DE10314289A1

DE10314289A1 - Bildleiter

Info

Publication number: DE10314289A1
Application number: DE2003114289
Authority: DE
Inventors: Stefan Schlenker; Steffen Paul
Original assignee: Schoelly Fiberoptic GmbH
Current assignee: Schoelly Fiberoptic GmbH
Priority date: 2003-03-29
Filing date: 2003-03-29
Publication date: 2004-10-07
Also published as: WO2004086955A1; DE202004019300U1

Abstract

Ein Bildleiter insbesondere für ein Endoskop, bestehend aus einem Quarzbildbündel von Stufenindexfasern, die jeweils aus einem Kern und einem Mantel bestehen, weist in seinem Längsverlauf wenigstens eine bogenförmige Knickstelle auf, deren Biegeradius derart bemessen ist, dass innerhalb des Mantels geführte Lichtstrahlen im Bereich der Knickstelle nach außen aus der Einzelfaser austreten. DOLLAR A Durch diese Abwinkelung des Quarzbildbündels wird eine deutliche Kontraststeigerung erzielt, weil die im Mantel geführten Lichtstrahlen gebrochen werden und das Quarzbildbündel senkrecht zur Ausbreitungsrichtung verlassen.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Bildleiter insbesondere für ein Endoskop, bestehend aus einem Quarzbildbündel von Stufenindexfasern, die jeweils aus einem Kern und einem Mantel bestehen.

Ein Quarzbildbündel besteht aus vielen Einzelfasern, welche von einem gemeinsamen Glasmantel umgeben sind. Typischerweise haben Quarzbildbündel je nach Anwendungsfall 1600 bis 100000 einzelne Fasern. Jede einzelne Faser überträgt als Information einen Farb- und Helligkeitswert. Die Einzelfaser besteht aus einem Kernglas und einem Mantelglas. Der Brechungsindex des Kernes ist größer als der des Mantels. Physikalisch ergibt sich für diese Kombination ein Grenzwinkel der Totalreflexion. Strahlen können sich in der Einzelfaser axial ausbreiten, solange dieser Grenzwinkel überschritten wird. Strahlen, welche mit einem kleineren Winkel als dem Grenzwinkel der Totalreflexion auf die Grenzschicht Kern/Mantel treffen, werden nicht reflektiert, sondern in die Mantelschicht gebrochen.

Nachteilig ist bei Endoskopen basierend auf Quarzbildbündeltechnologie der vergleichsweise geringe Kontrast. Verursacht wird dies von Strahlen, welche sich in der Einzelfaser exakt unter dem Grenzwinkel der Totalreflexion ausbreiten. Bei diesen Strahlen wird der Anteil des Lichtes, welcher nicht reflektiert wird, gebrochen. Die Ausbreitungsrichtung dieses Anteils verläuft genau in Richtung der axialen Richtung des Mantels. Einerseits lassen diese Strahlen das Mantelglas leuchten, andererseits tritt mit einer bestimmten Wahrscheinlichkeit Licht und damit Informationen von einer Faser zu den nächsten Nachbarfasern. Es geht somit Information und damit Kontrast verloren.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Bildleiter mit verbesserten Kontrasteigenschaften zu schaffen.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird vorgeschlagen, dass im Verlauf des Bildleiters wenigstens eine bogenförmige Knickstelle vorgesehen ist, deren Biegeradius derart bemessen ist, dass innerhalb des Mantels geführte Lichtstrahlen im Bereich der Knickstelle nach außen aus den Einzelfasern austreten.

Zweckmäßigerweise verhält sich dabei im Bereich der bogenförmigen Knickstelle der Biegeradius des Quarzbildbündels zu dem Durchmesser der Einzelfaser etwa wie 100 zu 1 bis 5000 zu 1.

Durch diese Abwinkelung des Quarzbildbündels wird eine deutliche Kontraststeigerung erzielt. Dies beruht darauf, dass Strahlen, welche sich genau unter dem Grenzwinkel der Totalreflexion oder wenig darüber in der Einzelfaser ausbreiten, die Abwinkelung nicht passieren können, da für diese Strahlen die Totalreflexionsbedingung nicht gegeben sind. Diese Strahlen werden gebrochen und verlassen das Quarzbildbündel senkrecht zur Ausbreitungsrichtung.

Damit wird verhindert oder zumindest reduziert, dass Licht und damit Informationen von einer Faser zu den nächsten Nachbarfasern übertritt. Das sogenannte Übersprechen, also die unerwünschte gegenseitige Beeinflussung benachbarter Informationskanäle (Einzelfasern) wird dadurch reduziert und damit der Kontrast verbessert.

Es ist zwar bereits bekannt, dass durch bereichsweise Torsion eines Bündels von Stufenindexfasern eine gewisse Kontrasterhöhung erreicht wird. Allerdings ist dies verbunden mit einem unerwünschten Helligkeitsverlust.

Die bogenförmige Knickstelle kann mechanisch insbesondere durch eine Halterung fixiert sein. Es besteht aber auch die Möglichkeit, die bogenförmige Knickstelle thermisch zu fixieren. Bei einer thermischen Fixierung wird der bogenförmige Verlauf nach einer für eine plastische Verformung ausreichenden Erwärmung des Bildleiters fixiert, so dass anschließend in diesem Bereich federelastische Rückstellkräfte eliminiert sind. Weiterhin kann auch eine Kombination aus beiden Maßnahmen zur Lagefixierung vorgesehen sein.

Durch die Lagefixierung bleibt die bogenförmige Knickstelle mit ihrer zur Kontrastverbesserung notwendigen, geometrischen Form der Knickstelle auch bei mechanischer Belastung erhalten.

Vorzugsweise sind ein oder mehrere bogenförmige Knickstellen in der Nähe der Lichtaustrittsstelle des Bildleiters vorgesehen. Durch diese Lage des oder der Knicke am Ende des Bildleiters, also beabstandet zu der Lichteinstrahlung, wird verhindert, dass im weiteren Verlauf des Bildleiters nach dem Knick wieder innerhalb des Mantels geführte Lichtstrahlen in verstärktem Maße auftreten.

Nach einer Ausgestaltung der Erfindung kann im Verlauf des Bildleiters zusätzlich zu wenigstens einer bogenförmigen Knickstelle wenigstens eine Torsionsstelle vorgesehen sein, bei der die Einzelfasern schraubenlinienförmig verlaufen.
In erster Linie kann damit eine Lagekorrektur der Einzelfasern vorgenommen werden, um eine lagegerechte Bildzuordnung der Bildleiter-Enden zu erreichen. Zweckmäßig ist es dabei, wenn sich die Torsionsstelle(n) bei einer Knickstelle, insbesondere unmittelbar benachbart dazu befindet. Da die Knickstelle in der Regel lagefixiert ist, kann auch eine dort vorgesehene Torsionsstelle vorteilhafterweise gleich mit lagefixiert sein. Wie eingangs beschrieben kann eine solche Torsionsstelle auch zur Verbesserung des Kontrastes dienen und damit gegebenenfalls die Kontraststeigerung durch die erfindungsgemäße Maßnahme unterstützen.

Claims

Bildleiter insbesondere für ein Endoskop, bestehend aus einem Quarzbildbündel von Stufenindexfasern, die jeweils aus einem Kern und einem Mantel bestehen, dadurch gekennzeichnet, dass im Verlauf des Bildleiters wenigstens eine bogenförmige Knickstelle vorgesehen ist, deren Biegeradius derart bemessen ist, dass innerhalb des Mantels geführte Lichtstrahlen im Bereich der Knickstelle nach außen aus den Einzelfasern austreten.
Bildleiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich im Bereich der bogenförmigen Knickstelle der Biegeradius des Quarzbildbündels zu dem Durchmesser der Einzelfaser etwa wie 100 zu 1 bis 5000 zu 1 verhält.
Bildleiter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die bogenförmige Knickstelle mechanisch insbesondere durch eine Halterung fixiert ist.
Bildleiter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die bogenförmige Knickstelle thermisch fixiert ist.
Bildleiter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass im Verlauf des Bildleiters mehrere bogenförmige Knickstellen vorgesehen sind.
Bildleiter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere bogenförmige Knickstellen in der Nähe der Lichtaustrittsstelle des Bildleiters vorgesehen sind.
Bildleiter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass im Verlauf des Bildleiters zusätzlich zu wenigstens einer bogenförmigen Knickstelle wenigstens eine Torsionsstelle vorgesehen ist, bei der die Einzelfasern schraubenlinienförmig verlaufen.
Bildleiter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Torsionsstelle(n) bei einer Knickstelle, insbesondere unmittelbar benachbart dazu befindet.