WO2006037530A1 - Stereomikroskop mit hoher numerischer apertur - Google Patents

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WO2006037530A1
WO2006037530A1 PCT/EP2005/010474 EP2005010474W WO2006037530A1 WO 2006037530 A1 WO2006037530 A1 WO 2006037530A1 EP 2005010474 W EP2005010474 W EP 2005010474W WO 2006037530 A1 WO2006037530 A1 WO 2006037530A1
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WO
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magnification
objective
stereomicroscope according
lgl
changer
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Application number
PCT/EP2005/010474
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English (en)
French (fr)
Inventor
Johannes Winterot
Original Assignee
Carl Zeiss Microimaging Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Carl Zeiss Microimaging Gmbh filed Critical Carl Zeiss Microimaging Gmbh
Priority to US11/664,557 priority Critical patent/US7724427B2/en
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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B21/00—Microscopes
    • G02B21/18—Arrangements with more than one light path, e.g. for comparing two specimens
    • G02B21/20—Binocular arrangements
    • G02B21/22—Stereoscopic arrangements

Definitions

  • the invention relates to a stereomicroscope according to the telescope design, equipped with an objective and two magnification changers arranged downstream of the objective for the presetting of different magnifications during the observation of an object.
  • stereomicroscopes of this construction two separate light channels are guided through one and the same objective in order to achieve the stereoscopic impression.
  • the objective and subsequently, in two mutually parallel beam paths, which serve the separate observation with the left and right eye, are each a generally afocal magnification changer, a tube lens system, an image illusion ⁇ ment system and an eyepiece provided.
  • the object of the invention is to further develop stereomicroscopes of the type described above in such a way that they satisfy both the requirement for the largest possible free working distance between the object and the objective as well as the requirement without changing the objective from the overview representation of an object Consideration of the smallest details with high object magnification.
  • the object is achieved for a stereomicroscope of the aforementioned type in which
  • the optical axes of the magnification changers are arranged at a fixed distance B from one another,
  • each magnification changer has an entrance pupil for the light bundle associated therewith, which has a diameter D EP which depends on the respectively given magnification, and in which
  • condition B / l, 07 ⁇ D EP ⁇ B / l, 04 is preferably fulfilled, and both magnification changers are designed such that their physical extension perpendicular to the optical axes in the direction of the respectively adjacent magnification changer ⁇ B / 2.
  • the diameters D EP are each 23 mm and the distance B is 14.8 mm.
  • the two entrance pupils have the shape of two adjacent circular sections in their cross section.
  • the condition is further based on
  • stereomicroscope With the stereomicroscope according to the invention, it is possible to meet the requirement of being able to move from the overview representation of an object to the representation of smallest enlarged details without lens change.
  • the lens has a collecting effect and the component (seen from the lens) has the largest diameter in the magnification changer. Then, the optically used diameter at this first component after the lens due to the diameter of the axle tuft at this point depends on the respectively set magnification r Ve r sparungswechsei the magnification changer.
  • D main beam 2 * "tstrahlen maximum height of all haup 1 ⁇ " " is a function of each Lane ⁇ the magnification changer set magnification r Ver RESIZE SSE rungswechsier for each device.
  • a ratio D Ep ⁇ B / l, 07 is achieved with the magnification level F magnification change set as large as possible, provided that the optical components contained in the magnification changers are appropriately designed with regard to mounting and mount technologies.
  • condition D Ep > B is achieved according to the invention by the confusion of the enclosing of the components and their mutual approach in the microscope setup.
  • the stereomicroscope according to the invention fulfills the condition tan ( ⁇ )> 0.16 with respect to the angle ⁇ at which the light coming from an off-axis point P, for example, enters the magnification changer with a minimum magnification setting.
  • the stereomicroscope according to the invention is equipped with magnification changers consisting of at least four optical assemblies, of which two assemblies are displaceable relative to one another and to the other assemblies as the magnification changes.
  • FIG. 1 shows the basic structure of a telescope-type stereomicroscope, as usual in the current state of the art.
  • FIG. 2 is the schematic representation of a cross section in the plane E-E through the beam path of Mi ⁇ kroskops according to Fig.l,
  • FIG. 3 shows the basic structure of a stereomicroscope according to the present invention
  • FIG. 5 shows the example of a magnification changer which is suitable for use in the stereomicroscope according to the invention
  • FIG. 6 shows a diagram for determining the maximum main beam height in a magnification changer according to FIG.
  • Fig.l the structure of a stereomicroscope 1 is shown by Tele ⁇ skoptyp in principle, as is customary in the art at the time.
  • the stereomicroscope 1 is used for the stereoscopic viewing of an object 2 and consists essentially of an objective 3, which collects the light coming from the object 2.
  • the light On the side facing away from the object 2, the light passes through two magnification changers 5.1, 5.2 in two imaging beam paths 4.1, 4.2 oriented parallel to one another.
  • the eraxialen example from a Auss ⁇ object point "P 5.2 enters the light coming under ernem angle ⁇ in the respectively assigned magnification changer 5.1.
  • the magnification changers 5.1, 5.2 allow the user to set different magnifications during the observation of the object 2.
  • the angle ⁇ is dependent on the magnification provided with the magnification changers 5.1, 5.2 and varies with the change in magnification setting.
  • the angle ⁇ reaches its maximum value when the weakest magnification is set. In the exemplary embodiment selected here, the angle ⁇ satisfies the condition tan ( ⁇ )> 0, 16 given a minimally set magnification.
  • the magnification changer 5.1, 5.2 in the imaging beam paths 4.1, 4.2 are each followed by a tube lens system 6.1, 6.2 and an eyepiece 7.1, 7.2.
  • the entrance pupils in the plane EE of the magnification changers 5.1, 5.2 each have a diameter D EP , which is likewise dependent on the magnification set on the magnification changers 5.1, 5.2.
  • the diameter D EP reaches its maximum value when the maximum magnification is set.
  • 2 shows the schematic representation of a cross section in the plane EE through the beam path of the microscope according to Fig.l.
  • the main axis 8 of the objective 3 and the imaging beam paths 4.1, 4.2 lying symmetrically to the main axis 8 with their optical axes 9.1 and 9.2 can be seen here.
  • the optical axes 9.1 and 9.2 of the two imaging beam paths 4.1, 4.2 are, as also shown in FIG. 2, arranged at a distance B from each other.
  • the diameters D E p of the entrance pupils are shown here at maximum magnification and have thus reached their maximum amount. If the magnification is chosen smaller, the diameters D EP of the entrance pupils also become smaller.
  • the inlet pills have a distance b from each other at a maximum diameter D EP .
  • This configuration results from the fact that stereomicroscopes according to the prior art always satisfy the condition D EP ⁇ B / 1, 07.
  • this representation refers to the largest possible magnification. If the magnification is chosen smaller, the circle sections become larger, since the diameters D EP of the entrance pupils change. With further reduced magnification they become circular again.
  • This construction according to the invention requires the trimming of optical components in the magnification changers on their circumference.
  • the associated loss of light is about 50% and can still be accepted.
  • the angle .omega. With a minimally set magnification fulfills the condition tan (.omega.)> 0.16.
  • FIG. 5 shows a magnification changer which is particularly advantageously suitable for constructing a stereomicroscope according to the invention.
  • This magnification changer which has a length of 130 mm, consists of four optical subassemblies, which are labeled on the object side starting with LG1 to LG4.
  • the assemblies LG2 and LG4 are movable in the direction of the optical axis in relation to the two remaining assemblies LG1 and LG3. They can for this purpose be coupled with drives, for example with stepper motors.

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Stereomikroskop nach der Teleskopbauweise, das ausgestattet ist mit einem Objektiv (3) und zwei dem Objektiv (3) nachgeordneten Vergrößerungswechslern (5.1, 5.2). Erfindungsgemäß ist ein Stereomikroskop der Teleskopbauweise vorgesehen, bei dem - das von einem zu untersuchenden Objekt (2) kommende Licht in das Objektiv (3) einfällt, - von dem aus dem Objektiv (3) wieder austretenden Licht zwei parallel zueinander ausgerichtete Lichtbündel in die Vergrößerungswechsler (5.1, 5.2) eintreten, - die optischen Achsen der Vergrößerungswechsler (5.1, 5.2) in einem festen Abstand B zueinander angeordnet sind, - jeder Vergrößerungswechsler (5.1, 5.2) eine Eintrittspupille für das ihm zugeordnete Lichtbündel hat, die einen von der jeweils vorgegebenen Vergrößerung abhängigen Durchmesser DEp aufweist, und bei dem - bei maximal vorgegebener Vergrößerung die Bedingung erfüllt ist DEP > B/1,07. Optional erfüllt das erfindungsgemäße Stereomikroskop bezüglich des Winkels ω, unter dem das von einem außeraxialen Punkt P am Objekt (2) kommende Licht in die Vergrößerungswechsler (5.1, 5.2) eintritt, bei kleinstmöglich eingestellter Vergrößerung die Bedingung tan(ω) ≥ 0,16.

Description

STEREOMIKROSKOP MIT HOHER NUMERISCHER APERTUR
Die Erfindung bezieht sich auf ein Stereomikroskop nach der Teleskopbauweise, ausgestattet mit einem Objektiv und zwei dem Objektiv nachgeordneten Vergrößerungswechslern zur Vor¬ gabe unterschiedlicher Vergrößerungen während der Beobach¬ tung eines Objektes.
In Stereomikroskopen dieser Bauweise werden zwecks Erzie¬ lung des stereoskopischen Eindrucks zwei getrennte Lichtka¬ näle durch ein und dasselbe Objektiv geführt. Dabei sind vom Objekt aus betrachtet zunächst das Objektiv und nach¬ folgend, in zwei parallel zueinander ausgerichteten Strah¬ lengängen, die der getrennten Beobachtung mit dem linken und rechten Auge dienen, je ein in der Regel afokaler Ver¬ größerungswechsler, ein Tubuslinsensystem, ein Bildaufrich¬ tungssystem und ein Okular vorgesehen.
Die Reihenfolge von Bildaufrichtungssystem und Tubuslinsen¬ system kann je nach Ausführung des Stereomikroskops auch umgekehrt sein. Weiterhin können Elemente zur Ein- und Aus¬ spiegelung von Beleuchtungslicht und von Bildinformationen vorhanden sein.
Von den Anwendern der Stereomikroskope dieser Bauart wird zunehmend gewünscht, die Vorteile des räumlichen Sehens in Verbindung mit großen Sehfeldern und mit höherer Auflösung nutzen zu können. Das bedeutet: bei hoher Abbildungsgüte soll sowohl die Übersichtsdarstellung eines Objektes bzw. großer Objektfeldern als auch, bei hoher Vergrößerung, die Darstellung von Details kleiner Objektabschnitte möglich sein, ohne daß beim Übergang von der einen zur anderen Dar¬ stellungsweise das Objektiv gewechselt werden muß.
Außerdem ist wird häufig ein großer freier Arbeitsabstand zwischen Objekt und Objektiv gewünscht, damit Manipulatio¬ nen am Objekt möglichst unbehindert vorgenommen werden kön¬ nen.
Aufgrund dieser Forderungen ist für die Mikroskophersteller zunehmend der Widerspruch zwischen einer Verringerung der Brennweite des Objektivs zwecks Erzielung einer höheren Auflösung einerseits und der Gewährleistung großer Sehfel¬ der bei einem großen freien Arbeitsabstand andererseits zu lösen.
Ein Ausweg aus diesen sich konträr gegenüberstehenden An¬ forderungen besteht darin, Objektive zu entwickeln, bei de¬ nen die Hauptebene eine vorteilhafte Lage hat, denn eine in Richtung zum Objekt verschobene Hauptebene hat eine Vergrö¬ ßerung des Arbeitsabstandes zur Folge. Ein solches Objektiv ist beispielsweise in EP 1 369 729 beschrieben.
Die Herstellung dieses Objektivs erfordert allerdings einen verhältnismäßig hohen technologischen Aufwand und verur¬ sacht demzufolge hohe Kosten.
Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, Stereomikroskope der eingangs beschriebenen Art dahingehend weiterzuentwickeln, daß diese sowohl die Forderung nach möglichst großem freien Arbeitsabstand zwischen Objekt und Objektiv als auch die Forderung erfüllen, ohne Objektiv¬ wechsel von der Übersichtsdarstellung eines Objektes zur Betrachtung kleinster Details mit hoher Objektvergrößerung übergehen zu können.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe für ein Stereomikroskop der eingangs genannten Bauweise gelöst, bei dem
- das vom Objekt kommende Licht in das Objektiv einfällt,
- von dem aus dem Objektiv wieder austretenden Licht zwei parallel zueinander ausgerichtete Lichtbündel in die Vergrößerungswechsler eintreten,
- die optischen Achsen der Vergrößerungswechsler in einem festen Abstand B zueinander angeordnet sind,
- jeder Vergrößerungswechsler eine Eintrittspupille für das ihm zugeordnete Lichtbündel hat, die einen von der jeweils vorgegebenen Vergrößerung abhängigen Durchmes¬ ser DEP aufweist, und bei dem
- bei maximal vorgegebener Vergrößerung die Bedingung er¬ füllt ist DEp> B/l,07.
Bevorzugt ist die Bedingung B/l, 07 < DEP < B/l, 04 erfüllt, und beide Vergrößerungswechsler sind so ausgeführt, daß ih¬ re körperliche Ausdehnung senkrecht zu den optischen Achsen in Richtung auf den jeweils benachbarten Vergrößerungs¬ wechsler ≤ B/2 beträgt.
Für eine besonders bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung gilt die Bedingung DEp=l,55*B.
So kann zum Beispiel vorgesehen sein, daß die Durchmesser DEP jeweils 23 mm betragen und der Abstand B mit 14,8 mm beträgt. Dabei haben die beiden Eintrittspupillen in ihrem Querschnitt die Form zweier aneinander grenzender Kreisab¬ schnitte. Der Erfindungsgedanke geht davon aus, daß die Auflösung für den visuellen Bereich näherungsweise mit 3000 * nA definiert und durch die Beziehung nA = DEp/2 * f'obJektiv mit dem Objektiv und dem nachgeordneten Strahlengang verknüpft ist, mit nA der numerischen Apertur und fObjektiv der Objektivbrennweite.
Um den Anforderungen an die gewünschte Vergrößerung gerecht zu werden, nämlich daß einerseits die Augenpupille nicht überstrahlt wird und andererseits das Bild durch lokale Störungen in den Okularen und den Augen nicht über Gebühr beeinträchtigt' wird, wird weiterhin die Bedingung zugrunde gelegt
r = f / f * r * 250 / f
mit rMikroskop der Mikros kopvergrößerung, f ' Tubus der Tubus¬ brennweite , f Objektiv der Obj ektivbrennweite , Fvergrößerungswechs- ier der maximalen Vergrößerung der Vergrößerungswechsler und f Okular der Brennweite eines Okulars .
Be züglich des Zusammenhangs zwischen numerischer Apertur und maximaler Mi kros kopvergrößerung soll gelten
500 * nA < r < 1000 * nA.
Betrachtet man das Verhältnis von der unteren zu der oberen somit vorgegebenen Grenze, so ist ersichtlich, daß bei Ver¬ größerungswechslern mit einem Zoomfaktor eine Änderung der numerischen Apertur vorliegen muß, damit die Bedingung für die gewünschte Vergrößerung erfüllt ist. Gegenwärtig liegen die Anforderungen an den Zoomfaktor ei¬ nes Vergrößerungswechslers bei MZoom > β mit steigender Ten¬ denz .
Mit dem erfindungsgemäßen Stereomikroskop gelingt es der Forderung gerecht zu werden, ohne Objektivwechsel von der Übersichtsdarstellung eines Objektes zur Darstellung klein¬ ster vergrößerter Details übergehen zu können.
Betrachtet man die Bauelemente, die innerhalb des Vergröße¬ rungswechslers dem Objektiv am nächsten liegen, so wird deutlich, daß die Ausnutzung der optischen Grenzflächen des von der Tubuslinse erzeugten Zwischenbildes bei hohen Ver¬ größerungen für diese Bauelemente nur wenig variiert. Bei kleineren Vergrößerungen dagegen liegt der Punkt der eng¬ sten Einschnürung aller Strahlen vom Objektiv aus betrach¬ tet zum Vergrößerungswechsler hin in Richtung Tubus ver¬ schoben.
Nachfolgend wird davon ausgegangen, daß das Objektiv eine sammelnde Wirkung und das (vom Objektiv aus betrachtet) er¬ ste Bauelement im Vergrößerungswechsler den größten Durch¬ messer hat. Dann ist der optisch genutzte Durchmesser an diesem ersten Bauelement nach dem Objektiv aufgrund des Durchmessers des Achsbüschels an dieser Stelle abhängig von der jeweils eingestellten Vergrößerung rVergrößerungswechsei am Vergrößerungswechsler.
Damit gilt weiterhin, daß der Durchmesser des Hauptstrahls
D Hauptstrahl = 2 * „ "Maximalhöhe aller Haup 1^tstrahlen" eine Funktion der jeweils am Vergrößerungswechsler einge¬ stellten Vergrößerung rVergrößerungswechsier für jedes Bauelement ist.
Berücksichtigt man davon ausgehend, daß die optischen Ach¬ sen der dem Objektiv nachgeordneten optischen Systeme einen Abstand B zueinander haben, und bildet man B - DHauptstrahi für alle Bauelemente dieser Systeme und davon das Minimum, so ergibt sich ein Betrag dafür, wie weit diese Bauelemente an ihrem Umfang beschnitten und einander angenähert werden können, ohne daß dabei der Hauptstrahl seitlich beschnitten wird.
Bei bisher bekannten Stereomikroskopen wird bei größtmög¬ lich eingestellter Vergrößerungsstufe Fvergrößerungswechsier ein Verhältnis DEp< B/l,07 erreicht, sofern die ■ in den Vergröße¬ rungswechslern enthaltenen optischen Bauelemente hinsicht¬ lich Montage und Fassungstechnologien entsprechend ausge¬ führt sind.
Die Bedingung DEp > B wird erfindungsgemäß durch die Be¬ schneidung an den Umfangen der Bauelemente und deren gegen¬ seitige Annäherung im Mikroskopaufbau erreicht.
In einer besonderen Ausgestaltung erfüllt das erfindungsge¬ mäße Stereomikroskop bezüglich des Winkels ω, unter dem das beispielsweise von einem außeraxialen Punkt P kommende Licht in die Vergrößerungswechsler eintritt, bei minimal eingestellter Vergrößerung die Bedingung tan(ω) > 0,16. In einer konkreten Ausführungsvariante ist das erfindungs¬ gemäße Stereomikroskop ausgestattet mit Vergrößerungswechs¬ lern, die aus mindestens vier optischen Baugruppen beste¬ hen, von denen zwei Baugruppen bei Änderung der Vergröße¬ rung relativ zueinander und zu den übrigen Baugruppen ver¬ schiebbar sind.
Die Erfindung" 'soll nachfolgend anhand eines Ausführungsbei¬ spiels näher erläutert werden. In den zugehörigen Zeichnun¬ gen zeigen
Fig.l den prinzipiellen Aufbau eines Stereomikroskops vom Teleskoptyp, wie im derzeitigen Stand der Technik üblich,
Fig.2 die schematische Darstellung eines Querschnitts in der Ebene E-E durch den Strahlengang des Mi¬ kroskops nach Fig.l,
Fig.3 den prinzipiellen Aufbau eines Stereomikroskops nach der vorliegenden Erfindung,
Fig.4 die schematische Darstellung eines Querschnitts in der Ebene E-E durch den Strahlengang des Mi¬ kroskops nach Fig.3,
Fig.5 das Beispiel für einen Vergrößerungswechsler, der zur Verwendung im erfindungsgemäßen Stereomikro¬ skop geeignet ist,
Fig.6 ein Diagramm zur Ermittlung der maximalen Haupt¬ strahlhöhe in einem Vergrößerungswechsler nach Fig.5.
In Fig.l ist der Aufbau eines Stereomikroskops 1 vom Tele¬ skoptyp im Prinzip dargestellt, wie zur Zeit im Stand der Technik üblich. Das Stereomikroskop 1 dient zur stereoskopischen Betrach¬ tung eines Objektes 2 und besteht im wesentlichen aus einem Objektiv 3, welches das vom Objekt 2 kommende Licht aufsam¬ melt. Auf der dem Objekt 2 abgewandten Seite tritt das Licht in zwei parallel zueinander ausgerichteten Abbil¬ dungsstrahlengängen 4.1, 4.2 durch zwei Vergrößerungswechs¬ ler 5.1, 5.2 hindurch. Dabei tritt das beispielsweise von einem auß~eraxialen Objektpunkt" P kommende Licht unter ernem Winkel ω in den jeweils zugeordneten Vergrößerungswechsler 5.1, 5.2 ein.
Die Vergrößerungswechsler 5.1, 5.2 ermöglichen es dem Be¬ nutzer, während der Beobachtung des Objektes 2 unterschied¬ liche Vergrößerungen einzustellen. Der Winkel ω ist von der mit den Vergrößerungswechslern 5.1, 5.2 vorgegebenen Vergrößerung abhängig und variiert mit der Änderung der Vergrößerungseinstellung. Der Winkel ω erreicht seinen ma¬ ximalen Wert, wenn die schwächste Vergrößerung eingestellt ist. In dem hier gewählten Ausführungsbeispiel erfüllt der Winkel ω bei minimal eingestellter Vergrößerung die Bedin¬ gung tan(ω) > 0, 16.
Den Vergrößerungswechsler 5.1, 5.2 in den Abbildungsstrah¬ lengängen 4.1, 4.2 nachgeordnet sind jeweils ein Tubuslin¬ sensystem 6.1, 6.2 sowie ein Okular 7.1, 7.2.
Die in der Ebene E-E liegenden Eintrittspupillen der Ver¬ größerungswechsler 5.1, 5.2 haben jeweils einen Durchmesser DEP, der ebenfalls von der an den Vergrößerungswechslern 5.1, 5.2 eingestellten Vergrößerung abhängig ist. Der Durchmesser DEP erreicht seinen maximalen Wert, wenn die maximale Vergrößerung eingestellt ist. Fig.2 zeigt die schematische Darstellung eines Querschnitts in der Ebene E-E durch den Strahlengang des Mikroskops nach Fig.l. Zu erkennen sind hier die Hauptachse 8 des Objektivs 3 und die symmetrisch zur Hauptachse 8 liegenden Abbil¬ dungsstrahlengänge 4.1, 4.2 mit ihren optischen Achsen 9.1 und 9.2.
Die optischen Achsen 9.1 und 9.2 der beiden Abbildungs¬ strahlengänge 4.1, 4.2 sind, wie ebenfalls aus Fig.2 er¬ sichtlich, in einem Abstand B zueinander angeordnet. Die Durchmesser DEp der Eintrittspupillen sind hier bei maximal eingestellter Vergrößerung dargestellt und haben damit ih¬ ren maximalen Betrag erreicht. Wird die Vergrößerung klei¬ ner gewählt, werden auch die Durchmesser DEP der Eintritts¬ pupillen kleiner.
Aus Fig.2 ist weiterhin ersichtlich, daß die Eintrittspu¬ pillen bei maximalem Durchmesser DEP einen Abstand b zuein¬ ander haben. Diese Konfiguration ergibt sich aus der Tatsa¬ che, daß bei Stereomikroskopen nach dem Stand der Technik stets die Bedingung erfüllt ist DEP< B/l,07.
Erfindungsgemäß ist nun abweichend vom Stand der Technik vorgesehen, daß bezüglich des Abstandes B und des Durchmes¬ sers DEP der Eintrittspupillen bei maximal eingestellter Vergrößerung die Bedingung erfüllt ist DEp > B/l ,07. Konkret gilt in dem hier gewählten Ausführungsbeispiel DEp=l,55*B.
Damit ergibt sich für das Stereomikroskop 1 ein Aufbau wie in Fig.3 dargestellt. Zur Erläuterung der Darstellung in Fig.3 werden die Bezugszeichen, die bereits in Fig.l ver¬ wendet worden sind, beibehalten. Zu erkennen ist in Fig.3, daß der Abstand B zwischen den optischen Achsen der Abbildungsstrahlengänge 4.1, 4.2 im Vergleich zu der Darstellung nach Fig.l geringer ist.
Die hier gewählte Beziehung DEP = 1,55 * B soll anhand Fig.4 verdeutlicht werden. In Fig.4 ist zu erkennen, daß der Ab- -starrd B "zwischen den optischen Achsen 9.1, 9.2 der Abbil¬ dungsstrahlengänge 4.1, 4.2 kleiner ist als ein Durchmesser DEP, was zur Folge hat, daß die Pupillen in den beiden Ab¬ bildungsstrahlengängen 4.1, 4.2 jeweils die Form eines Kreisabschnittes haben. Die Durchmesser DEP der Eintritts¬ pupillen betragen hier jeweils 23 mm, der Abstand B ist mit 14,8mm ausgeführt, was der Beziehung DEP = 1,55 * B ent¬ spricht.
Es sei nochmals betont, daß sich diese Darstellung auf die größtmöglich einstellbare Vergrößerung bezieht. Wird die Vergrößerung kleiner gewählt, werden die Kreisabschnitte größer, da sich die Durchmesser DEP der Eintrittspupillen ändern. Mit weiter verringerter Vergrößerung werden sie wieder kreisrund.
Diese erfindungsgemäße Bauweise erfordert die Beschneidung optischer Bauelemente in den Vergrößerungswechslern an de¬ ren Umfang. Der damit verbundene Lichtverlust liegt bei ca. 50% und kann insofern noch akzeptiert werden.
Diesem Nachteil stehen wesentliche Vorteile gegenüber, die darin bestehen, daß der Durchmesser der Austrittspupille des Objektivs bei gleicher Auflösung gegenüber dem Stand der Technik verringert werden kann und damit eine Kostener¬ sparnis eintritt, oder bei konstantem Abstand B mit einer Vergrößerung der Austrittspupille des Objektivs die Auflö¬ sung gesteigert werden kann, ohne die Modularität für Tuben und Zwischentuben, die auf dem Abstand B basieren, zu be¬ einträchtigen.
Bei dem erfindungsgemäßen Stereomikroskop ist außerdem vor¬ gesehen, daß der Winkel ω bei minimal eingestellter Ver¬ größerung die Bedingung erfüllt tan(ω) > 0,16.
In Fig.5 ist ein Vergrößerungswechsler dargestellt, der be¬ sonders vorteilhaft zum Aufbau eines erfindungsgemäßen Ste¬ reomikroskops geeignet ist.
Dieser Vergrößerungswechsler, der eine Baulänge von 130 mm aufweist, besteht aus vier optischen Baugruppen, die ob- jektseitig beginnend mit LGl bis LG4 bezeichnet sind. Dabei sind die Baugruppen LG2 und LG4 in Relation zu den beiden übrigen Baugruppen LGl und LG3 in Richtung der optischen Achse beweglich. Sie können zu diesem Zweck mit Antrieben, beispielsweise mit Schrittmotoren, gekoppelt sein.
Die Konstruktionsdaten für diesen Vergrößerungswechsler sind nachfolgend angegeben:
Ebene oder Radien Dicken variable Brech¬ Abbezahl 0EP Linsen¬ r d Abstände zahl ne Ve gruppe
Unendlich¬ raum zum Objektiv
LGl 55.83000 23
4. .50000 1.530190 76.58 -55.83000 2..30000 1.584820 40.57 unendlich al LG2 -35.22750 10, 2
1.40000 1.747910 44.57
9.17300
2.50000 1.812659 25.16
25.12050 a2
LG3 30.06750 11, 6
1.50000 1.812659 25.16
15.07000
1.80000 1.489140 70.23
18.96900
2.90000 1.716160 53.61
-44.98960
Blende 1.00000 unendlich 10, 6 a3
LG4 -47.65660 9, 8
1.30000 1.620680 49.54
7.94400
2.90000 1.624080 36.11
41.86920 a4
Unendlich¬ raum zur Tubuslinse
Bei diesem Vergrößerungswechsler liegt der Anfangswert der Vergrößerung bei 0,32 und der Endwert bei 4,0. Der Vergrö¬ ßerungsbereich trägt somit 12, 5x. Für die Vergrößerung bei 0,32 wird tan(ω) = 0,18 erreicht. Damit ist die Bedingung tan(ω) > 0,16 erfüllt. Ausgewählte Vergrößerungen ergeben sich bei folgenden Abstandseinstellungen:
Vergrößerung 4.Ox 1.Ox 0.32x al 68 .657 39. 472 2. 098 a2 11 .189 40. 373 77 .747 a3 28 .039 12. 818 3. 104 a4 0. 016 15. 237 24 .951 Aus dem in Fig.6 dargestellten Diagramm kann die maximale Hauptstrahlhöhe ermittelt werden, die in dem gewählten Aus¬ führungsbeispiel bei 7,4 mm liegt. Diese Hauptstrahlhöhe wurde der Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Stereomikro¬ skops zugrundegelegt. Hieraus ergibt sich der ausgeführte Abstand B = 14,8 mm bei dem Durchmesser DEp = 23 mm der Ein¬ trittspupille. In Fig.6 bedeutet LOG (Vergrößerung) die ma¬ thematische Funktion des Logarithmus.
Bezugszeichenliste
1 Stereomikroskop
2 Objekt
3 Objektiv
4. .1, 4. 2 AbbildungsStrahlengänge
5. .1, 5. 2 Vergrößerungswechsler
6. ■ 1/ 6. 2 Tubuslinsensysteme
7. .1, 7. 2 Okulare
8 optische Hauptachse des Objektivs
9. .1, 9. 2 optische Achsen der Abbildungsstrahlen gänge
B Abstand zwischen den optischen Achsen b Abstand zwischen den Eintrittspupillen
DÄP Durchmesser der Austrittspupillen
DEP Durchmesser der Eintrittspupillen ω Winkel

Claims

Patentansprüche
1. Stereomikroskop nach der Teleskopbauweise, ausgestattet mit einem Objektiv (3) und zwei dem Objektiv (3) nach- geordneten Vergrößerungswechslern (5.1, 5.2) zur Vorga¬ be unterschiedlicher Vergrößerungen während der Beob¬ achtung eines Objektes (2), wobei
- das vom Objekt (2) kommende Licht in das Objektiv (3) einfällt,
- von dem aus dem Objektiv (3) wieder austretenden Licht zwei parallel zueinander ausgerichtete Lichtbündel in die Vergrößerungswechsler (5.1, 5.2) eintreten,
- die optischen Achsen (9.1, 9.2) der Vergrößerungswechs¬ ler (5.1, 5.2) in einem festen Abstand B zueinander an¬ geordnet sind,
- jeder Vergrößerungswechsler (5.1, 5.2) eine Eintritts¬ pupille für das ihm zugeordnete Lichtbündel hat, die einen von der jeweils vorgegebenen Vergrößerung abhän¬ gigen Durchmesser DEP aufweist, und
- bei maximal vorgegebener Vergrößerung die Bedingung er¬ füllt ist DEP>B/l,07.
2. Stereomikroskop nach Anspruch 1, bei dem die Bedingung B/l, 07 < DEP < B/l, 04 erfüllt ist und beide Vergröße¬ rungswechsler (5.1, 5.2) so ausgeführt sind, daß ihre körperliche Ausdehnung senkrecht zu den optischen Ach¬ sen (9.1, 9.2) in Richtung auf den jeweils benachbarten Vergrößerungswechsler ≤ B/2 beträgt.
3. Stereomikroskop nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Be¬ dingung DEP ≤ 1,55*B erfüllt ist. 4. Stereomikroskop nach Anspruch 3, bei dem die Durchmes¬ ser DEP = 23 mm und der Abstand B > 14,8 mm beträgt.
5. Stereomikroskop nach einem der vorgenannten Ansprüche, bei dem der von der vorgegebenen Vergrößerung abhängige Winkel ω, unter dem das von einem außeraxialen Punkt P am Objekt (2) kommende Licht in die Vergrößerungswechs¬ ler (5.1, 5.2) eintritt, bei kleinstmöglich eingestell¬ ter Vergrößerung die Bedingung tan(ω) > 0,16 erfüllt.
6. Stereomikroskop nach einem der vorgenannten Ansprüche, ausgestattet mit Vergrößerungswechslern (5.1, 5.2), die aus mindestens vier optischen Baugruppen (LGl bis LG4) bestehen, von denen zwei Baugruppen (LGl, LG4) zwecks Änderung der Vergrößerung relativ zueinander und zu den übrigen Baugruppen (LGl, LG3) verschiebbar sind.
7. Stereomikroskop nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß jede einstellbare Vergrößerung durch eine gleichge¬ richtete Verschiebebewegung der beiden beweglichen Bau¬ gruppen (LGl, LG4) erzielbar ist, wobei sich der Ab¬ stand der beiden Baugruppen (LGl, LG4) zueinander wäh¬ rend der Verschiebebewegung verändert.
8. Stereomikroskop nach Anspruch 7, ausgestattet mit Ver¬ größerungswechslern (5.1, 5.2), die folgende Konstruk¬ tionsdaten aufweisen: Ebene oder
Radien Dicken variable Brechzahl Abbezahl 0E Linsen¬ r d Abstände ne ve gruppe
Unendlich¬ raum zum Objektiv
LGl 55.83000 23
4.50000 1.530190 76.58
-55.83000
2.30000 1.584820 40.57 unendlich al
LG2 -35.22750 10,2
1.40000 1.747910 44.57
9.17300
2.50000 1.812659 25.16
25.12050 a2
LG3 30.06750 11, 6
1.50000 1 .812659 25 .16
15.07000
1.80000 1 .489140 70 .23
18.96900
2.90000 1 .716160 53 .61
-44.98960
Blende 1.00000 unendlich 10,6 a3
LG4 -47.65660 9,8
1.30000 1.620680 49.54
7.94400
2.90000 1.624080 36.11
41.86920 a4
Unendlich¬ raum zur Tubuslinse
Wobei sich ausgewählte Vergrößerungen in Zuordnung zu folgenden Abstandseinstellungen ergeben:
Vergrößerung 4.Ox 1. Ox 0.32x
_
68 .657 39.472 2. 098 a2 11 .189 40.373 77 .747 a3 28 .039 12.818 3. 104 a4 0. 016 15.237 24 .951
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