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Optisches System zur Weiterleitung eines Bildes und mit einem solchen versehenes Endoskop
Die Erfindung bezieht sich auf ein optisches System zur Weiterleitung eines optischen Bildes über mehrere Zwischenabbildungen. zwischen denen telezentrischer Strahlengang herrscht, insbesondere für
Endoskope, und auf ein mit einem solchen System ausgestattetes Endoskop.
Das erfindungsgemässe optische System ist dadurch gekennzeichnet, dass zur Verwirklichung des tele- zentrischen Strahlenganges stabförmige Linsen angeordnet sind, in deren Zwischenräumen jeweils die
Zwischenbilder liegen.
Das mit diesem optischen System versehene Endoskop, an dessen distalem Ende ein zylindrisches Reflexionsprisma angeordnet ist, ist nach einem weiteren Merkmal der Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass die Lichteintrittsfläche dieses Prismas symmetrisch zur Lichteintrittsachse konkav gewölbt ist.
Erfindungsgemässe Ausführungsbeispicle werden an Hand der Zeichnung beschrieben, es sind : Fig. 1 ein Zystoskop im Aufriss und Schnitt nach der Linie 1 - 1 der Fig. 2, wobei das Gehäuse und die Beleuchtungseinrichtung weggelassen worden sind, Fig. 2 ein Schnitt nach der Linie 2 - 2 der Fig. l, Fig. 3 ein
Aufriss und Schnitt einer abgeänderten Ausführung und Fig. 4 ein Aufriss und Schnitt eines Teleskopes für ein Zystoskop in abgeänderter Ausführung zu den Fig. l und 2, das nur für direkte Sicht benutzt wird.
In dem Ausfahrungsbeispiel nach den Fig. l und 2 ist das optische System in einem Endoskop angeordnet, das zur Verwendung als Zystoskop bestimmt ist. Dieses Instrument besitzt einen rohrförmigen Mantel 11 zur Einführung in eine Körperhöhle, insbesondere der Harnblase, und eine Einrichtung 12 an einem Ende des Mantels 11 zur Beleuchtung einer Innenwand 19 der Körperhöhle. Die Einrichtung 12 besteht aus einer Verlängerung 14 des Mantels 11 in stumpfem Winkel hiezu, und diese Verlängerung ist an ihrem Ende abgeschlossen und innen vom Mantel 11 durch eine Scheidewand 10 abgetrennt. In der so gebildeten Hohlkammer ist eine elektrische Lampe 15 zur Beleuchtung der Körperhöhle 19 vorgesehen, und diese Lampe 15 ist von Drähten 16 gespeist, die zu der Verlängerung 14 durch einen engen, in der Wand des Mantels 11 gebildeten Durchgang geführt sind.
Das der Verlängerung 14 abgekehrte Ende des Mantels 11 ist offen gelassen, und durch dieses ist das Teleskop 13 in das Gehäuse geschoben. Das Teleskop 13 hat ein hohles zylindrisches Gehäuse 18, das an einem Ende durch eine Schrägplatte 21 abgeschlossen ist und eine Öffnung 22 aufweist, die einer Öffnung 23 im Mantel 11 zugeordnet ist, so dass beide Öffnungen gegen den Teil der Körperhöhlenwand 19 gerichtet sind, die von der Einrichtung 12 beleuchtet ist.
Das Gehäuse 18 nimmt ein optisches System auf, dass aus stabförmigen Glaslinsen 24,25, 26,27, 28 und 29 besteht, welche durch ringförmige Abstandhalter 31,32, 33,34 und 35 voneinander entfernt gehalten sind. Die äusseren Kanten der stabförmigen Linsen sind fein geschliffen und mit einem reflexmin- dernden Belag versehen, um die Lichtreflexion auf ein Minimum zu beschränken. Auf die Innenwände des Gehäuses ist eine optisch schwarze Farbe aufgetragen. Die stabförmigen Linsen und die Abstandhalter sind mit Gleitsitz im Gehäuse 18 angeordnet, wobei die Linsen eine grössere axiale Länge als die Abstandhalter aufweisen.
Auf diese Weise lässt sich das optische System leicht durch Einschieben der stabförmigen Linsen und der Abstandhalter in entsprechender Ordnung zusammenbauen, und die Linsen sind automatisch genau zur optischen Achse zentriert, festgelegt und im Abstand gehalten.
Die stabförmigen Linsen 24 und 25, die durch den Abstandhalter 31 gehalten sind, bilden das Objektivsystem des Teleskopes 13. Die Linse 24 besteht aus zwei Gaskomponenten 38 und 39, wobei die
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Komponente 39 eine Korrektionskomponente ist, die an einem Ende der Komponente 38 angekittet ist.
Das entgegengesetzte Ende der Komponente 38 ist mit einer versilberten prismatischen Fläche 36 versehen. die sich an die Platte 21 anlegt, wobei eine zum Teil sphärische Oberfläche in der Mantelfläche der Komponente 38 ausgebildet ist, die radial nach aussen durch die Öffnungen 22 und 23 gerichtet ist. Die Linse 25 ist ebenfalls aus zwei Komponenten 41 und 42 gebildet, wobei die Komponente 41 eine Korrektionskomponente ist, die an einem Ende der Komponente 42 angekittet ist, deren anderes Ende mit einer zum Teil sphärischen Oberfläche ausgebildet ist. Die beiden Linsen 24 und 25 sind Ende zu Ende mit ihren Korrektionskomponenten 39 und 41 angeordnet und durch den Abstandhalter 31 getrennt gehalten. Dieses Objektivsystem des Teleskopes 13 bildet bei 43 ein Bild der inneren Körperhöhlenwand 19.
Dieses Bild wird durch das Teleksop 13 durch ein erstes Kopiersystem weitergeleitet, das die stabartigen Linsen 26 und 27 und den Abstandhalter 33 umfasst. Dieses Kopiersystem wird vom Objektivsystem durch den Abstandhalter 32 entfernt gehalten. Die Linse 26 ist aus zwei Komponenten 44 und 45 gebildet. wobei die Komponente 45 eine Korrektionskomponente ist, die an die Komponente 44 angekittet ist, und ähnlicherweise ist die Linse 27 aus zwei Komponenten 46 und 47 gebildet, von denen die Komponente 46 eine an die Komponente 47 angekittete Korrektionskomponente ist. Die stabförmigen Linsen 26 und 27 sind Ende zu Ende mit ihren Korrektionskomponenten durch den Abstandhalter 33 entfernt gehalten. Dieses erste Kopiersystem bildet bei 49 ein zweites Bild der Körperhöhlenwandung 19.
Ein identisches zweites Kopiersystem umfasst stabförmige Linsen 28 und 29 und einen Abstandhalter 25, und dieses zweite Kopiersystem ist von dem ersten durch einen Abstandhalter 34 entfernt gehalten. Die Linsen 28 und 29 sind ähnlicherweise aus Komponenten 50 und 53 durch Korrektionskomponenten 51 und 52 gebildet und Ende zu Ende mit den Korrektionskomponenten 51 und 52 durch den Abstandhalter 35 getrennt gehalten. Dieses zweite Kopiersystem bildet bei 54 ein weiteres Bild der Körperhöhlenwandung 19.
Am offenen Ende des Teleskopmantels 18 kann ein Okular oder eine photographische Kamera befestigt werden.
Die Radien, axiale Stärken, Brechungsindex und Dispersionen der Komponenten sowie die axialen Stärken der Luftzwischenräume des Zystoskopes nach den Fig. 1 und 2 sind in der nachfolgenden Tabelle angegeben, wobei die Radien r1 - r26 und die Stärken d1 - d26 in den Fig. 1 und 2 eingetragen sind. Das Objektivsystem dieses Zystoskopes ist zur Verwendung für ein im Wasser befindliches Objekt entworfen.
In den Tabellen dieser Beschreibung sind alle Längen in Millimeter angegeben.
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EMI3.1
<tb>
<tb>
Komponente <SEP> Oberflächenradius <SEP> Axiale <SEP> Dicke <SEP> Brechungsindex <SEP> Dispersion
<tb> r1=-4,129
<tb> 38 <SEP> r.=+3,930 <SEP> d1=7,100 <SEP> 1,60545 <SEP> 38,0
<tb> 2 <SEP> (C1=Krümmungszentrum <SEP> von <SEP> ri <SEP> ; <SEP>
<tb> R <SEP> = <SEP> 6,100)
<tb> r.=+ <SEP> 3,930
<tb> 39 <SEP> r3=-5,214 <SEP> d2=2,944 <SEP> 1,51690 <SEP> 60,6
<tb> Luft <SEP> d3=0,376
<tb> r4=+5,214
<tb> 41 <SEP> r6=- <SEP> 3,930 <SEP> d4=2,944 <SEP> 1,51690 <SEP> 60,6
<tb> r5 <SEP> = <SEP> -3,930
<tb> 42 <SEP> r6=-64,193 <SEP> d5=5,350 <SEP> 1,60545 <SEP> 38,0
<tb> Luft <SEP> d6=6,640
<tb> r <SEP> = <SEP> +21,358
<tb> 44 <SEP> r8=-10,000 <SEP> d7=54,157 <SEP> 1,5726 <SEP> 57,8
<tb> 45 <SEP> r8=-10,000
<tb> r9=-20,060 <SEP> d3=1,000 <SEP> 1,62558 <SEP> 35,7
<tb> Luft <SEP> du <SEP> = <SEP> 4, <SEP> 076 <SEP>
<tb> r <SEP> = <SEP> +20, <SEP> 060 <SEP>
<tb> 46 <SEP> r11=+10,
000 <SEP> d10=1,000 <SEP> 1,62558 <SEP> 35,7
<tb> rll <SEP> = <SEP> +10, <SEP> 000 <SEP>
<tb> 47 <SEP> r12=-21,358 <SEP> d11=54,157 <SEP> 1,5726 <SEP> 57,8
<tb> Luft <SEP> d-6, <SEP> MO <SEP>
<tb> r13=+21,358
<tb> 50 <SEP> r14=-10,000 <SEP> d13=54,157 <SEP> 1,5726 <SEP> 57,8
<tb> r14 <SEP> =-10 <SEP> 000
<tb> 51 <SEP> r16=-20,060 <SEP> d14=1,000 <SEP> 1,62558 <SEP> 35,7
<tb> Luft <SEP> d..=4,076
<tb> r16=+20,060
<tb> 52 <SEP> r17 <SEP> =+10,000 <SEP> d16=1,000 <SEP> 1,62558 <SEP> 35,7
<tb> r <SEP> = <SEP> +10, <SEP> 000
<tb> 53 <SEP> r18=-21,358 <SEP> d17=-21,358 <SEP> d17=54,157 <SEP> 1,5726 <SEP> 57,8
<tb> 75 <SEP> r19=+17, <SEP> 647 <SEP> d19=1,000 <SEP> 1,51889 <SEP> 60,42
<tb> 76 <SEP> r20=-30,907 <SEP> d20=1,000 <SEP> 1,51889 <SEP> 60,42
<tb> 77 <SEP> d28=36,83,83 <SEP> 1,62049 <SEP> 36,
2
<tb>
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EMI4.1
<tb>
<tb> Komponente <SEP> Oberflächenradius <SEP> Axiale <SEP> Dicke <SEP> Brechungsindex <SEP> Dispersion
<tb> ru <SEP> =+18, <SEP> 499 <SEP>
<tb> 92 <SEP> t <SEP> =+5. <SEP> 432 <SEP> d <SEP> =1, <SEP> 000 <SEP> 1. <SEP> 62274 <SEP> 39. <SEP> 6 <SEP>
<tb> i=+ <SEP> 5, <SEP> 432 <SEP>
<tb> 93 <SEP> =-18, <SEP> 501 <SEP> =3. <SEP> 000 <SEP> 1.
<SEP> 51507 <SEP> 56, <SEP> 4 <SEP>
<tb> Luft <SEP> dZ3 <SEP> = <SEP> 9, <SEP> 998 <SEP>
<tb> r <SEP> = <SEP> +79, <SEP> 030
<tb> 94
<tb> r25=+7,551 <SEP> d24=1,000 <SEP> 1,62274 <SEP> 39,6
<tb> r25=+7,551
<tb> 95 <SEP> r25=-11,794 <SEP> d25=3,000 <SEP> 1,51690 <SEP> 60,6
<tb>
EMI4.2
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EMI5.1
<tb>
<tb> Komponente <SEP> Oberflächenradius <SEP> Axiale <SEP> Dicke <SEP> Brechungsindex <SEP> Dispersion
<tb> r=+4,5866
<tb> 201 <SEP> d31+d32 <SEP> 1,62576 <SEP> 35, <SEP> 7
<tb> r32=unendlich <SEP> 31=32 <SEP> 3,597
<tb> Luft <SEP> d33=0,55
<tb> r33=-2,1909
<tb> 202 <SEP> r34=-2,4341 <SEP> d34=3,305 <SEP> 1,52400 <SEP> 58,6
<tb> Luft <SEP> d35=6,022
<tb> r35=+8,98
<tb> 203 <SEP> d=8,544 <SEP> 1,52400 <SEP> 58,6
<tb> Luft <SEP> d... <SEP> 8, <SEP> 812 <SEP>
<tb> r=+19.
<SEP> 35
<tb> 204 <SEP> r37=+19,33 <SEP> d38=49,923 <SEP> 1,52400 <SEP> 58,6
<tb> r38=-6,447
<tb> r38=-6, <SEP> 447
<tb> 205 <SEP> =-17.00 <SEP> d38=1,0 <SEP> 1,57860 <SEP> 41,1
<tb> Luft <SEP> d <SEP> = <SEP> 6, <SEP> 553 <SEP>
<tb> r48=+17,00
<tb> 206 <SEP> r41=+6,447 <SEP> d41=1,0 <SEP> 1,57860 <SEP> 41,1
<tb> r <SEP> = <SEP> + <SEP> 6,447
<tb> 207 <SEP> r42=-19,35 <SEP> d42=49,923 <SEP> 1,52400 <SEP> 58,6
<tb> Luft <SEP> d43=9,18
<tb> r43 <SEP> =+19,35
<tb> 208 <SEP> r44=-6,447 <SEP> d44=49,923 <SEP> 1,52400 <SEP> 58,6
<tb> r44=-6,447
<tb> 209 <SEP> r45=-17,00 <SEP> d46=1,0 <SEP> 1,57860 <SEP> 41,1
<tb> Luft <SEP> d46=6,553
<tb> r46=+17,00
<tb> 210 <SEP> d47=1,0 <SEP> 1,57860 <SEP> 41,1
<tb> r47.
<SEP> +6,447
<tb> r47=+6,447
<tb> 211 <SEP> r48=-19,35 <SEP> d48=49,923 <SEP> 1,52400 <SEP> 58,6
<tb> Luft <SEP> d49=17,834
<tb> r49=+22,94
<tb> 212 <SEP> d50=1,0 <SEP> 1,70035 <SEP> 30,3
<tb> r <SEP> = <SEP> unendlich <SEP> 50
<tb> r <SEP> = <SEP> unendlich <SEP> Gesamtweg
<tb> 213 <SEP> durch <SEP> Prisma <SEP> 1,62576 <SEP> 35,7
<tb> r51=unendlich <SEP> 213=26, <SEP> 767
<tb> 214 <SEP> r51=unendlich
<tb> r52=-21,358 <SEP> d51=4,0 <SEP> 1,50970 <SEP> 64,4
<tb>
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Bei der Ausbildung nach Fig. 4 weist das Endoskop ein prismatisches Okular 221 auf, bestehend aus Linsen 212,214 und einem Reflexionsprisma 213. Der Weg des zentralen Lichtstrahles durch das System ist eingezeichnet. Das Okular ist der Einfachheit halber in einer um die Teleskopachse aus der wahren Stellung um einen rechten Winkel verdrehten Lage dargestellt.
Die optischen Systeme der Fig. 6 und 7 haben etwas bessere Aberrationskorrektion als jene der Fig. 1 und 2 und erzeugen im besonderen ein besser geebnetes Bildfeld.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Optisches System zur Weiterleitung eines Bildes über mehrere Zwischenabbildungen, zwischen denen telezentrischer Strahlengang herrscht, insbesondere für Endoskope, dadurch gekennzeichnet, dass zur Verwirklichung des telezentrischen Strahlenganges stabförmige Linsen angeordnet sind, in deren Zwischenräumen jeweils die Zwischenbilder liegen.