DE4016264A1 - Faseroptik-ringlicht - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Faseroptik-Ringlicht mit Fokussieroptik, insbesondere für mikroskopische Ar­ beitsplätze.

Bei derartigen Faseroptik-Ringlichtern wird das Licht eines Lichtprojektors über eine Faserleitung ringförmig um das Mikroskopobjektiv aufgeteilt, wobei zwei unterschiedliche Aufteilungsarten bekannt sind, nämlich entweder ein ge­ schlossener Ringspalt von Fasern, welcher das Licht auf die Arbeitsebene des Mikroskops wirft, oder aber anstelle eines geschlossenen Faserspaltes eine Vielzahl von Austritts- Lichtpunkten, die rings um das Mikroskopobjektiv verteilt angeordnet sind. Beide Ringlichtsysteme streuen das Licht mit einem Lichtaustrittswinkel der Faser (typisch ±30°) von der Lichtaustrittsstelle (Ringspalt oder Lichtpunkt) über den Arbeitsbereich des Mikroskops. Hierdurch wird eine wesentlich größere Fläche beleuchtet, als für die mikrosko­ pische Arbeit im Fokusbereich des Mikroskops erforderlich ist. Lichtleitersysteme in derartigen Anordnungen stellen somit nur einen kleinen Teil des erzeugten Lichtstromes dem Anwendungsfall zur Verfügung.

Bei Vorsehen einer Fokussieroptik, um das Licht stärker auf den auszuleuchtenden relativ kleinen Arbeitsbereich zu bün­ deln, ergibt sich die Schwierigkeit, daß Ringlichter mit einem fokussierten Lichtstrahl zwar einen hohen optischen Wirkungsgrad haben, sich aber nur in dem einmal konstruktiv festgesetzten Arbeitsabstand einsetzen lassen. Bei einer Veränderung des Arbeitsabstandes, wie er bei Mikroskopen sehr häufig durch Vorsatzteile erforderlich ist, wäre je­ desmal auch ein entsprechend vorbereitetes, auf diesen Ar­ beitsabstand abgestimmtes fokussiertes Ringlicht erforder­ lich.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Faser­ optik-Ringlicht der eingangs genannten Art so auszugestal­ ten, daß bei Fokussierung des Lichts durch eine Fokussier­ optik eine Änderung des Arbeitsabstandes möglich ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß eine Vielzahl von jeweils einem Segment des Rings zuge­ ordneten Fokussierungselementen vorgesehen ist, wobei zur Schnittpunktveränderung ihrer Teillichtbündel auf der opti­ schen Achse die Fokussierungselemente und/oder die Enden der Lichtleiter radial verschiebbar sind.

Die Fokussierungselemente können dabei im Falle eines Ring­ lichts mit geschlossenem Faserspalt kurze Zylinderlinsen sein und im Falle eines Ringlichts mit einer Vielzahl von beabstandeten Austritts-Lichtpunkten jeweils Einzellinsen, insbesondere Kugellinsen. In letzterem Fall läßt sich exakt jedem Lichtaustrittspunkt eine Kugellinse zuordnen, so daß überhaupt keine Verluste auftreten, während infolge der ra­ dialen Verschiebbarkeit bei einem geschlossenen Faserspalt die Zylinderlinsen ja einen kurzen Abstand voneinander auf­ weisen müssen. Das in diesen Abstandsbereich abgestrahlte Licht wird von der Fokussierung nicht miterfaßt. Demzufolge ist die erfindungsgemäße Fokussieranordnung bevorzugt für Ringlichter mit einer Vielzahl von einzelnen beabstandeten Lichtpunkten geeignet, jedoch durchaus auch mit Vorteil für Ringlichter mit geschlossenem Faserspalt einsetzbar.

Der Erfindung des fokussierten Ringlichts mit Schnittpunkt­ veränderung liegt dabei folgender Gedanke zugrunde. Die Lichtaustrittsrichtung jedes einzelnen Lichtpunktes des Mehrpunkt-Ringlichtes (entsprechendes gilt für die einzel­ nen Abschnitte des Austrittsspaltes bei einem geschlossenen Faserspalt) wird über ein mechanisches System verändert. Erfolgt die Veränderung an allen Lichtaustrittsoptiken in gleicher Weise, so wandert der Schnittpunkt aller Lichtke­ gel auf der optischen Achse des Mikroskops entlang und der Schnittpunkt der Lichtbündel läßt sich somit auf jeden Ar­ beitsabstand des Mikroskops einstellen.

Die Ausbildung der Fokussierungsoptik kann dabei in Weiter­ bildung der Erfindung so getroffen sein, daß die unter der Wirkung von sie nach außen drückenden Federn stehenden Fo­ kussierungselemente durch einen äußeren, axial bewegbaren Verstellkegelring radial verschiebbar sind, wobei dieser Verstellkegelring bevorzugt Teil eines auf das Ringlichtge­ häuse aufschraubbaren Schraubrings sein kann. Durch einfa­ ches Verdrehen dieses Schraubrings verändert sich seine axiale Stellung und damit die axiale Stellung des Verstell­ kegelrings, was wiederum die bereits angesprochene radiale Verstellung der Fokussierungselemente zur Folge hat.

Um Abschattungsprobleme zwischen dem Verstellkegelring und den Fokussierungselementen zu vermeiden, kann in weiterer Ausgestaltung der Erfindung zwischen jedem Fokussierungs­ element und dem Verstellkegelring jeweils eine Zwischenku­ gel angeordnet sein, wobei schließlich mit Vorteil die Fo­ kussierungselemente sowie ggfs. die Zwischenkugeln in ra­ dialen Führungen des Ringlichtgehäuses angeordnet sein kön­ nen.

Anstelle der radialen Verstellung der Fokussierungselemente könnte selbstverständlich auch eine radiale Verstellung der Enden der Lichtleiter vorgesehen sein, da eine solche ra­ diale Verstellung der Lichtleiterenden letztendlich in gleicher Weise zu einer Verschwenkung der Lichtkegel führt und damit zu einer Veränderung der Schnittpunkte aller Lichtkegel auf der optischen Achse des Mikroskops.

Schließlich liegt es auch noch im Rahmen der Erfindung, daß jedes Fokussierungselement zusammen mit dem (den) zugehöri­ gen Lichtleiterende(n) in einer festen Verbindung steht und beide Elemente gemeinsam um eine zur Ebene aus optischer Achse und Strahlrichtung senkrechte Achse schwenkbar sind, wobei die Ausbildung bevorzugt so getroffen sein kann, daß die Enden der Lichtleiter und die Fokussierungselemente je­ weils in Exzenterscheiben gehaltert sind.

Durch diese Ausbildung, bei der die Verstellung aller Ex­ zenterscheiben wiederum durch den bereits vorstehend ange­ sprochenen Verstellkegelring erfolgen könnte, ergibt sich trotz starrer Zuordnung zwischen Fokussierungselement und Lichtleiter wiederum die für das erfindungsgemäße Verstell­ prinzip entscheidende Verschwenkung des Austrittskegels in den einzelnen Lichtleitern und damit die Möglichkeit einer gezielten Veränderung des Schnittpunktes aller Lichtaus­ trittskegel auf der optischen Achse, um die Beleuchtung stets optimal an den gewünschten Objektabstand anpassen zu können.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Aus­ führungsbeispiels sowei anhand der Zeichnung. Dabei zeigen:

Fig. 1 einen axialen Teilschnitt durch ein erfindungs­ gemäßes Ringlicht mit einzelnen Lichtaustritts­ punkten und radial verstellbaren Kugellinsen als Fokussierungselement in einer ersten Arbeits­ stellung und

Fig. 2 einen der Fig. 1 entsprechenden Teilschnitt durch das Ringlicht in einer anderen Einstellung der Ar­ beitsdistanz, und

Fig. 3 einen schematischen Teilschnitt durch eine Aus­ führungsform, bei der jeder Lichtleiter mit seiner Kugellinse in einer gemeinsamen Exzenterscheibe gehaltert und beide gemeinsam verschwenkbar sind.

Das Ringlicht gemäß den Fig. 1 und 2 umfaßt ein ringför­ miges Gehäuse 1, in welchem auf einem Kreisring verteilt eine Vielzahl von Lichtleitern 2 eingebettet sind, die eine entsprechende Vielzahl von Austritts-Lichtpunkten 3 bilden. Zur Fokussierung des Austrittslichtbündels jedes Lichtlei­ ters 2 ist diesem als Fokussierungselement eine Kugellinse 4 zugeordnet, die unter der Wirkung einer sie nach außen drückenden Feder 9 steht. Die Kugellinse 4 stützt sich über eine Zwischenkugel 5, die Abschattungseffekte vermeidet, an einem Verstellkegelring 6 ab, der Teil eines Schraubrings 7 ist. Durch Aufschrauben des Schraubrings 7 auf das vordere Ende des Ringlichtgehäuses 1 läßt sich der axiale Abstand verändern, so daß die Kugellinse 4 zwischen der minimalen Einstellung gemäß Fig. 1 und der maximalen Einstellung ge­ mäß Fig. 2 verschiebbar ist.

Die Kugellinsen 4 und die Zwischenkugeln 5 werden dabei be­ vorzugt in radialen Führungen 8 des Ringlichtgehäuses 1 ge­ führt.

Die Fig. 3 zeigt schematisch eine zweite Ausführungsform der Erfindung, bei der jeder Lichtleiter 2 zusammen mit seiner Kugellinse 4 in einer Exzenterscheibe 10 eingebettet ist, die um einen Drehpunkt 11 schwenkbar ist. Alle Exzen­ terscheiben stützen sich auf der Kegelfläche 12 eines Ver­ stellkegelrings 6 ab, der in Richtung des Doppelpfeils, also parallel zur optischen Achse, verstellbar ist. Wird er beispielsweise in die in Fig. 3 gezeigte strichpunktierte Stellung verschoben, so verschwenkt die Exzenterscheibe mit dem eingebetteten Lichtleiter 2 und der eingebetteten Ku­ gellinse 4 in die ebenfalls strichpunktiert gezeigte Stel­ lung, wodurch die Achse 13 des austretenden Lichtkegels entsprechend verschwenkt wird.

Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungs­ beispiele beschränkt. Neben einer anderen Anordnung der Verstelleinrichtung und auch einer anderen Ausbildung der Fokussierungselemente - beispielsweise einer Ersetzung der Kugellinsen durch kurze Zylinderlinsen, wie sie bei ge­ schlossenen Faserspalten vorteilhafter wären - kann bei­ spielsweise auch eine Anordnung vorgesehen werden, bei der anstelle einer radialen Verstellung der Fokussierungsele­ mente diese festgehalten sind und dafür die Enden der Lichtleiter radial verschoben werden.

Claims (9)

1. Faseroptik-Ringlicht mit Fokussieroptik, insbesondere für mikroskopische Arbeitsplätze, dadurch gekenn­ zeichnet, daß eine Vielzahl von jeweils einem Segment des Rings zugeordneten Fokussierungselementen vorge­ sehen ist, wobei zur Schnittpunktveränderung ihrer Teillichtbündel auf der optischen Achse die Fokussie­ rungselemente und/oder die Enden der Lichtleiter (2) radial verschiebbar sind.

2. Faseroptik-Ringlicht nach Anspruch 1 mit einem ge­ schlossenem Faserspalt, dadurch gekennzeichnet, daß die Fokussierungselemente kurze Zylinderlinsen sind.

3. Faseroptik-Ringlicht nach Anspruch 1 mit einer Viel­ zahl von beabstandeten Austritts-Lichtpunkten, da­ durch gekennzeichnet, daß jedem Austrittslichtpunkt (3) eine Kugellinse (4) als Fokussierungselement zu­ geordnet ist.

4. Faseroptik-Ringlicht nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die unter der Wirkung von sie nach außen drückenden Federn stehenden Fokus­ sierungselemente durch einen äußeren, axial bewegba­ ren Verstellkegelring (6) radial verschiebbar sind.

5. Faseroptik-Ringlicht nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Verstellkegelring (6) Teil eines auf das Ringlichtgehäuse (1) aufschraubbaren Schraubrings (7) ist.

6. Faseroptik-Ringlicht nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen jedem Fokussierungsele­ ment und dem Verstellkegelring (6) jeweils eine Zwi­ schenkugel (5) angeordnet ist.

7. Faseroptik-Ringlicht nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Fokussierungselemente sowie ggfs. die Zwischenkugeln (5) in radialen Füh­ rungen (8) des Ringlichtgehäuses (1) angeordnet sind.

8. Faseroptik-Ringlicht nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Fokussierungs­ element zusammen mit dem (den) zugehörigen Lichtlei­ terende(n) in einer festen Verbindung steht und beide gemeinsam um eine zur Ebene aus optischer Achse und Strahlrichtung senkrechte Achse (11) schwenkbar sind.

9. Faseroptik-Ringlicht nach Anspruch 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Enden der Lichtleiter (2) und die Fokussierungselemente jeweils in Exzenterscheiben (10) gehaltert sind.