DE102016219827A1 - Optisches System mit einem Korrekturelement, chirurgisches Instrument und Verfahren zum Einstellen von Abbildungseigenschaften - Google Patents

Optisches System mit einem Korrekturelement, chirurgisches Instrument und Verfahren zum Einstellen von Abbildungseigenschaften Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein optisches System, ein chirurgisches Instrument sowie ein Verfahren zum Einstellen der Abbildungseigenschaften eines optischen Systems. Das optisches System (20) umfasst zumindest ein abbildendes optisches Element (26), welches Lichtbündel (30) entlang eines Strahlengangs (36) aus einem Gegenstandsraum (28) in einen Bildraum abbildet. Ein optisches Korrekturelement (32) ist im Strahlengang (36) angeordnet und kompensiert optische Eigenschaften des zumindest einen abbildenden optischen Elements (26) zumindest teilweise. Das optische Korrekturelement (32) umfasst ein Muster aus einer Vielzahl von einzelnen optisch wirksamen Elementen (40), durch deren Zusammenwirken die optische Wirkung des Korrekturelements (32) vorliegt. Das optische Korrekturelement (32) ist aus einem Material hergestellt, welches im sichtbaren Bereich transparent ist und dessen optische Eigenschaften lokal, am jeweiligen Ort eines Elements (40), individuell verändert sind.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein optisches System, umfassend zumindest ein abbildendes optisches Element, welches Lichtbündel entlang eines Strahlengangs aus einem Gegenstandsraum in einen Bildraum abbildet. Ferner betrifft die Erfindung ein chirurgisches Instrument mit einer bildgebenden Einheit. Die Erfindung betrifft ebenso ein Verfahren zum Einstellen der Abbildungseigenschaften eines optischen Systems mit zumindest einem abbildenden optischen Element, welches Lichtbündel entlang eines Strahlengangs aus einem Gegenstandsraum in einen Bildraum abbildet.
  • Optische Systeme, beispielsweise Objektive von Endoskopen, Kameramodule oder fotografische Objektive, werden bei der Fertigung eng toleriert. Mit anderen Worten werden die optischen Komponenten, beispielsweise die Linsen der optischen Systeme, mit sehr enger Passung in einem Objektivrohr, einer Fassung oder einem Tubus aufgenommen. Um eine hohe Abbildungsqualität des optischen Systems zu erreichen, sind eine individuelle Qualitätskontrolle und ggf. eine individuelle Justage der optischen Elemente erforderlich. Hochauflösende bildgebende Verfahren (HD, 4K, 8K usw.) stellen stetig steigende Anforderungen an die Qualität der optischen Systeme. Dies bedingt, dass auch die Anforderungen an die Genauigkeit während der Montage der optischen Systeme stetig höher werden. Qualitativ hochwertige optische Systeme weisen daher hohe Fertigungskosten auf.
  • Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein optisches System, ein chirurgisches Instrument sowie ein Verfahren zum Einstellen der Abbildungseigenschaften eines optischen Systems anzugeben, wobei der Aufwand für die Herstellung und Konstruktion des optischen Systems bei gleichzeitig gesteigerter optischer Abbildungsleistung gesenkt werden soll.
  • Die Aufgabe wird gelöst durch ein optisches System, umfassend zumindest ein abbildendes optisches Element, welches Lichtbündel entlang eines Strahlengangs aus einem Gegenstandsraum in einen Bildraum abbildet, wobei das optische System dadurch fortgebildet ist, dass das optische System ein optisches Korrekturelement umfasst, welches im Strahlengang angeordnet ist und optische Eigenschaften des zumindest einen abbildenden optischen Elements zumindest teilweise kompensiert, wobei das optische Korrekturelement ein Muster aus einer Vielzahl von einzelnen optisch wirksamen Elementen umfasst, durch deren Zusammenwirken als Muster die optische Wirkung des Korrekturelements vorliegt, und wobei das optische Korrekturelement aus einem Material hergestellt ist, welches im sichtbaren Bereich transparent ist und dessen optische Eigenschaften lokal, am jeweiligen Ort eines Elements, individuell verändert sind.
  • Im Kontext der vorliegenden Beschreibung ist ein Muster beispielsweise ein Punktmuster, also eine Vielzahl von bevorzugt in einem Raster angeordneten Punkten. Außer Punkten können selbstverständlich auch andere geometrische Formen wie Ovale, Vielecke oder dgl. in einem Raster angeordnet sein, welche gemeinsam das Muster bilden.
  • Vorteilhaft bietet das optische Korrekturelement die Möglichkeit, die optische Abbildungsleistung des optischen Systems nach erfolgter Montage, also nachträglich, zu verändern, vor allem zu verbessern. Die optischen Abbildungseigenschaften des fertig montierten Systems können also noch beeinflusst und verändert werden. Insbesondere ist vorgesehen, dass sie derart verbessert werden, dass sie vorgegebene Sollwerte erfüllen. Beispielsweise können Abbildungsfehler wie die sphärische Aberration, Astigmatismus, Verzeichnung, Bildfeldwölbung usw. korrigiert werden.
  • Das Korrekturelement ist also ein optisches Element zur Formung oder Veränderung einer Wellenfront. Die Formung der Wellenfront erfolgt durch das Zusammenwirken der lokal begrenzten einzelnen optischen Elemente.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Material des optischen Korrekturelements ein Polymermaterial ist, dessen Brechungsindex und/oder dessen Absorptionskoeffizient im sichtbaren Bereich am jeweiligen Ort eines Elements durch lokale Wärmeeinwirkung lokal verändert sind.
  • Der lokale Wärmeeintrag erfolgt beispielsweise mit Hilfe eines Laserstrahls, genauer mit Hilfe eines Laserpulses. Durch die kurzfristige lokale Erwärmung wird das Polymermaterial des optischen Korrekturelements optisch verändert. Dieses Phänomen ist allgemein bekannt und beispielsweise in der DE 298 16 802 U1 beschrieben. In diesem Dokument wird ein transparenter Polymerfilm aus PMMA als Datenspeicher verwendet, in dem die optischen Eigenschaften des PMMA örtlich begrenzt und gezielt mit Hilfe eines Laserstrahls verändert werden. Gemäß Aspekten der Erfindung ist vorgesehen, die aus diesem Verfahren als Bit-Informationspunkte bekannten lokalen optischen Elemente zu einem Muster zusammenzufügen. So ist es möglich, ein optisches Element zu formen, welches in seiner Gesamtwirkung dazu eingerichtet ist, eine Wellenfront ihrer Form nach zu verändern.
  • Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn gemäß einer weiteren Ausführungsform das Polymermaterial ein biaxial gerecktes Polymer ist. Insbesondere ist als Polymermaterial ein Thermoplast vorgesehen. Ferner ist insbesondere vorgesehen, dass das Polymer aus der Familie der Polyester stammt, beispielsweise handelt es sich um Polyethylenterephthalat (PET). Weitere geeignete Polymere sind beispielsweise Polyolefine, z.B. Polypropylen (PP). Ebenso geeignet ist Polymethylmethacrylat (PMMA).
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist ferner vorgesehen, dass eine Oberfläche des optischen Korrekturelements lokal und individuell am jeweiligen Ort eines Elements abgetragen ist, so dass das Korrekturelement eine lokal veränderte Materialstärke aufweist.
  • Mit anderen Worten wird die Kontur oder Oberflächenkontur des optischen Korrekturelements verändert. Hierzu eignet sich beispielsweise die Laserablation, also das lokale Abtragen von Material mit Hilfe eines Laserstrahls bzw. Laserpulses. Ähnlich einem Verfahren, wie es in der refraktiven Chirurgie zur Korrektur der optischen Fehlsichtigkeit (auch bekannt als Laser-in-situ-Keratomileusis, abgekürzt LASIK) eingesetzt wird, wird die Kontur des optischen Korrekturelements mit Hilfe des Lasers gezielt konturiert. Diese gezielt herbeigeführte Kontur verändert die Form einer Wellenfront, die das optische Korrekturelement durchläuft.
  • Es ist insbesondere vorgesehen, dass das optische Korrekturelement nach der Art einer Stufenlinse ausgestaltet ist. Ein solches auch als Fresnel-Linse bezeichnetes optisches Element kann sowohl durch eine Veränderung des Brechungsindex als auch durch eine Konturierung der Oberfläche erreicht werden. Auch durch eine Veränderung der Absorptionskoeffizienten kann ein Fresnel-Element präpariert werden. Ein solches Element ist nach der Art einer Zonen-Linse bzw. einer Fresnel-Zonenplatte ausgestaltet.
  • Die Aufgabe wird ferner gelöst durch ein chirurgisches Instrument mit einer bildgebenden Einheit, welche als abbildende Optik ein optisches System nach einem oder mehreren der zuvor genannten Ausführungsformen umfasst. Das chirurgische Instrument ist bevorzugt ein Endoskop.
  • Auf das chirurgische Instrument treffen gleiche oder ähnliche Vorteile zu, wie Sie bereits im Hinblick auf das optische System selbst erwähnt wurden. Das optische System eignet sich besonders gut zur Herstellung von hochauflösenden Optiken von Endoskopen. Die für Abbildungen in HD, 4K oder 8K erforderliche Genauigkeit, die teilweise derart immens ist, dass sie maschinenbautechnisch nicht mehr beherrschbar ist, wird erreicht oder überhaupt erst möglich. Mit traditionellen Methoden müssten derart geringe Fertigungstoleranzen vorgesehen werden, dass eine Herstellung einer entsprechenden Endoskop-Optik nicht mehr realisierbar wäre. Mit Hilfe des optischen Korrekturelements, mit anderen Worten also indem ein optisches System gemäß Aspekten der Erfindung in einem Endoskop zum Einsatz kommt, können die geforderten Abbildungsleistungen erreicht werden.
  • Die Aufgabe wird ferner gelöst durch ein Verfahren zum Einstellen der Abbildungseigenschaften eines optischen Systems mit zumindest einem abbildenden optischen Element, welches Lichtbündel entlang eines Strahlengangs aus einem Gegenstandsraum in einen Bildraum abbildet, wobei das Verfahren dadurch fortgebildet ist, dass im Strahlengang des optischen Systems ein optisches Korrekturelement angeordnet wird, welches optische Eigenschaften des zumindest einen abbildenden optischen Elements zumindest teilweise kompensiert, wobei das optische Korrekturelement aus einem Material hergestellt ist, welches im sichtbaren Bereich transparent ist und dessen optische Eigenschaften lokal veränderbar sind, wobei die optischen Eigenschaften des optischen Korrekturelements lokal verändert werden, so dass ein individuelles Element entsteht, wobei eine Vielzahl von Elementen in dem optischen Korrekturelement erzeugt wird, welche gemeinsam ein Muster ergeben, wobei die einzelnen Elemente derart angeordnet sind, dass diese gemeinsam als Muster die optische Wirkung des Korrekturelements erzeugen.
  • Auch auf das Verfahren zum Einstellen der Abbildungseigenschaften treffen gleiche oder ähnliche Vorteile zu, wie sie bereits im Hinblick auf das optische System selbst erwähnt wurden.
  • Es ist ein wichtiger Vorteil, dass die optischen Eigenschaften des optischen Systems nach dessen Montage insbesondere kontaktlos, also berührungsfrei, veränderbar sind. Es kann eine Optimierung der optischen Abbildungsleistung vorgenommen werden.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist das Verfahren dadurch fortgebildet, dass zum Erzeugen der einzelnen Elemente der Brechungsindex und/oder der Absorptionskoeffizient im sichtbaren Bereich durch lokale Wärmeeinwirkung lokal verändert werden/wird.
  • Der lokale Wärmeeintrag erfolgt beispielsweise, indem das optische Korrekturelement mit Hilfe eines Lasers behandelt wird. Insbesondere ist ein Kurzpulslaser, beispielsweise ein ns- oder fs-Laser geeignet. Die Laserwellenlänge wird passend zur Absorption des verwendeten Materials gewählt. Sie liegt bevorzugt außerhalb des sichtbaren Bereichs. Beispielsweise kann ein Excimerlaser verwendet werden, welcher im UV-Bereich arbeitet.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass eine Oberfläche des optischen Korrekturelements lokal und individuell am jeweiligen Ort eines Elements abgetragen wird, so dass das optische Korrekturelement eine lokal veränderte Materialstärke aufweist. Es kann die Laserablation eingesetzt werden, hierfür ist beispielsweise ein Excimerlaser geeignet.
  • Die Veränderung des optischen Korrekturelements erfolgt nachträglich kontaktlos und irreversibel. Aus dem Korrekturelement wird beispielsweise eine Fresnel-Linse hergestellt, die die Wirkung einer Korrekturlinse hat. So können typische Linsenfehler, wie beispielsweise Astigmatismus, Koma und dergleichen, korrigiert werden. Es ist aber auch möglich, typische Fehler eines optischen Systems, wie sie beispielsweise im Hinblick auf die Zentrierung, die Verkippung einzelner optischer Elemente, deren Dejustage in Richtung der optischen Achse oder dgl. vorkommen, zu korrigieren.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist ferner vorgesehen, dass das Verfahren die folgenden weiteren Schritte umfasst:
    • – Zusammensetzen des optischen Systems, wobei zusätzlich zu dem zumindest einen abbildenden optischen Element ein Rohling des optischen Korrekturelements im Strahlengang angeordnet wird,
    • – Messen der Abbildungseigenschaften des optischen Systems,
    • – Bestimmen einer optischen Übertragungsfunktion für das Korrekturelement, wobei die Übertragungsfunktion eine Differenz zwischen den gemessenen Abbildungseigenschaften des optischen Systems und den angestrebten Abbildungseigenschaften des optischen Systems ist,
    • – Bearbeiten des montierten optischen Korrekturelements, wobei das in das optische Korrekturelement eingebrachte Muster die optischen Eigenschaften des optischen Korrekturelements derart bestimmt, dass das bearbeitete optische Korrekturelement die zuvor bestimmte Übertragungsfunktion zumindest näherungsweise aufweist.
  • Die Vermessung der Abbildungseigenschaften des optischen Systems sowie die Bestimmung der optischen Übertragungsfunktion für das Korrekturelement erfolgt beispielsweise durch eine Vermessung einer Wellenfront vor und hinter dem optischen System bzw. dem Korrekturelement. Zur Vermessung der Wellenfront ist beispielsweise ein Hartmann-Shack-Sensor geeignet.
  • Weitere Merkmale der Erfindung werden aus der Beschreibung erfindungsgemäßer Ausführungsformen zusammen mit den Ansprüchen und den beigefügten Zeichnungen ersichtlich. Erfindungsgemäße Ausführungsformen können einzelne Merkmale oder eine Kombination mehrerer Merkmale erfüllen.
  • Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, wobei bezüglich aller im Text nicht näher erläuterten erfindungsgemäßen Einzelheiten ausdrücklich auf die Zeichnungen verwiesen wird. Es zeigen:
  • 1 eine schematisch vereinfachte, perspektivische Darstellung eines chirurgischen Instruments, nämlich eines Endoskops,
  • 2 einen schematisch vereinfachten Längsschnitt durch ein optisches System mit einem optischen Korrekturelement,
  • 3 ein schematisch und vereinfachtes optisches Korrekturelement in einer Draufsicht entlang der optischen Achse,
  • 4 einen Rohling für ein optisches Korrekturelement und ein daraus hergestelltes optisches Korrekturelement in einer schematisch vereinfachten Seitenansicht.
  • In den Zeichnungen sind jeweils gleiche oder gleichartige Elemente und/oder Teile mit denselben Bezugsziffern versehen, so dass von einer erneuten Vorstellung jeweils abgesehen wird.
  • 1 zeigt ein Endoskop 2 als beispielhaftes chirurgisches Instrument. Am proximalen Ende des Endoskops 2 befindet sich ein Handgriff 4, an welchen sich ein Schaft 6 anschließt. An einem distalen Ende 8 des Schafts 6 befindet sich ein Eintrittsfenster 10, durch welches Lichtbündel aus einem distal vor dem distalen Ende 8 gelegenen Beobachtungs- oder Operationsfeld in das Innere des Schafts 6 eintreten. In einem distalen Endbereich 12 des Schafts 6 ist ein optisches System innerhalb des Schafts 6 angeordnet, welches mit Hilfe eines Drehrades 14 gedreht werden kann.
  • 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel für ein optisches System 20, wie es im distalen Endbereich 12 des Endoskops 2 angeordnet ist. Das optische System 20 ist hinter dem Eintrittsfenster 10 angeordnet, welches den Innenraum des Endoskopschafts 6 gegenüber einem Außenraum abdichtet. Das optische System 20 ist insbesondere als abbildende Optik in eine bildgebende Einheit eines chirurgischen Instruments integriert, wobei das chirurgische Instrument, bevorzugt ein Endoskop 2 ist. Das optische System 20 umfasst eine distale optische Baugruppe 22 und eine proximale optische Baugruppe 24, die jeweils aus einer Mehrzahl einzelner Linsen zusammengesetzt sind. Jede dieser Linsen, von denen nicht alle mit Bezugszeichen versehen sind, bildet ein abbildendes optisches Element 26. Außerdem umfasst das optische System 20 ein optisches Korrekturelement 32.
  • Aus einem Gegenstandsraum 28 einfallende Lichtbündel 30, von denen aus Gründen der Übersichtlichkeit lediglich einige mit Bezugszeichen versehen sind, treffen zunächst auf das Eintrittsfenster 10. Sie durchqueren dieses und treffen anschließend auf das optische Korrekturelement 32. Die Lichtstrahlen durchqueren das optische Korrekturelement 32 und treten in die distale optische Baugruppe 22 und anschließend in die proximale optische Baugruppe 24 ein. Die abbildenden optischen Elemente 26 der beiden optischen Baugruppen 22, 24 fokussieren die Lichtstrahlen 30 auf einen Bildsensor 34. Die Grenzstrahlen der einfallenden Lichtbündel 30 definieren innerhalb des optischen Systems 20 einen Strahlengang 36. Die optischen Elemente 26 des optischen Systems 20 bilden also entlang des Strahlengangs 36 aus dem Gegenstandsraum 28 in einen Bildraum ab, nämlich auf den Bildsensor 34.
  • Das im Strahlengang 36 angeordnete optische Korrekturelement 32 kompensiert optische Eigenschaften der abbildenden optischen Elemente 26 des optischen Systems 20. Es werden mit anderen Worten optische Eigenschaften der einzelnen optischen Elemente 26, der distalen optischen Baugruppe 22, der proximalen optischen Baugruppe 24 und/oder auch Eigenschaften aller abbildenden optischen Elemente des kompletten optischen Systems verändert und/oder korrigiert.
  • Hierzu umfasst das optische Korrekturelement 32 ein Muster aus einer Vielzahl von einzelnen optisch wirksamen Elementen 40. Durch das Zusammenwirken der Elemente 40 als Muster entsteht die optische Wirkung des Korrekturelements 32. Das optische Korrekturelement 32 ist aus einem Material hergestellt, welches im sichtbaren Bereich transparent ist und dessen optische Eigenschaften lokal am jeweiligen Ort eines einzelnen Elements 40 individuell verändert sind.
  • So bietet das optische Korrekturelement 32 die Möglichkeit, die optische Abbildungsleistung des optischen Systems 20 nach erfolgter Montage oder sogar in einem Zustand, in dem sich das optische System 20 bereits im Schaft 6 des Endoskops 2 befindet und bevor das Eintrittsfenster 10 aufgesetzt wird, zu verändern, vor allen Dingen zu verbessern. Die optischen Abbildungsleistungen des fertig montierten optischen Systems 20 können also noch beeinflusst und verbessert werden. Nach erfolgter Korrektur wird nur noch das Eintrittsfenster 10 aufgesetzt.
  • Das optische Korrekturelement 32 ist beispielsweise aus einem Polymermaterial hergestellt. Es wird ein Polymermaterial verwendet, dessen Brechungsindex und/oder dessen Absorptionskoeffizient im sichtbaren Bereich durch lokale Wärmeeinwirkung lokal veränderbar sind. Eine solche Veränderung wird beispielsweise mit Hilfe eines Lasers erzeugt. Hierzu wird das Korrekturelement bevorzugt mit einer Vielzahl kurzer Laserpulse bearbeitet. Es hat sich herausgestellt, dass hierzu ein biaxal gerecktes Polymer, beispielsweise ein Thermoplast, besonders geeignet ist.
  • 3 zeigt schematisch ein optisches Korrekturelement 32 in einer Draufsicht. Beispielshaft ist das Material des optischen Korrekturelements 32 so gewählt, dass es im unbearbeiteten Zustand im sichtbaren Bereich optisch intransparent ist. Durch Bearbeitung des Materials mit Hilfe von Laserpulsen können transparente Bereiche (hell dargestellt) geschaffen werden. Hierzu wird beispielsweise eine Vielzahl einzelner optischer Elemente 40, von denen aus Gründen der Übersichtlichkeit lediglich einige dargestellt und auch nur einige mit Bezugszeichen versehen sind, hergestellt. Das optische Korrekturelement 32 ist ähnlich einer Fresnel-Zonenplatte aufgebaut. Die einzelnen optischen Elemente 40 bilden die konzentrischen Ringe der Zonenplatte. Im Zusammenwirken aller optischen Elemente 40 des optischen Korrekturelements 32 ergibt sich die gewünschte optische Wirkung.
  • Es ist ebenso möglich, ein optisches Korrekturelement 32 in inverser Art und Weise herzustellen, indem die in 3 dunkel dargestellten Bereiche durch eine Vielzahl optischer Elemente 40 gebildet werden. Hierzu wird ein Material für das optische Korrekturelement 32 verwendet, welches nach erfolgter Laserbehandlung intransparent ist, zumindest aber einen deutlich größeren Absorptionskoeffizienten als im unbehandelten Zustand im sichtbaren Bereich aufweist.
  • 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines optischen Korrekturelements 32. Das optische Korrekturelement 32 wird aus einem Rohling 42 hergestellt, indem eine Materialstärke, welche parallel zur optischen Achse A gemessen wird, lokal verändert wird. Es wird beispielsweise mit Hilfe von Laserpulsen (Laserablation) die Oberfläche 44 des Rohlings 42 derart abgetragen, dass die in 4 oben dargestellte Kontur einer plankonvexen Stufenlinse entsteht. Es wird die Oberfläche 44 des Rohlings 42 lokal und individuell so abgetragen, dass das Korrekturelement 32 eine lokal veränderte Materialstärke aufweist. Das einzelne Element 40 besteht bei einer solchen Ausführungsform in dem abgetragenen Material, welches entfernt wurde, um dem Rohling 42 die gewünschte Form zu geben.
  • Bei einem Verfahren zum Einstellen der Abbildungseigenschaften eines optischen Systems 20 werden die folgenden Schritte ausgeführt:
    Das optische System 20 wird zunächst zusammengesetzt. Beispielsweise werden die distale optische Baugruppe 22 und die proximale optische Baugruppe 24 montiert. Zusätzlich zu den einzelnen abbildenden optischen Elementen 26 wird ein Rohling 42 des optischen Korrekturelements 32 im Strahlengang 36 angeordnet.
  • Anschließend werden die Abbildungseigenschaften des optischen Systems 20 vermessen. Dies erfolgt beispielsweise mit Hilfe des Bildsensors 34. Es ist ebenso möglich, eine Wellenfrontanalyse, beispielsweise mit einem Hartmann-Shack-Sensor, durchzuführen. Es werden aus dieser Messung optische Übertragungsfunktionen für das Korrekturelement 32 berechnet. Die Übertragungsfunktion ergibt sich dabei als Differenz zwischen den gemessenen Abbildungseigenschaften des optischen Systems 20 und den angestrebten Abbildungseigenschaften des optischen Systems 20.
  • Anschließend wird das montierte optische Korrekturelement 32 derart bearbeitet, dass das in das optische Korrekturelement 32 eingebrachte Muster aus einer Vielzahl von Elementen 40 die optischen Eigenschaften des optischen Korrekturelements 32 derart bestimmt, dass das nun bearbeitete optische Korrekturelement 32 bzw. der nun bearbeitete Rohling 42 die zuvor bestimmte Übertragungsfunktion zumindest näherungsweise aufweist. So ist es möglich, die Bildqualität des optischen Systems 20 im bereits montierten Zustand zu verbessern bzw. zu optimieren.
  • Alle genannten Merkmale, auch die den Zeichnungen allein zu entnehmenden sowie auch einzelne Merkmale, die in Kombination mit anderen Merkmalen offenbart sind, werden allein und in Kombination als erfindungswesentlich angesehen. Erfindungsgemäße Ausführungsformen können durch einzelne Merkmale oder eine Kombination mehrerer Merkmale erfüllt sein. Im Rahmen der Erfindung sind Merkmale, die mit „insbesondere“ oder „vorzugsweise“ gekennzeichnet sind, als fakultative Merkmale zu verstehen.
  • Bezugszeichenliste
  • 2
    Endoskop
    4
    Handgriff
    6
    Schaft
    8
    distales Ende
    10
    Eintrittsfenster
    12
    distaler Endbereich
    14
    Drehrad
    20
    optisches System
    22
    distale optische Baugruppe
    24
    proximale optische Baugruppe
    26
    abbildendes optisches Element
    28
    Gegenstandsraum
    30
    Lichtbündel
    32
    optisches Korrekturelement
    34
    Bildsensor
    36
    Strahlengang
    40
    Element
    42
    Rohling
    44
    Oberfläche
    A
    optische Achse
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 29816802 U1 [0009]

Claims (10)

  1. Optisches System (20), umfassend zumindest ein abbildendes optisches Element (26), welches Lichtbündel (30) entlang eines Strahlengangs (36) aus einem Gegenstandsraum (28) in einen Bildraum abbildet, dadurch gekennzeichnet, dass das optische System (20) ein optisches Korrekturelement (32) umfasst, welches im Strahlengang (36) angeordnet ist und optische Eigenschaften des zumindest einen abbildenden optischen Elements (26) zumindest teilweise kompensiert, wobei das optische Korrekturelement (32) ein Muster aus einer Vielzahl von einzelnen optisch wirksamen Elementen (40) umfasst, durch deren Zusammenwirken als Muster die optische Wirkung des Korrekturelements (32) vorliegt, und wobei das optische Korrekturelement (32) aus einem Material hergestellt ist, welches im sichtbaren Bereich transparent ist und dessen optische Eigenschaften lokal, am jeweiligen Ort eines Elements (40), individuell verändert sind.
  2. Optisches System (20) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Material des optischen Korrekturelements (32) ein Polymermaterial ist, dessen Brechungsindex und/oder dessen Absorptionskoeffizient im sichtbaren Bereich am jeweiligen Ort eines Elements (40) durch lokale Wärmeeinwirkung lokal verändert sind.
  3. Optisches System (20) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Polymermaterial ein biaxial gerecktes Polymer ist, insbesondere ein Thermoplast.
  4. Optisches System (20) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Oberfläche (44) des optischen Korrekturelements (32) lokal und individuell am jeweiligen Ort eines Elements (40) abgetragen ist, so dass das Korrekturelement (32) eine lokal veränderte Materialstärke aufweist.
  5. Optisches System (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das optische Korrekturelement (32) nach der Art einer Stufenlinse ausgestaltet ist.
  6. Chirurgisches Instrument mit einer bildgebenden Einheit, welche als abbildende Optik ein optisches System (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 5 umfasst.
  7. Verfahren zum Einstellen der Abbildungseigenschaften eines optischen Systems (20) mit zumindest einem abbildenden optischen Element 26), welches Lichtbündel (30) entlang eines Strahlengangs (36) aus einem Gegenstandsraum (28) in einen Bildraum abbildet, dadurch gekennzeichnet, dass im Strahlengang (36) des optischen Systems (20) ein optisches Korrekturelement (32) angeordnet wird, welches optische Eigenschaften des zumindest einen abbildenden optischen Elements (26) zumindest teilweise kompensiert, wobei das optische Korrekturelement (32) aus einem Material hergestellt ist, welches im sichtbaren Bereich transparent ist und dessen optische Eigenschaften lokal veränderbar sind, wobei die optischen Eigenschaften des optischen Korrekturelements (32) lokal verändert werden, so dass ein individuelles Element (40) entsteht, wobei eine Vielzahl von Elementen (40) in dem optischen Korrekturelement (32) erzeugt wird, welche gemeinsam ein Muster ergeben, wobei die einzelnen Elemente (40) derart angeordnet sind, dass diese gemeinsam als Muster die optische Wirkung des Korrekturelements (32) erzeugen.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zum Erzeugen der einzelnen Elemente (40) der Brechungsindex und/oder der Absorptionskoeffizient im sichtbaren Bereich durch lokale Wärmeeinwirkung lokal verändert werden/wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Oberfläche (44) des optischen Korrekturelements (32) lokal und individuell am jeweiligen Ort eines Elements (40) abgetragen wird, so dass das optische Korrekturelement (32) eine lokal veränderte Materialstärke aufweist.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, gekennzeichnet durch die folgenden weiteren Schritte: – Zusammensetzen des optischen Systems (20), wobei zusätzlich zu dem zumindest einen abbildenden optischen Element (26) ein Rohling (42) des optischen Korrekturelements (32) im Strahlengang (36) angeordnet wird, – Messen der Abbildungseigenschaften des optischen Systems (20), – Bestimmen einer optischen Übertragungsfunktion für das Korrekturelement (32), wobei die Übertragungsfunktion eine Differenz zwischen den gemessenen Abbildungseigenschaften des optischen Systems (20) und den angestrebten Abbildungseigenschaften des optischen Systems (20) ist, – Bearbeiten des montierten optischen Korrekturelements (32), wobei das in das optische Korrekturelement (32) eingebrachte Muster die optischen Eigenschaften des optischen Korrekturelements (32) derart bestimmt, dass das bearbeitete optische Korrekturelement (32) die zuvor bestimmte Übertragungsfunktion zumindest näherungsweise aufweist.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5150234A (en) * 1988-08-08 1992-09-22 Olympus Optical Co., Ltd. Imaging apparatus having electrooptic devices comprising a variable focal length lens
DE29816802U1 (de) 1998-09-19 2000-02-10 Noehte Steffen Optischer Datenspeicher

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