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Die Erfindung betrifft einen Revolver für optische Elemente, aufweisend einen Träger mit mehreren Aufnahmevorrichtungen für ein jeweiliges optisches Element und ein Gestell, wobei der Träger relativ zum Gestell derart um eine räumliche Achse (nachfolgend als Drehachse bezeichnet) drehbar gelagert ist, dass die Aufnahmevorrichtungen zyklisch gegeneinander austauschbar sind. Typischerweise sind die Aufnahmevorrichtungen zu diesem Zweck entlang einer Kreisbahn auf dem Träger angeordnet. In der Regel weist der Träger im Bereich der Aufnahmevorrichtungen Öffnungen zum Durchtritt von Licht durch den Träger auf. Für lichtdurchlässige optische Elemente sind derartige Öffnungen obligatorisch.
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Revolver für optische Elemente werden in optischen Geräten wie beispielsweise Mikroskopen eingesetzt, um an einer Stelle eines optischen Strahlengangs optische Elemente mit unterschiedlichen Eigenschaften mit geringem Aufwand gegeneinander austauschen zu können. Aufgrund der Drehbewegung werden sie je nach Anwendung kurz als Filter- oder Teilerräder bezeichnet. Beispielsweise können in einem Mikroskop in Abhängigkeit der verwendeten Lichtfarbe unterschiedliche Filter oder Strahlteiler, die in den Aufnahmevorrichtungen angeordnet sind, in den Strahlengang gedreht werden. Dadurch können mit geringem Aufwand unterschiedliche Lichtfarben zur Untersuchung einer Probe verwendet werden. Üblicherweise sind derartige Revolver motorgetrieben und können von einer zentralen Bedieneinheit aus ferngesteuert werden. Die Drehung des Trägers zum Austauschen der optischen Elemente kann dabei manuell oder automatisch ausgelöst werden. Bei einem konfokalen Rastermikroskop kann der Austausch beispielsweise zwischen zwei Rasterdurchgängen oder während eines Rasterdurchgangs zwischen verschiedenen Probenregionen erfolgen.
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In der Regel weisen die mittels eines Revolvers gegeneinander auszutauschenden optischen Elemente wie beispielsweise Filter, Strahlteiler, Blenden und Spiegel eine plane Grenzfläche auf, die unter einem definierten Winkel zur optischen Achse des Strahlengangs ausgerichtet sein muss, um die gewünschte optische Wirkung zu erzielen. Beispielsweise kommt es bei ungenauer Ausrichtung von Filtern oder Farbteilern zur Verschiebung von spektralen Kanten, wodurch hinter dem Filter beziehungsweise Farbteiler Störlicht entsteht.
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Im Stand der Technik weisen Revolver für optische Elemente entweder eine trägerfeste mechanische Achse oder Welle, die am Gestell drehbar gelagert ist, oder eine gestellfeste mechanische Achse, auf der der Träger drehbar gelagert ist, auf. Die Lagerung erfolgt in beiden Fällen mittels eines Radiallagers, typischerweise ergänzt durch ein Axiallager, oder durch ein Radiaxlager. Ein Beispiel für ein bekanntes Teilerrad mit trägerfester Achse ist in
1 dargestellt. Ein Filterrad mit einer gestellfesten Achse ist beispielsweise aus
US 2008/0112070 A1 bekannt. Zwei Kugellager ermöglichen hier die Drehung des Trägers um die feststehende Achse und begrenzen gleichzeitig das maximale Verkippspiel (engl. „tilt play”) des Trägers quer zu ihr.
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Das unvermeidbare Verkippspiel um die mechanische Achse und bei trägerfester Achse zusätzlich die nur begrenzt genaue Ausrichtung bei der Verbindung von Träger und Achse haben jedoch eine Ungenauigkeit („Schlagfehler”) bei der Ausrichtung Trägers zur optischen Achse und insbesondere des jeweils in den Strahlengang gedrehten optischen Elements zur Folge. Besonders problematisch ist, dass die verschiedenen optischen Elemente desselben Revolvers, wenn sie jeweils in den Strahlengang gedreht sind, aufgrund dieser Ungenauigkeit unterschiedlich zur optischen Achse ausgerichtet sein können, so dass eine Kompensation der momentanen Verkippung unmöglich oder zumindest sehr aufwendig ist. Das gilt sowohl für eine trägerfeste Achse als auch für eine gestellfeste Achse. Typischerweise kann trotz hochpräziser Fertigungsverfahren das jeweils in den Strahlengang gedrehte optische Element gegenüber der optischen Achse nur einschließlich einer Winkelungenauigkeit von etwa einer Bogenminute ausgerichtet werden. Diese Winkelungenauigkeit ist noch größer, wenn die optischen Elemente innerhalb des Trägers unterschiedlich ausgerichtet sind.
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Um die Ungenauigkeit bei der Ausrichtung der optischen Elemente zur optischen Achse zu verbessern, wurde bereits versucht, das Verkippspiel zwischen Träger und Gestell zu beseitigen. Beispielsweise beschreibt
EP 1 122 575 B1 einen linearen Schieber und einen Revolver mit quasi-trägerfester Achse. Bei diesen liegen ein oder mehrere Oberflächenstreifen (Schieber: Träger translatierbar) beziehungsweise Oberflächenkreisringe (Revolver: Träger rotierbar) als Führungsmittel flächig an dem Gestell an. Diese Lagerungsform weist zwar eine geringere Winkelungenauigkeit als frühere Bauformen auf, da kein Verkippspiel im eigentlichen Sinne mehr auftritt und somit der Schlagfehler nur noch von der Ebenheit der Oberflächenstreifen beziehungsweise -ringe des Trägers und der korrespondierenden Oberflächenbereichen des Gestells abhängt. Dennoch ist die Genauigkeit begrenzt, da die zwei (oder mehr) aneinander reibenden Flächen jeweils nur eine endliche Ebenheit aufweisen. Aufgrund der Fehlerfortpflanzung ist die resultierende relative Ungenauigkeit größer als der relative Fehler der einzelnen Ebenheiten.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Revolver der eingangs genannten Art so zu verbessern, dass er eine noch kleinere Winkelungenauigkeit ermöglicht.
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Die Aufgabe wird gelöst durch einen Revolver, welcher die in Anspruch 1 angegebenen Merkmale aufweist.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Träger axial an genau drei Vorsprüngen des Gestells gelagert ist. Die (gestellfesten) Vorsprünge sind zweckmäßigerweise auf einer für den Träger vorgesehenen Seite des Gestells angeordnet und stellen dort diejenigen drei Punkte dar, an denen der Träger das Gestell bei einer Bewegung des Trägers zum Gestell hin längs der Drehachse zuerst berührt. Abgesehen von Erhebungen des Gestells, die in Vertiefungen oder in/durch Öffnungen des Trägers ragen, stellen die drei Vorsprünge im Bereich einer Orthogonalprojektion des Trägers auf das Gestell längs der Drehachse die drei höchsten Erhebungen des Gestells dar und sind insbesondere höher als jede Unebenheit in diesem Bereich. Unabhängig von der jeweiligen Drehstellung des Trägers um die Achse ist der Träger axial permanent an denselben drei Vorsprüngen gelagert. Die Vorsprünge können dabei plane, insbesondere zueinander (echt) planparallele Oberflächen oder konvexe Oberflächen, insbesondere Radien, aufweisen. Die Vorsprünge können einstückig (also integral) mit dem Gestell ausgebildet sein. Es kann sich aber auch um lösbar oder unlösbar am Gestell befestigte separate Körper handeln.
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Aufgrund der – abgesehen von der (vorzugsweise vollständigen) Drehbarkeit um die Drehachse – eindeutigen Orientierung des Trägers im Raum durch die axiale Lagerung an drei kleinen Flächen (im Falle planparalleler Vorsprungsoberflächen) beziehungsweise an drei Punkten (in allen anderen Fällen) hängt die Winkelungenauigkeit bei der Ausrichtung der optischen Elemente zur optischen Achse nur noch von der Ebenheit der Trägeroberfläche im Bereich der Vorsprünge ab. Durch die drei Lagerstellen werden beispielsweise die Rotationsfreiheitsgrade eines gestellseitig vollkommen ebenen Trägers auf genau einen eingeschränkt (nämlich den um die Drehachse); Verkippungen quer zur Drehachse werden so vollständig unterbunden. Der Revolver ist dann verkippspielfrei. Durch zusätzliche Lager können die Bewegungsfreiheitsgrade weiter eingeschränkt werden.
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Vorzugsweise sind die drei Vorsprünge in einem jeweiligen Abstand von der Drehachse angeordnet und der Träger weist auf seiner den Vorsprüngen zugewandten Seite mindestens einen Oberflächenbereich, der zumindest entlang einer Kreisbahn, deren Radius einem der Abstände entspricht, plan ist, als Stützfläche auf. Von den Abständen können zwei oder auch alle identisch oder alle unterschiedlich sein. Die Anzahl der Stützflächen kann eins, zwei oder drei betragen, insbesondere kann sie der Anzahl von unterschiedlichen und von Null verschiedenen Abständen der höchsten Punkte von der Drehachse entsprechen. Bei mehreren getrennten Stützflächen sind diese vorzugsweise konzentrisch und zueinander planparallel angeordnet. Bei drei identischen oder zumindest nahezu identischen Abständen ist vorteilhafterweise nur genau eine Kreisringfläche als Stützfläche notwendig. Gleiches gilt, wenn einer der Vorsprünge auf der Drehachse liegt (Abstand von Null) und damit als Drehpunkt dient und die beiden anderen Abstände identisch oder nahezu identisch sind.
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Zweckmäßigerweise umfasst ein erfindungsgemäßer Revolver Mittel zum Beaufschlagen des Trägers mit einer Vorspannung gegen die Vorsprünge, beispielsweise eine Druckfeder. Dadurch bleibt die durch die Vorsprünge vorgegebene Orientierung des Trägers im Raum auch während einer Drehung um die Drehachse und/oder bei Erschütterungen des Revolvers erhalten.
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Vorzugsweise weist jede der Aufnahmevorrichtungen jeweils drei Anlagestellen für das betreffende optische Element auf. Sofern der Träger im Bereich der Aufnahmevorrichtungen Öffnungen zum Lichtdurchtritt aufweist, sind die Anlagestellen vorzugsweise um eine jeweilige Öffnung des Trägers herum angeordnet. Die Anlagestellen können Trägervorsprünge mit planer oder gekrümmter Oberfläche oder plane Oberflächenbereiche des Trägers sein. Durch die drei jeweiligen Anlagestellen ist für jede Aufnahmevorrichtung eine Anlageebene definiert, in der die plane Grenzfläche des betreffenden optischen Elements definiert angeordnet werden kann. Dadurch ist die Ausrichtung des jeweils in den Strahlengang gedrehten optischen Elements mit hoher Genauigkeit möglich. Vorzugsweise weisen alle Anlageebenen dieselbe Neigung zu einer Symmetrieachse der Anordnung der Aufnahmevorrichtungen auf. Mit einem einzigen Arbeitsgang besonders einfach und genau herzustellen sind Ausführungsformen, in denen alle Anlagestellen aus echt planparallelen Oberflächenbereichen des Trägers bestehen.
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Die Stützflächen sind derart angeordnet, dass der Träger (insbesondere unter einer Vorspannung gegen die Vorsprünge) das Gestell unabhängig von einer Drehung um die Achse permanent im Bereich seiner Stützfläche/n an den drei Vorsprüngen berührt. Im Falle mehrerer Stützflächen (mit unterschiedlichen Radienbereichen) müssen diese planparallel (aber nicht zwingend in einer identischen Ebene angeordnet) sein. Die Enden der drei Vorsprünge zusammen mit eventuellen Höhenunterschieden zwischen mehreren planen Stützflächen des Trägers definieren dann eine konstante Ebene, zu welcher sich die Anlagestellen (und damit die Grenzflächen der optischen Elemente) bei Drehung des Trägers parallel bewegen.
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Bevorzugt werden Ausführungsformen, in denen die Anlagestellen aus zwei konzentrischen, planparallelen, kreisringförmigen Oberflächenbereichen des Trägers gebildet sind, wobei der eine unterbrochen ist. Das ermöglicht ihre Herstellung in einem gemeinsamen Arbeitsgang. Sofern der Träger im Bereich der Aufnahmevorrichtungen Öffnungen zum Lichtdurchtritt aufweist, erfolgt die Unterbrechung zweckmäßigerweise durch die Öffnungen. Dadurch kann ein separater Arbeitsgang zur Unterbrechung der Oberflächenbereiche zum Zwecke der Separierung der Anlagestellen unterbleiben.
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Zweckmäßigerweise sind die Oberflächenbereiche der Anlagestellen und der Stützfläche/n konzentrisch und auf einer identischen Seite des Trägers angeordnet sind. Die Herstellung planparalleler Flächen auf einer Seite des Trägers ist mit geringem Aufwand möglich.
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Vorzugsweise sind die Anlagestellen und die Stützfläche/n in einer identischen Ebene angeordnet. Besonders bevorzugt werden Ausgestaltungen, in denen die Anlagestellen und die Stützfläche/n in demselben Arbeitsgang erzeugt sind. Mit heutigen Oberflächenbearbeitungsverfahren kann zwischen planparallelen, im selben Arbeitsgang erzeugten Kreisringflächen eine Ebenheit erreicht werden, die die Winkelungenauigkeit bei der Ausrichtung auf typischerweise bis zu 15 Bogensekunden verringert.
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Vorteilhafterweise kann das Gestell ein mit einem Motor verbundenes Ritzel und der Träger einen dazu komplementären Zahnkranz aufweisen. So ist eine genaue motorgetriebene Positionierung des Trägers beim Austausch der optischen Elemente gegeneinander mit geringem Aufwand möglich.
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In einer besonderen Ausführungsform ist der Träger auf einer entlang eines Umfangs ballig geformten Achse, welche entlang der Drehachse ausgerichtet ist, radial gelagert, wobei die radiale Lagerung ausschließlich Translationsfreiheitsgrade quer zur Drehachse blockiert (und keinen Rotationsfreiheitsgrad blockiert). Mit anderen Worten, die radiale Lagerung blockiert Verschiebungen des Trägers quer zur Drehachse, erlaubt aber das Verkippen des Trägers um räumliche Achsen, die quer zur Drehachse verlaufen, zumindest soweit, so dass unabhängig von eventuellen Unebenheiten der Stützfläche/n ein permanenter Kontakt des Trägers mit dem Gestell an allen drei Vorsprüngen ermöglicht wird.
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Die Erfindung umfasst auch ein Mikroskop und ein Mikroskopmodul, jeweils mit einem erfindungsgemäßen Revolver (mit drei konstanten, gestellfesten Vorsprüngen zur axialen Lagerung des Trägers an drei Punkten), wobei das Gestell des Revolvers mit dem Mikroskop verbunden ist.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.
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In den Zeichnungen zeigen:
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1 einen bekannten Revolver mit trägerfester, verkippspielbehafteter Achse,
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2 eine erste Bauform eines verkippspielfreien Revolvers,
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3 eine zweite Bauform eines verkippspielfreien Revolvers,
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4 einen Träger zur hochgenauen Positionierung optischer Elemente und
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5 ein konfokales Rastermikroskop mit einem verkippspielfreien Revolver.
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In allen Zeichnungen tragen übereinstimmende Teile gleiche Bezugszeichen.
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1 zeigt in schematischer Darstellung einen im Stand der Technik bekannten Revolver 1 mit einem Gestell 2 und einem Träger 3. Der Träger 3 ist mit der Welle 4, die im Gestell 2 im beispielsweise als Kugellager ausgeführten Lager 5 radial gelagert ist, verklebt. Mittels eines Antriebs (nicht abgebildet) kann der Träger 3 über die Welle 4 um die räumliche Achse X gedreht werden. Der Träger 3 weist mehrere Öffnungen 6 zum Lichtdurchtritt auf, vor denen in einer jeweiligen Aufnahmevorrichtung 7 jeweils ein optisches Element E befestigt werden kann. Auch das Gestell 2 weist eine Öffnung 6 zum Lichtdurchtritt aus, die im Strahlengang G eines optischen Geräts angeordnet werden kann. Durch Drehen des Trägers 3 um die Achse X kann wahlweise eines der optischen Elemente E in den Strahlengang G eingeschwenkt werden. Aufgrund beschränkter Genauigkeit beim Verkleben von Träger 3 und Welle 4 und dem Verkippspiel im Lager 5 kommt es beim Wechsel zwischen den optischen Elementen E im Strahlengang G zum Schlagfehler.
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Einen deutlich geringeren Schlagfehler weist der in 2 schematisch dargestellte erfindungsgemäße Revolver 1 auf. Wiederum ist zwar der Träger 3 über eine Achse 4 mit dem Gestell 2 verbunden, die im Lager 5 einem Verkippspiel unterliegt. Der Träger 3 ist zudem seinerseits mit der Achse 4, die mit der Drehachse X zusammenfällt, verkippbar verbunden. Zum Zwecke der Verkippbarkeit des Trägers 3 gegenüber der Achse 4 weist diese im Bereich des Trägers 3 beispielsweise eine wulstartige lokale Verdickung 10 auf, so dass der Träger 3 gegenüber der Achse 4 einem Verkippspiel ausgesetzt ist. Diese beiden Bewegungsfreiheitsgrade können durch ein ausreichend großes Spiel zwischen Achse 4 und Träger 3 auch ohne Verdickung 10 ermöglicht werden. Die Verdickung 10 kann wahlweise so ausgebildet sein, dass der Träger 3 sich zusätzlich relativ zur Achse 4 um diese drehen kann und/oder sich parallel zur Achse 4 bewegen kann. Alternativ sind diese Bewegungsfreiheitsgrade bei ausreichend großem Spiel zwischen Achse 4 und Träger 3 auch ohne Verdickung 10 möglich.
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Der Träger 3 ist bezüglich der Drehachse X axial ausschließlich an genau drei Vorsprüngen 9 des Gestells 2 gelagert, die in einem jeweiligen Abstand Ai (i = 1, 2, 3) von der Drehachse X angeordnet sind und an ihrer dem Träger 3 zugewandten Seite einen Radius aufweisen. Zum Zwecke der definierten Lagerung weist der Träger 3 beispielsweise gestellseitig eine plane Oberfläche als Stützfläche 11 auf, die durch die Öffnungen 6 unterbrochen ist. Der Träger 3 berührt das Gestell 2 also ausschließlich punktuell an drei Stellen. Das mögliche Verkippspiel des Trägers 3 gegenüber dem Gestell 2 wird durch die axiale Lagerung der planen Stützfläche 11 an den drei Vorsprüngen 9 auf die Unebenheit der Stützfläche 11 relativ zu den hier beispielhaft identischen Abständen Ai reduziert. Der Revolver 1 kann damit als verkippspielfrei bezeichnet werden.
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An der Achse 4 sind Federelemente 8 angeordnet, welche den Träger 3 mit einer Vorspannung gegen die Vorsprünge 9 beaufschlagen. Der Träger 3 ist relativ zu den Federelementen 8 beweglich. An seinem Umfang weist der Träger einen Zahnkranz 12 auf, in den ein motorgetriebenes Ritzel 13 eingreift. Unabhängig von der Drehbewegung des Trägers 3 um die Achse 4/X behält der Träger 3 aufgrund der Vorspannung der Federelemente 8 seine durch die Vorsprünge 9 definierte Orientierung im Raum bei.
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Anstelle von Radien können die Vorsprünge 9 plane Oberflächen aufweisen (nicht abgebildet).
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3 zeigt eine andere Ausführungsform eines verkippspielfreien Revolvers 1, die anstelle einer zentralen Achse drei beispielsweise ballig geformte Führungsräder 14 als radiale Lager aufweist, in schematischer Darstellung. Die Führungsräder sind entlang einer Kreisbahn so angeordnet, dass im Falle eines Trägers 3 mit kreisförmigem Umriss dessen Mittelachse Z auf der Drehachse X angeordnet ist. Axial ist der Träger 3 an drei Vorsprüngen 9 gelagert, die trägerseitig echt planparallele Oberflächen aufweisen. Ein Federelement 8, das am Gestell 2 befestigt ist, beaufschlagt den Träger 3 mit einer Vorspannung gegen die Vorsprünge 9, die dadurch die Orientierung des Trägers 3 im Raum gegenüber der optischen Achse G definieren. Weitere Federelemente 8 drücken die optischen Elemente E mit ihren optisch wirksamen Grenzflächen gegen die gestellseitige, plane Oberfläche des Trägers, die gleichzeitig als Stützfläche 11 gegenüber den Vorsprüngen 9 dient. Dadurch ist durch die Vorsprünge 9 auch die Orientierung der optischen Elemente E gegenüber der optischen Achse G definiert.
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Anstelle von planen Oberflächen können die Vorsprünge 9 Radien aufweisen (nicht abgebildet). Anstelle der Führungsräder 14 kann jede andere Form der Führung verwendet werden, beispielsweise eine kreisförmige Umrandung (nicht abgebildet).
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In 4 ist ein Träger 3, der in dem Revolver 1 gemäß 3 eingesetzt werden kann, in der Sicht von oben (Teilfig. 4A) und von schräg oben (Teilfig. 4B) perspektivisch dargestellt. Der Träger 3 weist mehrere zueinander echt planparallele, kreisringförmige Oberflächenbereiche 15 auf, wobei der mittlere Kreisring 15 durch Öffnungen 6 mehrfach unterbrochen ist. Die Oberflächenbereiche 15 sind konzentrisch um die Mittelachse S des Trägers 3 angeordnet und durch einen gemeinsamen Arbeitsgang (beispielsweise Lappen) echt planparallel ausgebildet. Der äußere kreisringförmige Oberflächenbereich 15 ist als Stützfläche 11 für den Kontakt mit den Vorsprüngen 9 des Gestells 2 vorgesehen. Die Oberflächenbereiche 15 springen beispielsweise 0,5 mm von der gestellseitigen Oberfläche des Trägers 3 vor.
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Zum besseren Verständnis ist ein optisches Element E ohne Aufnahmevorrichtung 7 dargestellt. Seine Orientierung gegenüber dem Träger 3 wird durch drei Anlegestellen 16 (zum besseren Verständnis an der benachbarten Öffnung 6 eingezeichnet), die durch an die betreffende Öffnung 6 grenzende Abschnitte des inneren und des mittleren kreisringförmigen Oberflächenbereichs 15 dargestellt werden, eindeutig definiert. Da alle Anlagestellen 16 in derselben Ebene liegen, sind auch die Grenzflächen aller installierten optischen Elemente E für jede Öffnung 6 in derselben Ebene angeordnet. Da die Stützfläche 11 ebenfalls in dieser Ebene liegt und diese Ebene durch die Vorsprünge 9 des Gestells 2 definiert wird, befinden sich die optisch wirksamen Grenzflächen alter optischen Elemente E unabhängig von der Drehstellung des Trägers 3 um die Achse Z stets in der durch die Vorsprünge 9 definierten Ebene. Dadurch können sie durch Verdrehen des Trägers 3 um die Achse Z mit vernachlässigbarem Schlagfehler gegeneinander ausgetauscht werden.
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Der Träger 3 kann auch in dem Revolver 1 gemäß 2 eingesetzt werden, wenn er im Bereich der Symmetrieachse S
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5 ist eine schematische Darstellung eines beispielhaften konfokalen Rastermikroskops 19 (engl. „Laser-Scanning Microscope”; LSM), das mittels einer Steuereinheit 34 gesteuert wird. Das LSM 19 ist modular aus einem Beleuchtungsmodul L mit Lasern 23, einem Abtastmodul S (engl. „scanning module”), einem Detektionsmodul D und der Mikroskopeinheit M mit dem Mikroskopobjektiv 31 zusammengesetzt. Das Licht der Laser 23 kann durch Lichtklappen 24 und Abschwächer 25 von der Steuereinheit 34 beeinflusst werden, bevor es über Lichtleitfasern und Koppeloptiken 20 in die Abtasteinheit S eingespeist und vereinigt wird. Über den Hauptstrahlteiler im Teilerrad 1 und die X-Y-Abtasteinheit 30, die zwei Galvanometerspiegel aufweist (nicht dargestellt), gelangt es durch das Mikroskopobjektiv 21 zur Probe 22, wo es ein Fokusvolumen (nicht abgebildet) beleuchtet. Im Teilerrad 1 können beispielsweise verschiedene Hauptstrahlteilerspiegel in Form spektraler Kantenfilter für unterschiedliche Kantenwellenlängen als optische Elemente angeordnet sein. In Abhängigkeit der Eigenschaften Probe 22 oder des gewählten Beleuchtungslichts kann ein anderer Hauptstrahlteiler in den Strahlengang gedreht werden.
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Von der Probe 22 reflektiertes Licht oder emittiertes Fluoreszenzlicht gelangt durch das Mikroskopobjektiv 21 über die Abtasteinheit 30 durch den Hauptstrahlteiler im Revolver 1 in das Detektionsmodul D. Zur Fluoreszenzdetektion kann der Hauptstrahlteiler 1 beispielsweise als dichroitischer Farbteiler ausgebildet sein. Das Detektionsmodul D weist drei Detektionskanäle mit jeweils einem Filter 28 und einem Photovervielfacher 32 auf. Ein Mehrwege-Strahlteiler 35, der gemäß 2B als dichroitischer Multi-Prismen-Nebenfarbteiler aufgebaut ist und entsprechend 3B mit einer vorgeschalteten gemeinsamen Fokussieroptik 29 versehen ist, dient der räumlich-spektralen Aufspaltung des von der Probe 22 einfallenden Lichts auf die drei Detektoren 32. Eine der gemeinsamen Optik 29 vorgeschaltete konfokale Lochblende 31 dient der Diskriminierung von Probenlicht, das nicht aus dem Fokusvolumen stammt. Die Photovervielfacher 32 detektieren daher ausschließlich Licht aus dem Fokusvolumen. Anstelle einer Lochblende 31 kann beispielsweise bei linienförmiger Beleuchtung auch eine Schlitzblende (nicht abgebildet) verwendet werden. Der Strahlteiler 35 zerlegt das von der Probe 22 einfallende Licht räumlichspektral in drei Strahlen mit wechselseitig unterschiedlichen Wellenlängenbereichen. Die Optik 29 fokussiert alle spektralen Anteile des Probenlichts unabhängig von der Aufspaltung durch den Strahlteiler 35 gemeinsam auf die optische Entfernung der Detektoren 32, so dass jeweils nur ein Wellenlängenbereich den betreffenden Detektor 32 erreicht.
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Das konfokal beleuchtete und aufgenommene Fokusvolumen der Probe 22 kann mittels der Abtasteinheit 30 über die Probe 22 bewegt werden, um pixelweise ein Bild aufzunehmen, indem die Galvanometerspiegel der Abtasteinheit 30 gezielt verdreht werden. Sowohl die Bewegung der Galvanometerspiegel als auch das Schalten der Beleuchtung mittels der Lichtklappen 24 oder der Abschwächer 25 werden unmittelbar von der Steuereinheit 34 gesteuert. Die Datenaufnahme von den Photovervielfachern 32 erfolgt ebenfalls über die Steuereinheit 34.
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In alternativen Ausführungsformen (nicht abgebildet) kann ein erfindungsgemäßer Revolver 1 beispielsweise zusätzlich oder alternativ zum Einsatz als Hauptfarbteiler auch als Filterrad zur Auswahl unterschiedlicher Filter 28 eingesetzt werden.
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Anstelle der Ausbildung als Zylinderrad kann der Träger 3 in alternativen Ausführungsformen (nicht abgebildet) als Kronrad ausgebildet sein. Anstelle eines Ritzels 13 kann der Träger 3 in alternativen Ausführungsformen (nicht abgebildet) über ein Schneckengetriebe gedreht werden.
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Die Stützflächen 11 des Trägers 3 können in unterschiedlichen Ebenen liegen (also unterschiedlich weit vom Träger 3 hervorspringen), wenn die Längen der Vorsprünge 9 des Gestells 2 entsprechend komplementär ausgebildet sind. Die Summe aus Vorsprung einer Stützfläche 11 und Länge des zugehörigen Vorsprungs 9 braucht dabei nicht für alle Vorsprünge 9 identisch zu sein. Vielmehr kann die Drehachse X durch nichtidentische Summen gegenüber dem Strahlengang G geneigt angeordnet sein.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Revolver
- 2
- Gestell
- 3
- Träger
- 4
- Mechanische Achse
- 5
- Lager
- 6
- Öffnung
- 7
- Aufnahmevorrichtung
- 8
- Federelement
- 9
- Vorsprung
- 10
- Verdickung
- 11
- Stützfläche
- 12
- Zahnkranz
- 13
- Ritzel
- 14
- Führungsrad
- 15
- Kreisringförmiger Oberflächenbereich
- 16
- Anlegestelle
- 19
- Mikroskop
- 20
- Kollimationsoptik
- 21
- Mikroskopobjektiv
- 22
- Probe
- 23
- Laser
- 24
- Lichtklappe
- 25
- Abschwächer
- 26
- Faserkoppler
- 27
- Tubuslinse
- 28
- Filter
- 29
- Fokussieroptik
- 30
- Scannerspiegel
- 31
- Lochblende
- 33
- Hauptstrahlteiler
- 34
- Steuereinheit
- 35
- Strahlteiler
- D
- Detektionsmodul
- M
- Mikroskop
- L
- Beleuchtungsmodul
- S
- Abtastmodul
- E
- Optisches Element
- G
- Strahlengang
- X
- Räumliche Drehachse
- Z
- Mittelachse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 2008/0112070 A1 [0004]
- EP 1122575 B1 [0006]
