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Dokumentenidentifikation DE19736617A1 11.03.1999
Titel Endoskopobjektiv
Anmelder Karl Storz GmbH & Co., 78532 Tuttlingen, DE
Erfinder Lederer, Frank, 78532 Tuttlingen, DE
Vertreter Münich . Rösler Anwaltskanzlei, 80689 München
DE-Anmeldedatum 22.08.1997
DE-Aktenzeichen 19736617
Offenlegungstag 11.03.1999
Veröffentlichungstag im Patentblatt 11.03.1999
IPC-Hauptklasse G02B 13/24
IPC-Nebenklasse G02B 23/24   
Zusammenfassung Beschrieben wird ein Endoskopobjektiv mit einer Blickrichtung, die mit der Längsachse des Endoskops einen Winkel <> 0° einschließt, mit
- einem Linsensystem, das das Objektfeld in eine Bildebene abbildet, die senkrecht zur Längsachse angeordnet ist, und
- einer Prismeneinheit, in der der Strahl an zwei Grenzflächen reflektiert wird, so daß der Strahl in der Prismeneinheit von der gewünschten Blickrichtung in die Längsachse des Endoskops umgelenkt wird.
Das erfindungsgemäße Objektiv zeichnet sich dadurch aus, daß auf der Prismeneinheit auf wenigstens einer Fläche eine dünne Schicht aufgebracht ist, die einen Brechungsindex aufweist, der kleiner als der Brechungsindex des Materials ist, aus dem die Prismeneinheit besteht, so daß die Totalreflexion nicht gegen Luft oder das Material eines angrenzenden optischen Elements, sondern gegen die Schicht erfolgt.

Beschreibung[de]

Die Erfindung bezieht sich auf ein Endoskopobjektiv mit einer Blickrichtung, die mit der Längsachse des Endoskops einen Winkel <> 0° einschließt.

Derartige Endoskopobjektive sind allgemein bekannt. Ein Endoskopobjektiv, von der bei der Formulierung des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 ausgegangen worden ist, ist aus der US-PS 4,684,224 bekannt. Dieses bekannte Objektiv weist ein Linsensystem auf, das das Objektfeld des Objektivs in eine Bildebene abbildet, die senkrecht zur Längsachse angeordnet ist. Das in der Bildebene erzeugte Bild wird dann von einem Bild-Weiterleiter-System, wie einem Faserbündel oder einer Relaislinsen-Optik in eine proximale Bildebene weitergeleitet bzw. abgebildet. Zwischen den Linsen des Linsensystems ist eine Prismeneinheit angeordnet, in der der Strahl an zwei Grenzflächen derart reflektiert wird, daß der Strahl in der Prismeneinheit von der gewünschten Blickrichtung in die Längsachse des Endoskops, also in die optische Achse des Bild- Weiterleiter-Systems umgelenkt wird.

Bei dem aus der US-PS 4,684,224 bekannten System ist auf der Eintrittsfläche des Blickwinkel-Änderungsprismas eine planparallele Platte aufgebracht, auf der eine plankonkave Linse aufgekittet ist.

Durch die Verwendung dieser planparallelen Platte ist das bekannte Endoskopobjektiv vergleichsweise aufwendig und damit teuer. Darüber hinaus ist der Platzbedarf für die planparallele Platte nicht zu vernachlässigen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Endoskopobjektiv derart weiterzubilden, daß auf planparallele Platten, die auf der Eintrittsfläche des Prismas aufgebracht sind, verzichtet werden kann.

Eine erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist im Patentanspruch 1 angegeben. Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Ansprüche 2 folgende.

Erfindungsgemäß ist auf der Prismeneinheit auf wenigstens einer Fläche eine dünne Schicht aufgebracht, die einen Brechungsindex aufweist, der kleiner als der Brechungsindex des Materials ist, aus dem die Prismeneinheit besteht, so daß die Totalreflexion nicht gegen Luft oder ein anderes Glasmaterial, sondern gegen die dünne Schicht erfolgt.

Das Aufbringen einer dünnen Schicht mit einem üblichen Beschichtungsverfahren, beispielsweise durch Aufdampfen ist verglichen mit dem Aufbringen einer planparallelen Platte vergleichsweise einfach und kostengünstig. Eine Schichtdicke von wenigen µm reicht aus, um Totalreflexion mit verschwindend kleinen Reflexionsverlusten zu ermöglichen.

Durch die Verwendung einer dünnen Schicht wird insbesondere dann, wenn gemäß Anspruch 2 die Prismeneinheit zwischen Elementen des Objektivs angeordnet ist, und ein Element des Objektivs auf der Schicht der Prismeneinheit angeordnet ist, kein mechanischer Abstandshalter benötigt, so daß die Montage verglichen mit herkömmlichen Endoskopobjektiven anderer Gattung deutlich vereinfacht wird. Auch treten keine Absorptionsverluste wie bei der Reflexion an metallischen Schichten auf.

Insbesondere können dabei das Element und die Prismeneinheit miteinander verkittet sein.

Im Anspruch 4 ist eine bevorzugte Ausgestaltung der Prismeneinheit angegeben, gemäß der die Prismeneinheit drei optisch wirksame Flächen aufweist, von denen die Fläche, durch die der vom Objektfeld kommende Strahl in die Prismeneinheit eintritt, einen Winkel mit der Längsachse des Endoskops einschließt, eine Fläche parallel zur Längsachse und die dritte Fläche senkrecht zur Längsachse angeordnet sind.

Handelt es sich bei dem Material der Beschichtung um ein optisch transparentes Material, kann diese für Strahlen mit einem großen Einfallswinkel nicht nur transmittierend wirken, sondern gleichzeitig auch als reflexmindernde Schicht dienen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispieles unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben, deren einzige Figur einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Endoskopobjektiv zeigt.

Das erfindungsgemäße Endoskopobjektiv, dessen Blickrichtung 11 einen Winkel ungleich 0° mit der Längsachse 12 des nicht näher dargestellten Endoskops einschließt, weist ein aus Linsen 1, 4 und 5 sowie gegebenenfalls weiteren Linsen bestehendes Linsensystem auf, das das Objektfeld in eine Bildebene abbildet, die senkrecht zur Längsachse 12 des Endoskops angeordnet ist. Innerhalb des Linsensystems ist eine Prismeneinheit 3 vorgesehen, in der der Strahl an zwei Grenzflächen, nämlich den Flächen 31 und 2 reflektiert wird, so daß der Strahl in der Prismeneinheit von der gewünschten Blickrichtung 11 in die Längsachse 12 des Endoskops umgelenkt wird und damit aus der Fläche 32 in die nachgeordneten Linsen 4 und 5 eintritt.

Erfindungsgemäß ist auf der Fläche 2 der Prismeneinheit eine dünne Schicht mit üblichen Beschichtungsverfahren aufgebracht, die einen Brechungsindex aufweist, der deutlich kleiner als der Brechungsindex des Materials ist, aus dem die Prismeneinheit 3 besteht. Damit tritt an der dünnen Schicht keinen Totalreflexion gegen Luft, sondern gegen die Schicht auf. Darüber hinaus tritt auch dann eine Totalreflexion bei bestimmten Winkeln auf, wenn die Brechungsindices der Materialien der Elemente 1 und 3 einen nur geringen Unterschied haben, oder das Material des Elements 1 sogar einen größeren Brechungsindex als das Material des Prismas 3 hat.

Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel der Erfindung besteht die dünne Schicht aus MgF2,das einen Brechungsindex von 1,38 aufweist. Die Prismeneinheit 3 besteht aus LaSF N31, das einen Brechungsindex von 1,88 aufweist, so daß die Brechungsindexdifferenz 0,5 beträgt. Bei einer Schichtdicke, die größer als 1,2.λ, wobei λ eine typische Wellenlänge des verwendeten Lichts ist, erhält man eine praktisch verlustfreie Totalreflexion, wobei die aus MgF2 bestehende dünne Schicht gleichzeitig zu einer Reflexminderung bei Transmission von ca. 50% führt.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung sind Prismen für verschiedene Blickrichtungen, wie beispielsweise 30°, 45°, 60°, 90°. . . möglich, wobei auf mechanische Abstandshalter auch dann verzichtet werden kann, wenn die plankonkave Linse 1 einen mit dem Brechungsindex der Prismeneinheit 3 vergleichbaren Brechungsindex hat.

Vorstehend ist die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels ohne Beschränkungen des allgemeinen Erfindungsgedankens beschrieben worden. So kann die Prismeneinheit auch aus anderen Materialien als dem angegebenen Material bestehen; auch können für die dünne Schicht andere Materialien als MgF2 verwendet werden. Bei anderen Blickrichtungen ist die Form der Prismeneinheit entsprechend anzupassen.


Anspruch[de]
  1. 1. Endoskopobjektiv mit einer Blickrichtung, die mit der Längsachse des Endoskops einen Winkel <> 0° einschließt, mit
    1. - einem Linsensystem, das das Objektfeld in eine Bildebene abbildet, die senkrecht zur Längsachse angeordnet ist, und
    2. - einer Prismeneinheit, in der der Strahl an zwei Grenzflächen reflektiert wird, so daß der Strahl in der Prismeneinheit von der gewünschten Blickrichtung in die Längsachse des Endoskops umgelenkt wird,

      dadurch gekennzeichnet, daß auf der Prismeneinheit (3) auf wenigstens einer Fläche (2) eine dünne Schicht aufgebracht ist, die einen Brechungsindex aufweist, der kleiner als der Brechungsindex des Materials ist, aus dem die Prismeneinheit besteht, so daß die Totalreflexion nicht gegen Luft oder das Material eines unmittelbar angrenzenden optischen Elements, sondern gegen die Schicht erfolgt.
  2. 2. Endoskopobjektiv nach Anspruch 1,

    dadurch gekennzeichnet, daß die Prismeneinheit (3) zwischen Elementen (1, 4) des Objektivs angeordnet ist, und

    daß ein Element (1) des Objektivs auf der Schicht auf der Prismeneinheit (3) angeordnet ist.
  3. 3. Endoskopobjektiv nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Element (1) und die Prismeneinheit (3) verkittet sind.
  4. 4. Endoskopobjektiv nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Prismeneinheit drei optisch wirksame Flächen aufweist, von denen
    1. - die Fläche (2), durch die der vom Objektfeld kommende Strahl in die Prismeneinheit (3) eintritt, einen Winkel mit der Längsachse (5) des Endoskops einschließt, und
    2. - eine Fläche (31) parallel zur Längsachse und
    3. - die dritte Fläche (32) senkrecht zur Längsachse angeordnet sind.
  5. 5. Endoskopobjektiv nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die dünne Schicht gleichzeitig als reflexmindernde Schicht wirkt.
  6. 6. Endoskopobjektiv nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Element, das auf der Schicht auf der Prismeneinheit angeordnet ist, eine plankonkave Linse ist.






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