Analyse und Optimierung der Beleuchtungsoptik starrer Endoskope

Der Wirkungsgrad der Beleuchtungsoptik starrer Endoskope wird durch Einschränkungen der Étendue stark beeinträchtigt. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wird eine lichttechnische und farbmetrische Analyse verschiedener State of the Art-Endoskope und deren externer Lichtquellen durchgeführt, denen in Labortests ein Wirkungsgrad von unter 20 % nachgewiesen werden kann. Daher wird die Beleuchtungsoptik eines starren Endoskops als optomechanisches Simulationsmodell in der Software LightTools® nachgebildet, um die Ursachen für den geringen Wirkungsgrad zu identifizieren. Die Spektralverteilung der Lichtquelle sowie die Lichtverteilungskurve werden beim Austritt aus dem Lichtwellenleiter vermessen und in das Simulationsmodell implementiert. Dabei werden nicht nur die kritischen Schnittstellen sowie die Geometrie der Optik und Glasfasern untersucht, sondern auch Absorptions- und Dispersionsverluste im Material und Kleber berücksichtigt. Ein Optimierungsansatz stellt die Verwendung von Compound Parabolic Concentrators dar, mit denen jedoch lediglich eine geringere Verbesserung des Wirkungsgrads erzielt werden kann.