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Faseroptische Mehrpunktleuchte mit variabler Brennweite
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Die Erfindung bezieht sich auf eine faseroptische Mehrpunktleuchte
mit einem ringförmigen Kopf, in dem die aus einem Lichtleitfaseranschlußkabel einlaufenden
Lichtleitfasern in Bündel aufgeteilt und zu einer Lichtaustrittsfläche geführt sind.
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Aus dem DE-Gbm 79 16 450 ist bereits eine faseroptische Mehrpunktleuchte.
der vorstehend beschriebenen Art bekannt, bei der die Enden der Lichtleitfaserbündel
auf einer Kreislinie angeordnet sind. Die Faserbündelenden verlaufen nicht parallel
zur Achse des Kopfes, sondern sind auf einen gemeinsamen Punkt auf der Achse des
Kopfes gerichtet. Die Entfernung dieses Punktes von der gemeinsamen Ebene der Lichtaustrittsflächen
der einzelnen Faserbündelenden wird im folgenden als "Brennweite" bezeichnet.
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Bei einer ähnlichen bekannten faseroptischen Ring leuchte sind die
Lichtleitfasern nicht in einzelne Bündel aufgeteilt, sondern gleichmäßig auf eine
zur Achse des Kopfes koaxiale Ringfläche verteilt. Die Lichtleitfaserenden sind
ebenfalls geneigt zur Achse des Kopfes angeordnet und haben einen gemeinsamen Brennpunkt.
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Faseroptische Mehrpunkt- oder Ring leuchten der beschriebenen Art
werden zur gleichmäßigen und schattenfreien Ausleuchtung von Objektfeldern, vorzugsweise
in der Mikroskopie, verwendet. Leuchten der beschriebenen Art bieten außerdem die
Möglichkeit, aus verschiedenen Richtungen zu-beleuchten und somit ein kontrastreiches
Bild zu bekommen.
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Die bekannten Mehrpunkt- oder Ring leuchten haben jedoch den Nachteil,
daß sie nur eine, durch die Konstruktion und/oder Montage festgelegte Brennweite
haben.
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Zu vielen Anwendungszwecken, beispielsweise bei Stereomikroskopen,
ist es jedoch erforderlich, den Arbeitsabstand zwischen Leuchte und Objektfeld zu
ändern, wozu komplizierte, nachstellbare Aufhängungen für die Leuchten erforderlich
sind. Will man auf eine derartige Nachstellvorrichtung verzichten, so sind für derartige
Mikroskope praktisch für jede Vergrößerungsstufe eine Leuchte mit der betreffenden
Brennweite notwendig.
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Z. B. sind bei ZOOM-Mikroskopen die Objektive von Fabrikat zu Fabrikat
erheblich unterschiedlich in den Abmessungen. Auch innerhalb der gleichen Fabrikate
bestehen Unterschiede. Ihre Arbeitsabstände liegen in einem Bereich zwischen80 und
100 mm. Will man nun für ein Mikroskop mit einem Arbeitsabstand von 100 mm eine
bekannte Mehrpunkt- oder Ringleuchte einsetzen, so kann man
bei
einer Bauhöhe für die Leuchte von 40 mm eine Ausführung mit einer Brennweite von
60 mm verwenden. Verwendet man die gleiche Mehrpunkt- oder Ring leuchte aber für
ein Mikroskop mit einem Arbeitsabstand von.nur 80 mm, sO liegt die Brennweite mit
der maximalen Beleuchtungsstärke bereits 20 mm tiefer.
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Wenn andererseits die Möglichkeit besteht, die Mehrpunkt oder Ringleuchte
direkt am Tubus des Objektivs zu befestigen (die Unterkante der Mehrpunktleuchte
rückt dadurch um 10 bis 15 mm höher), so liegt, wieder bei einem Arbeitsabstand
von 100 mm, die Brennweite um 10 bis 15 mm zu hoch.
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Eine denkbare Alternative, eine Mehrpunkt- oder Ringleuchte mit so
großem Innendurchmesser zu bauen, daß ihr ringförmiger Kopf auch Objektive mit größtem
Durchmesser aufnehmen kann, ist insoweit ungünstig, als, bedingt durch den großen
Ring- bzw. Teilkreisdurchmesser der Faserbündelenden, ein sehr großer Leuchtfleck
entstünde, dessen Beleuchtungsstärke für eine gute Ausleuchtung bei starker Vergrößerung
nicht ausreichte.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine faseroptische
Mehrpunktleuchte zu schaffen, bei der, allgemein ausgedrückt, die Beleuchtung auch
nach Veränderung der optischen Bedingungen zwischen der Leuchte und dem Objektfeld
auf das Objektfeld nachgeführt werden kann.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die an der
Lichtaustrittsfläche gelegenen Enden der Lichtleitfaserbündel beweglich ausgebildet
sind.
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Damit ist bei der erfindungsgemäßen Mehrpunktleuchte die Brennweite
veränderlich, so daß die Abstrahlung der Mehrpunktleuchte den optischen Gegebenheiten
des jeweiligen
optischen Vergrößerungsgerätes, sei es ein einfaches
Stereomikroskop, ein ZOOM-Stereomikroskop, ein Stereo-Operationsmikroskop oder ein
Zentrierprojektori weitgehend angepaßt werden kann. Für das oben gewählte Ausführungsbeispiel
bedeutet dies bei einer Bauhöhe von 40 mm und einer kleinsten Brennweite von 15
mm, daß nicht nur der Standardbereich von 80 bis 100 mm, sondern ein Bereich bis
zu 45 mm Arbeitsabstand abgedeckt werden kann. Hier scheitern bereits sämtliche
bekannten Mehrpunkt- oder Ringleuchten. Es könnten höchstens Sonderausführungen
eingesetzt werden, die aber meist unwirtschaftlich sind.
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Bei Verwendung der erfindungsgemäßen Mehrpunktleuchte für Mikroskoparbeiten
nach dem Dunkelfeldverfahren hat die variable Brennweite den Vorteil, daß die Abstrahlung
der Leuchte der numerischen Apertur des Objektivs angepaßt und eine Einstrahlung
in das Objektiv vermieden werden kann.
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Bei Zentrier- bzw. Meß- oder Profilprojektoren kann die Mehrpunktleuchte
ebenfalls auf den jeweiligen Arbeitsabstand eingestellt werden, der sich durch die
unterschiedlichen Vergrößerungen ergibt.
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Als Vorteil ist weiter zu erwähnen, daß die Beleuchtungsstärke bei
der erfindungsgemäßen Mehrpunktleuchte mit kleiner werdender Brennweite zunimmt,
also in einem Bereich, in dem für starke Vergrößerungen viel Licht benötigt wird.
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Eine bevorzugte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Mehrpunkt leuchte
ist gekennzeichnet durch ein federndes Element, durch. das die Faserbündelenden
in eine Vorzugsstellung gebracht werden.
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Das federnde Element besteht vorzugsweise aus einer Schraubenfeder.
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Bei einer bevorzugten praktischen Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Mehrpunktleuchte sind die Faserbündelenden längs einer Kreislinie gehalten und mittels
eines Stellringes gemeinsam zur Achse des Kopfes verstellbar.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Mehrpunktleuchte sind die Faserbündelenden je mit einer Vorsatzblende versehen.
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Bei sehr großen Arbeitsabständen, z.B. bei Operationsmikroskopen,
ist es zweckmäßig, an den Faserbündelenden jeweils eine Vorsatzlinse zur Lichtkonzentration
vorzusehen.
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Da erfindungsgemäß die Faserbündelenden beweglich ausgebildet sind,
lassen sie sich mit einer gemeinsamen Stellvorrichtung auf einen gemeinsamen Punkt
ausrichten. Dabei werden sie durch das federnde Element stets in die Ausgangslage
zurückgeführt, so daß die Stellvorrichtung verhältnismäßig einfach ausgebildet werden
kann. Es genügt der bereits erwähnte, sämtliche Faserbündelenden umfassende Stellring.
Das die Faserbündelenden in die Ausgangslage aufrichtende federnde Element kann
außer der bereits erwähnten Schraubenfeder aus einer flachen Feder, einem einfachen
Stück Federdraht mit öse, einem Metall-Gummi-Element oder auch einem einfachen,
die Lichtleitfasern umschließenden Gummischlauch bestehen.
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Die Erfindung wird im folgenden anhand des in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiels näher erläutert.
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Es zeigen: Fig. 1 den Querschnitt einer erfindungsgemäßen faseroptischen
Mehrpunktleuchte und
Fig. 2 den Querschnitt eines Faserbündelendes
mit Vorsatzblende und Vorsatzlinse.
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Die Mehrpunktleuchte enthält gemäß Fig. 1 einen ringförmigen Kopf
1 mit einem zylindrischen Innenmantel 2, auf dessen äußere Oberfläche eine ringförmige
Rippe 3 aufgesetzt oder angeformt ist. Auf der ringförmigen Rippe 3 ist ein zylindrischer
Außenmantel 4 befestigt, der zusammen mit dem Innenmantel und der ringförmigen.
Rippe einen ringförmigen Raum 5 bildet. In den ringförmigen Raum 5 mündet ein nichtgezeigtes
Lichtleitfaser-Anschlußkabel, dessen Lichtleitfasern im ringförmigen Raum 5 auf
wenigstens zwei einzelne Bündel aufgeteilt sind. Die einzelnen Lichtleitfaserbündel
sind durch auf der ringförmigen Rippe 3 längs einer Kreislinie gleichmäßig verteilte
Bohrungen nach außen geführt.
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In der Zeichnung ist nur ein Ende 7 der Lichtleitfaserbündel gezeigt.
Die Lichtleitfasern 8 jedes Faserbündelendes 7 sind von einer Schraubenfeder 9 umschlossen,
die einerseits in die Bohrungen in der ringförmigen Rippe 3 geschraubt oder sonstwie
in der Bohrung befestigt ist. Das andere Ende der Schraubenfeder 9 ist fest, z.B.
durch Kleben, mit einer Hülse 10 verbunden, die das äußere Ende der Lichtleitfasern
8 umschließt und an deren äußerem Ende sich die vorzugsweise polierte Lichtaustrittsfläche
11 befindet.
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In das äußere (in Fig. 1 untere) Ende des Innenmantels 2 sind Einschnitte
12 eingeschnitten. Die Einschnitte 12 liegen von den Bohrungen in der ringförmigen
Rippe 3 aus jeweils radial nach innen versetzt. Ihre Breite ist etwas größer als
der Außendurchmesser der Hülsen 10, so daß diese in den Einschnitten 12 auf und
ab beweglich sind.
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Auf den zylindrischen Außenmantel 4 ist ein Stellring 13 aufgeschraubt,
dessen Innendurchmesser kleiner als die Summe des Durchmessers des Kreisringes,
auf dem die Bohrungen in der ringförmigen Rippe 3 angeordnet sind, und einem Durchmesser
der Bohrungen ist.
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Gemäß Fig. 2 ist die Schraubenfeder 9 des Faserbündelendes 7 von einer
Vorsatzblende 14 umschlossen, die über die Lichtaustrittsfläche 11 hinausragt und
so den Lichtaustrittswinkel begrenzt. In das distale Ende der Vorsatzblende 14 kann
zur weiteren Begrenzung.des Lichtaustrittswinkels eine nichtgezeigte Lochblende
eingesetzt sein.
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Die Vorsatzblende kann fest oder gegenüber der Lichtaustrittsfläche
11 axial zu den Lichtleitfasern 8 verschiebbar ausgebildet sein.
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In das distale Ende der Vorsatzblende 14 ist eine Vorsatzlinse 15
eingesetzt, die zur besseren Lichtkonzentration bei großen Arbeitsabständen dient.
Bei fehlendem Blendenvorsatz 14 kann selbstverständlich die Vorsatzlinse 15 direkt
an der Schraubenfeder 9 oder der Hülse 10 befestigt werden.
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Wird bei der Benutzung der faseroptischen Mehrpunktleuchte der Stellring
13 in Richtung des eingezeichneten Doppelpfeils bewegt, so werden die Lichtleitfaserbündelenden
7 mehr oder weniger stark in die Einschnitte 12 gedrückt, so daß sich ihr Winkel
gegenüber der Achse des Kopfes 1 und damit der gemeinsame Brennpunkt der Lichtleitfaserbündel
7 ändert. Somit läßt sich durch bloßes Verdrehen des Stellringes 13 die Brennweite
der Mehrpunktleuchte verändern.
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Der Erfindungsgedanke läßt sich auch bei Einpunktleuchten anwenden,
bei denen jedoch das Objektfeld nicht schattenfrei ausgeleuchtet wird.
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