DE20000567U1 - Lens for light guide of an endoscope and endoscope with such a lens - Google Patents
Lens for light guide of an endoscope and endoscope with such a lensInfo
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Description
M. HOFFMANNM. HOFFMANN
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LiFaTeC GmbHLiFaTeC GmbH
Faseroptik und OptoelektronikFiber optics and optoelectronics
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"Objektiv für Lichtleiter eines Endoskops sowie Endoskop mit"Lens for light guide of an endoscope and endoscope with
einem derartigen Objektiv"such a lens"
-i--i-
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Objektiv für Lichtleiter eines Endoskops oder anderer faseroptischer Komponenten sowie ein Endoskop mit einem derartigen Objektiv, wobei das Objektiv mindestens ein optisches Element mit mindestens einer konvexen optischen Grenzfläche aufweist und wobei aus dem Lichtleiter austretendes Licht vermittels des mindestens einen optischen Elements aufgeweitet werden kann.The present invention relates to an objective for light guides of an endoscope or other fiber optic components and to an endoscope with such an objective, wherein the objective has at least one optical element with at least one convex optical interface and wherein light emerging from the light guide can be expanded by means of the at least one optical element.
Ein Objektiv und ein Endoskop der vorgenannten Art sind aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 32 42 836 Al bekannt. Das darin beschriebene Objektiv besteht im wesentlichen aus einem Linsensystem, das aus einer Konvexlinse und einer dazu passenden Konkavlinse zusammengesetzt ist. Das Objektiv wird mittels eines transparenten Glasstabes gegenüber der Stirnfläche eines innerhalb des Endoskops geführten Lichtleiters positioniert, so daß das aus dem Lichtleiter austretende Licht durch den Glasstab in das Linsensystem einfällt und aus diesem aufgeweitet in Richtung auf das zu beleuchtende Objekt austritt. Das Aufweiten des Lichtes ist unbedingt notwendig, da momentan nur Fasern oder Faserbündel, die weißes Licht transmittieren können, aus Glas oder Kunststoff mit Abstrahlwinkeln von bis zu 680C zur Verfügung stehen. Es gibt zwar auch Weitwinkelglasfasern, die generell einen Abstrahlwinkel von bis zu 1200C ermöglichen. Diese weisen aber eine hohe Absorption in bestimmten Wellenlängenbereichen des transmitierten Lichtes auf, so daß anstelle weißen Lichtes gelbes Licht auf das zu beleuchtende Objekt gesandt wird.A lens and an endoscope of the aforementioned type are known from the German laid-open specification DE 32 42 836 A1. The lens described therein essentially consists of a lens system made up of a convex lens and a matching concave lens. The lens is positioned by means of a transparent glass rod opposite the front face of a light guide guided inside the endoscope, so that the light emerging from the light guide enters the lens system through the glass rod and emerges expanded in the direction of the object to be illuminated. Expanding the light is absolutely necessary because at present the only fibers or fiber bundles available that can transmit white light are made of glass or plastic and have beam angles of up to 68 ° C. There are also wide-angle glass fibers that generally enable beam angles of up to 120 ° C. However, these have a high absorption in certain wavelength ranges of the transmitted light, so that instead of white light, yellow light is sent to the object to be illuminated.
Als nachteilig bei dem Objektiv gemäß der vorgenannten deutschen Offenlegungsschrift erweist sich, daß es ein vergleichsweise kompliziert aufgebautes Linsensystem mit aufwendig zu fertigenden sphärischen oder asphärischen Flächen verwendet.A disadvantage of the lens according to the aforementioned German patent application is that it uses a comparatively complicated lens system with spherical or aspherical surfaces that are difficult to manufacture.
Das der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Problem ist die Schaffung eines Objektivs der eingangs genannten Art, das kostengünstig herstellbar ist.The problem underlying the present invention is to create a lens of the type mentioned above that can be produced cost-effectively.
Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß das optische Element eine zumindest teilweise transparente Kugel ist. Eine Kugel ist im Gegensatz zu einem aus mehreren Komponenten bestehenden Linsensystem mit sphärischen und asphärischen Flächen wesentlich einfacher herstellbar. Trotzdem verfügt eine Kugel über zwei einander gegenüberliegende sphärische optische Grenzflächen, die zur Aufweitung des aus dem Lichtleiter austretenden Lichtes dienen können.This is achieved according to the invention in that the optical element is an at least partially transparent sphere. In contrast to a lens system consisting of several components with spherical and aspherical surfaces, a sphere is much easier to manufacture. Nevertheless, a sphere has two opposing spherical optical interfaces that can be used to expand the light emerging from the light guide.
Mit einem erfindungsgemäßen Objektiv können nicht nur die Abstrahlwinkel von Lichtleitern eines Endoskops, sondern beliebiger Glasfaserbündel bzw. beliebiger Glasfaserkomponenten vergrößert werden, so daß das aus ihnen austretende Licht aufgeweitet wird.With a lens according to the invention, not only the beam angles of light guides of an endoscope, but also of any glass fiber bundles or any glass fiber components can be increased, so that the light emerging from them is expanded.
Vorteilhafterweise kann das Objektiv eine Hülse umfassen, in der die Kugel gehaltert ist. Diese Hülse kann gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung als Hohlzylinder ausgeführt sein. Insbesondere wenn der Innendurchmesser der Hülse etwa gleich dem Außendurchmesser der Kugel ist, kann die Kugel in der Hülse auf einfachste Art klemmend gehaltert werden.The lens can advantageously comprise a sleeve in which the ball is held. According to a preferred embodiment of the present invention, this sleeve can be designed as a hollow cylinder. In particular, if the inner diameter of the sleeve is approximately equal to the outer diameter of the ball, the ball can be held in the sleeve by clamping in the simplest way.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfaßt das Objektiv weiterhin zwei zylindrische Bauteile, die zumindest teilweise transparent sind. Hier sind vorzugsweise die zylindrischen Bauteile in der Hülse gehaltert und haltern zwischen sich die Kugel. Diese Halterung der Kugel kann vorteilhafterweise dadurch realisiert werden, daß die Kugel jeweils an den ihr zugewandten Stirnseiten der zylindrischen Bauteile anliegt. Zur Halterung der Kugel in der Hülse müssen somit keine weiteren Abstandsringe oder ähnliche Halterungselemente verwendet werden. Es reichen letztlich die beiden zylindrischen Bauteile um die Kugel an der gewünschten Position zu haltern. Die Kugel und die zylindrischen Bauteile können vorteilhafterweise aus optischem Glas gefertigt sein.According to a preferred embodiment of the present invention, the lens further comprises two cylindrical components that are at least partially transparent. Here, the cylindrical components are preferably held in the sleeve and hold the ball between them. This holding of the ball can advantageously be achieved by the ball resting on the end faces of the cylindrical components facing it. No further spacer rings or similar holding elements therefore need to be used to hold the ball in the sleeve. Ultimately, the two cylindrical components are sufficient to hold the ball in the desired position. The ball and the cylindrical components can advantageously be made of optical glass.
Die zylindrischen Bauteile lassen sich ähnlich wie die Kugel preiswert herstellen.The cylindrical components can be manufactured inexpensively, similar to the ball.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist die Hülse, vorzugsweise im Bereich eines ihrer Enden, Positioniermittel auf, die der Positionierung der Hülse in einer entsprechenden Aufnahmeöffnung eines Lichtleiters eines Endoskops dienen. Diese Positioniermittel gewährleisten eine repruduzierbare Positionierung des Objektivs vor der Lichtaustrittsfläche des Lichtleiters.According to a preferred embodiment of the present invention, the sleeve has, preferably in the region of one of its ends, positioning means which serve to position the sleeve in a corresponding receiving opening of a light guide of an endoscope. These positioning means ensure a reproducible positioning of the lens in front of the light exit surface of the light guide.
Vorteilhafterweise sind die Positioniermittel als von der Außenseite der Hülse nach außen ragender umlaufender Endanschlag ausgebildet. Bei einer derartigen Ausbildung der Positioniermittel sollte innerhalb der Aufnahmeöffnung des Lichtleiters in dem Endoskop eine entsprechende Schulter angeformt sein, an der der Endanschlag zur Anlage geraten kann, so daß durch einfaches Einschieben der Hülse in die Aufnahmeöffnung bis zur Anlage des Endanschlages an der vorgenannten Schulter eine exakte Positionierung des Objektives vor der Lichtaustrittsfläche des Lichtleiters erzielt wird.The positioning means are advantageously designed as a circumferential end stop protruding from the outside of the sleeve. With such a design of the positioning means, a corresponding shoulder should be formed within the receiving opening of the light guide in the endoscope, against which the end stop can rest, so that by simply pushing the sleeve into the receiving opening until the end stop rests against the aforementioned shoulder, an exact positioning of the lens in front of the light exit surface of the light guide is achieved.
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Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlich anhand der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beiliegenden Abbildungen. Darin zeigen 5Further features and advantages of the present invention will become clear from the following description of preferred embodiments with reference to the accompanying drawings. 5
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Endoskops, in das ein erfindungsgemäßes Objektiv einfügbar ist;Fig. 1 is a perspective view of an endoscope into which an objective according to the invention can be inserted;
Fig. 2 einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Objektiv.Fig. 2 shows a longitudinal section through a lens according to the invention.
In Fig. 1 ist beispielhaft ein Endoskop 1 abgebildet, das auf seiner Stirnfläche 2 Austrittsöffnungen für Spül- und Werkzeuggänge 3 aufweist. Etwas unterhalb der Spül- und Werkzeuggänge 3 ist mittig eine Austrittsöffnung für einen Bildleiter 4 angeordnet. Neben den Austrittsöffnungen für den Bildleiter 4 sind Austrittsöffnungen für Lichtleiter 5 vorgesehen.Fig. 1 shows an example of an endoscope 1 which has outlet openings for rinsing and tool passages 3 on its front surface 2. An outlet opening for an image guide 4 is arranged in the middle slightly below the rinsing and tool passages 3. In addition to the outlet openings for the image guide 4, outlet openings for light guides 5 are provided.
Das aus Fig. 2 ersichtliche erfindungsgemäße Objektiv umfaßt eine Hülse 6, die geeignet in die entsprechende Austrittsöffnung für einen jeden der Lichtleiter 5 einbringbar ist. An dem von dem Lichtleiter 5 abgewandten Ende der Hülse 6 ist beabstandet von dem Ende ein umlaufender ringförmiger Endanschlag 12 vorgesehen, der der axialen Positionierung der Hülse 6 in der Aufnahmeöffnung für den Lichtleiter 5 dient. In Fig. 2 ist schematisch das Ende des Lichtleiters 5 abgebildet, wobei der Lichtleiter 5 aus einem Glasfaserbündel bestehen kann.The objective according to the invention shown in Fig. 2 comprises a sleeve 6 which can be suitably inserted into the corresponding exit opening for each of the light guides 5. At the end of the sleeve 6 facing away from the light guide 5, a circumferential ring-shaped end stop 12 is provided at a distance from the end, which serves for the axial positioning of the sleeve 6 in the receiving opening for the light guide 5. The end of the light guide 5 is shown schematically in Fig. 2, whereby the light guide 5 can consist of a glass fiber bundle.
In der Hülse 6 sind in dem abgebildeten Ausführungsbeispiel zwei transparente zylindrische Bauteile 7, 9 und eine zwischen diesen beiden zylindrischen Bauteilen 7, 9 eingeklemmte transparente Kugel 8 untergebracht. Das dem Lichtleiter 5 benachbarte zylindrische Bauteil 7 ist dabei in axialer Richtung etwa dreimal so lang wie das zweite zylindrische Bauteil 9. Die Durchmesser der Kugel 8 und derIn the illustrated embodiment, the sleeve 6 contains two transparent cylindrical components 7, 9 and a transparent ball 8 clamped between these two cylindrical components 7, 9. The cylindrical component 7 adjacent to the light guide 5 is approximately three times as long in the axial direction as the second cylindrical component 9. The diameters of the ball 8 and the
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zylindrischen Bauteile 7, 9 entsprechen dem Innendurchmesser der Hülse 6.cylindrical components 7, 9 correspond to the inner diameter of the sleeve 6.
In Fig. 2 sind weiterhin von dem Lichtleiter 5 ausgehende Lichtstrahlen 10a, b, c, d und 11a, b, c, d, eingezeichnet.In Fig. 2, light rays 10a, b, c, d and 11a, b, c, d emanating from the light guide 5 are also shown.
Es handelt sich hierbei um Lichtstrahlen, die jeweils etwa an dem oberen und an dem unteren Rand durch die Bauteile 7, 9 bzw. durch die Kugel 8 verlaufen. Es zeigt sich, daß durch die relativ einfache Anordnung der Bauteile 7, 9 und der Kugel 8 eine doch beträchtliche Aufweitung des Gesamtabstahlwinkels des aus dem Lichtleiter 5 austretenden Lichtes erzielt werden kann. Beispielsweise besteht die Möglichkeit, den aus dem Lichtleiter 5 austretenden Abstrahlwinkel von etwa 68° auf mindestens 120° aufzuweiten.These are light rays that pass through the components 7, 9 and the ball 8 at approximately the upper and lower edges. It can be seen that the relatively simple arrangement of the components 7, 9 and the ball 8 makes it possible to achieve a considerable widening of the overall beam angle of the light emerging from the light guide 5. For example, it is possible to widen the beam angle emerging from the light guide 5 from approximately 68° to at least 120°.
In dem erfindungsgemäßen Objektiv können die beiden Bauteile 7, 9 die Kugel 8 ohne Abstandsringe einfassen und haltern, dadurch ergibt sich eine preiswerte Herstellung.In the lens according to the invention, the two components 7, 9 can enclose and hold the ball 8 without spacer rings, thus resulting in cost-effective production.
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- 2000-01-14 DE DE20000567U patent/DE20000567U1/en not_active Expired - Lifetime
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