DE102009059004A1

DE102009059004A1 - Objektiv mit zwei Blickrichtungen mit Prisma

Info

Publication number: DE102009059004A1
Application number: DE200910059004
Authority: DE
Inventors: Tokayuki 20149 Kato; Peter Dr. 22307 Schouwink
Original assignee: Olympus Winter and Ibe GmbH
Current assignee: Olympus Winter and Ibe GmbH
Priority date: 2009-12-17
Filing date: 2009-12-17
Publication date: 2011-06-22

Abstract

Ein Objektiv (1) mit zwei Blickrichtungen (8, 10) für ein Endoskop, mit einem mit seiner Achse (8) in der ersten Blickrichtung ausgerichteten ersten distalen Objektivteil (6), einem mit seiner Achse (10) in der zweiten Blickrichtung ausgerichteten zweiten Objektivteil (9) und mit einem mit seiner Achse (3) auf einen Bildsensor (4) oder einen Bildleiter ausgerichteten proximalen Objektivteil (2), sowie mit einer ein Prisma (14) aufweisenden Umschalteinrichtung zur umschaltbaren Umlenkung des Strahlenganges aus dem ersten oder dem zweiten distalen Objektivteil (6, 9) in das proximale Objektivteil (2), ist dadurch gekennzeichnet, dass die Umschalteinrichtung eine mechanisch in den Strahlengang bringbare Strahlumlenkeinrichtung (35) aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Objektiv der im Oberbegriff des Anspruches 1 genannten Art.
Ein gattungsgemäßes Objektiv ist aus der EP 0 363 118 B1 bekannt. Diese zeigt ein Endoskopobjektiv mit zwei distalen Objektivteilen für zwei unterschiedliche Blickrichtungen und mit einem gemeinsamen proximalen Objektivteil. Als Umschalteinrichtung sind elektrisch schaltbare Polarisationsfilter vorgesehen. Die Bildhelligkeit dieser Konstruktion ist unbefriedigend.
Die EP 0 347 140 B1 zeigt ein Objektiv mit zwei Blickrichtungen, zwischen denen mechanisch durch Verschwenken des Bildleiters gegenüber dem Objektiv umgeschaltet wird. Ersichtlich ist der konstruktive Aufwand enorm.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, bei einem gattungsgemäßen Objektiv eine Blickrichtungsumschaltung auf einfache Weise und bei guter Bildhelligkeit zu ermöglichen.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Kennzeichnungsteiles des Anspruches 1 gelöst.
Erfindungsgemäß kann zur Umschaltung eine Strahlumlenkeinrichtung mechanisch in den Strahlengang gebracht werden. Auf diese Weise lassen sich die Nachteile der beiden eingangs genannten Konstruktionen vermeiden. Es muss nur ein relativ kleines optisches Bauteil bewegt werden und es werden die optischen Nachteile von Polarisationsfiltern vermieden.
Die Strahlumlenkeinrichtung kann auf unterschiedliche Weise, z. B. als Spiegel oder als zusätzliches Prisma ausgebildet sein, ist vorteilhaft aber gemäß Anspruch 2 ausgebildet. Dabei weist das Prisma zwei Bereiche auf, die abwechselnd in den Strahlengang bringbar sind und unterschiedliche, an die beiden distalen Objektivteile angepasste Umlenkungen ergeben. Zur Umschaltung muss das Prisma nur so weit bewegt werden, dass es mit seinem ersten oder mit seinem zweiten Bereich in den Strahlengang gelangt. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel kann das Prisma in einem Bereich als Planplatte ausgebildet sein und den Strahlengang geradeaus durchlassen, während es im anderen Bereich als eigentliches Prisma ausgebildet ist.
Eine vorteilhafte Konstruktion zeigt der Anspruch 3 für ein Objektiv, bei dem das erste Objektivteil geradeaus blickend in Richtung der Achse des proximalen Objektivteiles ausgerichtet ist. Dabei ist der erste Bereich des Prismas mit parallelen Stirnflächen als Planplatte ausgebildet, die den Strahlengang des ersten distalen Objektivteiles unbeeinflusst hindurchlässt.
Die mechanische Verschiebung des Prismas kann auf unterschiedliche Weise geschehen, beispielsweise durch Rotation oder dergleichen, ist vorteilhaft jedoch gemäß Anspruch 4 ausgebildet, und zwar als Verschiebung quer zur Achse des proximalen Objektivteiles.
Gemäß Anspruch 5 können eines oder beide distalen Objektivteile zur gemeinsamen Bewegung mit dem Prisma verbunden sein. Dadurch lässt sich z. B. die Konstruktion hinsichtlich der optischen Justierung verbessern und es ergeben sich unterschiedliche konstruktive Möglichkeiten auch hinsichtlich des Platzbedarfes im beengten Innenraum eines Endoskopes.
Vorzugsweise, gemäß Anspruch 6, ist in beiden Blickrichtungen die optische Weglänge durch das Objektiv gleich. Dadurch vereinfachen sich die optischen Verhältnisse.
In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise und schematisch dargestellt. Es zeigen:
1 eine stark schematisierte Darstellung eines erfindungsgemäßen Objektives in einer ersten Schaltposition und
2 eine Darstellung entsprechend 1 in einer zweiten Schaltposition.
Die 1 und 2 zeigen dasselbe Objektiv 1, das zum Einbau im distalen Endbereich eines nicht dargestellten Endoskopschaftes vorgesehen ist. Das Objektiv 1 ist unter stark schematisierter Darstellung seiner wesentlichen Baugruppen dargestellt.
Ein proximales Objektivteil 2 ist mit seiner Achse 3 auf eine Bildebene 4 ausgerichtet, die im dargestellten Ausführungsbeispiel die lichtempfindliche Ebene eines elektronischen Bildsensors 30 ist. Dieser ist in nicht dargestellter Weise über elektrische Leitungen an Bildverarbeitungseinrichtungen angeschlossen. Anstelle der Bildebene 4 des Bildsensors 30 kann auch die distale Endfläche eines Bildleitfaserbündels angeordnet sein, mit dem das Bild über die Länge des Endoskopes transportiert wird.
Das Objektiv 1 weist zwei distale Objektivteile für unterschiedliche Blickrichtungen auf. Ein erstes distales Objektivteil 6 besteht im stark schematisiert dargestellten Ausführungsbeispiel aus einem Linsenteil 31 und einer Planplatte 32, welche von der Achse 8 des ersten distalen Objektivteiles 6 senkrecht zu den planparallelen Stirnflächen durchlaufen wird.
Wie aus der 1 ersichtlich, stimmt die Achse 8 des ersten distalen Objektivteiles 6 mit der Achse 3 des proximalen Objektivteiles 2 überein. Bei üblicher Konstruktionsweise liegt diese Achse parallel zur Längsachse des Endoskopschaftes, so dass das erste distale Objektivteil 6 geradeaus blickt.
Zwischen dem proximalen Objektivteil 2 und dem ersten distalen Objektivteil 6 besteht in Richtung der optischen Achse ein Abstand, in dem ein Prisma 14 angeordnet ist. Quer zur Achse 3 des proximalen Objektivteiles 2 ist das Prisma 14 in Richtung des Doppelpfeiles 33 verschiebbar. Dafür ist z. B. eine nicht dargestellte Schlittenführung vorgesehen, die im nicht dargestellten Gehäuse, bzw. der Halterung des Objektivs 1, angeordnet ist. Der Antrieb zur Verschiebung kann mit Handbetätigung oder mit einem z. B. elektrischen Motor erfolgen.
In Richtung des Doppelpfeiles 33 hintereinander liegend weist das Prisma 14 zwei Bereiche auf, und zwar den ersten Bereich 34 und den zweiten Bereich 35.
Der erste Bereich 34 des Prismas 14 ist als Planplatte ausgebildet. Eine distale Planfläche 36 und eine proximale Planfläche 37 stehen senkrecht zur Achse 3 des proximalen Objektivteils 2.
In der Darstellung der 1 steht das Prisma 14 in einer Schiebestellung, in der der vom ersten distalen Objektivteil 6 kommende Strahlengang auf seinem Wege zum proximalen Objektivteil 2 durch den planparallelen ersten Bereich 34 des Prismas 14 verläuft.
Der zweite Bereich 35 des Prismas 14 weist dieselbe durchgehende proximale Planfläche 37 auf wie der erste Bereich 34. Distal weist er jedoch Schrägflächen auf, und zwar eine Reflexionsfläche 38 zur inneren Reflexion und eine Austrittsfläche 39, vor der ein zweites distales Objektivteil 9 angeordnet ist.
2 zeigt das Objektiv 1 in einer Stellung, bei der das Prisma 14 in eine andere Stellung geschaltet ist und zwar derart, dass nun der zweite Bereich 35 des Prismas 14 distal vor dem proximalen Objektivteil 2 steht. Die in 2 dargestellte Strahlenachse verläuft von der Achse 10 des zweiten distalen Objektivteiles 9 nach Reflexion bei 40 an der proximalen Planfläche 37 des Prismas 14 und nach Reflexion bei 41 an der distalen Schrägfläche 38 in die Achse 3 des proximalen Objektivteiles 2. Die inneren Reflexionsstellen bei 40 und 41 können im Ausführungsbeispiel beide total reflektierend ausgebildet sein.
In der Stellung der 2 blickt der Bildsensor 30 also unter einem Schrägwinkel durch das zweite distale Objektivteil 9 während er in der Stellung der 1 geradeaus durch das erste distale Objektivteil 6 blickt.
Wie der Vergleich der 1 und 2 zeigt, ist das zweite proximale Objektivteil 9 zur gemeinsamen Bewegung mit dem Prisma 14 verbunden. Die Verbindungsmittel dazu sind in der Zeichnung nicht dargestellt. Die übrigen Baugruppen 6, 2 und 30, sind wiederum untereinander befestigt, wie der Vergleich der 1 und 2 zeigt.
In nicht dargestellter, geänderter Ausführungsform kann z. B. das zweite distale Objektivteil 9 dauernd in der Stellung der 2 stehen und mit den Bauelementen 6, 12 und 30 fest verbunden sein, während das Prisma 14 unabhängig von allen übrigen Bauelementen in Richtung des Doppelpfeiles 33 bewegbar ist. In alternativer Ausbildung können auch beide distalen Objektivteile 6 und 9 mit dem Prisma 14 zu gemeinsamer Bewegung verbunden sein. Es sind auf diese Weise konstruktive Variationsmöglichkeiten gegeben, die z. B. aus konstruktiven Gründen oder aus Platzgründen jeweils ihre Vorteile haben können.
Wie aus dem Vergleich der 1 und 2 zu ersehen, ist im dargestellten Objektiv 1 dafür Sorge getragen, dass in beiden Blickrichtungen die optische Weglänge, die auch als ”optischer Weg” oder als ”Lichtweg” bezeichnet wird, gleich ist. Ein Vergleich der 1 und 2 zeigt, dass zwar die optische Weglänge durch den Prismabereich 35 des Prismas 14 wesentlich länger ist als der durch den Planplattenbereich 34. Das wird aber bei dem in 1 dargestellten Strahlengang durch die Planplatte 32 ausgeglichen, die so bemessen sein kann, dass tatsächlich in beiden Strahlengängen der 1 und 2 die optische Weglänge gleich ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 0363118 B1 [0002]
EP 0347140 B1 [0003]

Claims

Objektiv (1) mit zwei Blickrichtungen (8, 10) für ein Endoskop, mit einem mit seiner Achse (8) in der ersten Blickrichtung ausgerichteten ersten distalen Objektivteil (6), einem mit seiner Achse (10) in der zweiten Blickrichtung ausgerichteten zweiten Objektivteil (9) und mit einem mit seiner Achse (3) auf einen Bildsensor (4) oder einen Bildleiter ausgerichteten proximalen Objektivteil (2), sowie mit einer ein Prisma (14) aufweisenden Umschalteinrichtung zur umschaltbaren Umlenkung des Strahlenganges aus dem ersten oder dem zweiten distalen Objektivteil (6, 9) in das proximale Objektivteil (2), dadurch gekennzeichnet, dass die Umschalteinrichtung eine mechanisch in den Strahlengang bringbare Strahlumlenkeinrichtung (35) aufweist.
Objektiv nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Prisma (14) zwei abwechselnd in den Strahlengang bringbare Bereiche (34, 35) aufweist, von denen ein erster den Strahlengang aus dem ersten distalen Objektivteil (6) und ein zweiter den Strahlengang aus dem zweiten distalen Objektivteil (9) in das proximale Objektivteil (2) leitet.
Objektiv nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das proximale Objektivteil (2) und das erste distale Objektivteil (6) in derselben Achse (8, 3) angeordnet sind und das Prisma (14) zwischen diesen angeordnet ist, wobei der erste Bereich (34) des Prismas (14) als Planplatte ausgebildet ist, während der zweite Bereich (35) in einem Winkel (40, 41) umlenkt, der dem Winkel zwischen der zweiten Blickrichtung (10) und der Achse (3) des proximalen Objektivteiles (2) entspricht.
Objektiv nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Prisma (14) quer zur Achse (3) des proximalen Objektivteiles (2) verschiebbar zwischen diesem und den distalen Objektivteilen (6, 9) angeordnet ist.
Objektiv nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eines der distalen Objektivteile (6, 9) am Prisma zu gemeinsamer Bewegung befestigt ist.
Objektiv nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in beiden Blickrichtungen (8, 10) die optische Weglänge durch das Objektiv (1) gleich ist.