DE3318011C2

DE3318011C2 - Zusatzeinrichtung für Stereomikroskope

Info

Publication number: DE3318011C2
Application number: DE3318011A
Authority: DE
Inventors: Friedrich K. Dr. 7080 Aalen Möllring; Helmuth 7082 Oberkochen Wintersteiner
Original assignee: Carl Zeiss AG
Current assignee: Carl Zeiss AG
Priority date: 1983-05-18
Filing date: 1983-05-18
Publication date: 1985-11-14
Also published as: CH664223A5; DE3318011A1

Abstract

Die Zusatzeinrichtung besteht aus einem zwischen dem Mikroskopkörper (1) und dem Beobachtungstubus (2) eingesetzten Zwischenstück (4) und einer gegen das Hauptobjektiv (15) des Stereomikroskops auswechselbaren Aufnahme (19) für ein Makroobjektiv (18). In der Aufnahme (19) ist das Makroobjektiv (18) zentrisch vor einem der beiden stereoskopischen Beobachtungskanäle (A, B) befestigt. Im Zwischenstück (4) befindet sich ein Strahlteiler (17) zur Aufteilung des durch das Makroobjektiv (18) vom Objekt entworfenen Bildes auf beide Okulare (3a, 3b) des Stereomikroskops. Mit dieser Zusatzeinrichtung kann ein herkömmliches Stereomikroskop zu einem Makroskop umgerüstet werden.

Description

Die Erfindung betrifft eine Zusatzeinrichtung für Stereomikroskope mit einem zwischen einem Mikroskopkörper und einem binokularen Beobachtungstubus angeordneten Mittelteil, das in den Strahlengang einbringbare Strahlteiler oder Umlenkspiegel aufweist

Stereomikroskope werden zur Beobachtung und Photographie von räumlich strukturierten Objekten im Vergrößerungsbereich zwischen etwa lfach bis 50fach benutzt. In einem äh*Jichen Vergrößerungsbereich arbeiten auch die sogenannten Makroskope.die in der Regel ebenfalls mit einem Binokulartubus ausgerüstet sind, objektseitig jedoch »monobjektiv« aufgebaut sind. Makroskope eignen sich insbesondere zur Beobachtung von ebenen Objekten und bieten dort Vorteile wegen der im Vergleich zu Stereomikroskopen in der Regel besseren Abbiidungsqualität infolge des /cnlrisch benutzten Objektivs. Diese Vorteile wirken sich insbesondere bei der Photographie sogar räumlicher Objekte aus, da Stereobilder äußerst selten verlangt werden. Daneben ist der Fortfall von Parallaxen günstig bei der Vermessung von Objekten.

Makroskope und Stereomikroskope werden aufgrund ihres unterschiedlichen Aufbaues von den Geräteherstellern als separate Instrumente angeboten. Daneben ist es aus der CH-PS 5 65 379 bekannt, das Hauptobjektiv eines Stereomikroskops zentrisch vor einen der beiden stereoskopischen Beobachtungskanäle zu schwenken, um auf diese Weise die oben geschilderten Vorteile eines Makroskops in einem Stereomikroskop zu realisieren. Diese bekannte Lösung hat jedoch einmal den Nachteil, daß in Schaltstellung »Makroskop« nur monokulare Beobachtung möglich ist. Zum anderen eignet sich diese Lösung überhaupt nicht für Ste^reomikroskope mit zwei getrennten Objektiven (nachGrcenoiigh).

Aus der EP-A-72 652 ist ein Stereomikroskop mit variablem Konvcrgcnzwinkel bekannt, mit dem theoretisch auch der Konvcrgenzwinkcl 0 eingestellt werden kann, wobei dann das Objekt binokular durch das zentrisch benutzte Hauptobjektiv beobachtet wird. Dazu besitzt dieses Stereomikroskop einen direkt hinter dem Hauptobjektiv angeordneten, längs der optischen Achse verschiebbaren Strahlteiler. Ein solcher Aufbau läßt sich nicht nachträglich durch einfaches Umrüsten vorhandener Stereomikroskope realisieren sondern erfordert die Konzeption eines völlig neuen Gerätes.

In der US-PS 31 73 984 ist ein Stereomikroskop beschrieben, das einen aus austauschbaren Komponenten bestehenden Aufbau besitzt. Dabei kann der die Vergrößerungswechsler enthaltende Mikroskopkörper mit

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einem relativ schwach vergrößernden Hauptobjektiv gegen einen zweiten Mikroskopkörper ersetzt werden, in dem ein strahlteilendes Prismensystem befestigt ist, das zentrisch hinter einem zweiten, stark vergrößernden Objektiv angeordnet ist. Mit einem hinter dem Strahlteilcr angeordneten und als Blende wirkenden, schaltbaren Prismenkörper lassen sich unlerschiedlichePupillcnhiiiricn in beiden Tcilslruhlcngfingcn abschalten, so daß ein Wechsei von stcrcoskopischcr Beobachtung und binokular-wmonoskopischer« Beobachtung durch das gleiche Objektiv möglich ist. Auch hier wird also in Schaltstellung »Stereo« und in Schaltstellung »Makro« jeweils das gleiche Objektiv, einmal exzentrisch und einmal zentrisch, benutzt

Eine solche Anordnung erfordert die Auswechslung nahezu des gesamten Mikroskopkörpers und ist daher nicht ohne weiteres zur Umrüstung vorhandener Stereomikroskope geeignet

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Zusatzeinrichtung für Stereomikroskope zu schaffen, mit deren Hilfe das Stereomikroskop auf möglichst einfache Weise und ohne Einschränkung voii Funktionen als Makroskop benutzt werden kann.

Ausgehend von einem Stereomikroskop nach dem Oberbegriff wird diese Aufgabe gemäß dem Kennzeichen des Hauptanspruchs dadurch gelöst, daß

- am Mikroskopkörper ein gegen für stereoskopisches Betrachten vorgesehenes Doppel- oder Hauptobjekliv auswechselbares Makroobjektiv mittels einer Haltevorrichtung derart anbringbar ist, daß das Makroobjektiv zentrisch zu einem ersten von zwei durch das Doppel- oder Hauptobjektiv vorgegebenen Beobachtungskanälen angeordnet ist

— das Mittelteil ein in den ersten Beobaehiungskanai bringbares Strahlteilerprisma aufweist zur Aufteilung des bei angesetztem Makroobjektiv im ersten Beohachtungskanal verlaufenden Strahlenbündels auf beide Okulare.

Stereomikroskope besitzen meist ein Mittelteil, welches die Optik zur Ausspiegelung aus einem der beiden Beobachtungskanäle in einen Phototubus enthält In der Regel ist dieses Mittelteil als auswechselbares Zusatzteil zwischen dem Mikroskopkörper und dem abnehmbaren Bcobachtungstubus befestigt Der meist schaltbare Strahllcilcr oder Vollspiegel zur Ausspicgelung in das Photookular befinde· sich dann im lclczcntrischcn Strahlengang zwischen dem Vergrößerungswechsler und der Tubuslinse dec Stereomikroskops. Es ist ohne weiteres möglich, in einem solchen Mittelteil einen weiteren Strahlteiler einzusetzen. Ohne größere Umbauten vorzunehmen kann dieser Strahlteiler entweder auf dem ohnehin zum Schalten in Stellung »Photographic« vorhandenen Schieber befestigt werden, oder er kann, falls das Mittelteil auswechselbar ist, in einem separaten, zweiten Mittelteil untergebracht werden.

Als Makroobjektiv kann beispielsweise ein handelsübliches Phötoobjektiv in Retro-Stellung benutzt werden, das mit einem Filtergewinde an einer zu diesem Zwecke vorgesehenen, auswechselbaren Aufnahme des Mikroskopkörpers befestigt ist.

Es ist jedoch auch vorteilhaft, das Makroobjektiv als Doppelobjektiv aus einem mit seiner Achse senkrecht auf der Objektebenf stehenden und einem zweiten, mit seiner Achse gegen die Objektebene geneigten Teilobiektiv aufzubauen und das Mittelteil mit einem Ansatz zur Befestigung einer Beleuchtungseinrichtung zu versehen, die mit dem zweiten Beobachtungskanal gekoppelt ist Mit einer solchen, nachstehend als Ausführungsbeispiel noch näher beschriebenen Anordnung ist auf besonders einfache und kompakte Weise eine Aufliehtbclcuchlung des »monobjckiiv-binokular« beobachteten Objekts zu realisieren.

Weiterhin kann es zweckmäßig sein das Makroobjektiv als Doppelobjektiv aus zwei mit ihren Achsen scnkrecht auf der Objektebene stehenden Objektiven aufzubauen und im Mittelteil, von der Objektseite hergesehen vor dem Strahlteilerprisma ein zweites, strahlvereinigendes Prisma anzuordnen, welches Licht aus dem zweiten Beobachtungskanal in den ersten Beobachtungskanal einspiegelt Mit dieser Maßnahme wird ein überlagertes Bild zweier um den Abstand der Stereokanäle auseinanderliegender Objektfelder erzeugt Das so modifizierte Stereomikroskop kann dann als Vergleichsmakroskop, beispielsweise für Untersuchungen in der Ballistik dienen.

Weitere vorteilhafte Auägestaltuugen der Erfindung werden nachstehend anhand der F i g. 1 — 6 der beigefügten Zeichnungen näher erläutert Dabei zeigt

F i g. 1 eine Prinzipskizze eines herkömmlichen Stercorrvkroskops mit Phototubus;

F i g. 2 eine Prinzipskizze des Mikroskops aus F i g. I mit Zusatzeinrichtung gemäß der Erfindung in einer ersten Ausführungsform:
F i g. 3 eine Prinzipskizze des Mikroskops aus F i g. 1 mit Zusatzeinrichtung gemäß einer zweiten Ausführangsform;

Fig.4 eine Prinzipskizze einer leicht geänderten Ausführungsform des Mittelteils 4 aus F i g. 2;
F i g. 5 eine Prinzipskizze einer geänderten Ausführungsform des Prismensystems aus F i g. 3;

F i g. 6 eine Prinzipskizze des Mikroskops aus F i g. 1 mit Zusatzeinrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform.
Das in F i g. 1 dargestellte Stereomikroskop besitzt einen Hauptkörper 1, in dem u. a. ein mittels Drehknöpien 10a und 106 an beiden Seiten des Hauptkörpers 1 betätigbarer Vergrößerungswechsler in Form eines doppelten F'ernrohrsystems Ha, Ub angeordnet, ist. Am unteren Ende des Hauptkörpers i ist über eine Schwalbe abnehmbar eine Aufnahme 5 befestigt, in die ein von beiden Beobachtungskanälen A und B gemeinsam exzentrisch durchsetztes Hauptobjcktiv 15 eingeschraubt ist. Der Hauptkörper 1 ist über ein Stativ 6 höhenverstellbar über einem Slandfuß 7 befestigt, der gleichzeitig als Objektauflage dient.

Am oberen Teil des Mikroskops ist ebenfalls abnehmbar ein Beobachtungstubus 3 befestigt. Der Tubus 3 trtgt die O'kulare und enthält ein Tubuslinsensystem 13a/130 sowie das übliche Prismensystem 12a und 126 zur Bildaufrichtung und Anpassung der stereoskopischen Beobachtungsbasis an den Augenabstand des Betrachters.

Zwischen dar* Beobachtungstubus 2 und dem Mikioskopkörper 1 ist ein Zwischentubus 4 eingefügt, an dem über ein Photookular 8 die Kamera 9 befestigt ist. im Zwischentubus 4 ist ein Spiegelprisma JI4 .«-,erikrecht zur optischen Achse verschiebbar gelagert und kann mittels einer Handhabe 16 in den mit B bezeichneten Stereokanal eingeschoben werden, wenn das auf dem Stativfuß 7 aufgelegte Objekt photographiert werden soll. In dieser Schaltstellung kann das Objekt dann nur noch monokular beobachtet werden.
Bis hierher entspricht der beschriebene Aufbau dem

eines bekannten, herkömmlichen Stereomikroskops.

Die Zusatzeinrichtung zur Verwandlung des Stereomikroskops in ein Makroskop umfaßt, wie in F i g. 2 dargestellt, eine anstelle der Aufnahme 5 Tür das Hauptobjektiv am Mikroskopkörper 1 zu befestigende Auf- nähme 19, die ein zentrisch zum Beobachtungskanal B orientiertes Gewinde 20 trägt. An dies Gewinde ist ein Photoobjektiv 18 mit seinem Filtergewinde angeschraubt.

Die Zusatzeinrichtung umfaßt weiterhin ein Strahltei- to ierprisma 17 im Phototubus 4, welches anstelle des Spiegelprismas 14 mit Hilfe der Handhabe 16 im einer dritten Schaltstellung in den Strahlengang eingeschoben werden kann. Der Sirahlteilcr 17 verzweigt den Beobachtungskanal B. vor dem das als Makroobjektiv dienende, r> umgekehrte benutzte Photoobjckliv 18 zeniriseh angeordnet ist. auf beide Okulare 3;) und 36 des Bcobachlungstubus 2. Das Tcilcrprisma 17 besitzt dazu neben ijrr loilvpr^nirirohrn l'liirho !7:7 M™ Inru'rn cjos f!l:i>-blocks eine parallel dazu angeordnete, als Vollspiegel wirkende Fläche 176 zur Umlenkung des ausgespiegelten Teils des Lichtes aus dem Beobachtungskanal B in das Okular 3a.

In der in Fig. 2 skizzierten Schaltstellung wird das Objektiv also wie in einem Makroskop »monobjektivbinokular« beobachtet. Nach Umschaltung mittels der Handhabe 16 in die in F i g. 1 skizzierte Stellung, d. h. dem Einschalten des Spiegelprismas 54 anstelle des Teilerprismas 17 in den Beobachtungskanal B, kann das Objekt durch das Objektiv 18 photograpihiert werden, wobei der Photostrahlengang senkrecht auf der Objektebene steht.

Wenn das Spiegelprisma 14 als Strahlteilerwürfel ausgebildet ist, kann während der Herstellung der Makrophotographie des Objekts gleichzeitig monokular beob- s^r> achtel werden. Binokulare Beobachtung wahrend des Photographicrens ist dann möglich, wenn das als Strahlteilcr ausgebildete Prisma 14,7 mit einer zweiten, separaten Handhabe 166 gekoppelt ist und im B<2obachtungskanal B unterhalb des Teilerprismas 17 eingeschoben wird, wie dies in I' i g. 4 skizziert ist.

In den in den F i g. 2 und 4 gezeigten Schaltstellungen ist die Länge des Strahlwegs vom Objekt in die beiden Okulare 3a und 36 unterschiedlich und zwar um den Glasweg zwischen den Flächen 17a und 176 des Strahlteilers 17. Diese Differenz wirkt sich jedoch nicht auf die Bildlage aus, da das Prisma 17 ja im telezentrischen Strahlengang zwischen dem auf 00 eingestellten Objektiv 18 und dem Tubuslinsenpaar 13a und 13b angeordnet ist. Es tritt lediglich eine geringe Pupillenverschiebung auf, die aber die visuelle Beobachtung nicht wahrnehmbar beeinflußt

In F i g. 3 ist eine gegenüber F i g. 2 abgeänderte Ausführungsform der Zusatzeinrichtung für dlas Stereomikroskop aus F i g. 1 dargestellt. Zwischen dem Mikroskophauptkörper 1 und dem Beobachtungstubus 2 ist ein Phototubus 26 als Zwischenstück eingesetzt, der auf der dem Photoausgang entgegengesetzten Seile eine Beleuchtungseinrichtung bestehend aus einer Glühlampe 23 und einem Kollektorlinsensystem 21 in einem Ge- t>o hiiusc 22 trägt. An der Stelle des Durchiritts des Beobüchtungskanals B durch das Zwischenstück 26 ist ein feilerprisma 24 angeordnet, welches das vom Objekt kommende Licht zu 50% auf das Okular 36 und zu 50% zur Kamera 9 lenkt Neben dem Prisma 24 ist ein Vo!!- spiegel 25 angeordnet, der das Licht der Lichtquelle 23 in den nunmehr zum Beleuchtungsstrahlengang gewordenen ehemaligen Beobachtungskanal A einspiegelt

Eine Aufnahme 29 ist vor den Hauptkörper 1 gesetzt und enthält ein Doppelobjektiv bestehend aus zwei Teilobjektiven 28 und 29. Das Teilobjektiv 28 befindet sich in ähnlicher Weise wie das Objektiv 18 in F i g. 2 zentrisch und mit seiner optischen Achse parallel zur Achse der Optik des Hauptkörpers 1 vor dem Beobachtungskanal B. Das zweite Teilobjektiv 27 ist gegen das Teilobjektiv 28 geneigt eingebaut derart, daß sich die beiden Achsen der Objektive in der Objektebene schneiden. Zur Strahlumlenkung ist vor das Teilobjektiv 27 ein achromatisches Prisma 29 gesetzt.

Mit dieser Ausrüstung ist das Stereomikroskop in ein Photomakroskop mit integrierter Auflichtbelcuchtung verwandelt. Wird mit Hilfe einer hier nicht dargestellten Handhabe ähnlich der in den I·' i g. I und 2 der Sirahlicilcr 24 und der Spiegel 25 aus dem Strahlengang entfernt und dafür das in Fig.5 dargestellte Prisma 31 eingeschoben, dann ist wie bei einem Makroskop »mnnobjckliv-hinolciil:irr« Beobachtung ties Objekts durch das zcnlrisch benutzte Objektiv 28 möglich.

Das Prisma 31 unterscheidet sich von dem in F i g. 2 dargestellten Prisma 17 lediglich dadurch, daß auf die voll verspiegelte Fläche 176 ein Prisma 32 aufgesetzt ist. Die Fläche 176 wirkt nun als doppelter Vollspiegel, über die sowohl das Licht der Lampe 23 in den Stereokanal A eingespiegelt als auch das am halbdurchlässigen Strahlteiler 17d reflektierte Licht aus dem Beobachtungskanal ßin das C'Vular 176gelenkt wird.

Anstelle des Lampengehäuses 22 kann natürlich auch eine Projektionseinheit an den Zwischenkörper 26 angeschlossen werden, die beispielsveise dazu dient eine Strichplatte o. ä. in die Objektebeiii. abzubilden.

Das in Fig.6 dargestellte Instrument stellt ein Vergleichsmakroskop dar, das aus dem Stereomikroskop durch Modifikation mittels eines dritten Ausfiihrungsbcispiels einer Zusatzeinrichtung hervorgegangen ist

Zwischen dem Hauptkörper 1 und dem Beobachtungstubus 2 ist ein Zwischenstück 4c· eingesetzt, das neben dem bereits in Verbindung mit den F i g. 2, 4 und 5 beschriebenen Strahlteilerprisnia 17 ein weiteres strahlvcrcinigendcs Prisma 37 besitzt. Dies Prisma 37 entspricht in seinem Aufbau dem Prisma 17, ist jedoch spiegelsymmetrisch zur Waagerechten vor dem Prisma 17 angeordnet und spiegelt somit das an der Fläche 376 reflektierte Licht des Beobachtungskanals A in den Kanal Sein.

Vor dem Hauptkörper 1 ist eine Aufnahme 33 gesetzt, die ein Doppelobjektiv bestehend aus zwei mit ihren Achsen parallel zueinander ausgerichteten Einzelobjektiven 34 und 35 enthält. Mit diesen Objektiven werden zwei nebeneinanderliegende Objektfelder 0\ und Gi abgebildet und sind infolge der Strahlvereinigung an der Fläche 37a des Prismas 37 einander überlagert zu beobachten.

Das Teil-Objektiv 35 ist separat fokussierbar, um eine exakte Scharfstellung der beiden miteinander zu vergleichenden Objekte unabhängig von ihrer Auflage zu ermöglichen. Hinter den Objektiven 34 und 35 sind Blenden bzw. Komplemcntärfarbfilter 38 und 39 auswechselbar angeordnet um wahlweise einen der beiden Vergleichsslrahlcngängc abzudecken bzw. Abweichungen der beiden Objekte mit Hilfe des Komplcmentärfarbenverglcichs deuilicher hervorzuheben.

An der Teilcrfläche 37a des Prismas 37 werden 50% des Lichts aus den beiden Beobachtungskanälen A und B in Richtung des Okulartubus 2 gelenkt Die restlichen 50% treten entlang der mit C bezeichneten Achse aus und gelangen in den hier nicht dargestellten Phototubus.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

33 18 Oil Patentansprüche:

1. Zusatzeinrichtung für Stereomikroskope mit einem zwischen einem Mikroskopkörper (t) und einem binokularen Beobachtungstubus (2) angeordneten Mittelteil (4, 26), das in den Strahlengang einbringbare Strahlteiler oder Umlenkspiegel aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß

to

— am Mikroskopkörper (1) ein gegen für stereoskopisches Betrachten vorgesehenes Doppeloder Hauptobjekliv (15) auswechselbares Makroobjektiv (18) mittels einer Haltevcrrichtung (19) derart anbringbar ist, daß das Makroobjektiv zentrisch zu einem ersten (B) von zwei durch das Doppel- oder Hauptobjektiv vorgegebenen Beobachtungskanälen angeordnet ist

— das Mittelteil (4, 26) ein in den ersten Beobachtungsk£T.3l (B) bringbares Strahlteilerprisma (17, 31) aufweist zur Aufteilung des bei angesetztem Makroobjektiv im ersten Beobachtungskanal verlaufenden Strahlenbündels auf beide Okulare.

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2. Zusatzeinrichtung für Stereomikroskope nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Strahlteilerprisma (17, 31) senkrecht zur optischen Achse des Mikroskops verschiebbar gelagert ist

3. Zusatzeinrichtung für Stereomikroskope nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittelteil (4,26) auswechselbar ist.

4. Zusatzeinrichtung für Ste-. eomikroskope nach Anspruch 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittelteil (4,26) einen Ansatz zui Befestigung einer J5 Einrichtung (22) zur Beleuchtung und einen Umlenkspiegel (25) zur Einspiegelung des Beleuchtungslichts in den zweiten Beobachtungskanal (A) aufweist, und das Makro-Objektiv als Doppelobjektiv (27,28) aus einem mit seiner Achse senkrecht auf der Objektebene stehenden, dem ersten Beobachtungskanal (B) zugeordneten und einem mit seiner Achse gegen die Objektebene geneigten, dem zweiten Beobachtungskanal f/tj zugeordneten Teilobjektiv ausgebildet ist

5. Zusatzeinrichtung für Stereomikroskope nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Strahlteilerprisma (31) eine halbdurchlässige Spiegelfläche (17a^ und eine dazu parallele, um den Abstand der beiden Beobachtungskanäie (A, B) versetzte, beidseitig wirksame Vollspiegelfläche (Mb) besitzt.

6. Zusatzeinrichtung für Stereomikroskope nach Anspruch 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittelteil (4b) einen Ansatz zur Befestigung eines Phototubus (8) und einen von der Objektseite gesehen vor dem Strahlteilerprisma (17, 31) angeordneten, zweiten Strahlteiler (Ha)zur Ausspiegelung von Licht aus dem ersten Beobachtungskanal (B) in den Phototubus aufweist.

7. Zusatzeinrichtung für Stereomikroskope nach Anspruch 2 — 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittelteil (4) einen Ansatz zur Befestigung eines Phototubus (8) und ein anstelle des Strahlteilerprismas (17, 31) in den ersten Beobachtungskanal einschaltbares Prisma oder einen Spiegel (14, 24) zur Ausspiegelung von Licht in den Phototubus aufweist.

8. Zusatzeinrichtung für Stereomikroskope nach Anspruch 1 —3, dadurch gekennzeichnet daß im Mittelteil (4c) von der Objektseite gesehen vor dem Strahlteilerprisma (17) ein strahlvereinigendes Prisma (37) angeordnet ist welches Licht aus dem zweiten Beobachtungskanal (A) in den ersten Beobachtungskanal (B) einspiegelt und das Makroobjektiv als Doppelobjektiv (33) aus zwei mit ihren Achsen senkrecht auf der Objektebene stehenden Ol jektiven (34,35) ausgebildet ist

9. Zusatzeinrichtung für Stereomikroskope nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß eines der beiden Teilobjektive (34, 35) gegenüber dem anderen längs der optischen Achse verschiebbar ist.