DE3217776C2

DE3217776C2 - Stereomikroskop

Info

Publication number: DE3217776C2
Application number: DE3217776A
Authority: DE
Inventors: Franz Dipl.-Phys. 7923 Königsbronn Muchel; Fritz Dr. Dipl.-Phys. 7072 Heubach Strähle
Original assignee: Carl Zeiss AG
Current assignee: Carl Zeiss AG
Priority date: 1982-05-12
Filing date: 1982-05-12
Publication date: 1985-01-31
Also published as: GB8312684D0; DE3217776A1; CH663284A5; GB2120402B; JPS58203411A; CA1244685A; US4518231A; GB2120402A; MX152710A

Abstract

Es handelt sich um ein Stereomikroskop, bei dem die Achsen der beiden Stereokanäle hinter der Objektivbaugruppe parallel geführt sind. Für die Objektivbaugruppe stehen zwei verschiedene Ausführungsformen zur Wahl: Die erste Baugruppe enthält ein gemeinsames Hauptobjektiv für beide stereoskopischen Teilbündel sowie ein Paar dispersiv wirkender Keilprismen zur Korrektur des Farbfehlers in Richtung der Stereobasis, der aufgrund des exzentrischen Durchganges der Teilbündel durch das Objektiv entsteht. Die zweite Baugruppe enthält ein Paar gegeneinander geneigte Einzel objektive (Greenough-Typ) sowie ein Paar achromatische Keilprismen, zur Anpassung des Neigungswinkels der Objektive an die parallele Strahlführung im Tubus.

Description

i	1	r,/mm	a,/mm	(//mm	«rf	Vd
11	- 30,5	0,2	15	1,61772	49,77
2	- 38,1
12	538,6	0,2	6,7	1,58913	61,27
3	- 109,0
13	124,1		0,7	1,58599	61,04
4	- 84,7
/= 100 mm	OO		4,0	1,76180	26,95
V = 108.7 mm

Die Erfindung betrifft ein Stereomikroskop mit parallel geführten Tellbüscheln hinter der Objektivbaugruppe gemäß dem Oberbegriff der Ansprüche 1 bzw. 2.

Bel Stereomikroskopen sind zur Zelt zwei verschiedene Typen nebeneinander Im Gebrauch, solche mit einem gemeinsamen Hauptobjektlv für beide stereoskopische Tellbüschel und solche mit getrennten Objektiven für die beiden Beobachtungskanäle (Greenough-Typ).

Während bei Stereomikroskopen der erstgenannten Art die Schärfenebenen für beide Beobachtungskanäle zusammenfallen, was iuch bei hohen Vergrößerungen ein randscharfes Bild ergibt, bilden die Schärfenebenen bei Stereomikroskopen nach Greenough einen Winkel miteinander, was diesen Mikroskoptyp für die Beobachtung ausgedehnter, flacher Objekte ungeeignet macht. Dagegen besitzen Greenough-Mlkroskope den Vorteil eines kostengünstigeren Aufbaus gegenüber einem Stereomikroskop mit gemeinsamem Hauptobjektlv.

Beide Mikroskoptypen besitzen noch eine Reihe weiterer Vor- und Nachtelle gegen den jeweils anderen Typ. So tritt bei Mikroskopen der erstgenannten Art trotz weltgehender Farbkorrektion des Hauptobjektivs ein Farbquerfehlcr In Richtung der Stereobasis auf, bedingt durch den nlchtzentrlschen Durchgang der beiden TellbUiulei durch «.Ins Objektiv. Dieser Fehler, der hei Greenough-Stereomlkroskopen prinzipiell nicht auftritt. verschlechtert merkbar das Aullftsunti.NVcrmogcii von Sicrcnmlkrnskopcn mit gemeinsamem lluuptobjckiU Dagegen bietet die Adaption von Zusatzgeräten an Stereomikroskope vom Greenough-Typ Schwierigkelten, da die oDtlschen Achsen der beiden Stereokanäle Im Normalfalle gegeneinander geneigt sind.

Aus dem Deutschen Gebrauchsmuster 69 26 292 ist es bekannt, die gegeneinander geneigten Achsen eines Stereomlkroskops vom Greenough-Typ mit Hilfe eines Paares von dlsperslven Prismen parallel zu richten

(Flg. 9). Allerdings sind für jeden Bildausgang weitere, gleichartige Prismenpaare nötig, die den durch das

i ;■ Ablenken eingeführten Farbfehler wieder beheben, so daß im Endeffekt die Achsen der Stereokanäle nur in

U einem kleinen Bereich zwischen den Prismen parallel verlaufen.

fr in der US-PS 33 53 892 ist ein Stereomikroskop mit gemeinsamem Hauptobjektiv beschrieben, in dem der

A Farbquerfehler in Richtung der Stereobasis durch ein ablenkendes Prismenpaar kompensiert wird, wodurch das

μ Mikroskop gegeneinander geneigte Beobachtungskanäle erhält und damit einem Greenough-Mlkroskop ver-

'?:■ gleichbar wird. Die Prismen bestehen aus den gleichen Gläsern wie das gemeinsame Hauptobjektiv. Sie müssen

recht große Kellwinkel aufweisen, um die Prismenwirkung des nicht-zentrisch durchsetzten Hauptobjektivs m gerade ?u kompensieren.

Es lsi die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, bei Stereomikroskopen, die hinter der Objektivbaugruppe parallel verlaufende Stereoachsen besitzen, eine leicht auswechselbare Objektivbaugruppe vorzusehen, In der Farbfehler so auskorrigiert sind, daß Insbesondere auch kein größerer Farbfehler in Richtung der Stereobasis

; auftritt.

ί Diese Aufgabe wird gemäß den Kennzeichen der Ansprüche 1 bzw. 2 gelöst.

ΨΙ oje Lösung nach Anspruch 2 verwendet den an sich bekannten Aufbau eines Stereomlkroskops mit gemein-

;^T; samem Hauptobjektiv, durch das die optischen Achsen der beiden stereoskopischen Teilbündel parallel gerichtet

f\ werden. Der dabei auftretende Farbfehler In Richtung der Stereobasis wird durch geradsichtige, dispersive KeIl-

;;j prismen kompensiert, die betsplelswrtee aus zwei dünnen, miteinander verkitteten Einzelprismen bestehen,

& deren Prismenwinkel sehr klein gehalten werden können. Sie betragen bei einem nachstehend beschriebenen

Y\ Ausführungsbeispiel Γ.

I ξ Da der zu kompensierende Farbfehler von der Brennweite der verwendeten Objektive abhängt, sind jeweils

'i$ Objektive unterschiedlicher Brennweite mit den dazu gehörenden Kellprismen In als Wechselteil ausgebildeten

$ Baugruppen zusammengefaßt.

!;? Bei der Lösung nach Anspruch 1 Ist der an sich bekannte Aufbau eines Stereomikroskops nach Greenough

h gewählt, dessen Achsen durch achromatische bzw. apochromatische Kellprismen hinter dem Objektivpaar

Γ? parallel gerichtet werden. Die Prismen werden vorzugsweise als Kktglled zweier Teilprismen aus Gläsern mit

■t anomaler Dispersion gebildet, beispielsweise den Im Glaskatalog der Firma Schott & Gen., Mainz aufgeführten

If Gläsern FK 51 und KZFSN 4. Auch bei dieser Lösung sind die Prismen mit den Objektiven zu einer gemelnsa- ^3(l S men, als Wechselten ausgebildeten Baugruppe, zusammengefaßt.

• Wenn dafür gesorgt Ist, daß die Objektivbaugruppen diesen Typs (Greenough) In ihren wesentlichen Daten

I wie Schnittweite, Bßndelquerschnltt, Separation der Tellbüschel, mechanische Anschlußmaße etc. mit den

|! Objektivbaugruppen des erstgenannten Typs übereinstimmen, dann Ist es möglich. Baugruppen beiden Typs an

I ein und demselben Mikroskopgrundkörper zu betreiben. Damit ergibt sich für den Hersteller die Möglichkeit

einer weltgehenden Standardisierung seines Geräteprogramms, während der Benutzer weiterhin zwischen zwei verschiedenen Mikroskoptypen wählen kann, die sich Im Preis und in der Leistungsfähigkeit voneinander unterscheiden.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung der zur Erläuterung beigefügten Zeichnungen: ⁴" Flg. 1 skizziert den Strahlengang In einem Stereomikroskop mit parallel geführten Teilbüscheln; Flg. 2 Ist ein Schnitt durch ein erstes Ausführungsbelsplel der Objektivgruppe 2 aus Flg. 1; Flg. 3 Ist ein Schnitt durch ein zweites Ausführungsbelsplel der Objektivbaugruppe 2 aus Fl g. 1; . Flg. 4 skizziert den Verlauf der chromatischen Winkeldispersion In Richtung der Stereobasis für das Objektiv aus FIg. 2;

Flg. 5 skizziert den Verlauf der chromatischen Wlnkeldlsperslon In Richtung der Stereobasis für das Objektiv aus Flg. 3;

Fig. 6 zeigt den Linsenschnitt eines für das AusfUhrungsbeisplel nach Flg. 3 gerechneten Objektivs. Das In Fig. 1 skizzierte Stereomikroskop besteht aus einem Grundkörper 1, In dem die zur Führung der beiden parallel verlaufenden stereoskopischen Strahlengänge nötige Optik angeordnet Ist. Der Grundkörper 1 trägt an seinem objektseltlgen Ende die Objektivbaugruppe 2 - hler nicht näher ausgeführt -, die die Teilbündel 4 und 5 des stereoskopischen Strahlenganges konvergent auf die Oberfläche des Objektes 3 richtet.

Die Optik des Grundkörpers 1, die der Einfachheit halber nur für eine der beiden symmetrischen Strahlengänge mit Bezugszeichen versehen Ist, umfaßt ein Zoomsystem 6 bestehend aus verschiebbaren Linsengliedern 7, Strahltellerprismen 8 zur Ankopplung von Zusatzgeräten, eine Tubuslinse 9 zur Erzeugung des Zwlschenblldes 11 vor den Okularen 12 sowie eine Spiegeltreppe 10 zur Anpassung an den Augenabstand des Beobachters.

Die Objektivbaugruppe 2 Ist auswechselbar ausgebildet. Sie enthält, wie Flg. 2 zeigt, In einem ersten Ausführungsbelsplel zwei gegeneinander geneigte, achromatische Einzelobjektive 13' und 13" sowie ein aus zwei Teilen 14 und 15 zusammengesetztes, achromatisches Kellprismenpaar, das die Achsen der nach Art eines Stereomlkroskops vom Greenough-Typ Im Winkel von etwa 6° gegen die optische Achse geneigten Objektive 13', 13" unter Vermeidung von Farbfehlern parallel richtet. Die Daten der Prismen 14 und 15 sind In der nachfolgenden Tabelle I angegeben:

Tabelle	I	0,400 0,161	Glas	4	Brechzahlen n_r	nc··	nr	"x
Prisma	Winkel		FK 51 KZFSn		1,48794 1,61669	1,48508 1,60990	1,49088 1,62390	1,49365 1,63085
14 15	sin αϊ = sin CC2 =

In Flg. 4 Ist der durch die Prismen 14/15 bewirkte Ablenkwinkel sin δ In Abhängigkeit von der Wellenlänge λ dargestellt. Infolge der anomalen Dispersion der verwendeten Glaser ergibt sich selbst für die gewählte Form eines Klttglledes aus nur zwei Einzelprismen eine Farbaufspaltung Δ sin δ,., von 6· 1O^-5, was bei Verwendung eines Objektivs mit der Brennweite/= 100 mm zu einem Farbquerfehler 4x = 6· lO-'mm im Objekt führt. is Dieser Wert Hegt unterhalb der Auflösungsgrenze eines solchen Objektivs und Ist zu vernachlässigen.

in Fig. 3 isi eine zweite Ausführungsform für die Objektivbaugruppe 2 dargestellt. Hler sind In einer Wechselfassung Ib ein von beiden Stereokanälen durchsetztes, gemeinsames, achromatisches Hauptobjektiv 16 sowie ein Paar aus Komponenten 17' und 18' bzw. 17" und 18" zusammengeklUrte Korrekturprismen gefaßt.

Die Ablenkung der Achsen der beiden Teilbüschel erfolgt hler durch das Objektiv 16. Die Prismen 17/18 dienen lediglich zur Korrektion des Infolge exzentrischen Durchganges durch das Objektiv 16 verursachten Farbfehlers in Richtung der Stereobasis. Die Prismen sind als dünne Blättchen ausgeführt und besitzen relativ kleine Kellwinkel.

Die in Fig. 2 und 3 gezeigten Objektivbaugruppen la und Ib unterschiedlichen Typs stimmen In Ihren

wesentlichen Daten wie Ausgangsschnittweite, Bündelquerschnitt, Separation der beiden Teilbüschel, chromatlscher Korrekturzustand und in Ihren mechanischen Anschlußmaßen soweit überein, daß sie gegeneinander austauschbar am gleichen Mikroskoptubus benutzt werden können. Baugruppen des In Flg. 3 abgebildeten Typs sind wegen des großen Durchmessers des gemeinsamen Hauptobjektivs und wegen der Notwendigkeit, für Objektive unterschiedlicher Brennweite auch verschiedene, jeweils angepaßte Korrekturprlsmensatze fertigen zu müssen, etwas aufwendiger In der Herstellung. Dafür liegen aber die Schärfenebenen beider Stereokanäle In einer Ebene, was sich besonders vorteilhaft bei der Beobachtung ausgedehnter, ebener Objekte unter hoher Vergrößerung bemerkbar macht.

In Flg. 6 1st der Linsenschnitt für ein konkretes Ausführungsbelsplel eines gemeinsamen Hauptobjektivs mit der Brennweite/=100 mm dargestellt. Das Objektiv besteht von der Bildseite her gesehen aus einer konkavkonvexen Sammellinse L₁, einer bikonvexen Sammellinse L₁ und einem sammelnden Kittglled mit den beiden Komponenten L₃ und L₄, wobei L₃ eine bikonvexe Sammellinse und L₄ eine konkav-plane Zerstreuungslinse Ist.

Es besitzt die In der nachstehenden Tabelle II für die Radien r, die Luftabstände zwischen den Linsen α, die Linsendicken d und die Brechzahlen «,, und Abbezahlen v_d der verwendeten Gläser angegebenen Daten:

Die objektseltlge Schnittweite s' beträgt 108,7 mm.

Die In Verbindung mit diesem Objektiv benutzten korrigierenden Kellprismen sind ebenso wie in Fig.3 dargestellt als Klttglled aus zwei Einzelprismen zusammengesetzt und blldseltig hinter dem Objektiv angeordnet. Der Abstand zwischen dem Objektiv und den Prismen 1st dabei unkritisch, da das Objektiv eine unendliche Ausgangsschnittweite besitzt und demzufolge hinter dem Objektiv paralleler Strahlengang vorliegt.

Die Daten der Keilwinkel und Gläser für diese Prismen gibt die folgende Tabelle III wieder:

M) - „

Tabelle Il	1	/■,■/mm	a,/mm	*di/mm*	1,61772	49,77
/	11	- 30,5	0,2	15
2	- 38,1			1,58913	61,27
12	538,6	0,2	6,7
3	- 109,0			1,58599	61,04
13	124,1		9,7
4	- 84,7			i,761 So	26,95
			4,0

Tabelle	III	0,01803 0,01513	Glas	Brechzahlen	n_c·	λα-	"g
Prisma	Winkel		SK 5 SFN 64	1,59142 1,71135	1,58666 1,70014	1,59635 1,72380	1,60100 1,73637
17 18	sin /?, = sin B₁ =

Die Gläser für diese Prismen besitzen ein normales Dispersionsverhalten, da durch Wahl eines Glases mit anomaler Dispersion (LgSK2) für die Linse L₁ In dem In Flg. 6 gezeigten Objektiv bereits korrigierend auf das sekundäre Spektrum eingewirkt wird. Es Ist allerdings auch möglich für die besagte Linse Z., ein »Normalglas«, beispielsweise das für die Linse L₂ verwendete SK5 zu wählen und dann für die Prismen Gläser mit anomaler Dispersion vorzusehen.

In Flg. 5 Ist die durch das Objektiv aus Flg. 6 verursachte, wellenlängenabhängige Differenz Λ des Ablenkwinkels sin δ dargestellt. Der Graph A gibt die Verhältnisse ohne die Kellprismen und der Graph B die Verhältnisse Ind. der kompensatorlschen Wirkung der Prismen 17/18 wieder. Es Ist zu erkennen, daß die selbst unter Verwendung eines gut korrigierten Objektivs vorliegende, chromatische Winkeldifferenz J sin S,,__s = 36 ■ 10' in Richtung der Stereobasis mit Hilfe der Prismen auf einen Wert von Δ sin <5«* 10 · 10~⁵ verkleinert worden Ist.

Da das Objektiv eine Brennweite /= 100 mm besitzt, resultiert dies In einem Farbquerfehler Im Objekt von 1 · !0~² mm, was etwa der Auflösungsgrenze des Objektivs entspricht.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Stereomikroskop mit parallel geführten Teilbüscheln hinter der Objektivbaugruppe (2),. wohel zwei gegeneinander geneigte TellobjekUve (13', 13") verwendet sind und ein Paar ablenkender Keliprlsmen (14', 15'; 14". 15") vorgesehen sind zur Kompensation des Neigungswinkels der Objektive (13), dadurch gekennzeichnet, daß die Prismen achromatisch ausgeführt sind und mit den Objektiven (13) zu einer als Wechselteil ausgebildeten Baugruppe zusammengesetzt sind.

2. Stereomikroskop mit parallel geführten Tellbüscheln hinter der Objektivbaugruppe (2), wobei ein gemeinsames Hauptobjektiv (16) für beide Tellbüschel verwendet Ist, dadurch gekennzeichnet, daß zur

ι« Korrektion des Farbquerfehlers In Richtung der Stereobasis ein Paar geradsichtige, dispersive Kellprismen (17', 18'; 17", 18") vorgesehen und mit dem Objektiv (16) zu einer als Wechselten ausgebildeten Baugruppe zusammengesetzt sind.

3. Stereomikroskop nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Baugruppen vorgesehen sind, die sich In der Brennweite der verwendeten Objektive unterscheiden.

!> 4. Stereomikroskop nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl Baugruppen mit Hauptobjektiv (16) als auch Baugruppen mit zwei gegeneinander geneigten Objektiven (13) vorgesehen sind und in Ihren Daten (Schnittweite, Bündelquerschnitt, Separation der Tellbüschel, Anschlußmaße) soweit übereinstimmen, daß Baugruppen beiden Typs gegeneinander auswechselbar sind.

5. Stereomikroskop nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Baugruppen (Ib) des Typs mit M gemeinsamem Hauptobjektiv an die Brennweite des verwendeten Objektivs (16) angepaOte Prismenpaare (17,

18) enthalten, die sich In Ihrem Dlsperslonsverhalten unterscheiden.

6. Stereomikroskop nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Prismen aus zwei Komponenten (17,18; 14,15) zusammengesetzt sind.

7. Stereomikroskop nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Prismen (14, 15) unter Ver- » wendung von Gläsern mit anomaler Dispersion aufgebaut sind.

8. Stereomikroskop nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Hauptobjektlv aus zwei Sammellinsen (L₁, L₂.) und einem sammelnden Kittglled (L₃, L₄) besteht.

9. Stereomikroskop nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß für die Radien r„ die Abstände a, die Dicken rf„ die Abbezahlen v_d und die Brechzahlen n_d der Linsen (L, bis L₄) die Daten der nachstehenden

*> Tabelle gewählt sind: