WO2017012854A1 - Prism arrangement for an endoscope with a lateral viewing direction, and endoscope - Google Patents

Prism arrangement for an endoscope with a lateral viewing direction, and endoscope Download PDF

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WO2017012854A1
WO2017012854A1 PCT/EP2016/065770 EP2016065770W WO2017012854A1 WO 2017012854 A1 WO2017012854 A1 WO 2017012854A1 EP 2016065770 W EP2016065770 W EP 2016065770W WO 2017012854 A1 WO2017012854 A1 WO 2017012854A1
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prism
interface
lens
endoscope
arrangement
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PCT/EP2016/065770
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Mario Bock
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Olympus Winter & Ibe Gmbh
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    • G02B23/00—Telescopes, e.g. binoculars; Periscopes; Instruments for viewing the inside of hollow bodies; Viewfinders; Optical aiming or sighting devices
    • G02B23/24—Instruments or systems for viewing the inside of hollow bodies, e.g. fibrescopes
    • G02B23/2407—Optical details
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    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B1/00—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor
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    • A61B1/00071—Insertion part of the endoscope body
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B1/00—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor
    • A61B1/00163—Optical arrangements
    • A61B1/00174—Optical arrangements characterised by the viewing angles
    • A61B1/00179—Optical arrangements characterised by the viewing angles for off-axis viewing

Definitions

  • the invention relates to a prism assembly for a side-view endoscope having two prisms and a plane input face lens defining an optical path for light rays entering a first prism of the prism array from a first interface of a first prism through a first common interface between the first prism and a second prism into the second prism and further through a second common interface between the second prism and the lens into the lens of the prism array and on the way from the first interface of the first prism to the lens at two reflective interfaces is mirrored.
  • the invention further relates to an endoscope with a lateral viewing direction and a prism arrangement arranged distally behind an entrance window and / or an entrance lens.
  • the usually two or three prisms of the prism arrangement are cemented together at common interfaces by means of optical cement.
  • the reflections take place on two reflecting boundary surfaces of the second prism of the prism arrangement which are inclined both at the optical axis of the entrance aperture and at the longitudinal axis of the endoscope.
  • the inclined reflecting interface of the second prism, at which the second reflection takes place partially forms a common interface with the first prism with which it is cemented. Through this cemented part of the beam path first passes through to get from the first into the second prism.
  • the input optical assembly typically further includes an entrance lens that focuses incoming light into the beam path that passes through the prism array.
  • This entrance lens also determines the optical axis of the optical assembly.
  • the combination of entrance lens and prism arrangement therefore also determines the opening angle of the field of view (FOV) of the endoscope, whereby further lens groups may have a further aperture effect or separate apertures for the selection of the field of view may be present.
  • FOV field of view
  • a disadvantage of this known construction is that light rays which enter from outside the predetermined field of view of the endoscope, at the first reflecting interface of the second prism can be reflected back and then reflected back to the first reflecting interface by Fresnel reflection or total reflection at the first common interface, which represents the extension of the second reflecting interface of the second prism. From here, such rays are in turn reflected back to the second reflecting interface and from there into a lens with a flat input surface. This quadruple reflection thus produces unwanted ghosting or "flares" in the image.
  • the present invention is based on the object to avoid unwanted flare in the beam path sideways looking endoscopes with a fixed sideways viewing angle.
  • a prism assembly for a side-view endoscope having two prisms and a plane input face lens defining an optical path for light rays entering a first prism of the prism array from a first interface of a first prism through a first common prism Interface between the first prism and a second prism in the second prism and further through a second common interface between the second prism and the lens in the lens of the prism array extends and on the way from the first interface of the first prism to the lens at two reflective
  • An interface is mirrored, which is further developed in that the first common interface within a tolerance range is perpendicular or parallel to an optical axis coinciding with a central beam path for light entering the first prism.
  • the inventive arrangement of the first common interface within a tolerance range perpendicular or parallel to an optical axis which coincides with a central ray path for light entering the first prism has the effect of avoiding Fresnel reflection or total reflection with further ray trajectory to the observer in this region, even for light entering from very far sideways
  • the determination of the tolerance range in which this effect is achieved is part of the scope of the optician who is responsible for planning the corresponding prism arrangements I could be of an endoscope.
  • the tolerance range is up to ⁇ 5 ° and / or is calculated so that light rays entering from outside a predetermined maximum angular range of a predetermined field of view, no Fresnel reflection or total reflection, especially with further beam path to the viewer, in the first common Experience interface. This applies to the light rays from the predetermined field of view anyway.
  • the first common interface is oriented perpendicular to the optical axis, the first of the two reflections of the beam path will occur in the second prism, while this already occurs in the first prism when the first common interface is parallel to the optical axis.
  • the optical axis coincides with the central ray path of the incoming light and becomes fixed at the optical design of the optical assembly.
  • a rotationally symmetrical entrance lens is mounted on the first interface of the first prism whose central axis of symmetry determines the optical axis and the central optical path of the optical path of the prism array.
  • the prism assembly is calculated to provide a distal optical assembly of the endoscope with the entrance lens.
  • the individual components are calculated in such a way that an optimal beam guidance with high optical quality and without loss of image angle is achieved.
  • an overlap region between the first prism and the second prism in the first common interface is dimensioned so that the optical path for a predetermined field of view angle of the endoscope completely passes through the overlap region, while rays from outside the predetermined field of view angle, except for a tolerance range to miss the overlap area. In this way it is possible to achieve a dazzling effect.
  • This is advantageously enhanced or replaced by having the overlap region and / or the entire first common interface unreflected, and / or the first common interface outside the overlap region is at least partially opaque to light rays or light absorbing.
  • the surface which forms the first common boundary surface on the side of the first prism is larger than the surface which forms the first common boundary surface on the side of the second prism.
  • This endoscope has the same features, advantages and properties as the prism arrangement contained in it.
  • Fig. 1 is a schematic representation of a known
  • Fig. 2 shows a schematic arrangement of a beam path through a further known prism arrangement
  • Fig. 3 is a schematic representation of the generation of "flares" in a known prism arrangement
  • Fig. 4a), 4b) show two variants of inventive prismatic Orders in a schematic representation.
  • a known prior art prism assembly 70 is illustrated schematically in cross-section by Applicants.
  • the prism assembly 70 comprises a first prism 10, a second prism 20, and a planar input surface lens 30, the first prism 10 having the second prism 20 and the second prism 20 having the lens 30 each having an optical cement or optical cement 40 is connected flat.
  • a central beam path 2 which enters perpendicularly through a first interface 1 1 of the first prism 1 0 and without deflection to a reflective interface 22 of the second prism 20, from where within the second prism 20 to another reflective interface 21 runs and from there in a central axis of the lens 30 is reflected parallel to a longitudinal axis of an endoscope, not shown.
  • the designated by the reference numeral 21 interface is at the same time a common interface with the first prism 10.
  • Fig. 2 shows schematically in cross section the course of a complete beam path with a central beam path 2 and peripheral beams through a very similar known prism arrangement 71, wherein the light enters through an entrance window 6 and an entrance lens 8 and through a first interface 11 into a first prism 1 0 of the prism assembly 71 occurs.
  • rale beam path 2 arranged. The beam path penetrates this interface 1 2 and is reflected twice at the reflective interfaces 21 and 22 of the second prism 20.
  • a part of the interface 22 is formed reflective, while another part, which is designated by the reference numeral 12, is continuous for the light.
  • the light of the beam path then enters the lens 30 through a common interface 31 with the second prism 20.
  • FIG. 3 shows, for a very similar known prism arrangement 72, how a large angle entering peripheral light beam 4 passes through the entrance lens 8 into the first prism 10 through the non-mirrored area of the common interface 12 into the second prism 20 and the reflective one Boundary surface 21 of the second prism 20 is reflected back at an acute angle.
  • This light beam 4 undergoes a Fresnel reflection or total reflection in this actually continuous region of the common boundary surface 12 and is mirrored back to the reflective interface 21, from which it enters the reflective region of the common interface 1 2 or the interface 22 of the second prism 20, there to be reflected in the third prism 30 there.
  • This quadruple reflected peripheral light beam 4 generates an undesirable ghosting or "flare" in the viewer.
  • Figs. 4a) and 4b two examples of prism arrangements 60, 61 according to the invention are shown, each with an entry lens 8 set in front of it and a few rays of the beam path, including a central beam path 2.
  • the beam path passes through the first prism 10 without reflection and impinges on a common boundary surface 12, which is substantially perpendicular to the optical axis and the central beam path 2 stands.
  • the double reflection takes place at the reflective interfaces 21 and 22 of the second prism 20 before the beam path enters the lens 30.
  • the geometry of the common boundary surface 12 is chosen such that a reflection back to the boundary surface does not lead to a Fresnel reflection or total reflection with a further beam path as far as the viewer in the common boundary surface 12 and thus to a further one even under large entrance angles Mirroring can lead.
  • FIG. 4b prevents this fourfold reflection by the fact that the common boundary surface 12 is arranged parallel to the central beam path 2 or to the obliquely bl ickenden optical axis input of the system.
  • the first reflection takes place at the reflective interface 1 3 of the first prism 1 0 and the second reflection at the reflective interface 21 of the second prism 20.

Abstract

The invention relates to a prism arrangement (60, 61) for an endoscope with a lateral viewing direction, said prism arrangement comprising two prisms (10, 20) and a lens (30) with a plane entrance surface, which define an optical path for the light rays entering into a first prism (10) of the prism arrangement (60, 61), said optical path extending from a first interface (11) of the first prism (10) into the second prism (20) through a first common interface between the first prism (10) and the second prism (20) and, onwards, into the lens (30) of the prism arrangement (60, 61) through a second common interface (31) between the second prism (20) and the lens (30), and being mirrored at two reflecting interfaces (13, 21, 22) on the path from the first interface (11) of the first prism (10) to the lens (30). The invention further relates to an endoscope with a lateral viewing direction and a prism arrangement (60, 61) arranged distally behind an entrance window (6) and/or an entrance lens (8). According to the invention, the first common interface (12) is, within a tolerance range, perpendicular or parallel to an optical axis which coincides with a central beam path (2) for light entering into the first prism (10).

Description

Prismenanordnung für ein Endoskop mit seitlicher Blickrichtung sowie Endoskop  Prism arrangement for an endoscope with lateral viewing direction and endoscope
Beschreibung description
Die Erfindung betrifft eine Prismenanordnung für ein Endoskop mit seitlicher Bl ickrichtung mit zwei Prismen und einer Linse mit planer Eingangsfläche, die einen optischen Pfad für in ein erstes Prisma der Prismenanordnung eintretende Lichtstrahlen definieren, der von einer ersten Grenzfläche eines ersten Prismas durch eine erste gemeinsame Grenzfläche zwischen dem ersten Prisma und einem zweiten Prisma in das zweite Prisma und weiter durch ein eine zweite gemeinsame Grenzfläche zwischen dem zweiten Prisma und der Linse in die Linse der Prismenanordnung verläuft und auf dem Weg von der ersten Grenzfläche des ersten Prismas zur Linse an zwei reflektierenden Grenzflächen gespiegelt wird . Die Erfindung betrifft weiter ein Endoskop mit seitlicher Blickrichtung und einer distal hinter einem Eintrittsfenster und/oder einer Eintrittslinse angeordneten Prismenanordnung . The invention relates to a prism assembly for a side-view endoscope having two prisms and a plane input face lens defining an optical path for light rays entering a first prism of the prism array from a first interface of a first prism through a first common interface between the first prism and a second prism into the second prism and further through a second common interface between the second prism and the lens into the lens of the prism array and on the way from the first interface of the first prism to the lens at two reflective interfaces is mirrored. The invention further relates to an endoscope with a lateral viewing direction and a prism arrangement arranged distally behind an entrance window and / or an entrance lens.
Seitwärts bl ickende Endoskope mit festem vom Geradeausblick ab- weichenden Bl ickwinkel weisen üblicherweise eine Prismenanord- nung aus mehreren Prismen auf, die den unter einem Winkel zur Längsachse des Endoskops eintretenden Strahlengang zweimal reflektieren und seitenrichtig in die Richtung des Endoskopschafts umlenken. Sideways-looking endoscopes with a fixed straight-line view As a result, differing viewing angles usually have a prism arrangement consisting of a plurality of prisms, which reflect twice the beam path entering at an angle to the longitudinal axis of the endoscope and deflect it laterally in the direction of the endoscope shaft.
Die üblicherweise zwei oder drei Prismen der Prismenanordnung sind an gemeinsamen Grenzflächen mittels optischen Kitts bzw. Zements miteinander verkittet. Bei bekannten Prismenanordnungen der Anmelderin finden die Reflexionen an zwei sowohl zur optischen Achse der Eintrittsl inse als auch zur Längsachse des Endoskopschafts schräg stehenden reflektierenden Grenzflächen des zweiten Prismas der Prismenanordnung statt. Die schrägstehende reflektierende Grenzfläche des zweiten Prismas, an der die zweite Reflexion stattfindet, bildet teilweise eine gemeinsame Grenzfläche mit dem ersten Prisma, mit dem es verkittet ist. Durch diesen verkitteten Teil tritt der Strahlengang zunächst hindurch, um vom ersten in das zweite Prisma zu gelangen . The usually two or three prisms of the prism arrangement are cemented together at common interfaces by means of optical cement. In the applicant's known prism arrangements, the reflections take place on two reflecting boundary surfaces of the second prism of the prism arrangement which are inclined both at the optical axis of the entrance aperture and at the longitudinal axis of the endoscope. The inclined reflecting interface of the second prism, at which the second reflection takes place, partially forms a common interface with the first prism with which it is cemented. Through this cemented part of the beam path first passes through to get from the first into the second prism.
Die optische Eingangsbaugruppe umfasst üblicherweise weiterhin eine Eintrittslinse, die eintretendes Licht in den Strahlengang bündelt, der durch die Prismengruppe hindurchtritt. Diese Eintrittslinse bestimmt auch die optische Achse der optischen Baugruppe. Die Kombination aus Eintrittslinse und Prismenanordnung bestimmt daher auch den Öffnungswinkel des Bl ickfelds („Field of View", FOV) des Endoskops, wobei weitere Linsengruppen eine weitere Blendenwirkung haben können oder eigene Blenden für die Auswahl des Blickfeldes vorhanden sein können . The input optical assembly typically further includes an entrance lens that focuses incoming light into the beam path that passes through the prism array. This entrance lens also determines the optical axis of the optical assembly. The combination of entrance lens and prism arrangement therefore also determines the opening angle of the field of view (FOV) of the endoscope, whereby further lens groups may have a further aperture effect or separate apertures for the selection of the field of view may be present.
Nachteilig ist bei dieser bekannten Bauweise, dass Lichtstrahlen, die von außerhalb des vorbestimmten Blickfelds des Endoskops eintreten, an der ersten reflektierenden Grenzfläche des zweiten Pris- mas zurückgespiegelt werden können und dann an der ersten gemeinsamen Grenzfläche, die die Verlängerung der zweiten reflektierenden Grenzfläche des zweiten Prismas darstellt, durch Fresnel- Reflexion bzw. Totalreflexion wiederum zur ersten reflektierenden Grenzfläche zurückreflektiert werden . Von hier werden solche Strahlen wiederum zur zweiten reflektierenden Grenzfläche zurückgespiegelt und von dort in eine Linse mit planer Eingangsfläche hinein. Diese vierfache Reflexion erzeugt auf diese Weise unerwünschte Geisterbilder oder„Flares" im Bild . A disadvantage of this known construction is that light rays which enter from outside the predetermined field of view of the endoscope, at the first reflecting interface of the second prism can be reflected back and then reflected back to the first reflecting interface by Fresnel reflection or total reflection at the first common interface, which represents the extension of the second reflecting interface of the second prism. From here, such rays are in turn reflected back to the second reflecting interface and from there into a lens with a flat input surface. This quadruple reflection thus produces unwanted ghosting or "flares" in the image.
Der vorliegenden Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, unerwünschten Flare im Strahlengang seitwärts blickender Endoskope mit fixem Seitwärtsblickwinkel zu vermeiden . The present invention is based on the object to avoid unwanted flare in the beam path sideways looking endoscopes with a fixed sideways viewing angle.
Diese Aufgabe wird durch eine Prismenanordnung für ein Endoskop mit seitlicher Bl ickrichtung mit zwei Prismen und einer Linse mit planer Eingangsfläche, die einen optischen Pfad für in ein erstes Prisma der Prismenanordnung eintretende Lichtstrahlen definieren, der von einer ersten Grenzfläche eines ersten Prismas durch eine erste gemeinsame Grenzfläche zwischen dem ersten Prisma und einem zweiten Prisma in das zweite Prisma und weiter durch ein eine zweite gemeinsame Grenzfläche zwischen dem zweiten Prisma und der Linse in die Linse der Prismenanordnung verläuft und auf dem Weg von der ersten Grenzfläche des ersten Prismas zur Linse an zwei reflektierenden Grenzflächen gespiegelt wird, gelöst, die dadurch weitergebildet ist, dass die erste gemeinsame Grenzfläche innerhalb eines Toleranzbereichs senkrecht oder parallel zu einer optischen Achse ist, die mit einem zentralen Strahlengang für in das erste Prisma eintretendes Licht zusammenfällt. This object is achieved by a prism assembly for a side-view endoscope having two prisms and a plane input face lens defining an optical path for light rays entering a first prism of the prism array from a first interface of a first prism through a first common prism Interface between the first prism and a second prism in the second prism and further through a second common interface between the second prism and the lens in the lens of the prism array extends and on the way from the first interface of the first prism to the lens at two reflective An interface is mirrored, which is further developed in that the first common interface within a tolerance range is perpendicular or parallel to an optical axis coinciding with a central beam path for light entering the first prism.
Die erfindungsgemäße Anordnung der ersten gemeinsamen Grenzfläche innerhalb eines Toleranzbereichs senkrecht oder parallel zu einer optischen Achse, die mit einem zentralen Strahlengang für in das erste Prisma eintretendes Licht zusammenfällt, hat den Effekt, dass eine Fresnel-Reflexion oder Totalreflexion mit weiterem Strahlverlauf bis zum Betrachter in diesem Bereich auch für von sehr weit seitwärts eintretendes Licht vermieden wird, so dass unerwünschte Geisterbilder oder „Flare" wirksam verhindert werden . Die Bestimmung des Toleranzbereichs, in dem dieser Effekt erzielt wird, gehört zum Aufgabengebiet des Optikers, der mit der Planung entsprechender Prismenanordnungen betraut ist. Der Toleranzbereich wird für jede individuelle Prismenanordnung bzw. jede individuelle Optik eines Endoskops unterschiedl ich sein . The inventive arrangement of the first common interface within a tolerance range perpendicular or parallel to an optical axis which coincides with a central ray path for light entering the first prism has the effect of avoiding Fresnel reflection or total reflection with further ray trajectory to the observer in this region, even for light entering from very far sideways The determination of the tolerance range in which this effect is achieved is part of the scope of the optician who is responsible for planning the corresponding prism arrangements I could be of an endoscope.
Vorzugsweise beträgt der Toleranzbereich bis zu ±5° und/oder ist so berechnet, dass Lichtstrahlen, die von außerhalb eines vorbestimmten maximalen Winkelbereichs eines vorbestimmten Sichtfeldes eintreten, keine Fresnel-Reflexion oder Totalreflexion, insbesondere mit weiterem Strahlverlauf bis zum Betrachter, in der ersten gemeinsamen Grenzfläche erfahren . Dies gilt für die Lichtstrahlen aus dem vorbestimmten Sichtfeld ohnehin . Preferably, the tolerance range is up to ± 5 ° and / or is calculated so that light rays entering from outside a predetermined maximum angular range of a predetermined field of view, no Fresnel reflection or total reflection, especially with further beam path to the viewer, in the first common Experience interface. This applies to the light rays from the predetermined field of view anyway.
Dies war mit den bisher verwendeten Prismenanordnungen, bei denen die erste gemeinsame Grenzfläche schräg zur optischen Achse verlief, nicht möglich . In diesem Fall ergab sich, wie in den meisten Fällen bei großem Einstrahlwinkel, eine vierfache Reflexion und somit die unerwünschten Geisterbilder. This was not possible with the previously used prism arrangements in which the first common interface was oblique to the optical axis. In this case, as in most cases with a large angle of incidence, a fourfold reflection and thus the unwanted ghosting resulted.
Wenn die erste gemeinsame Grenzfläche senkrecht zur optischen Achse ausgerichtet ist, wird die erste der beiden Reflexionen des Strahlengangs im zweiten Prisma auftreten, während diese bereits im ersten Prisma auftritt, wenn die erste gemeinsame Grenzfläche parallel zur optischen Achse ist. Die optische Achse fällt zusammen mit dem zentralen Strahlengang des eintretenden Lichts und wird bei dem optischen Design der optischen Baugruppe festgelegt. If the first common interface is oriented perpendicular to the optical axis, the first of the two reflections of the beam path will occur in the second prism, while this already occurs in the first prism when the first common interface is parallel to the optical axis. The optical axis coincides with the central ray path of the incoming light and becomes fixed at the optical design of the optical assembly.
Vorteilhafterweise ist eine rotationssymmetrische Eintrittslinse auf der ersten Grenzfläche des ersten Prismas befestigt, deren zentrale Symmetrieachse die optische Achse und den zentralen Strahlengang des optischen Pfades der Prismenanordnung bestimmt. Die Prismenanordnung ist so berechnet, dass sie mit der Eintrittslinse zusammen eine distale optische Baugruppe des Endoskops ergibt. Die einzelnen Komponenten werden so aufeinander berechnet, dass eine optimale Strahlführung bei hoher optischer Qualität und ohne Verlust an Bildwinkel erreicht wird . Advantageously, a rotationally symmetrical entrance lens is mounted on the first interface of the first prism whose central axis of symmetry determines the optical axis and the central optical path of the optical path of the prism array. The prism assembly is calculated to provide a distal optical assembly of the endoscope with the entrance lens. The individual components are calculated in such a way that an optimal beam guidance with high optical quality and without loss of image angle is achieved.
In einer vorteilhaften Weiterbildung ist ein Überlappungsbereich zwischen dem ersten Prisma und dem zweiten Prisma in der ersten gemeinsamen Grenzfläche so dimensioniert, dass der optische Pfad für einen vorbestimmten Sichtfeldwinkel des Endoskops vollständig den Überlappungsbereich durchquert, während Strahlen von außerhalb des vorbestimmten Sichtfeldwinkels, bis auf einen Toleranzbereich, den Überlappungsbereich verfehlen. Auf diese Weise ist es möglich, eine Blendenwirkung zu erzielen . Dies wird vorteilhafterweise dadurch verstärkt oder ersetzt, dass der Überlappungsbereich und/oder die gesamte erste gemeinsame Grenzfläche unverspiegelt ist, und/oder, dass die erste gemeinsame Grenzfläche außerhalb des Überlappungsbereichs wenigstens teilweise für Lichtstrahlen undurchlässig oder Licht absorbierend ist. In an advantageous development, an overlap region between the first prism and the second prism in the first common interface is dimensioned so that the optical path for a predetermined field of view angle of the endoscope completely passes through the overlap region, while rays from outside the predetermined field of view angle, except for a tolerance range to miss the overlap area. In this way it is possible to achieve a dazzling effect. This is advantageously enhanced or replaced by having the overlap region and / or the entire first common interface unreflected, and / or the first common interface outside the overlap region is at least partially opaque to light rays or light absorbing.
In einer bevorzugten Weiterbildung der Prismenanordnung ist vorgesehen, dass die Fläche, die auf Seiten des ersten Prismas die erste gemeinsame Grenzfläche bildet, größer ist als die Fläche, die auf Seiten des zweiten Prismas die erste gemeinsame Grenzfläche bildet. Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird auch gelöst durch ein Endoskop mit seitlicher Blickrichtung und einer distal hinter einem Eintrittsfenster und/oder einer Eintrittslinse angeordneten erfindungsgemäßen zuvor beschriebenen Prismenanordnung . In a preferred refinement of the prism arrangement, it is provided that the surface which forms the first common boundary surface on the side of the first prism is larger than the surface which forms the first common boundary surface on the side of the second prism. The object underlying the invention is also achieved by an endoscope with a lateral viewing direction and a prism arrangement according to the invention which is arranged distally behind an entrance window and / or an entrance lens.
Dieses Endoskop hat die gleichen Merkmale, Vorteile und Eigenschaften wie die in ihm enthaltene Prismenanordnung . This endoscope has the same features, advantages and properties as the prism arrangement contained in it.
Weitere Merkmale der Erfindung werden aus der Beschreibung erfindungsgemäßer Ausführungsformen zusammen mit den Ansprüchen und den beigefügten Zeichnungen ersichtlich . Erfindungsgemäße Ausführungsformen können einzelne Merkmale oder eine Kombination mehrerer Merkmale erfüllen . Further features of the invention will become apparent from the description of embodiments according to the invention together with the claims and the accompanying drawings. Embodiments of the invention may satisfy individual features or a combination of several features.
Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, wobei bezüglich aller im Text nicht näher erläuterten erfindungsgemäßen Einzelheiten ausdrücklich auf die Zeichnungen verwiesen wird . Es zeigen : The invention will be described below without limiting the general inventive idea by means of embodiments with reference to the drawings, reference being expressly made to the drawings with respect to all in the text unspecified details of the invention. Show it :
Fig . 1 eine schematische Darstellung einer bekannten Fig. 1 is a schematic representation of a known
Prismenanordnung  prism assembly
Fig . 2 eine schematische Anordnung eines Strahlengangs durch eine weitere bekannte Prismenanordnung, Fig. 2 shows a schematic arrangement of a beam path through a further known prism arrangement,
Fig . 3 eine schematische Darstellung der Erzeugung von „Flares" in einer bekannten Prismenanordnung und Fig. 3 is a schematic representation of the generation of "flares" in a known prism arrangement and
Fig . 4a), 4b) zwei Varianten erfindungsgemäßer Prismenan- Ordnungen in schematischer Darstellung. Fig. 4a), 4b) show two variants of inventive prismatic Orders in a schematic representation.
In den Zeichnungen sind jeweils gleiche oder gleichartige Elemente und/oder Teile mit denselben Bezugsziffern versehen, so dass von einer erneuten Vorstellung jeweils abgesehen wird. In the drawings, the same or similar elements and / or parts are provided with the same reference numerals, so that apart from a new idea each.
In Fig . 1 ist eine bekannte Prismenanordnung 70 nach der üblichen Bauart der Anmelderin schematisch im Querschnitt dargestellt. Die Prismenanordnung 70 umfasst ein erstes Prisma 1 0, ein zweites Prisma 20 und eine Linse 30 mit planer Eingangsfläche, wobei das erste Prisma 10 mit dem zweiten Prisma 20 und das zweite Prisma 20 mit der Linse 30 jeweils mit einem optischen Kitt oder optischen Zement 40 flächig verbunden ist. Ebenfalls dargestellt ist ein zentraler Strahlengang 2, der senkrecht durch eine erste Grenzfläche 1 1 des ersten Prismas 1 0 eintritt und ohne Ablenkung bis zu einer reflektierenden Grenzfläche 22 des zweiten Prismas 20 verläuft, von wo es innerhalb des zweiten Prismas 20 zu einer weiteren reflektierenden Grenzfläche 21 läuft und von dort in eine zentrale Achse der Linse 30 parallel zu einer Längsachse eines nicht dargestellten Endoskops reflektiert wird . Die mit dem Bezugszeichen 21 bezeichnete Grenzfläche ist gleichzeitig eine gemeinsame Grenzfläche mit dem ersten Prisma 1 0. In Fig. 1, a known prior art prism assembly 70 is illustrated schematically in cross-section by Applicants. The prism assembly 70 comprises a first prism 10, a second prism 20, and a planar input surface lens 30, the first prism 10 having the second prism 20 and the second prism 20 having the lens 30 each having an optical cement or optical cement 40 is connected flat. Also shown is a central beam path 2, which enters perpendicularly through a first interface 1 1 of the first prism 1 0 and without deflection to a reflective interface 22 of the second prism 20, from where within the second prism 20 to another reflective interface 21 runs and from there in a central axis of the lens 30 is reflected parallel to a longitudinal axis of an endoscope, not shown. The designated by the reference numeral 21 interface is at the same time a common interface with the first prism 10.
Fig . 2 zeigt schematisch im Querschnitt den Verlauf eines vollständigen Strahlengangs mit einem zentralen Strahlengang 2 und peripheren Strahlen durch eine sehr ähnl iche bekannte Prismenanordnung 71 , wobei das Licht durch ein Eintrittsfenster 6 und eine Eintrittslinse 8 eintritt und durch eine erste Grenzfläche 1 1 in ein erstes Prisma 1 0 der Prismenanordnung 71 eintritt. Wie bereits im Beispiel der Fig . 1 ist auch in Fig . 2 die gemeinsame Grenzfläche 1 2 zwischen dem ersten Prisma 1 0 und dem zweiten Prisma 20 unter einem schrägen Winkel zur zentralen optischen Achse bzw. zum zent- ralen Strahlengang 2 angeordnet. Der Strahlengang durchdringt diese Grenzfläche 1 2 und wird an den reflektierenden Grenzflächen 21 und 22 des zweiten Prismas 20 zweimal reflektiert. Hierfür ist ein Teil der Grenzfläche 22 reflektierend ausgebildet, während ein anderer Teil, der mit dem Bezugszeichen 12 gekennzeichnet ist, für das Licht durchgängig ist. Fig. 2 shows schematically in cross section the course of a complete beam path with a central beam path 2 and peripheral beams through a very similar known prism arrangement 71, wherein the light enters through an entrance window 6 and an entrance lens 8 and through a first interface 11 into a first prism 1 0 of the prism assembly 71 occurs. As already in the example of FIG. 1 is also shown in FIG. 2, the common interface 1 2 between the first prism 10 and the second prism 20 at an oblique angle to the central optical axis or to the central prism 20. rale beam path 2 arranged. The beam path penetrates this interface 1 2 and is reflected twice at the reflective interfaces 21 and 22 of the second prism 20. For this purpose, a part of the interface 22 is formed reflective, while another part, which is designated by the reference numeral 12, is continuous for the light.
Das Licht des Strahlengangs tritt dann in die Linse 30 durch eine gemeinsame Grenzfläche 31 mit dem zweiten Prisma 20 ein . The light of the beam path then enters the lens 30 through a common interface 31 with the second prism 20.
Fig . 3 zeigt für eine sehr ähnliche bekannte Prismenanordnung 72, wie ein unter einem großen Winkel eintretender peripherer Lichtstrahl 4 durch die Eintrittslinse 8 in das erste Prisma 1 0 gelangt, durch den unverspiegelten Bereich der gemeinsamen Grenzfläche 12 in das zweite Prisma 20 hinein und an der reflektierenden Grenzfläche 21 des zweiten Prismas 20 unter einem spitzen Winkel zurückreflektiert wird . Dieser Lichtstrahl 4 erfährt in diesem eigentlich durchgängigen Bereich der gemeinsamen Grenzfläche 12 eine Fresnel-Reflexion oder Totalreflexion und wird zurück zur reflektierenden Grenzfläche 21 gespiegelt, woraus er in den reflektierenden Bereich der gemeinsamen Grenzfläche 1 2 bzw. der Grenzfläche 22 des zweiten Prisma 20 gelangt, um dort in das dritte Prisma 30 hineingespiegelt zu werden . Dieser vierfach reflektierte periphere Lichtstrahl 4 erzeugt beim Betrachter ein unerwünschtes Geisterbild bzw.„Flare". Fig. FIG. 3 shows, for a very similar known prism arrangement 72, how a large angle entering peripheral light beam 4 passes through the entrance lens 8 into the first prism 10 through the non-mirrored area of the common interface 12 into the second prism 20 and the reflective one Boundary surface 21 of the second prism 20 is reflected back at an acute angle. This light beam 4 undergoes a Fresnel reflection or total reflection in this actually continuous region of the common boundary surface 12 and is mirrored back to the reflective interface 21, from which it enters the reflective region of the common interface 1 2 or the interface 22 of the second prism 20, there to be reflected in the third prism 30 there. This quadruple reflected peripheral light beam 4 generates an undesirable ghosting or "flare" in the viewer.
In den Fig . 4a) und 4b) sind zwei Beispiele erfindungsgemäßer Prismenanordnungen 60, 61 mit jeweils einer davor gesetzten Eintrittslinse 8 und einigen Strahlen des Strahlengangs einschließl ich eines zentralen Strahlengangs 2 gezeigt. In Fig . 4a) durchquert der Strahlengang das erste Prisma 10 ohne Spiegelung und trifft auf eine gemeinsame Grenzfläche 12, die im Wesentlichen senkrecht zur optischen Achse bzw. zum zentralen Strahlengang 2 steht. Wie in den vorangegangenen Beispielen findet die zweifache Reflexion an den reflektierenden Grenzflächen 21 und 22 des zweiten Prismas 20 statt, bevor der Strahlengang in die Linse 30 eintritt. In dieser erfindungsgemäßen Prismenanordnung 60 ist die Geometrie der gemeinsamen Grenzfläche 12 so gewählt, dass eine Reflexion zurück zu der Grenzfläche auch unter großen Eintrittswinkeln nicht zu einer Fresnel-Reflexion oder Totalreflexion mit weiterem Strahlverlauf bis zum Betrachter in der gemeinsamen Grenzfläche 12 und somit zu einer weiteren Spiegelung führen kann . In the Figs. 4a) and 4b), two examples of prism arrangements 60, 61 according to the invention are shown, each with an entry lens 8 set in front of it and a few rays of the beam path, including a central beam path 2. In Fig. 4a), the beam path passes through the first prism 10 without reflection and impinges on a common boundary surface 12, which is substantially perpendicular to the optical axis and the central beam path 2 stands. As in the previous examples, the double reflection takes place at the reflective interfaces 21 and 22 of the second prism 20 before the beam path enters the lens 30. In this prism arrangement 60 according to the invention, the geometry of the common boundary surface 12 is chosen such that a reflection back to the boundary surface does not lead to a Fresnel reflection or total reflection with a further beam path as far as the viewer in the common boundary surface 12 and thus to a further one even under large entrance angles Mirroring can lead.
Ähnlich ist in Fig . 4b) diese vierfache Spiegelung dadurch verhindert, dass die gemeinsame Grenzfläche 12 parallel zum zentralen Strahlengang 2 bzw. zur schräg bl ickenden optischen Achse eingangs des Systems angeordnet ist. Hier erfolgt die erste Reflexion an der reflektierenden Grenzfläche 1 3 des ersten Prismas 1 0 und die zweite Reflexion an der reflektierenden Grenzfläche 21 des zweiten Prismas 20. Auch hier ergibt sich keine geometrische Möglichkeit dafür, dass Lichtstrahlen, die unter großen Winkeln in die Eintrittslinse 8 eintreten, zur gemeinsamen Grenzfläche 1 2 zurückreflektiert werden und dort eine Fresnel-Reflexion oder Totalreflexion mit weiterem Strahlverlauf bis zum Betrachter durchlaufen, um als Geisterbild oder„Flare" beim Betrachter zu erscheinen . Similarly, in FIG. 4b) prevents this fourfold reflection by the fact that the common boundary surface 12 is arranged parallel to the central beam path 2 or to the obliquely bl ickenden optical axis input of the system. Here, the first reflection takes place at the reflective interface 1 3 of the first prism 1 0 and the second reflection at the reflective interface 21 of the second prism 20. Again, there is no geometric possibility that light rays entering at large angles in the entrance lens. 8 enter, reflected back to the common interface 1 2 and there pass through a Fresnel reflection or total reflection with a further beam path to the viewer to appear as a ghost or "flare" in the viewer.
Alle genannten Merkmale, auch die den Zeichnungen allein zu entnehmenden sowie auch einzelne Merkmale, die in Kombination mit anderen Merkmalen offenbart sind, werden allein und in Kombination als erfindungswesentlich angesehen . Erfindungsgemäße Ausführungsformen können durch einzelne Merkmale oder eine Kombination mehrerer Merkmale erfüllt sein. Im Rahmen der Erfindung sind Merkmale, die mit „insbesondere" oder „vorzugsweise" gekennzeichnet sind, als fakultative Merkmale zu verstehen . Bezugszeichenliste All mentioned features, including the drawings alone to be taken as well as individual features that are disclosed in combination with other features are considered alone and in combination as essential to the invention. Embodiments of the invention may be accomplished by individual features or a combination of several features. In the context of the invention, features which are identified by "particular" or "preferably" are to be understood as optional features. LIST OF REFERENCE NUMBERS
2 zentraler Strahlengang 2 central beam path
4 peripherer Lichtstrahl  4 peripheral light beam
6 Eintrittsfenster  6 entrance window
8 Eintrittslinse  8 entrance lens
1 0 erstes Prisma  1 0 first prism
1 1 erste Grenzfläche  1 1 first interface
1 2 erste gemeinsame Grenzfläche 1 2 first common interface
1 3 reflektierende Grenzfläche1 3 reflective interface
20 zweites Prisma 20 second prism
21 reflektierende Grenzfläche 21 reflective interface
22 reflektierende Grenzfläche22 reflective interface
30 Linse 30 lens
31 zweite gemeinsame Grenzfläche 31 second common interface
40 optischer Zement 40 optical cement
60 Prismenanordnung 60 prism arrangement
61 Prismenanordnung61 prism arrangement
70 Prismenanordnung70 prism arrangement
71 Prismenanordnung71 prism arrangement
72 Prismenanordnung 72 prism arrangement

Claims

Prismenanordnung für ein Endoskop mit seitlicher Blickrichtung sowie Endoskop Patentansprüche Prism arrangement for an endoscope with lateral viewing direction and endoscope claims
1 . Prismenanordnung (60, 61 ) für ein Endoskop mit seitlicher Blickrichtung mit zwei Prismen (1 0, 20) und einer Linse (30) mit planer Eingangsfläche, die einen optischen Pfad für in ein erstes Prisma (1 0) der Prismenanordnung (60, 61 ) eintretende Lichtstrahlen definieren, der von einer ersten Grenzfläche (1 1 ) des ersten Prismas (1 0) durch eine erste gemeinsame Grenzfläche zwischen dem ersten Prisma (10) und einem zweiten Prisma (20) in das zweite Prisma (20) und weiter durch ein eine zweite gemeinsame Grenzfläche (31 ) zwischen dem zweiten Prisma (20) und der Linse (30) in die Linse (30) der Prismenanordnung (60, 61 ) verläuft und auf dem Weg von der ersten Grenzfläche (1 1 ) des ersten Prismas (1 0) zur Linse (30) an zwei reflektierenden Grenzflächen (1 3, 21 , 22) gespiegelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die erste gemeinsame Grenzfläche (12) innerhalb eines Toleranzbereichs senkrecht oder parallel zu einer optischen Achse ist, die mit einem zentralen Strahlengang (2) für in das erste Prisma (1 0) eintretendes Licht zusammenfällt. 1 . A prism assembly (60, 61) for a side-looking endoscope having two prisms (10, 20) and a plane input lens (30) having an optical path for into a first prism (10) of the prism assembly (60, 61 ) entering from a first interface (1 1) of the first prism (1 0) through a first common interface between the first prism (10) and a second prism (20) in the second prism (20) and on a second common interface (31) between the second prism (20) and the lens (30) extends into the lens (30) of the prism assembly (60, 61) and on the way from the first interface (11) of the first prism (1 0) is mirrored to the lens (30) at two reflective interfaces (1 3, 21, 22), characterized in that the first common interface (12) is within a tolerance range perpendicular or parallel to an optical axis coincident with a central Beam path (2) for in the first prism (1 0) entering light coincides.
Prismenanordnung (60, 61 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Toleranzbereich bis zu ±5° beträgt und/oder so berechnet ist, dass Lichtstrahlen, die von außerhalb eines vorbestimmten maximalen Winkelbereichs eines vorbestimmten Sichtfeldes eintreten, keine Fresnel-Reflexion oder Totalreflexion in der ersten gemeinsamen Grenzfläche (1 2) erfahren . A prism assembly (60, 61) according to claim 1, characterized in that the tolerance range is up to ± 5 ° and / or calculated such that light rays entering from outside a predetermined maximum angular range of a predetermined field of view do not undergo Fresnel reflection or total reflection in the first common interface (1 2).
Prismenanordnung (60, 61 ) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine rotationssymmetrische Eintrittslinse (1 0) auf der ersten Grenzfläche (1 1 ) des ersten Prismas befestigt ist, deren zentrale Symmetrieachse die optische Achse und den zentralen Strahlengang (2) des optischen Pfades der Prismenanordnung (60, 61 ) bestimmt. Prism arrangement (60, 61) according to claim 1 or 2, characterized in that a rotationally symmetrical entrance lens (1 0) on the first interface (1 1) of the first prism is fixed, the central axis of symmetry of the optical axis and the central beam path (2) the optical path of the prism array (60, 61) determined.
Prismenanordnung (60, 61 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Überlappungsbereich zwischen dem ersten Prisma (10) und dem zweiten Prisma (20) in der ersten gemeinsamen Grenzfläche (1 2) so dimensioniert ist, dass der optische Pfad für einen vorbestimmten Sichtfeldwinkel des Endoskops vollständig den Überlappungsbereich durchquert, während Strahlen von außerhalb des vorbestimmten Sichtfeldwinkels, bis auf einen Toleranzbereich, den Überlappungsbereich verfehlen . Prism arrangement (60, 61) according to one of claims 1 to 3, characterized in that an overlap region between the first prism (10) and the second prism (20) in the first common interface (1 2) is dimensioned so that the optical Path for a predetermined field of view angle of the endoscope completely traverses the overlap region, while rays from outside the predetermined field of view angle, except for a tolerance range, miss the overlap area.
Prismenanordnung (60, 61 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Überlappungsbereich und/oder die gesamte erste gemeinsame Grenzfläche (12) un- verspiegelt ist. Prism arrangement (60, 61) according to one of claims 1 to 4, characterized in that the overlapping area and / or the entire first common boundary surface (12) is uncoated.
6. Prismenanordnung (60, 61 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die erste gemeinsame Grenzfläche (12) außerhalb des Überlappungsbereichs wenigstens teilweise für Lichtstrahlen undurchlässig oder Licht absorbierend ist. 6. prism arrangement (60, 61) according to one of claims 1 to 5, characterized in that the first common interface (12) outside the overlap region is at least partially impermeable to light rays or light absorbing.
7. Prismenanordnung (60, 61 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Fläche, die auf Seiten des ersten Prismas (1 0) die erste gemeinsame Grenzfläche (1 2) bildet, größer ist als die Fläche, die auf Seiten des zweiten Prismas (20) die erste gemeinsame Grenzfläche (1 2) bildet. 7. prism arrangement (60, 61) according to one of claims 1 to 6, characterized in that the surface which forms the first common boundary surface (1 2) on the side of the first prism (1 0), is greater than the area on the side of the second prism (20) forms the first common interface (1 2).
8. Endoskop mit seitlicher Bl ickrichtung und einer distal hinter einem Eintrittsfenster (6) und/oder einer Eintrittslinse (8) angeordneten Prismenanordnung (60, 61 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 7. 8. An endoscope with a lateral direction of view and a prism arrangement (60, 61) arranged distally behind an entrance window (6) and / or an entry lens (8) according to one of claims 1 to 7.
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