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Die Erfindung betrifft ein Operationsmikroskop-Objektiv mit einstellbarer Schnittweite, mit einer optischen Achse, mit einem Objektivkörper, in dem ein dem Objekt zugewandtes einen seitlichen Rand aufweisendes Negativglied festgelegt ist, und mit einem in dem Objektivkörper verlagerbaren Positivglied.
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Ein derartiges Operationsmikroskop-Objektiv ist aus der
DE 10 2005 011 781 A1 bekannt. Dort ist ein Operationsmikroskop beschrieben, das ein in einem Operationsmikroskop-Grundkörper aufgenommenes verstellbares Objektiv enthält. Das Objektiv hat eine Linsengruppe negativer Brechkraft (Negativglied) und weist eine bewegbare Linsengruppe auf, deren Brechkraft positiv ist (Positivglied). Das verstellbare Objektiv ermöglicht ein Einstellen der Schnittweite, d. h. des Abstands der Objektebene von der Frontfläche des Negativglieds.
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Aus der
DE 195 41 237 B4 ist Operationsmikroskop mit einem Objektiv bekannt, das eine Objektivlinse mit einer positiven Brechkraft aufweist. In dem Operationsmikroskop gibt es ein pankratisches Vergrößerungssystem, das auf einer dem Objektbereich abgewandten Seite des Objektivs angeordnet ist. Das pankratische Vergrößerungssystem hat eine verstellbare Linse mit einer negativen Brechkraft und eine Linse mit einer positiven Brechkraft, die unabhängig von der Linse mit der negativen Brechkraft verstellt werden kann, um damit die Schnittweite des Operationsmikroskops zu verändern.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Operationsmikroskop-Objektiv bereitzustellen, das eine einstellbare Schnittweite hat und eine kompakte Bauform aufweist.
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Diese Aufgabe wird durch ein Operationsmikroskop-Objektiv der eingangs genannten Art gelöst, bei dem das Positivglied in einer Fassung aufgenommen ist, die mit einer ersten Führungspartie an einem ersten an dem Objektivkörper ausgebildeten Führungsabschnitt in der Richtung der optischen Achse beweglich geführt ist, und mit einer zu der ersten Führungspartie in der zu dem Negativglied weisenden Richtung der optischen Achse versetzt angeordneten an die Fassung des Positivgliedes angeschlossenen zwischen dem seitlichen Rand des Negativgliedes und dem Objektivkörper bewegbaren weiteren Führungspartie an einem weiteren an dem Objektivkörper ausgebildeten Führungsabschnitt geführt ist.
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Indem das Positivglied in der Richtung der optischen Achse geführt wird, lässt sich eine in Bezug auf die optische Achse koaxiale Verlagerung des Positivglieds gegenüber dem Negativglied gewährleisten. Eine Idee der Erfindung ist es dabei, das Positivglied mit einer ersten und einer weiteren Führungspartie in einem Objektivkörper linearbeweglich zu führen, die in der Richtung der optischen Achse voneinander beabstandet sind und die einem die optische Abbildungsqualität des Objektivs beeinträchtigenden Verkippen des Positivglieds entgegenwirken. Indem die weitere Führungspartie in dem Objektivkörper über den seitlichen Rand des Negativglieds bewegt werden kann, ist es möglich, den Abstand der ersten Führungspartie und der weiteren Führungspartie für das Positivglied zu maximieren, ohne dass hierdurch die Bauhöhe des Objektivs in der Richtung der optischen Achse vergrößert wird.
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Um eine leichte Bewegbarkeit zu gewährleisten, ist es von Vorteil, wenn das Positivglied beim Verstellen in dem Objektivkörper um die optische Achse gedreht werden kann. Der erste Führungsabschnitt und der weitere Führungsabschnitt können eine zu der optischen Achse koaxial angeordnete zylindermantelförmige Führungsfläche aufweisen.
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Der Abstand der zylindermantelförmigen Führungsfläche des ersten Führungsabschnitts von der optischen Achse ist dabei bevorzugt kleiner als der Abstand der zylindermantelförmigen Führungsfläche des weiteren Führungsabschnitts von der optischen Achse. Um einer geometrischen Überbestimmung der Anordnung entgegenzuwirken, ist es von Vorteil, wenn die erste Führungspartie und der erste Führungsabschnitt einerseits und die weitere Führungspartie und der weitere Führungsabschnitt andererseits eine unterschiedliche Passung haben.
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Das Objektiv kann eine an dem Objektivkörper abgestützte und das Positivglied in der Richtung der optischen Achse verlagernde Verstelleinrichtung haben.
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Die Verstelleinrichtung weist bevorzugt ein mit dem Positivglied gekoppeltes Getriebe auf, das ein in eine Antriebswelle eingeleitetes Drehmoment in eine an der Linsenfassung des Positivglieds zu der optischen Achse parallele und hierzu axial versetzt angreifenden Linearkraft wandelt. Für das Bewegen der Antriebswelle kann ein Drehknopf und/oder ein Elektromotor vorgesehen sein. Das Getriebe kann auch eine an der Linsenfassung des Positivglieds festgelegte Zahnstange enthalten, die mit einem mit der Antriebswelle drehfest verbunden Zahnrad in Eingriff ist. Insbesondere kann das Getriebe ein mit der Antriebswelle drehgekoppeltes Kopplungsglied mit einer Kulissenführung für ein an die Linsenfassung des Positivglieds angeschlossenes, in der Kulissenführung geführtes Kraftübertragungselement aufweisen.
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Alternativ hierzu ist es auch möglich, dass das Getriebe ein mit der Antriebswelle drehgekoppeltes Kopplungsglied mit einem Drehlager für ein an die Fassung des Positivglieds angeschlossenes Kraftübertragungselement hat, in dem das Kraftübertragungselement um eine zu der Drehachse der Antriebswelle parallel versetzt angeordnete Drehachse bewegt werden kann. Es ist allerdings auch möglich, dass das Getriebe z. B. ein mit der Antriebswelle drehgekoppeltes Kopplungsglied mit einem an das Kopplungsglied angeschlossenen und mit der Fassung gekoppelten Kraftübertragungselement enthält, das in einem Drehlager an der Fassung des Positivglieds aufgenommen ist und in dem Drehlager um eine zu der Drehachse der Antriebswelle parallel versetzt angeordnete Drehachse bewegt werden kann.
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Indem das Negativglied einen Linsendurchmesser DH aufweist, der größer ist als der Linsendurchmesser DP des Positivglieds, lässt sich eine große Lichtstärke für das Objektiv erreichen, weil in dem Negativglied ein aus der Objektebene kommendes Strahlenbündel aufgeweitet wird. Indem das Positivglied eine dem Objekt zugewandte konvexe Abschlusslinsenfläche mit einem Krümmungsradius r hat, für den gilt: |r| ≤ 500mm und das Negativglied eine dem Objekt zugewandte Abschlusslinsenfläche mit einem Krümmungsradius r hat, für den gilt: |r| ≤ 70mm, und darüber hinaus eine dem Objekt abgewandte Abschlusslinsenfläche mit einem Krümmungsradius r hat, für den gilt: |r| ≤ 70mm, lässt sich erreichen, dass das Objektiv parallel zu der optischen Achse mit einem Beleuchtungsstrahlengang durchsetzt werden kann, der in den Beobachtungsstrahlengängen eines Operationsmikroskops keine störenden Reflexe hervorruft.
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In dem Objektiv überführt das Negativglied zusammen mit dem Positivglied einen aus der Objektebene kommenden Strahlengang in einen afokalen Strahlengang. Die Abschlusslinsenfläche des Negativglieds ist dabei bevorzugt eine dem Objekt in einer Objektebene zugewandte konkave Objektiv-Frontfläche. Das Objektiv kann insbesondere als Wechselobjektiv gestaltet sein.
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Für das Anschließen an einen Operationsmikroskop-Grundkörper kann das Objektiv eine als Schraubmechanismus oder als Rastmechanismus ausgebildete Anschlusseinrichtung für das Anschließen an einem Operationsmikroskop-Grundkörper aufweisen.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand der in der Zeichnung in schematischer Weise dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.
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Es zeigen:
- 1 ein Operationsmikroskop mit einem Wechselobjektiv, das eine einstellbare Schnittweite hat;
- 2 einen Schnitt des Wechselobjektivs entlang der Linie II - II aus 1;
- 3 ein weiteres Wechselobjektiv, das einen Elektromotor für das Verstellen der Schnittweite enthält;
- 4 sowie 5 weitere Wechselobjektive mit einer einstellbaren Schnittweite; und
- 6 einen Rastmechanismus für das Festlegen eines Wechselobjektivs in einem Operationsmikroskop-Grundkörper.
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Das in der 1 gezeigte Operationsmikroskop 10 hat als Objektiv ein an einem Grundkörper 12 aufgenommenes Mikroskop-Hauptobjektivsystem 14, welches das Licht aus einem in der Brennebene des Mikroskop-Hauptobjektivsystems 14 angeordneten Objektbereichs 16 in einen parallelen Abbildungsstrahlengang überführt. In dem Grundkörper 12 des Operationsmikroskops 10 ist ein mit einem binokularen Beobachtungsstrahlengang durchsetztes als Zoomsystem 18 ausgebildetes verstellbares Vergrößerungssystem angeordnet. Es sei bemerkt, dass das verstellbare Vergrößerungssystem grundsätzlich auch als Vergrößerungswechsler gestaltet sein kann. An den Grundkörper 12 ist ein Binokulartubus 20 angeschlossen, der für eine Beobachtungsperson an einem Binokulareinblick 22 das Betrachten des Objektbereichs 16 mit einem binokularen Beobachtungsstrahlengang 21 bei einer kontinuierlich einstellbaren Vergrößerung ermöglicht. Das Operationsmikroskop 10 enthält eine Beleuchtungseinrichtung 24, die mit einem das Mikroskop-Hauptobjektivsystem 14 durchsetzenden Beleuchtungsstrahlengang 23 Beleuchtungslicht bereitstellt, um den Objektbereich 16 auszuleuchten.
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Das Mikroskop-Hauptobjektivsystem 14 ist verstellbar und ermöglicht das Variieren der Schnittweite, d. h. des Arbeitsabstands A der dem Objektbereich 16 zugewandten Abschlusslinsenfläche 52 von der in dem Objektbereich 16 liegenden Fokusebene. Das Mikroskop-Hauptobjektivsystem 14 ist als Wechselobjektiv ausgeführt. Es hat eine optische Achse 15 und weist einen Objektivkörper 26 auf, der in den Grundkörper 12 des Operationsmikroskops 10 eingeschraubt ist. In dem Objektivkörper 26 ist eine dem Objektbereich 16 zugewandte, als Negativglied 28 ausgebildete Linsenbaugruppe angeordnet, die eine negative Brechkraft hat. Das Negativglied 28 ist in einer in dem Objektivkörper 26 festgelegten Fassung 30 gehalten, die den seitlichen Rand 32 des Negativglieds umgibt. In dem Objektivkörper 26 ist auf der dem Objektbereich 16 abgewandten Seite des Negativglieds 28 ein als Kittglied ausgebildetes Positivglied 34 in der Richtung der optischen Achse 15 linearbeweglich aufgenommen. Das Positivglied 34 ist in einer entsprechend dem Doppelpfeil 17 in der Richtung der optischen Achse 15 verlagerbaren Fassung 36 gehalten, die mit einer ersten Führungspartie 38, die eine zu der optischen Achse 15 koaxiale zylindermantelförmige Führungsfläche hat, an einem ersten an dem Objektivkörper 26 als Hülsenführung gestalteten Führungsabschnitt 40 in der Richtung der optischen Achse 15 linearbeweglich geführt ist. Zusätzlich ist das Positivglied 34 mit einer zu der ersten Führungspartie 38 in der zu dem Negativglied 28 weisenden Richtung der optischen Achse 15 axial versetzt angeordneten, an die Fassung 36 angeschlossenen in einem Spaltraum 37 zwischen dem seitlichen Rand 32 des Negativgliedes 28 und dem Objektivkörper 18 bewegbaren weiteren Führungspartie 44 an einem weiteren an dem Objektivkörper 26 ausgebildeten Führungsabschnitt 46 geführt. Der Führungsabschnitt 46 ist als eine zu dem Führungsabschnitt 40 koaxiale Hülsenführung gestaltet, in der die weitere Führungspartie 44 mit einer zylindermantelförmigen Führungsfläche geführt ist. Der Durchmesser der Hülsenführung des Führungsabschnitts 46 ist dabei größer als der Durchmesser der Hülsenführung des Führungsabschnitts 40. Um eine Überbestimmung zu vermeiden, haben die erste Führungspartie 38 und der erste Führungsabschnitt 40 einerseits und die weitere Führungspartie 44 und der weitere Führungsabschnitt 46 andererseits eine unterschiedliche Passung. Z. B. kann die Passung der ersten Führungspartie 38 und des ersten Führungsabschnitts 40 das Passungsmaß G7/h6 haben und die Passung der weiteren Führungspartie 44 und des weiteren Führungsabschnitts 46 G7/h8 betragen.
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Das Negativglied 28 und das Positivglied 34 in dem Mikroskop-Hauptobjektivsystem 14 überführen einen Strahlengang 48 aus dem Objektbereich 16 in einen Strahlengang 50, der afokal ist. Das in der Fassung 30 aufgenommene Negativglied 28 weist dabei einen Linsendurchmesser DH auf, der größer ist als der Linsendurchmesser DP des Positivglieds 34. Die dem Objektbereich 16 zugewandte Abschlusslinsenfläche 54 des Positivglieds 34 hat einen Krümmungsradius r, für den gilt: |r| ≤ 500mm. Für die dem Objektbereich 16 zugewandte Abschlusslinsenfläche 52 des Negativglieds 28, welche die Frontfläche des Objektivs ist, gilt entsprechendes. Die dem Objektbereich 16 abgewandte Abschlusslinsenfläche 56 des Negativglieds 28 hat demgegenüber einen Krümmungsradius r, für den gilt: |r| ≤ 70mm. Mit dieser Topografie der Abschlusslinsenflächen 52, 54, 56 lässt sich gewährleisten, dass der durch das Mikroskop-Hauptobjektivsystem 14 geführte Beleuchtungsstrahlengang 26 in dem binokularen Beobachtungsstrahlengang 21 des Operationsmikroskops 10 keine störenden Reflexe von Beleuchtungslicht hervorruft.
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Das Mikroskop-Hauptobjektivsystem 14 enthält eine an dem Objektivkörper 26 gelagerte Verstelleinrichtung 60. Die Verstelleinrichtung 60 weist einen Drehknopf 62 auf, der an einer Antriebswelle 64 festgelegt ist. Die 2 zeigt das Wechselobjektiv 14 als Schnitt entlang der Linie II - II in 1. Die Antriebswelle 64 hat eine in einer zu der optischen Achse 15 senkrechten Ebene liegende Drehachse 65. Sie ist mittels eines Getriebes mit einem Zahnrad 66, das in eine an der Fassung 36 des Positivglieds 34 mit einem Anschlussstift 69 festgelegte Zahnstange 68 eingreift, mit dem Positivglied 34 gekoppelt. Mit diesem Getriebe wird ein in die Antriebswelle 64 eingeleitetes Drehmoment in eine an der Fassung 36 des Positivglieds 34 zu der optischen Achse 15 parallele und hierzu axial versetzt angreifenden Linearkraft gewandelt.
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Die 3 zeigt ein Wechselobjektiv 114, das einen zu dem anhand der 1 beschriebenen Mikroskop-Hauptobjektivsystem 14 im Grundsatz gleichen Aufbau hat. Die Baugruppen des Wechselobjektivs 114, die Baugruppen in dem Mikroskop-Hauptobjektiv 14 funktional entsprechen, sind in der 2 mit in Bezug auf die 1 um die Zahl 100 erhöhten Zahlen als Bezugszeichen kenntlich gemacht.
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Für das Verstellen des Positivglieds 134 gibt es in dem Wechselobjektiv 114 eine Verstelleinrichtung 160 mit einem Elektromotor 162. Der Elektromotor 162 ist mit der Antriebswelle 164 gekoppelt, die mit dem das Zahnrad 166 aufweisenden Getriebe die Drehbewegung der Antriebswelle 164 in eine lineare Bewegung der Zahnstange 168 wandelt, an der das Positivglied 136 mittels des Anschlussstifts 169 festgelegt ist.
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Die 3 zeigt das Wechselobjektiv 114 in einer Einstellung, bei der die weitere Führungspartie 144 der Fassung 136 des Positivglieds in dem Spaltraum 137 zwischen dem seitlichen Rand 132 des Negativglieds 128 und dem Objektivkörper 126 positioniert ist. Der Objektivkörper 126 hat als Anschlusseinrichtung für das Anschließen an einen Operationsmikroskop-Grundkörper ein Außengewinde 127. Der Objektivkörper 126 kann damit in die Objektivöffnung eines Operationsmikroskop-Grundkörpers eingeschraubt werden.
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Die beiden zueinander axial versetzt angeordneten Führungspartien 138, 144 der Fassung 136 für das Positivglied 134 gewährleisten, dass die Fassung 136 aufgrund des Kippmoments, mit dem die Fassung beim Verstellen des Wechselobjektivs 114 beaufschlagt wird, in dem Objektivkörper 126 nicht verklemmt.
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Die 4 zeigt ein Wechselobjektiv 214, das einen zu dem anhand der 1 beschriebenen Mikroskop-Hauptobjektivsystem 14 im Grundsatz gleichen Aufbau hat. Die Baugruppen des Wechselobjektivs 214, die Baugruppen in dem Mikroskop-Hauptobjektiv 14 funktional entsprechen, sind in der 2 mit in Bezug auf die 1 um die Zahl 200 erhöhten Zahlen als Bezugszeichen kenntlich gemacht.
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Für das Verstellen des Positivglieds 234 gibt es in dem Wechselobjektiv 214 eine Verstelleinrichtung 260 mit einem Drehknopf 262, der an einer Antriebswelle 264 festgelegt ist. Die Verstelleinrichtung 260 hat ein Getriebe mit einem an die Antriebswelle 264 angeschlossenen Kopplungsglied 268, in dem ein zu der Achse 265 der Antriebswelle 264 exzentrisch angeordneter Mitnehmerstiftstift 269 um die zu der Achse 265 parallele exzentrische Achse 267 drehbar gelagert ist. Der Mitnehmerstift 269 wirkt als Kraftübertragungselement und ist an der Fassung 236 des Positivglieds 234 festgelegt. Bei einem Bewegen des Drehknopfs 262 um die Achse 265 der Antriebswelle 264 wird das Positivglied 234 über den Mitnehmerstift 269 in der Richtung der optischen Achse 215 verlagert und gleichzeitig um die optische Achse 215 gedreht. Die bei einem Verstellen des Drehknopfs 262 hervorgerufene Drehbewegung des Positivglieds 234 wirkt dabei einem Verklemmen der Fassung 236 des Positivglieds in dem Objektivkörper 226 entgegen.
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Die 5 zeigt ein Wechselobjektiv 314, das einen zu dem anhand der 3 beschriebenen Wechselobjektiv 214 im Grundsatz gleichen Aufbau hat. Die Baugruppen des Wechselobjektivs 314, die Baugruppen in dem Wechselobjektiv 214 funktional entsprechen sind in der 4 mit in Bezug auf die 3 um die Zahl 100 erhöhten Zahlen als Bezugszeichen kenntlich gemacht.
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Für das Verstellen des Positivglieds 334 gibt es in dem Wechselobjektiv 314 eine Verstelleinrichtung 360 mit einem Drehknopf 362, der an einer Antriebswelle 364 festgelegt ist. Die Verstelleinrichtung 360 hat ein vorzugsweise als Untersetzungsgetriebe ausgebildetes Getriebe mit einem mit der Antriebswelle 364 über einen Zahnkranz 363 gekoppelten, um eine zu der Achse 365 der Antriebswelle 364 parallele Achse 371 drehbar gelagerten Zahnrad 373. Das Zahnrad 373 bewegt einen zu der Achse 371 des Zahnrads 373 exzentrisch angeordneten Mitnehmerstiftstift 369, der an der Fassung 336 des Positivglieds 334 festgelegt ist. Bei einem Bewegen des Drehknopfs 362 um die Achse 365 der Antriebswelle 364 wird hier das Positivglied 334 in der Richtung der optischen Achse 315 verlagert und dabei gleichzeitig um die optische Achse 315 gedreht. Indem das Getriebe der Verstelleinrichtung 360 als Untersetzungsgetriebe ausgeführt wird, lässt sich erreichen, dass der Drehknopf 362 um mehr als 180° um die Achse 365 der Antriebswelle 364 bewegt werden muss, um das Positivglied 334 zwischen zwei Endstellungen zu verlagern.
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Die 6 zeigt ein weiteres Wechselobjektivs 414 mit einem Operationsmikroskop-Grundkörper 412, das im Grundsatz den Aufbau des anhand der 2 beschriebenen Wechselobjektivs 114 hat. Anders als das Wechselobjektiv 12 hat das Wechselobjektiv 414 jedoch kein Außengewinde für den Anschluss an einen Operationsmikroskop-Grundkörper sondern weist als Anschlusseinrichtung für das Anschließen an einem Operationsmikroskop-Grundkörper einen Objektivkörper 426 mit einer Kerbe 417 auf, die mit einer an dem Operationsmikroskop-Grundkörper 412 festgelegten Blattfeder 419 einen Rastmechanismus bildet, der das Wechselobjektiv 414 in dem Operationsmikroskop-Grundkörper 412 lösbar festhält. Mit diesem Rastmechanismus lässt sich erreichen, dass das Wechselobjektiv 414 in einem Operationsmikroskop-Grundkörper 412 festgelegt werden kann, ohne dass es hierfür um die optische Achse 415, gedreht werden muss, wie dies bei den anhand der 1 bis 4 beschriebenen Wechselobjektiven der Fall ist.
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Zusammenfassend sind insbesondere folgende bevorzugte Merkmale festzuhalten: Ein Operationsmikroskop-Objektiv 10 mit einstellbarer Schnittweite hat eine optische Achse 15 und weist einen Objektivkörper 26 auf, in dem ein dem Objekt zugewandtes einen seitlichen Rand 32 aufweisendes Negativglied 28 festgelegt ist und in dem ein Positivglied 34 verlagert werden kann. Das Positivglied 34 ist in einer Fassung 36 aufgenommen, die mit einer ersten Führungspartie 38 an einem ersten an dem Objektivkörper 26 ausgebildeten Führungsabschnitt 40 in der Richtung der optischen Achse 15 beweglich geführt ist. Mit einer zu der ersten Führungspartie in der zu dem Negativglied 28 weisenden Richtung der optischen Achse 15 axial versetzt angeordneten an die Fassung 36 des Positivgliedes 34 angeschlossenen zwischen dem seitlichen Rand des Negativgliedes 28 und dem Objektivkörper 26 bewegbaren weiteren Führungspartie 44 ist das Positivglied an einem weiteren an dem Objektivkörper 26 ausgebildeten Führungsabschnitt 46 geführt.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Operationsmikroskop
- 12,412
- Grundkörper
- 14, 114, 214, 314, 414
- Mikroskop-Hauptobjektivsystem
- 15,115,215,315, 415
- optische Achse
- 16
- Objektbereich
- 18
- Zoomsystem
- 17
- Doppelpfeil
- 20
- Binokulartubus
- 21
- Beobachtungsstrahlengang
- 22
- Binokulareinblick
- 23
- Beleuchtungsstrahlengang
- 24
- Beleuchtungseinrichtung
- 26,126,226,426
- Objektivkörper
- 28,128,228
- Negativglied
- 30,36,136,236,336
- Fassung
- 32,132
- seitlicher Rand
- 34,134,234,334
- Positivglied
- 38,44,144
- Führungspartie
- 40,46,140,146
- Führungsabschnitt
- 48,50
- Strahlengang
- 52,54,56
- Abschlusslinsenfläche
- 60,160,260,360
- Verstelleinrichtung
- 62,262,362
- Drehknopf
- 64,164,264,364
- Antriebswelle
- 65,265,267,365,371
- Drehachse
- 66,166,373
- Zahnrad
- 68,168
- Zahnstange
- 69,169
- Anschlussstift
- 114,214,314,414
- Wechselobjektiv
- 127
- Außengewinde
- 162
- Elektromotor
- 268
- Kopplungsglied
- 269,369
- Mitnehmerstift
- 417
- Kerbe
- 419
- Blattfeder
