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Mikroskop Die Erfindung betrifft ein Mikroskop mit einem optischen
System mit einem Okular, einem Objektiv und einem Objektträger mit einer ProbenauflageflSche,
die die optische Achse des optischen Systems schneidet.
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Um ein Objekt bzw. einen Gegenstand (im folgenden wird immer von Objekt
gesprochen) dreidimensional mittels zwei mikrophotographischen Aufnahmen des Objektes
zu untersuchen, war es bisher üblich, zwei rohrförmige Teile bzw. Tubusse zu verwenden,
in denen jeweils ein optisches System mit einem Okular und einem Objektiv so angeordnet
sind, daß die optischen Achsen der optischen Objektive einander schneiden. Das zu
untersuchende Objekt wird dann im Schnittpunkt der optischen Achsen in die richtige
Lage gebracht und mittels Kameras photographiert, die an den entsprechenden rohrförmigen
Teilen bzw. Tubussen angebracht sind. Die beiden Aufnahmen werden dann gleichzeitig
mittels der Augen betrachtet, wobei die mit Hilfe des auf der linken Seite angeordneten
rohrförmigen Teils oder Tubus aufgenommene Aufnahme mittels des linken Auges und
die mit Hilfe des auf der rechten Seite angeordneten rohrförmigen Teils oder Tubus
aufgenommene Aufnahme mittels des rechten Auges betrachtet wird. Da somit das Mikroskop
zwei optische Systeme aufweist, ist es kostspielig und aufwendig, was zu Beschränkungen
bezüglich einer umfangreichen Anwendung vergrößerter mikrophotographischer Aufnahmen
zur dreidimensionalen Untersuchung der Objekte führt.
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Die Erfindung schafft daher ein Mikroskop mit nur einem optischen
System, mit welchem stereoskopische Photographien aufgenommen werden können, wobei
die Photoqranhie und eine photographische Synthese angewandt wird.
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Mit der Erfindung ist somit ein Mikroskop geschaffen, das preiswert
im Aufbau ist und mit welchem Aufnahmen oder Photographien für eine mikroskopische,
dreidimensignale Untersuchung von zu untersuchenden Objekten gemacht werden können.
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Hierbei sind in dem Mikroskop gemäß der Erfindung die optische Achse
des optischen Systems und des Objektträgers zumindest relativ zueinander um die
Achse eines Drehzapfens bzw. -lagers drehbar und verschwenkbar, welche die optische
Achse etwa unter rechtem Winkel schneidet. Die relative Schwenkbewegung kann bezüglich
der Lage umgekehrt werden, in welcher die Probenauflaqefläche und die optische Achse
etwa unter rechtem Winkel zueinander angeordnet sind, so daß die Probenauflagefläche
auf einer Seite der Schwenkachse in eine Lage gebracht wird, in welcher sie dem
Objektiv gegenüberliegt, das auf der anderen Seite der Schwenkachse angeordnet ist;
die Oberfläche des zu untersuchenden
Objektes auf der Auflacrefläche
kann dann etwa in derselben Ebene wie die Drehachse angeordnet werden.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen
näher erläutert, wozu auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen wird. Es zeigen:
Figur 1 bis 3 schematische Darstellungen eines Mikroskops gemäß der Erfindung, wobei
sich der Objektträger in verschiedenen Lagen bezüglich der optischen Achse befindet;
Figur 4 bis 6 Aufnahmen von in den verschiedenen Stellungen des Objektträgers aufgenommenen
Objekten; Figur 7 eine prinzipielle Darstellung einer dreidimensionalen Untersuchung;
Figur 8 eine Vorderansicht eines Mikroskops gemäß der Erfindung; Figur 9 eine Seitenansicht
des Mikroskops der Figur 8, wobei einzelne Teile im Schnitt dargestellt sind;
Figur
10 eine Draufsicht auf das Mikroskop, wobei eine andere Art der Anbringung des Objektträgers
dargestellt ist; und Figur 11 eine Schnittansicht entlang der Linie X-X in Figur
10.
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Ein Objekt kann auf folgende Weise dreidimensional untersucht werden,
wobei vergrößerte, mittels des Mikroskops gemäß der Erfindung aufgenommene Photographien
verwendet werden. Wie in Figur 1 dargestellt, sind beispielsweise im Innern eines
rohr'förmigen Teils bzw. eines Tubus 1 ein Okular 2 und ein Objektiv 3 angeordnet,
die ein optisches System mit einer optischen Achse 4 bilden. Ein Objektträger 6
ist in einer solchen Lage angebracht, daß die Probenauflagefläche, welche ein zu
untersuchendes Objekt 5 trägt, genau rechtwinklig zu der optischen Achse 4 ausgerichtet
ist; hierbei ist die zu untersuchende Fläche des Objekts 5 etwa in der Drehachse
7 des Objektträgers 6 angeordnet. Das optische System ist auf die zu untersuchende
Fläche scharf eingestellt. Das Objekt ist dann so zu sehen, wie in Figur 4 dargestellt
ist.
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Danach wird der Objektträger 6 in der in Figur 1 dargestellten Lage
schräggestellt bzw. geneigt, wobei er in einer Richtung, d.h. in Figur 2 im Uhrzeigerdrehsinn,
um einen Winkel alpha gedreht wird; das Objekt 5 wird dann in der schrägen Lage
mittels des optischen Systems vergrößert aufgenommen. Auf der Aufnahme ist dann
die linke Seitenfläche des Objektes 5 dargestellt, wie in Figur 5 qezeigt ist.
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Der Objektträger 6 wird dann in die der vorhergehenden Richtung entgegengesetzten
Richtung, d. h. in Figur 7 entgegen dem Uhrzeigerdrehsinn, um einen Winkel alpha'
bezüglich der Lage in Figur 1 schräggestellt; dieser Winkel ist etwa gleich dem
Neigunqswinkel, unter welchem die vorher gemachte Aufnahme gemacht wurde. In dieser
Lage wird dann mittels des optischen Systems eine vergrößerte Aufnahme des Objekts
5 gemacht. Die zweite Aufnahme zeigt dann die rechte Seitenfläche des Objekts 5,
wie in Figur 6 dargestellt ist. Die vergrößerten mikrophotographischen Aufnahmen
können dann von dem Betrachter dreidimensional gesehen werden, wenn er die in Figur.5
dargestellte Aufnahme mit seinem linken Auge und die in Figur 6 dargestellte Aufnahme
mit seinem rechten Auge betrachtet.
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Das Prinzip der dreidimensionalen Untersuchung wird im folgenden anhand
der Figur.7 beschrieben, in welscher sich das linke Auge des Betrachters an einer
Stelle I und dessen rechtes Auge an einer Stelle II befindet; ein Objekt V wird
gleichzeitig mit beiden Augen durch ein Objektiv mit einer Brennweite von 250 mm
betrachtet; die zu untersuchende Fläche des Objekts ist im Brennpunkt senkrecht
zur optischen Achse IV des Objektivs III angeordnet. Der Abstand zwischen den Augen
beträgt etwa 70 mm. Der Winkel ß zwischen der optischen Achse IV und der Linie VI,
die das an der Stelle I befindliche linke Auge mit dem Objekt V verbindet, ist etwa
gleich dem Winkel ß' zwischen der optischen Achse IV und der Linie VII, die das
an der Stelle II befindliche rechte Auge mit dem Objekt V verbindet; die Winkel
ß und ß' betragen etwa 8 Grad.
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Wenn das Objekt V mit beiden Augen betrachtet wird, sehen die Augen
das Objekt in verschiedenen Richtungen, so daß der Betrachter das Objekt V dreidimensional
sehen kann, während wenn das Objekt V durch ein einziges optisches System betrachtet
wird, es nur in einer Richtung gesehen werden kann. Es ist daher unmöglich, das
Objekt V dreidimensional zu sehen.
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Das Objekt V wird nunmehr photographiert, wenn die zu untersuchende
Oberfläche unter einem Winkel gamma bezüglich einer zu der optischen Achse IV senkrechten,
gedachten Ebene VIII geneigt ist; von dem Objekt V wird dann noch eine weitere Aufnahme
gemacht, wenn die Oberfläche des Objekts in der entgegengesetzten Richtung um einen
Winkel gamma' bezüglich der gedachten Ebene VIII geneigt ist; der Winkel gamma'
ist im wesentlichen gleich dem Winkel gamma. Wenn die beiden Aufnahmen dann gleichzeitig
betrachtet werden, und zwar die unter dem Winkel gamma gemachte Aufnahme mit dem
rechten Auge und die unter dem Winkel gamma' gemachte Aufnahme mit dem linken Auge,
dann können die Aufnahmen gesehen werden, als ob das Objekt V mit beiden Augen in
verschiedenen Richtungen betrachtet würde. Auf diese Weise kann ein vergrößertes
stereoskopisches Bild des Objektes V mit einem Mikroskop mit nur einem optischen
System gesehen werden. Vorzugsweise betragen die Winkel gamma und gamma' etwa 70.
Das Mikroskop gemäß der Erfindung ist somit preiswert und einfach zu handhaben,
obwohl es nur ein optisches System mit dem Okular 2 und dem Objektiv 3 aufweist;
auch kann mit dem Mikroskop gemäß der Erfindung ein vergrößertes, stereoskopisches
Bild des Objektes 5 ohne Schwierigkeit betrachtet werden.
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Da darüber hinaus die Oberflache des zu untersuchenden Objektes etwa
in der Mitte 7 der Drehbewegung des Objektträgers 6 bezüglich der optischen Achse
des optischen Systems angeordnet werden kann, wird durch eine Drehbewiegung bzw.
eine Schwenkung des Objekttragers 6 bezüglich der optischen Achse zum einen Winkel,
unter welchem ein stereoskopisches Bild gesehen werden kann, die Objektoberfläche
nicht sehr stark bezüglich der Mitte 7 verschoben; wenn daher das optische System
auf die Mitte 7 scharf eingestellt ist, dann können Aufnahmen gemacht werden, die
nicht nennenswert verschwommen oder verwischt sind, und es kann ein klares und scharfes
stereoskopisches Bild erhalten werden.
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Das Mikroskop gemaß der Erfindung ist ferner so ausgelegt, daß der
Abstand zwischen der Probenauflagefläche und der Drehachse 7 in Richtung der optischen
Achse 4 veränderlich ist, wodurch die zu untersuchende Oberfläche des Objektes 5
auf dem Objektträger 6 genau auf dasselbe Niveau bzw. in dieselbe Lage wie die Achse
7 gebracht werden kann, so daß die Abmessung des Objektes 5 in Richtung der optischen
Achse 5 keine Bedeutung hat; hierdurch ist sichergestellt, daß ein klares und scharfes,
vergrößertes; stereoskopisches Bild zu sehen ist.
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Das Mikroskop gemäß der Erfindung weist ferner eine Einrichtung zur
Begrenzung der Schwenkbewegung des Objektträgers 6 bezüglich der optischen Achse
4 in einem vorgeschriebenen Winkelbereich auf, so daß, wenn in Richtung der Schwenkachse
7 gesehen wird-, der Winkel zwischen der optischen Achse 4 und der Probenauflageflache
in dem einen Grenzwert der relativen Schwenkbewegung gleich dem Winkel zwischen
der optischen Achse 4 und der Probenauflaqefleche in dem anderen Grenzwert der relativen
Schwenkbewegung ist.
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Durch diesen Aufbau ist daher sichergestellt, daß in einfacher Weise
ohne große Schwierigkeit ein einwandfreies, vergrößertes, stereoskopisches Bild
ohne eine Verzeichnung und Verzerrung gesehen werden kann, im Unterschied zu den
bisher bekannten Einrichtungen, bei welchen das Objekt durch ein Mikroskop mit zwei
optischen Systemen betrachtet werden mußte.
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In den Figuren 8 und 9 ist im Inneren eines rohrförmigen Teils bzw.
eines Tubus 1 ein Okular 2 und ein Objektiv 3 vorgesehen, die ein optisches System
des Mikroskops darstellen. Ein Arm 10 ist mittels eines Drehzapfens oder -lagers
9 an einem Untergestell 8 entweder schwenkbar oder fest gehaltert. Der Tubus 1 und
ein Objeterä ger 25 sind an dem Arm lO angebracht. Der Tubus 1 ist
in
einem Träger 11 am freien Ende des Arms lO so angebracht, daß er in axialer Richtung
verschiebbar und an dem Träger 11 festgestellt werden kann. Der Tubus 1 ist bezüglich
des Trägers 11 mittels eines Ritzels 13 und einer Zahnstange 14 verschiebbar. Das
Ritzel 13 ist mittels Drehknöpfen 12 drehbar. Die Zahnstange 14 ist andem Tubus
l angebracht und wird geradlinig mittels des Ritzels 13 angetrieben.
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An dem Arm 10 ist ein schwenkbarer Träger 15 angebracht, der zumindest
um eine Drehachse 7 drehbar und verschwenkbar sowie auch feststellbar ist. Die Objektträgerauflage
25 ist an dem Träger 15 so behaltert, daß sie in Richtung der Achse des Tubus 1
bewegbar und ebenfalls feststellbar ist. Die ObjekttrSgerauflage 25 ist mittels
eines Ritzels 17 und einer Zahnstange 18 verschiebbar; Hierbei ist das Ritzel 17
mittels Drehknöpfen 16 drehbar, und die Zahnstange 18 ist mittels des Ritzels 17
geradlinig verschiebbar und an der Objektträgerauflage 25 feststellbar. Der schwenkbare
Träger 15 ist bezüglich des Arms 10 verschiebbar und mittels einer Kugelarretierung
mit drei Vertiefungen 19, 19', 19" feststellbar, eine Kugel 20 wird in eine der
Vertiefungen 19, 19', 19" eingebracht und mittels einer Feder 21 in die Ausnehmung
19, 19' oder 19" gedrückt.
Die optische Achse 4 des optischen Systems
schneidet die Probenauflagefläche des Objektträgers 6 und verläuft durch eine in
der Objektträgerauflage 25 ausgehildete öffnung 22. Die Dreh- bzw. Schwenkachse
7 schneidet die optische Achse 4 genau unter rechtem Winkel.
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Wenn die Kugel 20 mit der Ausnehmung 19' in Eingriff kommt, verlaufen
die Probenauflaqefläche und die optische Achse etwa senkrecht zueinander. Wenn die
Kugel 20 in Eingriff mit der Vertiefung 19 oder 19" gebracht wird, dann ist der
Objektträger 6 in verschiedenen Richtungen schräggestellt und relativ zu dem Tubus
1 um die Dreh- oder Schwenkachse 7 bezüglich der Lage verschwenkt, in welcher die
Kugel 20 in der Ausnehmung 19' sitzt.
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Die Schwenkbewegung des Objektträgers 6 bezüglich des Tubus 1 ist
in einem vorbestimmten Winkelbereich mittels der Kugelarretierung begrenzt, so daß
- in Richtung der Schwenkachse 7 gesehen - der Winkel zwischen der optischen Achse
4 und der Probenauflagefläche, wenn die Kugel 20 in der Vertiefung 19 sitzt, gleich
dem Winkel zwischen der optischen Achse 4 und der Probenauflagefläche ist, wenn
die Kugel 20 in der Vertiefung 19" sitzt.
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Durch Verschieben der Objektträgerauflage 25 bezüglich des schwenkbaren
Trägers 15 kann die Probenauflagefläche des Objektträgers 6 auf der bezTiqlich des
Tubus 1 anderen Seite der Dreh- bzw Schwenkachse 7 so angeordnet werden, daß die
zu untersuchende Oberfläche des Objektes auf der Probenauflacvefläche etwa in derselben
Höhe bzw. Ebene wie die Schwenkachse 7 liegt. Die Übereinstimmung der zu untersuchenden
Oberfläche mit der Dreh- bzw. Schwenkachse 7 ist von Bedeutung, um die Abweichunq
der Oberfläche von dem Brennpunkt des oD-tischen Systems infolge der Neiqunq der
Probenauflagefläche bezüglich der optischen Achse 4 auf ein Minimum herabzusetzen.
Ebenso muß der Brennpunkt des optischen Systems mit der Dreh- oder Schwenkachse
Übereinstiminen.
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UblicherweSse werden der Brennpunkt des optischen Systems, die Oberfläche
des zu untersuchenden Objektes und die Dreh- bzw. Schwenkachse 7 auf folgende Weise
in ilbereinstimmunq miteinander gebracht: Eine auf ihrer Oberfläche eine Markierung
tragende Bezugsprobe wird auf die Probenauflagefläche gelegt; ein an der Objektträgerauflage
25 abnehmbar angebrachter Anschlag 23 wird in Anlage mit dem schwenkbaren Träger
15 gebracht.
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Die Bezugsprobe hat eine solche Dicke, daß, wenn der
Anschlag
in Anlage mit dem Träger 15 gebracht wird, die auf ihr angebrachte Markierung mit
der Dreh- bzw.
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Schwenkachse 7 übereinstimmt; die Dicke der Bezugsprobe ist im Vergleich
zu der Dicke des zu untersuchenden Objekts hinreichend'klein. Das optische System
wird dann an der Markierung scharf eingestellt, indem der Brennpunkt des optischen'Systems
in die Lage der Dreh- bzw.
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Schwenkachse 7 gebracht wird. Hierauf wird dann die Bezugsprobe von
dem Objektträger 6 abgenommen, und das zu untersuchende Objekt wird auf die Probenauflage
fläche gelegt.
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Während der Beobachtung des Objektes durch das optische System wird
die zu untersuchende Oberfläche in den Brennpunkt des optischen Systems gebracht.
Auf diese Weise kann die zu untersuchende Oberfläche in Übereinstimmung mit dem
Brennpunkt des optischen Systems und der Drehachse 7 gebracht werden, wobei nur
der Objektträger 6 bezüglich des schwenkbaren Trägers 15 abgelassen wird; auf au
diese Weise kann das Mikroskop leicht und ohne Schwierigkeit gehandhabt werden.
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In Figur 9 sind Halteeinrichtungen 24 auf der Objektträgerauflage
25 zur Sicherung einer als Objektträger 6
dienenden Glasplatte
vorgesehen.
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Das vorbeschriebene Mikroskop kann beispielsweise in folgender Weise
verwendet werden. Zuerst wird das zu untersuchende Objekt auf den Objektträger 6
gelegt, der mittels der beiden Halteeinrichtungen 24 in dieser Lage festqehalten
wird, so daß mittels einer Beleuchtung von oben oder mittels Licht, das durch die
Öffnung 22 mittels eines reflektierenden Spiegels oder etwas ähnlichem zugeführt
wird, das Objekt beleuchtet wird.
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Die Kugel 20 wird dann in die Vertiefung 19s eingebracht, um dadurch
die Probenauflagefläche im wesentlichen unter rechtem Winkel zu der optischen Achse
4 anzuordnen. Hierauf wird der Anschlag 23 in Anlage mit dem schwenkbaren Träger
15 gebracht. Mittels der Bezugsprobe wird das optische System auf der Dreh-bzw.
Schwenkachse 7 scharf eingestellt. Als nächstes wird die Lage des das Objekt tragenden
Objektträgers 6 bezüglich des schwenkbaren Trägers 15 eingestellt, indem die zu
prüfende Objektoberfläche in den Brennpunkt gebracht wird, während das vergrößerte
Bild mittels des optischen Systems betrachtet wird, wodurch die zu prüfende Oberfläche
annähernd in Übereinstimmung mit der Drehachse 7 gebracht wird.
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Um vergrößerte Aufnahmen des Objektes mit dem optischen System zu
machen, wird eine Kamera an dem Tubus 1 angebracht. Zuerst wird das Objekt auf einen
Film aufgenommen, wobei die Kugel 20 mit der Ausnehmung 19 in Eingriff steht. Hierauf
wird das Objekt dann auf einem anderen Film aufgenommen, wobei die Kugel 20 in die
Ausnehmung 19' eingebracht ist. Die beiden Filme werden entwickelt und durch ein
Stereoskop beobachtet, das so ausgelegt ist, daß gleichzeitig der eine Film mit
dem linken Auge und der andere Film mit dem rechten Auge betrachtet werden kann.
Auf diese Weise kann ein vergrößertes stereoskopisches Bild des Objektes untersucht
werden.
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Anstelle des schwenkbaren Trägers 15 können auch zwei fest angebrachte
Träger 26 auf gegenüberliegenden Seiten der öffnung 22 an einer Objektträgerauflage
25 vorgesehen sein, welche in Richtung der optischen Achse 4 verschiebbar und an
dem Arm 10 einstellbar ist (siehe Figuren 10 und 11). Die Träger 26 weisen jeweils
Einschnitte 27 auf, die einen V-förmigen Querschnitt aufweisen und zwei Drehwellen
28 eines Objektträgers 6 aufnehmen; die Drehwellen 28 sind zueinander ausgerichtet,
so daß, wenn der Objekttrager
auf dem Träger 26 angebracht ist,
die Drehachse 7 des Objektträgers 6 die optische Achse 4 etwa unter rechtem Winkel
schneidet. Der Tubus l und die Probenauflagefläche können um die Achse -7 der Drehwellen
28 relativ zueinander und in umgekehrter Richtung bezüglich der Lage gedreht bzw.
geschwenkt werden, in welcher die Probenauflagefläche genau senkrecht zu der optischen
Achse ist. Ferner kann die Objektträgerauflage statt der Kugelarretierung Einrichtungen
29 und 29' zum Begrenzen der Schwenkbewegung des Objektträgers 6 relativ zu dem
Tubus l in einem vorbestimmten Winkelbereich vorgesehen sein; die Anordnung ist
so ausgelegt, daß, in Richtung der Drehachse 7 gesehen, der Winkel zwischen der
optischen Achse und der Probenauflagefläche in der einen Grenzlage der relativen
Schwenkbewegung im wesentlichen gleich dem Winkel zwischen der optischen Achse und
der Probenauflagefläche in der anderen Grenzlage der relativen Schwenkbewegung ist.
Durch benzin den Figuren 10 und 11 dargestellten Aufbau wird das Mikroskop noch
preiswerter.