Der binokulare Reichert-Stereo-Aufsatz (Heimstädt-Aufsatz)

Prof. OStR Erich Steiner

Aus leicht ersichtlichen Gründen ist die Vergrößerung bei Greenough-Mikroskopen beschränkt. Um auch dem Bedürfnis nach stereoskopischer Wirkung bei starken und stärksten Vergrößerungen zu genügen, hat der zum optischen Rechner und Konstrukteur ausgebildete Oskar Heimstädt (1879-1944), der 1905 in Wien bei der optischen Firma Carl Reichert angestellt worden war, um 1920 den nach ihm benannten Stereo-Aufsatz entwickelt.

Das Prinzip des Stereo-Aufsatzes ist folgendes:
Jedes Mikroskop-Objektiv erzeugt ein plastisches Abbild des Objektes, sofern dieses körperlicher Natur ist. Betrachtet man dieses plastische Abbild mit einer vollkommen einwandfrei arbeitenden stereoskopischen Lupe, so wird auch das resultierende stereoskopische Bild von guter Beschaffenheit sein. Nun ist eine gute optische Wirkung bei stereoskopischen Lupen auch mit dem einfachsten Mittel, nämlich der symmetrischen Teilung der abbildenden Strahlenbündel, leicht zu erzielen.

Abb. 1: Prinzip des binokularen Reichert-Stereo-Aufsatzes

Abb. 1 zeigt, in welcher Weise eine stereoskopische Wirkung unter Benützung nur einer Lupenlinse zustande kommt. In dieser ist L die Lupenlinse, O das betrachtete Objekt mit dem Objektpunkt P. Zunächst ist im mittleren Teil der Abbildung die Lupenbetrachtung mit nur einem Auge A dargestellt (Strahlenbündel 1), wobei aber das Auge A in eine für die Lupenbetrachtung ungünstige Entfernung gebracht wurde, um für beide Seharten gleiche Verhältnisse herzustellen. Man sieht, wie der gesamte, vom Objektivpunkt ausgehende Lichtkegel, dessen Basis die freie Fläche der Linse L ist, nur zum geringsten Teil ausgenützt wird. Den ausnützenden Anteil, das Strahlenbündel 1, bestimmt einzig und allein die Augeniris, welche das im Auge zur Wirkung kommende Bündel begrenzt.

Wird nun das Auge nach einer anderen Stelle verschoben, etwa nach A1, so dass es von dem verlängerten Strahlenbündel 2 getroffen wird, ohne durch die Lupenlinse eine Ablenkung zu erfahren, so wird dem Auge an dem neuen Ort eine andere Ansicht des Objektes geboten, oder, mit anderen Worten, die Perspektive des räumlichen Objektes O ist eine andere. Dasselbe ist natürlich der Fall, wenn das beobachtende Auge an die entgegengesetzte Stelle, in den verlängert zu denkenden Strahlengang des Bündels 3 gebracht werden würde. Leitet man nun die äußeren Bündel 2 und 3 nach Passieren der Linse L mit Hilfe von je zwei Prismen in die beiden Augen eines Beobachters, so wird naturgemäß jedem Auge eine andere Perspektive des räumlichen Objektes dargeboten, was eben die Vorbedingung einer stereoskopischen Wahrnehmung ist. Dieselbe Betrachtung und dieselbe Strahlenteilung, wie sie soeben für die Betrachtung und die selbe Strahlenteilung, wie sie soeben für die Lupe angestellt wurde, lässt sich naturgemäß auch beim Mikroskop anwenden.


Aufbau und Stahlengang des Reichertschen Stereo-Aufsatzes
Ein Apparat, bei dem eine derartige Strahlenteilung bewirkt wird, ist der Reichertsche Stereo-Aufsatz (Heimstädt-Aufsatz).

Abb. 2: Aufbau des Reichertschen Stereo-Aufsatzes

Er ist ein vollständiges stereoskopisches Zusatz-Mikroskop, mit welchem das vom Objektiv des Hauptmikroskops entworfene räumliche Bild betrachtet wird. Es besteht aus den beiden Okularen K1 und K2, dem Objektiv O und vier rechtwinkeligen Prismen. Die beiden unmittelbar über O angeordneten Prismen sind Teilungsprismen, welche das aus O tretende kreisförmige Strahlenbündel in zwei mit halbkreisförmigem Querschnitt teilen. Die beiden senkrecht unter den Okularen angeordneten rechtwinkeligen Prismen dienen nur zur Ablenkung der Bündel in die Okulare. Die Optik des Stereo-Aufsatzes ist in das Gehäuse P eingeschlossen, auf dessen oberer Seite die Okulare angeordnet sind. Die Fortsetzung des Körpers P nach unten bildet ein langes Rohr R, auf welchem ein zweites äußeres Rohr gleitet. Das äußere Rohr A trägt die Hilfslinse V (Brennweite 144 mm), welche die Aufgabe hat, die optische Tubuslänge des Mikroskop-Objektives so weit zu reduzieren, dass das von diesem erzeugte Bild in der durch Pfeile angedeuteten Objektebene oberhalb von L des zusätzlichen Stereo-Mikroskops entworfen wird. Die Linse L im inneren Rohr hat die Funktionen einer Feldlinse, ähnlich der Kollektivlinse eines Okulars zu erfüllen. Von Wichtigkeit ist die Überkreuzung der Strahlenbündel durch die besondere Anordnung der Teilungsprismen, weil dadurch die Orthoskopie des stereoskopischen Bildes erreicht wird. Die Teilung des Strahlenkegels ist dabei an der günstigsten Stelle vorgenommen worden, nämlich dort, wo ein Bild der das Strahlenbündel begrenzenden wirksamen Blendenöffnung – der Austrittspupille – von genügender Größe entworfen wird. Die Querschnitte der beiden Teilbündel bilden Halbkreise, deren Schwerpunkte gewissermaßen als die Zentren der zugehörigen Perspektiven angesehen werden können. Sie sind über den Okularen als kleine helle Halbkreise zu erkennen. Aus der Abb. 2 geht auch unmittelbar hervor, dass der stereoskopische Effekt bei Verwendung einer Lupenlinse von deren freien Öffnung, bei dem zusammengesetzten stereoskopischen Mikroskop daher von der numerischen Apertur des Objektives abhängig ist. Beim Gebrauch des Stereo-Aufsatzes ist streng darauf zu achten, dass der Rand des äußeren Rohres (Gravierung „M“) die Marke „M“ des inneren Rohres berührt. Das innere Rohr hat zusätzlich noch Teilstriche im Abstand von 10 mm eingraviert, damit man den Auszug des äußeren Rohres abschätzen kann. Dann wird der Stereo-Aufsatz auf den monokularen Mikroskoptubus aufgesetzt, hineingeschoben und der Klemmring der Zentralklemmung C durch Rechtsdrehen fest angezogen. Der Stereo-Aufsatz muss gut und zentrisch im Mikroskoptubus sitzen. Die Einstellung auf die Augenentfernung erfolgt durch den Trieb T. Eine mit diesem verbundene Skala Z gibt die Augenweite in Millimetern an.

Vergrößerung durch Objektiv und Okulare
Beim Stereo-Aufsatz müssen ausgesuchte, identische Okular-Paare – bei alten Reichert-Okularen mit „S“ bzw. „St“ (Stereo) graviert - verwendet werden.
Das Mikroskop muss bei Verwendung mittelstarker und stärkerer Objektive (ca. ab Objektivvergrößerung 20x) unbedingt mit einem Kondensor ausgestattet sein. Auch sollten die Präparate bei stärkerer Vergrößerung möglichst dünn sein, da bei zu dicken Präparaten die unter- und oberhalb der Einstellebene liegenden Objektstellen die Beobachtung stören und eine gewisse Unruhe im Bild hervorbringen.
Bei Benützung des Stereo-Aufsatzes wird die am Mikroskop erzielte Vergrößerung gegenüber der normalerweise ohne den Aufsatz erreichten Vergrößerung auf etwa zwei Drittel herabgesetzt. Man verwendet daher zum Ausgleich dieses Umstandes vorteilhaft stärkere Okulare.
Man kann durch Verstellen des Aufsteckrohres A die Wirkung abweichender Deckglasdicke ausgleichen, und zwar hat man bei zu dünnem Deckglas das Rohr herauszuziehen, bei zu dickem Deckglas über die Marke M einzuschieben.
Der Stereo-Ausatz kann auf jedem monokularen Mikroskop mit Normtubus verwendet werden (Abb. 3)

Abb. 3: Stereo-Aufsatz auf einem Leitz-Mikroskop

Stereo-Lupe
In dieser Verwendung wird der Stereo-Aufsatz auf einem beweglichen Stativ untergebrach (Abb. 4). Das Aufsteckrohr A (siehe Abb. 2) wird durch ein auswechselbares Aufsteckrohr, auf dem „Lupe“ eingraviert ist, ersetzt, welches eine Hilfslinse mit wesentlich geringerer Brennweite (58 mm) trägt.

Abb. 4: Stereo-Aufsatz für kleinere Vergrößerungen

Mit dieser Hilfslinse kann der Stereo-Aufsatz für sich als Stereo-Fernlupe verwendet werden und kann jedes Werkstättenmikroskop ersetzen Die Vergrößerungen dieser Lupe schwanken je nach den verwendeten Okularen und dem Auszug des Lupenansatzrohres zwischen 1 und 50 mm und die dazugehörigen Entfernungen vom Objekt bis zur Hilfslinse V (siehe Abb. 2) zwischen 700 und 110 mm.

Tabelle 1 gilt für das Okularpaar Nr. IV (9x).
A = Auszug in mm, L = Lupenvergrößerung, G = Gesichtsfelddurchmesser in mm, O = Objektabstand in mm, E = Abstand des Auges vom Objekt in mm

Tabelle 1
Stereolupe mit Huygens Okularpaar IV (9x)

A
L
G
O
E
0
4x
30
258
500
10
6,5x
20
177
450
20
9x
15
145
425
30
11x
11,5
127
418
40
13x
10
116
414
50
15x
8,5
107
416

An Stelle des normalen Ansatzrohres kann der Stereo-Aufsatz auch mit einem speziellen Lupenansatzrohr mit stärkerer Hilfslinse verwendet werden, welches mit Schneckenverstellung zur scharfen Einstellung des Bildes versehen ist.
In dieser Ausrüstung ist der Stereo-Aufsatz ausschließlich als Lupe zu verwenden und am Mikroskop nicht benützbar (Abb. 5).

Abb. 5: Stereo-Aufsatz mit Lupenansatzrohr mit Schneckenverstellung und Möglichkeit der Anbringung der Objektive 00, 0 oder 1

Zur Anbringung der stärkeren Hilfslinse wird die normale Hilfslinse mit dem Aufsteckrohr A (siehe Abb. 2) ganz entfernt und auch das feste Röhrchen durch Linksdrehen abgeschraubt, wobei man das breitere Ansatzstück erfasst. An Stelle des letzteren wird das Lupenansatzrohr mit stärkerer Hilfslinse und Schneckenverstellung eingeschraubt. Mit ihm erhält man eine etwas stärkere Vergrößerung.

Tabelle 2
Stereolupe mit Schneckenverstellung und Huygens Okularpaar IV (9x) ohne Objektiv

A
L
G
O
E
0
6x
18,5
180
450
5
8x
14,5
145
420
10
10,5x
11
120
400
20
15x
8
95
385
30
19x
6
80
380

Verwendung der Stereolupe mit Schneckenverstellung mit den Objektiven 00, 0 oder 1

Die Fassung des Ansatzrohres mit Schneckenverstellung trägt an dem freien Ende das Normalgewinde der Mikroskopobjektive. Diese können direkt an das Ansatzrohr angeschraubt werden. Es lassen sich dann noch bedeutend stärkere Vergrößerungen erzielen, allerdings bei dem den Mikroskopobjektiven entsprechenden geringeren Objektivabstand. Es kommen daher nur die schwächeren, langbrennweitigen Mikroskopobjektive in Sonderfassung für diese Verwendungsart in Betracht und zwar:

Objektiv 00 (2,3x) mit Brennweite 44,0 mm
Objektiv 0 (3,2x) mit Brennweite 34,6 mm
Objektiv 1 (4,6x) mit Brennweite 26,6 mm

Es lassen sich Vergrößerungen von:

minimal 30 bis maximal 175fach bei Objektiv 00
minimal 35 bis maximal 180fach bei Objektiv 0
minimal 38 bis maximal 200fach bei Objektiv 1 erzielen.

Der Objektabstand variiert je nach Auszug des Ansatzrohres durch die Schneckenverstellung.

Objektabstände:
bei Objektiv 00 (2,3x) zwischen 23 und 28 mm
bei Objektiv 0 (3,2x) zwischen 20 und 23 mm
bei Objektiv 1 (4,6x) zwischen 16 und 19 mm

Durch einen Bekannten war es mir möglich eine heutzutage sehr selten vorhandene komplette Reichert-Stereo-Aufsatz-Einrichtung zu untersuchen und zu testen. Die Einrichtung wurde ungefähr 1930 erzeugt (Abb. 6).

Abb. 6: Komplette binokulare Stereo-Aufsatz-Einrichtung

Sie ist in einer teilweise mit grünem Samt ausgeschlagenen, verschließbaren Holzkassette (L x B x H; 27,7 x 14,3 x 6,2 cm) aufbewahrt und besteht aus folgenden Teilen:
1 schwarz lackierter Binokulartubus, Nr. 1504, mit zaponiertem Trieb zum Einstellen des Augenabstandes und zaponiertem Rändelring zur Einstellung des Augenabgleichs, mit Anklemmvorrichtung an einen monokularen Mikroskoptubus 1 7,3 cm langes (inneres) anschraubbares Ansatzrohr mit Gravur „M“ und gravierten
Teilstrichen im Abstand von 10 mm 1 7,8 cm langes (äußeres) Aufsteckrohr mit Gravur „M“ 1 9,3 cm langes (äußeres) Aufsteckrohr mit Gravur “Lupe“ 1 11 cm langes, zaponiertes, anschraubbares Lupenansatzrohr mit Schneckenverstellung (im Bereich von 30 mm)
1 Achromat 00 (2,3x)
1 Achromat 0 (3,2x)
1 Achromat 1 (4,6x)
1 Huygens-Okularpaar IV St 9x
1 Huygens-Okularpaar V St 13x

Als Zubehör gehört zur Stereo-Aufsatz-Einrichtung noch ein bewegliches Metall-Stativ.

Nach umfangreichen Versuchen mit der Reichert-Stereo-Aufsatz-Einrichtung kann nur gesagt werden, dass sie universell in der Mikroskopie einsetzbar ist, eine äußerst praktische Erfindung war und verblüffend gute optische Eigenschaften besitzt.

Anmerkung: Für die technischen Erklärungen wurde zum großen Teil die Reichert Gebrauchsanweisung für Mikroskope (Mikro 287 d 10000830 A-B-Z., ca. 1930) verwendet.

Literaturhinweise

Gerlach, D.: Geschichte der Mikroskopie. Verlag Harri Deutsch, Frankfurt am Main 2009.

Heimstädt, O.: Stereoskopische Mikroskop-Okulare. In Mikrokosmos 20, Heft 3, Stuttgart 1926/27.

Internet: http://www.deutsche-biographie.de/sfz28878.html vom 17.10.2011

Reichert: Gebrauchsanweisung für Mikroskope (Mikro 287 d 10000830 A-B-Z.) Wien um 1930.