DE102015013589B4

DE102015013589B4 - Optische Anordnung und Endoskop

Info

Publication number: DE102015013589B4
Application number: DE102015013589.9A
Authority: DE
Inventors: Matthias Kühn; Maximilian GÖTZ; Jonas Tuscher; Dr. Müller Claas; Simon Kuhn
Original assignee: Schoelly Fiberoptic GmbH
Current assignee: Schoelly Fiberoptic GmbH
Priority date: 2015-10-21
Filing date: 2015-10-21
Publication date: 2021-10-21
Anticipated expiration: 2035-10-22
Also published as: DE102015013589A1

Abstract

Optische Anordnung (1), insbesondere zur Verwendung in einem Endoskop (2), mit- einer Blende (3), mit- mindestens einer in Abbildungsrichtung hinter der Blende (3) angeordneten optischen Linse (4) und mit- mindestens einem in Abbildungsrichtung hinter der Linse (4) angeordneten Bildaufnahmesensor (5),- wobei die Linse (4) eine Lichteintrittsfläche (6), durch die Licht in die Linse (4) eintritt, und eine Lichtaustrittsfläche (7), über die Licht auf den Bildaufnahmesensor (5) abgestrahlt wird, umfasst, dadurch gekennzeichnet,- dass die optische Anordnung (1) wenigstens einen Streulichtabgriff (8) aufweist, der zwischen der Lichteintrittsfläche (6) und der Lichtaustrittsfläche (7) der Linse (4) angeordnet ist,- dass die optische Linse (4) an ihrer der Blende (3) zugewandten Seite eine Rotationsfläche und die Blende (3) an ihrer der Linse (4) zugewandten Seite eine Linsenaufnahme (12) aufweisen,- wobei die Rotationsfläche der Linse (4) eine Mantelfläche eines Kegels oder eines Kegelstumpfs ist und- wobei eine Innenfläche der Linsenaufnahme (12) korrespondierend zu der Rotationsfläche ausgebildet ist,- dass der wenigstens eine Streulichtabgriff (8) die Lichtaustrittsfläche (7) der Linse (4) begrenzt,- dass der wenigstens eine Streulichtabgriff (8) über ein Lichtleitelement (9) optisch mit einer Lichtfalle (10) verbunden ist und/oder in eine Lichtfalle (10) mündet,- wobei das Lichtleitelement (9) eine derartige, quer zu einer Abbildungsrichtung der optischen Anordnung (1) gemessene Abmessung aufweist, dass das Lichtleitelement (9) nicht über eine Sensorfläche des Bildaufnahmesensors (5) hinausragt und- wobei die Blende (3) eine derartige, quer zu der Abbildungsrichtung der optischen Anordnung (1) gemessene Abmessung aufweist, dass die Blende (3) nicht über eine Sensorfläche des Bildaufnahmesensors (5) hinausragt.

Description

Die Erfindung betrifft eine optische Anordnung, insbesondere zur Verwendung in einem Endoskop, mit einer Blende, mit mindestens einer in Abbildungsrichtung hinter der Blende angeordneten optischen Linse und mit mindestens einem in Abbildungsrichtung hinter der Linse angeordneten Bildaufnahmesensor, wobei die Linse eine Lichteintrittsfläche, durch die Licht in die Linse eintritt, und eine Lichtaustrittsfläche, über die Licht auf den Bildaufnahmesensor abgestrahlt wird, umfasst.
Ferner betrifft die Erfindung auch ein Endoskop mit einer optischen Anordnung zur Erzeugung und Aufnahme eines Bildes eines Untersuchungsraumes, insbesondere im Körper eines Patienten.
Derartige optische Anordnungen und Endoskope sind aus dem Stand der Technik in verschiedenen Ausführungsformen bekannt. Derartige optische Anordnungen werden beispielsweise in einer Spitze eines Endoskops eingesetzt, um ein Bild von einem Untersuchungsraum zu erstellen. Um den bei der Verwendung von Endoskopen der eingangs genannten Art notwendigen medizinischen Eingriff für einen Patienten möglichst schonend zu gestalten, besteht das Bemühen, möglichst kleine Endoskope bereitzustellen. Mit der Miniaturisierung der Endoskope geht allerdings auch eine Miniaturisierung der in den Endoskopen verwendeten optischen Anordnungen einher. Bei der Miniaturisierung der optischen Anordnungen besteht das Problem, dass durch Streulicht bedingte Störeinflüsse auftreten können, die die mit der optischen Anordnung und dem Endoskop erzielbare Bildqualität beeinträchtigen können.
Die US 2005/0179805 A1 zeigt beispielsweise eine solche optische Anordnung, bei der eine Linse in einer Linsenstruktur angeordnet ist, die eine automatische Zentrierung gegenüber einem Bildsensor ermöglicht. Vor der Linse sitzt hier eine Haltestruktur mit einer Lichteintrittsöffnung, die kegelförmig auf die Linse zuläuft. Mehrere Leuchtdioden sind um diese Lichteintrittsöffnung herum angeordnet, jedoch in einer in Richtung des Bildsensors zurück versetzten Ebene.
Eine ähnliche optische Anordnung ist auch in der US 2008/0117292 A1 gezeigt, wobei hier das Eindringen von Streulicht auch durch in axialer Richtung zurück versetzt angeordnete Leuchtdioden verhindert wird (zumindest in Bezug auf Streulicht, das auf die Leuchtdioden zurückzuführen ist).
Insgesamt wird durch diese versetzte Anordnung bei beiden Ausführungen in axialer Richtung jedoch viel Bauraum benötigt.
Aus JP 2014112116 A sind ferner optische Anordnungen aus übereinander gestapelten Linsenelementen mit jeweils zwei optisch aktiven Flächen (auf der Eingangs- bzw. der Ausgangsseite) bekannt, wobei der Linsen-Stapel mittels eines nicht-Licht-leitenden Spacers in einem definierten Abstand zum Bildsensor gehalten wird.
Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es die Aufgabe der Erfindung ist, eine optische Anordnung und ein Endoskop der eingangs genannten Art zu schaffen, bei denen durch Streulicht bedingte Störeinflüsse reduziert oder gar vermieden werden können und gleichzeitig eine kompakte Bauweise, wie für Endoskope erforderlich, beibehalten werden kann.
Diese Aufgabe wird bei einer zuvor definierten optischen Anordnung durch die Mittel und Merkmale des Anspruchs 1 gelöst, also insbesondere dadurch, dass die optische Anordnung wenigstens einen Streulichtabgriff aufweist, der zwischen der Lichteintrittsfläche und der Lichtaustrittfläche der Linse angeordnet ist. Auf diese Weise ist es möglich, durch die Blende in die optische Linse eingetretenes Streulicht über den wenigstens einen Streulichtabgriff aus der optischen Linse abzuleiten und zu verhindern, dass das ungewünschte Streulicht aus der Lichtaustrittsfläche der Linse auf den Bildaufnahmesensor abgestrahlt wird.
Ferner ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass der wenigstens eine Streulichtabgriff die Lichtaustrittsfläche der Linse begrenzt. So kann verhindert werden, dass Streulicht aus einem Bereich zwischen der Lichtaustrittsfläche der Linse und dem Streulichtabgriff aus der Linse abgestrahlt und möglicherweise über Umwege und Reflexion doch noch auf den Bildaufnahmesensor abgestrahlt wird.
Dabei kann vorgesehen sein, dass der wenigstens eine Streulichtabgriff die Linse zumindest bereichsweise radial umgibt.
Vorteilhaft kann es sein, wenn der wenigstens eine Streulichtabgriff dabei mit der Linse verbunden ist. Um Grenzflächen, an denen Reflexionen auftreten können, zu vermeiden, kann es besonders zweckmäßig sein, wenn der wenigstens eine Streulichtabgriff einstückig oder werkstoffeinstückig mit der Linse verbunden ist. So können die Linse und der Streulichtabgriff in einem gemeinsamen Herstellungsverfahren hergestellt und störende Grenzflächen vermieden werden.
Bei der erfindungsgemäßen optischen Anordnung ist ferner vorgesehen, dass der wenigstens eine Streulichtabgriff optisch mit einer Lichtfalle verbunden ist und/oder in eine Lichtfalle mündet. Dies hat den Vorteil, dass störendes Streulicht besonders zuverlässig von dem Bildaufnahmesensor weggeleitet und eine Reflexion durch den Streulichtabgriff zurück in die Linse und womöglich dann doch auf den Bildaufnahmesensor vermieden werden können. Besonders vorteilhaft kann es dazu sein, wenn der wenigstens eine Streulichtabgriff über ein Lichtleitelement optisch mit einer, beispielsweise der bereits zuvor erwähnten, Lichtfalle verbunden ist.
Die Lichtfalle kann hierbei durch Aufrauhung einer Außenseite des Lichtleitelements gebildet sein. Diese Aufrauhung kann beispielsweise mechanisch oder chemisch erzeugt sein und dazu führen, dass das Licht in dem Bereich der Austrittsfläche mehrfach reflektiert wird und nicht aus der Lichtfalle austritt.
Ferner kann vorgesehen sein, dass der wenigstens eine Streulichtabgriff, vorzugsweise zumindest an einer der Linse abgewandten Seite, eine lichtabsorbierende Schicht und/oder eine lichtabsorbierende Beschichtung aufweist. Mit einer solchen lichtabsorbierenden Schicht und/oder lichtabsorbierenden Beschichtung kann ein Rückstrahlen des von dem Bildaufnahmesensor weggeleiteten Streulichts verhindert werden.
Wenn der wenigstens eine Streulichtabgriff und/oder ein, beispielsweise das bereits zuvor erwähnte, wenigstens eine Lichtleitelement zumindest bereichsweise mit in Abbildungsrichtung zunehmender Materialstärke ausgebildet ist/sind, kann ein Austritt von Streulicht aus dem wenigstens einen Streulichtabgriff und/oder dem wenigstens einen Lichtleitelement vermieden werden. Der wenigstens eine Streulichtabgriff kann zumindest bereichsweise durch zwei ineinander liegende Kegel gebildet sein. Andere Geometrien des wenigstens einen Streulichtabgriffs, beispielsweise mit balligen oder kugelkalotten-artigen Strukturen und/oder Oberflächen sind aber ebenfalls denkbar.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass der wenigstens eine Streulichtabgriff und/oder ein, insbesondere das bereits erwähnte, Lichtleitelement eine Aufnahme bildet/bilden. Somit ist der Bildaufnahmesensor in einer Aufnahme anordenbar. Das wenigstens eine Lichtleitelement kann hierbei den Bildsensor übergreifen, um das Streulicht abzuleiten. Besonders günstig ist hierbei eine glockenförmige Aufnahme, welche den Bildsensor radial allseitig umgeben kann.
Bei alternativen Ausführungsformen einer optischen Anordnung kann vorgesehen sein, dass an dem wenigstens einen Streulichtabgriff eine Anlagefläche für den Bildaufnahmesensor ausgebildet ist. Auf diese Weise kann der Streulichtabgriff neben dem Abführen oder Ableiten von störendem Streulicht eine weitere Funktion übernehmen. Durch die Anlagefläche für den Bildaufnahmesensor können nämlich die Position des Bildaufnahmesensors relativ zu der Linse definiert und ein Abstand zwischen dem Bildaufnahmesensor und der Linse vorgegeben werden. Insbesondere bei besonders kleinen optischen Anordnungen, wie sie bei Endoskopen zum Einsatz kommen, kann dies für eine Montage der optischen Anordnung von Vorteil sein, da so die Positionierung des Bildaufnahmesensors an dem Streulichtabgriff und relativ zu der Linse mit Hilfe der an dem Streulichtabgriff ausgebildeten Anlagefläche vereinfacht sein kann.
Um eine selbsttätige Ausrichtung bei der Montage zu ermöglichen, weist die optische Linse an ihrer der Blende zugewandten Seite eine Rotationsfläche und die Blende an ihrer der Linse zugewandten Seite eine Linsenaufnahme auf, wobei die Innenfläche der Linsenaufnahme korrespondierend zu der Rotationsfläche der optischen Linse ausgebildet ist. Auf diese Weise kann ein Einsetzen der Linse vereinfacht werden, da sich die Linse nach Einbringen in die Linsenaufnahme an der Blende der optischen Anordnung selbsttätig ausrichtet und zentriert und so beinahe von selbst ihre Gebrauchsstellung einnehmen kann.
An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass die Linse bei einer bevorzugten Ausführungsform der optischen Anordnung eine asphärische Linse ist.
Die optische Linse und/oder der wenigstens eine Streulichtabgriff und/oder das wenigstens eine Lichtleitelement können aus einem Polymer, insbesondere aus PC (Polycarbonat), aus COP (Cycloolefinpolymer) und/oder aus COC (Cycloolefincopolymer) und/oder aus einem Fluorpolymer, bestehen. Die optische Linse kann hierbei aus einem dieser Materialien oder mehrkomponentig aus einer Zusammensetzung einzelner oder mehrerer dieser Materialien gefertigt sein.
Bei einer erfindungsgemäßen Ausführungsform der optischen Anordnung kann ferner vorgesehen sein, dass die mindestens eine Linse wenigstens zwei optische Achsen aufweist. Dabei können die Lichteintrittsfläche und/oder die Lichtaustrittsfläche der mindestens einen Linse von jeweils wenigstens zwei nebeneinander angeordneten Facetten gebildet wird/werden. Somit können die Lichteintrittsfläche und/oder die Lichtaustrittsfläche in verschiedene Linsenfunktionen gegliedert sein. Jede der Facetten kann dabei eine der wenigstens zwei optischen Achsen der Linse definieren.
Ferner kann vorgesehen sein, dass die optische Anordnung mehrere, insbesondere wenigstens zwei, in Abbildungsrichtung hintereinander angeordnete Linsen aufweist. Jeder Linse kann dabei jeweils wenigstens ein Streulichtabgriff zugeordnet sein. Vorzugsweise können dabei die Streulichtabgriffe der Linsen an einem gemeinsamen Abgriffskörper ausgebildet sein.
Dabei ist es möglich, dass die mehreren in Abbildungsrichtung hintereinander angeordneten Linsen einstückig, insbesondere werkstoffeinstückig, ausgebildet sind. Denkbar ist auch, dass zwischen den Linsen eine Kavität ausgebildet ist.
Dabei kann vorgesehen sein, dass die mehreren, insbesondere wenigstens zwei, Linsen mit ihren Streulichtabgriffen und/oder mit vorhandenen Lichtlichtelementen einstückig, insbesondere werkstoffeinstückig, beispielsweise mittels eines 3D-Druckverfahrens hergestellt sind. Zur Herstellung einer Kavität zwischen den Linsen kann es dabei zweckmäßig sein, wenn ein Materialauftrag beim 3D-Drucken der Linsen, der Streulichtabgriffe und/oder der Lichtleitelemente quer zu einer optischen Achse der Linsen erfolgt, insbesondere dann, wenn wenigstens eine der Linsen eine zumindest einseitig konvexe Linse ist. Somit lässt sich bei einem schichtweisen Aufbau der Linsenanordnung vermeiden, dass nicht sofort verbundene Einzelbereiche zu fertigen sind.
Bei einer erfindungsgemäßen optischen Anordnung, die sich in besonderem Maße für die Verwendung in einem medizinischen Gerät, wie beispielsweise einem Endoskop, eignet, kann es zweckmäßig sein, wenn die optische Anordnung ein Deckglas umfasst, das in Abbildungsrichtung vor der Blende angeordnet ist. Dabei kann das Glas vorzugsweise an der Blende befestigt, insbesondere mit dieser verklebt sein.
Für die Integration der erfindungsgemäßen optischen Anordnung in ein medizinisches Gerät, beispielsweise in ein Endoskop, ist es zweckmäßig, dass das Lichtleitelement eine derartige, quer zur Abbildungsrichtung der optischen Anordnung gemessene, Abmessung aufweist, dass es nicht über eine Sensorfläche des Bildaufnahmesensors hinausragt. Vorzugsweise kann dabei eine größte, quer zur optischen Achse der mindestens Linse gemessene Ausdehnung, insbesondere ein Durchmesser oder Außendurchmesser, des Lichtleitelements einer größten Abmessung oder Ausdehnung, insbesondere einem größten Durchmesser oder Außendurchmesser, des Bildaufnahmesensors entsprechen. Auf diese Weise kann die optische Anordnung eine besonders kompakte Gestalt erhalten, die eine platzsparende Integration der optischen Anordnung in das medizinische Gerät begünstigen kann.
Die zuvor genannte Aufgabe wird bei dem eingangs genannten Endoskop durch die Merkmale und Mittel des Anspruchs 11 und insbesondere dadurch gelöst, dass die optische Anordnung eine optische Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10 ist.
Nachfolgend ist in 10 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher beschrieben. Die weiteren Abbildungen zeigen nicht erfindungsgemäße alternative Ausgestaltungen.
Es zeigt:

1: Eine geschnittene Seitenansicht einer optischen Anordnung, wobei in Abbildungsrichtung hintereinander angeordnet ein Deckglas, eine Blende, eine Linse mit einstückig mit der Linse verbundenem Streulichtabgriff, ein Bildaufnahmesensor sowie ein an dem Bildaufnahmesensor vorbeigeführtes und mit dem Streulichtabgriff einstückig verbundenes Lichtleitelement zu erkennen sind,
2: eine geschnittene Seitenansicht einer weiteren optischen Anordnung mit vergleichbarem Aufbau, wobei der Streulichtabgriff der hier dargestellten optischen Anordnung eine gestufte Außenkontur hat, die einen seitlichen Austritt von Streulicht aus dem Streulichtabgriff ermöglicht,
3 - 8: sechs Linsen-Streulichtabgriff-Lichtleitelement-Einheiten mit unterschiedlichen Geometrien, wobei in jeder der Linsen-Streulichtabgriff-Lichtleitelement-Einheiten denkbare Strahlengänge von durch die Blende in die Linse eingetretenem Streulicht zur Veranschaulichung der Funktionsweise der Streulichtabgriffe und der Lichtleitelemente im Zusammenspiel mit den optischen Linsen erkennbar sind,
9: eine geschnittene Seitenansicht einer weiteren optischen Anordnung, bei der die Lichtaustrittsfläche der einen Linse facettenartig ausgebildet ist, sowie
10: eine geschnittene Seitenansicht einer erfindungsgemäßen optischen Anordnung, die zwei in Abbildungsrichtung hintereinander angeordnete, von einer Kavität voneinander getrennte Linsen aufweist.

Die 1, 2, 9 und 10 zeigen eine im Ganzen mit 1 bezeichnete optische Anordnung, die sich insbesondere zur Verwendung in einem mit 2 bezeichnetem Endoskop, das in den Figuren lediglich stark schematisiert dargestellt ist, eignet. Die optische Anordnung 1 weist eine Blende 3 auf, in Abbildungsrichtung hinter der mindestens eine optische Linse 4 und hinter der mindestens einen Linse 4 ein Bildaufnahmesensor 5 angeordnet sind.
An ihrer der Blende 3 in Gebrauchsstellung zugewandten Seite weist die mindestens eine Linse 4 eine Lichteintrittsfläche 6 und an der der Lichteintrittsfläche 6 entgegengesetzten Seite eine Lichtaustrittsfläche 7 auf. Durch die Lichteintrittsfläche 6 tritt Licht in die jeweilige Linse 4 ein, während über die Lichtaustrittsfläche 7 in die Linse 4 eingetretenes Licht auf den Bildaufnahmesensor 5 bzw. in Richtung des Bildaufnahmesensors 5 abgestrahlt wird.
Um durch die Blende 3 möglicherweise in die optische Anordnung 1 eintretendes Streulicht, das eine Bildaufnahme beeinträchtigen kann, von dem Bildaufnahmesensor 5 fernzuhalten, weist die optische Anordnung 1 für jede Linse 4 jeweils mindestens einen Streulichtabgriff 8 auf, der zwischen der Lichteintrittsfläche 6 und der Lichtaustrittsfläche 7 der Linse 4 angeordnet ist. Sämtliche Figuren zeigen dabei, dass der Streulichtabgriff 8 die Lichtaustrittsfläche 7 der Linse 4 begrenzt. Dies hat zur Folge, dass sämtliches Licht, das nicht durch den Streulichtabgriff 8 aus dem Abbildungsbereich der Linse 4, der in die Lichtaustrittsfläche 7 der Linse 4 mündet, abgegriffen und von dem Bildaufnahmesensor 5 weggeleitet wird, auf den Bildaufnahmesensor 5 abgestrahlt werden kann.
Bei sämtlichen in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen der optischen Anordnung 1 ist zu erkennen, dass der jeweilige Streulichtabgriff 8 die Linse 4 zumindest bereichsweise radial umgibt. So kann quer in die Linse 4 eingestrahltes Streulicht, das nicht auf den Bildaufnahmesensor 5 gelangen soll, besonders effektiv mit Hilfe des Streulichtabgriffs 8 ausgeleitet werden.
Die Figuren zeigen ferner, dass der Streulichtabgriff 8 werkstoffeinstückig mit der optischen Linse 4 verbunden ist.
Der Streulichtabgriff 8 ist über ein Lichtleitelement 9 optisch mit einer Lichtfalle 10 verbunden, so dass der Streulichtabgriff 8 zumindest indirekt oder mittelbar in die Lichtfalle 10 mündet. Auf diese Weise kann abgegriffenes Streulicht effektiv von dem Bildaufnahmesensor 5 weggeleitet und verhindert werden, dass durch Reflexion des Streulichtes eine Rückeinstrahlung von Streulicht in die Linse 4 und womöglich auch auf den Bildaufnahmesensor 5 erfolgt.
Der Streulichtabgriff 8 weist bei einer in den Figuren nicht dargestellten Ausführungsform der optischen Anordnung 1 zumindest an einer der Linse 4 abgewandten Seite eine lichtabsorbierende Schicht und/oder eine lichtabsorbierende Beschichtung auf.
Bei den in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen der optischen Anordnung 1 ist vorgesehen, dass der Streulichtabgriff 8 werkstoffeinstückig mit dem Lichtleitelement 9 verbunden ist. Ferner ist zu erkennen, dass das Lichtleitelement 9 so angeordnet und ausgebildet ist, dass es in Abbildungsrichtung an dem Bildaufnahmesensor 5 vorbeigeführt und in Abbildungsrichtung hinter dem Bildaufnahmesensor 5 angeordnet ist.
Bei den in den Figuren dargestellten Ausführungsformen der optischen Anordnung 1 ist zudem vorgesehen, dass der Streulichtabgriff 8 und das Lichtleitelement 9 zumindest bereichsweise mit in Abbildungsrichtung zunehmender Materialstärke ausgebildet sind. Dies kann eine Rückeinstrahlung von ausgeleitetem Streulicht auf den Bildaufnahmesensor 5 verhindern.
Der Streulichtabgriff 8 ist zumindest bereichsweise durch zwei ineinander liegende Kegel gebildet. Andere Geometrien des Streulichtabgriffs sind denkbar.
Das Lichtleitelement 9 bildet somit mit dem Streulichtabgriff 8 eine glockenförmige Aufnahme 19, in welcher der Bildaufnahmesensor 5 angeordnet ist.
Bei sämtlichen in den Figuren dargestellten Streulichtabgriffen 8 ist eine Anlagefläche 11 für den Bildaufnahmesensor 5 ausgebildet.
Diese Anlageflächen 11 dienen dazu, die Gebrauchsstellung des Bildaufnahmesensors 5 zu definieren. Auf diese Wiese wird die Montage der optischen Anordnung 1 und insbesondere des Bildaufnahmesensors 5 an der optischen Anordnung 1 vereinfacht. Dies ist insbesondere aufgrund der fortschreitenden Miniaturisierung von optischen Anordnungen 1 von besonderer Bedeutung.
Die 1 und 2 sowie 9 und 10 zeigen ferner, dass die benachbart zu der Blende 3 angeordnete Linse 4 an ihrer der Blende 3 zugewandten Seite eine Rotationsfläche und die Blende 3 an ihrer der Linse 4 zugewandten Seite eine Linsenaufnahme 12 aufweisen. Eine Innenfläche 13 der Linsenaufnahme 12 ist dabei korrespondierend zu der Rotationsfläche der optischen Linse 4 ausgebildet. Die Rotationsfläche der Linse 4 hat bevorzugter Weise die Gestalt einer Mantelfläche eines Kegels oder eines Kegelstumpfs.
Sämtliche in den Figuren dargestellten Linsen 4 sind asphärische Linsen.
Bei den in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen der optischen Anordnung 1 sind sowohl die Linsen 4 als auch die den Linsen 4 zugeordneten Streulichtabgriffe 8 und die Lichtleitelemente 9 aus demselben Werkstoff, nämlich beispielsweise aus einem Polymer hergestellt. Bei dem Polymer kann es sich beispielsweise um PC (Polycarbonat), PMMA (Polymethylmethacrylat), COP (Cycloolefincopolymer) und/oder COC (Cycloolefincopolymer) und/oder um ein Fluorpolymer handeln.
Jede der in den 1, 2, 9 und 10 dargestellten optischen Anordnungen 1 umfasst ferner ein Deckglas 14, das in Abbildungsrichtung vor der Blende 3 angeordnet ist. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der optischen Anordnung 1 ist dieses Deckglas 14 an der Blende 3 befestigt, beispielsweise mit dieser verklebt. Um das Verkleben des Deckglases 14 mit der Blende 3 zu vereinfachen, weist die Blende 3 an ihrer dem Deckglas 14 zugewandten Außenseite Klebstoffaufnahmen 15 auf, in die Klebstoff oder Klebematerial zur Befestigung des Deckglases 14 an der Blende 3 aufgetragen oder eingebracht werden kann. Zwischen einer Blendenöffnung 16 und den Klebstoffaufnahmen 15 sind Klebstoffauffangaufnahmen 17 vorgesehen, die beim Auflegen des Deckglases 14 auf die mit Klebstoff oder Klebematerial befüllten Klebstoffaufnahmen 15 möglicherweise austretenden Klebstoff oder austretendes Klebematerial auffangen und diesen überschüssigen Klebstoff oder dieses überschüssige Klebematerial aufnehmen. So wird verhindert, dass überschüssiger Klebstoff oder überschüssiges Klebematerial beim Auflegen und Festkleben des Deckglases 14 an der Blende 3 durch die Blendenöffnung 16 in den Strahlengang der optischen Anordnung 1 gelangt. Somit kann mit diesem Aspekt, der möglicherweise selbst von erfinderischer Qualität ist, verhindert werden, dass beim Festkleben des Deckglases 14 an der Blende 3 überschüssiges Klebematerial an die Blendenöffnung 16 gelangt und dort die Linse 14 verschmutzt. Die Klebstoffaufnahmen 15 und die Klebstoffauffangaufnahmen 17 können dabei so bemessen sein, dass der Klebstoff durch Kapillarwirkung von den Klebstoffaufnahmen 15 in benachbarte Klebstoffauffangaufnahmen 17 eingezogen wird, sobald das Deckglas 14 auf die Blende 3 aufgelegt wird.
In ähnlicher Weise können auch an dem Streulichtabgriff 8 bzw. an dem Lichtleitelement 9 vergleichbare Klebstoffaufnahmen und Klebstoffauffangaufnahmen vorgesehen sein, bei denen überschüssiger Klebstoff von Klebstoffaufnahmen in Klebstoffauffangaufnahmen unter Kapillarwirkung übertreten kann. So kann verhindert werden, dass Klebstoff oder Klebematerial auf den Bildaufnahmesensor 5 gelangt, falls die Linse 4, der Streulichtabgriff 8 und/oder das Lichtleitelement 9 beispielsweise auf eine in den Figuren nicht dargestellte Leiterplatte einer optischen Anordnung 1 oder auch eines Endoskops 2 geklebt werden sollen.
Beiden Aspekten ist gemein, dass die vorgesehenen Klebstoffauffangaufnahmen in Bezug auf eine optische Achse der optischen Anordnung 1 innerhalb eines Radius angeordnet sind, auf dem die Klebstoffaufnahmen 15 und/oder auch die in den Figuren nicht dargestellten Klebstoffaufnahmen, die zur klebenden Befestigung der Linse 4, des Streulichtabgriffs 8 und/oder des Lichtleitelements 9 dienen können, positioniert sind. Vereinfacht kann somit gesagt werden, dass Klebstoffauffangaufnahmen jeweils näher an einer optischen Achse der optischen Anordnung 1, die insbesondere bei einem rotationssymmetrischen Aufbau der optischen Anordnung 1 mit der Längsmittelachse der optischen Anordnung 1 übereinstimmt, als vorhandene Klebstoffaufnahmen positioniert sind.
Das Endoskop 2 ist in den 1, 2, 9 und 10 nur stark schematisiert dargestellt. In 10 umfasst es eine erfindungsgemäße optische Anordnung 1. Es dient zur Erzeugung und Aufnahme eines Bildes eines Untersuchungsraumes.
In den 3 bis 8 sind mit S bezeichnete Störlichtstrahlen von durch die Blende 3 in die Linse 4 eingetretenem Streulicht dargestellt. Es ist erkennbar, dass durch die Blende 3 in die Linse 4 eingetretenes Streulicht mittels des Streulichtabgriffs 8 und mittels des Lichtleitelements 9 von der Lichtaustrittsfläche 7 der Linse 4 weggeleitet wird. Hierbei können sowohl der Streulichtabgriff 8 als auch das Lichtleitelement 9 wie Lichtleiter fungieren, indem ein eingetretener Lichtstrahl unter Auftreten von Totalreflexion bis zu einer Austrittsstelle 18, an der der Lichtstrahl aus dem Streulichtabgriff 8 bzw. aus dem Lichtleitelement 9 austritt, geleitet wird. Sämtliche in den Figuren dargestellten Austrittsstellen 18 sind dabei so angeordnet, dass ein aus den Austrittsstellen 18 austretender Streulichtstrahl nicht auf den Bildaufnahmesensor 5 auftreffen kann.
Bei der Ausführungsform der optischen Anordnung 1, die in 9 dargestellt ist, weist diese zwei in Abbildungsrichtung hintereinander angeordnete Linsen 4 auf. Jeder der beiden Linsen 4 ist jeweils wenigstens ein Streulichtabgriff 8 zugeordnet. Die Streulichtabgriffe 8 der Linsen 4 sind dabei an einem gemeinsamen Abgriffskörper 20 ausgebildet. Ferner ist zu erkennen, dass die Lichtaustrittsfläche 7 der in Abbildungsrichtung zweiten Linse 4 von mehreren nebeneinander angeordneten Facetten 22 gebildet wird. Jede Facette 22 definiert eine optische Achse der Linse 4, sodass diese Linse 4 so viele optische Achsen wie Facetten 22 aufweist.
Ferner ist zu erkennen, dass die beiden in Abbildungsrichtung hintereinander angeordneten Linsen 4 der optischen Anordnung gemäß 9 einstückig, hier sogar werkstoffeinstückig, miteinander verbunden bzw. ausgebildet sind. Zwischen den beiden Linsen 4 ist eine Kavität 21 ausgebildet, die die beiden Linsen 4 voneinander trennt.
10 zeigt schließlich eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen optischen Anordnung 1, die in ihrer Gebrauchsstellung in einem erfindungsgemäßen Endoskop 2 dargestellt ist. Hier ist erkennbar, dass das Lichtleitelement 9 eine derartige, quer zur Abbildungsrichtung der optischen Anordnung 1 gemessene Abmessung aufweist, dass es nicht über eine Sensorfläche des Bildaufnahmesensors 5 hinausragt. Auf diese Weise kann die optische Anordnung 1 eine besonders kompakte Gestalt erhalten, die eine platzsparende Integration der optischen Anordnung in das Endoskop 2 begünstigt.
Ferner ist zu erkennen, dass bei dieser Ausführungsform der optischen Anordnung 1 und des Endoskops 2 ein Innendurchmesser eines Schaftrohrs 23 des Endoskops 2 einem Außendurchmesser der optischen Anordnung 1 und dabei auch einem Außendurchmesser des Bildaufnahmesensors 5 und des Lichtleitelements 9 entspricht. So ist es möglich, die optische Anordnung 1 innerhalb des Schaftrohrs 23 unter bestmöglicher Ausnutzung des dort zur Verfügung stehenden Platzes anzuordnen.
Bei der erfindungsgemäßen optischen Anordnung 1, die beispielsweise in einem erfindungsgemäßen Endoskop 2 verbaut sein kann, ist der wenigstens eine Streulichtabgriff 8 vorgesehen, der zwischen der Lichteintrittsfläche 6 und der Lichtaustrittsfläche 7 der mindestens einen Linse 4 der optischen Anordnung 1 angeordnet ist und über den Streulicht, das möglichst nicht auf den Bildaufnahmesensor 5 der optischen Anordnung 1 gelangen soll, von dem Bildaufnahmesensor 5 weggeleitet werden kann.
Bezugszeichenliste

1: optische Anordnung
2: Endoskop
3: Blende
4: Optische Linse
5: Bildaufnahmesensor
6: Lichteintrittsfläche
7: Lichtaustrittsfläche
8: Streulichtabgriff
9: Lichtleitelement
10: Lichtfalle
11: Anlagefläche
12: Linsenaufnahme
13: Innenfläche
14: Deckglas
15: Klebstoffaufnahme
16: Blendenöffnung
17: Klebstoffauffangaufnahme
18: Austrittsstellen
19: Aufnahme
20: Abgriffskörper
21: Kavität
22: Facette
23: Schaftrohr von 2
S: Störlichtstrahl

Claims

Optische Anordnung (1), insbesondere zur Verwendung in einem Endoskop (2), mit - einer Blende (3), mit - mindestens einer in Abbildungsrichtung hinter der Blende (3) angeordneten optischen Linse (4) und mit - mindestens einem in Abbildungsrichtung hinter der Linse (4) angeordneten Bildaufnahmesensor (5), - wobei die Linse (4) eine Lichteintrittsfläche (6), durch die Licht in die Linse (4) eintritt, und eine Lichtaustrittsfläche (7), über die Licht auf den Bildaufnahmesensor (5) abgestrahlt wird, umfasst, dadurch gekennzeichnet, - dass die optische Anordnung (1) wenigstens einen Streulichtabgriff (8) aufweist, der zwischen der Lichteintrittsfläche (6) und der Lichtaustrittsfläche (7) der Linse (4) angeordnet ist, - dass die optische Linse (4) an ihrer der Blende (3) zugewandten Seite eine Rotationsfläche und die Blende (3) an ihrer der Linse (4) zugewandten Seite eine Linsenaufnahme (12) aufweisen, - wobei die Rotationsfläche der Linse (4) eine Mantelfläche eines Kegels oder eines Kegelstumpfs ist und - wobei eine Innenfläche der Linsenaufnahme (12) korrespondierend zu der Rotationsfläche ausgebildet ist, - dass der wenigstens eine Streulichtabgriff (8) die Lichtaustrittsfläche (7) der Linse (4) begrenzt, - dass der wenigstens eine Streulichtabgriff (8) über ein Lichtleitelement (9) optisch mit einer Lichtfalle (10) verbunden ist und/oder in eine Lichtfalle (10) mündet, - wobei das Lichtleitelement (9) eine derartige, quer zu einer Abbildungsrichtung der optischen Anordnung (1) gemessene Abmessung aufweist, dass das Lichtleitelement (9) nicht über eine Sensorfläche des Bildaufnahmesensors (5) hinausragt und - wobei die Blende (3) eine derartige, quer zu der Abbildungsrichtung der optischen Anordnung (1) gemessene Abmessung aufweist, dass die Blende (3) nicht über eine Sensorfläche des Bildaufnahmesensors (5) hinausragt.
Optische Anordnung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Streulichtabgriff (8) die Linse (4) zumindest bereichsweise radial umgibt.
Optische Anordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Streulichtabgriff (8), vorzugsweise einstückig, mit der Linse (4) verbunden ist.
Optische Anordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Streulichtabgriff (8), - vorzugsweise zumindest an einer der Linse (4) abgewandten Seite, eine lichtabsorbierende Schicht und/oder eine lichtabsorbierende Beschichtung aufweist und/oder - dass der wenigstens eine Streulichtabgriff (8) einstückig mit dem Lichtleitelement (9) verbunden ist.
Optische Anordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Streulichtabgriff (8) und/oder ein oder das wenigstens eine Lichtleitelement (9) zumindest bereichsweise mit in Abbildungsrichtung zunehmender Materialstärke ausgebildet ist/sind .
Optische Anordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Streulichtabgriff (8) zumindest bereichsweise durch zwei ineinander liegende Kegel gebildet ist.
Optische Anordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass an dem wenigstens einen Streulichtabgriff (8) eine Anlagefläche (11) für den Bildaufnahmesensor (5) ausgebildet ist.
Optische Anordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Linse (4) eine asphärische Linse ist.
Optische Anordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Linse (4) und/oder der wenigstens eine Streulichtabgriff (8) und/oder das wenigstens eine Lichtleitelement (9) aus mindestens einem Polymer, insbesondere aus PC, PMMA, COP und/oder COC und/oder einem Fluorpolymer, bestehen.
Optische Anordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Anordnung (1) ein Deckglas (14) umfasst, das in Abbildungsrichtung vor der Blende (3) angeordnet ist, vorzugsweise wobei das Deckglas (14) an der Blende (3) befestigt, insbesondere mit dieser verklebt ist.
Endoskop (2) mit einer optischen Anordnung (1) zur Erzeugung und Aufnahme eines Bildes eines Untersuchungsraumes, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Anordnung (1) eine optische Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10 ist.