößerung entsteht. Da die Vergrößerung gleichmäßig abnimmt, hat der Beobachter den Eindruck, der abgebildete Gegenstand entferne sich mit zunehmender Geschwindigkeit, d.h. das beobachtete Objekt scheine plötzlich zu entweichen.pleasing impression of a lack of precision as well as the deceptive impression that it is difficult to fine-tune a particular Make enlargement. Far more unpleasant for the observer with such a system is the impression that with decreasing magnification. Since the magnification decreases evenly, the observer has the impression that the one shown The object is moving away with increasing speed, i.e. the observed object suddenly appears to be escaping.

Dies ist besonders unangenehm bei Operationsmikroskopen. Hier gibt eine abnehmende Vergrößerung für den operierenden Arzt Anlaß zu dem lebhaften Eindruck, die Instrumente zunehmend schnell dem scheinbar beschleunigt entweichenden Operationsfeld nachführen zu sollen« Dabei besteht die Gefahr, daß die Insti-umente auf das in Wirklichkeit doch feststehende Operationsfeld aufprallen, so daß Verletzungen hervorgerufen werden könnten.This is particularly uncomfortable with surgical microscopes. here a decreasing magnification gives the operating physician the vivid impression that the instruments are increasingly fast to follow the apparently accelerated escape of the operating field «There is a risk that the institutions impact on the actually fixed operating field, so that injuries could be caused.

Es ist das Ziel der vorliegenden Neuerung bei einem pankratischen Vergrößerungswechsler die geschilderten Nachteile zu vermeiden, so daß insbesondere auch bei Operations- und Arbeitsmikroskopen der Beobachter bei zu- oder abnehmender Vergrößerung durch das sich ihm darbietende Bild nicht verwirrt vlrd.It is the aim of the present innovation in a pancratic Magnification changer to avoid the disadvantages described, so that in particular also with surgical and working microscopes the observer with increasing or decreasing magnification is not confused by the image presented to him.

Die Neuerung betrifft damit einen pankratischen Vergrößernngswechsler insbesondere für Operations- und Arbeitsmikroskope, bei dem die zum Vergrößerungswechsel notwendige Verschiebung der optischen Teilsysteme mittels eines mit Pührungsflächeη versehenen Leitzylinders erfolgt. Sie zeichnet sich dadurch aus, daß ein Motor zur Drehung des Leitzylinders vorgesehen ist, und daß Pührungsflächen solcher Form im Leitzylinder vorgesehen sind, daß bei Betätigung des Motors die Anderungsgeschwindigkeit der Vergrößerung eine vorgegebene Funktion der Vergrößerung ist. Zur Vermeidung der geschilderten Nachteile bekannter Vergrößerungswechsler ist es beunders vorteilhaft, den Führungsflächen eine solche Form zu geben, daß die jlnderungsgeschwindigkeit der Ver-The innovation thus affects a pancratic magnification changer especially for surgical and work microscopes, where the shifting of the optical subsystems by means of a Pührungsflächeη provided Guide cylinder takes place. It is characterized in that a motor is provided for rotating the guide cylinder, and that guiding surfaces of this type are provided in the guide cylinder, that when the motor is operated, the rate of change of the Magnification is a predetermined function of the magnification. To avoid the disadvantages of known magnification changers described above it is particularly advantageous to use a shape in such a way that the rate of change of

gröfterung mit zunehmender Vergrößerung anwächst und mit abnehmender Vergörßerung kleiner wird. Dadurch wird erreicht, daß für den Beobachter stets der Eindruck einer sich mit konstanter Geschwindigkeit ändernden Vergrößerung entsteht.enlargement increases with increasing magnification and with decreasing Magnification becomes smaller. This achieves that for the observer there is always the impression of a constant Speed changing magnification arises.

Es ist vorteilhaft, einen Motor mit konstanter Drehzahl vorzusehen und den PUhrungsflächen im Leitzylinder eine von einer Schraubenlinie abweichende Gestalt zu geben. Die PUhrungsflachen sind also so ausgebildet, daß die Änderungsgeschwindigkeit der Vergrößerung mit zunehmender Vergrößerung anwächst und mit abnehmender Vergrößerung kleiner wird.It is advantageous to use a constant speed motor and the guide surfaces in the guide cylinder one of one To give a different shape to the helix. The lead surfaces are so designed that the rate of change of magnification increases with increasing magnification and with decreasing Magnification becomes smaller.

Es kann auch zweokmäßig sein, einen Motor mit konstanter Drehzahl vorzusehen und zwischen Motor und Leitzylinder ein Getriebe mit variablem übersetzungsverhältnis anzuordnen. Zur Realisierung können verschiedene an sich bekannte Mittel angewendet werden, z.B. Kurvenscheiben, Keilriemengetriebe variablen Übersetzungsverhältnisses und Getriebe mit elliptischen Zahnrädern.It can also be two-speed, a constant speed motor to be provided and to arrange a gear with a variable transmission ratio between the motor and the guide cylinder. To the realization Various means known per se can be used, e.g. cams, V-belt drives with variable transmission ratios and gears with elliptical gears.

Es kann auch vorteilhaft sein, zum Antrieb des Leitzylinders einen Motor mit variabler Drehzahl vorzusehen. Man verwendet dazu beispielsweise einen durch Widerstandsänderung regelbaren Elektromotor und steuert ihn so, daß seine Drehzahl mit der Vergrößerung des optischen Systems zunimmt. Hierzu kann man beispielsweise auf der Antriebswelle des optischen Systems eine Kurvenscheibe befestigen, die den Abgriff eines variablen Widerstandes bestätigt.It can also be advantageous to provide a variable speed motor to drive the guide cylinder. One uses for example, an electric motor that can be regulated by changing the resistance and controls it so that its speed increases with the magnification of the optical system increases. For this you can, for example, on the drive shaft of the optical system a Fasten the cam that confirms the tapping of a variable resistor.

Eine Ausführungsform der Neuerung wird im folgenden anhand der Fig. 1 bis 4 der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Im einzelnen zeigen:An embodiment of the innovation is described below with reference to 1 to 4 of the accompanying drawings are explained in more detail. in the single show:

Fig. 1 shows a guide cylinder for actuating the pancratic

Vergrößerungswechslers, der eine von einer Schraubenfläche abweichende Steuerfläche aufweist;Magnification changer having a control surface deviating from a helical surface;

Fig· 2 die Verschiebung eines optischen Teilsystems des pankratischen Vergrößerungswechslers in Abhängigkeit vom Drehwinkel des Leitzylinders;Fig. 2 shows the displacement of an optical subsystem of the Pancratic magnification changer depending on the angle of rotation of the guide cylinder;

3 shows the dependence of the magnification of the pancratic Magnification changer from the angle of rotation of the Leitzyllnier;

Fig. 4 ein Ausführungsbeispiel eines pankratischen Vergrößerungswechslers im Schnitt.4 shows an embodiment of a pancratic magnification changer on average.

In dem Ausführungsbeispiel der Figuren 1 bis 3 ist angenommen« daß der pankratische Vergrößerungswechsler ein optisches Teilsystem enthält« das zum Wechsel der Vergrößerung bewegt werden muß. Zur Bewegung dieses Teilsystems dient ein Leitzylinder 1, welcher in Richtung des Pfeiles 2 gedreht wird um eine zunehmende Vergrößerung des optischen Systems zu erreichen. Der Leitzylinder 1 weist eine FUhrungsfläche 2 auf, welche zur Führung des hier nicht dargestellten optischen Teilsystems dient. Diese FUhrungs fläche J weicht von der föts, einer Schrauben" Sehe ab, die in Flg. 1 gestrichelt eingezeichnet und mit 4 bezeichnet ist. Das FUhrungsglied für das ptische Teilsystem bewegt sich bei einer Drehung des Leitzylinders zwischen den Punkten A und E. Wie Fig. 2 zeigt, erfolgt die Bewegung des optischen Teilsystems nicht linear mit dem Drehwinkel oC, sondern die Verschiebung erfolgt entsprechend der Kurve 3'. Pig* 3 zeigt, daß bei einer Drehung des Leitzylinders 1 zwischen den beiden Grenzwerten o£ _A und cCg die Vergrößerung entsprechend der Kurve 3^W zunimmt, während sie gemäß der Kurve 4" linear zunehmen würde, wenn anstelle der FUhrungsfläche 3* die als Sehraubenflache ausgebildete FUhrungsfläche 4 vorgesehen wäre. Wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, nimmt die Änderungsgeschwindigkeit der Vergrößerung mit zunehmender Vergrößerung zu, während sie mit abnehmender Vergrößerung kleiner wird. Dadurch wird erreicht, daß beim Beobachter der Eindruck einer sich mit konstanter Geschwindigkeit ändernden Vergrößerung entsteht, wenn der Leitzylinder zwischen den beiden Grenzwerten gedreht wird.In the exemplary embodiment of FIGS. 1 to 3 it is assumed that the pancratic magnification changer contains an optical subsystem which must be moved to change the magnification. A guide cylinder 1, which is rotated in the direction of arrow 2 in order to achieve an increasing enlargement of the optical system, is used to move this subsystem. The guide cylinder 1 has a guide surface 2 which is used to guide the optical subsystem, not shown here. This guide surface J differs from that of a screw "See", which is shown in dashed lines in Fig. 1 and denoted by 4. The guide element for the table subsystem moves when the guide cylinder rotates between points A and E. As shown in FIG 2 shows, the movement of the optical subsystem does not take place linearly with the angle of rotation oC, but the shift takes place according to curve 3 '. Pig * 3 shows that when the guide cylinder 1 rotates between the two limit values o £ _A and cCg, the magnification increases according to the curve 3 ^W , while it would increase linearly according to the curve 4 ″ if the guide surface 4 designed as a visual surface were provided instead of the guide surface 3 *. As can be seen from Fig. 3, the rate of change of magnification increases with increasing magnification, while it becomes smaller with decreasing magnification. This ensures that the observer has the impression of a magnification changing at a constant speed when the guide cylinder is rotated between the two limit values.

Pig. 4 zeigt einen pankratischen Vergrößerungswechsler in Stereo-Ausführung. Dieser Vergrößerungswechsler enthalt vier optische Teilsysteme, von denen 5 und 5¹ sowie 6 und 6' feststehende sammelnde optische Glieder sind, während J und 7' Je ein zerstreuendes Glied und 8, 8¹ je ein sammelndes Glied darstellt, die zur Änderung der Brennweite des pankratischen Systems, d.h. also zum Vergrößerungswechsel in axialer Richtung verschoben werden müssen.Pig. 4 shows a pancratic magnification changer in stereo design. This magnification changer contains four optical subsystems, of which 5 and 5 ¹ as well as 6 and 6 'are fixed collecting optical elements, while J and 7' each represent a dispersing element and 8, 8 ¹ each represents a collecting element which is used to change the focal length of the Pancratic system, ie have to be shifted in the axial direction to change the magnification.

Mit 9 ist eine ringförmige Fassung bezeichnet, welche die feststehenden Linsengruppen 5, 5' aufnimmt und mit einem rohrflrmigen Teil 10 verschraubt 1st. Gleichachsig mit diesem Teil ist in ihm ein zylindrisches, rohrförmiges Bauteil 11 rotierend beweglich angeordnet. In die Innenfläche des Teiles 10 ist eine in Längsrichtung laufende nach innen offene Führungsbahn oder Nut 12 eingeschnitten, die geradlinig verläuft. In die Wand des rohrförmigen Teiles 10 ist ein Schlitz I3 eingeschnitten, der sich in Umfangsrichtung über einen Winkel von etwa 160° erstreckt. Durch diesen Schlitz hindurch greift ein röifcnehmerstift 15, welcher in der Bohrung 14 des Bauteiles 11 befestigt ist. Mit dem Mitnehmerstift 15 xst ein Zahnkranz 16 fest verbunden, der mit einem vom Motor I7 angetriebenen Zahnkranz 18 in Eingriff steht. Durch Betätigen des Motors 17 wird also das zylInderförmige Bauteil 11 um seine Achse gedreht und zwar innerhalb der durch den Schlitz 13 gegebenen Grenzen.With 9 an annular socket is referred to, which the fixed Lens groups 5, 5 'and with a tubular Part 10 screwed 1st. A cylindrical, tubular component 11 is rotatably movable in it, coaxially with this part arranged. In the inner surface of the part 10 is a longitudinally running inwardly open guide track or groove 12 incised, which runs in a straight line. In the wall of the tubular part 10, a slot I3 is cut which extends in the circumferential direction over an angle of approximately 160 °. A receiver pin engages through this slot 15, which is fastened in the bore 14 of the component 11 is. A ring gear 16 is firmly connected to the driving pin 15 xst, the one with a ring gear 18 driven by the motor I7 is engaged. By operating the motor 17, that is cylindrical component 11 rotated about its axis, namely within the limits given by the slot 13.

Das Bauteil 11 wirkt hier als Leitzylinder, vergleichbar den-. Leitzylinder 1 in Fig. 1. Das Bauteil 11 enthält zwei Führungsschlitze 19 und 20, welche zur Steuerung der Bewegung der Teilsysteme 7» 7' bzw. 8, 8¹ dienen.The component 11 acts here as a guide cylinder, comparable to the. Guide cylinder 1 in Fig. 1. The device 11 includes two guide slots 19 and 20 which serve to control the movement of the subsystems 7 '7' and 8, 8 ^1.

Die Teilsysteme 7, 7^f sind in einer Fassung 21 angeordnet, welche innerhalb des Bauteiles 11 gleitend bewegbar ist. Entsprechendes gilt für die Fassung 22 der Teilsysteme 8, 8'. DieThe subsystems 7, 7 ^f are arranged in a mount 21 which is slidably movable within the component 11. The same applies to the version 22 of the subsystems 8, 8 '. the

Passung 21 der Teilsysteme 7* 7' ist mit einem radial verlaufenden Stift 23 versehen, welcher durch den Führungsschlitz 19 im Bauteil 11 hindurch in die Nut 12 im Bauteil 10 eingreift.Fit 21 of the subsystems 7 * 7 'is with a radial Provided pin 23, which through the guide slot 19 engages in the component 11 through into the groove 12 in the component 10.

Bei einer Betätigung des Motors I7 wird also das Bauteil 11 gedreht und dadurch wird die Passung 21 der Teilsysteme 7, 7¹ in einer durch den Führungsschlitz I9 bestimmten Art in axialer Richtung verschoben. In dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel rotiert der Motor I7 mit konstanter Winkelgeschwindigkeit und der Pührungsschlitz I9 ist so ausgebildet, daß die Änderungsgeschwindigkeit der Vergrößerung mit zunehmender Vergrößerung anwächst und mit abnehmender Vergrößerung kleiner wird.When the motor I7 is actuated, the component 11 is rotated and as a result the fit 21 of the subsystems 7, 7 ^{1 is} displaced in the axial direction in a manner determined by the guide slot I9. In the embodiment shown here, the motor I7 rotates at a constant angular speed and the guide slot I9 is designed so that the rate of change of the magnification increases with increasing magnification and becomes smaller with decreasing magnification.

Wahrend der Drehung des Bauteiles 11 führen die Teilsysteme 7» 7¹ eine Bewegung in axialer Richtung aus, welche eine Brennweitenveränderung d.h. einen Wechsel der Vergrößerung des Systems bewirkt. Gleichzeitig werden die Teilsysteme 8, 8¹ über den Führungsschlitz 20 und den an der Fassung 22 befestigten und durch den FUhrungsschlitz 20 hindurch in den Schlitz 12 eingreifenden Stift 24 bewegt und führen dabei eine hin- und hergehende Ausgleichsbewegung aus. Die beiden Führungsschlitze 19 und 20 sind so aufeinander abgestimmt, daß die Lage der Bildebene bei jeder eingestellten Vergrößerung erhalten bleibt.During the rotation of the component 11, the subsystems 7 »7 ¹ execute a movement in the axial direction, which causes a change in the focal length, ie a change in the magnification of the system. At the same time, the subsystems 8, 8 ^{1 are moved} over the guide slot 20 and the pin 24 fastened to the socket 22 and engaging through the guide slot 20 into the slot 12 and thereby perform a reciprocating compensating movement. The two guide slots 19 and 20 are matched to one another in such a way that the position of the image plane is retained with every set magnification.

Es ist möglich, das in Flg. 4 dargestellte Ausführungsbeispiel so abzuändern, daß der Motor I7 mit variabler Drehzahl angetrieben wird. In diesem Fall erhalten natürlich die Führungsschlitze 19 und 20 eine andere Form. Dasselbe gilt auch wenn der Motor I7 mit konstanter Geschwindigkeit angetrieben wird, aber zwischen diesem Motor und dem Zahnkranz 16 ein Getriebe mit variablem Übersetzungsverhältnis angeordnet wird.It is possible that in Flg. 4 illustrated embodiment Modify so that motor I7 is driven at variable speed. In this case, of course, the guide slots 19 and 20 are given a different shape. The same is true even if the motor I7 is driven at constant speed, but between this motor and the ring gear 16, a gear with a variable gear ratio is arranged.

Der Grundgedanke der Neuerung, durch geeignete Ausbildung der Führungskurven, bzw. des Getriebes oder des Motorantriebs einen gewünschten Verlauf der Änderungsgeschwindigkeit der Vergrößerung zu erzielen, ist natürlich nicht auf die hier dargestellten oder angeführten Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern er ist beispielsweise auch in der Photo-, Film, Fernseh- und Fernrohrteohnik anwendbar.The basic idea of the innovation, through suitable design of the guide curves, or the gearbox or the motor drive, one desired course of the rate of change of the magnification to achieve is of course not limited to the embodiments shown or cited here, but it is for example Can also be used in photography, film, television and telescope technology.

Claims

1. Pancratic magnification changer, especially for Operating and working microscopes in which the shifting of the optical Subsystems by means of one provided with guiding surfaces LeitZylinder takes place, characterized in that a Motor (17) is provided for rotating the guide cylinder (11) and that Pührungsflächen (I9, 20) of such a shape in the guide cylinder it is provided that when the motor is operated, the rate of change of the magnification is a given = given function of magnification.

2. Pancratic ^ magnification changer according to claim 1, characterized characterized in that a motor (I7) is provided with constant speed, and that the guide surfaces (19, 20) lift a shape deviating from a helical line.

3. Pancratic magnification changer according to claim 1, characterized characterized in that a motor (I7) is provided with constant speed, and that between the motor and the guide cylinder a transmission tnit a variable gear ratio is arranged.

4. Pancratic magnification changer according to claim 1, characterized characterized in that a variable speed motor (I7) is provided to drive the guide cylinder (11).