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Vorliegende
Erfindung bezieht sich auf einen Objektivwechsler für Stereomikroskope,
insbesondere Stereomikroskope des Fernrohrtyps.
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Stereomikroskope
des Fernrohrtyps sind grundsätzlich
bekannt. Bei solchen Mikroskopen bildet ein Stereoobjektiv ein im
Hauptstrahlengang des Stereomikroskops in einer Objektebene angeordnetes
Objekt ab. Die Abbildung kann vorzugsweise in eine große Entfernung,
beispielsweise mehr als 20 m, oder ins Unendlich erfolgen. Zwei
Fernrohrsysteme blenden aus dem Hauptstrahlengang nach dem Stereoobjektiv
in Bezug auf den Hauptstrahlengang außeraxiale, eintrittsseitig
parallel verlaufende Fernrohrsystemstrahlengänge aus und erzeugen entsprechende,
vergrößerte oder
verkleinerte Bilder des von dem Objektiv erzeugten Bildes. In den
Fernrohrsystemstrahlengängen
sind den Fernrohrsystemen nachgeordnet jeweils Tubuslinsen angeordnet,
die in entsprechenden Zwischenbildebenen Zwischenbilder des Objekts
erzeugen, die mit Okularen betrachtet werden. Einer der aus den
Fernrohrsystemstrahlengängen
hervorgehenden Strahlengänge
kann in einen Okular- und eine Kamerastrahlengang aufgespalten werden,
so daß mit
dem Stereomikroskop auch Bilder aufgenommen werden können.
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Ein
Vergrößerungswechsel
bei Stereomikroskopen erfolgt bislang in der Regel über eine Änderung
der Vergrößerung der
Fernrohrsysteme. Da ein Wechsel der Stereoobjektive selten notwendig
ist, ist ein Stereoobjektiv beispielsweise mittels eines Gewindes
oder einer Ringschwalbenbefestigung an dem Stereomikroskop gehalten.
In zunehmendem Maße
treten jedoch Anwendungen von Stereomikroskopen auf, bei denen zu sätzliche
Variationen der Vergrößerung durch
Wechsel der Stereoobjektive erforderlich sind bzw. ein schneller
Wechsel zwischen verschiedenen Betrachtungsbedingungen wünschenswert
ist. Ein Wechsel des konventionell befestigten Stereoobjektivs ist
dann vergleichsweise umständlich
und kann insbesondere nicht schnell vorgenommen werden.
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In
DE 101 13 084 A1 ist
ein Autofokussystem für
ein Stereomikroskop beschrieben. Im Zusammenhang mit dem Autofokussystem
wird die Verwendung eines Objektivwechslers erwähnt, dessen Stellung, insbesondere
z.B. zur Einstellung eines „optimalen Bildausschnitts", gesteuert werden
kann. Nähere
Angaben zu Art und Aufbau des Objektivwechslers finden sich jedoch
nicht.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Hilfsmittel
bereitzustellen, das eine erhöhte
Flexibilität
bei der Verwendung von Stereomikroskopen des Fernrohrtyps ermöglicht.
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Die
Aufgabe wird gelöst
durch einen Objektivwechsler für
ein Stereomikroskop des Fernrohrtyps, das zwei Fernrohrsysteme aufweist,
deren eintrittsseitige Strahlengänge
parallel zueinander ausgerichtet sind, mit einem Träger und
einem an dem Träger
zwischen einer ersten und einer zweiten Stereoarbeitsstellung sowie
einer dritten Arbeitsstellung relativ zu dem Träger bewegbar gehaltenen Objektivhalter,
der wenigstens eine erste und eine zweite Aufnahme für Stereoobjektive
und wenigstens eine dritte Aufnahme für ein weiteres Objektiv aufweist,
wobei bei Anordnung des Objektivwechslers an dem Stereomikroskop
wenigstens in den Stereoarbeitsstellungen jeweils beide Fernrohrsystemstrahlen gänge eine der
Aufnahmen für
die Stereoobjektive durchsetzen.
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Ein
erfindungsgemäßes Stereomikroskop mit
zwei Fernrohrsystemen, deren eintrittsseitige Strahlengänge parallel
zueinander ausgerichtet sind, verfügt über einen an dem Stereomikroskop
angeordneten erfindungsgemäßen Objektivwechsler.
Vorzugsweise sind an diesem in der ersten und zweiten Aufnahme Stereoobjektive
mit verschiedener Vergrößerung gehalten.
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Der
erfindungsgemäße Objektivwechsler
ist zur Verwendung mit einem Stereomikroskop des Fernrohrtyps vorgesehen.
Wie bereits eingangs erwähnt,
zweigen die beiden Fernrohrsysteme aus einem Hauptstrahlengang des
Stereomikroskops jeweils einen Fernrohrsystemstrahlengang ab. Die Fernrohrsystemstrahlengänge verlaufen
zumindest im Bereich des Eintritts in die Fernrohrsysteme parallel
und parallel zu dem Hauptstrahlengang des Stereomikroskops. Sie
bilden einen Abschnitt entsprechender Teilstrahlengänge des
Stereomikroskops, in denen den Fernrohrsystemen nachgeordnet beispielsweise
noch Okulare angeordnet sein können.
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Die
Aufnahmen in dem Objektivhalter dienen zur Aufnahme von Objektiven.
Für die
Aufnahmen ist jeweils eine Aufnahmeachse definiert, unter der im Rahmen
der vorliegenden Erfindung eine geometrische Achse verstanden wird,
die im wesentlichen koaxial zu einer optischen Achse eines darin
aufgenommenen Objektivs verläuft.
Die Aufnahmen können insbesondere
durch zylinderförmige Öffnungen
in dem Objektivhalter mit im wesentlichen kreisförmigem Querschnitt gegeben
sein, die ein entsprechendes Innengewinde tragen, oder zur Verwendung
mit Ringschwalbenbefestigungen ausgebildet sein. In diesen Fällen verläuft eine
Rotationsachse durch die Öffnungen
bzw. die Aufnahmen im wesentlichen koaxial mit den optischen Achsen
der Stereoobjektive, wenn sich die Stereoobjektive in den Aufnahmen
befinden. Diese bildet dann die Aufnahmeachse.
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Zur
Ausrichtung des Objektivwechslers und damit eines der in dem Objektivhalter
in einer der Arbeitsstellungen gehaltenen Objektive mit Strahlengängen der
Fernrohrsysteme kann der Objektivwechsler vorzugsweise ein Zentrierelement
zur Ausrichtung des Trägers
mit den Fernrohrsystemstrahlengängen
besitzen. Mit der Ausrichtung des Trägers erfolgt dann gleichzeitig
eine Ausrichtung des Objektivhalters. Allgemein können dann
daher alle Lagen von Komponenten des Objektivwechslers in Bezug auf
die Fernrohrsystemstrahlengänge
durch entsprechende Lagen zu dem Zentrierelement gegeben sein.
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Bei
Anordnung des Objektivwechslers an dem Stereomikroskop, worunter
die Anordnung des Objektivwechslers an dem Stereomikroskop während des
Betriebs des Stereomikroskops verstanden wird, und damit gegebener
Relativlage zwischen dem Objektivhalter und den Fernrohrsystemen
sind die erste und die zweite Aufnahme für die Stereoobjektive so angeordnet,
daß die
darin gehaltenen Stereoobjektive im Hauptstrahlengang des Stereomikroskops
und damit in beiden Fernrohrsystemstrahlengängen liegen, wenn der Objektivhalter
in einer entsprechenden Stereoarbeitsstellung ist. Vorzugsweise sind
die Fernrohrsystemstrahlengänge
dabei symmetrisch zu den Aufnahmen und damit den darin gehaltenen
Stereoobjektiven ausgerichtet.
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Durch
die Bereitstellung von drei Aufnahmen in dem Objektivwechsler, von
denen wenigstens zwei Stereoobjektive aufnehmen, und die Bewegbarkeit des
Objekthalters zwischen drei entsprechenden Arbeitsstellungen kann
ein einfacher Wechsel zwischen drei verschiedenen Objektiven, insbesondere
zwei verschiedenen Stereoobjektiven, und damit entsprechenden Vergrößerungen
einfach und schnell erfolgen. Dies erlaubt eine erhöhte Flexibilität in der
Auswahl der Vergrößerungen
und beispielsweise der Arbeitsabstände der verwendeten Stereoobjektive.
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Der
Objektivhalter kann zur Einstellung der Arbeitsstellungen relativ
zu dem Träger
verschiebbar und als Schieber ausgebildet sein. Es ist jedoch bevorzugt,
daß der
Objektivhalter an dem Träger
um eine Drehachse drehbar gehalten ist. Ein solcher Objektivwechsler
zeichnet sich durch einen besonders geringen Raumbedarf aus.
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Prinzipiell
kann die Drehachse, um die der Objektivhalter drehbar ist, gegenüber den
optischen Achsen der Fernrohrsysteme bzw. den eintrittsseitigen
Fernrohrsystemstrahlengängen
geneigt sein. Ist der Objektivhalter dann tellerartig ausgebildet,
kann sich bedingt durch den nicht unerheblichen Durchmesser der
Stereoobjektive eine relativ große Bauhöhe ergeben. Es ist daher bevorzugt,
daß bei
dem erfindungsgemäßen Objektivwechsler
die Drehachse relativ zu dem Träger
so angeordnet ist, daß sie
bei Anordnung des Objektivwechslers an dem Stereomikroskop parallel
zu den optischen Achsen der Fernrohrsysteme verläuft. Dies kann vorzugsweise
dadurch erreicht werden, daß eine
Lagerung des Objektivhalters an dem Träger so ausgerichtet ist, daß bei Zentrierung
des Trägers
mit dem Zentrierelement an dem Ste reomikroskop die Drehachse parallel
zu den eintrittsseitigen Fernrohrsystemstrahlengängen verläuft.
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Bei
einer Reihe von Anwendungen wird nur einer der Fernrohrsystemstrahlengänge benutzt.
Beispiele hierfür
sind die Erfassung eines von dem Stereomikroskop erzeugten Bildes
eines Objekts mit einer Kamera, die dazu in einem Kamerastrahlengang angeordnet
sein kann, der von einem der aus den Fernrohrsystemstrahlengängen hervorgehenden Teilstrahlengänge des
Stereomikroskops abgeteilt wird. Weiterhin können mit elektronischen Bilderfassungseinrichtungen
Bilder eines Objekts erfaßt
werden, die dann mit Bildverarbeitungsverfahren weiter verarbeitet
werden. Für
bestimmte Bildverarbeitungsberechnungen, wie z.B. eine rechnerische
Erweiterung des Tiefenschärfenbereichs,
ist es erforderlich, daß das
Bild des Stereomikroskops beim Fokussieren nicht seitlich verschoben
wird, das heißt, daß die Hauptstrahlen
durch das Stereoobjektiv senkrecht auf die Objektebene treffen müssen. Im normalen
Stereobetrieb verlaufen die Hauptstrahlen der außeraxial angeordneten Teilstrahlengänge des Stereomikroskops
jedoch schräg
zu der Objektebene. Daher werden spezielle Adapterplatten eingesetzt,
die das Objektiv um die halbe Stereobasisweite, d.h. den halben
Abstand der optischen Achsen der Fernrohrsysteme, versetzen, sodaß dessen
optische Achse mit einem der Fernrohrsysteme fluchtet. Die Verwendung
einer solchen Adapterplatte ist jedoch besonders umständlich,
wenn ein Objekt zunächst
stereoskopisch untersucht werden soll, um danach monoskopisch ein
Bild mit dem erwähnten Bildverarbeitungsverfahren
zu erzeugen. Bei dem erfindungsgemäßen Objektivwechslers ist es
daher bevorzugt, daß der
Objektivhalter so an dem Träger
gehalten ist, daß bei
Anordnung des Objektivwechslers an dem Stereomikroskop in wenigstens
einer Monoar beitsstellung des Objektivhalters, die durch die dritte
Arbeitsstellung oder eine weitere Arbeitsstellung gegeben ist, eine
Aufnahmeachse einer der Aufnahmen und der Strahlengang des ersten
der Fernrohrsysteme aufeinander ausgerichtet sind. Dies bedeutet,
daß der
Objektivhalter so an dem Träger
gehalten ist, daß bei
Anordnung des Objektivwechslers an dem Stereomikroskop in den Stereoarbeitsstellungen die
Aufnahmeachse der entsprechenden ersten oder zweiten Aufnahme parallel
und symmetrisch zu den optischen Achsen der Fernrohrsysteme angeordnet ist
und in der Monoarbeitsstellung, d.h. der dritten oder weiteren Arbeitsstellung,
die Aufnahmeachse einer entsprechenden Aufnahme bzw. die optische Achse
eines darin gehaltenen Objektivs und die optische Achse des einen
Fernrohrsystems im wesentlichen koaxial zueinander verlaufen. Auf
diese Weise kann ein Verschieben der Bilder bei der Fokussierung des
Objektivs vermieden werden, sodaß bei einer nur einkanaligen
Verwendung des Stereomikroskops in der Monoarbeitsstellung ein sehr
vorteilhafter Strahlengang gegeben ist. Ein Objektivwechsler braucht jedoch
nicht unbedingt drei Aufnahmen aufzuweisen, um eine Stereoarbeitsstellung
und eine Monoarbeitsstellung des Objektivhalters bereitstellen zu
können. Es
genügt,
daß hierzu
eine Aufnahme vorhanden ist, die zwischen den beiden Arbeitsstellungen
bewegbar und in den beiden Arbeitsstellungen entsprechend angeordnet
ist.
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Ist
der Objektivhalter drehbar an dem Träger gehalten, kann die Drehachse
so angeordnet sein, daß in
wenigstens einer Monoarbeitsstellung des Objektivhalters, die durch
die dritte Arbeitsstellung oder eine weitere Arbeitsstellung gegeben
ist, eine Aufnahmeachse einer der Aufnahmen und der Strahlengang
des ersten der Fernrohrsysteme aufeinander ausgerichtet sind, wenn
der Objektivwechsler an dem Stereo mikroskop angebracht ist. Diese
Anordnung der Drehachse relativ zu den Fernrohrsystemstrahlengängen kann
insbesondere dadurch erreicht werden, daß die Drehachse in entsprechender
Weise relativ zu dem Zentrierelement angeordnet ist. Um dies zu
erreichen, kann die Aufnahmeachse der dritten Aufnahme gegenüber der
Drehachse in geeigneter Weise geneigt sein. Sie ist dann aber nicht
mehr für
eine Stereobetrachtung geeignet. Daher verlaufen besonders bevorzugt
die Aufnahmeachsen der drei Aufnahmen parallel zu der Drehachse.
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Grundsätzlich genügt es, daß nur eine
Monoarbeitsstellung vorgesehen ist, in der die Aufnahmeachse der
dritten Aufnahme auf das erste Fernrohrsystem ausgerichtet ist.
Ein einfacher Wechsel zwischen stereoskopischer Beobachtung und
beispielsweise einer Erfassung eines Bildes mit einem Gesichtsfeld,
das dem bei der stereoskopischen Betrachtung entspricht, wird jedoch
dadurch ermöglicht, daß die Aufnahmeachse
der ersten Aufnahme in der Monoarbeitsstellung auf den Strahlengang
des ersten Fernrohrsystems ausgerichtet ist. Das bedeutet, daß in einer
entsprechenden Stereoarbeitsstellung ein in der ersten Aufnahme
gehaltenes Stereoobjektiv im Hauptstrahlengang des Stereomikroskops
angeordnet bzw. auf beide Fernrohrsystemstrahlengänge ausgerichtet
ist und in der Monoarbeitsstellung die Aufnahmeachse der ersten
Aufnahme bzw. die optische Achse des darin aufgenommenen Stereoobjektivs
auf den Strahlengang, insbesondere die optische Achse, des ersten
Fernrohrsystems ausgerichtet ist. Vorzugsweise sind je eine Stereo-
und eine Monoarbeitsstellung für
jede Aufnahme für
ein Stereoobjektiv vorgesehen.
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Um
eine möglichst
große
Flexibilität
für stereoskopische
Untersuchungen zu erreichen, ist es bevorzugt, daß auch die dritte
Aufnahme zur Aufnahme eines Stereoobjektivs ausgebildet ist.
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Insbesondere
zur Verwendung mit nur einem Fernrohrsystem ist es bevorzugt, daß die dritte
Aufnahme zur Aufnahme eines Normalobjektivs ausgebildet ist. Hierzu
kann sie einen geringeren Durchmesser aufweisen als die erste und
die zweite Aufnahme.
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Um
bei einem erfindungsgemäßen Objektivwechsler
mit einem drehbar an dem Träger
gehaltenen Objektivhalter die Monoarbeitsstellung einfach bereitstellen
zu können,
ist es besonders bevorzugt, daß die
Drehachse relativ zu dem Träger
so angeordnet ist, daß sie
bei Anbringung des Objektivwechslers an dem Stereomikroskop in einer
orthogonal zu der Drehachse verlaufenden Ebene von den optischen Achsen
der Fernrohrsysteme jeweils unterschiedliche Abstände aufweist.
Die Ebene kann dabei insbesondere durch den Objektivhalter verlaufen.
Dies bedeutet, daß die
Drehachse zwar parallel zu einer Mittelebene zwischen den optischen
Achsen der Fernrohrsysteme verläuft,
jedoch in einer Richtung orthogonal zu der Mittelebene gegenüber dieser
versetzt ist. Durch diese konstruktiv sehr einfache Lösung kann
sehr einfach ein im wesentlichen geradliniger Strahlengang bei Verwendung
nur eines Kanals bzw. Teilstrahlengangs des Stereomikroskops erreicht werden.
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Prinzipiell
kann der erfindungsgemäße Objektivwechsler
unlösbar
fest mit dem Stereomikroskop, insbesondere dem Stereomikroskopstativ,
einem daran gehaltenen Ansatz bzw. Ausleger, einer Fokussiereinheit
oder einem Tubus des Stereomikroskops, verbunden sein. Um einen
Austausch des Objektivwechslers sowie eine Nachrüstung bestehender Stereomi kroskope
mit einem erfindungsgemäßen Objektivwechsler
als Modul zu ermöglichen,
ist es bevorzugt, daß der
Objektivwechsler wenigstens ein Befestigungselement zur lösbaren Befestigung
des Trägers
an einem Stereomikroskop sitzt. Der Träger kann insbesondere an einem
Stativ oder einer Fokussiereinheit des Stereomikroskops oder dessen
Tubus befestigt sein. Das Befestigungselement kann vorzugsweise
gleichzeitig als Zentrierelement dienen, mittels dessen der Träger relativ
zu dem Stereomikroskop und insbesondere dem Strahlengang der Fernrohrsysteme
ausgerichtet wird.
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Die
Anbringung des Trägers
kann durch eine Schraubverbindung erfolgen. Es können jedoch auch andere Befestigungssysteme,
beispielsweise Ringschwalben oder Bajonettbefestigung Verwendung finden.
Darüber
hinaus können
Zentrierstifte verwendet werden.
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Besonders
gute optische Eigenschaften eines Stereomikroskops mit einem erfindungsgemäßen Objektivwechsler
ergeben sich, wenn die in dem Objektivwechsler gehaltenen Objektive
und die Fernrohrsysteme aufeinander abgestimmt und insbesondere
ausgerichtet sind. Um einen besonders einfachen Austausch der Fernrohrsysteme
an einem gegebenen Stereomikroskopstativ durchführen zu können, ist es bei dem erfindungsgemäßen Objektivwechsler
bevorzugt, daß der
Träger
als Halter für
die Fernrohrsysteme ausgebildet ist. Vorzugsweise sind die Fernrohrsysteme
bereits an dem Halter angeordnet. Als Fernrohrsysteme kommen vorzugsweise Zoom-Fernrohrsysteme in
Betracht. Durch diese Gestaltung des erfindungsgemäßen Objektivwechslers kann
eine sehr genaue Ausrichtung der Fernrohrsysteme relativ zu dem
Träger
und damit zu den Aufnahmen in dem Objektivhalter gewährleistet
werden.
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Stereomikroskope
werden häufig
dazu verwendet, Objekte zu untersuchen und gleichzeitig Manipulationen
an diesen vorzunehmen. Es ist daher wünschenswert, daß unter
einem Objektiv angeordnete Objekte möglichst frei zugänglich sind.
Um dies zu gewährleisten,
ist es bei dem erfindungsgemäßen Objektivwechsler,
bei dem der Objektivhalter relativ zu dem Träger um eine Drehachse drehbar
ist, bevorzugt, daß die
Drehachse relativ zu dem Träger
so angeordnet ist, daß sie
bei Anbringung des Objektivwechslers an dem Stereomikroskop zwischen
einer durch die optischen Achsen der Fernrohrsysteme aufgespannten
Ebene und einem Stativ des Stereomikroskops verläuft. Die Drehachse ist daher
in Bezug auf die optischen Achsen der Fernrohrsysteme in Richtung
auf das Stativ des Stereomikroskops hin versetzt. Da bei vielen
Stereomikroskopen der die Fernrohrsysteme aufnehmende Gehäuseteil
an einem Ansatz oder Arm des Stativs befestigt ist, kann der dadurch
entstehende Raum unter dem Ansatz oder Arm vorteilhaft für entsprechende
Teile des Objektivwechslers genutzt werden, sodaß sich einerseits ein sehr
kompakter Aufbau ergibt und andererseits eine möglichst freie Zugänglichkeit
eines Objekts unter einem Objektiv in dem an dem Stereomikroskop
angebrachten Objektivwechsler gewährleistet ist.
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Prinzipiell
kann der erfindungsgemäße Objektivwechsler
manuell bewegbar sein. Vorzugsweise weist er jedoch einen motorischen
Antrieb auf, mittels dessen der Objektivhalter relativ zu dem Träger bewegbar
ist. Auf diese Weise kann ein Wechsel der Objektive automatisch
erfolgen. Darüber
hinaus ist auch ein Wechsel der Arbeitsstellungen mittels einer Fernbedienung
möglich,
mittels derer der motorische Antrieb steuerbar ist.
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Um
gewährleisten
zu können,
daß der
Objektivhalter schnell und genau in eine der Arbeitsstellungen bewegt
werden kann, ist es bei dem erfindungsgemäßen Objektivwechsler, insbesondere wenn
dieser manuell verstellbar ist, bevorzugt, daß er einen Rastmechanismus
aufweist, mittels dessen der Objektivhalter in einer der Arbeitsstellungen
einrastbar ist. Die Rastelemente sind dabei so angeordnet, daß der Objektivhalter
bei Einrasten des komplementären
Rastelements in eines der Rastelemente eine der Arbeitsstellungen
einnimmt. Beispielsweise kann der Objektivhalter als Rastelemente
entlang seines Umfangs Ausnehmungen oder Nuten aufweisen, in die
als komplementäres
Rastelement eine an dem Träger
gehaltene federbelastete Rolle einrasten kann, wenn eine der Arbeitsstellungen
erreicht ist.
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Zusätzlich oder
alternativ ist es bei Verwendung eines motorischen Antriebs für den Objektivhalter
bevorzugt, daß der
Objektivwechsler eine Steuerelektronik besitzt, mittels derer der
Antrieb so ansteuerbar ist, daß der
Objektivhalter automatisch in eine der Arbeitsstellungen bewegt
wird. Bei dieser Ausbildung des erfindungsgemäßen Objektivwechslers kann
dann auf einen Rastmechanismus verzichtet werden, was dessen Aufbau
vereinfacht.
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Das
Erreichen der Arbeitsstellungen kann dabei auf unterschiedliche
Art und Weise gewährleistet
werden. Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Objektivwechslers
umfaßt
dazu der Antrieb einen Schrittmotor. Für eine zu erreichende Arbeitsstellung
kann dann die Steuerelektronik den Schrittmotor, der vorzugsweise
eine Positionsreferenz hat, so ansteuern, daß sich dieser um eine vorgegebene, der
je weiligen Arbeitsstellung entsprechende Zahl von Schritten bewegt.
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Alternativ
ist es bevorzugt, daß der
Antrieb einen Gleichstrommotor, einen Stellungsdetektor zur Detektion
der Stellung des Objektivhalters relativ zu dem Träger und
eine mit dem Stellungsdetektor verbundene Steuerung für den Gleichstrommotor
aufweist. Die Steuerelektronik überwacht
dabei Signale des Stellungsdetektors und steuert den Gleichstrommotor
so an, daß ausgehend
von einer aktuellen Stellung des Objektivhalters relativ zu dem
Träger
die gewünschte
Arbeitsstellung erreicht wird. Diese Ausführungsform des erfindungsgemäßen Objektivwechslers
erlaubt einen einfacheren Aufbau der Steuerelektronik.
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An
Stereomikroskopen werden häufig
Hilfseinrichtungen verwendet, deren Auswahl oder Einstellung von
dem gerade verwendeten Objektiv abhängt. Gemäß einer Alternative ist es
daher bevorzugt, daß die
Steuereinrichtung zur Abgabe von Stellungssignalen ausgebildet ist,
die die gerade gewählte
Arbeitsstellung des Objektivhalters wiedergeben.
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Alternativ
kann bei dem erfindungsgemäßen Objektivwechsler
eine Einrichtung zur Erkennung der gerade verwendeten Arbeitsstellung
vorgesehen sein. Eine solche Einrichtung ist insbesondere im Fall einer
manuellen Bedienung des Objektivwechslers sinnvoll. Beispielsweise
kann der Objektivhalter hierzu die Arbeitsstellung kennzeichnende
Codierungen und der Träger
eine Erkennungseinrichtung für
die Codierungen umfassen. Als Codierung können hierbei beliebige mechanische,
optische oder magnetische Merkmale des Objektivhalters dienen, die
von einem entsprechenden Sensor an dem Träger des Objektivwechslers erkannt
werden können.
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Bei
einem erfindungsgemäßen Stereomikroskop
kann ein gerade verwendetes Objektiv anhand der Arbeitsstellung
des Objektivhalters erkannt werden, wenn die Zuordnung zwischen
Objektiv und Arbeitsstellung eindeutig ist. Alternativ ist es bei
dem erfindungsgemäßen Stereomikroskop
bevorzugt, daß an
dem Objektivhalter gehaltene Objektive eine Codierung tragen und
eine Detektionseinrichtung zur Erkennung der Codierung eines in
einer vorgegebenen Arbeitsstellung angeordneten Objektivs vorgesehen
ist, in der Daten in Bezug auf die Objektive in dem Objektivwechsler
gespeichert sind und die über eine
Ausgabeschnittstelle zur Ausgabe der Daten im Bezug auf das aktuell
in der Arbeitsstellung befindliche Objektiv verfügt. Auf diese Weise können auch bei
beliebiger Verteilung der Objektive auf die Aufnahmen die aktuell
verwendeten Objektive eindeutig erkannt werden.
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Die
Erfindung wird im folgenden noch weiter beispielhaft anhand der
Zeichnungen erläutert.
Es zeigen:
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1 eine
perspektivische, schematische Darstellung eines Stereomikroskops
mit einem Objektivwechsler nach einer ersten bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung,
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2 eine
schematische Darstellung des Strahlengangs in dem Stereomikroskop
in 1,
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3 eine
schematische Darstellung zur Erläuterung
der Lage der Arbeitsstellungen des Objektivwechslers in 1 in
einer der Stereoarbeitsstellungen,
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4 eine
perspektivische, schematische Darstellung des Objektivwechslers
in 1 von schräg
unten,
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5 eine
schematische perspektivische Darstellung des Objektivwechslers in 1 von schräg oben,
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6 eine
schematische Darstellung des Strahlengangs in einem Stereomikroskop
mit einem Objektivwechsler nach einer zweiten bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung, und
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7 eine 3 entsprechende
Darstellung der Lage einer Aufnahme bei dem Objektivwechsler nach
der zweiten bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung, für
eine Einstellung eines Objektivhalters einer Mono- und einer Stereoarbeitsstellung,
in der der Übersichtlichkeit
halber nur eine der Aufnahmen gezeigt ist.
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In 1 umfaßt ein Stereomikroskop 1 des Fernrohrtyps
mit einem Objektivwechsler 2 nach einer ersten bevorzugten
Ausführungsform
der Erfindung ein Stativ 3, einen an dem Stativ 3 gehaltenen motorisierten
Fokussierantrieb 4, an dem der Objektivwechsler 2 gehalten
ist, und einen von dem Objektivwechsler 2 getragenen motorisierten
Zoom-Körper 5' mit einem Tubus 5.
An dem Tubus 5 sind Okulare 6 und 6' und über einen
Kameraanschluß 7 eine
Kamera 8 gehalten. Der motorisierte Objektivwechsler 2 hält drei
Stereoobjektive 9, 10 und 11. Mittels
des Stereomikroskops 1 kann ein auf einem Mikroskoptisch 12 angeordnetes
Objekt 13 betrachtet werden. Alle motorisierten Komponenten
sind über
einen CAN-Bus mit
einer zentralen Steuerung verbunden.
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Der
Strahlengang in dem Stereomikroskop 1 ist in 2 genauer
für den
Fall gezeigt, daß eines der
Stereoobjektive 9, 10 oder 11, im Beispiel
das Stereoobjektiv 9 für
eine stereoskopische Betrachtung verwendet wird. Das dann in dem
Hauptstrahlengang des Stereomikroskops 1 angeordnete Stereoobjektiv 9 bildet
das Objekt 13 ins Unendliche (oder eine große Entfernung
von dem Objektiv, beispielsweise etwa 30 m) ab. Aus dem Hauptstrahlengang des
Stereomikroskops 1 blenden zwei in dem Zoom-Körper 5' parallel angeordnete
Zoom-Fernrohrsysteme 14 und 14' zwei parallel zueinander und symmetrisch
zu dem Hauptstrahlengang und damit zu der Lage des Objektivs 9 verlaufende
außeraxiale Fernrohrsystemstrahlengänge aus,
die Anfangsabschnitte entsprechender Teilstrahlengänge des
Stereomikroskops 1 bilden. In den Teilstrahlengängen sind
den Fernrohrsystemen nachgeordnet Tubuslinsen 15 und 15' angeordnet,
die von den Fernrohrsystemen 14 bzw. 14' im Unendlichen
erzeugte, vergrößerte (oder
bei einer anderen Ausführungsform
verkleinerte) Zwischenbilder auf eine in den Figuren nicht gezeigte
Zwischenbildebene abbilden. Strahlumlenkende Einrichtungen 16 bzw. 16' lenken die sich
so ergebenden Teilstrahlengänge
des Stereomikroskops 1 um, die dann durch in dem Tubus 5 aufgenommene
Okulare 6 bzw. 6' führen, mittels
derer die Zwischenbilder in den Zwischenbildebenen betrachtet werden
können.
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Ein
weiterer Strahlteiler zweigt aus dem Teilstrahlengang des Fernrohrsystems 14' einen zu dem Kameraanschluß 7 bzw.
der Kamera 8 führenden
Kamerastrahlengang ab.
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Der
Objektivwechsler 2 ist in den 3 bis 5 genauer
gezeigt. Der Objektivwechsler 2 in diesem Ausführungsbeispiel
zusätzlich
als Halter für die
Fernrohrsysteme 14 und 14' ausgebildet und trägt den Zoom-Körper 5' mit dem Tubus 5.
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An
einem an dem Fokussiertrieb zu befestigenden Träger 18 ist um eine
Drehachse D drehbar in einem entsprechenden Lager ein plattenförmiger Objektivhalter 19 mit
drei Aufnahmen 20, 21 und 22 für die gewöhnlichen
Stereoobjektive 9, 10 und 11 gehalten.
Der Träger 18 trägt weiter
einen moto rischen Antrieb 23, der in 5 nur
schematisch gezeigt ist und mittels dessen der Objektivhalter 19 relativ
zu dem Träger 18 um
die Drehachse D drehbar ist.
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Ein
Befestigungsflansch 24 an dem Träger 18 dient zur Befestigung
des Objektivwechslers 2 an dem motorisierten Fokussierantrieb 4.
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Ein
zylindrischer Kragen 25 einer Durchgangsöffnung des
Trägers 18,
durch die die Fernrohrsystemstrahlengänge verlaufen, dient zur Aufnahme des
Zoom-Körpers 5' und damit als
Halter für
die Fernrohrsysteme 14 und 14' in dem Zoom-Körper 5'. Er bildet
so ein Zentrierelement, mittels dessen der Objektivwechsler 2 und
insbesondere die Drehachse D und der Objektivhalter relativ zu den
Fernrohrsystemstrahlengängen
der Fernrohre in dem Zoom-Körper 5' zentriert wird.
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Der
Objektivhalter 19 ist insbesondere so an dem Träger 18 gelagert,
daß zum
einen die Drehachse D parallel zu den optischen Achsen der Fernrohrsysteme 14 und 14' ausgerichtet
ist und zum anderen die Ebene des plattenförmigen Objektivhalters 19 orthogonal
zu der Drehachse D ausgerichtet und dieser somit in einer zu den
Fernrohrsystemstrahlengängen orthogonalen
Ebene drehbar ist.
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Die
Aufnahmen 20, 21 und 22 werden durch zylindrische Öffnungen
in dem Objektivhalter 19 gebildet, in deren geeignet gestaltete
Innengewinde die Stereoobjektive eingeschraubt werden können. Die Achsen
der Öffnungen
bzw. Aufnahmen bilden Aufnahmeachsen A der Aufnahmen 20, 21 und 22,
die koaxial zu den optischen Achsen darin gehaltener Stereoobjektive
verlaufen. Sie sind weiter parallel zueinander und zu der Drehachse
D ausgerichtet, so daß sie
auch parallel zu den optischen Achsen O und O' der Fernrohrsysteme 14 und 14' verlaufen.
Die Lage der Aufnahmen 20, 21 und 22 in
der Ebene des Objektivhalters 19 ist in 3 schematisch
gezeigt. Die Aufnahmen 20, 21 und 22 für die Stereoobjektive sind
mit ihren Aufnahmeachsen A (vgl. 2) in der Ebene
des Objektivhalters 19 auf einem Kreis K mit Radius R,
dessen Mittelpunkt auf der Drehachse D liegt, in gleichen Winkelabständen von
120° angeordnet.
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Da
die Drehachse D parallel zu den Fernrohrsystemstrahlengängen verläuft und
die Ebene des Objektivhalters orthogonal dazu, sind die Aufnahmen 20, 21 und 22 und
die darin gehaltenen Stereoobjektive auf der Kreisbahn K bewegbar,
die orthogonal zu den Fernrohrsystemstrahlengängen verläuft.
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Der
Objektivhalter 19 ist an dem Träger 18 weiterhin so
gelagert, daß die
Drehachse D zwischen einer optischen Achse M im Hauptstrahlengang
des Stereomikroskops 1 und dem Stativ 3 des Stereomikroskops 1 verläuft. Wie
in 1 und 3 gezeigt, liegt die Drehachse
D in einer symmetrisch zwischen den beiden Fernrohrsystemstrahlengängen angeordneten
Ebene E zwischen dem Durchstoßpunkt
der optischen Achse M des Hauptstrahlengangs des Stereomikroskops 1 und
damit der optischen Achse des jeweils aktuell verwendeten Stereoobjektivs
durch die Ebene des Objektivhalters 19 und dem Stativ 3 des
Stereomikroskops 1. Dies wird durch eine entsprechende
Dimensionierung Trägers 18,
insbesondere des Abstands zwischen dem Kragen 25 und dem
Befestigungsflansch 24 ermöglicht. Diese Lage der Drehachse
D gewährleistet
einen möglichst
freien Zugang zu dem Objekt 13, da die bedingt durch die
Größe von Stereoobjektiven
relativ großen
Abschnitte des Objektivhalters 19, die nicht im Hauptstrah lengang
des Stereomikroskops 1 angeordnet sind, dann zwischen dem
aktuell benutzten Objektiv und dem Stativ 3 angeordnet
sind und nicht in Richtung der Okulare 6 und 6' hervorstehen.
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Durch
eine in den Figuren nicht gezeigte Steuereinrichtung ist der Antrieb 23 so
steuerbar, daß der
Objektivhalter 19 relativ zu dem Träger 18 in drei verschiedene
Stereoarbeitsstellungen drehbar ist, in denen jeweils eine der Aufnahmen 20, 21 oder 22 bzw.
ein darin gehaltenes Stereoobjektiv in dem Hauptstrahlengang des
Stereomikroskops 1 angeordnet ist, sodaß das aktuell in der Arbeitsstellung befindliche
Stereoobjektiv in dem Hauptsstrahlengang und symmetrisch zu den
beiden Fernrohrsystemstrahlengängen
angeordnet ist. Diese Situation ist in 3 für eine der
Stereoarbeitsstellungen gezeigt, wobei die in dieser Figur nur im
Querschnitt sichtbaren Fernrohrstrahlengänge durch Kreise F und F' schematisch dargestellt
sind. Im Beispiel liegen die Stereoarbeitsstellungen entsprechend
der Lagen der Aufnahmen 20, 21 und 22 auf
dem Objektivhalter 19 in Winkelabständen von 120°.
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Zur
Einstellung steuert die Steuereinrichtung den Antrieb 23,
der einen Schrittmotor mit Positionsreferenz umfaßt, entsprechend
einer vorgegebenen Arbeitsstellung an, der sich dann um eine entsprechende
Anzahl von Schritten dreht.
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Jede
der drei möglichen
Stereoarbeitsstellungen ist über
die Schrittstellung des Antriebs 23 codiert, sodaß ein übergeordnetes
Steuersystem für das
Stereomikroskop 1 aus einem Speicher der Steuereinrichtung
jederzeit die aktuelle Stellung des Objektivhalters 19 und
damit den Typ des aktuell benutzten, der jeweiligen Aufnahme und
damit Arbeits stellung zugeordneten Objektivs auslesen kann. In der
Steuereinrichtung ist für
jedes verwendete Stereoobjektiv ein Datensatz gespeichert, der über die
Codierung der entsprechenden Arbeitsstellungen zugeordnet ist. Diese
Zuordnung ist über
einen Benutzer mittels entsprechender Software änderbar. Die Informationen
in dem Datensatz zu einem aktuell benutzten Stereoobjektiv können von
dem übergeordneten Steuersystem
als Eingangssignale für
weitere Hilfssysteme genutzt werden.
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Beispielsweise
läßt sich
der Ausgleich der Fokusablagen für
verschiede Stereoobjektive (Parfokalitätsabgleich) dann automatisch
durchführen. Hierfür kann das
aktuell verwendete Stereoobjektiv erkannt werden. Der zugeordnete
Datensatz enthält die
zugeordnete Fokusablage des jeweiligen Stereoobjektivs, die sich über den
motorisierten Fokussiertrieb 4 ausgleichen läßt. Darüber hinaus
kann die Empfindlichkeit für
die Fokussierbewegung basierend auf entsprechenden Angaben in den
Daten für das
aktuell verwendete Stereomikroskop automatisch voreingestellt werden,
sodaß eine
gut angepaßte Übersetzung
des Fokussiertriebs 4 gewährleistet werden kann, die
der Anwender normalerweise manuell einstellen müßte, sofern dies überhaupt
möglich
ist.
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Die
drei Stereoobjektive 9, 10 und 11 weisen unterschiedliche
Vergrößerungen
auf, sodaß durch Drehen
des Objektivhalters 19 in eine der Stereoarbeitsstellungen
einfach und schnell unterschiedliche Vergrößerungen des Stereomikroskops 1 eingestellt werden
können.
Dies erlaubt eine besonders flexible Verwendung des Stereomikroskops 1.
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Bei
einer anderen bevorzugten Ausführungsform
ist eine automatische Objektiverkennung vorgesehen, mittels derer
eine spezielle Codierung auf einem Objektiv, beispielsweise in Form
eines Barcodes, mittels einer entsprechenden Detektionseinrichtung
erkennbar ist. In dieser sind Daten in Bezug auf die Objektive in
dem Objektivwechsler gespeichert, die über eine Ausgabeschnittstelle
zur Ausgabe der Daten in Bezug auf das aktuell in der Arbeitsstellung
befindliche Objektiv beispielsweise an übergeordnete Systeme ausgebbar
sind. Die Zuordnung von Datensätzen
zu Arbeitsstellungen kann dann automatisch erfolgen.
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Ein
Stereomikroskop mit einem Objektivwechsler nach einer zweiten bevorzugten
Ausführungsform
der Erfindung unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel
darin, daß zum
einen die Drehachse D durch entsprechende Lagerung des Objektivhalters
an dem Träger
geändert
ist, und daß zum
anderen die Steuereinrichtung zur Ansteuerung von zwei Arbeitsstellungen
für jede
der Aufnahmen bzw. jedes der in den Aufnahmen gehaltenen Stereoobjektive
ausgebildet ist. Da sich die entsprechenden Komponenten ansonsten
nicht von dem ersten Ausführungsbeispiel
unterscheiden, werden die gleichen Bezugszeichen verwendet und es
gelten die Ausführungen
zu diesen entsprechend.
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Bei
diesem Ausführungsbeispiel
ist der gegenüber
dem ersten Ausführungsbeispiel
unveränderte
Objektivhalter 19 zwischen drei Stereoarbeitsstellungen
und drei Monoarbeitsstellungen drehbar. Dies ist in 7 veranschaulicht,
die 3 entspricht, wobei jedoch wegen der Darstellung
der Stereo- und der Monoarbeitsstellung nur die Aufnahme 20 gezeigt
ist. Die Drehachse D ist gegenüber
der symmetrisch zwischen den Fernrohrsystemstrahlengängen parallel
zu diesen verlaufenden Mittelebene E und damit zu dem Zentrierelement
bzw. Kragen 25 seitlich versetzt, so daß die Drehachse D von den optischen
Achsen O bzw. 0' der
Fernrohrsysteme 14 bzw. 14' in einer zu der Drehachse D orthogonalen, durch
die Aufnahmen 20, 21 und 22 bzw. den
Objekthalter 19 verlaufende Ebene verschiedene Abstände aufweist.
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Die
Drehachse D liegt insbesondere so, daß für jede der Aufnahmen wie in
dem ersten Ausführungsbeispiel
in einer jeweiligen Stereoarbeitsstellung des Objektivhalters 19 der
Hauptstrahlengang des Stereomikroskops 1 durch die jeweilige
Aufnahme verläuft,
wobei die optische Achse des darin gehaltenen Stereoobjektivs im
wesentlichen in der Mittelebene E zwischen den optischen Achsen
O und O' der Fernrohrsysteme 14 und 14' parallel zu
den optischen Achsen O und O' verläuft.
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Weiter
ist in einer Monoarbeitsstellung, die in 7 durch
eine gestrichelt gezeigte Aufnahme 20 dargestellt ist,
die Aufnahmeachse A bzw. die optische Achse des darin gehaltenen
Stereoobjektivs koaxial mit der optischen Achse O' des Fernrohrsystems 14' ausgerichtet
(vgl. 6 und 7). Ansonsten entspricht die
Ausrichtung und Lage der Drehachse D der der Drehachse im ersten
Ausführungsbeispiel.
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Bei
gegebenem Durchmesser R der Kreisbahn, auf der die Aufnahmen
20,
21 und
22 bzw.
die darin gehaltenen Stereoobjektive bewegbar sind, ergibt sich
bei einer Stereobasisweite BW, d.h. dem Abstand der optischen Achsen
O und O' der Fernrohrsystemstrahlengänge, der
Versatz Δ
x der Drehachse D gegenüber der Mittelebene E zu 0,25·BW und
der Versatz Δ
y in der Richtung parallel zu der Mittelebene E
relativ zu der optischen Achse im Hauptstrahlengang zu
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Der
Winkel zwischen der Stereoarbeitsstellung und der Monoarbeitsstellung
ergibt sich zu
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Jedes
der Stereoobjektive 20, 21 und 22 kann
so sowohl in eine Stereoarbeitsstellung als auch in eine Monoarbeitsstellung
als Arbeitsstellung gebracht werden, sodaß ein schneller Wechsel nicht nur
zwischen Vergrößerungen,
sondern auch zwischen stereoskopischer Beobachtung und zum Beispiel
einer Kameraaufnahme mittels der Kamera 8, die in dem aus
dem Teilstrahlengang des Fernrohrsystems 14' abgezweigten Kamerastrahlengang liegt,
möglich
ist. In der jeweiligen Monoarbeitsstellung verläuft der gesamte Strahlengang,
wie in 6 schematisch gezeigt, im wesentlichen geradlinig,
so daß beispielsweise
bei Steuerung der Fokussierbewegung durch Erfassung und Verarbeitung
von mittels der Kamera 8 erfaßten Bildern kein Versatz des Bildes
bei einer Fokussierbewegung auftritt.
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In
der Steuereinrichtung zur Steuerung des Antriebs 23 brauchen
gegenüber
der Steuereinrichtung in dem ersten Ausführungsbeispiel nur die entsprechenden
Winkelangaben für
die zusätzlichen
Arbeitsstellungen gespeichert zu sein.
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Bei
einer dritten bevorzugten Ausführungsform
ist der Objektivhalter für
drei Stereoobjektive als Schieber ausgebildet, der an einem entsprechenden Träger zwischen
drei Stereoarbeitsstellungen und drei Monoarbeitsstellungen ver schiebbar
ist. Dabei sind die Stereoarbeitsstellungen und die Monoarbeitsstellungen
wie in dem vorgehenden Ausführungsbeispiel
definiert. Insbesondere sind die Stereoarbeitsstellung und die Monoarbeitsstellung
des Objektivhalters für
ein gegebenes Stereoobjektiv gegeneinander um die halbe Stereobasisweite
verschoben. Die Abstände
der Stereoarbeitsstellungen voneinander bzw. der Monoarbeitsstellungen
hängt von dem
größte Durchmesser
der verwendeten Objektive ab.
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- 1
- Stereomikroskop
- 2
- Objektivwechsler
- 3
- Stativ
- 4
- motorischer
Fokussierantrieb
- 5
- Tubus
- 5'
- Zoom-Körper
- 6,
6'
- Okulare
- 7
- Kameraanschluß
- 8
- Kamera
- 9
- Objektiv
- 10
- Objektiv
- 11
- Objektiv
- 12
- Tisch
- 13
- Objekt
- 14,
14'
- Fernrohrsysteme
- 15,
15'
- Tubuslinsen
- 16,
16'
- strahlumlenkende
Einrichtungen
- 18
- Träger
- 19
- Objektivhalter
- 20
- Aufnahme
- 21
- Aufnahme
- 22
- Aufnahme
- 23
- Antrieb
- 24
- Befestigungsflansch
- 25
- Kragen