DE9412590U1

DE9412590U1 - Optisches Instrument

Info

Publication number: DE9412590U1
Application number: DE19949412590
Authority: DE
Original assignee: Elrog & Co Elektronenroeh GmbH
Current assignee: Elrog & Co Elektronenroeh GmbH
Priority date: 1994-08-04
Filing date: 1994-08-04
Publication date: 1994-10-13
Anticipated expiration: 2004-08-05

Description

Optisches Instrument

Die Erfindung betrifft ein optisches Instrument, insbesondere Endoskop, mit einem Gehäuse, in dem ein optisches Bauteil, z.B. eine Linse, befestigt ist.

Das Gehäuse solcher Instrumente hat die Aufgabe, die optisch wirksamen Bauteile sicher im Strahlengang zu lokalisieren und darüber hinaus störende Umwelteinflüsse von den Oberflächen der Bauteile fernzuhalten. Zur Befestigung der optisch wirksamen Bauteile innerhalb des Gehäuses werden mechanische Verschraubungen und Kitte verwendet. Die Gehäuse sind nicht hermetisch dicht. Durch Druckänderungen der Atmosphäre findet deshalb ein Gasaustausch zwischen dem Inneren des Gehäuses und der Atmosphäre statt. Die Luftfeuchte kann dann bei starken Temperaturwechseln die Leistung des Instruments infolge Beschlagen der Linsen mindern. Auch aus den verwendeten Kitten treten Stoffe aus, die Schichten auf den optisch wirksamen Bauteilen bilden und die Qualität des optischen Instruments beeinträchtigen.

Eine andere Art der Befestigung von Linsen ist beispielsweise aus der DE-AS 23 22 479 bekannt. Dort wird zum Befestigen eines optischen Linsenrohlings an einem Metallblock dieser mittels niedrig schmelzendem Metall befestigt. Nachteilig an dieser Art der Befestigung ist, daß der Linsenrohling später bearbeitet werden muß, was bei Schleifprozessen störend wirkt.

Desweiteren ist aus der DE-OS 28 43 529 ein Verfahren für die Herstellung von Glas-Metall-Verschmelzung zur Verwendung in hermetisch dichten elektrochemischen Elementen bekannt, bei der die Metallteile sowie das

Dichtungsglas in einer reduzierenden Atmosphäre während einer ausreichenden Zeitdauer auf eine Temperatur erhitzt werden, die das Glas zum Schmelzen bringt und die Verschmelzung der Teile bewirkt. Nachteilig an dieser Anordnung ist wiederrum, daß das Verfahren im Zusammenhang mit hochwertigen optischen Linsen nicht verwendbar ist, da infolge der Temperatur diese Linsen verformt.

Schließlich ist aus der DE-AS 20 18 752 ein Verfahren zum Verbinden von Metall mit Glasflächen bekannt, bei dem die zu verbindenden Flächen gegeneinander gedrückt und auf eine Verbindungstemperatur erhitzt werden, die niedriger als die Erweichungstemperatur des Glases ist. Bei diesem bekannten Verfahren ist jedoch die Auswahl des Metalls eingeschränkt, da nur bestimmte Metalle verwendet werden können.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, eine Verbindung der optischen Bauteile mit dem Gehäuse anzugeben, die derartige Nachteile vermeidet und die Befestigung endbearbeiteter optischer Bauteile ermöglicht.

Diese Aufgabe wird bei dem gattungsgemäßen optischen Instrument dadurch gelöst, daß die Verbindung zwischen optischem Bauteil und Gehäuse als Glas-Schmelzverbindung oder Lötverbindung geformt ist, die auf den Rand des optischen Bauteils beschränkt ist.

Bei Glasgehäusen kann man somit das optisch wirksame Bauteil direkt mit dem Gehäuse auf bekannte Weise verschmelzen. Da die Verbindung auf den Rand beschränkt ist, und nur dieser aufgeschmolzen wird, können auch fertige optische Bauteile verwendet werden.

Eine günstige Gestaltung bei der die optischen Oberflächen der optisch wirksamen Bauteile beim Verschmelzen geschont werden, ergibt sich, wenn an das optische Bauteil ein Flansch angeformt ist. Bei der aufgefundenen Gestalt wird lediglich der Flansch aufgeschmolzen und mit dem Gehäuse

verbunden, während das optische Bauteil weitgehend unbeeinflußt von der Wärme bleibt.

Besonders vorteilhaft ist es, daß diese Verbindung auch dann möglich ist, wenn das Gehäuse aus Metall besteht. Eine solche Glas-auf-Metall-Verschmelzung ist an sich aus der Elektrotechnik bekannt, beispielsweise wenn Elektroden durch Gaskörper hindurchgeführt werden. Diese Verbindung ist hermetisch dicht und erlaubt es, das Innere des Gehäuses mit Inertgasen zu füllen bzw. zu evakuieren.

Die beim Aufschmelzen des Flansches notwendige Erwärmung des Gehäuses hat auf das optisch wirksame Bauteil keinen nachteiligen Einfluß, wenn das optische Bauteil einen Korpus aufweist, wobei zwischen Korpus und Gehäuse ein Abstand vorgesehen ist.

Bei der Montage läßt sich das optisch wirksame Bauteil einfach positionieren, dadurch daß der Flansch als Hülse ausgebildet ist.

Wenn zwischen Flansch und Gehäuse aus Metall ein Übergangsstück aus Glas angeordnet ist, kann beispielsweise die Hülse zuerst an das Metallgehäuse angeschmolzen werden und anschließend die Endfläche einen Schliff erhalten. Das danach erfolgende Verschmelzen der Glasteile führt zu einer noch besseren Genauigkeit.

Das Zusammenfügen der Teile wird erleichtert, wenn das Gehäuse eine Anschlagfläche und eine Führungsfläche für den Flansch aufweist.

Als besonders günstige Form wurde eine Dimensionierung aufgefunden, bei der der Flansch eine Glasdicke zwischen 0,4 bis 1,2 mm, vorzugsweise 0,6 bis 0,8 mm, aufweist.

Dadurch, daß das optische Instrument ein Endoskop ist, das an beiden Enden eine Glas-auf-Metall-Schmelzverbindung des optischen Bauteils mit dem Gehäuse aufweist, kann das

Endoskop sogar im Autoklaven sterilisiert werden. Herkömmliche Endoskope sind lediglich durch Chemikalien sterilisierbar. Überraschenderweise übersteht die erfindungsgemäße Verbindung auch die hohen Druck- und Temperaturwechsel im Autoklaven ohne Schaden zu nehmen. Die erfindungsgemäße Konstruktion wirkt sich somit besonders positiv bei derartigen Endoskopen aus, die im medizinischen Bereich eingesetzt werden. Die Gefahr von Komplikationen durch Eintrag von Keimen wird somit verringert.

Besondere Vorteile zeigt die Konstruktion, wenn im Bereich des Abstandes Beleuchtungsmittel angeordnet sind, die eine Beleuchtung eines Objektes durch das Rohr ermöglichen. Speziell Lichtleiter sind zu diesem Zweck gut geeignet.

Die Erfindung wird in einer bevorzugten Ausführungsform unter Bezugnahme auf eine Zeichnung beschrieben, wobei weitere vorteilhafte Einzelheiten den Figuren der Zeichnung zu entnehmen sind. Funktionsmäßig gleiche Teile sind dabei mit denselben Bezugszeichen versehen.

Die Zeichnungen zeigen im einzelnen:

Fig. 1 schematisch einen Vertikalschnitt durch das Ende

eines Endoskops;

Fig. 2 eine alternative Ausführungsform Fig. 3 eine weitere alternative Ausführungsform Fig. 4 eine Ausführungsform mit Übergangsstück und Fig. 5 und 6

alternative Ausführungsformen mit Übergangsstück.

In Fig. 1 bezeichnet 1 das Ende eines Endoskops. Mit 2 ist ein rohrförmiges Gehäuses bezeichnet, dessen Ende von einer Linse 3 als optisch wirksames Teil verschlossen ist. Die Linse besitzt einen angeformten Flansch 4, der auf der

kreisförmigen Endfläche als Anschlagfläche 5 aufliegt und mit ihr verschmolzen ist.

Dazu wird der äußere Bereich des Flansches 4 durch geeignete Mittel aufgeheizt, bis er bei ca. 800°C rot glüht und sich honigweich mit dem Metall der Endfläche 5 verschmelzen läßt. Solche Anglasungen sind beispielsweise bei Sockelstiften von Röhren bekannt. Es kann jedoch auch eine Lötverbindung vorgesehen werden.

Die Güte des optisch wirksamen Teils der Linse 3 , die beispielsweise einen &lgr;/2-Schliff besitzt, wird dabei nicht in Mitleidenschaft gezogen. Eine Rückwirkung der Wärme aus dem metallischen Gehäuse 2 auf den Korpus 6 wird dadurch vermieden, daß zwischen Korpus 6 und Gehäuse 2 ein Abstand 7 vorgesehen ist.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Dicke des Flansches 4 und die Wandstärke des Gehäuses 2 in etwa die gleiche Größenordnung haben, d.h. nicht mehr als um den Faktor 2 voneinander abweichen. Dasselbe gilt für die Dimensionierung des Abstandes 7.

Die alternative Ausführungsform nach Fig. 2 erleichtert die Montage, da der Flansch 4 hülsenförmig ausgebildet ist und das Gehäuse außen umgreift. Dadurch ergibt sich innen eine Führungsfläche 8, die die Linse 3 auf dem rohrförmigen Gehäuse 2 zentriert. Der Flansch liegt dabei auf der Anschlagfläche 5 auf. Die Fläche, die aufgeschmolzen wird, läßt sich so vergrößern. Der gesamte hülsenförmige Teilbereich des Flansches 4 kann mit dem Gehäuse 2 verbunden werden.

Eine alternative Ausführungsform der Erfindung ist in Fig. 3 gezeigt. Hier ist die Anschlagfläche 5 als Vertiefung in das rohrförmige Gehäuse 2 eingedreht, so daß sich eine zylindrische innere Führungsfläche 8 ergibt, die die Linse 3 im Gehäuse 2 zentriert.

Ebenso wie in Fig. 1 ist auch in den Fig. 2 und 3 jeweils zwischen dem Korpus 6 und dem Gehäuse 2 ein Abstand 7 vorgesehen, der zusätzlich die Linse 3 vor nachteiligen Wärmeeinflüssen schützt.

Figuren 4, 5 und 6 zeigen Ausführungsformen mit Metallgehäusen und Übergangsstücken 9 aus Glas. Derartige Übergangsstücke bieten den Vorteil, daß die Montage und Schweiß- bzw. Lötfolge je nach den thermischen und mechanischen Erfordernissen des Einsatzfalles angepaßt werden kann. Beispielsweise kann zunächst eine Hülse an das optische Bauteil angeformt werden, und danach die Verbindung zum Metallgehäuse hergestellt werden. Durch die geeignete Montagefolge lassen sich Eigenspannungen im Material weitgehend vermeiden.

Bei Endoskopen versieht man beide Enden des Instruments entsprechend, so daß das Innere des Gehäuses hermetisch von der äußeren Atmosphäre abgeschlossen ist. Auf diese Weise ist das Endoskop überraschenderweise auch im Autoklaven sterilisierbar. Selbst für den Fall, daß im Inneren des Endoskops pathogene Keime vorhanden sein sollten, können diese durch den vorgesehenen hermetischen Abschluß des Gehäuses nicht nach außen dringen und etwaige Patienten gefährden.

7 Bezugszeichenliste

1 Ende

2 Gehäuse

3 Linse

4 Flansch

5 Anschlagfläche

6 Korpus

7 Abstand

8 Führungsfläche 9 Übergangsstück

Claims

Schutzansprüche

1. Optisches Instrument, insbesondere Endoskop, mit einem Gehäuse, in dem ein optisches Bauteil, z.B. eine Linse, befestigt ist, dadurch g e kennzeichnet, daß die Verbindung zwischen optischem Bauteil (3) und Gehäuse (2) als Glas-Schmelz verbindung oder Lötverbindung geformt ist, die auf den Rand des optischen Bauteils beschränkt ist.

2. Optisches Instrument nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß an das optische Bauteil (3) ein Flansch (4) angeformt ist.

3. Optisches Instrument nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (2) aus Metall besteht.

4. Optisches Instrument nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das optische Bauteil einen Korpus (6) aufweist, wobei zwischen Korpus (6) und Gehäuse (2) ein Abstand (7) vorgesehen ist.

5. Optisches Instrument nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Flansch (4) als Hülse ausgebildet ist.

6. Optisches Instrument nach Anspruch 1, 2, 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Flansch und Gehäuse aus Metall ein Übergangsstück aus Glas angeordnet ist.

7. Optisches Instrument nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet,

daß das Gehäuse eine Anschlagfläche und eine Führungsfläche (8) für den Flansch (4) aufweist.

8. Optisches Instrument nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5, oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Flansch (4) eine Glasdicke zwischen 0,4 bis 1,2 mm, vorzugsweise 0,6 bis 0,8 mm, aufweist.

9. Optisches Instrument nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß das optische Instrument ein Endoskop ist, das an beiden Enden eine Glas-auf-Metall-Schmelzverbindung des optischen Bauteils (3) mit dem Gehäuse (2) aufweist.

10. Optisches Instrument nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich des Abstandes (7) Beleuchtungsmittel angeordnet sind.