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Die vorliegende Erfindung ist auf ein Relaislinsensystem zur Übertragung eines Bilds und auf ein Endoskop mit einem solchen Relaislinsensystem bezogen.
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Durch Fortschritte in der Halbleitertechnologie werden immer kleinere und leistungsfähigere Bildsensoren und Kameras ermöglicht. Immer mehr Endoskope weisen deshalb einen Bildsensor am distalen Ende auf ("Chip-on-the-Tip"). Trotzdem gibt es weiterhin zahlreiche Anwendungen, bei denen aus verschiedenen Gründen ein von einem Objektiv erzeugtes Bild zunächst mittels eines Relaislinsensystems vom distalen Ende zum proximalen Ende eines Endoskops übertragen werden soll. Am proximalen Ende des Endoskops kann das übertragene Bild durch ein Okular unmittelbar beobachtet oder mittels einer Kamera erfasst werden. Auch Relaislinsensysteme werden deshalb ständig verbessert und weiter entwickelt, um die Abbildungseigenschaften zu verbessern und/oder die Fertigungskosten zu senken.
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In
GB 1 534 541 ist ein Relaislinsensystem beschrieben, bei dem jede Umkehrung hinsichtlich chromatischer Aberration korrigiert ist.
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In
US 5,097,359 ist eine Konfiguration einer Relaislinse für ein Endoskop beschrieben.
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In
US 5,142,410 sind Relaislinsensysteme beschrieben, bei denen einzelne Umkehrungen korrigiert sind.
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In
US 5,933,275 ist ein Relaislinsensystem aus mehreren Relaislinseneinheiten beschrieben. Hinsichtlich des Farblängsfehlers (engl. longitudinal chromatic aberration) sind mindestens eine Relaislinseneinheit A unterkorrigiert und mindestens eine Relaislinseneinheit B so überkorrigiert, dass der unterkorrigierte Farblängsfehler und der überkorrigierte Farblängsfehler einander aufheben (Spalte 2, Zeile 65, bis Spalte 3, Zeile 7).
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein verbessertes Relaislinsensystem und ein verbessertes Endoskop zu schaffen.
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Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst.
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Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Ein Relaislinsensystem zum Übertragen eines Bilds von einem distalen Ende des Relaislinsensystems zu einem proximalen Ende des Relaislinsensystems umfasst eine Mehrzahl von Abbildungseinrichtungen mit jeweils einer oder mehreren Linsen, wobei jede Abbildungseinrichtung der Mehrzahl von Abbildungseinrichtungen ein reelles Zwischenbild distal der Abbildungseinrichtung in ein weiteres reelles Zwischenbild proximal der Abbildungseinrichtung abbildet, wobei die Mehrzahl von Abbildungseinrichtungen mehrere erste Abbildungseinrichtungen und eine zweite Abbildungseinrichtung umfasst, wobei die ersten Abbildungseinrichtungen jeweils eine chromatische Aberration aufweisen, wobei die chromatische Aberration der ersten Abbildungseinrichtungen durch die zweite Abbildungseinrichtung korrigiert wird, und wobei die zweite Abbildungseinrichtung zwischen den ersten Abbildungseinrichtungen angeordnet sind.
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Das Relaislinsensystem ist insbesondere für ein Endoskop vorgesehen und ausgebildet. Das Relaislinsensystem ist insbesondere vorgesehen und ausgebildet, um ein von einem Objektiv eines Endoskops erzeugtes reelles Zwischenbild nahe dem distalen Ende des Endoskops und am distalen Ende des Relaislinsensystems über mehrere weitere reelle Zwischenbilder in ein letztes, äußerst proximales reelles Zwischenbild am proximalen Ende des Relaislinsensystems und nahe dem proximalen Ende des Endoskops abzubilden. Dazu sind die Abbildungseinrichtungen des Relaislinsensystems hintereinander angeordnet. Das letzte reelle Zwischenbild kann dann durch ein Okular unmittelbar mit dem menschlichen Auge beobachtet oder mit einer Kamera erfasst werden oder durch ein weiteres Objektiv oder eine andere Abbildungseinrichtung in die lichtempfindliche Schicht eines Bildsensors oder in die lichtempfindlichen Schichten mehrerer Bildsensoren abgebildet werden.
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Eine Abbildungseinrichtung im Sinne dieses Textes ist eine Abbildungseinrichtung, die ein erstes reelles Zwischenbild distal der Abbildungseinrichtung in ein zweites reelles Zwischenbild proximal der Abbildungseinrichtung abbildet, ohne dass zwischen dem ersten reellen Zwischenbild und dem zweiten reellen Zwischenbild noch ein weiteres, drittes reelles Zwischenbild vorläge. Die einzelnen Abbildungseinrichtungen werden oft als Umkehrungen bezeichnet, weil jede Abbildungseinrichtung eine Umkehrung bzw. Inversion des Zwischenbilds bewirkt, so dass das reelle Zwischenbild proximal der Abbildungseinrichtung gegenüber dem reellen Zwischenbild distal der Abbildungseinrichtung umgekehrt bzw. invertiert ist.
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Die ersten Abbildungseinrichtungen sind insbesondere untereinander gleich, d. h. von durch Fertigungstoleranzen bedingten Unterschieden abgesehen ununterscheidbar. Die chromatische Aberration, d. h. der Farbfehler, jeder ersten Abbildungseinrichtung umfasst insbesondere einen Farblängsfehler, einen Farbquerfehler und/oder eine chromatische Vergrößerungsdifferenz. Die ersten Abbildungseinrichtungen sind hinsichtlich dieser chromatischen Aberration unterkorrigiert, d. h. die von einem Bestandteil einer ersten Abbildungseinrichtung herrührende chromatische Aberration ist nicht oder nur teilweise durch einen anderen Bestandteil der ersten Abbildungseinrichtung korrigiert.
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Die zweite Abbildungseinrichtung ist insbesondere insofern überkorrigiert, als nicht nur eine chromatische Aberration eines Bestandteils der zweiten Abbildungseinrichtung, sondern auch die chromatische Aberration der ersten Abbildungseinrichtungen korrigiert werden. Dazu umfasst die zweite Abbildungseinrichtung beispielsweise eine Korrektureinrichtung, die die chromatische Aberration der ersten Abbildungseinrichtungen und der übrigen Bestandteile der zweiten Abbildungseinrichtung teilweise oder vollständig korrigiert. Somit weist die zweite Abbildungseinrichtung für sich betrachtet eine zu der chromatischen Aberration der ersten Abbildungseinrichtungen entgegengesetzte chromatische Aberration auf, die die chromatische Aberration der ersten Abbildungseinrichtungen teilweise, weitgehend oder vollständig kompensiert. Dadurch ist das gesamte Relaislinsensystem insbesondere auf zwei oder drei Wellenlängen korrigiert.
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Die zweite Abbildungseinrichtung ist insbesondere in der Mitte zwischen den ersten Abbildungseinrichtungen angeordnet. Das Relaislinsensystem weist insbesondere eine gerade Anzahl (beispielsweise zwei, vier, sechs oder acht) erster Abbildungseinrichtungen auf, wobei je die Hälfte der ersten Abbildungseinrichtungen distal und proximal der zweiten Abbildungseinrichtung angeordnet sind. In diesem Fall sind die ersten Abbildungseinrichtungen insbesondere symmetrisch zu der zweiten Abbildungseinrichtung angeordnet
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Das Relaislinsensystem weist insbesondere eine optische Achse auf, die gleichzeitig die optische Achse aller Abbildungseinrichtungen ist. Die ersten Abbildungseinrichtungen sind insbesondere spiegelsymmetrisch zu einer Symmetrieebene angeordnet, wobei die Symmetrieebene orthogonal zu der optischen Achse der zweiten Abbildungseinrichtung oder zu der optischen Achse des Relaislinsensystems ist.
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Bei einem Relaislinsensystem, wie es hier beschrieben ist, ist die zweite Abbildungseinrichtung insbesondere spiegelsymmetrisch zu einer Symmetrieebene, die orthogonal zu der optischen Achse der zweiten Abbildungseinrichtung ist.
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Bei einem Relaislinsensystem, wie es hier beschrieben ist, umfasst insbesondere jede erste Abbildungseinrichtung lediglich zwei identische Linsen.
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Insbesondere umfasst jede erste Abbildungseinrichtung lediglich zwei identische Stablinsen.
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Bei einem Relaislinsensystem, wie es hier beschrieben ist, umfasst jede erste Abbildungseinrichtung insbesondere zwei Stablinsen, wobei jede Stablinse spiegelsymmetrisch zu einer Symmetrieebene, die orthogonal zu der optischen Achse der ersten Abbildungseinrichtung ist, ist.
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Bei einem Relaislinsensystem, wie es hier beschrieben ist, weist jede erste Abbildungseinrichtung insbesondere lediglich ein einziges optisch transparentes Material auf.
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Bei einem Relaislinsensystem, wie es hier beschrieben ist, ist jede erste Abbildungseinrichtung hinsichtlich chromatischer Aberration insbesondere völlig unkorrigiert.
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Bei einem Relaislinsensystem, wie es hier beschrieben ist, weist die zweite Abbildungseinrichtung insbesondere zwei Stablinsen und zwischen den zwei Stablinsen eine Korrektureinrichtung zur Korrektur einer chromatischen Aberration der ersten Abbildungseinrichtungen und der Stablinsen der zweiten Abbildungseinrichtung auf.
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Die zwei Stablinsen der zweiten Abbildungseinrichtung sind insbesondere identisch. Die zwei Stablinsen der zweiten Abbildungseinrichtung weisen insbesondere lediglich ein einziges optisch transparentes Material auf. Die zwei Stablinsen der zweiten Abbildungseinrichtung sind hinsichtlich chromatischer Aberration insbesondere völlig unkorrigiert.
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Die Korrektureinrichtung kann zur Korrektur einer oder mehrerer verschiedenartiger chromatischer Aberrationen der ersten Abbildungseinrichtungen und der Stablinsen der zweiten Abbildungseinrichtung vorgesehen und ausgebildet sein. Die Korrektureinrichtung kann von beiden Stablinsen der zweiten Abbildungseinrichtung räumlich beabstandet sein. Alternativ kann die Korrektureinrichtung mit einer oder beiden Stablinsen der zweiten Abbildungseinrichtung verkittet sein. Die zweite Abbildungseinrichtung weist insbesondere lediglich die zwei Stablinsen und die Korrektureinrichtung zwischen den zwei Stablinsen, d. h. keine weitere optisch wirksame Einrichtungen, auf.
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Eine Korrektur chromatischer Aberrationen eines Relaislinsensystems in einer, nämlich der zweiten Abbildungseinrichtung, kann die Fertigungskosten des Relaislinsensystems reduzieren. Insbesondere können die unterkorrigierten oder völlig unkorrigierten ersten Abbildungseinrichtungen jeweils eine besonders einfache Struktur oder Konstruktion und damit besonders geringere Fertigungskosten aufweisen.
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Die Anordnung der überkorrigierten zweiten Abbildungseinrichtung in der Mitte des Relaislinsensystems kann eine besonders wirksame Korrektur chromatischer Aberration und/oder anderer Aberrationen ermöglichen.
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Die Ausgestaltung der zweiten Abbildungseinrichtung mit einer Korrektureinrichtung zwischen zwei Stablinsen kann eine besonders einfache Konstruktion und Fertigung der zweiten Abbildungseinrichtung ermöglichen. Insbesondere können die zwei Stablinsen der zweiten Abbildungseinrichtung jeweils ohne Ankittlinsen ausgestaltet und somit besonders einfach hergestellt werden.
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Bei einem Relaislinsensystem, wie es hier beschrieben ist, ist jede der zwei Stablinsen der zweiten Abbildungseinrichtung insbesondere spiegelsymmetrisch zu einer Symmetrieebene, die orthogonal zu der optischen Achse der zweiten Abbildungseinrichtung ist.
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Bei einem Relaislinsensystem, wie es hier beschrieben ist, umfasst die Korrektureinrichtung insbesondere eine spiegelsymmetrische Gruppe aus mehreren miteinander verkitteten Linsen.
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Bei einem Relaislinsensystem, wie es hier beschrieben ist, ist die Korrektureinrichtung insbesondere spiegelsymmetrisch zu einer Symmetrieebene, die orthogonal zu der optischen Achse der zweiten Abbildungseinrichtung ist.
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Eine spiegelsymmetrische Ausgestaltung der Stablinsen der zweiten Abbildungseinrichtung und/oder der Korrektureinrichtung der zweiten Abbildungseinrichtung und/oder eines Teils der Korrektureinrichtung und/oder der gesamten zweiten Abbildungseinrichtung kann die Wahrscheinlichkeit eines Fehlers bei der Fertigung des Relaislinsensystems reduzieren.
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Bei einem Relaislinsensystem, wie es hier beschrieben ist, umfasst die Korrektureinrichtung insbesondere zwei gleiche und spiegelsymmetrisch angeordnete Gruppen aus jeweils mehreren miteinander verkitteten Linsen.
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Bei einem Relaislinsensystem, wie es hier beschrieben ist, sind die zwei gleichen und spiegelsymmetrisch angeordneten Gruppen insbesondere an von einander abgewandte Oberflächen einer Planplatte gefügt.
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Alternativ sind die zwei gleichen und spiegelsymmetrisch angeordneten Gruppen voneinander beabstandet.
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Bei einem Relaislinsensystem, wie es hier beschrieben ist, umfasst jede erste Abbildungseinrichtung insbesondere zwei Stablinsen oder besteht aus zwei Stablinsen, wobei diese zwei Stablinsen jeder ersten Abbildungseinrichtung den Stablinsen der zweiten Abbildungseinrichtung gleichen.
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Die zwei Stablinsen jeder ersten Abbildungseinrichtung gleichen den zwei Stablinsen der zweiten Abbildungseinrichtung insbesondere insofern, als sie von durch Fertigungstoleranzen bedingten Unterschieden abgesehen identische Eigenschaften aufweisen und nicht unterscheidbar sind.
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Die Verwendung gleicher Stablinsen sowohl für die unterkorrigierten ersten Abbildungseinrichtungen als auch für die überkorrigierte zweite Abbildungseinrichtung kann die Anzahl gleicher Teile erhöhen und die Anzahl verschiedenartiger Teile reduzieren und damit Fertigungskosten senken. Ferner wird das Risiko einer Verwechslung und damit das Risiko eines fehlerhaften Zusammenbaus bzw. einer fehlerhaften Fertigung weiter reduziert.
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Bei einem Relaislinsensystem, wie es hier beschrieben ist, umfasst die zweite Abbildungseinrichtung insbesondere mehrere miteinander verkittete Linsen.
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Jede Linse weist insbesondere lediglich ein einziges optisch transparentes Material und somit homogene optische Eigenschaften auf. Eine oder mehrere Linsen der zweiten Abbildungseinrichtung können Stablinsen sein.
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Bei einem Relaislinsensystem, wie es hier beschrieben ist, weist jede erste Abbildungseinrichtung insbesondere eine Stablinse oder eine andere Linse aus einem Glas mit einem Brechungsindex, der nicht kleiner als 1,60 und nicht größer als 1,65 ist, und einer Abbe-Zahl, die nicht kleiner als 48 und nicht größer als 52 oder 54 ist, auf.
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Gläser mit den genannten Eigenschaften weisen gleichzeitig einen verhältnismäßig großen Brechungsindex und eine verhältnismäßig geringere Dispersion auf. Sie erzeugen deshalb geringere chromatische Aberrationen als viele andere Gläser.
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Bei einem Relaislinsensystem, wie es hier beschrieben ist, weist jede erste Abbildungseinrichtung insbesondere eine Stablinse aus einem Material, das kein Blei enthält, auf.
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Insbesondere weist jede erste Abbildungseinrichtung lediglich Linsen aus einem Material oder aus mehreren Materialien, die kein Blei enthalten auf. Insbesondere weist auch die zweite Abbildungseinrichtung ausschließlich Linsen aus Materialien, die kein Blei enthalten, auf.
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Das Material oder die Materialien enthalten insbesondere im Rahmen der Fertigungstoleranzen kein Blei. Das Material enthält insbesondere Blei allenfalls als unerwünschte oder nicht erwünschte Verunreinigung in einer Konzentration, die die Eigenschaften des Materials nicht oder nicht wesentlich beeinflusst.
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Bei einem Relaislinsensystem, wie es hier beschrieben ist, ist das Verhältnis zwischen dem Durchmesser einer Stablinse und dem Krümmungsradius der Lichtein- und -austrittsflächen der Stablinse insbesondere nicht kleiner als 0,3 und nicht größer als 0,55.
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Ein Beobachtungssystem umfasst ein Objektiv zum Erzeugen eines reellen Zwischenbilds, ein Relaislinsensystem, wie es hier beschrieben ist, zum Erzeugen eines weiteren reellen Zwischenbilds aus dem von dem Objektiv erzeugten reellen Zwischenbild und ein Okular zum Erzeugen eines von einer Kamera oder einem menschlichen Auge erfassbaren virtuellen Bilds aus dem weiteren reellen Zwischenbild.
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Ein Beobachtungssystem, wie es hier beschrieben ist, umfasst insbesondere genau ein Relaislinsensystem oder zwei oder mehr Relaislinsensysteme, wie sie hier beschrieben sind.
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Bei einem Beobachtungssystem, wie es hier beschrieben ist, weist das Objektiv insbesondere eine oder mehrere asphärische Linsen auf.
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Eine asphärische Linse ist eine Linse mit einer Lichtein- oder -austrittsfläche, die nicht die Gestalt eines Ausschnitts einer Kugeloberfläche aufweist.
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Bei einem Beobachtungssystem, wie es hier beschrieben ist, ist die asphärische Linse oder eine von mehreren asphärischen Linsen des Objektivs insbesondere eine Meniskuslinse.
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Bei einem Beobachtungssystem, wie es hier beschrieben ist, weist das Okular insbesondere eine oder mehrere asphärische Linsen auf.
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Bei einem Beobachtungssystem, wie es hier beschrieben ist, ist die asphärische Linse oder eine von mehreren asphärischen Linsen des Okulars insbesondere eine Meniskuslinse.
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Ein Endoskop umfasst ein Relaislinsensystem, wie es hier beschrieben ist.
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Ein Endoskop, wie es hier beschrieben ist, umfasst insbesondere genau ein Relaislinsensystem oder mehrere Relaislinsensysteme.
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Mehrere Relaislinsensysteme sind insbesondere entlang einer einzigen optischen Achse hintereinander angeordnet.
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Ein Endoskop, wie es hier beschrieben ist, umfasst insbesondere ein Objektiv mit einer oder mehreren asphärischen Linsen.
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Bei einem Endoskop, wie es hier beschrieben ist, ist die asphärische Linse oder eine von mehreren asphärischen Linsen des Objektivs insbesondere eine Meniskuslinse.
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Ein Endoskop, wie es hier beschrieben ist, umfasst insbesondere ein Okular mit einer oder mehreren asphärischen Linsen.
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Die asphärische Linse oder eine von mehreren asphärischen Linsen des Okulars des Endoskops ist insbesondere eine Meniskuslinse.
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Kurzbeschreibung der Figuren
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Nachfolgend werden Ausführungsformen anhand der beigefügten Figuren näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine schematische Darstellung eines Endoskops;
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2 eine schematische Darstellung eines Beobachtungssystems eines Endoskops;
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3 eine schematische Darstellung einer zweiten Abbildungseinrichtung des Beobachtungssystems aus 2;
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4 eine schematische Darstellung eines proximalen Endes des Beobachtungssystems aus 2;
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5 eine schematische Darstellung eines weiteren Beobachtungssystems;
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6 eine schematische Darstellung einer zweiten Abbildungseinrichtung des Beobachtungssystems aus 5;
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7 eine schematische Darstellung eines weiteren Beobachtungssystems;
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8 eine schematische Darstellung einer zweiten Abbildungseinrichtung des Beobachtungssystems aus 7.
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Beschreibung der Ausführungsformen
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1 zeigt eine schematische Darstellung eines Endoskops 10 mit einem distalen (in den Figuren: linken) Ende 12 und einem langen geraden Schaft 13, der sich von dem distalen Ende 12 bis zu einem proximalen (in den Figuren: rechten) Ende 17 des Endoskops 10 erstreckt. Das proximale Ende 17 des Endoskops 10 wird durch eine Okularmuschel 18 gebildet.
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Das Endoskop 10 umfasst ein Objektiv 20 am distalen Ende 12, ein Relaislinsensystem 30, das überwiegend in dem Schaft 13 des Endoskops 10 angeordnet ist, und ein Okular 70, das in der Mitte der Okularmuschel 18 angeordnet ist. Das Objektiv 20, das Relaislinsensystem 30 und das Okular 70 bilden ein Beobachtungssystem zum Übertragen von Licht, das von einem beobachteten Gegenstand nahe dem distalen Ende 12 des Endoskops 10 ausgeht, zu einem Auge eines Betrachters oder einer Kamera, die mit dem proximalen Ende 17, insbesondere der Okularmuschel 18, des Endoskops 10 gekoppelt sein kann.
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2 zeigt eine schematische Darstellung des Beobachtungssystems aus dem Objektiv 20, dem Relaislinsensystem 30 und dem Okular 70 des Endoskops aus 1. Das Relaislinsensystem 30 weist eine optische Achse 38 auf, die gleichzeitig die optische Achse des Objektivs 20, des Okulars 70 und aller optischen Komponenten des Relaislinsensystems 30 ist.
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Das Relaislinsensystem 30 umfasst mehrere hintereinander angeordnete Abbildungseinrichtungen 40, 50. Jede Abbildungseinrichtung 40, 50 erzeugt aus einem reellen Zwischenbild 29, 49, 59 distal der Abbildungseinrichtung 40, 50 ein weiteres reelles Zwischenbild 49, 59 proximal der Abbildungseinrichtung 40, 50. Da jede Abbildungseinrichtung 40, 50 das Zwischenbild 29, 49, 59 umkehrt (d. h. links und rechts sowie oben und unten vertauscht), werden die Abbildungseinrichtungen 40, 50 oft auch als Umkehrungen bezeichnet.
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Das Relaislinsensystem 30 umfasst zwei erste Abbildungseinrichtungen 40, die symmetrisch zu der zweiten Abbildungseinrichtung 50 angeordnet sind. Eine erste Abbildungseinrichtung 40 ist distal der zweiten Abbildungseinrichtung 50 angeordnet, eine weitere erste Abbildungseinrichtung 40 ist proximal der zweiten Abbildungseinrichtung 50 angeordnet. Das distale Ende der distalen ersten Abbildungseinrichtung 40 bildet gleichzeitig das distale Ende 32 des Relaislinsensystems 30. Das proximale Ende der proximalen ersten Abbildungseinrichtung 40 bildet gleichzeitig das proximale Ende 37 des Relaislinsensystems 30.
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Das Objektiv 20 bildet ein in 2 nicht dargestelltes Objekt distal (in den Figuren: links) des Objektivs 20 in ein erstes reelles Zwischenbild 29 proximal des Objektivs 20 und distal des distalen Endes 32 des Relaislinsensystems 30 ab. Die sich an das Objektiv 20 anschließende, distale erste Abbildungseinrichtung 40 bildet das reelle Zwischenbild 29 in ein zweites reelles Zwischenbild 49 ab. Die zweite Abbildungseinrichtung 50 bildet das zweite reelle Zwischenbild distal der zweiten Abbildungseinrichtung 50 in ein weiteres reelles Zwischenbild 59 proximal der zweiten Abbildungseinrichtung 50 ab. Die proximale erste Abbildungseinrichtung 40 zwischen der zweiten Abbildungseinrichtung 50 und dem Okular 70 bildet das reelle Zwischenbild 59 in ein letztes reelles Zwischenbild 49 proximal des proximalen Endes 37 des Relaislinsensystems 30 und distal des Okulars 70 ab. Das Okular 70 erzeugt aus dem äußerst proximalen reellen Zwischenbild 49 ein virtuelles Bild, das mit dem menschlichen Auge unmittelbar betrachtet oder mittels einer Kamera erfasst werden kann.
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Jede erste Abbildungseinrichtung 40 umfasst lediglich zwei identische Stablinsen 41, 42. Jede Stablinse 41, 42 ist spiegelsymmetrisch zu einer Symmetrieebene, die orthogonal zu der optischen Achse 38 ist. Die Stablinsen 41, 42 der ersten Abbildungseinrichtungen 40 weisen jeweils ein einziges Material, insbesondere ein Glas mit einem Brechungsindex im Bereich von 1,60 bis 1,65 und einer Abbe-Zahl im Bereich von 48 bis 52 oder 54, auf. Die Stablinsen 41, 42 der ersten Abbildungseinrichtungen 40 sind hinsichtlich chromatischer Aberrationen unkorrigiert. Da die Stablinsen 41, 42 der ersten Abbildungseinrichtungen 40 keine Ankittlinsen aufweisen, können sie mit geringem Aufwand und kostengünstig gefertigt werden.
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Die zweite Abbildungseinrichtung 50 umfasst zwei identische Stablinsen 51, 52 und eine Korrektureinrichtung 60 zwischen den Stablinsen 51, 52. Die Stablinsen 51, 52 der zweiten Abbildungseinrichtung 50 weisen jeweils ein einziges optisch transparentes Material, insbesondere ein Glas mit einem Brechungsindex im Bereich von 1,60 bis 1,65 und einer Abbe-Zahl im Bereich von 48 bis 52 oder 54, auf. Die Stablinsen 51, 52 der zweiten Abbildungseinrichtung 50 weisen keine Ankittlinsen auf. Die Stablinsen 51, 52 gleichen einander. Jede Stablinse 51, 52 der zweiten Abbildungseinrichtung 50 ist spiegelsymmetrisch zu einer Symmetrieebene orthogonal zu der optischen Achse 38. Die Stablinsen 51, 52 der zweiten Abbildungseinrichtung 50 gleichen den Stablinsen 41, 42 der ersten Abbildungseinrichtungen 40.
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Die ersten Abbildungseinrichtungen 40 und die Stablinsen 51, 52 der zweiten Abbildungseinrichtung 50 sind spiegelsymmetrisch zu einer Symmetrieebene 68 orthogonal zu der optischen Achse 38 angeordnet. Bei dem dargestellten Beispiel ist auch die Korrektureinrichtung 60 spiegelsymmetrisch zu der Symmetrieebene 68. Damit ist das gesamte Relaislinsensystem 30 spiegelsymmetrisch zu der Symmetrieebene 68.
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Die Korrektureinrichtung 60 ist vorgesehen und ausgebildet, um nicht nur die chromatischen Aberrationen (einer oder mehrerer Arten, insbesondere Farblängsfehler, Farbquerfehler, chromatische Vergrößerungsdifferenz) der Stablinsen 51, 52 der zweiten Abbildungseinrichtung 50, sondern auch der ersten Abbildungseinrichtungen 40 zu korrigieren. Insofern sind die ersten Abbildungseinrichtungen 40 unterkorrigiert und die zweite Abbildungseinrichtung 50 überkorrigiert.
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3 zeigt eine schematische vergrößerte Darstellung eines Teils der zweiten Abbildungseinrichtung 50, insbesondere der gesamten distalen Stablinse 51, der Korrektureinrichtung 60 und eines Teils der proximalen Stablinse 52.
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Die Korrektureinrichtung 60 umfasst vier Linsen 61, 62 in zwei gleichen und spiegelsymmetrisch zu der Symmetrieebene 68 angeordneten Gruppen 65. Die Linsen 61, 62 einer Gruppe sind jeweils miteinander verkittet. Die beiden Gruppen 65 sind voneinander beabstandet. Die einander zugewandten Lichtein- oder -austrittsflächen der Linsen 62 sind jeweils eben und parallel zueinander.
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4 zeigt eine schematische Darstellung des Okulars 70 und eines Teils, nämlich der proximalen Stablinse 42, der proximalen ersten Abbildungseinrichtung 40.
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Das Okular 70 umfasst zwei Linsen 71, 72, die miteinander verkittet sind und somit eine Gruppe bilden. Eine Linse 71 des Okulars 70 ist eine asphärische Meniskuslinse.
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5 zeigt eine schematische Darstellung einer alternativen Ausgestaltung eines Beobachtungssystems 20, 30, 70, das in einigen Merkmalen, Eigenschaften und Funktionen dem anhand der 2 bis 4 dargestellten Beobachtungssystem ähnelt und in ein Endoskop, wie es anhand der 1 dargestellt ist, eingesetzt werden kann. Nachfolgend sind insbesondere Merkmale, Eigenschaften und Funktionen des Relaislinsensystems 30 des in 5 gezeigten Beobachtungssystems 20, 30, 70 beschrieben, in denen dieses sich von dem Relaislinsensystems des anhand der 2 bis 4 dargestellten Beobachtungssystems unterscheidet.
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Das Relaislinsensystem 30 des in 5 gezeigten Beobachtungssystems 20, 30, 70 umfasst zwei erste Abbildungseinrichtungen 40 und eine zweite Abbildungseinrichtung 50 zwischen den beiden ersten Abbildungseinrichtungen 40. Die zweite Abbildungseinrichtung 50 umfasst zwischen zwei gleichen Stablinsen 51, 52 eine Korrektureinrichtung 60, die sich von der anhand der 2 dargestellten Korrektureinrichtung unterscheidet.
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6 zeigt eine vergrößerte Darstellung eines Teils der zweiten Abbildungseinrichtung 50, nämlich der distalen Stablinse 51, der Korrektureinrichtung 60 und eines Teils der proximalen Stablinse 52. Die Korrektureinrichtung 60 umfasst ähnlich wie die anhand der 3 dargestellten Korrektureinrichtung vier Linsen 61, 62 in zwei gleichen und spiegelsymmetrisch zu einer Symmetrieebene 68, die orthogonal zu der optischen Achse 38 ist, angeordneten Gruppen 65. Die beiden Gruppen 65 sind im Unterschied zu der anhand der 3 dargestellten Korrektureinrichtung mit zwei voneinander abgewandten Oberflächen einer Planplatte 66 gefügt. Insofern ist die Korrektureinrichtung 60 aus vier jeweils paarweise identischen und spiegelsymmetrisch angeordneten Linsen 61, 62 und einer Planplatte 66 in einer mechanischen Einheit, die eine einzige größere Gruppe bildet, gebildet.
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7 zeigt eine schematische Darstellung eines weiteren Beobachtungssystems 20, 30, 70, das in einigen Merkmalen und Eigenschaften den anhand der 2 bis 6 dargestellten Beobachtungssystemen ähnelt und in einem Endoskop, wie es anhand der 1 dargestellt ist, verwendbar ist. Nachfolgend sind insbesondere Merkmale, Eigenschaften und Funktionen des Relaislinsensystems 30 des in 7 gezeigten Beobachtungssystems 20, 30, 70, in denen dieses sich von den Relaislinsensystemen der anhand der 2 bis 6 dargestellten Ausgestaltungen unterscheidet, beschrieben.
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Das Relaislinsensystem 30 des in 7 gezeigten Beobachtungssystems 20, 30, 70 unterscheidet sich von den anhand der 2 bis 6 dargestellten Relaislinsensystemen insbesondere in der Anzahl der ersten, unterkorrigierten Abbildungseinrichtungen 40. Das in 7 gezeigte Relaislinsensystem 30 weist vier erste Abbildungseinrichtungen 40 auf. Zwei erste Abbildungseinrichtungen 40 sind distal der zweiten Abbildungseinrichtung 50, d. h. zwischen dem Objektiv 20 und der zweiten Abbildungseinrichtung 50 angeordnet. Zwei erste Abbildungseinrichtungen 40 sind proximal der zweiten Abbildungseinrichtung 50, d. h. zwischen der zweiten Abbildungseinrichtung 50 und dem Okular 70, angeordnet.
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Das Relaislinsensystem 30 des in 7 gezeigten Beobachtungssystems 20, 30, 70 unterscheidet sich von den anhand der 2 bis 6 dargestellten Relaislinsensystemen ferner in der Ausgestaltung der zweiten, überkorrigierten Abbildungseinrichtung 50. Die zweite Abbildungseinrichtung 50 umfasst zwei gleiche und spiegelsymmetrisch zu einer Symmetrieebene 68, die orthogonal zu der optischen Achse 38 des Relaislinsensystems 30 ist, angeordnete Stablinsen 51, 52. Das gesamte Relaislinsensystem 30 ist spiegelsymmetrisch zu der Symmetrieebene 68.
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Wie bei dem anhand der 2 bis 6 dargestellten Relaislinsensystemen sind auch bei dem in 7 gezeigten Relaislinsensystem die ersten Abbildungseinrichtungen unterkorrigiert, nämlich unkorrigiert, und die zweite Abbildungseinrichtung 50 überkorrigiert. Die zweite Abbildungseinrichtung 50 korrigiert chromatische Aberrationen wenigstens einer Art (insbesondere Farblängsfehler) aller ersten Abbildungseinrichtungen 40, so dass das gesamte Relaislinsensystem 30 wenigstens hinsichtlich dieser Art chromatischer Aberration korrigiert ist.
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8 zeigt eine schematische vergrößerte Darstellung eines Teils der zweiten Abbildungseinrichtung 50 des in 7 gezeigten Relaislinsensystems 30, nämlich der distalen Stablinse 51 und eines Teils der proximalen Stablinse 52.
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Die Stablinsen 51, 52 gleichen einander und sind spiegelsymmetrisch zu der Symmetrieebene 68 orthogonal zu der optischen Achse 38 angeordnet. Nachfolgend ist nur die distale Stablinse 51 beschrieben.
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Die distale Stablinse 51 umfasst bei dem dargestellten Beispiel eine Planplatte 56, d. h. einen optisch transparenten Körper mit zwei parallelen ebenen Lichtein- und -austrittsflächen. An die proximalen Lichtaustrittsfläche der Planplatte 56 ist eine erste Linse 61 gekittet. An die erste Linse 61 ist eine zweite Linse 62 gekittet, die die proximale Lichtaustrittsfläche der distalen Stablinse 51 bildet. An die distale Lichteintrittsfläche der Planplatte 51 ist eine dritte Linse 63 gekittet, die die Lichteintrittsfläche der distalen Stablinse 51 bildet.
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Die Planplatte 56 und die Linsen 61, 62, 63 weisen unterschiedliche optisch transparente Materialien, insbesondere Gläser, mit unterschiedlichen Brechungsindizes und unterschiedlichen Abbe-Zahlen auf. Die Krümmungsradien aller Grenzflächen, die Dicken, die Brechungsindizes und die Abbe-Zahlen der Materialien der Planplatte 56 und der Linsen 61, 62, 63 sind so gewählt, dass die resultierende chromatische Aberration der zweiten Abbildungseinrichtung 50 die chromatischen Aberrationen der ersten Abbildungseinrichtungen 40 korrigiert bzw. kompensiert.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Endoskop
- 12
- distales Ende des Endoskops 10
- 13
- Schaft des Endoskops 10
- 17
- proximales Ende des Endoskops 10
- 18
- Okularmuschel des Endoskops 10
- 20
- Objektiv des Endoskops 10
- 29
- von dem Objektiv 20 erzeugtes reelles Zwischenbild
- 30
- Relaislinsensystem des Endoskops 10
- 32
- distales Ende des Relaislinsensystems 30
- 37
- proximales Ende des Relaislinsensystems 30
- 38
- optische Achse des Relaislinsensystems 30 und seiner Komponenten
- 40
- erste Abbildungseinrichtung bzw. Umkehrung eines Relaislinsensystems 30
- 41
- erste Stablinse der ersten Abbildungseinrichtung 40
- 42
- zweite Stablinse der ersten Abbildungseinrichtung 40
- 49
- von der erste Abbildungseinrichtung 40 erzeugtes reelles Zwischenbild
- 50
- zweite Abbildungseinrichtung bzw. Umkehrung des Relaislinsensystems 30
- 51
- erste Stablinse der zweiten Abbildungseinrichtung 50
- 52
- zweite Stablinse der zweiten Abbildungseinrichtung 50
- 56
- Planplatte der ersten Stablinse 51
- 59
- von der zweiten Abbildungseinrichtung 50 erzeugtes reelles Zwischenbild
- 60
- Korrektureinrichtung der zweiten Abbildungseinrichtung 50
- 61
- erste Linse der Korrektureinrichtung 60
- 62
- zweite Linse der Korrektureinrichtung 60
- 63
- dritte Linse der Korrektureinrichtung 60
- 65
- Gruppe der Korrektureinrichtung, aus der ersten Linse 61 und der zweiten Linse 62
- gebildet
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- 66
- Planplatte zwischen zwei zweiten Linsen 62 der Korrektureinrichtung 60
- 68
- Symmetrieebene der Korrektureinrichtung 60
- 70
- Okular des Endoskops 10
- 71
- erste Linse des Okulars 70
- 72
- zweite Linse des Okulars 70
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- GB 1534541 [0003]
- US 5097359 [0004]
- US 5142410 [0005]
- US 5933275 [0006]
