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Gebiet der Erfindung
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Die
Erfindung betrifft Lasersysteme im allgemeinen und ein Lasersystem,
das zum Erodieren einer Oberfläche,
beispielsweise dem Netzhautgewebe eines Auges, dient, im Besonderen.
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Hintergrund der Erfindung
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Verfahren
zur Laserstrahlabtastung auf der Oberfläche eines Werkstücks sind
im Stand der Technik bekannt. Auf dem Gebiet der Ophthalmologie
ist beispielsweise die photorefraktive Keratektomie (PRK) ein Verfahren
zur Laserkorrektur von Fokussiermängeln des Auges durch Modifizierung
der Hornhautkrümmung,
was allgemein durch Verwendung eines Excimer-Laserstrahls mit einer Wellenlange von
193 Nanometer, der das Werkstück,
d.h. das Hornhautgewebe, in einem Photozersetzungsprozess abträgt, bewerkstelligt
wird. Ein Beispiel für im
Stand der Technik bekannte Vorrichtungen umfaßt das in
US-A-5,980,513 (Alcon) beschriebene.
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US-A-3,653,384 (American
Optical Corp.) beschreibt eine linear verschiebbare optische Vorrichtung
zum Ausrichten eines Laserstrahls mit einer Reihe aus drei Spiegeln,
die angeordnet sind, um den Laserstrahl nacheinander zu reflektieren,
so daß er
in einer gewünschten
Richtung austritt. Ein Spiegel bedient sich einer Translationsbewegung,
und die beiden anderen bedienen sich Drehbewegungen um verschiedene
Achsen, was die Freiheit gewährt,
den Laser in beinahe jede Richtung auszurichten.
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Sobald
ein Ablationsmuster für
ein konkretes Auge bestimmt wurde, muss der Laserstrahl rasch und
exakt bewegt werden. Es ist auch erstrebenswert, daß die Laserschüsse parallel
zueinander bleiben, wenn der Strahl in einer X-Y-Ebene verschoben wird.
Da Laserstrahlbewegung für
gewöhnlich
durch Verwendung von Spiegeln erzielt wird, die in bestimmten Zeitabständen ausgetauscht
werden müssen,
ist es ferner erstrebenswert, daß ein Laserverlagerungssystem
Komponenten aufweist, die einfach und rasch austauschbar sind, vorzugsweise
direkt am Anwendungsort. Darüber
hinaus ist es erstrebenswert, daß derartige Komponenten, wenn
sie ausgetauscht werden, am Anwendungsort ausgerichtet bleiben und
die Ausrichtung während
des Gebrauchs beibehalten. Es ist bekannt, Kreuzfedergelenke in
Form eines Parallelogramms zu verwenden, um Spiegeloptiken in einer
in bezug auf eine Oberfläche
senkrechten Konfiguration zum Erzielen einer seitlichen Bewegung
zu halten. Allerdings hatte bei früher verwendeten Systemen die
Zentrumsverschiebung, welche die Gelenke während der Biegung durchmachten,
eine unerwünschte
Winkelabweichung zur Folge, die ausreichte, um die Verwendung derartiger
Gelenke in einer Laserabtastanwendung, für welche das für den ophthalmischen
Bereich hohe Niveau an Präzision
erforderlich ist, auszuschließen.
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Kurzdarstellung der Erfindung
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird ein Lichtstrahlverlagerungssystem gemäß den nachfolgenden
Ansprüchen
bereitgestellt. Ein Behandlungslaser und dessen Projektionsoptik
erzeugen Laserlicht entlang einem Ursprungsstrahlweg (d.h. der optischen
Achse des Systems) mit einem zum Behandeln des Auges ausreichenden
Energiepegel. Ein optischer Translator verlagert den Ursprungsstrahlweg gemäß einem
spezifischen Abtastmuster, so daß der Ursprungsstrahl auf einen
resultierenden Strahlweg verschoben wird, der zu dem Ursprungsstrahlweg parallel
ist. Eine optische Winkeleinstelleinrichtung verändert den Winkel des resultierenden
Strahlwegs relativ zu dem Ursprungsstrahlweg derart, daß das Laserlicht
auf das Auge auftrifft.
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Bei
der vorliegenden Erfindung umfaßt
der optische Translator ein System zum Verlagern von einfallendem
Laserlicht in mindestens eine Richtung mit hoher Präzision und
Genauigkeit. Das Lichtstrahlverlagerungssystem umfaßt eine
feste Basis und einen verlagerbaren Spiegelträger mit Mitteln zum Befestigen
eines Spiegels daran.
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Ein
erster und ein zweiter Arm sind in allgemein paralleler, voneinander
beabstandeter Lage an der Basis und dem Spiegelträger schwenkbar
befestigt. Die Anne sind ersten Enden benachbart an der Basis und
zweiten Enden benachbart an dem Spiegelträger befestigt, wodurch der
erste und der zweite Arm mit der Basis und dem Spiegelträger ein
allgemein parallelogrammförmiges
Befestigungselement bilden.
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Die
schwenkbaren Befestigungen sind mittels vier Kreuzfedergelenken
gebildet. Jedes Kreuzfedergelenk weist einen dicken Abschnitt auf,
der zum Erreichen optimaler Stabilität durch Minimieren der Laufabweichung
(Runout) ausgerichtet ist, vorzugsweise durch Ausrichten von Gelenkpaaren,
um die Abweichung aufzuheben, die durch die Zentrumsverschiebung
der Gelenke verursacht wird, wenn diese einer Drehung unterzogen
werden. Ein erstes und ein zweites Kreuzfedergelenk sind an einem
Kreuzungspunkt zwischen den ersten Enden des ersten und des zweiten
Armes und der Basis positioniert, so daß die dicken Abschnitte eines
vorderen Bereichs davon entlang einem äußeren Bogen des Gelenks ausgerichtet
sind. Ein drittes und ein viertes Kreuzfedergelenk sind an einem
Kreuzungspunkt zwischen den zweiten Enden des ersten und des zweiten
Armes und dem Spiegelträger
positioniert, so daß die
dicken Abschnitte eines vorderen Bereichs davon entlang einem oberen
Bogen des Gelenks ausgerichtet sind.
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Mittel
zum Verlagern des Spiegelträgers
in einer Ebene sind ebenfalls vorgesehen.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist
eine Schnittansicht der Projektionsoptik, die bei der Laserausführungsform
für ophthalmische
Behandlungen des Laserstrahlabgabeabschnitts der vorliegenden Erfindung
verwendet wird.
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2A und 2B zeigen
eine vorderseitige bzw. eine rückseitige
aufgeschnittene perspektivische Ansicht der Vorrichtung, welche
die optische Anordnung aus Spiegeln darstellen, die verwendet wird,
um Translationsverschiebungen in einem Lichtstrahl entlang zweier
Achsen zu erzeugen.
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3A und 3B sind
eine vorderseitige bzw. eine rückseitige
perspektivische Ansicht der Laserverlagerungsvorrichtung.
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4A und 4B sind
eine schematische Vorder- bzw. Rückansicht
der Laserverlagerungsvorrichtung.
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5 (Stand
der Technik) ist eine teilweise aufgeschnittene perspektivische
Ansicht eines Kreuzfedergelenks.
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6 ist
eine Draufsicht der reflektierenden Seite des Spiegels.
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7 ist
eine Draufsicht der nichtreflektierenden Seite des Spiegels.
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8 ist
eine perspektivische Ansicht der ersten Klammer.
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9 ist
eine perspektivische Ansicht der zweiten Klammer.
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10 ist
eine perspektivische Ansicht der ersten Zugangsöffnung und der ersten und der
zweiten Klammer.
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Ausführliche Beschreibung der Erfindung
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Nunmehr
wird mit Bezugnahme auf 1-10 eine
bevorzugte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung beschrieben.
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Ein
beispielhaftes Laserstrahlabgabe- und Augennachverfolgungssystem
90 (
1)
kann beispielsweise jenes umfassen, welches in
US-Patent Nr. 5,980,513 gelehrt wird,
welches denselben Inhaber wie die vorliegende Anmeldung hat. Der
Laserstrahlabgabeabschnitt des Systems umfaßt eine Behandlungslaserquelle
91,
eine Projektionsoptik
92, eine X-Y-Translationsspiegeloptik
10,
einen Strahltranslationsregler
93, einen dichroitischen
Strahlenteiler
94 und eine Strahlwinkeleinstellspiegeloptik
95. Die
Laserimpulse werden als Schüsse über die
abzutragende oder zu erodierende Fläche verteilt, vorzugsweise
in einer verteilten Abfolge, so daß die gewünschte Form des Gegenstandes
oder der Hornhaut erreicht wird. Vorzugsweise wird der gepulste Laserstrahl
verschoben, um die Schüsse
zu einer Mehrzahl von räumlich
versetzten Positionen auf der Hornhautoberfläche hinzulenken, um eine Mehrzahl von
räumlich
verteilten Ablationspunkten zu auszubilden. Jeder dieser Punkte
kann einen vorgegebenen Durchmesser aufweisen, beispielsweise 2,5
oder 1,0 mm, und kann eine Intensitätsverteilung aufweisen, die
beispielsweise durch ein Gaußsches
oder ein im allgemeinen flaches Verteilungsprofil über den
Punkt definiert ist.
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Beim
Betrieb des Strahlenabgabeabschnitts von System 90 erzeugt
die Laserquelle 91 einen Laserstrahl 96, der auf
die Projektionsoptik 92 auftrifft. Die Projektionsoptik 92 stellt
Durchmesser und Distanz zum Fokus des Strahls 96 in Abhängigkeit
von den Anforderungen des konkreten Verfahrens, das durchgeführt wird,
ein.
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Nach
Austreten aus der Projektionsoptik 92 trifft der Strahl 96 auf
die X-Y-Translationsspiegeloptik 10,
wo der Strahl 96 unabhängig
entlang jeder von zwei orthogonalen Translationsachsen verlagert
oder verschoben wird, wie durch den Strahlentranslationsregler 93 geregelt
wird. Der Regler 93 ist für gewöhnlich ein Prozessor, der mit
einem vorgegebenen Satz von zweidimensionalen Translationen oder
Verschiebungen des Strahls 96 in Abhängigkeit von dem konkreten
ophthalmischen Verfahren, das durchgeführt wird, programmiert ist.
Jede der X- und
Y-Translationsachsen wird unabhängig
geregelt, wie in der Folge im Detail dargelegt wird.
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Eine
beispielhafte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung 10 dient zur Verwendung mit
einem Behandlungslaser 91, der einen Excimer-Laser mit
einer Wellenlänge
von 193 Nanometer umfaßt, welcher
bei einem ophthalmischen Verfahren verwendet wird, das an einem
Werkstück,
beispielsweise einem Auge 97, durchgeführt wird. Allerdings versteht
es sich, daß sich
das Verfahren und System der vorliegenden Erfindung gleich gut auf
andere Werkstücke
als ein Auge und ferner auf andere Lichtquellen anwenden lassen.
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Das
Verlagerungssystem 10 (2A-4B)
umfaßt
in einer bevorzugten Ausführungsform
eine zweiseitige Vorrichtung, die vier Spiegel 11-14 enthält, von
denen zwei 11, 14 verlagerbar sind, um die X-Y-Translation
eines einfallenden Strahls 96 zu realisieren und Parallelität im abgehenden
Strahl 96' aufrecht
zu erhalten. Jene, die als "Vorderseite" der Vorrichtung 10 bezeichnet
wird, trägt
den ersten Spiegel 11; jene, die als die "Rückseite" der Vorrichtung 10 bezeichnet
wird, trägt
den zweiten, den dritten und den vierten Spiegel 12-14. Es
ist für
Fachleute klar ersichtlich, daß die
Direktionalität
des Lichtstrahls nicht wichtig ist und daß der einfallende und der abgehende
Strahl umgekehrt werden könnten.
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Die
beiden Seiten der Vorrichtung 10 weisen jeweils eine (relativ
zu der Vorrichtung 10) feste Basis 15, 16 auf,
die an einer sich nach oben erstreckenden Platte 17 befestigt
ist, welche dort hindurch ein Loch 18 von einer vorderen
Fläche 19 zu
einer der vorderen Fläche 19 entgegengesetzten
hinteren Fläche 20 hindurch
aufweist. Die vordere Fläche 19 der
Platte ist an einen hinteren Rand 21 der ersten Basis 15 angrenzend
positioniert, und die hintere Fläche 20 der Platte
ist an einen vorderen Rand 22 der zweiten Basis 16 angrenzend
positioniert.
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Ferner
weist jede Seite einen verlagerbaren Spiegelträger auf, der hier einen ersten 23 und
einen vierten 24 Spiegelträger umfaßt, von denen jeder Mittel
zum Befestigen eines Spiegels 11, 14 daran umfaßt. Ein
zweiter 25 und ein dritter 26 fester Spiegelträger sind
an der zweiten Basis 16 befestigt und weisen Mittel zum
Befestigen des zweiten 12 und des dritten 13 Spiegels
daran auf.
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Die
relative Positionierung der vier Spiegelträger ermöglicht es, daß der erste
Spiegel 11 einfallendes Licht 96 aus einer Richtung,
die allgemein orthogonal zu einer Längsachse 27 des Lochs 18 verläuft, was
hier als horizontal dargestellt ist, empfängt und einen Lichtstrahl allge mein
horizontal durch das Loch 18 reflektiert. Der zweite Spiegelträger 25 ist positioniert,
um zu ermöglichen,
daß der
zweite Spiegel 12 das Licht, das allgemein horizontal von
dem ersten Spiegel 11 durch das Loch 18 reflektiert
wird, empfangt und Licht allgemein horizontal und orthogonal auf
das von dem ersten Spiegel 11 empfangene Licht reflektiert.
Der dritte Spiegelträger 26 ist
positioniert, um zu ermöglichen,
daß der
dritte Spiegel 13 das Licht, das allgemein horizontal von
dem zweiten Spiegel 12 reflektiert wurde, empfängt und
Licht allgemein nach unten reflektiert, allgemein orthogonal auf
das Licht, das von dem zweiten Spiegel 12 empfangen wurde.
Der vierte Spiegelträger 24 ist
positioniert, um zu ermöglichen,
daß der
vierte Spiegel 14 das nach unten reflektierte Licht von
dem dritten Spiegel 13 empfängt und Licht allgemein horizontal reflektiert,
um einen abgehenden Strahl 96' in eine Richtung, die allgemein
parallel zu dem einfallenden Licht 96 ist, bildet.
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Die
Verlagerung der beweglichen Spiegelträger 23, 24 wird
mittels einer ersten 27 und einer zweiten 28 Armbaugruppe
an der Vorderseite und einer dritten 29 und einer vierten 30 Armbaugruppe
an der Rückseite
realisiert. Alle Armbaugruppen 27-30 sind an einem
Ende an deren jeweiliger Basis 15, 16 schwenkbar
befestigt und an einem entgegengesetzten Ende an dem jeweiligen
verlagerbaren Spiegelträger 23, 24 schwenkbar
befestigt. Jede Armbaugruppe 27-30 umfaßt ein Paar
von sich allgemein nach oben erstreckenden Armen, die in einer allgemein
parallelen, voneinander beabstandeten Beziehung verbunden sind.
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Die
erste 27 und die zweite 28 Armbaugruppe sind an
der Vorderseite der Vorrichtung 10 angeordnet. Jede 27, 28 weist
einen vorderen Arm 31 auf, der an dessen unterem Ende 33 an
einen vorderen Rand 32 der ersten Basis 15 angrenzend
und an dessen oberem Ende 34 an einen vorderen Rand 39 des ersten
Spiegelträgers 23 angrenzend
befestigt ist. Jede der Armbaugruppen 27, 28 weist
ferner einen hinteren Arm 35 auf, der an dessen unterem
Ende 36 an den hinteren Rand 21 der ersten Basis 15 angrenzend
und an dessen oberem Ende 38 an einen hinteren Rand 37 des
ersten Spiegelträgers 23 angrenzend
befestigt ist. Die jeweiligen vorderen 31 und hinteren 35 Arme
der ersten und der zweiten Armbaugruppe 27, 28 sind über Querstücke 45 miteinander verbunden,
die zwischen den jeweiligen oberen 34, 38 und
unteren 33, 36 Enden angeordnet sind, um eine
im wesentlichen H-fömige
Konstruktion zu bilden. Die erste 27 und die zweite 28 Armbaugruppe bilden
gemeinsam ein vorderes und ein hinteres schwenkbares parallelogrammförmiges Befestigungselement
an einer Vorderseite und einer Rückseite
der ersten Basis 15 bzw. des ersten Spiegelträgers 23.
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Analog
dazu sind die dritte 29 und die vierte 30 Armbaugruppe
an der Rückseite
der Vorrichtung 10 angeordnet. Jede 29, 30 weist
einen vorderen Arm 47 auf, der an dessen oberem Ende 50 an
den vorderen Rand 22 der zweiten Basis 16 angrenzend und
an dessen unterem Ende 53 an einen vorderen Rand 52 des
vierten Spiegelträgers 24 angrenzend befestigt
ist. Jede der Armbaugruppen 29, 30 weist ferner
einen hinteren Arm 55 auf, der an dessen oberem Ende 58 an
einen hinteren Rand 57 der zweiten Basis 16 angrenzend
und an dessen unterem Ende 61 an einen hinteren Rand 60 des
vierten Spiegelträgers 24 angrenzend
befestigt ist. Die jeweiligen vorderen 47 und hinteren 55 Arme
der dritten und der vierten Armbaugruppe 29, 30 sind über Querstücke 63 miteinander
verbunden, die zwischen den jeweiligen oberen 50, 58 und
unteren 53, 61 Enden angeordnet sind, um eine
im wesentlichen H-förmige
Konstruktion zu bilden. Die dritte 29 und die vierte 30 Armbaugruppe
bilden gemeinsam ein vorderes und ein hinteres schwenkbares parallelogrammförmiges Befestigungselement
an einer Vorderseite und einer Rückseite
der zweiten Basis 16 bzw. des vierten Spiegelträgers 24.
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Die
schwenkbaren Verbindungen zwischen den Basen
15,
16 und
dem ersten und dem vierten Spiegelträger
23,
24 werden
durch zwei Sätze
aus Kreuzfedergelenken
63 gebildet, von denen jedes beispielsweise
eine Vorrichtung (
5) umfaßt, die im Stand der Technik
bekannt ist und mit Bezugnahme auf
1 von
US-Patent Nr. 4,405,184 beschrieben
wird. Es wird festgehalten, daß jedes
Gelenk
63 zwei "verdickte
Abschnitte"
64,
65 aufweist,
einen an einem vorderen
66 und einen an einem hinteren
67 Bereich
des Gelenks
63 (auch hier werden die Begriffe "vorderer" und "hinterer" verwendet, um die
Positionierung relativ zu der Vorrichtung
10 zu bezeichnen; die
Gelenke
63 sind im wesentlichen symmetrisch). Diese verdickten
Abschnitte
64,
65 werden durch Hartlöten und/oder
Schweißen
der inneren Halbringe an die äußeren Ringe
an entgegengesetzten Bereichen gebildet, wobei die inneren Halbringe
voneinander getrennt sind, so daß sich die äußeren Ringe in bezug auf einander
drehen können.
Wie oben erwähnt
wurde, ist ein Nachteil dieser Gelenke
63, daß nach dem
Schwenken die beiden Bereiche von einer ursprünglichen Langsachse
68 versetzt
werden (was als „Laufabweichung" („Runout") bezeichnet wird), was
wiederum die Elemente, die durch das Gelenk
63 verbunden
werden, aus ihren ursprünglichen
Ausrichtungen versetzt.
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Durch
Experimentieren wurde eine optimale Konfiguration von zwei Sätzen von
Gelenken 63 gefunden, welche einen derartigen Versatz zwischen den
Basen 15, 16 und deren jeweiligen verlagerbaren Spiegelträgern 23, 24 minimiert
und eine minimale Winkelabweichung der Spiegel sowie Genauigkeit erreicht,
wodurch die Stabilität
optimiert wird. Für
die Vorderseite der Vorrichtung 10 wird ein erster Satz von
acht Kreuzfedergelenken zum Verbinden der ersten 27 und
der zweiten 28 Armbaugruppe mit der ersten Basis 15 und
dem ersten Spiegelträger 23 bereitgestellt.
Ein erstes 71 und ein zweites 72 Kreuzfedergelenk
sind an Kreuzungspunkten zwischen den unteren Enden 33 der
vorderen Arme 31 und der ersten Basis 15 positioniert,
so daß die
dicken Abschnitte 64 eines vorderen Bereichs 66 davon
entlang einem äußeren Bogen
des Gelenks 71, 72 ausgerichtet sind. Ein drittes 73 und
ein viertes 74 Kreuzfedergelenk sind an einem Kreuzungspunkt
zwischen den oberen Enden 34 der vorderen Arme 31 und
dem ersten Spiegelträger 23 positioniert,
so daß die
dicken Abschnitte 64 eines vorderen Bereichs 66 davon
entlang einem oberen Bogen des Gelenks 73, 74 ausgerichtet
sind. Ein fünftes 75 und
ein sechstes (nicht dargestellt) Kreuzfedergelenk sind an einem
Kreuzungspunkt zwischen den unteren Enden 36 der hinteren
Arme 35 und der ersten Basis 15 positioniert, so
daß die
dicken Abschnitte 64 eines vorderen Bereichs 66 davon
entlang einem inneren Bogen des fünften 76 und des sechsten
Gelenks ausgerichtet sind. Ein siebtes 77 und ein achtes 78 Kreuzfedergelenk
sind an einem Kreuzungspunkt zwischen den oberen Enden 38 der
hinteren Arme 35 und dem ersten Spiegelträger 23 positioniert,
so daß die
dicken Abschnitte 64 eines vorderen Bereichs 66 davon
entlang einem unteren Bogen des Gelenks 77, 78 ausgerichtet
sind.
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Für die Rückseite
der Vorrichtung 10 wird ein zweiter Satz aus acht Kreuzfedergelenken
zum Verbinden der dritten 29 und der vierten 30 Armbaugruppe
mit der zweiten Basis 16 und dem vierten Spiegelträger 24 bereitgestellt.
Ein erstes 81 und ein zweites 82 Kreuzfedergelenk
sind an einem Kreuzungspunkt zwischen den unteren Enden 61 der
hinteren Arme 55 und der zweiten Basis 16 positioniert,
so daß die dicken
Abschnitte 64 eines vorderen Bereichs 66 davon
entlang einem oberen Bogen des Gelenks 81, 82 ausgerichtet
sind. Ein drittes 83 und ein viertes 84 Kreuzfedergelenk
sind an einem Kreuzungspunkt zwischen den oberen Enden 58 der
hinteren Arme 55 und dem vierten Spiegelträger 24 positioniert,
so daß die
dicken Abschnitte 64 eines vorderen Bereichs 66 davon
entlang einem inneren Bogen des Gelenks 83, 84 ausgerichtet
sind. Ein fünftes 85 und
ein sechstes (nicht dargestellt) Kreuzfedergelenk sind an einem Kreuzungspunkt
zwischen den unteren Enden 53 der vorderen Arme 47 und
der zweiten Basis 16 positioniert, so daß die dicken
Abschnitte 64 eines vorderen Bereichs 66 davon
entlang einem unteren Bogen des fünften 85 und des sechsten
Gelenks ausgerichtet sind. Ein siebtes 87 und ein achtes 88 Kreuzfedergelenk
sind an einem Kreuzungspunkt zwischen den oberen Enden 50 der
vorderen Arme 47 und dem vierten Spiegelträger 24 positioniert,
so daß die
dicken Abschnitte 64 eines vorderen Bereichs 66 davon
entlang einem äußeren Bogen
des Gelenks 87, 88 ausgerichtet sind.
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Durch
Experimentieren wurde festgestellt, daß die oben im Detail beschriebene
Orientierung der Gelenke 71-78 durch Minimieren
von "Runout" optimale Stabilität erreicht.
Allerdings ist für
Fachleute zu erkennen, daß andere
Konfigurationen ins Auge gefaßt
werden können,
die eine gegenüber
einer rein zufälligen
Ausrichtung der Gelenke 63 verbesserte Stabilität ermöglichen,
beispielsweise ein Spiegelbild der oben genannten oder eine Verschiebung
um 90° aller
Gelenke 63. Demnach soll die Erfindung alle symmetrischen
Gelenksausrichtungen umfassen, welche die Zentrumsverschiebung aufheben,
die die Gelenke nach deren Drehung erfahren.
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Jede
Seite der Vorrichtung 10 umfaßt ferner ein Mittel zum Verlagern
der verlagerbaren Spiegelträger 23, 24 in
einer allgemein horizontalen Ebene. Bei einer bevorzugten Ausführungsform
umfaßt
das Verlagerungsmittel einen Einphasenmotor 100, 101 bzw.
ein lineares Betätigungselement 102, 103,
welches durch den Motor 100, 101 angetrieben wird. Das
Verlagern des ersten Spiegelträgers 23 bewirkt einen
horizontalen Versatz des Strahls; das Verlagern des vierten Spiegelträgers 24 bewirkt
einen vertikalen Versatz des Strahls.
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Ein
anderes Merkmal der Vorrichtung 10 ist das Spiegelmontageelement,
welches ausgebildet ist, um einen Spiegel mit einer ebenen reflektierenden
Oberfläche
in einer gewünschten
Ausrichtung festzuhalten, ohne eine Biegespannung auf den Spiegel
auszuüben,
die ausreichen würde,
um zu bewirken, daß die
reflektierende Oberfläche
von der Planheit im wesentlichen abweicht. Jedes der Spiegelmontageelemente,
die in die Spiegelträger 23-26 eingebunden
sind, ist im wesentlichen gleich, wobei die Ausrichtung der Elemente
verändert
wird, um jeden der Spiegel 11-14 in einer gewünschten
Ausrichtung zu tragen; infolgedessen wird nur der erste Spiegelträger 23 ausführlich beschrieben.
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Der
Spiegelträger 23 ist
zum Tragen und Ermöglichen
des einfachen Austauschens des Spiegels 11 ausgebildet,
welcher für
eine konkrete Anwendung eine ebene reflektierende erste Oberfläche 104 und
eine ebene nichtreflektierende zweite Oberfläche 105, die der ersten
Oberfläche 104 entgegengesetzt
angeordnet ist, (6 und 7) umfaßt. Die
erste Oberfläche 104 ist
im wesentlichen elliptisch; die zweite Oberfläche 105 ist eine abgeschnittene
Ellipse, welche an der Rückseite
in einer im wesentlichen ebenen hinteren Fläche 106 endet, die sich
von einem im wesentlichen linearen hinteren Rand 107 zu
einem Bogenabschnitt 108 entlang der Rückseite der ersten Oberfläche 104 erstreckt.
Die erste 104 und die zweite 105 Oberfläche sind
in Längsrichtung
(d.h. entlang den Hauptachsen) voneinander versetzt, wobei der vordere
Rand der ersten Oberfläche 104 vor
dem vorderen Rand der zweiten Oberfläche 105 liegt. Eine
vordere Fläche
oder ein vorderer Rand 109 erstreckt sich in einer rückwärtigen Richtung
von dem vorderen Rand der ersten Oberfläche 104 zu dem vorderen
Rand der zweiten Oberfläche 105.
Die erste Oberfläche 104 verläuft in einem
Winkel von etwa 45° zu
der vorderen Fläche 109.
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Der
Spiegelträger 23 zum
Tragen eines derartigen Spiegels 11 umfaßt eine
erste 110 und eine zweite 114 ringartige Klammer,
die innerhalb einer Spiegelträgerbasis
befestigt ist, welche bei der vorliegenden Ausführungsform ein allgemein zylindrisches Gehäuse in dem
Spiegelträger 23 umfaßt. Die
erste Klammer 110 (8) weist
daran drei allgemein coplanare Pads 111-113 zum
Tragen der reflektierenden Seite 104 des Spiegels 11 daran
auf. Eine zweite Klammer 114 (9) weist
zwei Oberflächen 115, 116 in
einer Ebene, die im allgemeinen parallel zu den ersten Klammerpads 111-113 verläuft, zum
Tragen der vorderen Fläche 109 des
Spiegels 11 daran auf. Die Oberflächen 115, 116 umfassen
jeweils einen konkaven, im wesentlichen zylindrischen Bereich zum
Tragen der vorderen Fläche 109.
Jede der beiden Oberflächen 115, 116 liegt
einem entsprechenden der Pads 111, 112 allgemein
gegenüber. Diese
Paare 115, 111; 116, 112 sind
an entgegengesetzten Seiten des Spiegels 11 ausgerichtet
und auch an diametral entgegengesetzten Seiten des Gehäuses 23.
Ferner dienen diese Paare 115, 111; 116, 112 dazu,
den Spiegel 11 in einer beabstandeten Beziehung vom Spiegelträger 23 zu
halten.
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Eine
entfernbare Befestigungsschraube 117 erstreckt sich durch
den Spiegelträger 23.
Ein Paar von Unterlegscheiben ist dimensioniert, um die Befestigungsschraube 117 aufzunehmen,
und ist allgemein dem dritten Pad 113 entgegengesetzt gegen eine
Außenwand 118 des
Spiegelträgers 23 positionierbar.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform
umfassen die Unterlegscheiben eine verformbare Unterlegscheibe 119,
z.B. aus Gummi, und eine Metallunterlegscheibe 119', z.B. aus Aluminium,
wobei die verformbare Unterlegscheibe 119 gegen die Wand 118 positioniert
wird und die Metallunterlegscheibe 119' gegen den Schraubenkopf positioniert
wird. Die verformbare Unterlegscheibe 119 ist dem dritten
Pad 113 entgegengesetzt angeordnet. Die verformbare Unterlegscheibe 119 trifft
mit der ersten Spiegeloberfläche 104 an
einem Punkt 120 an dem hinteren Endpunkt einer Hauptachse
davon zusammen. Der entgegengesetzte Pad 113 trägt einen
Punkt 120',
der dem Punkt 120 entgegengesetzt ist, an der rückwärtigen Fläche 106 des
Spiegels 11. Diese Anordnung hält den Spiegel 11 mit
den Pads 111-113 und den Oberflächen 115, 116 in
einer vorgegebenen Ausrichtung in Kontakt und hält den Spiegel 11 entfernbar
innerhalb des Spiegelträgers 23,
ohne erhebliche Biegespannung auf den Spiegel 11 auszuüben.
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Um
die gewünschten
Spiegelausrichtungen zu erreichen, sind der erste 23 und
der zweite 24 Spiegelträger
ausgerichtet, um den ersten 11 und den zweiten 12 Spiegel
mit der reflektierenden Oberfläche 104 in
einer allgemein vertikalen Ebene und dadurch parallel zueinander
und auch in einem Winkel von etwa 45 Grad zu der Platte 17 zu
positionieren (siehe 2A). Der dritte 25 und
der vierte 26 Spiegelträger
sind ausgerichtet, um den dritten 13 und den vierten 14 Spiegel
mit den reflektierenden Oberflächen 104 parallel
zueinander und außeraxial um
etwa 45 Grad von der vertikalen Ebene 17 (siehe 2B)
zu positionieren. Ferner ist der dritte Spiegelträger 25 ausgebildet,
um die reflektierende Oberfläche 104 des
dritten Spiegels 13 annähernd
normal auf die Platte 17 und in einem Winkel von etwa 45 Grad
zu der reflektierenden Oberfläche 104 des zweiten
Spiegels 12 auszurichten.
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Um
zu ermöglichen,
daß Licht
durch die Vorrichtung 10 tritt und die Spiegel 11-14 wie
gewünscht kontaktiert,
und auch um Zugang zu den Spiegeln 11-14 zum Zweck
des komfortableren Austauschens, beispielsweise am Anwendungsort,
zu ermöglichen, ist
eine Mehrzahl von Öffnungen
in den Spiegelträgern 23-26 ausgebildet.
Eine Öffnung 121 für einen eintreffenden
Strahl ist positioniert, um zu ermöglichen, daß Licht in den ersten Spiegelträger 23 eintritt und
auf den ersten Spiegel 11 auftrifft. Eine erste Zugangsöffnung 122 ermöglicht das
Austauschen des ersten Spiegels 11. Eine erste reflektierende Öffnung 123 ermöglicht,
daß Licht,
welches von dem ersten Spiegel 11 reflektiert wird, durch
das Loch 18 der Platte tritt. Licht von dem ersten Spiegel 11 tritt über die Öffnung 124 in
den zweiten Spiegelträger 25 ein. Der
zweite Spiegel 12 wird über
eine zweite Zugangsöffnung 125 ausgetauscht,
und austretendes Licht tritt durch die Öffnung 126 und in
die Öffnung 127,
welche zu dem dritten Spiegelträger 26 führt. Licht
von dem dritten Spiegel 13 tritt durch die Öffnung 128 aus,
und der dritte Spiegel 13 wird über die dritte Zugangsöffnung 129 ausgetauscht.
Licht, welches in den vierten Spiegelträger 24 eintritt, tritt
durch die Öffnung 130 und
tritt über
die Öffnung 131 aus. Der
vierte Spiegel 14 wird über
die vierte Zugangsöffnung 132 ausgetauscht.
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Die
erste 110 und die zweite 114 Befestigungsklammer
(8 und 9) sind ähnlich konstruiert, um zu ermöglichen,
daß Licht
an diesen vorbei und durch diese hindurch tritt, wobei sie jeweils eine
zusammengeklappte ringartige Struktur aufweisen. Die erste Klammer 110 umfaßt einen
Zylinderabschnitt mit einer Außenfläche 133,
die dimensioniert ist, um die Innenfläche 134 des Spiegelträgers 23 zu kontaktieren.
Ein erster Abschnitt 135 der ersten Klammer 110 weist
einen Rand 136 auf, der, abgesehen von den sich nach außen erstreckenden
Pads 111-113, im wesentlichen eben ist. Der Rand 136 endet
an entgegengesetzten Punkten 137, 138 in dem ersten 111 und
dem zweiten 112 Pad. Ein zweiter Abschnitt 139 der
ersten Klammer 110 erstreckt sich von den Punkten 137, 138 annähernd normal
auf den ersten Abschnitt 135 und dient dazu, den ersten
Abschnitt 135 abzustützen,
wenn dieser mit Kraft beaufschlagt wird. Der "Biegepunkt" des Rings befindet sich somit an den
entgegengesetzten Punkten 137, 138. Ein Loch 140 ist
dem dritten Pad 113 benachbart zum Aufnehmen der Befestigungsschraube 117 angeordnet.
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Die
zweite Klammer 114 ist um die beiden Punkte 150, 151 gebogen,
wobei ein erster Abschnitt 141 und ein zweiter Abschnitt 142 in
einem schrägen Winkel
zusammentreffen und eine Außenfläche 143 aufweisen,
die dimensioniert ist, um die Innenfläche 134 des Spiegelträgers 23 zu
kontaktieren.
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Zusätzlich zu
der durch die entgegengesetzten Pads 111-113,
die Oberflächen 115, 116 und
die Unterlegscheibe 119 vorgesehenen Abstützung wird durch
nebeneinander Anordnen der ersten 111 und der zweiten 112 Klammer
ein Schlitz 144 gebildet. 10 zeigt
den Boden des ersten Spiegelträgers 23.
Es ist zu sehen, daß die
Konfiguration der ersten 110 und der zweiten 114 Klammer
den Schlitz 144 zwischen dem ersten Pad 111 und
der ersten Oberfläche 115 bildet,
in welchen der untere Rand 145 des ersten Spiegels 11 (6)
gleiten kann, ohne allerdings mit dem ersten Spiegelträger 23 in
Berührung zu
kommen, wobei er durch das Zusammenwirken der jeweiligen Paare aus
Pad und Oberfläche 115, 111; 116; 112 in
einer davon beabstandeten Beziehung aufgehängt ist. Festzuhalten ist,
daß die
Ausrichtung des Schlitzes 144, die durch die punktierte Linie 146 dargestellt
wird, die Vertikalität
der reflektierenden Oberfläche 104 und
auch den 45-Grad-Winkel mit der Platte 117 definiert.
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Wenngleich
die Erfindung in bezug auf eine spezifische Ausführungsform davon beschrieben wurde,
gibt es zahlreiche Varianten und Modifikationen, die für Fachleute
angesichts der oben ausgeführten
Lehren leicht erkennbar sein werden. Demnach versteht es sich, daß die Erfindung
innerhalb des Umfangs der beiliegenden Ansprüche auch anders realisiert
werden kann, als konkret beschrieben wurde.