WO2011095609A1 - Befestigung von optischen mikroskopkomponenten - Google Patents

Abstract

Es wird beschrieben eine Vorrichtung zum Befestigen eines ersten Teils, vorzugsweise einer optischen Mikroskopkomponente, an einem zweiten Teil, vorzugsweise einem Mikroskopstativ, wobei die Vorrichtung eine am zweiten Teil befestigte ringförmige Aufnahme (2) und ein ebenfalls ringförmiges Einschubteil (1) umfaßt, das am ersten Teil befestigt oder befestigbar ist, und das ringförmige Einschubteil (1) außenkonische Haltevorsprünge (10) aufweist, die Aufnahme (2) einen Basisring (9) mit einem Haltekragen (6) aufweist, der einen sich vom Basisring (9) weg verjüngen Innenkonus aufweist und in dem eine seitliche Öffnung (7) gebildet ist, durch die das Einschubteil (1) in die Aufnahme (2) so einschiebbar ist, daß es sich in einer Vor-Verriegelungsstellung befindet, in der die Ringöffnungen sich überdecken, das Einschubteil (1) und die Aufnahme (2) aus der Vor-Verriegelungsstellung durch gegenseitiges Verdrehen in eine Verriegelungsstellung bringbar sind, in der die außenkonischen Haltevorsprünge (10) des Einschubteils (1) am Innenkonus des Haltekragens (6) anliegen und das Einschubteil (1) auf den Basisring (9) drücken, wodurch das Einschubteil (1) mit der Aufnahme (2) verriegelt ist. In dieser Stellung können Daten und elektrische Leistung übertragen werden, wobei diese über Kontaktelemente (20) oder induktiv weiter geleitet werden können.

Description

Befestigung von optischen Mikroskopkomponenten

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Befestigen eines ersten Teils, vorzugsweise einer optischen Mikroskopkomponente, an einem zweiten Teil, vorzugsweise einem Mikroskopstativ.

Bei Mikroskopen ist es bekannt, Komponenten, wie Objektive, Kondensoren, Tuben, Lampengehäuse, etc. in Form von Modulen am Mikroskopstativ oder an anderen Mikroskopbauteilen, wie beispielsweise einem Objektivrevolver, anzubringen. Die genaue Orientierung dieser Komponenten am Stativ oder Objektivrevolver ist von großer Bedeutung. Aus der US 289904, der US 2496928 oder der DE 2849932 C2 sind Bajonettverschlüsse für Mikroskopobjektive bekannt. Dabei wird der Bajonettverschluß dadurch zusammengefügt, daß ein Einschubteil axial in einen Flanschring des Bajonetts eingefügt und dann durch Drehen dort verriegelt wird. Auch die US 3202461 C1 beschreibt einen Bajonettverschluß für ein Mikroskopobjektiv, der zusätzlich zur Zentrierung des Objektivs des Einschubrings im Flanschring einen Zentrierkegel aufweist. Der in dieser Druckschrift beschriebene Bajonettverschluß ist erst vollständig, wenn ein Schraubeinsatz mit drei radial abstehenden Federlappen montiert ist. Die genannten Bajonettverschlüsse haben durchgängig den Nachteil, daß die Drehlage des zu befestigenden Teils nur mit einer Genauigkeit von etwa 10° festgelegt ist. Gleiches gilt für herkömmliche Schraubverbindungen, bei denen eine Komponente eingeschraubt wird. Schraubverbindungen haben weiter den Nachteil, daß die jeweilige Komponente mehrmals um 360° gedreht werden muß. Damit definieren bei asymmetrisch angebauten Komponenten, wie sie im Falle von Mikroskopobjektiven mit seitlich angesetzten Antriebsmotoren vorliegen, der maximale Radius des asymmetrischen Teiles den Durchmesser, der zum Einschrauben zur Verfügung steht.

Eine hochgenaue Definition der Winkellage einer optischen Komponente ist insbesondere in der Mikroskopie jedoch äußerst wünschenswert. Zum einen wird erst dadurch ein einfacher Kontaktierungsmechanismus für die Durchführung elektrischer Signale möglich. Zum anderen gibt es eine Vielzahl an optischen Anwendungen, bei denen eine bestimmte Winkelposition (auch als Drehlage bezeichnet) der Komponente gefordert wird. Lediglich beispielshalber seien die Lagen von Phasenblenden, Polarisatoren oder versetzt zur optischen Achse eingekoppelten Beleuchtungsstrahlengängen erwähnt.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß eine einfache und insbesondere hinsichtlich der Befestigungsbewegung raumsparende Befestigung möglich ist und vorzugsweise zusätzlich auch eine vorbestimmte Winkelposition mit hoher Genauigkeit erreicht wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Vorrichtung zum Befestigen eines ersten Teils, vorzugsweise einer optischen Mikroskopkomponente, an einem zweiten Teil, vorzugsweise einem Mikroskopstativ oder einer weiteren Mikroskopkomponente mit der Option, Daten und oder die elektrische Versorgung durchzuleiten gelöst, wobei die Vorrichtung eine am zweiten Teil befestigte ringförmige Aufnahme und ein ebenfalls ringförmiges Einschubteil umfaßt, das am ersten Teil befestigt oder befestigbar ist, und das ringförmige Einschubteil außenkonische Haltevorsprünge, die Halteflächen umfassen, welche an einer von der Aufnahme weg weisenden Seite des Einschubteils ausgebildet sind, aufweist, die Aufnahme einen Basisring mit einem Haltekragen aufweist, der eine sich vom Basisring weg verjüngende Innenschrägfläche aufweist und in dem eine seitliche Öffnung gebildet ist, durch die das Einschubteil in die Aufnahme so einschiebbar ist, daß es sich in einer Vor-Verriegelungsstellung befindet, in der die Ringöffnungen sich überdecken, das Einschubteil und die Aufnahme aus der Vor-Verriegelungsstellung durch gegenseitiges Verdrehen in eine Verriegelungsstellung bringbar sind, in der die Halteflächen der Haltevorsprünge des Einschubteils an der Innenschrägfläche des Haltekragens, die vorzugsweise als Innenkonus ausgebildet ist, anliegen und das Einschubteil auf den Basisring drücken, wodurch das Einschubteil mit der Aufnahme verriegelt ist. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kombiniert das ringförmige Einschubteil mit der ringförmigen Aufnahme so, daß das Einschubteil seitlich in die Aufnahme eingeführt werden kann. Erst nach diesem Einführen, wenn das Einschubteil mit seiner Außenkante am Innenrand des Haltekragens anliegt, wird das Einschubteil gedreht. Diese Drehung überführt die Vorrichtung von der Vor-Verriegelungsstellung in die Verriegelungsstellung. In der Vor- Verriegelungsstellung liegt nur ein Teil der Schrägflächen der Haltevorsprünge des Einschubteils an der sich nach oben, d. h. vom Basisring weg verjüngenden Innenschrägfläche des Haltekragens an. Beim Drehen in die Verriegelungsstellung gelangen dann alle Halteflächen der Haltevorsprünge in Eingriff mit der sich nach oben verjüngenden Innenschrägfläche des Haltekragens. Beide Schrägflächen können konisch ausgestaltet sein. Für eine gute Passung ist es dann zweckmäßig, daß die Konuswinkel der dann außenkonischen Schrägflächen der Haltevorsprünge abgestimmt sind auf den Konuswinkel des Innenkonus des Haltekragens. Alternativ sind auch nicht-konische Schrägen möglich.

Die Strukturen, die gegenseitig anliegen, drücken das Einschubteil auf den Basisring. Damit ist eine wohldefinierte Plananlage des Einschubteils am Basisring der Aufnahme erreicht, was eine hohe Genauigkeit der Befestigung sicherstellt. Eine besonders präzise Ausrichtung kann man dabei dann erreichen, wenn entweder die zum Basisring weisende Oberseite des Einschubteils oder die zum Einschubteil weisende Unterseite des Basisrings Planelemente aufweist, die eine Dreipunktauflage der Oberseite des Einschubteils an der Unterseite des Basisrings bewirken. Eine solche Dreipunktauflage vermeidet etwaige störende Kippeleffekte.

Damit die Auflage der Oberseite des Einschubrings an der Unterseite des Basisrings der Aufnahme besonders präzise und insbesondere spielfrei erreicht wird, ist es zu bevorzugen, am Haltekragen der Aufnahme einen federnden Abschnitt vorzusehen, der das Einschubteil auf den Basisring drückt. Dieser federnde Abschnitt kann insbesondere durch einen Sektor des Haltekragens erreicht werden, der elastisch nach innen gedrückt wird und damit die Halteflächen der Haltevorsprünge des Einschubteils gegen die Innenschrägfläche des Haltekragens preßt. Durch die Schrägflächen z. B. von Außenkonus und Innenkonus wird dabei automatisch der Einschubring nach unten, d. h. auf den Basisring hin, beaufschlagt. Zur Definition der Drehstellung ist es zweckmäßig, einen Anschlag, der die Verdrehung von der Vor-Verriegelungsstellung in die Verriegelungsstellung begrenzt, vorzusehen. Dieser Anschlag kann beispielsweise als Zapfen oder Pin ausgebildet werden, der aus der seitlichen Öffnung des Haltekragens ragt und die Verdrehung des Einschubteils dadurch begrenzt. Es sind aber auch Anschläge am Haltekragen selbst möglich, die die Verdrehung dadurch begrenzen, daß einer oder mehrere der Haltevorsprünge des Einschubrings dort zur Anlage kommen, wenn die Verriegelungsstellung erreicht ist.

In der Verriegelungsstellung ist eine präzise gegenseitige Lage der Ringöffnungen von Aufnahme und Einschubteil gewährleistet, so daß insbesondere an der Aufnahme bzw. dem Einschubteil befestigte Optikvorrichtungen in ganz präziser Lage zueinander sind. Die präzise gegenseitige Ausrichtung von Einschubteil und Aufnahme erlaubt es weiter, eine elektrische Leitungsverbindung von der Aufnahme zum Einschubteil durchzuschleifen, indem die zum Basisring weisende Oberseite des Einschubteils mindestens ein elektrisches Kontaktelement und die zur Oberseite des Einschubteils hin orientierte Unterseite des Basisrings pro Kontaktelement ein passendes Gegenkontaktelement aufweist, um eine elektrische Leitungsverbindung zwischen Einschubteil und Aufnahme herzustellen. Natürlich können auch mehrere Kontaktelementpaare verwendet werden. Sind Einschubteil und/oder Aufnahme elektrisch leitend, wird man die Kontaktelemente natürlich in diesen leitenden Teilen isolieren.

Die Gegenkontaktelemente werden üblicherweise federnd z. B. als Kontaktstifte ausgeführt, die am Basisring der Aufnahme z. B. um wenige Zehntelmillimeter federbelastet überragen. Dabei ist die Spitze der Gegenkontaktelemente vorzugsweise kugelförmig ausgebildet. Sie geben bei vertikalem Druck ein wenig nach und erzeugen einen Gegendruck, der nach Verriegelung des Einschubteils in der Aufnahme den dauerhaft elektrischen Kontakt zu den Kontaktelementen des Einschubteils gewährleisten. Um nun im Hinblick auf die Gegenkontaktelemente das Einschubteil verschleißarm einführen zu können, weisen die Haltevorsprünge nicht nur die an der Unterseite des Einschubteils vorgesehenen Halteflächen zur Verriegelung mit der Innenschrägfläche der Aufnahme auf, sondern an der gegenüberliegenden Oberseite ebenfalls Schrägflächen, die zum Aufgleiten der Gegenkontaktelemente geeignet ausgebildet sind. Diese Schrägflächen finden sich an den Haltevorsprüngen zumindest dort, wo die Gegenkontaktelemente in der Einschubdrehlage durchlaufen. Wird das Einschubteil seitlich eingeschoben, werden die federnd ausgebildeten Gegenkontaktelemente durch das Aufgleiten auf der Schrägfläche allmählich angehoben, so daß sie zurückgeschoben werden.

Somit ist vermieden, daß die Gegenkontaktelemente beim Einschieben des Einschubteils auf eine senkrechte oder scharfe Kante treffen, die beim mehrmaligen Wechsel des Einschubteils zu einem verstärkten Abrieb an den Gegenkontaktelementen führen würde.

Weiter sind die Gegenkontaktelemente vorzugsweise so angeordnet, daß sie von der Vor- Verriegelungsstellung in die Verriegelungsstellung bei jeder Drehstellung des Einschubteils innerhalb der Kontur des Einschubteils liegen. Damit ist gewährleistet, daß auch bei der Drehung die Gegenkontaktelemente auf keine senkrechte oder scharfe Kante treffen, die zu Verschleiß führen würde.

Vorzugsweise sind die zur Dreipunkt-Auflage ausgebildeten Planelemente so angeordnet, daß sie nicht in dem Winkelbereich des Einschubteils liegen, in dem die Gegenkontaktelemente über die Schrägfläche auf die obere Deckfläche des Einschubelementes aufgleiten. Weiter ist vorzugsweise die Lage der Planelemente so gewählt, daß sie außerhalb oder innerhalb des Radius liegen, auf dem die Gegenkontaktelemente angeordnet sind, so daß beim Drehen des Einschubteils von der Vor-Verriegelung in die Verriegelungsstellung ebenfalls keine Kollision zwischen den Gegenkontaktelementen und den justagekritischen Planelementen auftreten kann. Mit dem Fortschritt der Technik kann auch eine induktive Durchleitung der Leitungsverbindung ermöglicht werden.

Im Falle einer elektrisch leitenden Oberseite des Einschubteils ist es weiter vorteilhaft, diese Oberseite außerhalb des oder der Kontaktelemente mit einer isolierten Abdeckung zu versehen, um eine Kontaktierung des Gegenkontaktelementes während des Verdrehens von der Vor- Verriegelungsstellung in die Verriegelungsstellung zu vermeiden.

Eine solche isolierende Abdeckung kann insbesondere als Leiterplatte ausgebildet sein, welche die Kontaktelemente untereinander oder mit entsprechenden Durchführungen oder Anschlüssen verbindet.

Die in der geschilderten Weiterbildung realisierten Kontaktelemente ermöglichen insbesondere eine automatische Komponentenerkennung, wenn die an das Einschubteil angebrachte oder anzubringende Komponente von dem Bauteil, an dem die Aufnahme befestigt ist, über elektrische Signale erkannt werden kann. Dabei kann zum einen das Teil, das am Einschubteil angebracht wird, entsprechende Datenspeicher aufweisen. Einfacher und insbesondere mit kürzeren Leitungen ist eine automatische Komponentenerkennung jedoch zu realisieren, wenn ein Datenspeicher bereits direkt im oder am Einschubteil vorgesehen wird. Der Datenspeicher wird dann, wenn das Einschubteil an der Komponente befestigt wird, entsprechend mit Daten befüllt, die über die elektrischen Kontakte dann aufnahmeseitig ausgelesen werden können.

Sind in den Mikroskopkomponenten Funktionen (wie ein Stellmechanismus, Heiz- Kühlelemente, Beleuchtung, etc.) untergebracht, die angesteuert werden sollen, ist vorzugsweise ein Prozessor zur Steuerung der Funktionen in der Komponente integriert, der dann auch als Datenspeicher fungiert und die automatische Komponentenerkennung mit übernimmt.

Das Einschubteil ist insbesondere für die Befestigung von Objektiven geeignet. Hierfür ist es zweckmäßig, das Einschubteil im Inneren seines ringförmigen Bereichs mit einem Paßzylinder zu versehen. Das Objektiv erhält dazu einen entsprechenden Zylinder, vorzugsweise ist diese Passung als Übergangspassung ausgelegt, um ein spielfreies Fügen des Objektivs (oder einer Komponente) in dem Einschubteil zu gewährleisten. Dann kann das Einschubteil in frei wählbarer Drehlage am Objektiv befestigt werden. Alternativ kann das Einschubteil in seinem ringförmigen Bereich mit einem Innengewinde ausgeführt werden, das zu einem Objektivau ßengewinde passend gestaltet ist, so daß ein Objektiv eingeschraubt werden kann. Dieses ermöglicht es vorhandene Objektive mit der Vorrichtung zu verwenden. Zur präzisen Ausrichtung von optischen Bauteilen ist es weiter zu bevorzugen, am Einschubring drei oder mehr radial verlaufende Bohrungen zum axialen Zentrieren einer am Einschubring zu befestigenden Mikroskopkomponente vorzusehen.

Es versteht sich , daß die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in den angegebenen Kombinationen, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung einsetzbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

Nachfolgend wird die Erfindung beispielsweise anhand der beigefügten Zeichnungen , die auch erfindungswesentliche Merkmale offenbaren, noch näher erläutert. Es zeigen :

Fig. 1 zwei perspektivische Darstellungen eines Einschubteils einer Vorrichtung zum

Befestigen einer Mikroskopkomponente,

Fig. 2 zwei perspektivische Darstellungen einer Aufnahme, an der das Einschubteil der

Figur 1 befestigt werden kann,

Fig. 3 eine Draufsicht auf das Einschubteil der Figur 1 während des Einschiebens in die

Aufnahme der Figur 2,

Fig. 4 und 5 eine Draufsicht bzw. eine perspektivische Ansicht des vollständig in die Aufnahme eingeschobenen Einschubteils, wodurch sich die Vorrichtung in einer Vor- Verriegelungsstellung befindet,

Fig. 6 eine Schnittdarstellung entlang der Linie B-B der Figuren 4 und 5,

Fig. 7 und 8 eine Draufsicht bzw. eine perspektivische Ansicht der Vorrichtung, nachdem

Einschubteil und Aufnahme gegeneinander in eine Verriegelungsstellung gedreht wurden,

Fig. 9 eine perspektivische Darstellung eines Mikroskopobjektives mit darin befestigtem

Einschubteil,

Fig. 10 eine Schnittdarstellung durch das Mikroskopobjektiv der Figur 9,

Fig. 1 1 eine Teil-Schnittdarstellung eines weiteren Mikroskopobjektives mit einer Variante des Einschubrings, die eine elektrische Kontaktierung ermöglicht, und Fig. 12 eine perspektivische Darstellung des Einschubrings der Figur 1 1 ,

Fig. 13 eine Schnittdarstellung durch das Einschubteil der Figur 1 während des

Einschiebens in die Aufnahme der Figur 2 zur Verdeutlichung eines

Aufgleitvorgangs für federnde Gegenkontaktelemente, Figur 14 eine Draufsicht auf das Einschubteil und die Aufnahme im Zustand der Figur 13, Figur 1 5 eine Darstellung ähnlich der Figur 13, wobei allerdings der Einschubvorgang schon weiter fortgeschritten ist, und

Figur 1 6 eine Draufsicht auf das Einschubteil und die Aufnahme der Figur 15.

Figur 1 zeigt perspektivisch ein Einschubteil 1 , das zusammen mit der in Figur 2 gezeigten Aufnahme 2 einen Verschlu ß, d. h . eine Vorrichtung zum Verbinden zweier Teile darstellt. Der Verschlu ß ist insbesondere für den Bereich der Mikroskopie geeignet, indem die Aufnahme 2 am Stativ oder einer Mikroskopkomponente eines Mikroskops fest angebracht wird und das Einschubteil 1 an einer Mikroskopkomponente, insbesondere einer optischen Mikroskopkomponente wie einem Objektiv befestigt wird. Die linke Abbildung der Figur 1 zeigt das Einschubteil 1 von seiner Unterseite, die zur Mikroskopkomponente hin weist, die rechte Abbildung von der Oberseite, die zur Aufnahme hin orientiert wird. Die Begriffe„Oberseite" und „Unterseite" sind auf die Einbaulage in einem Mikroskop mit hängendem Objektiv bezogen und insoweit rein exemplarisch zu verstehen.

Das Einschubteil 1 ist wie auch die Aufnahme 2 ringförmig. Beide Teile sind vorzugsweise aus Metall gefertigt. Die ringförmige Gestalt des Einschubteils 1 hat zwei seitliche Abflachungen 3, die dazu dienen, das Einschubteil 1 , wie noch erläutert werden wird, durch eine Öffnung an der Aufnahme 2 zu schieben. Am Rand des ringförmigen Einschubteils 1 sind mehrere, z. B. drei, jeweils entlang eines Bogensektors verlaufende Haltevorsprünge 1 0 ausgebildet, die Halteflächen 10b aufweisen, welche schräg zur Oberseite des Einschubteils 1 verlaufen. Sie wirken aufgrund der Abflachungen 3 sowie weiterer nicht näher bezeichneter Abflachungen beim Zusammenbau von Einschubteil 1 und Aufnahme 2 als Haltevorsprünge. Zusätzlich sind optional auf der gegenüberliegenden Seite der Haltevorsprünge 10 ebenfalls Schrägflächen 10a vorgesehen, die beim Einschieben des Einschubteils 1 eine Funktion im Zusammenhang mit einer elektrischen Kontaktierung zwischen Einschubteil 1 und Aufnahme 2 übernehmen. Ein z. B. im Bereich eines Haltevorsprungs 10 vorgesehener Zapfen 4 dient als Drehbegrenzung, wie noch erläutert werden wird. Das ringförmige Einschubteil 1 läßt ein Ringinneres 5 frei, das beispielsweise für einen optischen Strahlengang als Querschnittsfläche zur Verfügung steht.

Die in Figur 2 in zwei unterschiedlichen perspektivischen Darstellungen gezeigte Aufnahme 2 verfügt über einen Basisring 9 an dessen Unterseite sich ein Haltekragen 6 nach unten erstreckt. Der Basisring 9 verläuft ebenfalls um ein Ringinneres 8, das analog zum Ringinneren 5 den freien Querschnitt für einen Strahlengang definiert. Vom Basisring 9 nach unten verläuft der Haltekragen mit einer sich verjüngenden Innenkonusfläche 23, deren Konuswinkel, d. h. Schrägstellung passend zum Au ßenkonus, der von den Halteflächen 10b der Haltevorsprünge 10 ausgebildet ist, gestaltet ist. Der Haltekragen 6 ist im Bereich einer seitlichen Öffnung 7 unterbrochen. Die Weite dieser Öffnung 7 korrespondiert zur Breite des Einschubteils 1 zwischen den Abflachungen 3. Schließlich ist an der Aufnahme 2 noch ein Spannelement 12 vorgesehen, das eine Schrägfläche umfaßt, welche von einer (in Figur 2 nicht weiter dargestellten) Spanneinrichtung, z. B. einer Feder, vom Haltekragen 6 weg in Richtung auf das Ringinnere 8 gedrückt wird. Sie beaufschlagt im montierten Zustand die Halteflächen 1 0b auf die Innenschrägfläche des Haltekragens 6 und damit letztlich das Einschubteil 1 auf die Unterseite des Basisringes 9 hin.

Figur 3 zeigt den Vorgang der Befestigung des Einschubteils 1 an der Aufnahme 2 in einer Draufsicht. Zur besseren Erkennbarkeit ist dabei die im Haltekragen 6 entsprechende Fläche schraffiert, wie es an und für sich bei einer reinen Schnittdarstellung üblich wäre. Zur Befestigung wird das Einschubteil 1 durch die Öffnung 7 in die Aufnahme 2 eingeschoben. Damit dies möglich ist, ist der Abstand w zwischen den Abflachungen 3 passend zur Weite der Öffnung 7 gewählt. Figur 3 zeigt einen Zustand, in dem das Einschubteil 1 noch nicht vollständig in die Aufnahme eingeschoben ist. In der Figur sind dazu die Mittelpunkte der Ringinneren 5 und 8 gezeigt, die noch nicht vollständig zur Deckung gebracht wurden.

In dieser Position kann das Einschubteil 1 noch in optischer Achsrichtung aus der Aufnahme 2 entnommen werden. Soll dieses nicht möglich sein (weil z.B. eine schwere Komponente an das Mikroskop angeschlossen werden soll oder kein Raum für ein axiales Einfügen der Komponente vorhanden ist) kann das Einschubteil 1 so ausgelegt sein, daß die Abflachungen 3 so bemessen sind, daß der Abstand zwischen den Flächen 3 größer ist als der Abstand w in der Aufnahme 2. Dadurch wird das Einschubteil 1 in den Haltekragen 6 eingeschoben. Das verhindert beim Einführen der Komponente in die Aufnahme 2 schon zusätzlich ein Abrutschen der Komponente in optischer Achsrichtung. Schiebt man das Einschubteil 1 weiter in die Aufnahme, gelangen zwei der drei Haltevorsprünge 10 mit ihren Halteflächen 10b in Eingriff mit dem Haltekragen 6. Dieser Zustand ist in Draufsicht in Figur 4, in perspektivischer Darstellung in Figur 5 sowie in Figur 6 in einer Schnittdarstellung entlang der Linie B-B der Figuren 4 und 5 gezeigt. Aufgrund der perspektivischen Ansicht sind natürlich nur die Schrägflächen 10b sichtbar. Insbesondere die Schnittdarstellung läßt deutlich erkennen, daß die au ßenkonischen Schrägflächen 10b gegen den Innenkonus 23 des Haltekragens 6 gedrückt werden, wodurch die zum Basisring 9 weisende Oberseite des Einschubteils 1 gegen die entsprechende Unterseite des Basisrings 9 gedrückt wird. Die Figuren 4 bis 6 zeigen eine Vor-Verriegelungsstellung, in der die Ringinneren 5 und 8 in Deckung gebracht sind, so daß ihre Zentren im wesentlichen auf einer Achse A liegen, die z. B. als optische Achse für die Anwendung der Befestigungsvorrichtung an einem Mikroskop relevant ist.

In der Schnittdarstellung der Figur 6 sind exemplarisch zwei Auflageflächen 1 1 eingezeichnet, die an der Unterseite des Einschubteils 1 leicht vorstehen. Insgesamt handelt es sich um vorzugsweise drei Auflageflächen, die eine Dreipunkt-Auflage der Oberseite des Einschubteils 1 an der Oberseite des Basisrings 9 gewährleisten.

Anschließend werden Einschubteil 1 und Aufnahme 2 gegeneinander verdreht. Der danach erreichte Zustand ist in den Figuren 7 und 8 zu sehen. Die Drehung geschieht so lang, bis der Zapfen 4 am Rand der Öffnung 7 anliegt. Bei dieser Drehung werden die zwei im Vor- Verriegelungszustand bereits am Innenkonus 23 des Haltekragens 6 anliegenden Halteflächen 10b längs des Haltekragens verschoben, bis die dritte Haltefläche 10b ebenfalls in Eingriff mit dem Innenkonus 23 des Haltekragens 6 gelangt. Um diesen Eingriff problemlos herstellen zu können, ist zweckmäßigerweise eine Aufgleitfläche 22 vorgesehen, die in der Richtung des Verdrehens derjenigen der Halteflächen 10b vorgeordnet ist, die noch in Eingriff mit dem Haltekragen 6 treten mu ß.

Durch die Drehung um 90 ° gelangt auch die dritte Haltefläche 10b in Eingriff mit dem Innenkonus 23 des Haltekragens 6, wodurch eine gute Anlage der Auflageflächen 1 1 am Basisring 9 gewährleistet ist.

Um die Auflageflächen 1 1 zusätzlich gegen die Oberseite des Basisringes 9 zu drücken, ist im Bereich des Haltekragens 6 das Spannelement 12 vorgesehen. Es drückt mit seiner Schrägfläche gegen die in diesem Bereich in der Verriegelungsstellung liegende dritte Haltefläche 1 0b, wodurch das Einschubteil 1 an den bezogen auf die optische Achse bzw. das Ringzentrum gegenüberliegenden Halteflächen 1 0b gegen den Innenkonus 23 des Haltekragens 6 und somit insgesamt auf den Basisring 9 hin gedrückt wird. Es entsteht eine V- förmige Lagerung, und das Einschubteil 1 ist in der Aufnahme 2 zentriert.

Figur 9 zeigt exemplarisch, wie ein Mikroskopobjektiv 13 am Einschubteil 1 befestigt werden kann. Das Einschubteil 1 weist dazu in seinem Ringinneren 5 einen Paßzylinder auf, in den ein Paßzylinder des Objektivs 13 einsteht. Bei dieser Befestigung kann eine exakte Winkellage zwischen Objektiv 13 und Einschubteil 1 durch Verdrehen des Einschubteils 1 und des Objektivs 13 gewährleistet werden. Wie die Schnittdarstellung der Figur 10 zeigt, sichert vorzugsweise ein Konterring 15 den festen Halt des Einschubteils 1 auf dem Objektiv 13. Auch eine Klebung o. ä. wäre alternativ möglich .

Da bei der Befestigung des Mikroskops mit daran angebrachtem Einschubteil 1 in der Aufnahme 2 nur eine Drehung um 90 ° (andere Drehwinkel sind möglich) auszuführen ist, mu ß für einen am Mikroskop 13 vorgesehenen Antrieb 16, der seitlich am Mikroskopkörper befestigt ist, nur ein geringerer Raum zur Verfügung gestellt werden, als wenn das Objektiv 13 vollständig um seine eigene Achse gedreht werden mü ßte. Dann wäre ein entsprechender größerer Flugkreis vorzusehen.

Die exakte Winkellage, mit der das Mikroskop durch das Einschubteil 1 an der Aufnahme 2 befestigt werden kann, ist insbesondere vorteilhaft, wenn, wie in der Teilschnittdarstellung der Figur 10 dargestellt ist, das Mikroskop einen au ßeraxial verlaufenden Strahlengang, z. B. einen TI RF-Strahlengang, über den eine seitliche Beleuchtung der Probe vorgenommen werden soll.

Figur 1 1 zeigt eine Abwandlung des Mikroskopobjektivs 13 der Figuren 9 und 1 0 wiederum in Teilschnitt-Darstellung, d. h . mit teilweise aufgeschnittener Hülse 14. Für dieses Objektiv 13 ist das Einschubteil 1 dahingehend ausgeführt, daß es an seiner dem Basisring 9 zugeordneten Seite Kontaktelemente 20 aufweist, die mit im Mikroskopobjektiv 13 verlaufenden Leitungen verbunden sind, diese sind im Leitungskanal 18 verlegt.

In diesem Fall weist die Aufnahme 2 passende Gegenkontaktelemente 21 auf, die in der Verriegelungsstellung mit den Kontaktelementen 20 in Kontakt treten. Über diese Kontaktelemente 20 können elektrische Daten- oder Versorgungsleitungen zum Objektiv 13 angeschlossen werden, beispielsweise zur Versorgung und Ansteuerung des Antriebs 16. Ebenfalls ist es möglich, Daten und eine elektrische Versorgung induktiv zu übertragen.

Figur 12 zeigt eine perspektivische Draufsicht auf das Einschubteil 1 mit insgesamt vier Kontaktelementen 20. Dabei ist auch durch einen Pfeil P die Richtung angedeutet, in der das Einschubteil 1 in die Aufnahme 2 eingeschoben wird.

Die Kontaktelemente 20 werden von Gegenkontaktelementen 21 kontaktiert, wie die Figuren 13 bis 16 zeigen. Diese Gegenkontaktelemente 21 sind federnd ausgebildet, beispielsweise als Kontaktstifte mit einer kugelförmigen Spitze 22. Die federnden Gegenkontaktelemente 21 ragen am Basisring 9 etwas vor. Dies ist den Schnittdarstellungen 13 und 15 gut zu entnehmen, welche das Einschubteil 1 während des Einschiebens in die Aufnahme 2 bei unterschiedlichen Einschubtiefen zeigt. Diese federnde Belastung und das leichte Vorstehen der Gegenkontaktelemente 21 ist erforderlich, um sicherzustellen, daß die federnden Gegenkontaktelemente 21 einen sicheren elektrischen Kontakt zu den Kontaktelementen 20 des Einschubteils 1 herstellen.

Damit die federnden Gegenkontaktelemente 21 beim Einschieben des Einschubteils 1 verschlei ßarm zurückgedrückt werden können, weisen zumindest diejenigen Haltevorsprünge 10, welche über die Gegenkontaktelemente 21 geschoben werden, an der Unterseite die bereits erwähnten Schrägflächen 10a auf, die als Aufgleitflächen für die federnden Gegenkontaktelemente 21 ausgebildet sind. Die Schrägflächen 10a erstrecken sich also mindestens so weit von der Unterseite des Einschubteils 1 weg, wie die federnden Gegenkontaktelemente 21 vom Basisring 9 vorstehen. Damit ist sichergestellt, daß beim Einschieben des Einschubteils 1 die federnden Gegenkontaktelemente 21 nicht auf eine senkrechte Kante des Einschubteils 1 stoßen, sondern über die Aufgleitfläche zurückgedrückt werden können. Die Figuren 13 bis 16 zeigen unterschiedliche Stadien des Einschiebens des Einschubteils 1 in die Aufnahme 2, wobei die Figuren 13 und 14 einen Zustand zeigen, in dem ein erstes federndes Gegenkontaktelement 21 an der Schrägfläche 10a aufgleitet. Figur 13 zeigt eine Schnittdarstellung, Figur 14 die entsprechende Draufsicht. In den Figuren 1 5 und 1 6 ist der Einschubvorgang bereits weiter fortgeschritten, und ein zweites federndes Gegenkontaktelement 21 gleitet an der Aufgleitfläche auf.

Die Aufgleitfläche in Form der Schrägfläche oder Schrägflächen 10a sind zumindest überall dort an den Haltevorsprüngen 1 0 vorgesehen, wo federnde Gegenkontaktelemente 21 während des Einschiebvorgangs vom Einschubteil 1 überfahren werden.

Damit beim gegenseitigen Verdrehen von Aufnahme 2 und Einschubteil 1 von der Vor- Verriegelungsstellung, d. h . vom Zustand des vollständig eingeschobenen Einschubteils 1 , in die endgültige Verriegelungsstellung die Gegenkontaktelemente 21 verschlei ßarm über die Kontaktelemente 20 des Einschubteils 1 gelangen, sind sie bezogen auf das Zentrum dieser Drehbewegung, das beispielsweise in Figur 4 zu sehen ist bzw. der optischen Achse A in Figur 6 entspricht, so beabstandet, daß sie während des Verdrehvorgangs vollständig innerhalb der Kontur des Einschubteils 1 bleiben. Darunter ist zu verstehen, daß während sämtlicher Phasen der gegenseitigen Verdrehung die federnden Gegenkontaktelemente 21 vollständig unter dem Einschubteil 1 bleiben. Damit ist vermieden, daß die federnden Gegenkontaktelemente 21 während des Verdrehvorgangs auf eine senkrechte Stufe am Einschubteil 1 treffen.

Das Einschubteil 1 hat, wie beispielsweise anhand der Figuren 6 und 10 bereits erläutert, Planflächen 1 1 , die für eine Dreipunkt-Auflage des Einschubteils 1 an der Aufnahme 2 ausgebildet sind. Diese Planflächen 1 1 sind justierkritische Elemente, da sie die gegenseitige Ausrichtung von Einschubteil 1 und Aufnahme 2 sicherstellen. Sie stehen deshalb an der Oberseite des Einschubteils 1 leicht vor. Um nun eine Kollision zwischen den federnden Gegenkontaktelementen 21 und den Planflächen 1 1 zu vermeiden, liegen die Planflächen 1 1 am Einschubteil 1 bezogen auf das spätere Drehzentrum außerhalb eines Winkelbereichs, durch den die federnden Gegenkontaktelemente 21 beim Einschieben des Einschubteils 1 laufen. Je nach Drehwinkel, der bei der Verdrehung in die Verriegelungsstellung auftritt, könnten darüber hinaus die Planelemente 1 1 während dieses Drehvorgangs die Positionen der federnden Gegenkontaktelemente 21 überfahren. Um dies zu vermeiden, ist bei solchen Ausführungsformen zusätzlich vorgesehen, daß die Planelemente 1 1 bezogen auf das Zentrum auf einem Radius liegen, der sich vom Radius der Gegenkontaktelemente 21 unterscheidet. Die Planelemente 1 1 liegen somit innerhalb oder außerhalb des Radius bzw. der Radien auf dem das mindestens eine bzw. die mehreren Gegenkontaktelemente 21 angeordnet sind.

Damit die Gegenkontaktelemente 21 beim Drehen von der Vor-Verriegelungsstellung in die Verriegelungsstellung nicht über das metallische Material des Einschubteils 1 ungewünscht kontaktiert bzw. überbrückt werden, ist auf der Oberseite des Einschubteils 1 eine isolierende Schicht 21 vorgesehen. Diese Schicht 21 sorgt dafür, daß die Gegenkontaktelemente 21 der Aufnahme nicht kurzgeschlossen werden, bis das Einschubteil 1 sich in der endgültigen Verriegelungsstellung befindet. Zweckmäßigerweise kann die Schicht 21 auch als Leiterplatte ausgebildet werden, welche die Kontaktelemente 20 anschließt oder eine Durchkontaktierung zur gegenüberliegenden Seite des Einschubteils 1 und damit zum Objektiv 13 bereitstellt.

Soweit vorstehend Ausführungsformen beschrieben wurden, bei denen das Einschubteil 1 an einem Mikroskopobjektiv befestigt wird, ist dies natürlich nicht die einzig mögliche Anwendung. Vielmehr können auch andere Komponenten, insbesondere optische Komponenten, wie Kondensoren, Tuben, Lampengehäuse, etc. mit der beschriebenen Befestigungsvorrichtung angebracht werden. Die beschriebene Befestigungsvorrichtung kann insbesondere an der Verbindung zwischen Tubus und Stativ eingesetzt werden. Sie erlaubt eine integrierte Kamera im Tubus, ein integriertes Display im Tubus, die Einspiegelung von Zusatzinformationen im Tubus, die gleichzeitig im Okular und an einer Kameraschnittstelle sichtbar ist, der Antrieb von motorisch beweglichen Tuben und insbesondere ein motorische Umschaltung zwischen verschiedenen Mikroskopbetriebsarten. Die Befestigungsvorrichtung kann weiter an der Verbindung zwischen Lampenhaus und Stativ, zwischen Tischträger und Objekttisch, insbesondere einen motorisch angetriebenen Objekttisch, zwischen Kondensor und Kondensorträger und über alle Komponenten, die durch ein Gewinde am Mikroskop angeschlossen werden, eingesetzt werden. Für letztere erhält das Einschubteil lediglich das Anschlußgewinde mit Plananlage zur Komponente. So kann jedes bestehende Objektiv mit dem Einschubteil 1 versehen werden. Die Ausrichtung und Fixierung des Einschubteils 1 an der optischen Komponente, beispielsweise einem Mikroskop, kann beispielsweise über einen Mutteradapter erfolgen, wobei ein optisches System vorgesehen ist, das die Justierung, insbesondere die Drehlage der am Einschubteil 1 befestigten Komponente zu beurteilen erlaubt. Analoges gilt natürlich auch für die Befestigung der Aufnahme 2. Hier kann ein entsprechender Testadapter an einem Einschubring 1 befestigt werden. Ist die entsprechende Positionierung der Aufnahme 2 bzw. des Einschubteils 1 erreicht, bietet sich eine spaltfüllende Fixierung an, beispielsweise über Kleber, Lötungen etc. Dieses Vorgehen hat den Vorteil, daß das Einschubteil bzw. die Aufnahme nicht direkt am jeweiligen Bauteil durch eine spanende Fertigung ausgebildet werden muß, obwohl dies natürlich auch möglich ist. Die spaltfüllende Befestigung hat allerdings weiter den Vorteil, daß die Befestigungsstelle für die Aufnahme 2 bzw. den Einschubring 1 mit Toleranzen versehen werden kann, die dann durch die spaltfüllende Befestigung, beispielsweise den Klebespalt, aufgefangen werden.

Eine herkömmliche Montage der Aufnahme 2 am Mikroskop bzw. in einer Mikroskopkomponente mit der Befestigung über Schrauben ist ebenfalls möglich. Hierzu kann die Zentrierung durch Verschiebung der Aufnahme 2 im Mikroskop oder der Mikroskopkomponente erzielt werden.

Die erfindungsgemäße Befestigungsvorrichtung erlaubt im Zusammenhang mit der Mikroskopie eine Vielzahl an Vorteilen:

• Der motorisierte Antrieb eines Objektivs wird vereinfacht, da der Motorantrieb seitlich an der Objektivhülle angeordnet werden kann. Weiter ist es möglich, Steuer- und Versorgungssignale auf einfache Weise zum Objektiv zu übertragen. Damit kann beispielsweise eine im Mikroskop ohnehin vorgesehene Steuerungseinrichtung auch die Steuerung des Objektivs übernehmen bzw. den Antrieb entsprechend ansteuern. Die Steuerung des Antriebs ist insbesondere bei Piezo-Antrieben möglich und bietet sich auch für Autofokus-Anwendungen an. Durch radiale Verteilung der Antriebe am Objektiv können auch mehr als nur ein Stellglied unabhängig voneinander bewegt werden. Ein integrierter Prozessor steuert dann die einzelnen Antriebe an.

• Die elektrische Kontaktierbarkeit ist auch vorteilhaft für ein temperaturgesteuertes Objektiv, wie beispielsweise in der DE 102005001 102.0 A1 , deren Offenbarungsgehalt diesbezüglich voll hier einbezogen wird, beschrieben. Auch hier kann die Steuerung nun durch eine Steuerungseinheit des Mikroskopes vorgenommen werden. Die Kontrolle der Beheizung über Temperaturfühler im Mikroskop ist nun ebenfalls unproblematisch möglich, da die entsprechenden Elemente einfach angeschlossen werden.

« Es ist eine Dunkelfeldbeleuchtung ohne einen separaten Dunkelfeldkanal möglich. Auf diese Weise können Hellfeldobjektive mit einer Dunkelfeldbeleuchtung nachgerüstet werden. Analoges gilt auch für eine TI RF-Beleuchtung im Objektiv.

• Die Verwendung eines Hoffmann-Kontrastes wird einfacher realisierbar, da die Ausrichtung der Hoffmann-Blende entfällt.

« Die leichte elektrische Anschließbarkeit erlaubt darüber hinaus variable Phasen-, Vareloder Hoffmann-Kontrast-Verfahren unter Verwendung einer Flüssigkristallblende, die eine feste Phasenblende im Objektiv ersetzen kann.

• Polarisationskontraste werden verbessert, da die Optik, insbesondere das Objektiv in definierter Drehlage ausgerichtet ist.

« Für Mikrohärteprüfvorrichtungen werden keine zusätzlichen Stromführungen mehr benötigt.

• Wie bereits erwähnt, ist eine automatische Komponentenerkennung erleichtert. Dies ist insbesondere dann auch der Fall, wenn ein entsprechender Speicherbaustein bereits direkt im Einschubteil 1 vorgesehen wird.

· Ein Differentialinterferenzkontrast wird nun mit einem bereits korrekt im Objektiv ausgerichteten Prisma möglich.

• Sieht man im Objektiv einen motorisch angetriebenen Spiegel vor, kann durch definierte Drehung und synchronisierte Bildaufnahme ein einfaches Rotationsmikroskop realisiert werden.

Claims

Patentansprüche

1 . Vorrichtung zum Befestigen eines ersten Teils, vorzugsweise einer optischen Mikroskopkomponente, an einem zweiten Teil, vorzugsweise einem Mikroskopstativ oder einer weiteren Mikroskopkomponente mit der Option, Daten und oder die elektrische Versorgung durchzuleiten, wobei

die Vorrichtung eine am zweiten Teil befestigte ringförmige Aufnahme (2) und ein ebenfalls ringförmiges Einschubteil (1 ) umfaßt, das am ersten Teil befestigt oder befestigbar ist, und

das ringförmige Einschubteil (1 ) Haltevorsprünge (10) aufweist, die an der von der Aufnahme (2) weg weisenden Unterseite des Einschubteils (1 ) nach au ßen abfallende Halteflächen (10b) umfassen,

die Aufnahme (2) einen Basisring (9) mit einem Haltekragen (6) aufweist, der eine sich vom Basisring (9) weg verjüngende Innenschragflache (23) aufweist und in dem eine seitliche Öffnung (7) gebildet ist, durch die das Einschubteil (1 ) in die Aufnahme (2) so einschiebbar ist, daß es sich in einer Vor-Verriegelungsstellung befindet, in der die Ringöffnungen sich überdecken,

das Einschubteil (1 ) und die Aufnahme (2) aus der Vor-Verriegelungsstellung durch gegenseitiges Verdrehen in eine Verriegelungsstellung bringbar sind, in der die Halteflächen (10b) der Haltevorsprünge (10) des Einschubteils (1 ) an der Innenschrägfläche (23) des Haltekragens (6) anliegen und das Einschubteil (1 ) auf den Basisring (9) drücken , wodurch das Einschubteil (1 ) mit der Aufnahme (2) verriegelt ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , wobei eine zum Basisring (9) weisende Oberseite des Einschubteils (1 ) mindestens ein elektrisches Kontaktelement (20) und eine zur Oberseite des Einschubteils (1 ) hin orientierte Unterseite des Basisrings (9) pro Kontaktelement (20) ein passendes Gegenkontaktelement (21 ) aufweist, um eine elektrische Leitungsverbindung zwischen Einschubteil (1 ) und Aufnahme (2) herzustellen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei das Gegenkontaktelement (21 ) federnd ausgebildet ist, an der Oberseite des Einschubteils (1 ) vorsteht und in Richtung der Aufnahme (2) vorgespannt ist und die Haltevorsprünge an der der Unterseite gegenüberliegenden Oberseite mindestens eine nach au ßen abfallende Schrägfläche (10a) umfassen, welche als Aufgleitfläche für das Gegenkontaktelement (21 ) ausgebildet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, wobei das Gegenkontaktelement (21 ) federnd ausgebildet ist, an der Oberseite des Einschubteils (1 ) vorsteht und in Richtung der Aufnahme (2) vorgespannt ist und in einem Abstand von einem Zentrum , um das das Einschubteil (1 ) und die Aufnahme (2) gegenseitig verdreht werden, liegt, der so bemessen ist, daß das Gegenkontaktelement (21 ) bei diesem gegenseitigen Verdrehen vollständig innerhalb der Kontur des Einschubteiles (1 ) verbleibt.

5. Vorrichtung nach einem der obigen Ansprüche, wobei die zum Basisring (9) weisende Oberseite des Einschubteils (1 ) zur Dreipunktauflage ausgebildete Planelemente (1 1 ) aufweist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 in Verbindung mit einem der Ansprüche 3 oder 4, wobei die Planelemente (1 1 ) au ßer- oder innerhalb eines Radius liegen, auf dem das mindestens eine Kontaktelement (20) angeordnet ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 4 in Verbindung mit einem der Ansprüche 3, 4 oder 6, wobei die Planelemente (1 1 ) au ßerhalb eines Winkelbereichs liegen, in dem das Gegenkontaktelement (21 ) beim Einschieben in die Vor- Verriegelungsstellung über die Schrägfläche (10a) und die Oberseite des Einschubteiles (1 ) gleitet.

8. Vorrichtung nach Anspruch 3, 4, 6 oder 7, wobei die Oberseite des Einschubteils (1 ) elektrisch leitend ist und die Oberseite des Einschubteils (1 ) au ßerhalb des Kontaktelements (20) mit einer isolierenden Abdeckung (21 ) versehen ist, um eine Kontaktierung des Gegenkontaktelementes (21 ) während des Verdrehens zu verhindern.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei die isolierende Abdeckung (21 ) als Leiterplatte ausgebildet ist und insbesondere das Kontaktelement (20) anschließt.

10. Vorrichtung nach einem der obigen Ansprüche, wobei im Einschubteil (1 ) ein Datenspeicher für eine automatische Komponentenerkennung vorgesehen ist.

1 1 . Vorrichtung nach einem der obigen Ansprüche, wobei das Einschubteil (1 ) wahlweise ein Innengewinde zum Einschrauben eines Objektivs (13) aufweist oder eine als Paßzylinder ausgebildete Ringöffnung (5), die auf einen Paßzylinder des Objektivs (13) abgestimmt ist, aufweist.

12. Vorrichtung nach einem der obigen Ansprüche, wobei der Einschubring (1 ) drei oder 5 mehr radial verlaufende Bohrungen zum axialen Zentrieren einer am Einschubring (1 ) zu befestigende Mikroskopkomponente aufweist.

13. Vorrichtung nach einem der obigen Ansprüche, wobei der Haltekragen (6) einen federnden Abschnitt (12) aufweist, der das Einschubteil (1 ) auf den Basisring (9) drückt.

o

14. Vorrichtung nach einem der obigen Ansprüche, wobei das Einschubteil (1 ) oder die Aufnahme (2) einen Anschlag (4) aufweist, der beim Drehen in die Verriegelungsstellung die gegenseitige Verdrehung begrenzt. 5