DE7336643U

DE7336643U - Adjustment bracket for flexible light guides

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Publication number: DE7336643U
Application number: DE7336643U
Authority: DE
Original assignee: KREITMAIR A
Current assignee: KREITMAIR A
Publication date: 1974-01-10

Description

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10. Oktober 1973October 10, 1973

Albert KREITMAIR
8 München 40, Gonnollystraße 3 / E O717Albert KREITMAIR
8 Munich 40, Gonnollystraße 3 / E O717

Adjustment bracket for flexible light guides

Die vorliegende Erfindung betrifft eine justierbare mechanische Halterung für biegsame optische Lichtleiter, die aus nur einer einzigen lichtleitenden Faser bestehen, die am lichteintrittsseitigen Ende auf einer Länge von 10 bis 30 cm starr sind und die in Bezug auf die Lichtquelle genau, schnell und stabil einjustiert werden müssen. Ein solcher Lichtleiter, für den die vorliegende Erfindung gut anwendbar ist, wird in der D.P. DT - OS 21 45 921 beschrieben.The present invention relates to an adjustable mechanical mount for flexible optical devices Light guides, which consist of only a single light-guiding fiber, which are located at the end on the light entry side a length of 10 to 30 cm are rigid and in relation must be precisely, quickly and stably adjusted to the light source. Such a light guide for which the present Invention is well applicable, is in the D.P. DT - OS 21 45 921 described.

An eine Justierhalterung für derartig spezielle Lichtleiter werden in der Praxis eine Reihe von Forderungen gestellt, nämlich:In practice, a number of requirements are placed on an adjustment bracket for such special light guides posed, namely:

1. Die Justierhalterung soll ein sehr schnelles Einjustieren der Lichtleiter gegenüber der Lichtquelle ermöglichen.1. The adjustment bracket is intended to allow the light guide to be adjusted very quickly with respect to the Enable light source.

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2. Sie Justierhalterung und die Fixierung des Lichtleiters in der Justierhalterung sollen so stabil sein, daß eine Bewegung des biegsamen Lichtleiters die Justierung nicht verändert ·2. You adjustment bracket and the fixation of the The light guide in the adjustment bracket should be so stable that a movement of the flexible Light guide does not change the adjustment

3. Ein Auswechseln des Lichtleiters soll ohne Nachjustieren möglich sein, d.h. die Fassung des Lichtleiters in der Justierhalterung darf nur minimale Winkeltoleranzen zulassen.3. It should be possible to change the light guide without readjusting, i.e. the socket of the light guide in the adjustment bracket may only allow minimal angular tolerances.

4. Sie Justierhalterung soll mechanisch in möglichst einfacher und wirtschaftlicher Weise herstellbar sein.4. The adjustment bracket should be mechanically in be as simple and economical as possible to manufacture.

Ss sind bereits verschiedene Arten von Justierhalt erungen bekannt, die jedoch alle in der einen oder anderen Hinsicht zu wünschen übrig lassen.Ss are already different types of adjustment stops are known, but all of them leave something to be desired in one respect or another.

Bei den meisten bekannten Justierhalterungen werden die Translationsverschiebungen durch zwei in der Herstellung aufwendige Schlitten in Schwalbenschwanzführungen mit ^ederdruck durchgeführt. Diese Spiralfedern haben den Nachteil, daß der von ihnen an die Drehspindel angepreßte Schlitten in einer RichtungIn most of the known adjustment brackets, the translational displacements are two in the making Elaborate sledges are carried out in dovetail guides with pressure on the edges. These coil springs have the disadvantage that the slide pressed by them against the rotating spindle in one direction

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nicht fixiert ist und sich daher bei Bewegungen der biegsamen Lichtleiter DeJustierungen ergeben.is not fixed and therefore misalignments result when the flexible light guide moves.

Die WinkelJustierungen werden bei diesen Justierhalterungen entweder durch zwei Blattfedern vorgenommen, die ebenfalls in einer Richtung keine stabile Lage ergeben, oder durch eine Scheibe, die auf drei Spitzen von Rändelschrauben gelagert ist und in ihrer Stellung wiederum durch Spiralfedern fixiert ist. Auch hier ist die Bewegungsrichtung, in der die Federn zusammengedrückt werden, nicht fixiert.The angle adjustments are made with these adjustment brackets either made by two leaf springs, which also do not result in a stable position in one direction, or by a washer, which is mounted on three tips of knurled screws and in their position is in turn fixed by spiral springs. Again, the direction of movement is in which the springs are compressed are not fixed.

Außerdem haben alle diese Justierhalterungen den Nachteil, daß hier der Lichtleiter in der Mitte seines starren Anfangsteils gehaltert werden muß, um die große Hebelwirkung dieses starren Teils zu umgehen. Dabei führt aber bei jeder Winkeljustierung die Fokussierungslinse, die in den meisten Fällen mit dem Lichtleiter starr verbunden ist, gegenüber der Lichtquelle erhebliche Translationsverschiebungen aus. Wenn aber die Linse nicht fest am starren Teil des Lichtleiters befestigt ist,erhält das Lichteintrittsende gegenüber dem fokussierten Strahl eine erhebliche Translationsverschiebung. In beiden Fällen ist ein zeitraubendes Justierverfahren nötig, Welches sukzessive Winkel- und TranslationsJustierungen erfordert.In addition, all these adjustment brackets have the disadvantage that here the light guide in the middle of his rigid initial part must be supported to the large To bypass leverage of this rigid part. However, with every angle adjustment, the focusing lens, which in most cases is rigidly connected to the light guide, significant translational displacements compared to the light source the end. If, however, the lens is not firmly attached to the rigid part of the light guide, it is obtained the light entry end opposite the focused beam a significant translation shift. In both cases, a time-consuming adjustment procedure is required, whichever requires successive angle and translation adjustments.

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Gerade bei medizinischen Anwendungen, wo es auf ein sehr schnelles Einjustieren ankommt, ist ein solch langes Justierverfahren sehr unerwünscht.This is particularly important in medical applications where very quick adjustment is required long adjustment process very undesirable.

Der vorliegenden Erfindung liegt dementsprechend die Aufgabe zugrunde, eine Justierhalterung anzugeben, die die Translations- und Winkel""ustierungen unabhängig voneinander macht und eine stabile, unverrückbare Lage des Lichtleiters in der Justierten Stellung gewährleistet. Die Halterung soll vor allem ein s^hr schnelles Einjustieren des Lichtleiters bezüglich der Lichtquelle gestatten.The present invention is accordingly based on the object of specifying an adjustment bracket, which adjusts the translation and angle "" independently makes each other and ensures a stable, immovable position of the light guide in the adjusted position. Above all, the bracket should be adjusted very quickly allow the light guide with respect to the light source.

Der für die hauptsächliche Anwendung in Betracht kommende biegsame Lichtleiter hat etwa folgendes Aussehen. Er hat ein ca. 20 cm langes, starres zylindrisches Anfangsstück mit einem Außendurchmesser von ca. 10 mm und geht dann in einen füexiblen Teil von etwa 100 - 200 cm länge über. Bie Einfokussierungslinse hat eine Brennweite von ca. 10 cm Länge, so daß der starre, der Lichtquelle zugewandte Teil des biegsamen Lichtleiters sich im ganzen auf etwa 30 cm beläuft.The flexible light guide which is to be considered for the main application has approximately the following appearance. It has an approx. 20 cm long, rigid, cylindrical starting piece with an outside diameter of approx. 10 mm and then goes into a flexible part of about 100 - 200 cm length about. The focusing lens has a focal length of approx. 10 cm in length, so that the rigid, the light source facing part of the flexible light guide amounts to a total of about 30 cm.

Gemäß der Erfindung wird die obengenannte Aufgabe durch eine Justierhalterung gelöst, die dadurch gekenn-According to the invention, the above object is achieved solved by an adjustment bracket, which is characterized

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zeichnet ist, daß zwei konzentrisch verlaufende Rohre durch ein ringförmiges Federplättchen elastisch und zentrisch vorne an der der Lichtquelle zugewandten Seite miteinander verbunden sind. Das innere Rohr, in welches der Lichtleiter auf engem Sitz eingeführt wird, hat etwa den halben Durchmesser des äußeren Rohres. Die Fokussierungs linse wird ebenfalls vorne am inneren Rohr befestigt, und zwar so, daß die Hauptebene der Linse genau in der Ebene des Federplättchens liegt. Das innere Rohr kann bei dieser Richtung gegenüber der Achse des äußeren Rohres in Jede Richtung bis zu einem maximalen Winkel, der sich aus dem Verhältnis der beiden Rohrdurchmesser ergibt, verkippt werden. Das äußere Rohr hat an dem Ende, das aer Lichtquelle abgewandt ist, vier Feingewindeschrauben, die zentrisch zur Rohrachse führen und deren Positionen jeweils um 90° voneinander versetzt sind. Sie treffen auf vier Führungsflächen, die auf das innere Rohr angefräst sind und von denen jeweils sich zwei gegenüberliegen. Ein gleichsinniges Drohen an jeweils zwei sich gegenüberliegenden Schrauben bringt das innere Rohr in Jede gewünschte Kipplage bezüglich zum äußeren. Dieses ist in einer scheibenförmigen Befestigungsplatte festgeklemmt, die wiederum auf einer weiteren Platte, die ihrerseits eine feste Position gegenüber der Lichtquelle einnimmt, angeschraubt ist. In der erstgenannten Befestigungsplatteis drawn is that two concentric tubes thanks to an annular spring plate, it is elastic and centered at the front on the side facing the light source are connected to each other. The inner tube into which the light guide is inserted tightly has about half the diameter of the outer tube. The focusing lens is also attached to the front of the inner tube, and so that the main plane of the lens lies exactly in the plane of the spring plate. The inner tube can be used in this Direction with respect to the axis of the outer tube in any direction up to a maximum angle that arises from the Ratio of the two pipe diameters results to be tilted. The outer tube has the light source at the end is turned away, four fine-thread screws, which lead centrally to the pipe axis and their respective positions are offset from each other by 90 °. They meet four guide surfaces that are milled onto the inner tube and of which two are opposite each other. A threat in the same direction to two opposite sides Screwing brings the inner tube into any desired tilt position with respect to the outer one. This is in clamped to a disk-shaped mounting plate, which in turn on another plate, which in turn occupies a fixed position in relation to the light source, is screwed on. In the former mounting plate

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die Bohrungen für die Schrauben etwa den doppelten Schraubendurchmesser, so daß Translationsbewegungen in einer Ebene senkrecht zu den Achsen der beiden Rohre m möglich sind·the holes for the screws about twice the screw diameter, so that translational movements are possible in a plane perpendicular to the axes of the two tubes m

Sine solche Justierhalterung erlaubt durch die Flexibilität des Pederplättchens, wie die Praxis gezeigt hat, ausreichende Winkel Justierungen um zwei -Drehachsen, dadurch, daß die Ebene, die durch die zwei Drehachsen der KinkelJustierungen gebildet wird, mit der Hauptebene der Linse, die die Strahlung der Lichtquelle auf die Lichtleitereingangsapertur fokussiert, zusammenfällt, ergibt aich der Vorteil, daß eine Winkeljustierung des Lichtleiters keine weitere Translationsjustieruag nötig macht. Somit sind die WinkelJustierungen und die Translationsjustierungen getrennt und völlig voneinander unabhängig. Da bei diesem Justierverfahren die Translations justierung zu Beginn nur einmal eingestellt wird, und dann konstant bleibt, kann die mechanische Ausführung der Translationsfreiheitsgrade durch die sehr einfache Lösung der vergrößerten Bohrungen durchgeführt werden. Durch die zweimalige Lagerung (Pederplättchen, vier Winkel.justierschrauben) ist das innere Rohr stabil im äußeren Rohr gelagert, das ebenfalls in eine stabile Lage zur Lichtquelle gebracht wird. Der Lichtleiter wird in dem inneren Rohr fest eingeklemmt, -ßr ist somit un-Such an adjustment bracket is made possible by the flexibility of the Peder plate, as has been shown in practice has sufficient angle adjustments around two axes of rotation, in that the plane passing through the two axes of rotation of the Kinkel Adjustments is formed with the main plane of the Lens that focuses the radiation from the light source on the light guide entrance aperture, collapses, results aich the advantage that an angle adjustment of the light guide no further translation adjustment is necessary. Thus, the angle adjustments and the translation adjustments are separate and completely independent of each other. Since the translation adjustment is only set once at the beginning, and then remains constant, the mechanical execution of the translational degrees of freedom by the very simple Solution of the enlarged bores can be carried out. Due to the double storage (Peder plate, four Winkel.justierschraub) the inner tube is stably mounted in the outer tube, which is also in a stable Position is brought to the light source. The light guide is firmly clamped in the inner tube, -ßr is therefore un-

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verrückbar mit ihm verbunden und durch die verhältnismäßig lange Führung im inneren Rohr erhält man ein reproduzierbares Auswechseln der Lichtleiter. Die Justierhalterung besteht nur aus vorgefertigten, im Handel erhältlichen Rundmetallteilen, diiiu. sie ist nur aus Drehteilen aufgebaut, was eine wirtschaftliche Herstellungeweise ermöglicht.madly connected with him and by the proportionate long guidance in the inner tube results in a reproducible exchange of the light guides. the Adjustment bracket consists only of prefabricated, commercially available round metal parts, diiiu. she is built only from turned parts, which enables economical production.

Ein Ausführungsbeispiel der Lustierhalterung gemäß der Erfindung wird isi folgenden in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert.An embodiment of the Lustierhalterung according to the invention is isi following in connection with the drawing explained in more detail.

Die Zeichnung stellt einen Längsschnitt durch die Halterung dar. Sie zeigt die beiden Rr ^e (1) und (2), die vorne durch das Pederplättchen (5) miteinander verbunden sind. Das Federplättchen ist aus Federbronze oder federstahl und 0,1 bis 0,3 mm dick, vorzugsweise 0,3 mm. Das innere Rohr ist bei dieser Ausführung ca. 20 cm lang, das äußere Rohr etwa 12 cm. Dieses wird in der Befestigungsplatte (3) festgeklemmt, die durch ,wei sich diagonal gegenüberliegende Rändelschrauben (11) an eine weitere Platte (4) befestigt ist. Mit dieser Platte wird die gesamte Justierhalterung entweder auf einer ι optischen Schiene befestigt oder direkt mit der Lichtquelle, z.B. einem Laserkopf, verbunden. Die Linse (6) fokussiert die Strahlung auf die Lichtleiterapertur und istThe drawing shows a longitudinal section through the bracket. It shows the two Rr ^ e (1) and (2), which are connected to each other at the front by the peder plate (5) are. The spring plate is made of spring bronze or spring steel and 0.1 to 0.3 mm thick, preferably 0.3 mm. In this version, the inner tube is approx. 20 cm long, the outer tube approx. 12 cm. This is in the mounting plate (3) clamped by, white diagonally opposite knurled screws (11) are attached to another plate (4). With this record the entire adjustment bracket is either attached to an optical rail or directly to the light source, e.g. a laser head. The lens (6) focuses the radiation on the light guide aperture and is

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am inneren Rohr so befestigt, daß sie genau in der Ebene des Federplättchens liegte Sie macht bei Winkeljustierungen alle Drehbewegungen mit, verändert aber ihre örtliche Lage nicht, so daß weitere Translationsnachjustierungen überflüssig sind.attached to the inner tube so that it was exactly in the plane of the spring plate. She makes angle adjustments all rotary movements, but does not change their local position, so that further translational readjustments are superfluous.

Winkeljustierungen werden durch Drehen an den vier Feingewindeschrauben (7,8) bzw. (9,10) durchgeführt. Dabei läßt der innere Durchmesser von 20 mm des äußeren Rohres bei einem Außendurchmesser von 13 bis 14 mm des inneren Rohres eine maximale winkelverkippung von ca. 2° des inneren Rohres gegenüber dem äußeren, das bezüglich der Lichtquelle fixiert ist, zu. Diese maximale Kipplage ist, wie sich in der Praxis herausgestellt hat, ausreichend.Angle adjustments are made by turning the four fine-thread screws (7,8) or (9,10). The inner diameter of 20 mm of the outer tube with an outer diameter of 13 to 14 mm of the inner tube has a maximum angular tilt of about 2 ° of the inner tube compared to the outer one, which is fixed with respect to the light source. As has been found in practice, this maximum tilt position is sufficient.

Dem Ausführungsbeispiel gemäß werden Translationsjustierungen durch Verschieben der -Befastigungsplatte (3) gegenüber der bezüglich der Lichtquelle fest eingestellten Platte (4-) in einer Ebene, die senkrecht zu den Achsen der beiden Rohre liegt, durchgeführt. Die Durchführungsöffnungen in der Befestigungsplatte (3) haben einen Durchmesser von 13 nun bei Rändelschrauben von 5 mm Außendurchmesser. Die dadurch gewonnene zweidimensionale -Bewegungsfreiheit erlaubt die strahlung der Lichtquelle auf die Linsenmitte einfallen zu lassen. Dies entsprichtAccording to the exemplary embodiment, translation adjustments are made by moving the mounting plate (3) compared to the plate (4-), which is fixedly set with respect to the light source, in a plane which is perpendicular to the axes of the two pipes is carried out. The feed-through openings in the mounting plate (3) have a Diameter of 13 now with knurled screws with an outer diameter of 5 mm. The resulting two-dimensional freedom of movement allows the radiation from the light source to hit the center of the lens. This matches with

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gleichzeitig einer Grobeinstellung. Die Feineinstellung wird anschließend durch die Winkeljustierung vorgenommen,at the same time a coarse adjustment. The fine adjustment is then carried out by means of the angle adjustment,

Ser Lichtleiter wird mit seinem starren Teil etwa 10 bis 12 cm, der Brennweite der Linse entsprechend, in das innere Rohr (1) eingeführt und mit Feststellschrauben festgeklemmt. Dor Innendurchmesser des ^ohres (1) ist so gewählt, daß der Lichtleiter mit möglichst kleinem Spiel in das Rohr paßt. Dadurch ist ein guter und unverrückbarer Sitz des Lichtleiters garantiert, außerdem ist durch diese enge und verhältnismäßig lange Führung ein reproduzierbares Herausnehmen und Wiedereinführen der Lichtleiter möglich.The rigid part of the light guide is about 10 to 12 cm, corresponding to the focal length of the lens, in the inner tube (1) inserted and clamped with locking screws. The inner diameter of the ^ ear (1) is like this chosen so that the light guide fits into the tube with as little play as possible. This is a good and immovable one The seat of the light guide is guaranteed, and this narrow and relatively long guide means that it is reproducible The light guides can be removed and reinserted.

Die Justierhalterung ist aus Gewichtsgründen ganz aus Aluminiumteilen aufgebaut und aus wirtschaftlichen Gründen nur aus im Handel erhält ILi ßhen Rundteilen bzw. aus Drehteilen hergestellt.The adjustment bracket is made entirely of aluminum parts for reasons of weight and economical Reasons only for in the trade ILi ßhen round parts or made from turned parts.

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Claims

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1. Adjustment bracket for flexible, at the front of the light entry side over a length of 5 to 50 cm rigid monofiber light guide, characterized in that two concentrically extending tubes (1) and (2), at the light entry end by an annular spring plate (5) centrally and elastically are connected together such that the Einfokussierungslinse (6) forward so fixed to the inner tube, ⁿ ate the main plane of the lens exactly in the plane of the spring plate, and in that the mounting plate (3), in which the outer pipe (2) clamped is, by means of enlarged bores in a plane which is perpendicular to the axes of the two concentric tubes, relative to a further plate (4), which assumes a fixed position with respect to the light source, is displaceable.

2. Adjustment bracket according to claim 1, characterized in that the spring plate made of spring bronze or Spring steel with a thickness of 0.1 to 0.5 now exists.

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3. Adjustment bracket according to claim 1, characterized in that on the inner tube four, each by 90 ° offset guide surfaces are milled.

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4. Adjustment bracket according to claim 1, characterized

draws that the outer tube is at the end facing light has four peing thread screws, which are offset from each other by 90 ° and perpendicular to the pipe axis get lost.

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