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In zunehmendem Maße erfolgt die Gestaltung des Arbeits-
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platzes unter ergonomischen Gesichtspunkten, d.h. der Arbeitsplatz
soll arbeitswissenschaftlichen Anforderungen genügen, so daß die Arbeitskraft den
Arbeitsplatz möglichst bequem und in natürlicher Haltung benutzen kann. Dadurch
sollen Haltungsschäden und vorzeitige Ermüdung der Arbeitskraft vermieden werden.
In der Regel soll ein Arbeitsplatz von verschiedenen Personen benutzt werden, so
daß zusätzliche technische Maßnahmen erforderlich sind, um eine einfache Anpassung
des Arbeitsplatzes unter ergonomischen Gesichtspunkten an Personen mit unterschiedlicher
Statur zu ermöglichen.
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Dies gilt in besonderem Maße für Mikroskop-Arbeitsplätze, die ein
außerordentlich genaues Arbeiten erfordern, so daß sich Ermüdungserscheinungen relativ
rasch ergeben können.
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Häufige Anwendungen von Mikroskopen finden sich beispielsweise in
der Medizin, in der Biologie, bei Werkstoffuntersuchungen oder in der Meßtechnik
zum genauen Einstellen von Werkstücken, und hier in letzter Zeit insbesondere bei
der Halbleiterherstellung zur Ausrichtung von Masken und Wafern für den Belichtungsvorgang
sowie zur überprüfung der erzeugten Halbleiterstrukturen.
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Aufgrund des fest vorgegebenen Strahlengangs des Mikroskops liegen
die Positionen von Objekttisch und Okular relativ zueinander fest. So ist beispielsweise
bei einfachen Mikroskopen der Tubus zwischen dem Okular und dem Objektiv häufig
als gerader, feststehender Zylinder ausgebildet. Bei modernen Mikroskopen ist der
tubus in zwei Teile, dem senkrecht stehenden Objektivtubus und dem oben schräg angesetzten
Okulartubus mit Schrägeinblick, unterteilt; ein derartiges
Mikroskop
mit Schrägeinblick ermöglicht zwar eine Verbesserung der Arbeitshaltung der Arbeitskraft,
gestattet jedoch ebenso,wenig wie das Mikroskop mit geradem Tubus eine Anpassung
an verschiedene Augenhöhen.
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Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, ein Mikroskop
mit Okulartubus mit Schrägeinblick anzugeben, das ohne Veränderung der Höhe des
Objekttisches eine Änderung der Augenhöhe ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird insbesondere mit den Merkmalen des Patentanspruchs
gelöst. Bei dieser Lösung geht die Erfindung von dem Grundgedanken aus, zwischen
dem Okulartubus und dem Objektivtubus ein Gelenk und in diesem eine Spiegelanordnung
im Mikroskopstrahlengang vorzusehen, deren Stellung beim Verschwenken des Okulartubus
gegenüber dem Objektivtubus in geeigneter Weise so verändert wird, daß der Strahlengang
im Okulartubus und im Objektivtubus erhalten bleibt. Dadurch wird erreicht, daß
beim Verschwenken des Okulartubus zur Anpassung an die Augenhöhe das Sehfeld nicht
verändert wird.
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Zu diesem Zweck ist zur Verstellung der Spiegelanordnung ein Getriebe
vorgesehen, das die Schwenkbewegung des Okulartubus in die erforderliche Spiegelbewegung
untersetzt. Das Getriebe selbst besteht aus einem einfachen und damit relativ preiswerten
Gestänge mit zwei sich annähernd in Längsrichtung der Okulartubusachse erstreckenden,
ineinander greifenden Hebelarmen. Dabei ist der eine Hebelarm außerdem an dem Okulartubus
angelenkt, und der andere Hebelarm ist drehfest mit der Spiegelwelle verbunden.
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Durch dieses erfindungsgemäße Getriebegestänge wird ein kompliziertes
Zahlradgetriebe zum Verstellen des Gelenkspiegels vermieden.
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Erfindungsgemäß sind ferner zum Abstimmen des erforderlichen Untersetzungsverhältnisses
für den Antrieb des Gelenkspie-
gels Justiereinrichtungen vorgesehen,
die insbesondere eine Veränderung der Position der Eingriffsstelle zwischen den
beiden Hebelarmen ermöglichen.
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Gegenüber der hier beschriebenen schwenkbaren Befestigung des einen
Hebelarms am Okulartubus ist im Rahmen der Erfindung auch kinematisch umgekehrt
eine entsprechende schwenkbare Befestigung dieses Hebelarms am Objektivtubus mit
einer entsprechenden Änderung der Eingriffsverbindung zwischen den beiden Hebelarmen
möglich.
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Die Erfindung kann insbesondere bei Mikroskopen mit monokularem oder
binokularem Okulartubus sowie bei Stereomikroskopen eingesetzt werden. Die Gelenkspiegelanordnung
schließt auch für die Ablenkung des Strahlengangs gleichwirkende Prismenanordnungen
ein.
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Schließlich kann erfindungsgemäß noch eine Rastsperre vorgesehen sein,
mit deren Hilfe der Okulartubus in jeder beliebigen Schwenkstellung arretiert und
gelöst werden kann.
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Die Erfindung wird nachstehend mit Bezug auf die anliegende Zeichnung
näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine schematische, teilweise geschnittene Darstellung
eines erfindungsgemäßen Mikroskops mit einem Gelenk zwischen dem Okular- und dem
Objektivtubus, Fig. 2 eine schematische Teilschnitt-Seitenansicht des Mikroskopgelenks
und Fig. 3 eine Teilschnittansicht des Mikroskopgelenks etwa in Richtung des Pfeils
in Figur 2.
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Gemäß Figur 1 weist ein Mikroskop ein Stativ 1 mit einer Grundplatte
2 und einem darauf angeordneten Tubusträger 3 auf Auf der Grundplatte 2 ist en-tweder
unmittelbar oder über einen nicht dargestellten Triebkasten ein Objekttisch 4 zur
Aufnahme des zu untersuchenden Objekts 5 befestigt.
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Im Tubusträger 3 ist mit vertikaler Achse 6 ein Objektivtubus 7 gehaltert,
an dessen unterem Ende sich das zum Objekt 5 weisende Objektiv 8 befindet. Am oberen
Ende des Objektivtubus 7 ist der Okulartubus 9 angelenkt, an dessen freiem Ende
des Okular 10 angeordnet ist. Der Strahlengang in den beiden Tuben verläuft im wesentlichen
auf den beiden Tubusachsen, d.h. auf der Objektivtubusachse 6 und der Okulartubusachse
11.
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Bei der in Figur 1 dargestellten Ausführungsform weist die Spiegelanordnung
in dem Gelenk 12 zwei Spiegel auf, und zwar einen im Objektivtubus 7 fest angeordneten
Spiegel 13 und einen drehbaren Spiegel 14, in dessen Spiegelebene die Drehachse
15 des Gelenks 12 liegt. Die Spiegelebenen der beiden Spiegel 13 und 14 sind in
Figur 1 senkrecht zur Zeichenebene.
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Bei der in Figur 1 dargestellten Ausführungsform gelangt das vom Objekt
5 ausgehende Licht über das Objektiv 8 zu dem festen Spiegel 13, wird dort zu dem
drehbaren Spiegel 14 reflektiert und gelangt von letzterem ins Okular 10. Der Strahlengang
stimmt bei dem dargestellten Mikroskop mit monokularen Okulartubus in den beiden
Tuben 7 und 9 mit den zugehörigen Tubusachsen 6 bzw. 11 überein. Bei Mikroskopen
mit binokularem Okulartubus, bei Stereomikroskopen oder bei Splitfield-Mikroskopen
ist der Strahlengang im Bereich der beiden Tuben zwar anders, stimmt jedoch im Bereich
des Gelenks mit der dargestellten Ausführungsform überein, so daß die hier gegebene
Erläuterung ohne weiteres auf andere Mikroskope mit Tubengelenken übertragen werden
kann.
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Durch einfachste geometrische Überlegungen zeigt sich, daß bei Verschwenken
des Okulartubus 9 um einen bestimmten Winkel der drehbare Spiegel 14 in der gleichen
Richtung um einen halbsogroßen Winkel gedreht werden muß, damit der Strahlengang
in den beiden Tuben 7 und 9 erhalten bleibt.
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Anstelle der in der Figur 1 dargestellten Spiegelanordnung genügt
an sich ein einziger ebener, drehbarer Spiegel in dem Gelenk 12, um den Strahlengang
dort in der gewünschten Weise abzulenken. Dieser drehbare Spiegel ist mit seiner
Spiegelebene senkrecht zur Zeichenebene der Figur 1 anzuordnen, und zwar im Schnittpunkt
der beiden Tubusachsen 6 und 11. Dieser alternative, drehbare, ebene Spiegel 14'
ist in Figur 1 gestrichelt eingezeichnet. In diesem Fall liegt die gemeinsame Drehachse
des Gelenks 12 und des Spiegels 14 bei 15' senkrecht zur Zeichenebene in Figur 1.
Auch in diesem Fall muß beim Verschwenken des Okulartubus 9 der drehbare Spiegel
14' um den halben Winkel verschwenkt werden, um den Strahlengang in den beiden Tuben
7 und 9 beizubehalten.
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Wie sich aus der vorstehenden Erläuterung der Figur 1 ergibt, liegt
bei Verwendung der beiden Spiegel 13 und 14 die dem Gelenk und dem drehbaren Spiegel
14 gemeinsame Drehachse 15 zwar auf der Okulartubusachse 11, ist jedoch-gegenüber
der Objektivtubusachse 6 versetzt; wird jedoch nur ein Spiegel (drehbarer Spiegel
14') verwendet, so liegt die dem Gelenk 12 und dem drehbaren Spiegel 14' gemeinsame
Achse 15' auf dem Schnittpunkt der beiden Tubenachsen 6 und 11, In beiden Fällen
ist jedoch das Untersetzungsverhältnis zwischen der Schwenkbewegung des Okulartubus
9 und der erforderlichen Schwenkbewegung des drehbaren Spiegels 14 bzw.
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14' gleich 2 : 1.
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Nachstehend wird im Zusammenhang mit den Figuren 2 und 3 das erf.indungsgemäße
Getriebe näher erläutert, das zur Erzeugung des erforderlichen Untersetzungsverhältnisses
zwischen der Schwenkbewegung des Okulartubus 9 und dem drehbaren Spiegel erforderlich
ist. Die in Figur 2 dargestellte Ausführungsform bezieht sich auf die im Zusammenhang
mit Figur 1 erläuterte Spiegelanordnung mit zwei Spiegeln, nämlich dem festen Spiegel
13 und dem drehbaren Spiegel 14.
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Das erfindungsgemäße Getriebe weist einen ersten Hebelarm 17 auf,
der etwa in Höhe der Okulartubusachse 11 am Okulartubus 9 angelenkt ist (Schwenkachse
18). Von dieser Schwenkachse 18 aus erstreckt sich der erste Hebelarm 17 etwa in
Richtung der Okulartubusachse 11 zum Gelenkspiegel 14, endet jedoch vor diesem.
Am freien Ende des ersten Hebelarms 17 ist ein sich in Längsrichtung des Hebelarms
17 erstreckender Schlitz oder Langloch 19 vorgesehen. Auf der Spiegelwelle 16 mit
ihrer Drehachse 15, auf der der Gelenkspiegel 14 befestigt..ist, ist ein zweiter
Hebelarm 20 gehaltert, der sich ebenfalls annähernd in Richtung der Okulartubusachse
11, jedoch zur Schwenkachse 18 des ersten Hebelarms 17 hin erstreckt. Im Bereich
des Schlitzes 19 findet der Eingriff zwischen den beiden Hebelarmen 17 und 20 statt.
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Zur Herstellung der gewünschten Getriebeverbindung ist an dem Objektivtubus
7 ein erster Zapfen 21 befestigt, der in den Schlitz 19 des ersten Hebelarms 17
eingreift. Am freien Ende des zweiten Hebelarms 20 ist ein zweiter Zapfen 22 bebefestigt,
der ebenfalls in den Schlitz 19 des ersten Hebelarms 17 eingreift, und zwar vom
Gelenkspiegel 14 in Richtung der Okulartubusachse 11 gesehen, hinter dem ersten
Zapfen 21.
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Anstelle des Schlitzes 19 können auch zwei getrennte, in Längsrichtung
des ersten Hebelarms 17 hintereinander angeordnete Langlöcher vorgesehen sein, die
sich ebenso wie der Schlitz 19 in Längsrichtung des ersten Hebelarms 17 erstrekken
und in die der erste bzw. der zweite Zapfen 21 bzw. 22 eingreifen.
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Das beschriebene Getriebe arbeitet in der folgenden Weise: Bei Verschwenken
des Okulartubus 9 um die mit dem Gelenkspiegel 14 gemeinsame Drehachse 15 wird das
eine Ende des ersten Hebelarms 17 mit der Schwenkachse 18 ebenfalls um die Drehachse
15 verschwenkt, da die Schwenkachse 18 des ersten Hebelarms 17 am Okulartubus 9
befestigt ist. Das andere Ende des ersten Hebelarms 17, das mit dem ersten Zapfen
21 über den Schlitz 19 in Eingriff steht, wird lediglich um diesen ersten Zapfen
21 gedreht und nur geringfügig in Längsrichtung des Schlitzes 19 gegenüber dem ersten
Zapfen 21 versetzt, d.h. bei einer Schwenkbewegung des Okulartubus 9 bildet der
ortsfeste erste Zapfen 21 im wesentlichen eine Schwenkachse des ersten Hebelarms
17 bezüglich des ortsfesten Objektivtubus 7. Dadurch wird der mit dem zweiten Hebelarm
20 fest verbundene zweite Zapfen 22 um die für den zweiten Hebelarm 20, den Gelenkspiegel
14 und den Okulartubus 9 gemeinsame Drehachse 15 verschwenkt, und zwar im gleichen
Drehsinn wie der Okulartubus 9.
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Der Schwenkwinkel des zweiten Zapfens 22 und damit des Gelenkspiegels
14 relativ zum Schwenkwinkel des Okulartubus 9 hängt dabei von den Relativabständen
der beiden Zapfen 21 und 22 und der Schwenkachse 18 von der Drehachse 15 ab. Da
der Schwenkwinkel des Gelenkspiegels 14 bei der dargestellten AusfUhrungsform gleich
dem halben Schwenkwinkel des Okulartubus 9 betragen soll, gilt die folgende angenäherte
Beziehung zwischen den verschiedenen Abständen: r - 2 (r-l) R R-l wobei R = Abstand
zwischen der Drehachse 15 und der Schwenkachse 18, r = Abstand zwisc:ien der Drehachse
15 und dem zweiten Zapfen 22 1 = Abstand zwischen der Drehachse 15 und dem ersten
Zapfen 21.
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Diese angenäherte Gleichung wird etwa von der in Figur 2 dargestellten
Ausführungsform erfüllt. Diese Figur 2 zeigt die Abmessungsverhältnisse eines tatsächlich
gebauten Mikroskops mit dem erfindungsgemäßen Getriebe im ungefähren Maßstab 2 :
1.
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Um eine genaue Anpassung des Untersetzungsverhältnisses vornehmen
zu können, ist vorzugsweise der zweite Zapfen 22 mit Hilfe einer Justierlasche 23
in Längsrichtung des zweiten Hebelarms 20 verschiebbar befestigt. Nach Abstimmung
des Untersetzungsverhältnisses wird die Justierlasche 23 mit dem Zapfen 22 an dem
zweiten Hebelarm 20 festgeschraubt.
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Zur Veränderung der Mittellage des Schwenkbereichs für den Okulartubus
9 kann erfindungsgemäß eine Möglichkeit vorgesehen werden, um den ersten Zapfen
21 zur Einstellung dieser Mittellage um die Drehachse 15 zu verdrehen, und dann
festzulegen. Zu diesem Zweck kann beispielsweise der erste Zapfen 21 an der Stirnseite
einer die Spiegelwelle 16 umgreifenden Hülse 24 befestigt sein, die zum Verstellen
des ersten Zapfens 21 verdreht werden kann und in der gewünschten Stellung entsprechend
der gewünschten Mittellage des Okulartubus festgelegt werden kann. Die Spiegelachse
16 ist innerhalb der Hülse 24 frei drehbar.
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Das erfindungsgemäße Getriebe weist für übliche Schwenkwinkelbereiche
des Okulartubus ausreichende Genauigkeit auf. Hierfür können die Abmessungen der
Hebelarme 17 und 20 und die Positionen der Zapfen 21 und 22 zur Erfüllung der gewünschten
Toleranzen gewählt werden.