DE19736617A1

DE19736617A1 - Endoskopobjektiv

Info

Publication number: DE19736617A1
Application number: DE19736617A
Authority: DE
Inventors: Frank Lederer
Original assignee: Karl Storz SE and Co KG
Current assignee: Karl Storz SE and Co KG
Priority date: 1997-08-22
Filing date: 1997-08-22
Publication date: 1999-03-11
Also published as: US6635010B1; WO1999010762A2; EP1000374A2; WO1999010762A3; DE59807663D1; EP1000374B1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Endoskopobjektiv mit einer Blickrichtung, die mit der Längsachse des Endoskops einen Winkel << 0° einschließt.

Derartige Endoskopobjektive sind allgemein bekannt. Ein Endoskopobjektiv, von der bei der Formulierung des Ober begriffs des Patentanspruchs 1 ausgegangen worden ist, ist aus der US-PS 4,684,224 bekannt. Dieses bekannte Ob jektiv weist ein Linsensystem auf, das das Objektfeld des Objektivs in eine Bildebene abbildet, die senkrecht zur Längsachse angeordnet ist. Das in der Bildebene erzeugte Bild wird dann von einem Bild-Weiterleiter-System, wie einem Faserbündel oder einer Relaislinsen-Optik in eine proximale Bildebene weitergeleitet bzw. abgebildet. Zwi schen den Linsen des Linsensystems ist eine Prismenein heit angeordnet, in der der Strahl an zwei Grenzflächen derart reflektiert wird, daß der Strahl in der Prismen einheit von der gewünschten Blickrichtung in die Längs achse des Endoskops, also in die optische Achse des Bild- Weiterleiter-Systems umgelenkt wird.

Bei dem aus der US-PS 4,684,224 bekannten System ist auf der Eintrittsfläche des Blickwinkel-Änderungsprismas eine planparallele Platte aufgebracht, auf der eine plankonka ve Linse aufgekittet ist.

Durch die Verwendung dieser planparallelen Platte ist das bekannte Endoskopobjektiv vergleichsweise aufwendig und damit teuer. Darüber hinaus ist der Platzbedarf für die planparallele Platte nicht zu vernachlässigen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gattungsge mäßes Endoskopobjektiv derart weiterzubilden, daß auf planparallele Platten, die auf der Eintrittsfläche des Prismas aufgebracht sind, verzichtet werden kann.

Eine erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist im Pa tentanspruch 1 angegeben. Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Ansprüche 2 folgende.

Erfindungsgemäß ist auf der Prismeneinheit auf wenigstens einer Fläche eine dünne Schicht aufgebracht, die einen Brechungsindex aufweist, der kleiner als der Brechungsin dex des Materials ist, aus dem die Prismeneinheit be steht, so daß die Totalreflexion nicht gegen Luft oder ein anderes Glasmaterial, sondern gegen die dünne Schicht erfolgt.

Das Aufbringen einer dünnen Schicht mit einem üblichen Beschichtungsverfahren, beispielsweise durch Aufdampfen ist verglichen mit dem Aufbringen einer planparallelen Platte vergleichsweise einfach und kostengünstig. Eine Schichtdicke von wenigen µm reicht aus, um Totalreflexion mit verschwindend kleinen Reflexionsverlusten zu ermögli chen.

Durch die Verwendung einer dünnen Schicht wird insbeson dere dann, wenn gemäß Anspruch 2 die Prismeneinheit zwi schen Elementen des Objektivs angeordnet ist, und ein Element des Objektivs auf der Schicht der Prismeneinheit angeordnet ist, kein mechanischer Abstandshalter benö tigt, so daß die Montage verglichen mit herkömmlichen En doskopobjektiven anderer Gattung deutlich vereinfacht wird. Auch treten keine Absorptionsverluste wie bei der Reflexion an metallischen Schichten auf.

Insbesondere können dabei das Element und die Prismenein heit miteinander verkittet sein.

Im Anspruch 4 ist eine bevorzugte Ausgestaltung der Pris meneinheit angegeben, gemäß der die Prismeneinheit drei optisch wirksame Flächen aufweist, von denen die Fläche, durch die der vom Objektfeld kommende Strahl in die Pris meneinheit eintritt, einen Winkel mit der Längsachse des Endoskops einschließt, eine Fläche parallel zur Längsach se und die dritte Fläche senkrecht zur Längsachse ange ordnet sind.

Handelt es sich bei dem Material der Beschichtung um ein optisch transparentes Material, kann diese für Strahlen mit einem großen Einfallswinkel nicht nur transmittierend wirken, sondern gleichzeitig auch als reflexmindernde Schicht dienen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungs beispieles unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher be schrieben, deren einzige Figur einen Längsschnitt durch ein er findungsgemäßes Endoskopobjektiv zeigt.

Das erfindungsgemäße Endoskopobjektiv, dessen Blickrich tung 11 einen Winkel ungleich 0° mit der Längsachse 12 des nicht näher dargestellten Endoskops einschließt, weist ein aus Linsen 1, 4 und 5 sowie gegebenenfalls wei teren Linsen bestehendes Linsensystem auf, das das Ob jektfeld in eine Bildebene abbildet, die senkrecht zur Längsachse 12 des Endoskops angeordnet ist. Innerhalb des Linsensystems ist eine Prismeneinheit 3 vorgesehen, in der der Strahl an zwei Grenzflächen, nämlich den Flächen 31 und 2 reflektiert wird, so daß der Strahl in der Pris meneinheit von der gewünschten Blickrichtung 11 in die Längsachse 12 des Endoskops umgelenkt wird und damit aus der Fläche 32 in die nachgeordneten Linsen 4 und 5 ein tritt.

Erfindungsgemäß ist auf der Fläche 2 der Prismeneinheit eine dünne Schicht mit üblichen Beschichtungsverfahren aufgebracht, die einen Brechungsindex aufweist, der deut lich kleiner als der Brechungsindex des Materials ist, aus dem die Prismeneinheit 3 besteht. Damit tritt an der dünnen Schicht keinen Totalreflexion gegen Luft, sondern gegen die Schicht auf. Darüber hinaus tritt auch dann eine Totalreflexion bei bestimmten Winkeln auf, wenn die Bre chungsindices der Materialien der Elemente 1 und 3 einen nur geringen Unterschied haben, oder das Material des Elements 1 sogar einen größeren Brechungsindex als das Material des Prismas 3 hat.

Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel der Erfindung be steht die dünne Schicht aus MgF_2,das einen Brechungsindex von 1,38 aufweist. Die Prismeneinheit 3 besteht aus LaSF N31, das einen Brechungsindex von 1,88 aufweist, so daß die Brechungsindexdifferenz 0,5 beträgt. Bei einer Schichtdicke, die größer als 1,2.λ, wobei λ eine typi sche Wellenlänge des verwendeten Lichts ist, erhält man eine praktisch verlustfreie Totalreflexion, wobei die aus MgF₂ bestehende dünne Schicht gleichzeitig zu einer Re flexminderung bei Transmission von ca. 50% führt.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung sind Prismen für verschiedene Blickrichtungen, wie beispielsweise 30°, 45°, 60°, 90°. . . möglich, wobei auf mechanische Abstands halter auch dann verzichtet werden kann, wenn die plan konkave Linse 1 einen mit dem Brechungsindex der Prismen einheit 3 vergleichbaren Brechungsindex hat.

Vorstehend ist die Erfindung anhand eines Ausführungsbei spiels ohne Beschränkungen des allgemeinen Erfindungsge dankens beschrieben worden. So kann die Prismeneinheit auch aus anderen Materialien als dem angegebenen Material bestehen; auch können für die dünne Schicht andere Mate rialien als MgF₂ verwendet werden. Bei anderen Blickrich tungen ist die Form der Prismeneinheit entsprechend anzu passen.

Claims

1. Endoskopobjektiv mit einer Blickrichtung, die mit der Längsachse des Endoskops einen Winkel << 0° ein schließt, mit

- einem Linsensystem, das das Objektfeld in eine Bilde bene abbildet, die senkrecht zur Längsachse angeordnet ist, und
- einer Prismeneinheit, in der der Strahl an zwei Grenz flächen reflektiert wird, so daß der Strahl in der Prismeneinheit von der gewünschten Blickrichtung in die Längsachse des Endoskops umgelenkt wird,
dadurch gekennzeichnet, daß auf der Prismeneinheit (3) auf wenigstens einer Fläche (2) eine dünne Schicht aufgebracht ist, die einen Brechungsindex aufweist, der kleiner als der Brechungsindex des Materials ist, aus dem die Prismeneinheit besteht, so daß die Total reflexion nicht gegen Luft oder das Material eines un mittelbar angrenzenden optischen Elements, sondern ge gen die Schicht erfolgt.

2. Endoskopobjektiv nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Prismeneinheit (3) zwischen Elementen (1, 4) des Objektivs angeordnet ist, und
daß ein Element (1) des Objektivs auf der Schicht auf der Prismeneinheit (3) angeordnet ist.

3. Endoskopobjektiv nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Element (1) und die Prismeneinheit (3) verkittet sind.

4. Endoskopobjektiv nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Prismeneinheit drei optisch wirksame Flächen aufweist, von denen

- die Fläche (2), durch die der vom Objektfeld kommende Strahl in die Prismeneinheit (3) eintritt, einen Win kel mit der Längsachse (5) des Endoskops einschließt, und
- eine Fläche (31) parallel zur Längsachse und
- die dritte Fläche (32) senkrecht zur Längsachse ange ordnet sind.

5. Endoskopobjektiv nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die dünne Schicht gleich zeitig als reflexmindernde Schicht wirkt.

6. Endoskopobjektiv nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Element, das auf der Schicht auf der Prismeneinheit angeordnet ist, eine plankonkave Linse ist.