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Die Erfindung betrifft eine Objektivanordnung für ein Endoskop mit einem gegenüber einem Lichteintritt abgewinkelten Lichtaustritt und mit einer Umlenkeinheit, die einen Abbildungsstrahlengang ausgehend von dem Lichteintritt bis zum Lichtaustritt führt. Dabei definiert der Abbildungsstrahlengang, insbesondere Randstrahlen des Abbildungsstrahlengangs, innerhalb der Umlenkeinheit einen Transmissionsbereich, eine erste Reflexionsfläche und eine zweite Reflexionsfläche. Folgt man dem Abbildungsstrahlengang durch die Objektivanordnung ausgehend vom Lichteintritt so tritt dieser zunächst durch den Transmissionsbereich hindurch, um anschließend an der ersten Reflexionsfläche und danach an der zweiten Reflexionsfläche jeweils reflektiert zu werden. Somit mündet der Abbildungsstrahlengang schließlich im Lichtaustritt der Objektivanordnung.
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Derartige Objektivanordnungen sind bekannt und werden beispielsweise bei Endoskopen verwendet, um ein Objektfeld abzubilden, welches gegenüber einer Schaftachse des Endoskops abgewinkelt ist, sodass die Blickrichtung auf das Objektfeld in einem Winkel von beispielsweise circa 30° zu einer Längsachse des Endoskops verläuft. Dabei kann das Endoskop entweder als Endoskop, beispielsweise mit einem Übertragungslinsensystem, Okularlinsensystem oder angeschlossenem optischen Faserbündel, oder aber als Videoendoskop mit integriertem Bildsensor, beispielsweise angeordnet am distalen Ende des Endoskops (sogenanntes „chip-in-tip endoscope“), ausgebildet sein.
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Zur Strahlumlenkung ist bei derartigen Endoskopen in der Objektivanordnung die Umlenkeinheit typischerweise mit zwei Reflexionsebenen ausgebildet, wobei die Reflexionsebenen zueinander parallel oder konvergent verlaufend angeordnet sein können, und wobei Reflexionsflächen in den Reflexionsebenen ausgebildet sind.
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Bekannte Objektivanordnungen sind also häufig derart ausgestaltet, dass das einfallende Licht zunächst eine erste Reflexionsebene in einem Transmissionsbereich durchstößt, um danach an einer zweiten Reflexionsebene in einer ersten Reflexionsfläche reflektiert zu werden. Anschließend erfährt das von der ersten Reflexionsfläche reflektierte Licht an einer zur ursprünglichen Einfallsrichtung des Lichtes abgewandten Seite der ersten Reflexionsebene in einer zweiten Reflexionsfläche eine zweite Reflexion. Daneben sind auch Objektivanordnungen bekannt, bei denen mehr als zwei Reflexionen zur Strahlumlenkung ausgenutzt werden.
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Bisher war es üblich, die jeweiligen Reflexionsflächen an den Reflexionsebenen vollständig durch Verspiegelungen auszubilden, um so das Licht sicher in eine nachgelagerte bildseitige Optik zu lenken.
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Eine im Stand der Technik seit langem bekannte Alternative hierzu sieht vor, dass zumindest eine der zur Strahlumlenkung eingesetzten Reflexionsflächen zu einer totalen internen Reflexion (TIR - total internal reflection) eingerichtet ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine kompakte Umlenkeinheit für eine Objektivanordnung eines Endoskops bereitzustellen.
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Zur Lösung dieser Aufgabe sind erfindungsgemäß bei einer Objektivanordnung die Merkmale von Anspruch 1 vorgesehen. Insbesondere wird somit erfindungsgemäß zur Lösung der Aufgabe bei einer Objektivanordnung der eingangs genannten Art vorgeschlagen, dass die zweite Reflexionsfläche einen totalreflektierenden Bereich aufweist, der zumindest teilweise in dem Transmissionsbereich angeordnet ist und der zur Totalreflexion von Abbildungsstrahlen eingerichtet ist.
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Der totalreflektierende Bereich kann hierbei beispielsweise charakterisiert sein als ein Bereich, in welchem Abbildungsstrahlen mittels Totalreflexion umgelenkt werden. Unter einem Abbildungsstrahl kann beispielsweise ein Lichtstrahl verstanden werden, der dem Abbildungsstrahlengang innerhalb der Objektivanordnung folgt und/oder der zum Zwecke der Bildgebung durch die Objektivanordnung geführt ist. Hiervon können Störstrahlen unterschieden werden, die ebenfalls durch den Lichteintritt in die Objektivanordnung einfallen, die jedoch keinen erwünschten Beitrag zur Bildgebung liefern, beispielsweise, da sie nicht von einem abzubildenden Objekt sondern von Streulicht- oder Störlichtquellen ausgehen.
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Erfindungsgemäß werden somit in der zweiten Reflexionsfläche nicht alle Abbildungsstrahlen durch Verspiegelungen abgelenkt, sondern ein Teil der Abbildungsstrahlen durch Totalreflexion. Der Vorteil der Ausnutzung der Totalreflexion anstelle einer Verspiegelung zur Strahlumlenkung besteht darin, dass die zweite Reflexionsfläche mit dem Transmissionsbereich überlappen kann. In diesem Überlappungsbereich kann somit sowohl in die Objektivanordnung einfallendes Licht transmittiert als auch von der ersten Reflexionsfläche ausgehendes Licht an der zweiten Reflexionsfläche total reflektiert werden. Die damit verbundene funktional doppelte Ausnutzung der Überlappungsfläche ermöglicht eine Reduzierung der Baugröße der Umlenkeinheit. Insbesondere kann ein Abstand zwischen der ersten und der zweiten Reflexionsfläche verkleinert werden, ohne ein vorgegebenes Blickfeld durch Verspiegelungen zu beschneiden, da die Verspiegelungen aufgrund der Ausnutzung der Totalreflexion mit kleinerer Fläche ausgelegt werden können. Die baulichen Begrenzungen, die sich aus der Verwendung der bisher üblichen vollverspiegelten Reflexionsflächen ergeben, können somit unterschritten werden.
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Erfindungsgemäß können also die erste und die zweite Reflexionsfläche derart zueinander ausgerichtet und die Verspiegelung in der zweiten Reflexionsebene so angeordnet sein, dass sich ein durch den Transmissionsbereich transmittierter Teil des Abbildungsstrahlengangs und ein von der der ersten Reflexionsfläche ausgehender und von der zweiten Reflexionsfläche reflektierter Teil des Abbildungsstrahlengangs überschneiden.
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Gemäß der Erfindung können zudem die Reflexionsflächen wie aus dem Stand der Technik bekannt in Reflexionsebenen ausgebildet sein, insbesondere wobei die erste Reflexionsfläche in einer ersten Reflexionsebene und/oder die zweite Reflexionsfläche in einer zweiten Reflexionsebene, insbesondere gemeinsam mit dem Transmissionsbereich, ausgebildet sein kann/können. Alternativ oder ergänzend können die erste Reflexionsfläche und/oder die zweite Reflexionsfläche und/oder der Transmissionbereich auch gekrümmt ausgestaltet sein. Dadurch lassen sich insbesondere Oberflächen mit optischer Brechkraft gestalten.
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Die Erfindung hat insbesondere erkannt, dass in vielen Anwendungen der größte noch abbildbare Feldwinkel durch die Ausmaße von Verspiegelungen begrenzt wird, die typischerweise in der zweiten Reflexionsfläche ausgebildet sind und dass folglich eine Verkleinerung der verspiegelten Fläche auf der zweiten Reflexionsebene dieser Feldbegrenzung entgegen wirkt. Die erfinderische Idee kann daher auch so umschrieben werden, dass eine zweite Reflexionsfläche an der Umlenkeinheit zur Umlenkung eines Abbildungsstrahlengangs teilweise mittels Totalreflexion und teilweise mittels Reflexion an einer Verspiegelung eingerichtet ist, wobei die Verspiegelung insbesondere solche Bereiche abdeckt, in welchen eine Totalreflexion des Abbildungsstrahlengangs physikalisch nicht möglich ist.
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Zusammenfassend bietet eine Objektivanordnung mit einer erfindungsgemäß ausgestalteten Umlenkeinheit den Vorteil, dass Strahlengänge mit großen Feldwinkeln umgelenkt werden können, wobei gleichzeitig die Umlenkeinheit und damit die gesamte Objektivanordnung sehr kompakt ausgestaltet werden kann. Insbesondere ermöglicht die Erfindung in vielen Anwendungen, dass der Außendurchmesser der Objektivanordnung diejenigen von vor- und/oder nachgelagerten Optiken nicht übersteigt, sodass eine durch diese Optiken vorgegebene Baugröße innerhalb der Endoskopspitze eingehalten werden kann.
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Erfindungsgemäß kann die Aufgabe auch durch weitere vorteilhafte Ausführungen der Unteransprüche gelöst werden.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass der totalreflektierende Bereich unverspiegelt ausgestaltet ist. Ferner kann auch vorgesehen sein, dass der totalreflektierende Bereich eine optische Grenzfläche bildet, an welcher Abbildungsstrahlen mittels Totalreflexion umlenkbar sind. Somit sind konkrete Ausführungsformen benannt, die eine funktional doppelte Ausnutzung des Überlappungsbereichs zur Transmission als auch zur Reflexion eines Teils des Abbildungsstrahlengangs ermöglichen.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die erste Reflexionsfläche ganz oder teilweise verspiegelt ausgebildet ist. Somit kann auch an der ersten Reflexionsfläche eine optische Grenzfläche gebildet sein, die zur Totalreflexion von Abbildungsstrahlen eingerichtet ist. An der ersten Reflexionsfläche können Abbildungsstrahlen also entweder ausschließlich mittels einer Verspiegelung und/oder durch Totalreflexion und/oder sowohl durch Totalreflexion als auch mittels einer teilweisen Verspiegelung umgelenkt werden.
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Die zweite Reflexionsfläche ist erfindungsgemäß derart ausgestaltet, dass diese außerhalb des Transmissionsbereichs ganz oder teilweise verspiegelt ist. Ergänzend kann auch vorgesehen sein, dass die zweite Reflexionsfläche innerhalb des Transmissionsbereichs unverspiegelt ausgebildet ist. Hierbei kann insbesondere ein an den Transmissionsbereich angrenzender Bereich der zweiten Reflexionsfläche außerhalb des Transmissionsbereichs unverspiegelt ausgebildet sein. Durch diese Ausgestaltung ist es insbesondere vermeidbar, dass aufgrund von Fertigungstoleranzen eine in der zweiten Reflexionsfläche ausgebildete Verspiegelung in den Transmissionsbereich hineinragt und dort eine unerwünschte Lichtabschattung verursacht, die sich als Beschneidung des Blickfelds auswirken kann. Besonders bevorzugt ist es zudem, wenn ein weiterer Bereich der zweiten Reflexionsfläche außerhalb des Transmissionsbereichs verspiegelt ausgebildet ist. Denn damit kann die zweite Reflexionsfläche auch solche Abbildungsstrahlen reflektieren, die mittels Totalreflexion gerade nicht mehr umgelenkt werden können, beispielsweise aufgrund zu geringer Einfallswinkel im Bezug zum Lot der zweiten Reflexionsfläche auf die zweite Reflexionsfläche.
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Ein weiterer Vorteil einer erfindungsgemäßen teilweisen Verspiegelung der zweiten Reflexionsfläche kann darin gesehen werden, dass Streulicht und Geisterbilder, wie sie insbesondere bei ausschließlicher Verwendung einer Totalreflexion zur Strahlumlenkung entstehen können, wirksam unterbunden werden können. Denn durch die teilweise Verspiegelung kann durch den Lichteintritt beziehungsweise durch eine objektseitige Optik einfallendes Störlicht am direkten Eintritt in eine bildseitige Optik gehindert werden.
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Zusammenfassend kann somit erfindungsgemäß die zweite Reflexionsfläche in eine unverspiegelte Teilfläche und eine verspiegelte Teilfläche aufgeteilt sein, wobei die unverspiegelte Teilfläche eine optische Grenzfläche zur Totalreflexion von Abbildungsstrahlen bildet. Hierbei kann insbesondere die unverspiegelte Teilfläche den Transmissionsbereich abdecken. Besonders vorteilhaft ist es, wenn dabei die unverspiegelte Teilfläche über den Transmissionsbereich hinausreicht, aus den oben angeführten Gründen.
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Bei einer weiteren erfindungsgemäßen Ausgestaltung der Objektivanordnung kann vorgesehen sein, dass mindestens 10%, vorzugsweise mindestens 20%, besonders bevorzugt mindestens 30%, insbesondere mindestens 40% der zweiten Reflexionsfläche unverspiegelt ausgebildet ist und/oder zur Totalreflexion von Abbildungsstrahlen eingerichtet ist. Durch eine derartige Ausgestaltung kann eine besonders große Überlappung zwischen dem Transmissionsbereich und der zweiten Reflexionsfläche geschaffen werden, was sich sehr vorteilhaft auf die Baugröße der Umlenkeinheit auswirkt.
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Um zu vermeiden, dass aufgrund von Fertigungstoleranzen der unverspiegelte Bereich der zweiten Reflexionsfläche in einem Bereich einer optischen Grenzfläche zu liegen kommt, in welchem eine Totalreflexion gerade nicht mehr möglich ist, kann auch vorgesehen sein, dass ein verspiegelter Bereich außerhalb des Transmissionsbereichs einen Bereich der zweiten Reflexionsfläche überlappt, in welchem eine Totalreflexion von Abbildungsstrahlen noch möglich wäre. Durch eine derartige Ausgestaltung kann vermieden werden, dass Abbildungsstrahlen nicht mehr an der Grenzfläche umgelenkt werden und folglich durch Transmission durch die Grenzfläche für die Abbildung verloren gehen.
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Eine weitere, besonders bevorzugte Ausgestaltung der zweiten Reflexionsfläche sieht vor, dass ein verspiegelter Bereich der zweiten Reflexionsfläche außerhalb des Transmissionsbereichs bis zu denjenigen Stellen reicht, an welchen Abbildungsstrahlen mit einem Einfallswinkel auf die zweite Reflexionsfläche treffen, der 5 Grad oberhalb des durch die optische Grenzfläche vorgegeben Grenzwinkels der Totalreflexion liegt. Hierbei bezieht sich der Begriff optische Grenzfläche auf diejenige optische Grenzfläche, in welcher der unverspiegelte Bereich der zweiten Reflexionsfläche liegt. In Konsequenz kann der Strahlengang somit erfindungsgemäß derart gestaltet sein, dass Abbildungsstrahlen auf einen unverspiegelten Bereich der zweiten Reflexionsfläche stets mit einem Einfallswinkel treffen, welcher 5 Grad oberhalb des durch diese optische Grenzfläche vorgegeben Grenzwinkels der Totalreflexion liegt. Somit können diese Abbildungsstrahlen stets sicher total reflektiert werden.
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Eine konkrete erfindungsgemäße Ausgestaltung der Objektivanordnung sieht vor, dass die Umlenkeinheit durch mindestens zwei mittels eines optischen Klebers miteinander verkittete Prismen gebildet ist. Erfindungsgemäß können Reflexions- und Transmissionsflächen also insbesondere an Berührungsebenen der Prismen ausgebildet sein. Hierbei ist es bevorzugt, wenn die Prismen jeweils aus einem optischen Glas oder Kunststoff gefertigt sind. Erfindungsgemäß können insbesondere beide Prismen vom Abbildungsstrahlengang durchdrungen sein.
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Weiter kann es vorteilhaft sein, wenn die erste Reflexionsfläche und die zweite Reflexionsfläche an Außenflächen eines der mindestens zwei Prismen ausgebildet sind. Somit kann die erste als auch die zweite Reflexion an den Außenflächen eines Prismas stattfinden, sodass der Abbildungsstrahlengang nur einmal, nämlich im Transmissionsbereich, eine Klebeschicht passieren muss.
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Vorteilhaft kann ferner sein, wenn die mindestens zwei Prismen die gleiche Brechzahl aufweisen. Denn in diesem Fall findet allenfalls ein minimaler Strahlversatz, nicht jedoch eine Lichtbrechung beim Durchgang durch einen plan ausgebildeten Transmissionsbereich statt, der insbesondere durch eine verkittete Grenzfläche der beiden Prismen gebildet sein kann.
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Erfindungsgemäß kann ferner vorgesehen sein, dass der optische Kleber eine geringere Brechzahl als dasjenige Prisma aufweist, an welchem die zweite Reflexionsfläche ausgebildet ist. In diesem Fall kann die Totalreflexion an der Grenzfläche dieses Prismas zu dem optischen Kleber stattfinden, d.h. an der Grenzfläche zum optisch dünneren Medium. Von Vorteil ist dabei, dass in der zweiten Reflexionsfläche eine Totalreflexion stattfinden kann, ohne dass dabei Abbildungsstrahlen in die Klebeschicht eindringen und vor der Totalreflexion eine den Einfallswinkel vermindernde optische Brechung erfahren. Folglich kann ein größerer Bereich der zweiten Reflexionsfläche, in welchem Abbildungsstrahlen mit für eine Totalreflexion ausreichend großen Einfallswinkeln auftreffen, unverspiegelt bleiben, was die Freiheiten für das optische Design des Umlenkkörpers erhöht, da insbesondere der totalreflektierende Bereich größer ausgelegt werden kann. Zudem kann vermieden werden, dass Abbildungsstrahlen die Klebeschicht, die typischerweise eine geringe Transmissivität sowie optische Fehlstellen aufweist, nicht unnötigerweise durchdringen müssen. Der optische Kleber kann auch zum Ausgleich einer durch die Verspiegelung erzeugten Schichtdicke verwendbar sein. Auf diese Weist ist es möglich, auch hinter der Verspiegelung das anliegende Prisma fortzusetzen.
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Für eine effiziente Fertigung der Objektivanordnung kann es vorteilhaft sein, wenn mindestens ein verspiegelter Bereich mittels einer reflektierenden, vorzugsweise dünnen, Beschichtung gebildet ist. Zudem lässt sich somit eine möglichst geringe Schichtdicke der Klebeschicht verwenden, was für eine hohe Transmission der Umlenkeinheit vorteilhaft ist.
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Erfindungsgemäß kann für die Objektivanordnung auch vorgesehen sein, dass die erste Reflexionsfläche und/oder die zweite Reflexionsfläche mit den Außenflächen eines Prismas zusammenfallen, vorzugsweise wobei die Außenflächen des Prismas ganz oder teilweise mit einer reflektierenden, vorzugsweise dünnen, Beschichtung versehen sind.
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Denn insbesondere dann, wenn sowohl die erste Reflexionsfläche als auch die zweite Reflexionsfläche mit den Außenflächen eines Prismas zusammenfallen, kann ein besonders günstiger Strahlengang erreicht werden, da in diesem Fall ein Strahlversatz vermieden werden kann, wie er aufgrund von Lichtbrechungen beim Durchgang durch Klebeschichten zwischen dem Prisma und angrenzenden optischen Bauteilen, wie beispielsweise einem weiteren angrenzenden Prisma, auftreten kann.
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Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Objektivanordnung eine objektseitige Optik und/oder eine bildseitige Optik aufweist. Hierbei kann die objektseitige Optik Abbildungsstrahlen in die Umlenkeinheit senden und/oder die bildseitige Optik Abbildungsstrahlen aus der Umlenkeinheit empfangen. Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung einer derartigen Objektivanordnung sieht vor, dass die objektseitige Optik eine, vorzugsweise flache, Konkavlinse aufweist und/oder dass die bildseitige Optik eine Aperturblende aufweist. Hierdurch lässt sich die optische Performanz der Objektivanordnung wesentlich erhöhen, beispielsweise lässt sich so besonders einfach das Blickfeld beziehungsweise der Feldwinkel des Endoskops vergrößern beziehungsweise der Öffnungswinkel der Objektivanordnung einstellen.
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Eine bevorzugte Verwendung der Erfindung sieht die Anordnung der erfindungsgemäßen Objektivanordnung, insbesondere wie zuvor beschrieben und/oder nach einem der auf eine Objektivanordnung gerichteten Ansprüche, an einem distalen Ende des Endoskops vor.
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Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben, ist aber nicht auf diese Ausführungsbeispiele beschränkt.
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Weitere Ausführungsbeispiele ergeben sich durch Kombination der Merkmale einzelner oder mehrerer Schutzansprüche untereinander und/oder mit einzelnen oder mehreren Merkmalen des jeweiligen Ausführungsbeispiels. Insbesondere können somit Ausbildungen der Erfindung aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der allgemeinen Beschreibung, den Ansprüchen sowie den Zeichnungen gewonnen werden.
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Es zeigt die einzige
- 1 einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäß ausgestaltete Objektivanordnung mit einer Umlenkeinheit sowie mit einer bildseitigen und einer objektseitigen Optik.
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1 zeigt eine im Ganzen mit 1 bezeichnete erfindungsgemäße Objektivanordnung. Die Objektivanordnung 1 hat einen Lichteintritt 2, der beispielsweise am distalen Ende eines nicht weiter dargestellten, an sich bekannten Endoskops angeordnet sein kann.
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Der Lichteintritt 2 erfasst Licht aus einer Untersuchungsumgebung und lenkt dieses Licht in noch genauer zu beschreibender Weise zu einem abgewinkelten Lichtaustritt 3. Durch diese Abwinklung ist erreicht, dass der Lichteintritt 2 in eine andere Richtung ausgerichtet ist, als dies durch den Lichtaustritt 3 vorgegeben wäre.
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Zur Abwinklung des erfassten Lichts ist eine Umlenkeinheit 4 vorgesehen, die den Abbildungsstrahlengang 9 zwischen dem Lichteintritt 2 und den Lichtaustritt 3 führt.
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Hierzu ist in der Umlenkeinheit 4 ein Transmissionsbereich 5 ausgebildet, dessen Begrenzung durch die einfallenden Lichtstrahlen des Abbildungsstrahlengangs 9 definiert ist.
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In Strahlrichtung des Abbildungsstrahlengangs 9 hinter dem Transmissionsbereich 5 ist eine erste Reflexionsfläche 6 ausgebildet, an welcher der Abbildungsstrahlengang 9 erstmals reflektiert wird.
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In Abbildungsrichtung des Abbildungsstrahlengangs 9 hinter der ersten Reflexionsfläche 6 ist eine zweite Reflexionsfläche 7 ausgebildet, an welcher die Abbildungsstrahlen des Abbildungsstrahlengangs 9 ein zweites Mal reflektiert werden.
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Der Abbildungsstrahlengang 9 wird anschließend durch eine Aperturblende 22 geführt und definiert eine optische Achse des Lichtaustritts 3, die durch den Hauptstrahl 23 gebildet ist.
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In gleicher Weise definiert der Hauptstrahl 23 eine optische Achse des Lichteintritts 2, welche mit der Blickrichtung 18 des Endoskops übereinstimmt.
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Die erwähnte Abwinklung zwischen dem Lichteintritt 2 und dem Lichtaustritt kann daher beispielsweise durch den Winkel zwischen der Blickrichtung 18 des Endoskops und der Längsachse 19 des Endoskops, die durch die optische Achse des Lichtaustritts 3 gegeben ist und die mit einer Erstreckungsrichtung eines Schafts des Endoskops zusammenfällt, charakterisiert werden.
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Erfindungsgemäß ist in der zweiten Reflexionsfläche 7 ein totalreflektierender Bereich 8 ausgebildet. Dieser totalreflektierende Bereich 8 ist relativ zu dem Abbildungsstrahlengang 9 so angeordnet, dass im Abbildungsstrahlengang 9 innerhalb des totalreflektierenden Bereichs 8 Totalreflexion stattfindet. Hierzu ist die Außenumgebung der zweiten Reflexionsfläche 7 als Grenzfläche 10 entsprechend in Abhängigkeit von einer Brechzahl im Abbildungsstrahlengang 9 gewählt.
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Der totalreflektierende Bereich 8 überlappt mit dem Transmissionsbereich 5, wie aus den eingezeichneten Reflexionsstellen des linken Randstrahls 15 ersichtlich ist.
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Allgemein kann gesagt werden, dass der Abbildungsstrahlengang 9 in 1 durch den linken Randstrahl 15, den rechten Randstrahl 16 und den Hauptstrahl 23 angedeutet ist.
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Die erste Reflexionsfläche 6 ist rückseitig vollständig verspiegelt, um sicherzustellen, dass die einfallenden Lichtstrahlen reflektiert werden.
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Die zweite Reflexionsfläche 7 ist außerhalb des Transmissionsbereichs 5 vollständig verspiegelt. Die Verspiegelung ragt somit bis zur Begrenzung des Transmissionsbereichs 5 heran, um auf diese Weise Störstrahlen 26 auszublenden.
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Innerhalb des Transmissionsbereichs 5 ist die zweite Reflexionsfläche 7 unverspiegelt ausgebildet und stellt somit kein Einstrahlungshindernis für von der objektseitigen Optik 13 einfangende Lichtstrahlen dar.
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Die Winkelverhältnisse in dem Abbildungsstrahlengang 9 sind hierbei so gewählt, dass außerhalb des Transmissionsbereichs 5 und somit innerhalb des verspiegelten Bereichs der zweiten Reflexionsfläche 7 ein angrenzender Bereich 11 der zweiten Reflexionsfläche 7 ausgebildet ist, in dem ebenfalls Totalreflexionen stattfinden könnten. Die totalreflektierende Bereich 8 bildet somit gemeinsam mit dem angrenzenden Bereich 11 den Bereich möglicher Totalreflexion 17.
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In dem angrenzenden Bereich 8 ist somit eine Verspiegelung nicht notwendig. Jedoch ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel dieser angrenzende Bereich 11 ebenfalls verspiegelt ausgebildet, um sicherzustellen, dass dort auf jeden Fall auch eine Reflexion stattfindet. Ein sich daran anschließender weiterer Bereich 12 der zweiten Reflexionsfläche 7 ist auf jeden Fall verspiegelt ausgebildet, um insbesondere den rechten Randstrahl 16 zu reflektieren, dessen Einfallswinkel an der zweiten Reflexionsfläche 7 keine Totalreflexion erlauben würde.
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Der verspiegelte Bereich 12 ist somit so groß ausgebildet, dass er mit dem angrenzenden Bereich 11, in dem Totalreflexion von Abbildungsstrahlen noch möglich wären, überlappt und diesen abdeckt.
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Die Umlenkeinheit 4 hat ein Prisma 20, an welchem die erste Reflexionsfläche 6 und - gegenüberliegend - die zweite Reflexionsfläche 7 mit dem Transmissionsbereich 5 ausgebildet sind. Die Reflexionsflächen 6, 7 und der Transmissionsbereich 5 sind dabei an Außenflächen 21 des Prismas 20 gebildet.
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Zu diesem Prisma 20 sind benachbarte Prismen 25 vorgesehen, welche jeweils auf die Reflexionsfläche 6, 7 aufgelegt sind. Die Prismen 20, 25 sind hierbei mittels eines optischen Klebers 24 miteinander verkittet.
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Die Prismen 20, 25 können jeweils beispielsweise aus optischem Glas oder Kunststoff bestehen. Besonders günstig ist es, wenn die Prismen 20, 25, welche den Abbildungsstrahlengang 9 führen, aus Materialien mit übereinstimmenden Brechzahlen gefertigt sind. Der optische Kleber 24 weist eine geringere Brechzahl als das Prisma 20 auf, welches die zweite Reflexionsfläche 7 ausbildet. Auf diese Weise ist die Ausbildung eines totalreflektierenden Bereichs 8 an der optischen Grenzfläche 10 ermöglicht.
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Die bereits erwähnten Verspiegelungen sind mittels einer reflektierenden Beschichtung auf das Prisma 20 aufgetragen.
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Die hier im Ausführungsbeispiel als Ebenen ausgebildeten Reflexionsflächen 6, 7 weisen einen im Strahlengang aufweitenden Verlauf auf.
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Im Einsatz ist die erfindungsgemäße Objektivanordnung 1 an dem Lichteintritt mit einer objektseitigen Optik 13 und einem Lichtaustritt mit einer bildseitigen Optik 14 versehen.
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Die objektseitige Optik 13 sendet somit Abbildungsstrahlen in die Umlenkeinheit 4, während die bildseitige Optik 14 wenigstens zweifach umgelenkte Abbildungsstrahlen aus der Umlenkeinheit 4 empfängt.
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Hierzu kann vorgesehen sein, dass die objektseitige Optik 13 eine flache Konkavlinse aufweist und dass die bildseitige Optik 14 eine Aperturblende aufweist.
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Bei der Objektivanordnung 1 mit einer Umlenkeinheit 4, die einen Abbildungsstrahlengang 9 von einem Lichteintritt 2 über eine erste Reflexionsfläche 6 und einer zweiten Reflexionsfläche 7 zu einem Lichtaustritt 3 führt, wird vorgeschlagen, zumindest in der zweiten Reflexionsfläche 7 einen totalreflektierenden Bereich 8 auszubilden, welcher im Abbildungsstrahlengang 9 zur Totalreflexion eingerichtet ist und welcher einen Teil eines der ersten Reflexionsfläche 6 vorgeschalteten Transmissionsbereichs 5 bildet, durch welchen Abbildungsstrahlen aus dem Lichteintritt 2 zur ersten Reflexionsfläche 6 einfallen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Objektivanordnung
- 2
- Lichteintritt
- 3
- Lichtaustritt
- 4
- Umlenkeinheit
- 5
- Transmissionsbereich
- 6
- erste Reflexionsfläche
- 7
- zweite Reflexionsfläche
- 8
- totalreflektierender Bereich
- 9
- Abbildungsstrahlengang
- 10
- optische Grenzfläche
- 11
- angrenzender Bereich
- 12
- verspiegelter Bereich
- 13
- objektseitige Optik
- 14
- bildseitige Optik
- 15
- linker Randstrahl
- 16
- rechter Randstrahl
- 17
- Bereich möglicher Totalreflexion
- 18
- Blickrichtung des Endoskops
- 19
- Längsachse des Endoskops
- 20
- Prisma
- 21
- Außenfläche
- 22
- Aperturblende
- 23
- Hauptstrahl
- 24
- optischer Kleber
- 25
- benachbartes Prisma
- 26
- Störstrahl
