DE102004048296B4

DE102004048296B4 - Vorrichtung zum Umschalten der Betriebsarten eines Mikroskoptubus

Info

Publication number: DE102004048296B4
Application number: DE102004048296.9A
Authority: DE
Inventors: Andreas Hermann
Original assignee: Carl Zeiss Microscopy GmbH
Current assignee: Carl Zeiss Microscopy GmbH
Priority date: 2004-10-01
Filing date: 2004-10-01
Publication date: 2018-09-20
Anticipated expiration: 2024-10-02
Also published as: DE102004048296A1; US20060082870A1; US7480094B2

Abstract

Vorrichtung zur Umschaltung der Betriebsarten eines Mikroskoptubus zwischen den Stellungen Beobachtung, Aufzeichnung sowie gleichzeitiger Beobachtung und Aufzeichnung,mit einem ersten Prisma (1) und einem zweiten Prisma (6), wobei das erste Prisma (1) an der dem zweiten Prisma (6) zugewandten Seite Flächen (2, 3, 4) unterschiedlicher Transparenz für die vom Mikroskopobjektiv kommende Strahlung aufweist und wobei mindestens ein Betätigungselement (14; 19, 20) vorgesehen ist, welches wechselweise eine dieser Flächen (2-4) unterschiedlicher Transparenz in den vom Mikroskopobjektiv kommenden Strahlengang einbringen kann, wobei eine erste (4) der Flächen (2-4) die vom Mikroskopobjektiv kommende Strahlung vollständig reflektiert, eine zweite (3) der Flächen (2-4) die vom Mikroskopobjektiv kommende Strahlung teilweise reflektiert und eine dritte (2) der Flächen (2-4) für die vom Mikroskopobjektiv kommende Strahlung transparent ist,und wobei die dritte Fläche (2) eine gemeinsame Kante mit der ersten und zweiten Fläche (3, 4) hat und somit jede der drei Flächen (2-4) benachbart zu den anderen beiden Flächen angeordnet ist.

Description

Mikroskoptuben für umschaltbare binokulare Beobachtung und fotografische Aufzeichnung bzw. den Anschluss von Videokameras werden oft nur mit zwei möglichen Schaltstellungen ausgeführt. Der Grund ist die erforderliche Tubusbreite, die bei zwei Schaltstellungen meist schon drei Prismenbreiten beträgt und bei drei Schaltstellungen etwa fünf Prismenbreiten betragen müsste.
Das bedeutet bei einer angenommenen Prismenbreite von 30 mm einen Platzbedarf von 150mm in der Breite. Bei vielen Anwendungen werden jedoch sowohl eine einhundertprozentige Beobachtung als auch einhundert Prozent Fotografie als auch ein bestimmtes Teilerverhältnis zwischen beiden Betriebsarten bei gleichzeitiger Verfügbarkeit beider binokularer Teilstrahlengänge benötigt.
In der US 2910913 A sind in einer räumlich sehr breiten Anordnung ein durchgehender Strahlengang, ein teilweise reflektierendes Prisma sowie ein vollständig reflektierendes Prisma nebeneinander angeordnet. Sowohl vom Aussehen als auch vom Platz- und Materialbedarf ist diese Anordnung nicht sehr günstig. Hinzu kommt, dass ein breiterer Tubus die Zugänglichkeit und Sichtbarkeit weiterer am Mikroskop befindlicher Bedienelemente einschränkt.
In der EP 85317 A 1 wird ein in drei Stellungen schaltbarer Schieber beschrieben, der jeweils ein Prisma in den Strahlengang einschiebt und die Tubusbreite ebenfalls ungünstig beeinflusst.
In DE 3636616 A 1 sind zwei Prismen und ein schaltbarer Spiegel vorgesehen, die durch separate Antriebe relativ aufwendig angetrieben werden müssen.
DE 3318011 C 2 betrifft eine Zusatzeinrichtung für Stereomikroskope mit Elementen in mehreren Ebenen und unterschiedlichen, aufwendigen Führungen.
Die Gebrauchsmusterschrift DE 8712342 U1 beinhaltet einen nur zwischen zwei Stellungen verschiebbaren Prismenschlitten.
In der US 4,639,098 A sind drei Prismen nebeneinander im Strahlengang vorgesehen, um die Funktionen visuell, Foto und visuell/ Foto zu realisieren. Hier ist ebenfalls ein Platzbedarf von fünf Prismenbreiten bei der Umschaltung erforderlich, der das Handling einschränkt und Platz für andere Ergänzungen wegnimmt.
In der DE 196 22 357 A1 , auf deren gesamte Offenbarung hiermit Bezug genommen wird, ist eine Lösung angegeben, welche zwei zueinander einzeln verschiebbare Prismen und zusätzliche eine Ausgleichsplatte aufweist. Diese Lösung benötigt zwar nur 3 Prismenbreiten für die 3 Schaltstellungen, ist aber wegen der beiden einzeln verschiebbaren Prismen und der zur Anpassung an die unterschiedlichen Glaswege notwendigen Ausgleichsplatte mechanisch kompliziert aufgebaut. Außerdem sind zum Umschalten im Allgemeinen zwei Betätigungselemente zu bewegen, das heißt es müssen beide Hände benutzt werden.
In der DE 34 32 635 C2 sind zwei Prismen nebeneinander im Strahlengang sowie dahinter nochmals zwei Prismen nebeneinander im Strahlengang vorgesehen, um die Funktionen visuell, Foto mit einer ersten Kamera zusammen mit visuell sowie Foto mit einer zweiten größeren Kamera zusammen mit visuell zu realisieren. Ferner zeigt die DE 34 32 635 C2 drei nebeneinander im Strahlengang angeordnete Prismen, um dieselben Funktionen zu realisieren.
Aufgabe der Erfindung ist eine platzsparende und dennoch einfach aufgebaute und einfach zu betätigende Einrichtung zur Umschaltung zwischen den drei Betriebsarten visuell, Foto und visuell/Foto.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Mit der erfindungsgemäßen Lösung werden für die drei Schaltstellungen ebenfalls nur drei Prismenbreiten benötigt, wobei die beiden miteinander verkitteten Prismen nur ein Betätigungselement aufweisen müssen. Damit lässt sich mit nur einer Betätigung zwischen den drei Betriebsarten umschalten. Außerdem ist es besonders vorteilhaft, dass die Zahl der Prismen reduziert wird und damit die Notwendigkeit aufwendiger Justierung der beim Stand der Technik nacheinander in der Strahlengang einzubringenden Prismen zueinander vermieden wird.
Die Erfindung wird im Weiteren anhand der schematischen Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:

1 a-b: den Strahlengang für die Betriebsart „binokular“
2 a-b: den Strahlengang für die Betriebsart „binokular/photo“
3 a-c: den Strahlengang für die Betriebsart „photo“
4 a-c: Perspektivansichten in den drei Betriebsarten
5 eine Perspektivansicht einer zweiten Ausführungsform

In 1a ist schematisch die Draufsicht auf ein Prisma 1 dargestellt, welches als Bauernfeind-Prisma ausgeführt ist. Das Prisma weist an seiner Oberseite Flächen 2, 3 und 4 auf, welche eine unterschiedliche Beschichtung aufweisen. Dabei ist die Fläche 2 für die von einem hier nicht dargestellten Mikroskopobjektiv über eine Tubuslinse 5 kommende Strahlung transparent ausgeführt, während die Fläche 3 teilverspiegelt und die Fläche 4 voll verspiegelt ist. Das Prisma 1 ist dabei durch hier nicht dargestellte Betätigungselemente so positioniert, dass die voll verspiegelte Fläche 4 von der von der Tubuslinse 5 kommenden Strahlung vollständig reflektiert.
In 1 b ist der sich daraus ergebende mikroskopische Strahlengang S dargestellt, welcher die Betriebsart „binokular“ realisiert. Mit dem Bauernfeindprisma 1 ist ein zweites Prisma 6 so verkittet, dass die Grundfläche 7 des Bauemfeindprismas 1 und die Deckfläche 8 des zweiten Prismas parallel verlaufen und sich die Flächen 2, 3 und 4 zwischen dem Bauernfeindprisma 1 und dem zweiten Prisma 6 befinden. Der Strahlengang S kommt von einem hier nicht dargestellten Objektiv durch die Tubuslinse 5 auf die voll reflektierende Fläche 4, wird dort reflektiert und über eine zweite Reflexion an der Grundfläche 7 in Richtung der hier nicht dargestellten Okulare (Pfeil O) gelenkt.
In 2a ist wiederum das Bauemfeindprisma 1 mit den unterschiedliche Transparenz aufweisenden Flächen 2, 3 und 4 dargestellt, wobei jetzt das Prisma 1 so positioniert ist, dass die von der Tubuslinse 5 kommende Strahlung auf die teilverspiegelte Fläche 3 trifft. Diese Teilverspiegelung erlaubt vorzugsweise eine Aufteilung von 50% Reflexion und 50% Transmission für diese Strahlung. Demzufolge wird wie in der 2b dargestellt, ein Teil der Strahlung an der Fläche 3 in Richtung der Grundfläche 7 reflektiert und damit in Richtung der Okulare gelenkt (Pfeil O), ein anderer Teil der Strahlung tritt durch die Fläche 3 hindurch und geht in Richtung eines hier nicht dargestellten Phototubus (Pfeil P). Diese Stellung des Prismas 1 realisiert damit die Betriebsart „binokular/photo“.
In 3a und b ist wiederum das Bauemfeindprisma 1 mit den unterschiedliche Transparenz aufweisenden Flächen 2, 3 und 4 dargestellt, wobei jetzt das Prisma 1 so positioniert ist, dass die von der Tubuslinse 5 kommende Strahlung auf die transparente Fläche 2 trifft und damit ohne Reflexion in Richtung des nicht dargestellten Phototubus durchgelassen wird (Pfeil P, Betriebsart „photo“). Die 3c zeigt dieses schematisch. Da die transparente Fläche 2 eine gemeinsame Kante mit den beiden Flächen 3 und 4 hat ist es möglich aus jeder der Betriebsarten „binokular“ und „binokular/photo“ ohne Zwischenschritt in die Betriebsart „photo“ umzuschalten, die Stellungen des Prismas 1 in 3a und 3b sind damit äquivalent. In den 4a bis 4c ist das aus den Prismen 1 und 6 bestehende Kittglied 9 perspektivisch in den drei Betriebsarten dargestellt. Auf einer Grundplatte 10 sind zwei Schlitten 11,11a über Führungen 12, 13 in zwei Richtungen verschiebbar angebracht. An dem Schlitten 11a ist das Kittglied 9 befestigt, welches über ein Betätigungselement 14 zusammen mit dem Schlitten 11a zwischen Position 3-4, und mit dem Schlitten 11 zwischen Position 2-3, oder Position 2-4 bewegt werden kann, wobei die Bezeichnung der Positionen 2, 3 und 4 der Positionierung der Flächen 2, 3 und 4 aus den 1a, 2a, 3a, 3b im Strahlengang von der Tubuslinse 5 entspricht. Diese Bauteile sind Bestandteile eines vorzugsweise auswechselbaren Tubus (hier nicht dargestellt), an dem noch das Binokularteil 15 und der Phototubus 16 befestigt sind.
In 4a befindet sich der Schlitten 11 in seiner vorderen, dem Binokularteil 15 zugewandten Stellung und das Kittglied 9 ist mittels Schlitten 11a so positioniert, das die voll reflektierende Fläche 4 (hier nicht dargestellt) im Strahlengang S ist (Betätigungselement 14 voll eingeschoben). Damit wird die gesamte Strahlung von der hier nicht dargestellten Tubuslinse in Richtung der Okulare 17, 18 des Binokularteils gelenkt (Betriebsart „binokular“).
In 4b befindet sich der Schlitten 11 weiterhin in seiner vorderen Position, jetzt ist das Betätigungselement 14 herausgezogen und damit der Schlitten 11a entsprechend in seine zweite Position bewegt. Damit befindet sich die teilverspiegelte Fläche 3 (hier nicht dargestellt) im Strahlengang S. Damit wird ein Teil der Strahlung in die Okulare 17, 18 und der andere Teil zum Phototubus 16 gelenkt (Betriebsart „binokular/photo“).
In 4c ist der Schlitten 11 mittels des Betätigungselementes 14 in seine hintere Position geschoben worden. Damit befindet sich, unabhängig davon, ob das Betätigungselement 14 eingeschoben ist oder nicht, die transparente Fläche 2 (hier nicht dargestellt) im Strahlengang S. Wie bereits zu 3 erläutert geht jetzt die gesamte Strahlung zum Phototubus 16 (Betriebsart „photo“).
5 zeigt eine motorisierte Ausführungsform der Erfindung. Dabei werden die Schlitten 11, 11a in beiden Richtungen von Motoren 19, 20 bewegt, welche von einer hier nicht dargestellten Elektronikeinheit angesteuert werden. Im Unterschied zu der ersten Ausführungsform ist hier das zweite Prisma 6 so ausgeführt, dass es sich nicht über die gesamte obere Fläche des Prismas 1 erstreckt, sondern nur über die Hälfte welche die teildurchlässige Fläche 3 aufweist. Durch die motorische Ansteuerung lässt sich erreichen, dass in der Betriebsart „photo“ immer der in 3b dargestellte Zustand angefahren wird, die für die manuelle Betätigung vorteilhafte Eigenschaft der erfinderischen Lösung, mit jeweils nur einer Bewegung zwischen den Betriebsarten umschalten zu können, kann hier entfallen und damit auch das Prisma über der voll reflektierenden Fläche 4.
Die Erfindung ist nicht nur an die dargestellte Ausführungsform gebunden. Bestandteil der Erfindung sind insbesondere fachübliche Variationen bezüglich der Anordnung der Flächen unterschiedlicher Transparenz, der verwendeten Führungsschlitten, der Schlittenführungen, der zur Umschaltung verwendeten optischen Elemente und Ihrer Befestigung sowie die Umkehrung von Beobachtungs- und Aufzeichnungsstrahlengang. Außerdem kann es beschichtungstechnisch vorteilhaft sein die Flächen 2 und 3 sowie 2 und 4 auf je einem eigenen Prisma anzubringen und diese dann miteinander zu verkitten. Es ist eventuell auch möglich, zwischen dem ersten und dem zweiten Prisma einen Luftabstand zu lassen, diese also nicht miteinander zu verkitten.

Claims

Vorrichtung zur Umschaltung der Betriebsarten eines Mikroskoptubus zwischen den Stellungen Beobachtung, Aufzeichnung sowie gleichzeitiger Beobachtung und Aufzeichnung, mit einem ersten Prisma (1) und einem zweiten Prisma (6), wobei das erste Prisma (1) an der dem zweiten Prisma (6) zugewandten Seite Flächen (2, 3, 4) unterschiedlicher Transparenz für die vom Mikroskopobjektiv kommende Strahlung aufweist und wobei mindestens ein Betätigungselement (14; 19, 20) vorgesehen ist, welches wechselweise eine dieser Flächen (2-4) unterschiedlicher Transparenz in den vom Mikroskopobjektiv kommenden Strahlengang einbringen kann, wobei eine erste (4) der Flächen (2-4) die vom Mikroskopobjektiv kommende Strahlung vollständig reflektiert, eine zweite (3) der Flächen (2-4) die vom Mikroskopobjektiv kommende Strahlung teilweise reflektiert und eine dritte (2) der Flächen (2-4) für die vom Mikroskopobjektiv kommende Strahlung transparent ist, und wobei die dritte Fläche (2) eine gemeinsame Kante mit der ersten und zweiten Fläche (3, 4) hat und somit jede der drei Flächen (2-4) benachbart zu den anderen beiden Flächen angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das zweite Prisma (6) mit dem ersten Prisma (1) verkittet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die zweite Fläche (3) die vom Mikroskopobjektiv kommende Strahlung zu 50 % reflektiert.