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Die
Erfindung betrifft einen Einstellmechanismus zum Einstellen der
Neigung und der Position einer optischen Achse einer Optik.
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Es
ist bekannt, dass Körpergewebe
bei Bestrahlen mit Licht einer bestimmten Wellenlänge angeregt
wird und Fluoreszenzstrahlung aussendet. Abnormes Körpergewebe,
das von einer Schädigung wie
einem Tumor oder Krebs befallen ist, sendet schwächere Fluoreszenzstrahlung
als normales Körpergewebe
aus. Eine solche Reaktion tritt auch bei Körpergewebe auf, das unter der
Wand einer Körperkavität liegt.
Dementsprechend wurde kürzlich
ein Endoskopsystem entwickelt, das unter Ausnutzung dieser Reaktion
eine Abnormität
in einem unter einer Körperkavitätwand liegenden
Körpergewebe
erfasst. Ein solches Endoskopsystem ist beispielsweise in der US-Patentanmeldung
2002175993 A1 und dem US-Patent 6602186 beschrieben.
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Die
Funktionen eines solchen Endoskopsystems umfassen zusätzlich zu
einem Grundbeobachtungsmodus, bei dem einfach sichtbares Licht aus der
Spitze des Endoskops ausgegeben wird, um das Innere einer Körperkavität zu beleuchten,
einen speziellen Beobachtungsmodus, bei dem aus der Spitze des Endoskops
abwechselnd sichtbares Licht und Anregungslicht ausgegeben wird,
das unter einer Körperkavitätwand liegendes
Körpergewebe
anregt.
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10 zeigt eine Lichtquelleneinheit,
die in einem Endoskopsystem verwendbar ist, das die Funktionen des
Grundbeobachtungsmodus und des speziellen Beobachtungsmodus aufweist.
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In
dem Grundbeobachtungsmodus koppelt die Lichtquelleneinheit des Endoskopsystems
von einer Weißlichtquelle
ausgesendetes Weißlicht
in eine Schlifffläche
(Facette, Endfläche)
eines Lichtleitfaserbündels
ein, das innerhalb des Endoskops verläuft. In dem speziellen Beobachtungsmodus
ist eine Vorrichtung zur Strahlengangzusammenführung im Strahlengang der Weißlichtquelle
angeordnet, und eine Anregungslichtquelle, die sich in der Lichtquelleneinheit
befindet, gibt Anregungslicht auf diese Zusammenführungsvorrichtung
aus, so dass das Anregungslicht der Eintrittsfläche des innerhalb des Endoskops
angeordneten Lichtleitfaserbündels
zugeführt wird.
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In
einer solchen Lichtquelleneinheit erstreckt sich ein Lichtleitfaserbündel über den
gesamten Weg ausgehend von der Anregungslichtquelle bis zu einer Schnittstelle
der Vorrichtung zur Strahlengangzusammenführung, um eine Abschwächung des
Anregungslichts zu vermeiden und die Lichtquelleneinheit in ihren
Abmessungen klein halten zu können. 10 zeigt in perspektivischer
Ansicht die Hauptkomponenten der mit einem solchen Lichtleitfaserbündel ausgestatteten
Lichtquelleneinheit, wobei das Lichtleitfaserbündel mit 41 bezeichnet ist.
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Wie
in 10 gezeigt, ist ein
Basisabschnitt des Lichtleitfaserbündels 41 über einen
Verbinder 41a an ein Gehäuse der Anregungslichtquelle
lösbar angeschlossen.
Eine Endfläche
oder Schlifffläche des
Lichtleitfaserbündels 41 ist über einen
Verbinder 41b lösbar
an einen Linsentubus 42 angeschlossen, der die Form einer
Rechtecksäule
hat. Der Linsentubus 42 dient dazu, eine Kollimatorlinse 43 zu
halten, die das von der Schlifffläche des Lichtleitfaserbündels 41 ausgesendete
Anregungslicht in einen kollimierten Strahl wandelt. Der Linsentubus 42 ist
so an einer Rahmenplatte 44 befestigt, dass die optische Achse
der Kollimatorlinse 43 senkrecht zur optischen Achse der
für das
Weißlicht
bestimmten Optik liegt. In 10 bezeichnet
die gestrichelte Linie Ax die optische Achse der Optik, die das
Weißlicht
von der Weißlichtquelle
auf die Schlifffläche
des innerhalb des Endoskops verlaufenden Lichtleitfaserbündels leitet.
Ein Endabschnitt des innerhalb des Endoskops angeordneten Lichtleitfaserbündels befindet
sich, wenn dieses an die Lichtquelleneinheit angeschlossen ist,
bei der in 10 gezeigten
Ausrichtung auf der linken Seite hinter der Rahmenplatte 44.
Die Mittelachse des Endabschnitts ist koaxial mit der optischen
Achse Ax der Weißlichtoptik.
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Die
Rahmenplatte 44 ist über
einen Zahnstangenmechanismus mit einem Tisch oder Träger 45 versehen,
der einen dichroitischen Spiegel 46 aufweist, der das Weißlicht durchlässt und
das Anregungslicht reflektiert. Der Träger 45 wird entsprechend
dem ausgewählten
Beobachtungsmodus in Vorwärts-
und Rückwärtsrichtung
(in 10 nach links und
rechts) angetrieben. Wird der Träger 45 bei Auswahl
des speziellen Beobachtungsmodus bewegt, so kommt der dichroitische
Spiegel 46 an eine Stelle, an der der Strahlengang des
Weißlichtes
und der Strahlengang des Anregungslichtes einander schneiden (in 10 dargestellter Zustand).
Der dichroitische Spiegel 46 ist in einem Winkel von 45° bezüglich der
optischen Achse der Kollimatorlinse 43 und auch bezüglich der
optischen Achse Ax der Weißlichtoptik
geneigt. Das Weißlicht
tritt so direkt durch den dichroitischen Spiegel 46 und
erreicht die Schlifffläche
des innerhalb des Endoskops angeordneten Lichtleitfaserbündels, während das
Anregungslicht in einem rechten Winkel an dem dichroitischen Spiegel 46 reflektiert
wird, so dass es die Schlifffläche
des Lichtleitfaserbündels
erreicht.
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Werden
die Strahlengänge
des Weißlichtes und
des Anregungslichtes durch den dichroitischen Spiegel 46 in
oben beschriebener Weise zusammengeführt, so muss die optische Achse
der Kollimatorlinse 43 nach Reflexion an dem dichroitischen
Spiegel 46 mit der optischen Achse Ax der Weißlichtoptik zusammenfallen.
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Ist
jedoch in der in 10 gezeigten
Lichtquelleneinheit der Linsentubus 42 einmal an der Rahmenplatte 44 montiert,
so ist es unmöglich,
die Neigung oder die Position der Kollimatorlinse 43 bezüglich der
optischen Achse Ax der Weißlichtoptik
einzustellen.
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Der
Erfindung liegt das vorstehend erläuterte Problem zugrunde. Sie
stellt vorteilhaft einen Einstellmechanismus bereit, der in einer
Lichtquelleneinheit mit einer Anregungslichtoptik verwendbar ist,
die Anregungslicht, das von einer Anregungslichtquelle ausgesendet
wird, in einen kollimierten Strahl wandelt und diesen Strahl auf
eine Vorrichtung zur Strahlengangzusammenführung ausgibt, wobei es dieser Mechanismus
ermöglicht,
die Neigung oder die Position der optischen Achse der Anregungslichtoptik
bezüglich
der optischen Achse der Weißlichtoptik
einzustellen.
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Die
Erfindung erreicht dies durch den Einstellmechanismus nach dem Patentanspruch
1. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Durch
den Einstellmechanismus nach Patentanspruch 1 ist es möglich, die
Neigung und die Position der optischen Achse der Anregungslichtoptik
bezüglich
der optischen Achse der Weißlichtoptik in
der mit der Anregungslichtoptik versehenen Lichtquelleneinheit einzustellen,
wobei die Anregungslichtoptik das von der Anregungslichtquelle ausgesendete
Anregungslicht in einen kollimierten Strahl wandelt und diesen kollimierten
Strahl auf die Vorrichtung zur Strahlengangzusammenführung ausgibt.
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Die
Erfindung wird im Folgenden an Hand der Figuren näher erläutert. Darin
zeigen:
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1 ein
Endoskopsystem, auf das die Erfindung angewandt wird,
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2 ein
Blockdiagramm einer Lichtquelleneinheit des Endoskopsystems,
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3 eine
perspektivische Ansicht der Hauptkomponenten der Lichtquelleneinheit,
die einen Einstellmechanismus gemäß einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung zeigt,
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4 eine
perspektivische Ansicht, welche die Hauptkomponenten der Lichtquelleneinheit
einschließlich
des Einstellmechanismus zeigt,
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5 eine
Seitenansicht, welche die Lichtquelleneinheit gemäß der in 3 gezeigten
Ausrichtung von der rechten Seite her betrachtet zeigt,
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6 eine
perspektivische Explosionsansicht, die einen Teil der Lichtquelleneinheit
einschließlich
des Einstellmechanismus zeigt,
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7 eine
Rückansicht,
welche die Lichtquelleneinheit einschließlich des Einstellmechanismus
zeigt,
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8 eine
perspektivische Teilansicht zur Erläuterung der durch Betätigen einer
ersten Einstellvorrichtung verursachten Bewegung der optischen Achse
einer Kollimatorlinse,
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9 eine
perspektivische Teilansicht zur Erläuterung der durch Betätigen einer
zweiten Einstellvorrichtung verursachten Bewegung der optischen
Achse der Kollimatorlinse, und
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10 eine
perspektivische Ansicht, welche die Hauptkomponenten einer herkömmlichen
Lichtquelleneinheit zeigt.
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Unter
Bezugnahme auf die Figuren wird im Folgenden ein Ausführungsbeispiel
beschrieben. Dieses Ausführungsbeispiel
kann zusammen mit einer Lichtquelleneinheit verwendet werden, die
in einem herkömmlichen
Endoskopsystem vorgesehen ist.
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1 zeigt
ein Endoskopsystem, auf das die Erfindung angewandt wird. Nach 1 enthält dieses
Endoskopsystem ein Endoskop 10, eine Bildverarbeitungseinheit 20 und
eine Lichtquelleneinheit 30.
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Das
Endoskop 10 hat ein dünnes
und langes Einführrohr 10a,
das in eine Körperkavität einführbar ist,
eine Bedieneinheit 10b mit einem Winkelknopf zur Fernbetätigung des
Einführrohrs 10a,
eine Bilderzeugungseinheit 10c zum Aufnehmen eines Bildes eines
Objektes, das der Spitze des Einführrohrs 10a gegenüberliegt,
ein erstes Kabel 10d, das die Bilderzeugungseinheit 10c mit
der Bildverarbeitungseinheit 20 verbindet, sowie ein zweite
Kabel 10e, das die Bedieneinheit 10b mit der Lichtquelleneinheit 30 verbindet.
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Das
Einführrohr 10a enthält eine
Objektivoptik, die ein Bild eines der Spitze des Einführrohrs 10a gegenüberliegenden
Objektes erzeugt. Dieses Bild wird durch ein Lichtleitfaserbündel, das
im Inneren des Einführrohrs 10a verläuft, an
einen Basisabschnitt des Einführrohrs 10a übertragen.
Die Bilderzeugungseinheit 10c wandelt das an den Basisabschnitt
des Einführrohrs 10a übertragene
Objektbild in Bilddaten und gibt dieses Bilddaten über das
erste Kabel 10d an die Bildverarbeitungseinheit 20 aus. Die
Bildverarbeitungseinheit 20 verarbeitet die empfangenen
Bilddaten in vorbestimmter Weise und sorgt dafür, dass das Objektbild auf
Grundlage der verarbeiteten Bilddaten auf einem Monitorbildschirm dargestellt
wird.
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Das
Endoskop 10 enthält
ein Lichtleitfaserbündel.
Dieses erstreckt sich ausgehend von der Spitze des Einführrohrs 10a zu
dem Endabschnitt des zweiten Kabels 10e. Dabei verläuft es innerhalb des
Einführrohrs 10a,
des Bedienteils 10b und des zweiten Kabels 10e.
Der Endabschnitt des zweiten Kabels 10e ist lösbar so
mit der Lichtquelleneinheit 30 verbunden, dass eine Endfacette
oder Schliffendfläche
des Lichtleitfaserbündels
in die Lichtquelleneinheit 30 eingesetzt ist. Die Lichtquelleneinheit 30 dient
dazu, der Endfläche
des Lichtleitfaserbündels Licht
zuzuführen.
Das innerhalb des Endoskops 10 angeordnete Lichtleitfaserbündel leitet
das von der Lichtquelleneinheit 30 ausgegebene Licht zur
Spitze des Einführrohrs 10a,
aus der das Licht dann ausgegeben wird.
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2 zeigt
den Aufbau der Lichtquelleneinheit als Blockdiagramm. Wie in 2 gezeigt,
enthält die
Lichtquelleneinheit 30 eine Weißlichtquelle 34, die
einen kollimierten Weißlichtstrahl
aussendet, eine afokale Optik 32, die den Lichtbündeldurchmesser des
von der Weisslichtquelle 31 ausgesendeten Weißlichtes
verringert, und eine Kondensorlinse 33, die das Weißlicht auf
die Endfläche
des innerhalb des Endoskops 10 angeordneten Lichtleitfaserbündels bündelt.
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Die
Lichtquelleneinheit 30 enthält zudem eine Anregungslichtquelle,
die Anregungslicht aussendet, um unter einer Körperkavitätwand liegendes Körpergewebe
anzuregen, eine Kollimatorlinse 35, die das von der Anregungslichtquelle 34 ausgesendete
Anregungslicht in einen kollimierten Strahl wandelt, und einen dichroitischen
Spiegel 36, der das Anregungslicht reflektiert und das
Weißlicht
durchlässt. Die
Anregungslichtquelle 34 hat ein Lichtleitfaserbündel 34a,
welches das Anregungslicht zu einem Brennpunkt der Kollimatorlinse 35 führt. Die
Mittelachse der Endfläche
des Lichtleitfaserbündels 34 liegt
koaxial zur optischen Achse der Kollimatorlinse 35 und
senkrecht zur optischen Achse der afokalen Optik 32 und
der Kondensorlinse 33. Der dichroitische Spiegel 36 ist
auf einem Tisch oder Träger 37 angeordnet
und dient als Vorrichtung zur Strahlengangzusammenführung.
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Der
Träger 37 ist
durch einen Stellmechanismus, z.B. einen Zahnstangenmechanismus,
nur senkrecht zum Strahlengang des Weißlichtes bewegbar. Auf dem
Träger 37 ist
der dichroitische Spiegel 36 in einem Neigungswinkel von
45° bezüglich der optischen
Achse der Kollimatorlinse 35 und bezüglich der optischen Achse der
afokalen Optik 32 und der Kondensorlinse 33 angeordnet.
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Wird
der Träger 37 in
Vorwärts-
und Rückwärtsrichtung
angetrieben, so wird der dichroitische Spiegel 36 entweder
so eingestellt, dass er den Strahlengang des Weißlichtes zwischen der afokalen Optik 32 und
der Kondensorlinse 33 kreuzt, oder er wird aus diesem Strahlengang
entfernt. Wird der dichroitische Spiegel 36 so eingestellt,
dass der den Strahlengang des Weißlichtes kreuzt, so tritt das Weißlicht geradlinig
durch den dichroitischen Spiegel 36 und erreicht die Kondensorlinse 33,
während
das Anregungslicht im rechten Winkel an dem dichroitischen Spiegel 36 reflektiert
wird und anschließend die
Kondensorlinse 33 erreicht. So werden sowohl das Anregungslicht
als auch das Weißlicht
durch die Kondensorlinse 33 auf die Endfläche des
innerhalb des Endoskops angeordneten Lichtleitfaserbündels gebündelt. Ist
dagegen der dichroitische Spiegel 36 aus dem Strahlengang
des Weißlichtes
entfernt, so kann nur das Weißlicht
die Kondensorlinse 33 erreichen und auf die Endfläche des
Lichtleitfaserbündels gebündelt werden.
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Die
Lichtquelleneinheit 30 enthält ferner eine scheibenförmige, drehbare
Blende 38. Die drehbare Blende 38 wird von einem
im Wesentlichen sektorförmigen
Durchgangsloch durchsetzt, wobei der Scheitelpunkt der Sektorform
mit dem Mittelpunkt der Scheibe zusammenfällt (vergl. 4).
Ein Ende einer Antriebswelle eines Motors ist im zentralen Bereich
der drehbaren Blende 38 befestigt, so dass die drehbare
Blende 38 auf dem Träger 37 montiert
ist. Wird der Träger 37 so
bewegt, dass der dichroitische Spiegel 36 in den Strahlengang
des Weißlichtes
gebracht wird, so ist auch die drehbare Blende 38 so eingestellt,
dass sie den Strahlengang des Weißlichtes zwischen dem dichroitischen
Spiegel 36 und der afokalen Optik 32 senkrecht
kreuzt. Wird dagegen der Tisch 37 so bewegt, dass der dichroitische
Spiegel 36 aus dem Strahlengang des Weißlichtes entfernt wird, so
wird auch die drehbare Blende 38 aus dem Strahlengang entfernt.
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Der
Träger 37 wird
so durch Umschalten des Beobachtungsmodus angetrieben. Die Beobachtungsmodi
umfassen einen Grundbeobachtungsmodus, in dem das Objektlicht mit
Weißlicht
beleuchtet und eine übliche
Beobachtung vorgenommen wird, und einen speziellen Beobachtungsmodus,
in dem abwechselnd das Weißlicht
und das Anregungslicht auf das Objekt gestrahlt werden, um eine
spezielle Beobachtung vorzunehmen. Die Auswahl der Beobachtungsmodi
kann über
einen Schalter vorgenommen werden, der an einer Bedieneinheit 10b des
Endoskops 10 oder an einem Bedienfeld der Lichtquelleneinheit 30 vorgesehen
ist. Ein solcher Schalter ist an eine Steuereinheit 39 angeschlossen,
welche die Lichtquelleneinheit 30 insgesamt steuert.
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Die
Steuereinheit 39 steuert den Träger 37 so an, dass
der dichroitische Spiegel 36 und der drehbare Verschluss 38 aus
dem Strahlengang des Weißlichtes
entfernt werden, wenn der Grundbeobachtungsmodus ausgewählt ist.
In dem Grundbeobachtungsmodus wird somit nur das Weißlicht der Endfläche des
in dem Endoskop 10 angeordneten Lichtleitfaserbündels zugeführt. In
diesem Fall wird ein innerer Bereich der Körperkavität, in die das Einführrohr 10a des
Endoskops 10 eingeführt
ist, ausschließlich
mit dem Weißlicht
beleuchtet, das aus der Spitze des Einführrohrs 10a ausgesendet
wird.
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Ist
dagegen der spezielle Beobachtungsmodus ausgewählt, so steuert die Steuereinheit 39 den Träger 37 so
an, dass der dichroitische Spiegel 36 und die drehbare
Blende 38 in den Strahlengang des Weißlichtes eingebracht werden.
Die Steuereinheit 39 dreht zudem die Blende 38 so,
dass das Weißlicht in
einem vorbestimmten Zeitintervall der Endfläche des in dem Endoskop 10 angeordneten
Lichtleitfaserbündels
zugeführt
wird. Ferner steuert sie die Anregungslichtquelle 34 so
an, dass diese blinkt und in dem Moment, in dem das Weißlicht dem
Lichtleitfaserbündel
nicht zugeführt
wird, das Anregungslicht ausgibt. Durch Verwendung beispielsweise
einer Laserdiode als Anregungslichtquelle 34 kann eine
solche Blinksteuerung vorgenommen werden. In dem speziellen Beobachtungsmodus
werden so das Weißlicht
und das Anregungslicht abwechselnd der Endfläche des in dem Endoskop 10 angeordneten Lichtleitfaserbündels zugeführt. Entsprechend
wechseln sich in der Körperkavität, in die
das Einführrohr 10a des
Endoskops 10 eingeführt
ist, die Reflexion des Weißlichtes
an der Oberfläche
der Körperkavitätwand und
die Emission der Fluoreszenzstrahlung aus dem unter der Körperkavitätwand liegenden
Körpergewebe
wiederholt ab.
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Die 3 und 4 zeigen
die Hauptkomponenten der Lichtquelleneinheit 30 einschließlich eines
Einstellmechanismus nach der Erfindung. In 3 sind die
drehbare Blende 38 und der für diese bestimmte Motor weggelassen. 5 ist
eine Seitenansicht der Lichtquelleneinheit 30, welche die
Lichtquelleneinheit 30 von der in 3 rechten
Seite her betrachtet zeigt.
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Nach
den 3 bis 5 ist der Basisabschnitt des
Lichtleitfaserbündels 34a über einen
Verbinder C1 an ein Gehäuse
der Anregungslichtquelle 34 angeschlossen, das im Wesentlichen
die Form eines Parallelepipeds hat. Die Endfläche des Lichtleitfaserbündels 34a ist über einen
Verbinder C2 lösbar an
einen Linsentubus 35a angeschlossen, der im Wesentlichen
die Form einer Rechtecksäule
hat. Der Linsentubus 35a dient dazu, die Kollimatorlinse 35 für das Anregungslicht
zu halten, und ist über
einen Einstellmechanismus 350, der ein Ausführungsbeispiel darstellt
und nachfolgend genauer beschrieben wird, an der vertikal aufrecht
stehenden Rahmenplatte 30a befestigt. Dabei ist die Weißlichtquelle 31 bezogen auf
die in 3 gezeigte Ausrichtung auf einer näher liegenden
rechten Seite angeordnet, während
der Endabschnitt des zweiten Kabels 10e des Endoskops 10 bezogen
auf 3 auf einer weiter entfernt liegenden linken Seite
angeordnet ist. Die Mittelachse des innerhalb des zweiten Kabels 10e angeordneten
Lichtleitfaserbündels
ist koaxial mit der optischen Achse Ax1, die senkrecht zur Rahmenplatte 30a liegt.
Der an der Rahmenplatte 30a befestigte Linsentubus 35a ist
so ausgerichtet, dass die optische Achse Ax2 der Kollimatorlinse 35 senkrecht
zur optischen Achse Ax1 und vertikal liegt.
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Die
Rahmenplatte 30a trägt über ein
Paar Halteblöcke 30b,
die von der Wand der Rahmenplatte 30a in Richtung des Linsentubus 35a abstehen, Endabschnitte
einer horizontalen Stange 30c, die in einem vorbestimmten
Abstand von der Rahmenplatte 30a angeordnet ist. Die horizontale
Stange 30c ist bezüglich
der optischen Achse Ax1 verdreht (windschief) ausgerichtet. Die
horizontale Stange 30c befindet sich zudem in Eingriff
mit dem Träger 37.
Der Träger 37 ist
so ausgebildet, dass von einer Seite einer Grundplatte Aufnahmen
für einen
die Blende 38 drehenden Motor und für den dichroitischen Spiegel 36 abstehen.
Längs eines
Randabschnitts des Trägers 37 ist
ein Durchgangsloch ausgebildet. Dieses Durchgangsloch ist parallel
zu dem Randabschnitt ausgerichtet und hat einen Innendurchmesser,
der im Wesentlichen gleich dem Durchmesser der horizontalen Stange 30c ist
(um genau zu sein, etwas größer). Der
Träger 37 ist
so an der horizontalen Stange 30c, die das Durchgangsloch
durchsetzt, aufgehängt,
dass die den vorstehend genannten Aufnahmen abgewandte ebene Seitenwand
des Trägers 37 der
Wand der Rahmenplatte 30a zugewandt ist. In diesem Zustand
befindet sich ein Randabschnitt des Trägers 37, der dem Durchgangsloch
abgewandt ist, d.h. der untere Randabschnitt, in Kontakt mit der Rahmenplatte 30a. Über den
gesamten oberen Randabschnitt des Trägers 37, in dem sich
die horizontale Stange 30c befindet, ist eine Zahnstange 37a ausgebildet,
die sich in Eingriff mit einem Ritzel 30e befindet, das
an der Antriebswelle eines an der Rahmenplatte 30a montierten
Motors 30d angebracht ist.
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Dreht
der Motor 30d in Vorwärts-
und Rückwärtsrichtung,
so wird der Träger 37 längs der
horizontalen Stange 30c vor und zurück bewegt (d.h. in 3 nach
links und recht und in 5 senkrecht zurück und vor).
Wird der Träger 37 mit
Auswahl des speziellen Beobachtungsmodus bewegt, so kommt der dichroitische
Spiegel 36 an eine Stelle, an der der Strahlengang des
Anregungslichtes und der Strahlengang des Weißlichtes einander schneiden
(in den 3 und 4 dargestellter
Zustand). Der dichroitische Spiegel 36 ist in einem Neigungswinkel
von 45° bezüglich der
optischen Achse der Kollimatorlinse 43 und bezüglich der
optischen Achse Ax der Weißlichtoptik
eingestellt, wie schon vorher erwähnt wurde. Demnach geht das
von der afokalen Optik 32 ausgegebene Weißlicht direkt
durch den dichroitischen Spiegel 36 und erreicht die Kondensorlinse 33, während das
von der Kollimatorlinse 35 ausgegebene Anregungslicht an
dem dichroitischen Spiegel 36 in einem rechten Winkel reflektiert
wird und so die Kondensorlinse 33 erreicht. Auf diese Weise
können sowohl
das Weißlicht
als auch das Anregungslicht der Endfläche des in dem Endoskop 10 vorgesehenen
Lichtleitfaserbündels
zugeführt
werden.
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Der
Träger 37 ist
mit einem Schraubloch versehen, das in der Nähe der unteren Querkante des Tisches 37 senkrecht
zu diesem ausgerichtet ist und in das eine Schraube 37b in
Richtung der Rahmenplatte 30a eingesetzt ist, wie in den 3 und 5 gezeigt
ist. Wird die Schraube 37b tiefer in das Schraubloch eingeschraubt,
so schiebt sich das freie Ende der Schraube aus der der Rahmenplatte 30a zugewandten
ebenen Platte des Trägers 37 hervor, bis
es schließlich
in Kontakt mit der Rahmenplatte 30a kommt. Die Überstandlänge des
freien Endes der Schraube 37b kann entsprechend der Schraubtiefe
eingestellt werden. Durch das Einstellen der Überstandlänge des Endes der Schraube 37b wird also
der Träger
37 um die Mittelachse der horizontalen Stange 30c geschwenkt,
wodurch der Abstand der unteren Kante des Trägers 37 von der Rahmenplatte 30a verändert wird.
Dadurch wird die Neigung des dichroitischen Spiegels 36 bezüglich der
optischen Achse Ax1 der afokalen Optik 32 und der Kondensorlinse 33 verändert. Die
Schraube 37b bildet also einen Mechanismus zum Einstellen
der Neigung des dichroitischen Spiegels 36.
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6 ist
eine perspektivische Explosionsdarstellung, die von den Komponenten
der Lichtquelleneinheit 30 lediglich die jeweiligen Optiken
sowie den Einstellmechanismus 350 gemäß Ausführungsbeispiel zeigt. 7 ist
eine Rückansicht
der Rahmenplatte 30a, von der Seite her betrachtet, auf
der der Anschlusskasten des zweiten Kabels 10e angeordnet
ist.
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Der
Einstellmechanismus 350 umfasst eine erste Einstellvorrichtung 351,
eine zweite Einstellvorrichtung 352, ein Halteelement 353 und
einen plattenförmigen
Hebel 354, im folgenden auch als Hebelplatte bzeichnet.
Die erste Einstellvorrichtung 351, die zweite Einstellvorrichtung 352 und
das Halteelement 353 dienen dazu, die Hebelplatte 354 gegen
die Rahmenplatte 30a zu drücken. Das Halteelement 353 dient
auch dazu, den Linsentubus 35a, in dem die Kollimatorlinse 35 für das Anregungslicht
untergebracht ist, gegenüber
der Rahmenplatte 30a zu festzusetzen. Der Einstellmechanismus 350 wird
im Folgenden im Detail erläutert.
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Die
erste Einstellvorrichtung 351 enthält einen säulenförmigen Knopf 351a,
der den Hauptteil der ersten Einstellvorrichtung 351 bildet.
Der Knopf 351a umfasst eine Exzenterscheibe 351b (Kurven-, Nockenscheibe),
deren Durchmesser kleiner als der Knopf 351a ist und die
an diesem einstückig
so ausgebildet ist, dass sie von dessen Bodenfläche absteht. Die Exzenterscheibe 351b ist
mit einem zylindrischen Vorsprung 351c versehen, der einen
noch kleineren Durchmesser hat und einstückig so an dieser ausgebildet
ist, dass er von der Exzenterscheibe 351b absteht. Die
erste Einstellvorrichtung 351 bildet mit anderen Worten
in ihrer Gesamtheit eine Rundsäule,
an deren Bodenfläche
zwei gestufte Vorsprünge
unterschiedlicher Länge
ausgebildet sind. Die Mittelachse des Knopfs 351a und die
des zylindrischen Vorsprungs 351c sind koaxial zueinander,
während die
Exzenterscheibe 351b exzentrisch zu diesen Mittelachsen
ausgebildet ist. Der zylindrische Vorsprung 351c hat eine Überstandlänge, die
geringfügig
kürzer als
die Dicke der Rahmenplatte 30a ist, und ist mit einer Innengewindebohrung
versehen, die als Schraubloch dient.
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Die
zweite Einstellvorrichtung 352 entspricht in Form und Abmessungen
der ersten Einstellvorrichtung 351. Insbesondere umfasst
die zweite Einstellvorrichtung 352 einen säulenförmigen Knopf 352a als
Hauptkörper,
eine exzentrisch zu diesem ausgebildete Exzenterscheibe 352b und
einen zylindrischen Vorsprung 352c, der koaxial mit dem
Knopf 352a ausgebildet ist.
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Der
zylindrische Vorsprung 352c hat eine Überstandlänge, die etwas kürzer als
die Dicke der Rahmenplatte 30a ist, und ist mit einer Innengewindebohrung
versehen.
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Auch
das Halteelement 353 ist säulenförmig. Das Halteelement 353 hat
einen koaxialen, zylindrischen Vorsprung 353a, der einstückig an
der Bodenfläche
des Halteelementes 353 ausgebildet ist. Der zylindrische
Vorsprung 353a hat eine Überstandlänge, die geringfügig kürzer als
die Dicke der Rahmenplatte 30a ist, und ist mit einer Innengewindebohrung versehen,
die als Schraubloch dient.
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Die
Hebelplatte 354 ist eine elliptische Platte, deren Dicke
gleich der Höhe
der jeweiligen Exzenterscheibe 351b, 352b der
beiden Einstellvorrichtungen 351, 352 ist. Die
Hebelplatte 354 wird von zwei elliptischen Löchern 354a, 354b sowie
einem Durchgangsloch 354c so durchsetzt, dass die Mittelpunkte der
elliptischen Löcher 354a, 354b und
des Durchgangslochs 354c längs der Hauptachse der Hebelplatte 354 ausgerichtet
sind.
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Im
Folgenden ist mit dem auf ein Loch, eine Platte oder dergleichen
bezogenen Begriff "elliptisch" eine längliche
Form gemeint, die durch Langestreckung einer Kreisform entsteht,
sowie eine Ellipsenform selbst. Ähnlich
wie bei einer Ellipse ist die (längere)
Hauptachse dieser länglichen
(ursprünglich kreisförmigen)
Form als Achse definiert, die sich in Längsrichtung erstreckt und den
Mittelpunkt der Form enthält,
während
die (kürzere)
Nebenachse dieser länglichen
(ursprünglich
kreisförmigen)
Form als Achse definiert ist, die sich senkrecht zur Längsrichtung
erstreckt und den Mittelpunkt der Form enthält.
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Die
Nebenachse des ersten elliptischen Lochs 354a liegt senkrecht
zur Hauptachse der Hebelplatte 354. Die Länge der
Nebenachse des ersten elliptischen Lochs 354 ist im Wesentlichen
gleich dem Durchmesser der an der ersten Einstellvorrichtung 351 vorgesehenen
Exzenterscheibe 351b (um genauer zu sein, geringfügig größer). Wird
die Exzenterscheibe 351b der ersten Einstellvorrichtung 351 in
das erste elliptische Loch 354a eingesetzt, so kann die Exzenterscheibe 351b innerhalb
des ersten elliptischen Lochs 354a gedreht und zudem längs dessen
Hauptachse verschoben werden.
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Das
zweite elliptische Loch 354b hat die gleiche Form und die
gleichen Abmessungen wie das erste elliptische Loch 354a.
Ist die Exzenterscheibe 352b der zweiten Einstellvorrichtung 352 in
das zweite elliptische Loch 354b eingesetzt, so kann die
Exzenterscheibe 352b innerhalb des zweiten elliptischen
Lochs 354b gedreht und zudem längs dessen Hauptachse verschoben
werden. Die Nebenachse des zweiten elliptischen Lochs 354b fällt mit
der Hauptachse der Hebelplatte 354 zusammen. Dementsprechend
liegt die Richtung der Hauptachse des zweiten elliptischen Lochs 354b senkrecht
zur Richtung der Hauptachse des ersten elliptischen Lochs 354a.
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Das
Durchgangsloch 354c ist kreisförmig und hat einen Durchmesser,
der im Wesentlichen gleich dem des zylindrischen Vorsprungs 353a des Halteelementes 353 ist
(um genauer zu sein, geringfügig
größer). Das
Durchgangsloch 354c liegt auf der dem ersten elliptischen
Loch 354a abgewandten Seite des zweiten elliptischen Lochs 354b.
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Das
Halteelement 353 ist an der Hebelplatte 354 befestigt,
wobei der zylindrische Vorsprung 353a in das Durchgangsloch 354c der
Hebelplatte 354 eingesetzt ist. Das Halteelement 353 ist
beispielsweise über
eine Zapfenverbindung oder eine Klebstoffverbindung fest an der
Hebelplatte 354 angebracht, d.h. es kann sich nicht bezüglich der
Hebelplatte 354 drehen. Das Halteelement 353 ist
zudem fest an dem Objektivtubus 35a angebracht, wobei seine
andere Bodenfläche,
d.h. diejenige Fläche,
die der mit dem zylindrischen Vorsprung 353a versehenen
Fläche abgewandt
ist, stumpf an einer Seitenwand des Linsentubus 35a anliegt,
in dem die Kollimatorlinse 35 für das Anregungslicht untergebracht
ist. In diesem Zustand liegt die optische Achse Ax2 der Kollimatorlinse 35 senkrecht
zur Hauptachse der Gelenkplatte 354 und ist verdreht (windschief)
bezüglich
dieser Hauptachse orientiert.
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Bei
der vorstehend beschriebenen Anordnung der Hebelplatte 354 und
des Linsentubus 35a bezüglich
des Halteelementes 353 steht der zylindrische Vorsprung 353a des
Halteelementes 353 von der Fläche der Hebelplatte 354 über. Der
von der Hebelplatte 354 überstehende zylindrische Vorsprung 353a ist
in das elliptische Loch 303 eingesetzt, das in der Rahmenplatte 30a vorgesehen
ist, wie in 7 gezeigt ist. Die Hauptachse
des elliptischen Lochs 303 liegt parallel zur horizontalen
Stange 30c, während
die Verlängerung
der Nebenachse des elliptischen Lochs 303 die optische
Achse Ax1 senkrecht schneidet. Die Länge der Nebenachse des elliptischen
Lochs 303 ist im Wesentlichen gleich dem Durchmesser des
zylindrischen Vorsprungs 353a des Halteelementes 353 (um
genauer zu sein, geringfügig
größer). Wird
der Teil des zylindrischen Vorsprungs 353a, der von der
Hebelplatte 354 übersteht, in
das elliptische Loch 303 eingesetzt, so kann der zylindrische
Vorsprung 353a innerhalb des elliptischen Lochs 303 gedreht
sowie längs
dessen Hauptachse, d.h. in horizontaler Richtung, verschoben werden.
Wird der in das elliptische Loch 303 eingesetzte zylindrische
Vorsprung 353a gesichert, so sind die Hebelplatte 354 und
der Linsentubus 35a, die an dem Halteelement 353 angebracht
sind, an der Rahmenplatte 30a gehalten.
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Wie
in 7 gezeigt, sind in der Rahmenplatte 354 zusätzlich zu
dem elliptischen Loch 303 zwei kreisförmige Löcher 301 und 302 ausgebildet. Diese
kreisförmigen
Löcher 301, 302 haben
im Wesentlichen den gleichen Durchmesser wie der zylindrische Vorsprung 351c der
ersten Einstellvorrichtung 351 und damit auch im Wesentlichen
den gleichen Durchmesser wie der zylindrische Vorsprung 352c der
zweiten Einstellvorrichtung 352 (um genauer zu sein, ist
dieser Durchmesser geringfügig
größer). Die Mittelpunkte
der kreisförmigen
Löcher 301 und 302 sind
zusammen mit dem Mittelpunkt des elliptischen Lochs 303 in
einer Richtung parallel zur horizontalen Stange 30c ausgerichtet.
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Das
erste kreisförmige
Loch 301 nimmt den zylindrischen Vorsprung 351c der
ersten Einstellvorrichtung 351 auf, deren Exzenterscheibe 351b in
das erste elliptische Loch 354a der Hebelplatte 354 eingesetzt
ist. Dann wird eine erste Flanschschraube 356 in den in
das erste kreisförmige
Loch 301 eingesetzten zylindrischen Vorsprung 351c geschraubt, wodurch
die erste Einstellvorrichtung 351 die Hebelplatte 354 gegen
die Rahmenplatte 30a drückt.
Entsprechend nimmt das kreisförmige
Loch 302, das zwischen dem ersten kreisförmigen Loch 301 und dem
elliptischen Loch 303 angeordnet ist, den zylindrischen
Vorsprung 352c der zweiten Einstellvorrichtung 352 auf,
deren Exzenterscheibe 352b in das zweite elliptische Loch 354b der
Hebelplatte 354 eingesetzt ist. Dann wird eine zweite Flanschschraube 357 in
den in das zweite kreisförmige
Loch 302 eingesetzten zylindrischen Vorsprung 352c geschraubt, wodurch
die zweite Einstellvorrichtung 352 die Hebelplatte 354 gegen
die Rahmenplatte 30a drückt.
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Der
wie oben beschrieben aufgebaute Einstellmechanismus 350 arbeitet
in unten angegebener Weise. Die 8 und 9 zeigen
perspektivische Ansichten des Einstellmechanismus 350 und
der jeweiligen Optiken aus einem anderen Blickwinkel als in 6.
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Stellt
sich mit Abschluss der Montage der Lichtquelleneinheit 30 oder
mit Empfang eines auf diese bezogenen Reparaturauftrags heraus,
dass die optische Achse Ax2 der Kollimatorlinse 35, welche die
Optik für
das Anregungslicht bildet, nicht koaxial mit der optischen Achse
Ax1 der afokalen Optik 32 und der Kondensorlinse 33 in
dem jenseits des dichroitischen Spiegels 36 liegenden Teil
ist, so kann die Bedienperson den Einstellmechanismus 350 verwenden,
um Position und Ausrichtung der optischen Achse Ax2 einzustellen.
Dabei löst
die Bedienperson die Flanschschrauben 356 bis 358 etwas
und betätigt den
Knopf 351a der ersten Einstellvorrichtung 351 sowie
den Knopf 352a der zweiten Einstellvorrichtung 352,
um Position und Ausrichtung der optischen Achse Ax2 einzustellen.
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8 ist
eine perspektivische Teilansicht zur Erläuterung, wie die optische Achse
Ax2 durch Betätigen
der ersten Einstellvorrichtung 351 bewegt wird. Dreht die
Bedienperson den Knopf 351a der ersten Einstellvorrichtung,
so führt
die Exzenterscheibe 351b der ersten Einstellvorrichtung 351 innerhalb des elliptischen
Lochs 354a der Hebelplatte 354 eine exzentrische
Drehung aus, wodurch das erste elliptische Loch 354 parallel
zur Rahmenplatte 30a nach oben oder nach unten gedrückt wird.
Da in dieser Phase die Exzenterscheibe 352b der zweiten
Einstellvorrichtung 352 innerhalb des zweiten elliptischen
Lochs 354b drehbar und verschiebbar ist, wird die Hebelplatte 354 um
die Mittelachse des Halteelementes 353 gedreht. Demnach
wird auch die optische Achse Ax2 der Kollimatorlinse 35,
die über
das Halteelement 353 und den Linsentubus 35a an
der Hebelplatte 354 befestigt ist, um die Mittelachse des Halteelementes 353 gedreht,
wodurch die Neigung der optischen Achse Ax2 bezüglich der Vertikalen verändert wird.
Da die optische Achse Ax2 dem durch den dichroitischen Spiegel 36 geknickten
Teil entspricht, ist eine solche Änderung der Neigung bezüglich der
Vertikalen gleichbedeutend mit einer Änderung der Neigung bezüglich der
optischen Achse Ax1. Auf diese Weise kann die Bedienperson durch Betätigen der
ersten Einstellvorrichtung 351 die Neigung der optischen
Achse Ax2 bezüglich
der optischen Achse Ax1 einstellen.
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9 ist
eine perspektivische Teilansicht zur Erläuterung, wie die optische Achse
Ax2 durch Betätigen
der zweiten Einstellvorrichtung 352 bewegt wird. Dreht
die Bedienperson den Knopf 352a der zweiten Einstellvorrichtung 352,
so führt
die Exzenterscheibe 352b der zweiten Einstellvorrichtung 352 innerhalb
des zweiten elliptischen Lochs 354b der Hebelplatte 354 eine
exzentrische Drehung aus, wodurch das zweite elliptische Loch 354b bei
der in 9 gezeigten Ausrichtung parallel zur Rahmenplatte 30a nach
links oder nach rechts gedrückt
wird. Da in dieser Phase der zylindrische Vorsprung 353a des
Halteelementes 353 innerhalb des elliptischen Lochs 303 der
Rahmenplatte 30a drehbar und verschiebbar ist, wird die
Mittelachse des Halteelementes 353 in horizontaler Richtung
parallel versetzt. Da die Exzenterscheibe 351b der ersten
Einstellvorrichtung 351 innerhalb des ersten elliptischen
Lochs 354a drehbar und verschiebbar ist, wird auch die
Hebelplatte 354 unter Beibehaltung ihrer gerade vorliegenden
Neigung bezüglich
der Horizontalen parallel in horizontaler Richtung versetzt. Dementsprechend wird
die optische Achse Ax2 und der Kollimatorlinse 35, die über das
Halteelement 353 und den Linsentubus 35a an der
Hebelplatte 354 befestigt ist, ebenfalls in horizontaler
Richtung parallel versetzt. Da die optische Achse Ax2 dem Teil entspricht,
der durch den dichroitischen Spiegel 36 geknickt wird,
ist eine solche Parallelverschiebung in horizontaler Richtung gleichbedeutend
mit einer Änderung
des Abstandes von der optischen Achse Ax1. Auf diese Weise kann die
Bedienperson die Position der optischen Achse Ax2 bezüglich der
optischen Achse Ax1 durch Betätigen
der zweiten Einstellvorrichtung 352 einstellen.
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Indem
die Einschraubtiefe der in dem unteren Randteil des Trägers 37 angeordneten
Schraube 37b geändert
wird, wird zudem die Neigung des dichroitischen Spiegels 36 bezüglich der
optischen Achse Ax1 verändert,
wie schon oben erwähnt
wurde. So kann die Bedienperson durch Einstellen der Einschraubtiefe
der Schraube 37b den Erhebungswinkel oder den Senkungswinkel
der optischen Achse Ax2 bezüglich
der optischen Achse Ax1 einstellen.
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Wird
in dem so konstruierten Einstellmechanismus 350 die Exzenterscheibe 351b der
ersten Einstellvorrichtung 351 gedreht, so drückt die
Exzenterscheibe 351b das elliptische Loch 354a der
Hebelplatte 354 parallel zur Rahmenplatte 30a nach
oben oder nach unten, während
sich die Exzenterscheibe 352b der zweiten Einstellvorrichtung 352 innerhalb des
elliptischen Lochs 354b der Hebelplatte 354 drehen
und verschieben kann. Dadurch wird die Hebelplatte 354 um
die Mittelachse des zylindrischen Vorsprungs gedreht, wodurch wiederum
die optische Achse Ax2 der Anregungslichtoptik (d.h. der Kollimatorlinse 35)
um deren Mittelachse gedreht wird. Eine solche Drehung verursacht
in einem Teil jenseits der zur Strahlengangzusammenführung bestimmten
Vorrichtung (d.h. des dichroitischen Spiegels 36) eine Änderung
der Neigung der optischen Achse der Anregungslichtoptik bezüglich der
optischen Achse der Weißlichtoptik.
Durch Betätigen
der ersten Einstellvorrichtung 351 ist es demnach möglich, die
Neigung der optischen Achse der Anregungslichtoptik bezüglich der
optischen Achse der Weißlichtoptik
einzustellen.
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Wird
entsprechend die Exzenterscheibe 352b der zweiten Einstellvorrichtung 352 gedreht,
so drückt
die Exzenterscheibe 352b das elliptische Loch 354b der
Hebelplatte 354 parallel zur Rahmenplatte 30a nach
links oder nach rechts, während
sich der zylindrische Vorsprung 353a der Hebelplatte 354 innerhalb
des elliptischen Lochs 303 der Rahmenplatte 30a drehen
und verschieben kann und es auch der Exzenterscheibe 351b der
ersten Einstellvorrichtung 351 möglich ist, sich innerhalb des
elliptischen Lochs 354a der Hebelplatte 354 zu
drehen und zu verschieben. Dadurch wird die Hebelplatte 354 längs der Hauptachse
des elliptischen Lochs 354a der Rahmenplatte parallel versetzt,
wodurch auch die Mittelachse des zylindrischen Vorsprungs 353a der
Hebelplatte 354 in der gleichen Richtung parallel versetzt wird.
Dies führt
wiederum dazu, dass die optische Achse Ax2 der Anregungslichtoptik
ebenfalls in der gleichen Richtung versetzt wird. Eine solche parallele Versetzung
führt dazu,
dass sich in einem Teil jenseits der zur Strahlengangzusammenführung bestimmten
Vorrichtung der Abstand der optischen Achse Ax2 der Anregungslichtquelle
von der optischen Achse der Weißlichtquelle ändert. Dementsprechend
kann durch Betätigen
der zweiten Einstellvorrichtung 352 die Position der optischen
Achse der Anregungslichtoptik bezüglich der optischen Achse der
Weißlichtoptik
eingestellt werden.
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Wie
oben beschrieben, ermöglicht
es der Einstellmechanismus 350 gemäß Ausführungsbeispiel, die Neigung
oder die Position der optischen Achse Ax2 der Kollimatorlinse 35 bezüglich der
optischen Achse Ax1 der Weißlichtoptik
in der Lichtquelleneinheit 30 einzustellen, die mit der
Kollimatorlinse 35 versehen ist, die das durch die Anregungslichtquelle 34 ausgesendete
Anregungslicht in einen kollimierten Strahl wandelt und diesen Strahl
auf den dichroitischen Spiegel 36 ausgibt.
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Die
Erfindung wurde vorstehend an Hand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
beschrieben. Es sind jedoch auch andere Ausführungsformen möglich.
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Beispielsweise
kann die elliptische Form der jeweiligen Löcher 303, 354a und 354b durch
andere längliche
Formen ersetzt werden, die beispielsweise durch Langstreckung einer
viereckigen oder einer kreisförmigen
Form entstehen.
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Die
erste Einstellvorrichtung 351 und die zweite Einstellvorrichtung 352 können mit
einer Nut (Schlitz) oder einem Loch, z.B. einem Kreuzschlitz, einer
Sechskantbuchse oder einer Sternbuchse versehen sein, in die bzw.
das ein Schraubendreher eingesetzt werden kann, um mit diesem die
erste und die zweite Einstellvorrichtung zu drehen.