Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine
Vergrößerungsbeobachtungsvorrichtung, welche sich zur Vergrößerung und
Beobachtung verschiedener Objekte in verschiedenen Bereichen, einschließlich auf dem
Gebiet der Schönheit, medizinischen Versorgung, Wissenschaft und Industrie eignet.
Der Erfindung zugrundeliegender allgemeiner Stand der Technik
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Bis jetzt wurden als Vergrößerungs- und Beobachtungsinstrumente bzw. -vorrichtungen
zum Beispiel Mikroskope und Vergrößerungsgläser benutzt. Im Falle eines Mikroskopes
ist es jedoch erforderlich, ein zu beobachtendes Objekt zu bearbeiten und es danach in
den Mikroskopobjektträger aufzunehmen. Bei einem Vergrößerungsglas besteht dagegen
die Möglichkeit, dieses selbst an die zu beobachtende Objektseite heranzubringen und
das Objekt zu beobachten, ohne dieses einer Bearbeitung zu unterwerfen; die
Vergrößerung ist jedoch gering.
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In Anbetracht dieser Sachlage des Standes der Technik hat die Anmelderin im
vorliegenden Falle früher ein Vergrößerungs- und Beobachtungssystem entwickelt,
welches sowohl den hohen Vergrößerungsfaktor des Mikroskopes als auch den Vorzug
der leichten Bedienung des Vergrößerungsglases aufweist (ausgelegtes Japanisches
Patent Nr. 308527/89, Japanische Patentanmeldungen Nr. 26462/89 und 273419/89,
U. S. Patent Nr. 4 930 851 sowie 4 988 158).
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Das Vergrößerungs- und Beobachtungssystem weist einen Systemkörper (nicht
dargestellt) auf, welcher sich aus einem Monitordisplay und einer Regeleinrichtung
sowie einer in Fig. 13 dargestellten Bilderfassungsvorrichtung 100 (Objektivtubus und
Lichtkondensationsführung, auf welche in dem ausgelegten Japanischen Patent Nr.
308527/89 Bezug genommen wird) zusammensetzt. Die Bilderfassungsvorrichtung 100
weist ein optisches Vergrößerungs- und Fokussiersystem 102 auf und enthält darin
ebenfalls Lichtleitfasern 103, um zur Beleuchtung eines zu beobachtenden Objektes M
von einer auf der Seite des Systemkörpers vorgesehenen Lichtquelle ein Licht in die
Vorrichtung zu leiten. Die Bilderfassungsvorrichtung 100 ist auf einer vorderen Seite
mit einer Lichtkondensationsführung 105 versehen. Während die
Bilderfassungsvorrichtung in der Hand gehalten wird, wird die
Lichtkondensationsführung 105 mit dem Objekt M in Anlage bzw. an dieses nahe heran
gebracht, und es wird eine mit Hilfe der in der Bilderfassungsvorrichtung 100
integrierten Bilderzeugungsvorrichtung (Festkörperbildsensor) 104 erhaltene Abbildung
auf dem Display wiedergegeben und beobachtet. Die Bilderfassungsvorrichtung 100 ist
so konstruiert, daß der Fokus auf jeden Fall automatisch eingestellt wird, wenn eine
vordere Seite der Lichtkondensationsführung 105 mit dem Objekt M in Anlage bzw. bis
zu einer vorgegebenen Entfernung an dieses nahe heran gebracht wird. Eine
Vergrößerung von fünfzig bis mehreren tausend Durchmessern kann von jedermann
vorgenommen werden, ohne daß eine Sachkenntnis bzw. Praxis erforderlich ist.
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Bei einem Vergrößerungs- und Beobachtungssystem dieser Art ist jedoch eine
Lichtquelle innerhalb der Regeleinrichtung angeordnet, um ein stärkeres Licht zu
erhalten, welches durch Lichtleitfasern von der Lichtquelle zu der
Bilderfassungsvorrichtung geleitet wird. Eine zwischen der Bilderzeugungsvorrichtung
und dem Display zur Wiedergabe angeordnete Steuerschalteinheit ist ebenfalls innerhalb
der Regeleinrichtung vorgesehen. Somit ist neben der Bilderfassungsvorrichtung und
dem Display die Regeleinrichtung erforderlich, was in einer Zunahme der Größe als
Ganzes gesehen resultiert. Dieser Punkt erweist sich in den Fällen als nicht
zufriedenstellend, in denen der leichten Bedienung ein größerer Wert beigemessen wird.
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Bei dem in dem zuvor erwähnten, ausgelegten Japanischen Patent Nr. 308527/89 bzw.
26462/89 oder der Japanischen Patentanmeldung Nr. 273419/89 offenbarten
Vergrößerungs- und Beobachtungssytem ist die Bilderfassungsvorrichtung, wie zuvor
erwähnt, mit einer Beleuchtungsvorrichtung versehen, und es wird eine Abbildung eines
beobachteten Objektes hergestellt, wobei das Objekt mit Hilfe des Lichtes beleuchtet, es
sodann auf dem, auf der Systemkörperseite vorgesehenen Display wiedergegeben und
beobachtet wird. Es besteht daher die Möglichkeit, eine Beobachtung ohne die
Notwendigkeit eines Stativs vorzunehmen, das heißt, die Bilderfassungsvorrichtung
wird, indem sie mit der Hand gehalten wird, an ein zu beobachtendes Objekt
herangeführt, und es erfolgt eine Beobachtung, wobei das Objekt an seinem Platz
verbleibt.
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Bei einem Beobachtungssystem dieser Art wird jedoch die Lichtquelle zur Beleuchtung
eines zu beobachtenden Objektes, wie oben erwähnt, durch Lichtleitfasern gebildet.
Präziser ausgedrückt, es wird Licht von der externen Lichtquelle durch ein Bündel aus
Lichtleitfasern geleitet, wobei die vorderen Enden der Lichtleitfasern ringförmig
angeordnet sind, um eine interne Lichtquelle zu bilden. Durch die Ausbildung einer
solchen internen Lichtquelle kann zwar ein stärkeres und gleichmäßiges Licht
vorgesehen werden, jedoch ist eine externe Lichtquelle erforderlich, da andernfalls die
Anordnung der Bilderfassungsvorrichtung mit Komplikationen verbunden ist. Darüber
hinaus ist, da kostenaufwendige Lichtleitfasern verwendet werden, eine sehr starke,
externe Lichtquelle erforderlich, da ein Ausbreitungsverlust entsteht.
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Auch in der Japanischen Patentanmeldung Nr. 224327/90 (ausgelegt als Nr. 107411/92)
wird ein Beispiel einer Vergrößerungsbeobachtungsvorrichtung dargestellt. Dieses
System wurde entwickelt, um die Größe der in dem zuvor erwähnten, ausgelegten
Japanischen Patent Nr. 308527/89 oder der Japanischen Patentanmeldung Nr. 26462/89
bzw. Nr. 273419/89 offenbarten Vergrößerungsbeobachtungsvorrichtung zu verringern
und die Handhabung zu vereinfachen. Zu diesem Zwecke wurden mehrere
Verbesserungen vorgenommen.
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Eine der Verbesserungen liegt in einer Konstruktion, bei welcher in eine
Bilderfassungsvorrichtung des betreffenden Beobachtungssystemes nicht nur eine
Bilderzeugungsvorrichtung, sondern auch eine Steuerschalteinheit zur Steuerung der
Bilderzeugungsvorrichtung integriert ist. Eine weitere Verbesserung liegt darin, daß ein
vorderer Teil der Bilderfassungsvorrichtung gegenüber dem Körperabschnitt seitlich
gebogen ist, so daß er in einer Richtung betätigt werden kann, welche eine einfache
Beobachtung ermöglicht. Gleichzeitig wird ein Reflexionsspiegel verwendet, um die
Richtung des Abbildungslichtes von einem beobachteten Objekt zu ändern. Dieses ist
auf die Tatsache zurückzuführen, daß, da die Bilderzeugungsvorrichtung zusammen mit
der Steuerschalteinheit integriert ist, eine Lichterfassungsfläche der
Bilderzeugungsvorrichtung nicht direkt senkrecht zu der Richtung des von dem seitlich
gebogenen, vorderen Teil der Bilderfassungsvorrichtung einfallenden Abbildungslichtes
vorgesehen werden kann. Somit ist die Anordnung eines Reflexionsspiegels bei einer
solchen Konstruktion nicht immer wünschenswert. Die Verwendung eines
Reflexionsspiegels resultiert in einer Zunahme der Anzahl der Teile sowie in einer
komplizierteren Konstruktion. Darüber hinaus wird, zum Beispiel bei Verwendung eines
polarisierten Lichtes, das polarisierte Licht durch den Reflexionsspiegel gestört, so daß
eine genaue Beobachtung beeinträchtigt wird.
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Ferner bringen sämtliche Beobachtungsvorrichtungen, auf welche zuvor Bezug
genommen wurde, Schwierigkeiten dergestalt mit sich, daß der Austausch des optischen
Systemes immer dann erforderlich ist, wenn eine Veränderung des Abbildungsmaßstabs
vorzunehmen ist.
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Der Einsatz eines optischen, vergrößerungsvariablen Systemes, welches eine
feststehende Fokalebene aufweist, stellt eine Lösung zur Vermeidung derartiger
Schwierigkeiten dar, wobei jedoch bislang bekannte, vergrößerungsvariable
Konstruktionen dieser Art nicht als ohne Stativ zu benutzende Beobachtungssysteme
geeignet sind. Präziser gesagt, ein Zoomobjektiv stellt ein typisches Beispiel einer
solchen vergrößerungsvariablen Konstruktion dar, wobei es jedoch das Prinzip derselben
ist, daß durch Veränderung eines gemeinsamen Abstandes mehrerer konstituierender
Linsen eine Brennweite kontinuierlich verändert wird. Konstruktion und Aufbau sind
kompliziert, und eine Zunahme der Größe des verwendeten optischen Systemes ist
unvermeidbar. Somit ist das Zoomobjektiv für ein ohne Stativ zu benutzendes
Beobachtungssystem, für welches ein einfacher Aufbau und eine geringe Größe ideal
sind, nicht geeignet.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, welche in Anbetracht der obenerwähnten
Sachlage des Standes der Technik durchgeführt wurde, eine Reduzierung der Größe und
einfache Bedienung in einem größeren Umfang als bei der konventionellen
Vergrößerungsbeobachtungsvorrichtung, welche einen elementaren Aufbau, wie oben
beschrieben, aufweist, zu erreichen.
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Weiterhin ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine
Vergrößerungsbeobachtungsvorrichtung mit einem Aufbau vorzusehen, welcher nicht
die Verwendung von Lichtleitfasern erforderlich macht.
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Darüber hinaus ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Aufbau einer
Bilderfassungsvorrichtung mit einem, gegenüber einem Körperteil derselben seitlich
gebogenen, vorderen Teil vorzusehen, bei welchem nicht die Verwendung eines
Reflexionsspiegels zur Fokussierung eines von dem gebogenen, vorderen Teil auf eine
lichtempfangende Oberfläche einer Bilderzeugungsvorrichtung auftreffenden
Abbildungslichtes erforderlich ist.
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Ferner ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen einfachen
vergrößerungsvariablen Aufbau, nämlich einen solchen einer einfachen, stufenlosen
Verstellung der Brennweite vorzusehen, welche für ein ohne Stativ zu benutzendes
Beobachtungssystem geeignet ist.
Offenbarung der Erfindung
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Gemäß der vorliegenden Erfindung sind bei einer
Vergrößerungsbeobachtungsvorrichtung, bei welcher eine Abbildung eines durch eine
Bilderfassungsvorrichtung erfaßten Objektes auf einem Display wiedergegeben und
beobachtet wird, zumindest eine Bilderzeugungsvorrichtung, eine Steuerschalteinheit für
die Bilderzeugungsvorrichtung, ein optisches System zur Fokussierung der Abbildung
des Objektes auf die Bilderzeugungsvorrichtung sowie eine Lampe als eine Lichtquelle
zur Beleuchtung eines zu beobachtenden Objektes in die Bilderfassungsvorrichtung
integriert.
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Bei dieser Vergrößerungsbeobachtungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung
ist, da neben der Bilderzeugungsvorrichtung ebenfalls die Lichtquellenlampe und die
Steuerschalteinheit in die Bilderfassungsvorrichtung integriert sind, die
Regeleinrichtung, welche für die zuvor erwähnten, konventionellen Systeme notwendig
ist, nicht mehr erforderlich, so daß die Größe insgesamt reduziert wird. Da die in die
Bilderfassungsvorrichtung als Lichtquelle integrierte Lampe ein zu beobachtendes
Objekt in unmittelbarer Nähe beleuchtet, entsteht darüber hinaus bei Benutzung von
Lichtleitfasern kein Ausbreitungsverlust, wodurch die Möglichkeit besteht, eine, eine
geringere Leistung aufweisende Lampe zu verwenden. Somit resultiert der Einbau einer
Lichtquellenlampe in der Bilderfassungsvorrichtung in der Möglichkeit einer deutlichen
Reduzierung der Größe der Lampe selbst. Da die Steuerschalteinheit näher an der
Bilderzeugungsvorrichtung angeordnet ist, ist es auch im Hinblick auf die
Steuerschalteinheit möglich, eine solche mit einer weitaus geringeren Kapazität als bei
den konventionellen Systemen zu benutzen, so daß die Integration einer
Steuerschalteinheit in die Bilderfassungsvorrichtung in der Möglichkeit einer
erheblichen Reduzierung der Größe derselben resultiert. Das heißt, es besteht die
Möglichkeit, diese Größenreduzierungen in einem noch größeren Umfang vorzunehmen,
wobei eine solche organische Korrelation die Reduzierung der Größe insgesamt bewirkt.
Die Bezeichnung "Lichtquellenlampe" oder "Lampe", wie hier und auch in den
beigefügten Ansprüchen verwendet, wird in einem weiten Begriff angewandt, welcher
nicht nur Glühlampen und Fluoreszenzlampen, sondern auch lichtemittierende Dioden
und dergleichen umfaßt.
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JP-A-6273877 beschreibt ein Endoskop mit einem Lichtleiter, welcher
Ausbreitungsverluste aufweist.
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Bei der vorliegenden Erfindung ist eine Vergrößerungsbeobachtungsvorrichtung zur
Wiedergabe und zur Beobachtung einer Abbildung eines zu beobachtenden Objektes,
welches mit Hilfe einer Bilderfassungsvorrichtung erfaßt wurde, auf einem
Monitordisplay vorgesehen, wobei in die Bilderfassungsvorrichtung zumindest eine
Bilderzeugungsvorrichtung, eine Steuerschalteinheit für die Bilderzeugungsvorrichtung,
ein optisches System zur Fokussierung der Abbildung des zu beobachtenden Objektes
auf die Bilderzeugungsvorrichtung sowie eine Lichtquellenlampe zur Beleuchtung des
zu beobachtenden Objektes integriert sind, dadurch gekennzeichnet, daß die
Bilderfassungsvorrichtung einen Körperabschnitt in einer Größe aufweist, welche einem
Benutzer erlaubt, den Körperabschnitt leicht in einer Hand zu halten, wobei die
Vorrichtung weiterhin ein Gehäuse vorsieht, welches den Körperabschnitt bildet und
welches die Bilderzeugungsvorrichtung, die Steuerschalteinheit, das optische System
und die Lichtquellenlampe umschließt, wobei das Gehäuse mit einer
Bilderfassungsöffnung ausgebildet ist und wobei von der Lichtquellenlampe
ausgestrahltes Licht durch die Bilderfassungsöffnung zu dem zu beobachtenden Objekt
wandert und das Abbildungslicht von dem zu beobachtenden Objekt über die
Bilderfassungsöffnung in das optische System übernommen wird.
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Darüber hinaus ist bei der vorliegenden Erfindung ein vorderer Teil der
Bilderfassungsvorrichtung gegenüber dem Körperabschnitt seitlich gebogen, und die
Bilderzeugungsvorrichtung ist so in die Bilderfassungsvorrichtung integriert, daß eine
lichtempfangende Oberfläche der Bilderzeugungsvorrichtung senkrecht zu der optischen
Achse eines von dem vorderen Teil der Bilderfassungsvorrichtung einfallenden
Abbildungslichtes vorgesehen ist. Infolgedessen besteht die Möglichkeit, eine
Beobachtung bei einer nach der Seite gerichteten Bilderfassungsvorrichtung, das heißt,
während die longitudinale Seite der Bilderfassungsvorrichtung parallel zu der
Oberfläche eines zu beobachtenden Objektes vorgesehen ist, vorzunehmen. So kann zum
Beispiel eine Betrachtung der Haut des Gesichtes des Benutzers auf einfachere Weise
erfolgen. Da die lichtempfangende Oberfläche der Bilderzeugungsvorrichtung senkrecht
zu der optischen Achse eines von dem gebogenen, vorderen Teil einfallenden
Abbildungslichtes angeordnet ist, ist es darüber hinaus nicht erforderlich, die optische
Achse des Lichtes zu verändern, und folglich besteht keine Notwendigkeit, einen
Reflexionsspiegel zu verwenden.
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Des weiteren ist bei der vorliegenden Erfindung eine einfache, stufenlose Verstellung
der Brennweite vorgesehen, wodurch eine Objektivlinse und eine
Bilderzeugungsvorrichtung miteinander in Eingriff kommen, wobei eine vorgegebene
Relation zwischen den beiden entsteht.
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Diese einfache, stufenlose Verstellung der Brennweite resultiert in der Tatsache, daß
eine, durch ein optisches System erreichte Vergrößerung m der Relation m = b/a (a:
Abstand zwischen einem zu beobachtenden Objekt und der Objektivlinse, b: Abstand
zwischen der Objektivlinse und der Bilderzeugungsvorrichtung) entspricht. Der Wert m
= b/a wird kontinuierlich verändert, indem Objektivlinse und Bilderzeugungsvorrichtung
miteinander in Eingriff kommen, was der Relation 1/a + 1/b = 1/f (f: Fokuslänge der
Objektivlinse) entspricht. Infolgedessen besteht die Möglichkeit, den
Vergrößerungsfaktor zu verändern, wobei die Bilderfassungsvorrichtung in einem
vorgegebenen, bestimmten Abstand von dem zu beobachtenden Objekt gehalten wird.
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Ein bevorzugter Aufbau eines solchen Ineinandergreifens des optischen Systemes und
der Bilderzeugungsvorrichtung wird durch einen Nockenaufbau dargestellt. Genauer
gesagt, die Objektivlinse wird mit Hilfe eines Haltezylinders des optischen Systemes,
welcher einen auf dem Rand ausgebildeten Rollenvorsprung aufweist, in einem nicht
verschiebbaren Zustand gehalten, wobei die Bilderzeugungsvorrichtung mit Hilfe eines
Haltezylinders der Bilderzeugungsvorrichtung, welcher einen auf dem Rand
ausgebildeten Rollenvorsprung aufweist, ebenfalls in einem nicht verschiebbaren
Zustand gehalten wird. Beide Haltezylinder werden mit Hilfe eines Zwischenzylinders,
welcher randseitig einen geradlinigen Führungsschlitz aufweist, verschiebbar gehalten.
Ferner wird der Zwischenzylinder mit Hilfe eines Nockenzylinders, welcher jeweils
Nockenschlitze für das optische System und die Bilderzeugungsvorrichtung aufweist,
relativ drehbar gehalten, wobei die Nockenschlitze im Randbereich des Nockenzylinders
ausgebildet sind. Bei Rotation des Nockenzylinders sind die Rollenvorsprünge, welche
durch den Führungsschlitz des Zwischenzylinders jeweils in die in dem Nockenzylinder
vorgesehenen Nockenschlitze für das optische System und die
Bilderzeugungsvorrichtung greifen, in ihrer Bewegung sämtlich durch die, jeweils in
einer vorgegebenen, krummlinigen Form ausgebildeten Nockenschlitze eingeschränkt.
Folglich kommen die Objektivlinse und die Bilderzeugungsvorrichtung in einem
vorgegebenen Verhältnis miteinander in Eingriff, wobei ihre Rotation durch den
Führungsschlitz des Zwischenzylinders verhindert wird.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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Fig. 1 zeigt eine schematische Konstruktionsdarstellung einer
Bilderzeugungsvorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
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Fig. 2 zeigt eine perspektivische Teilansicht der Bilderfassungsvorrichtung des ersten
Ausführungsbeispieles;
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Fig. 3 zeigt eine perspektivische Ansicht, welche eine Relation zwischen einem
Lampenblock und Anschlüssen in der Bilderfassungsvorrichtung des ersten
Ausführungsbeispieles darstellt;
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Fig. 4 zeigt ein elektrisches Schaltbild der Bilderfassungsvorrichtung des ersten
Ausführungsbeispieles;
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Fig. 5 zeigt eine schematische Konstruktionsdarstellung einer Bilderfassungsvorrichtung
gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
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Fig. 6 zeigt eine perspektivische Teilansicht der Bilderfassungsvorrichtung des zweiten
Ausführungsbeispieles;
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Fig. 7 zeigt eine perspektivische Ansicht, welche eine Relation zwischen einem
Lampenblock und Anschlüssen in der Bilderfassungsvorrichtung des zweiten
Ausführungsbeispieles darstellt;
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Fig. 8 zeigt ein elektrisches Schaltbild der Bilderfassungsvorrichtung des zweiten
Ausführungsbeispieles;
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Fig. 9 zeigt eine schematische Konstruktionsdarstellung einer Bilderfassungsvorrichtung
gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
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Fig. 10 zeigt eine perspektivische Explosionsansicht eines Schiebemechanismus;
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Fig. 11 zeigt eine schematische Konstruktionsdarstellung eines Beobachtungssystemes
unter Verwendung der Bilderfassungsvorrichtung des dritten Ausführungsbeispieles;
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Fig. 12 zeigt eine erläuternde, schematische Darstellung einer Relation zwischen einem
zu beobachtenden Objekt, einer Objektivlinse und einer Bilderzeugungsvorrichtung;
sowie
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Fig. 13 zeigt eine schematische Konstruktionsdarstellung einer
Bilderfassungsvorrichtung in einem konventionellen Vergrößerungssystem.
Ausführungsformen der Erfindung
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Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden im folgenden näher erläutert.
Erstes Ausführungsbeispiel (Fig. 1 bis Fig. 4)
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Eine Bilderfassungsvorrichtung 1 gemäß diesem Ausführungsbeispiel sieht eine
Bilderzeugungsvorrichtung 2, eine optische Vorrichtung 3 und eine Lichtquelle 4 vor,
welche innerhalb eines Gehäuses 5 angeordnet sind. Sie weist eine Größe auf, welche es
ermöglicht, die Vorrichtung leicht mit einer Hand zu ergreifen. Ihr vorderer Teil ist
schräg abfallend gebogen, so daß sie sich zur Betrachtung der Gesichtshaut eignet,
wobei die Vorrichtung in einer Hand gehalten wird.
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Die Bilderzeugungsvorrichtung 2 weist ein Bilderzeugungselement 10 mit einem CCD-
Element und einer Steuerschalteinheit 13 zur Steuerung des Bilderzeugungselementes 10
und zur Verstärkung eines Bildsignals auf.
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Die optische Vorrichtung 3 weist eine optische Linse 14 und mehrere Streulichtstops 15,
15 ....... auf. Die Streulichtstops 15, 15 sind in ringförmiger Anordnung vorspringend
vorgesehen, um einen erforderlichen, minimalen Lichtweg T zu bilden. Die Ausbildung
eines solchen Lichtweges T mit Hilfe der Streulichtstops 15, 15 ...... ist außerordentlich
nützlich, um eine genaue Abbildung zu erhalten.
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Eine Polarisationseinheit 16 ist in Assoziation mit der optischen Vorrichtung 3
unmittelbar vor der optischen Linse 14 angeordnet. Des weiteren ist auf dem Lichtweg
zwischen der optischen Linse 14 und einem zu beobachtenden Objekt M ein
Reflexionsspiegel 17 vor der Polarisationseinheit 16 vorgesehen.
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Die Polarisationseinheit 16 weist einen zweiten Polarisator 18 sowie Rotationsmittel 19
der Polarisationsebene auf. Mit Hilfe eines ersten Polarisators 22 - welcher später noch
näher erläutert wird - erhaltenes, polarisiertes Licht kann abgeschaltet werden, indem ein
auf der Außenseite des Gehäuses 5 vorgesehener, reflexionsfreier Abbildungsschalter 21
eingeschaltet wird. Präziser gesagt, in diesem Ausführungsbeispiel wird ein
Flüssigkristall als Rotationsmittel 19 der Polarisationsebene verwendet. Wie in dem
elektrischen Schaltbild von Fig. 4 dargestellt, werden bei Einschalten des
reflexionsfreien Abbildungsschalters 21 die Lampen 23, 23 .... der Lichtquelle 4, welche
später noch näher erläutert wird, eingeschaltet, und ein Oszillator 24 wird betrieben, so
daß die Rotationsmittel 19 der Polarisationsebene eine Drehung der Polarisationsebene
des polarisierten Lichtes um 90º Grad bewirken und das mit Hilfe des ersten Polarisators
22 erhaltene, polarisierte Licht folglich durch den zweiten Polarisator 18 abgeschaltet
wird. Im umgekehrten Falle, wenn sich also der reflexionsfreie Abbildungsschalter 21
in AUS-Stellung befindet, kann das polarisierte Licht durch den zweiten Polarisator 18
geleitet werden.
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Parallel zu dem reflexionsfreien Abbildungsschalter 21 ist ein
Reflexionsabbildungsschalter 21 angeordnet. Bei Einschalten des Schalters 25 werden
lediglich die Lampen 23, 23 .... der Lichtquelle 4 eingeschaltet.
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Somit besteht bei Verwendung des polarisierten Lichtes die Möglichkeit, ein
Abbildungslicht auszuwählen und verschiedene Beobachtungen vorzunehmen. Das Licht
von dem zu beobachtenden Objekt M wird in ein oberflächenreflektiertes Licht, welches
von der Oberfläche des Objektes M direkt reflektiert wird, und ein
nichtoberflächenreflektiertes Licht, welches den Oberflächenbereich des Objektes M
einmal passiert hat, klassifiziert. Das oberflächenreflektierte Licht behält die durch den
ersten Polarisator 22 vorgesehene Polarisierbarkeit, wohingegen das
nichtoberflächenreflektierte Licht die Polarisierbarkeit verliert und zu einem natürlichen
Licht wird. Daher können eine, ein solches oberflächenreflektiertes Licht aufweisende
Abbildung und eine, ein solches nicht aufweisende Abbildung, je nachdem, ob das
polarisierte Licht passieren kann oder unterbrochen wird, selektiv betrachtet werden.
Durch eine solche selektive Betrachtung besteht die Möglichkeit der Observation einer
Oberflächenbeschaffenheit bzw. -zustandes eines Objektes, welche bzw. welcher durch
Verwendung eines oberflächenreflektierten Lichtes deutlicher zu erkennen ist, sowie
einer Oberflächenbeschaffenheit bzw. -zustandes eines Objektes, welche bzw. welcher
durch Verwendung eines nichtoberflächenreflektierten Lichtes deutlicher zu erkennen
ist, auf eine einfachere Weise. Damit ist eine Betrachtungs- bzw.
Beobachtungsvielseitigkeit erreicht worden.
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Der Grund, weshalb die Polarisationseinheit 16 unmittelbar vor der optischen Linse 14
angeordnet ist, ist, daß die maximale Betriebstemperatur der das Flüssigkristall
aufweisenden Rotationsmittel 19 der Polarisationsebene etwa 40ºC beträgt, die
Temperatur in der Nähe der Lichtquelle 4 - welche später noch näher erläutert wird - die
maximale Betriebstemperatur jedoch zuweilen derart überschreitet, daß die
Rotationsmittel 19 der Polarisationsebene nicht präzise arbeiten können.
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Der Reflexionsspiegel 17 ist vorgesehen, um den Lichtweg gemäß der Neigung des
zuvor erwähnten vorderen Teiles zu verändern. Es handelt sich hier um einen
Oberflächenreflexionstyp. Präziser gesagt, eine reflektive Oberfläche des
Reflexionsspiegels 17 wird freigelegt, und es wird, im Gegensatz zu einem
herkömmlichen Spiegeltyp, bei welchem eine reflektive Oberfläche auf der Rückseite
eines transparenten Materials (z. B. Glas) gebildet und Licht zum Reflexionszeitpunkt
durch das transparente Material geleitet wird, mit Hilfe der freigelegten, reflektiven
Oberfläche Licht direkt reflektiert.
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Die Verwendung eines solchen Reflexionsspiegels mit Oberflächenreflexion steht im
Zusammenhang mit der zuvor erwähnten Polarisation. Präziser gesagt, da die
Polarisationseinheit 16 aus den oben genannten Gründen hinter dem Reflexionsspiegel
17 angeordnet sein muß, resultiert der Durchgang des polarisierten Lichtes durch ein
transparentes Material in einer gestörten Polarisierbarkeit, wodurch keine Möglichkeit
besteht, eine solche Beobachtung unter Verwendung von polarisiertem Licht, wie oben
erwähnt, präzise vorzunehmen. Die Lichtquelle 4 weist einen Lampenblock 26, einen
diffusionsverhindernden Spiegel 27 sowie eine Licht-/Verarbeitungseinheit 28 auf.
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Wie in den Fig. 2 und 3 dargestellt, weist der Lampenblock 26 mehrere (in diesem
Ausführungsbeispiel vier) Lampen 23, 23 ...... auf, welche Seite an Seite auf einer Platte
29 angeordnet sind. Er kann durch eine, in dem Gehäuse 5 ausgebildete Montageöffnung
30 über die Platte 29 montiert und entfernt werden.
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Wie in Fig. 4 dargestellt, sind die vier Lampen 23, 23 in Reihe geschaltet, und es wird,
vorausgesetzt, daß jede Lampe 23 eine Neunspannung von 2,5 V aufweist, eine
Spannung von 12 V an die in Reihe geschalteten Lampen angelegt, da durch Anlegen
einer Spannung, welche 20% höher als die Gesamtnennspannung der vier Lampen 23,
23 ....., d. h. höher als 10 V ist, eine Helligkeit erreicht wird, welche doppelt so groß wie
die bei einer solchen Nennspannung erreichte Helligkeit ist. Die Nutzungsdauer wird
dagegen auf etwa ein Zehntel reduziert.
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Der Grund, warum eine derartig große Helligkeit unter Verlust der Nutzungsdauer zu
erreichen ist, ist, daß der Zweck darin besteht, auf engem Raum eine Leuchtkraft zu
realisieren, welche eine ausreichende Helligkeit bieten kann, selbst wenn aufgrund des
ersten und zweiten Polarisators 22, 18 eine Löschung erfolgt.
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Ferner liegt der Grund, warum die Lampen 23, 23 ... in Reihe geschaltet sind, darin, daß
die Absicht besteht, die Größe des Lampenblocks 26 zu reduzieren und den Aufbau
eines elektrischen Systemes zu vereinfachen, um eine Montage auf engem Raum zu
ermöglichen. Präziser ausgedrückt, die Größe jeder Lampe wird durch Verwendung
einer Lampe mit einer Nennspannung von 2,5 V verringert, um auf diese Weise eine
Reduzierung der Größe des Lampenblocks 26 zu erzielen, wobei für den Lampenblock
26 ebenfalls eine Stromversorgung von 12 V, welche für den Oszillator 24 benötigt wird,
verwendet werden kann, ohne dabei einen Transformator zu benutzen, um auf diese
Weise den Aufbau des elektrischen Systemes zu vereinfachen.
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Auf der Platte 29 wird ein Teilstromkreis 31 für die Lampen, zum Beispiel durch
Drucken, vorgesehen, wobei in beiden Endbereichen des Stromkreises 31
anschlußaufnehmende Öffnungen 32, 32 ausgebildet sind. Bei Anbringen des
Lampenblocks 26 in der Montageöffnung 30 werden Anschlußstifte 33p der Anschlüsse
33 in die anschlußaufnehmenden Öffnungen 32, 32 eingepaßt, um eine Verbindung mit
einem Stromkreis 34 in Fig. 4 herzustellen.
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Der Grund, warum die Lampe 26 wie oben erläutert vorgesehen und als ein Block
demontierbar hergestellt wird, ist, daß, um die Handhabung weiter zu erleichtern, der
Austausch derselben auf einfache Weise erfolgen soll, da, wie zuvor erwähnt, um eine
größere Helligkeit zu erreichen, die Nutzungsdauer der Lampe 23 eingeschränkt ist.
Gesetzt den Fall, daß sich eine komplizierte Anordnung ergibt, ist es in diesem
Zusammenhang bei Montage und Demontage vorzuziehen, von der in dem Gehäuse 5
ausgebildeten Montageöffnung 30 Gebrauch zu machen. Es kann daher anstelle dieser
Anordnung eine Anordnung vorgesehen werden, bei welcher ein geeigneter
Aufnahmeteil zur Montage und Demontage des Lampenblocks im Innern des Gehäuses
5 ausgebildet ist.
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Der diffusionsverhindernde Spiegel 27 dient dazu, zu verhindern, daß das Licht von den
Lampen 23, 23 .... unmittelbar in den Lichtweg der optischen Vorrichtung 3 eintritt und
das Licht auf effiziente Weise zu dem zu beobachtenden Objekt M zu leiten. Der Spiegel
27 ist so vorgesehen, daß er die Lampen 23, 23 .... von oben wie ein Dachüberhang
überdeckt.
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Die Licht-/Verarbeitungseinheit 28 weist eine Diffusorplatte 35, eine die Wärmestrahlen
absorbierende Platte 36 und den ersten Polarisator 22 auf, welche in dieser Reihenfolge
von der sich näher an dem Lampenblock 26 befindlichen Seite aus sukzessiv so
angeordnet sind, daß die von dem Lampenblock ausgehende Lichtstrahlung durchkreuzt
wird. Die die Wärmestrahlen absorbierende Platte 36 hat die Aufgabe, Wärmestrahlen
aus dem seitens der Lampen 23, 23 .... emittierten Licht zu entfernen, um auf diese
Weise ein Ansteigen der Innentemperatur des Gehäuses 5 zu vermeiden. Der erste
Polarisator 22 dient dazu, das von den Lampen 23, 23 ... emittierte Licht zu polarisieren.
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Die Beleuchtung, für welche das daraus resultierende, polarisierte Licht verwendet wird,
wird wie zuvor erläutert eingesetzt.
Zweites Ausführungsbeispiel (Fig. 5 bis Fig. 8)
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Bei einer Bilderfassungsvorrichtung 201 gemäß diesem Ausführungsbeispiel handelt es
sich, wie in Fig. 5 dargestellt, im Grunde genommen um die gleiche Vorrichtung wie in
dem ersten Ausführungsbeispiel. Sie weist eine Bilderzeugungsvorrichtung 202, eine
optische Vorrichtung 203 sowie eine Lichtquelle 204 auf, welche sämtlich in einem
Gehäuse 205 enthalten sind. Die Bilderfassungsvorrichtung 201 weist einen Körper in
einer Größe auf, welche es dem Benutzer erlaubt, den Körper leicht mit einer Hand zu
ergreifen. Um für bestimmte Betrachtungen, wie zum Beispiel die Betrachtung der
Gesichtshaut, wobei der Körper der Vorrichtung in einer Hand gehalten wird, geeignet
zu sein, ist ein vorderer Abschnitt der Vorrichtung 201 gegenüber dem Körper schräg
abfallend gebogen.
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Die Bilderzeugungsvorrichtung 202 weist, ebenso wie die Bilderzeugungsvorrichtung 2
in dem ersten Ausführungsbeispiel, ein Bilderzeugungselement 210 mit einem CCD-
Element und einer Steuerschalteinheit 213 zur Steuerung des Bilderzeugungselementes
210 und zur Verstärkung eines Bildsignals auf. Ein Unterschied zu der
Bilderzeugungsvorrichtung 2 in dem ersten Ausführungsbeispiel besteht jedoch darin,
daß das Bilderzeugungselement 210 über ein flexibles Kabel 214 an die
Steuerschalteinheit 213 angeschlossen ist, das heißt, daß das Bilderzeugungselement 210
gegenüber der Steuerschalteinheit 213 frei bewegbar ist.
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Das Bilderzeugungselement 210 ist unter Inanspruchnahme einer solchen freien
Bewegbarkeit so angeordnet, daß eine lichtaufnehmende Oberfläche 210f des
Bilderzeugungselementes 210 orthogonal zu einer optischen Achse A eines
Abbildungslichtes, welches von dem schräg abfallenden, vorderen Abschnitt der
Bilderzeugungsvorrichtung einfällt, so vorgesehen ist, daß keine Notwendigkeit besteht,
die optische Achse des Abbildungslichtes zu verändern.
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Vor dem Bilderzeugungselement 210 ist ein Farbfilter 215 angeordnet. Der Farbfilter
215 dient zur Einstellung der Wellenlängencharakteristiken des Lichtes, welches in das
Bilderzeugungselement 210 eintritt, gemäß den Farbcharakteristiken des
Bilderzeugungselementes.
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Als weitere Komponenten werden eine optische Vorrichtung 203, eine optische Linse
216, Streulichtstops 217, eine Polarisationseinheit 218, ein zweiter Polarisator 220,
Rotationsmittel 221 der Polarisationsebene, ein reflexionsfreier Abbildungsschalter 223,
ein erster Polarisator 224, eine Lichtquelle 204, eine Lampe 225, ein Oszillator 226, ein
Reflexionsabbildungsschalter 227, ein Lampenblock 228, ein diffusionsverhindernder
Spiegel 229, eine Licht-/Verarbeitungseinheit 230, ein Teilstromkreis 231, eine
anschlußaufnehmende Öffnung 234, eine Montageöffnung 232, ein Anschluß 235, ein
Anschlußstift 235p, eine Diffusorplatte 237 sowie eine wärmestrahlenabsorbierende
Platte 238 verwendet. Da diese Komponenten mit denen des ersten
Ausführungsbeispieles identisch sind, werden diese hier nicht näher erläutert.
Drittes Ausführungsbeispiel (Fig. 9 bis Fig. 12)
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Wie in Fig. 9 dargestellt, weist die Bilderfassungsvorrichtung 302 gemäß diesem
Ausführungsbeispiel ein optisches System 310 sowie eine Bilderzeugungseinheit 311
auf und ist ebenfalls mit einer Lichteinheit 312 versehen. Die Bilderfassungsvorrichtung
302 wird wie in Fig. 11 verwendet. Eine mit Hilfe der Vorrichtung 302 erfaßte
Abbildung wird auf einem Display 304 einer Anzeigevorrichtung 303 wiedergegeben
und betrachtet. Die Bilderfassungsvorrichtung 302 und die Anzeigevorrichtung 303 sind
als Gerät miteinander verbunden und bilden eine
Vergrößerungsbeobachtungsvorrichtung 301.
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Das optische System 310 weist eine Objektivlinse 313 und mehrere Streulichtstops 314,
314 ... auf. Da die Streulichtstops 314, 314 ... in ringförmiger Anordnung vorspringend
ausgebildet sind, um einen erforderlichen, minimalen Lichtweg T vorzusehen, ist die
Ausbildung eines solchen Lichtweges T durch diese Streulichtstops von
außerordentlichem Nutzen, um eine genaue Abbildung zu erhalten.
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Die Bilderzeugungseinheit 311 weist ein Bilderzeugungselement 315 und eine
Steuerschalteinheit 318 zur Steuerung des Bilderzeugungselementes 315 und zur
Verstärkung eines Bildsignals auf, wobei das Bilderzeugungselement 315 und die
Steuerschalteinheit 318 über ein flexibles Kabel 319 miteinander verbunden sind.
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Die Objektivlinse, die Streulichtstops 314, 314 ... und das Bilderzeugungselement 315
sowohl des optischen Systemes 310 als auch der Bilderzeugungseinheit 311 können mit
Hilfe eines, eine Nockenanordnung aufweisenden Schiebemechanismus in Richtung des
Pfeiles X miteinander in Eingriff zu kommen.
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Präziser gesagt, der Schiebemechanismus weist, wie in Fig. 10 dargestellt, mehrere
Haltezylinder 321 (321a, 321b, 321c, 321d) für das optische System und das
Bilderzeugungselement, wobei auf dem Rand der Zylinder 321 Rollenvorsprünge 320
(320a, 320b, 320c, 320d) ausgebildet sind, einen Zwischenzylinder 323, welcher
randseitig geradlinige Führungsschlitze 322 vorsieht, sowie einen Nockenzylinder 325,
welcher randseitig Nockenschlitze 324 (324a, 324b, 324c, 324d) für das optische System
und für das Bilderzeugungselement vorsieht, auf. Dese Haltezylinder sind miteinander
so verbunden, daß die Haltezylinder 321a, 321b, 321c und 321d mit Hilfe des
Zwischenzylinders, welcher wiederum durch den Nockenzylinder 325 relativ drehbar
gehalten wird, verschiebbar gehalten werden.
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Da der Nockenzylinder 325 mit Hilfe eines Betätigungsringes 326 in Drehung versetzt
wird, sind die Rollenvorsprünge 320a, 320b, 320c und 320d durch die Nockenschlitze
324a, 324b, 324c und 324d, welche jeweils in einer vorgegebenen, geradlinigen Form
ausgebildet sind, daher sämtlich in ihren Bewegungen eingeschränkt, wodurch die
Haltezylinder 321a, 321b, 321c und 321d in Richtung des Pfeiles X verschoben werden
können. Da die Haltezylinder 321a, 321b, 321c und 321d durch die Führungsschlitze
322 des Zwischenzylinders 323 in ihren Bewegungen eingeschränkt sind, werden sie
dann an einer Rotation zusammen mit der Rotation des Nockenzylinders 325 gehindert.
Infolgedessen verschieben sich die Objektivlinse 313, die Streulichtstops 314, 314 ...
und das Bilderzeugungselement 315, welche durch die Haltezylinder in einem
unverschiebbaren Zustand gehalten werden, so, daß sie unter Aufrechterhaltung einer
vorgegebenen Relation miteinander in Eingriff kommen.
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Das vorgegebene Verhältnis entspricht der Tatsache, daß eine durch das optische System
erhaltene Vergrößerung m das Verhältnis m = b/a (a: Abstand zwischen dem zu
beobachtenden Objekt M und der Objektivlinse 313, b: Abstand zwischen der
Objektivlinse 313 und dem Bilderzeugungselement 315, Fig. 12) aufweist. Die
Objektivlinse 313 und das Bilderzeugungselement 315 können miteinander in Eingriff
kommen, so daß a und b ein Verhältnis bilden, welches auf der Basis einer
vorgegebenen Relation, nämlich einer Relation 1/a + 1/b = 1/f (f: Fokuslänge der
Objektivlinse), wodurch m = b/a kontinuierlich verändert wird, einen stationären
Zustand zwischen der Bilderfassungsvorrichtung 302 und dem zu beobachtenden Objekt
M vorsieht. Durch Verwendung eines solchen Schiebemechanismus besteht die
Möglichkeit, die Vergrößerung in einem bleibenden Zustand des Abstands zwischen der
Bilderfassungsvorrichtung 302 und dem zu beobachtenden Objekt M zu verändern, das
heißt, es wird ein sogenannter, einfacher Zoomaufbau gebildet. Was das
Ineinandergreifen der Streulichtstops 314, 314 ... betrifft, so folgen diese Streulichtstops
dem Lichtweg T, welcher sich in Abhängigkeit von Schiebebewegungen der
Objektivlinse 313 und des Bilderzeugungselementes 315 verändert.
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Die Lichteinheit 312 weist eine Lichtquelle 327 und eine Lichtkondensationsführung
328 auf, um auf effiziente Weise Licht von der Lichtquelle 327 an einen zu
beobachtenden Teil abzugeben.
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In der Lichtquelle 327 wird Licht unter Verwendung eines Bündels von sich durch ein
Kabel 329 erstreckenden Lichtleitfasern von einer externen Lichtquellenlampe (nicht
dargestellt) zu der Bilderfassungsvorrichtung geleitet, wobei die vorderen Enden zur
Erhellung der Lichtleitfasern 329f, 329f .... in ein ringförmiges Halteelement 330
implantiert werden. Das von den leuchtenden, vorderen Enden der auf diese Weise
angeordneten Lichtleitfasern 329, 329f ausgehende Licht erreicht eine, an einem unteren
Ende der im nachfolgenden näher erläuterten Lichtkondensationsführung 328
ausgebildete Einfallsendfläche 330.
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Die Lichkondensationsführung 328 ist unter Verwendung eines transparenten Materials,
wie zum Beispiel Acrylharz, in einer hohlen, halbkugeligen oder einer zylindrischen
Form mit einem hohlen, halbkugeligen, vorderen Teil ausgebildet. Ein unteres Ende des
rückwärtigen Endabschnittes ist als Einfallsendfläche 330 ausgebildet, und in der Mitte
des vorderen Teiles ist eine Durchbohrung 331 vorgesehen. Das von der Lichtquelle 327
durch die Einfallsendfläche 330 gehende Licht wird unter totaler Reflexion durch das
massive Innere und bis zu der Durchbohrung 31 geleitet, erhellt sodann den zu
beobachtenden Teil des Objektes M in nahezu horizontaler Lage von der Innenfläche der
Bohrung aus. Zur gleichen Zeit beleuchtet Licht, welches im Inneren der
Kondensationsführung 328 eingefallen ist, ohne dabei die Einfallsendfläche 330 zu
betreten, den zu beobachtenden Teil als von oben einfallendes Licht. Die
Lichtkondensationsführung 328 weist ebenfalls eine Fokussierfunktion auf. Die
Objektivlinse 313 wird auf das Objekt M fokussiert, wobei ihre vordere Seite an dem zu
beobachtenden Objekt M anliegt.
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Obgleich in diesem dritten Ausführungsbeispiel der einfache Zoomaufbau auf eine
Methode angewandt wird, bei welcher Licht durch ein Bündel aus Lichtleitfasern aus
einer externen Lichtquellenlampe geleitet wird, das heißt auf eine Methode mit einer
externen Lichtquellenlampe, sind Fachkundige ohne weiteres in der Lage, den einfachen
Zoomaufbau dieses Ausführungsbeispieles auf eine solche Anordnung mit eingebauter
Lichtquellenlampe wie in dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel auf der Basis
dieses dritten Ausführungsbeispieles anzuwenden.