DE19836285C1 - Endoskopische Optik mit verlötetem Fenster - Google Patents

Abstract

Eine endoskopische Optik mit einem Metallgehäuse, das in der zylindrischen Innenfläche einer Endöffnung mit Spalt den zylindrischen Rand eines Fensters aufnimmt, mit einer Verlötung zwischen der Innenfläche und der metallisierten Randfläche des Fensters, ist dadurch gekennzeichnet, daß das Fenster nur auf einem Lötbereich des Randes verlötet ist, der als Ringbereich einer axialen Länge geringer als die Dicke des Fensters ausgebildet ist, während die übrigen Randbereiche lötfrei gehalten sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Optik der im Oberbegriff des Anspruches 1 genannten Art.

Endoskopische Optiken weisen ein Metallgehäuse auf, das zumeist in seinem distalen Schaftbereich als Rohr und in seinem proximalen Endbereich mit einer Gehäuseerweiterung ausgebildet ist. Wenigstens am distalen Ende des Gehäuses ist ein Fenster vorgesehen, durch das die optische Einrichtung der Optik mit ei­ nem Objektiv nach außen blicken kann. Bei Endoskopen mit optischem Okular ist auch am proximalen Ende ein den Einblick ermöglichendes Fenster vorgese­ hen. Die Fenster sind üblicherweise als planparallele Platten ausgebildet, die im Randbereich mit dem Gehäuse abgedichtet verbunden sind.

Bei gattungsgemäßen Optiken erfolgt die Verbindung des Fensters mit dem Ge­ häuse durch Verlötung in einem Randspalt zwischen dem zylindrischen Rand des Fensters und einer zylindrischen Innenfläche des Gehäuses, wie dies am Beispiel des distalen Fensters in der DE 37 40 417 A1 dargestellt ist. Wie dort erläutert, ist bei gattungsgemäßen Konstruktionen, um das Löten zu ermöglichen, das nur zwischen Metalloberflächen erfolgen kann, der Fensterrand metallisiert.

Die bekannte gattungsgemäße Konstruktion zeigt eine sehr sorgfältige Verlötung des gesamten Fensterrandes. Es hat sich jedoch herausgestellt, daß dies nachteilig ist, da eine vollflächige Verlötung des Fensterrandes Spannungen im Glas er­ zeugt, die zum Bruch führen können. Dies ergibt sich insbesondere aus den heu­ tigen Anforderungen an endoskopische Optiken hinsichtlich der Sterilisierbarkeit, dic nur durch häufiges Autoklavieren, also Heißdampfsterilisierung, erfüllbar sind. Die damit verbundenen, schnellen Temperaturänderungen begünstigen Spannungsbrüche im Glas.

Eine nicht gattungsgemäße Fensterverlötung ist in der DE 196 44 729 A1 darge­ stellt. Dabei wird das zylindrische Fenster mit einem Spalt in ein Metallrohr ein­ geklebt. Auf der Innenseite des Fensters ist eine Eckverlötung auf entsprechender Ringmetallisierung der Fensterinnenfläche vorgesehen. Diese Konstruktion ist jedoch wegen des Lötvorganges innen im Rohr schwierig herzustellen und führt zu einer Verminderung der nutzbaren Fensterfläche.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine gattungsgemäße Op­ tik zu schaffen, bei der die Fensterverlötung auch bei häufigen, starken Tempe­ raturänderungen nicht zum Bruch des Fensters führt.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.

Erfindungsgemäß wird der Rand des Fensters nur an einem schmalen Ringbe­ reich, der sich über einen Teil der axialen Länge des Fensters erstreckt, mit dem Metallgehäuse verlötet. Es hat sich herausgestellt, daß damit durch die Verlötung auf das Fenster einwirkende Spannungen erheblich verringert werden und somit Spannungsbruch des Fensters ausgeschlossen werden kann. Erfindungsgemäße Optiken können über eine lange Lebenszeit mit raschen Temperaturwechseln autoklaviert werden, ohne daß Spannungsbrüche in den Fenstern auftreten.

Vorteilhaft sind die Merkmale des Anspruches 2 vorgesehen. Hierbei kann auf einfache Weise der gesamte Rand des Fensters belötet werden. Das Lot haftet nur auf dem metallisierten Lötbereich, während die übrigen Randbereiche automa­ tisch lötfrei bleiben.

Vorteilhaft sind die Merkmale des Anspruches 3 vorgesehen. Ein oder mehrere lötfrei zu haltende axiale Bereiche des Fensterrandes können mit den Lötspalt ausfüllenden Abdeckringen lötfrei gehalten werden. Nur in den axialen Bereichen des Spaltes, in denen kein Ring sitzt, erfolgt eine Lötung. Dabei kann das Fenster auf seinem gesamten Rand metallisiert sein, was den Metallisiervorgang wesent­ lich vereinfacht.

Vorteilhaft sind die Merkmale des Anspruches 4 vorgesehen. Wird das Fenster auf einem Ringbereich seines Randes verlötet, der im mittleren Bereich der axia­ len Erstreckung des Fensters liegt, so ergibt sich eine besonders günstige Span­ nungseinwirkung auf das Fensters mit besonders verringerter Bruchgefahr.

Vorteilhaft sind die Merkmale des Anspruches 5 vorgesehen. Auf diese Weise kann sehr einfach ein zur Außenseite des Lötspaltes gelegener Bereich des Fen­ sterrandes freigehalten werden, ohne daß hierzu sonstige Maßnahmen, wie z. B. ein Abdeckring, erforderlich sind.

Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ergibt sich aus An­ spruch 6. Hierbei ist ein einfach herstellbarer zylindrischer Rand des Fensters nur auf einem mittleren Ringbereich verlötet. Dieser Lötbereich wird nach außen hin durch den zurückgezogenen Rand des Gehäuses und nach innen durch einen Ab­ deckring begrenzt. Die Lötung kann sehr einfach von außen vorgenommen wer­ den. Das Fenster kann auf seinem gesamten Rand metallisiert werden. Es ergibt sich eine insgesamt sehr kostengünstig herstellbare Konstruktion hoher Span­ nungssicherheit.

In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise und schematisch dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 einen stark schematisierten Achsschnitt durch das Ende eines Op­ tikgehäuses mit Fenster und

Fig. 2-6 Ausführungsformen der Erfindung in vergrößerter Darstellung des Bereiches A in Fig. I.

Fig. 1 zeigt stark schematisiert den im Ausführungsbeispiel rohrförmigen Endbe­ reich eines Metallgehäuses 1 mit einem aus Glas oder z. B. Saphir bestehenden Fenster 2. Ein optisches System ist mit einer Stablinse 3 angedeutet. Eine Linse 4 soll ein Objektiv bzw. ein Okular andeuten.

Fig. 2 zeigt vergrößert den in Fig. 1 mit A bezeichneten Bereich in einer ersten Ausführungsform. Das Fenster 2 ist hier mit zylindrischem Rand 5 ausgebildet, der nur auf einem mittleren Ringbereich 6 (zwischen den gestrichelten Linien) metallisiert ist. Die zylindrische Innenfläche 7 des Gehäuses 1 besteht aus zur Verlötung geeignetem Metall. Wird unter geeigneter Beheizung Lotmaterial in den dargestellten Randspalt zwischen dem Fenster 2 und dem Gehäuse 1 einge­ bracht, so bildet sich die in Fig. 2 dargestellte Verlötung 8 aufgrund der Oberflä­ chenspannung des Lotmateriales nur im Bereich des Ringbereiches 6 zwischen dem Rand 5 des Fensters 2 und der Innenfläche 7 des Gehäuses 1 aus. Die nach außen und innen an die Verlötung 8 anschließenden freien Spaltbereiche bleiben lötfrei. Der schmale Ringbereich 6, auf dem das Fenster verlötet ist, sorgt dafür, daß durch die Verlötung 8 in das Glas eingeleitete Spannungen so gering bleiben, daß bei thermischer Belastung Spannungsbrüche des Fensters 2 nicht zu be­ fürchten sind.

Die Verlötung 8 könnte gemäß Fig. 2 auch in einem schmalen Ringbereich lie­ gen, der nahe der Außenseite des Fensters 2 liegt (in Fig. 2 oben) oder nahe der zum Gehäuseinneren liegenden Seite des Fensters 2. Auch dann würden sich Ver­ ringerungen der thermischen Spannungen gegenüber einer Verlötung des gesam­ ten Fensterrandes ergeben. Der in Fig. 2 dargestellte mittlere Bereich ergibt je­ doch besonders günstige Spannungsverhältnisse.

Fig. 3 zeigt eine andere Ausführungsform, bei der das Fenster 32 an seinem Rand mit einer oberen und unteren Hohlkehle 33 derart eingezogen ist, daß sich ein verbleibender zylindrischer Randbereich 35 ergibt, der auf mittlerer Höhe des Fensters (in axialer Richtung) liegt und wesentlich kürzer ist als die Dicke des Fensters 32. Auf diesem verbleibenden axialen Randbereich 35 ist im Spalt ge­ genüber der Innenzylinderfläche 7 des Gehäuses 1 die Verlötung 8 aufgebracht.

Fig. 4 zeigt eine Ausführungsform, bei der das Fenster 2 gemäß Fig. 2 mit über die gesamte Fensterdicke erstrecktem zylindrischen Rand 5 ausgebildet ist. Zur Vereinfachung der Herstellung kann bei dieser Konstruktion der gesamte zylin­ drische Rand 5 metallisiert sein. Die Begrenzung der Verlötung 8 ergibt sich bei dieser Ausführungsform durch einen Innenflansch 42 am Gehäuse 41. Die axiale Länge des Innenflansches 42 und dessen Anordnung gegenüber dem Fenster 2 bestimmt den Lötbereich, also die axiale Länge der Verlötung 8, die wiederum vorteilhaft in der Mitte des Fensters 2 liegt.

Fig. 5 zeigt eine Ausführungsform, bei der das Gehäuse 1 und das Fenster 2 der Konstruktion der Fig. 2 entsprechen. Der Rand des Fensters kann hier auf der gesamten Höhe metallisiert sein. Die Begrenzung der Verlötung 8 auf den mittle­ ren Bereich ergibt sich hier durch in den Spalt zwischen dem Rand des Fensters 2 und der zylindrischen Innenfläche 7 des Gehäuses 1 eingesetzte Abdeckringe 51 und 52, die von außen und innen die Verlötung 8 begrenzen. Die Verlötung in dem Ringkanal zwischen den Ringen 51 und 52 kann beispielsweise durch nicht dargestellte Löcher im Gehäuse 1 erfolgen oder durch Anordnung von Lötpulver zwischen den Ringen.

Fig. 6 zeigt am Beispiel eines Okularfensters 62 mit äußerer Hohlkehle 63 im Ende eines Gehäuses 61 mit Außengewinde 64 zum Aufschrauben eines Oku­ lartrichters eine weitere Konstruktionsmöglichkeit.

Das Gehäuse 61 ist hier gegenüber der außenliegenden Fläche des Fensters 62 axial zurückgezogen. Ein innenliegender Abdeckring, 52 entsprechend der Kon­ struktion gemäß Fig. 5, begrenzt den Lötbereich nach innen. Die Verlötung 8 wird, wie Fig. 6 erkennen läßt, nach innen durch den Abdeckring 52 und nach außen durch den Rand des Gehäuses 61 begrenzt. Sie liegt wiederum in der Mitte der Dicke des Fensters 62, also sehr spannungsgünstig.

Als Montagehilfe ist bei der Konstruktion der Fig. 6 am Gehäuse 61 ein innerer Absatz 65 vorgesehen, auf den das Fenster mit einem Distanzring 66 geschoben wird. Im Zusammenspiel der Lage des Absatzes 65 und der axialen Länge des Distanzringes 66 sowie des Abdeckringes 52 kann der die Verlötung 8 ergebende Lötbereich genau eingestellt werden Die Verlötung kann hier ersichtlich von au­ ßen erfolgen.

Claims (6)

1. Endoskopische Optik mit einem Metallgehäuse (1, 41, 61), das in der zy­ lindrischen Innenfläche (7) einer Endöffnung mit Spalt den zylindrischen Rand (5, 35) eines Fensters (2, 32, 62) aufnimmt, mit einer Verlötung (8) zwischen der Innenfläche (7) und der metallisierten Randfläche (5, 35) des Fensters (2, 32, 62), dadurch gekennzeichnet, daß das Fenster (2, 32, 62) nur auf einem Lötbereich des Randes (5, 35) verlötet ist, der als Ringbe­ reich (6) einer axialen Länge geringer als die Dicke des Fensters (2, 32, 62) ausgebildet ist, während die übrigen Randbereiche lötfrei gehalten sind.

2. Optik nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nur der Lötbereich (6) des Fensters (2) metallisiert ist.

3. Optik nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder übrige Rand­ bereich durch einen auf den Rand (5) des Fensters (2, 62) aufgeschobenen verlorenen Abdeckring (51, 52) freigehalten ist.

4. Optik nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Lötbereich (6, 35) auf mittlerer Höhe des Fensters (2, 32, 62) vorgesehen ist.

5. Optik nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am äußeren Rand des Spaltes zwischen dem Fenster (62) und dem Gehäuse (61) der Lötbe­ reich durch den gegenüber dem Fenster (62) axial zurückgezogenen Rand des Gehäuses (61) begrenzt ist.

6. Optik nach den Ansprüchen 3, 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Lötbereich (8) nach außen durch den gegenüber der Außenseite des Fen­ sters (62) zurückgezogenen Rand des Gehäuses (1) und nach innen durch einen im Spalt zwischen dem Rand des Fensters (62) und der Innenfläche des Gehäuses (61) angeordneten Abdeckring (52) begrenzt ist und daß der gesamte Rand des Fensters (62) metallisiert ist.