DE19549456B4

DE19549456B4 - Endoskop

Info

Publication number: DE19549456B4
Application number: DE19549456A
Authority: DE
Inventors: Susumu Iruma Takahashi; Shinichi Hino Nakamura; Tsutomu Hachioji Takebayashi
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1994-03-17
Filing date: 1995-03-17
Publication date: 2006-05-24
Anticipated expiration: 2015-03-18
Also published as: DE19549857B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Endoskop mit einem länglichen Einführabschnitt; einer Beleuchtungseinrichtung, die ein Objekt an der distalen Endseite des Einführabschnitts beleuchtet; einem optischen Objektivsystem (322), das am distalen Ende des Einführabschnitts angeordnet ist und zumindest zwei getrennte Bilder des Objektes über getrennte Objektivlinsen (325, 326) am äußeren Ende des distalen Endes des Einführabschnitts erzeugt, wobei die optischen Achsen der getrennten Objektivlinsen (325, 326) zueinander geneigt und in verschiedene Gesichtsfeldrichtungen ausgerichtet sind; und einem optischen Bildübertragungssystem (323) mit einer optischen Achse, das in dem Einführabschnitt angeordnet ist, wobei die durch die getrennten Objektivlinsen (325, 326) erhaltenen Bilder des Objekts gleichzeitig auf voneinander verschiedenen, nicht deckungsgleichen Wegen durch das gemeinsame optische Bildübertragungssystem (323) zum proximalen Ende des Einführabschnitts übertragen werden; wobei zumindest eine der Objektivlinsen (325) bezüglich der optischen Achse des optischen Bildübertragungssystems (323) eine geneigte optische Achse aufweist und wobei das Objektivsystem (322) eine optische Umlenkeinrichtung aufweist, die die Bilder von den Objektivlinsen (325, 326) gleichzeitig auf voneinander verschiedenen, nicht deckungsgleichen Wegen durch das gemeinsame optische Bildübertragungssystem (323) zum proximalen Ende des Einführabschnitts überträgt.

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf ein Endoskop mit mehreren Einfallspupillen mit unterschiedlichen Gesichtsfeldrichtungen, wobei die durch die Einfallspupillen einfallenden Bilder durch ein gemeinsames optisches Übertragungssystem übertragen werden.

Unlängst wurde insbesondere auf dem chirurgischen Fachgebiet eine sogenannte Endoskopoperation bekannt, bei der zum Verringern der Belastung des Patienten ohne eine Öffnung des Bauches ein kleines Loch in einem Bauchteil vorgesehen und ein Endoskop zur Beobachtung und Behandlung durch das Loch eingeführt wird. Auf diesem Fachgebiet wurde die Operation bereits durch direktes Betrachten und Stereobeobachten des erkrankten Teils mit beiden Augen durchgeführt und daher ist gerade bei der Endoskopoperation die Stereobetrachtung in hohem Maße wünschenswert. Falls die Stereobetrachtung durchgeführt werden kann, wird die Operation leicht, die Operationszeit verkürzt und die Belastung des Patienten wird weiter verringert.

Ein erstes Beispiel eines Stereoendoskops nach dem Stand der Technik ist in JP 6-160731 A veröffentlicht und in 1A dargestellt. Zwei exakt gleiche optische Systeme sind parallel zueinander angeordnet und die Bilder, die durch optische Objektivsysteme 401 und 401' erzeugt werden, werden über eine vorbestimmte Strecke mit Hilfe der optischen Übertragungssysteme 402 und 402' (in diesem Fall Übertragungslinsensysteme) übertragen und mit Hilfe solcher Bildaufnahmeeinrichtungen 403 und 403' wie CCD's aufgenommen.

Das Bildpaar aus dem rechten und dem linken Bild wird in elektrische Signale umgewandelt und auf einem nicht dargestellten Fernsehmonitor wiedergegeben. Wenn zwischen dem angezeigten rechten und dem linken Bild mit einer hohen Geschwindigkeit umgeschaltet wird und gleichzeitig Verschlussbrillen verwendet werden, die zu den Bildern synchronisiert sind, wird zu diesem Zeitpunkt das Bild für das rechte Auge mit dem rechten Auge beobachtet und das Bild für das linke Auge mit dem linken Auge beobachtet, um so eine Stereobetrachtung zu ermöglichen.

Als ein anderer Stereoendoskoptyp ist ein zweites Beispiel des Standes der Technik in JP 6-59199 A veröffentlicht und in 2A dargestellt. Dabei sind ein optisches Objektivsystem 414 und ein Übertragungslinsensystem 415, das ein optisches Übertragungssystem darstellt, aus einem achsensymmetrischen optischen System ausgebildet. Ein Prisma 416 ist am rückseitigen Ende des Übertragungslinsensystems 415 angeordnet und ein Bildpaar aus einem rechten und einem linken Bild mit einer Parallaxe wird in Bildaufnahmeeinrichtungen 417 bzw. 417' durch räumliches Aufteilen der Pupille mit dem Prisma in zwei Pupillen ausgebildet und aufgenommen. 1B und 2B links der 1A bzw. 2A stellen entsprechende Einfallspupillen dar.

Um eine Stereobetrachtung durchzuführen, ist es erforderlich, ein Bildpaar aus einem rechten und einem linken Bild zu erhalten, das eine Parallaxe aufweist. Dafür müssen die Einfallspupille für das rechte Bild des optischen Systems und die Einfallspupille für das linke Bild räumlich getrennt angeordnet werden. Die Stärke des Stereoeindrucks ist im Fall der Stereobetrachtung auch proportional zum Achsabstand zwischen der rechten und der linken Einfallspupille.

Bei den beiden vorstehend genannten Beispielen des Standes der Technik werden im Fall des ersten Typs, bei dem die beiden gleichen optischen Systeme angeordnet sind, Bilder mit einer Parallaxe zwischen diesen erhalten, falls die optischen Objektivsysteme 401 und 401' bis zu den Bildaufnahmeeinrichtungen 403 und 403' voneinander getrennt ausgebildet und die linke und die rechte Einfallspupille 407 bzw. 407' voneinander getrennt angeordnet sind. Der Achsabstand d zwischen der linken und der rechten Einfallspupille 407 bzw. 407' fällt mit dem optischen Achsabstand D zwischen dem linken und dem rechten optischen Objektivsystem 407 und 407' zusammen.

Beim zweiten Typ des vorstehend erwähnten Standes der Technik, bei dem die Pupille aufgeteilt wird, sind das optische Objektivsystem 414 und das optische Übertragungssystem 415 aus einem achsensymmetrischen optischen System ausgebildet und die Pupille ist bei diesem Teil eine gemeinsame Pupille. Falls das Bild dieser einen Pupille mit Hilfe der Pupillenteilungseinrichtung (im vorstehend erläuterten Fall das Pupillenteilungsprisma) 416 räumlich in zwei aufgeteilt wird und entsprechende Bilder erzeugt werden, werden Bilder mit einer Parallaxe erhalten. Der Achsabstand d zwischen der linken und der rechten Einfallspupille 418 bzw. 418' entspricht der Hälfte der Größe der Einfallspupille 419 der Objektivlinse.

Bei dem Typ, bei dem zwei gleiche optische Systeme angeordnet sind, ist die Anzahl der Teile groß und die Montage schwierig. Auch ist der Vergrößerungsunterschied zwischen dem rechten und dem linken Bild aufgrund der Fehler der entsprechenden Teile groß, der Versatz der Fokussierstelle ist groß, die normale Stereobetrachtung kann nicht durchgeführt werden und deshalb ist eine Feinjustierung erforderlich.

Der Typ, bei dem die Pupille aufgeteilt wird, hat die Vorteile, dass viele Teile vom rechen und vom linken Lichtweg gemeinsam genutzt werden, die Anzahl der Teile gering ist und die Verschiebung des rechten und des linken Bildes gering gemacht werden kann. Andererseits ist bei gleichem Durchmesser die Stärke der Parallaxe geringer als beim ersten Typ und ein ausreichender Stereoeindruck wird kaum erhalten. Es ist hier schwierig, den Achsabstand zwischen der rechten und der linken Einfallspupille zu vergrößern. Dieser Punkt soll unter Bezug auf 3A bis 4B erläutert werden.

3A stellt vergrößert das optische Objektivsystem an der distalen Endseite des ersten Beispiels des Standes der Technik dar. 3B stellt dessen Einfallspupille dar. 4A stellt vergrößert das optische Objektivsystem an der distalen Endseite des zweiten Beispiels des Standes der Technik dar. 4B stellt dessen Einfallspupille dar.

Bei dem Typ mit den zwei gleichen optischen Systemen, d. h. beim ersten Beispiel des Standes der Technik, beträgt bei Innendurchmesser Φ einer Objektivlinsenfassung 421 des distalen Endes 420 des Endoskops der Abstand der optischen Achsen zwischen dem rechten und dem linken optischen Objektivsystem im Wesentlichen Φ/2. Deshalb beträgt der Achsabstand zwischen der rechten und der linken Einfallspupille 407 bzw. 407' im Wesentlichen auch Φ/2.

Andererseits beträgt bei dem Typ, bei dem die Pupille aufgeteilt ist, bei Innendurchmesser Φ der Objektivlinsenfassung 421 am distalen Ende 420 des Endoskops der Durchmesser der Einfallspupille 419 des optischen Objektivsystems weniger als Φ, weil die Einfallspupille des optischen Objektivsystems kleiner als die Pupille des Übertragungslinsensystems ist. Die numerische Apertur (NA) des Endoskops ist durch den Außendurchmesser des Übertragungslinsensystems begrenzt und der Bildwinkel des optischen Objektivsystems ist größer als der des Übertragungslinsensystems.

Deshalb ist der Achsabstand zwischen der rechten und der linken Einfallspupille kleiner als Φ/2 und liegt gewöhnlich bei etwa Φ/6 bis Φ/10. Deshalb liegt bei diesem Typ die Größe der Parallaxe bei etwa einem Drittel von dem beim vorstehend erwähnten Typ. Insbesondere wird in dem Fall, in dem das distale Ende dünn ist, kein ausreichender Stereoeindruck erhalten.

Die US 5,191,203 A beschreibt ein Endoskop mit einem Einfuhrabschnitt und einer Beleuchtungseinrichtung, die ein Objekt an der distalen Endseite des Einführabschnitts beleuchtet. Am distalen Ende des Einführabschnitts ist ein optisches Objektivsystem angeordnet, das zumindest zwei getrennte Bilder des Objekts erzeugt. Weiterhin ist im Einführabschnitt ein optisches Bildübertragungssystem mit einer optischen Achse angeordnet, wobei die getrennten Bilder des Objektes im optischen Bildübertragungssystem über getrennte, zur optischen Achse versetzte Wege übertragen werden. An der Frontseite des Objektivsystems ist eine gemeinsame Objektivlinse angeordnet, wobei durch zwei im Inneren des Objektivsystems angeordnete Linsen in Verbindung mit der gemeinsamen Objektivlinse eine stereoskopische Betrachtung des Objektes mit im Wesentlichen übereinstimmendem Bildfeld möglich ist. Zur Beobachtung verschiedener Bildfelder oder Objektbereiche muss das distale Ende des Endoskops verschoben werden.

Beim Endoskop der US 4,838,247 weist das Objektivsystem am distalen Ende zwei getrennte Objektivlinsen mit zueinander geneigten Gesichtsfeldrichtungen bzw. optischen Achsen auf. Die von den getrennten Objektivlinsen erzeugten und zu übertragenden Bilder werden auf getrennte optische Achsen zur Übertragung abgebildet. Im Einführabschnitt des Endoskops ist ein optisches Bildübertragungssystem angeordnet, das das zu übertragende Bild axial zum proximalen Ende überträgt. Zur Übertragung eines der Bilder von den getrennten Objektivlinsen wird das vordere Ende des Bildübertragungssystems geschwenkt, so dass die optische Achse des Bildübertragungssystems mit einer der Achsen der beiden getrennten Objektivlinsen übereinstimmt. Durch Schwenken des Bildübertragungssystems ist das Objekt in der einen oder anderen Gesichtsfeldrichtung beobachtbar.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Endoskop vorzusehen, bei dem Ansichten eines Objekts unter unterschiedschiedlichen Gesichtsfeldrichtungen simultan beobachtbar sind.

Die vorstehende Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand von Unteransprüchen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Die 1A und 1B stellen ein erstes Beispiel des Standes der Technik dar.

1A ist eine Ansicht eines ersten herkömmlichen Stereoendoskops.

1B ist eine erläuternde Ansicht, die die Einfallspupillen darstellt.

2A und 2B stellen ein zweites Beispiel des Standes der Technik dar.

2A ist eine Ansicht eines zweiten herkömmlichen Stereoendoskops.

2B ist eine erläuternde Ansicht, die eine Einfallspupille darstellt.

3A ist eine vergrößerte Schnittansicht eines optischen Objektivsystemteils, die eine distale Endseite des ersten herkömmlichen Endoskops darstellt.

3B ist eine erläuternde Ansicht, die die Einfallspupillen der 3A zeigt.

4A ist eine vergrößerte Schnittansicht eines optischen Objektivsystemteils an der distalen Endseite des zweiten herkömmlichen Endoskops.

4B ist eine erläuternde Ansicht, die eine Einfallspupille der 4A darstellt.

5 bis 7 betreffen ein 1. Ausführungsbeispiel.

5 ist eine allgemeine Ansicht eines Aufbaus einer Endoskopvorrichtung.

6A ist eine Ansicht eines Aufbaus eines Mehr-Gesichtsfeldrichtungs-Endoskops.

6B ist eine Ansicht, die den Aufbau einer Helligkeitsblende darstellt.

7 ist eine Ansicht eines Aufbaus eines optischen Objektivsystems unter Verwendung einer Pupillenteilung.

8A bis 13 betreffen ein 2. Ausführungsbeispiel.

8A ist eine Ansicht eines Aufbaus eines Mehr-Gesichtsfeldrichtungs-Endoskops, das ein optisches Objektivsystem unter Verwendung eines exzentrischen optischen Systems umfasst.

8B ist eine Ansicht eines Aufbaus eines Endoskops, das eine Modifikation des 2. Ausführungsbeispiel betrifft.

9 ist eine Ansicht eines Aufbaus eines optischen Objektivsystems, bei dem ein exzentrisches optisches System verwendet wird und baulich mit einem afokalen Teil gemeinsam ausgeführt ist.

10 ist eine Ansicht eines Aufbaus eines optischen Objektivsystems, bei dem ein exzentrisches optisches System verwendet und eine perspektivische Ansicht durch Brechung erzeugt wird.

11 ist eine Ansicht eines optischen Objektivsystems, bei dem ein exzentrisches optisches System verwendet wird.

12 ist eine Ansicht eines Aufbaus, bei dem ein Übertragungslinsensystem mit einem optischen Objektivsystem kombiniert ist.

13 ist eine Vorderseitenansicht eines optischen Objektivsystems mit drei Gesichtsfeldrichtungen.

14 bis 17 betreffen ein 3. Ausführungsbeispiel.

14 ist eine Ansicht eines Aufbaus eines Mehr-Gesichtsfeldrichtungs-Endoskops mit einer Pupillenschaltvorrichtung.

15A und 15B sind Ansichten eines Aufbaus eines Mehr-Gesichtsfeldrichtungs-Endoskops, bei dem die Gesichtsfeldrichtung mit Hilfe eines Bildumkehrprismas geschaltet werden kann.

16 ist eine Ansicht eines Aufbaus eines Mehr-Gesichtsfeldsrichtungs-Endoskops, bei dem die Gesichtsfeldrichtung mit Hilfe der Bewegung einer Festkörper-Bildaufnahmeeinrichtung oder dergleichen geschaltet werden kann.

17A ist eine Ansicht eines Aufbaus eines Mehr-Gesichtsfeldrichtungs-Endoskops, bei dem eine Pupillenschaltvorrichtung in der Nähe der Pupille eines optischen Objektivsystems vorgesehen ist.

17B ist eine Ansicht eines Aufbaus eines Mehr-Gesichtsfeldrichtungs-Endoskops, das sich von dem der 17A unterscheidet.

18A ist eine Ansicht eines Aufbaus eines Mehr-Gesichtsfeldrichtungs-Endoskops, das ein 4. Ausführungsbeispiel betrifft.

18B ist eine Ansicht eines Aufbaus eines Endoskops, bei dem das optische Objektivsystem teilweise gemeinsam dargestellt ist.

19A ist eine Ansicht eines Aufbaus eines optischen Objektivsystems bei einem Mehr-Gesichtsfeldrichtungs-Endoskop eines 5. Ausführungsbeispiels.

19B ist eine Ansicht eines Aufbaus eines optischen Systems eines Mehr-Gesichtsfeldrichtungs-Endoskops einer Modifikation des 5. Ausführungsbeispiels.

Ein Endoskop mit mehreren Gesichtsfeldrichtungen soll nachfolgend als das 1. Ausführungsbeispiel erläutert werden.
Die in 5 dargestellte Endoskopvorrichtung 310 weist einen Einführabschnitt 302, ein Endoskop 311 mit veränderbarer Gesichtsfeldrichtung, eine Kamera 304, einen Monitor 305 und eine Lichtquelleneinrichtung 307 auf.
Ein optisches Objektivsystem mit mehreren Gesichtsfeldrichtungen und ein Lichtleiter, der die entsprechenden Gesichtsfeldrichtungen beleuchtet, sind im distalen Endabschnitt 301 des Einführabschnitts 302 des Endoskops 311 angeordnet. Der Einführabschnitt 302 ist mit einem Übertragungslinsensystem ausgestattet, das ein dem Objektivsystem nachgeschaltetes optisches Bild- und Pupillenübertragungssystem ist. Ein optisches Okularsystem ist im proximalen Abschnitt 303 des Endoskops 311 angeordnet. Die Kamera 304 kann an der Rückseite des optischen Okularsystems angesetzt werden. Der proximale Abschnitt 303 des Endoskops 311 und die Kamera 304 sind einteilig oder abnehmbar ausgebildet. Ein Gegenstandsbild wird mit Hilfe der Kamera 304 aufgenommen und durch den Betrachter als ein Endoskopbild letztendlich auf dem Monitor 305 betrachtet.
Das Beleuchtungslicht von der Lichtquelleneinrichtung 307 läuft durch ein Lichtleiterkabel 306 und beleuchtet die entsprechenden Gesichtsfeldrichtungen durch den proximalen Abschnitt 303, den Einführabschnitt 302 und den distalen Endabschnitt 301.
Die Details des optischen Objektivsystems des Endoskops 311 sollen nachfolgend erläutert werden:
An den optischen Objektivsystemen des Endoskops des 1.
Ausführungsbeispiels wird eine Pupillenteilung im Objektivsystem vorgesehen und ein optisches Okularsystem wird ausgebildet.
Das Pupillenteilungssystem ist im Wesentlichen aus einem optischen System mit einer optischen Achse ausgebildet, aber es wird, um einen Typ mit mehreren Gesichtsfeldrichtungen zu erstellen, eine Linsengruppe mit mehreren Gesichtsfeldrichtungen vor dem optischen System angeordnet. Das optische System mit mehreren Gesichtsfeldrichtungen, das dieses Pupillenteilungssystem verwendet, besteht in der von der Gegenstandsseite aufgeführten Reihenfolge aus: einer vorderseitigen Linsengruppe, die das Gleiche in mehreren Gesichtsfeldrichtungen ausbildet und in den entsprechenden Gesichtsfeldrichtungen angeordnet ist, einem Prisma zum Erzeugen von Bildern in den mehreren Gesichtsfeldrichtungen im hinteren Teil der vorderseitigen Linsengruppe, einer Helligkeitsblende mit mehreren Öffnungen, die nahe den Pupillen zum Erzeugen mehrerer Pupillen angeordnet ist, und einer rückseitigen Linsengruppe, die ein Bild aus überlagerten Strahlen in den mehreren Gesichtsfeldrichtungen erzeugt.
Der eine inhärente Strahl des optischen Systems wird nahe der Pupille der Helligkeitsblende 321 geteilt, die zwei Öffnungen aufweist und in 6B dargestellt ist. Der durch eine Öffnung der Helligkeitsblende 321 laufende Strahl stammt vom geradlinigen Gesichtsfeld, und der durch die andere Öffnung der Helligkeitsblende 321 laufende Strahl kommt über das Prisma von der schrägen Gesichtsfeldrichtung.
Der Aufbau des optischen Systems, der sich auf dieses Ausführungsbeispiel bezieht, soll unter Bezug auf 6A konkreter erläutert werden. Das in 6A dargestellte optische System weist ein optisches Objektivsystem 322, einen Satz eines Übertragungslinsensystems 323 als optisches Übertragungssystem und ein optisches Okularsystem 324 auf.
Das optische Objektivsystem 322 umfasst eine vorderseitige Linsengruppe 329a mit zwei Objektivlinsen 326 und 325, die an den dem Gegenstand nächstgelegenen Stellen angeordnet und entsprechend in der vom Beobachter geradlinig gesehenen Richtung und der seitlich gesehenen Richtung ausgerichtet sind, ein erstes Prisma 327, das den Strahl von den beiden Objektivlinsen 325 und 326 auf unterschiedliche Flächen einfallen lässt, ein zweites Prisma 328, das den Strahl von dem ersten Prisma 327 auf die gleiche Fläche einfallen lässt, und eine Helligkeitsblende 321 zum Teilen der Pupille in mehrere Pupillen entsprechend der Gesichtsfeldrichtung, und umfasst eine rückseitige Linsengruppe 329b zum Konvergieren des Strahls von den Pupillen und Erzeugen des Gegenstandsbildes, das hinter dieser vorderseitigen Linsengruppe 329a angeordnet ist. In der Zeichnung repräsentieren die einfach punktierten Strichpunktlinien die optischen Achsen der entsprechenden Gesichtsfeldrichtungen.
Das Bild in der geradlinig gesehenen Richtung in diesem optischen System wird wie folgt erzeugt. Die Strahlen, die durch die geradlinig stehende Objektivlinse 326 gelaufen sind, laufen durch die Oberfläche 331 des ersten Prismas 327 zur gemeinsamen Fläche 332. Die gemeinsame Fläche 332 an der ersten Prismenseite 327 ist schwarz gestrichen und ist als eine Streulichtblende ausgebildet. Da das erste und das zweite Prisma 327 bzw. 328 aus dem gleichen Glasmaterial hergestellt sind, sind ihre Brechungsindizes gleich und die Strahlen laufen durch die Oberfläche 332, ohne gebrochen zu werden. Dann wird ein Bild I1, das die untere Seite der Helligkeitsblende 321 als eine Pupillenfläche und die optische Achse dieser rückseitigen Linsengruppe 329b als eine Mittenachse aufweist, durch die rückseitige Linsengruppe 329b ausgebildet.
Andererseits wird das Bild in der perspektivisch gesehenen Richtung wie folgt ausgebildet: die Strahlen, die durch die perspektivisch sehende (geneigte) Objektivlinse 325 hindurchgelaufen sind, laufen durch die Oberfläche 333 des ersten Prismas 327 zur gemeinsamen Fläche 332. Dabei laufen die Strahlen, die das Bild in der perspektivisch gesehenen Richtung erzeugen, geradlinig durch die gemeinsame Fläche, ohne gleich wie bei den geradlinig gesehenen Strahlen gebrochen zu werden.
Die gemeinsame Fläche 332 auf der ersten Prismenseite 327 ist als eine Reflexionsblende hergestellt, die keine anderen als die Strahlen von den Linsen 325, 326 hindurchlässt. Da sich die optische Achse in der geradlinig gesehenen Richtung und die optische Achse in der perspektivisch gesehenen Richtung auf der gemeinsamen Fläche miteinander schneiden, wird die gleiche Reflexionsblende auf die Strahlen in beiden Richtungen wirksam. Die geradlinig fortschreitenden Strahlen in der perspektivisch gesehenen Richtung werden durch eine verspiegelte Fläche 334 reflektiert, um wieder zur Fläche 332 auf der Seite des zweiten Prismas 328 zu laufen.
Die Fläche 332 an der Seite des zweiten Prismas 328 ist in dem Bereich verspiegelt, in dem die geradlinig gesehenen Strahlen und die perspektivisch gesehenen Strahlen, die durch die Pupillenteilung getrennt werden, sich nicht schneiden und in dem Bereich, der die reflektierten, perspektivisch gesehenen Strahlen abdeckt, die durch die Fläche 334 reflektiert werden. Deshalb werden die Strahlen in der perspektivisch gesehenen Richtung, die durch die Fläche 334 reflektiert wurden, ohne wahrgenommen zu werden, an der oberen Seite der Helligkeitsblende 321 weitergeleitet und bilden das Bild I1 mit der optischen Achse der rückseitigen Linsengruppe 329b als einer Mittenachse durch diese rückseitige Linsengruppe 329 gleich wie die geradlinig gesehenen Strahlen aus und das Bild wird erzeugt.
Die Bilder I1 der mehreren Gesichtsfeldrichtungen, die durch das optische Objektivsystem 322 und die Pupille P1 erzeugt wurden, werden in Richtung des optischen Okularsystems durch das Übertragungslinsensystem 323 übertragen. Mehrere Pupillen P2 entsprechen den mehreren Gesichtsfeldrichtungen, die durch die Übertragungslinse übertragen werden. Ein Bild I2 wird zwischen dem Übertragungslinsensystem 323 und einem optischen Okularsystem 324 ausgebildet. Mehrere Pupillen P3, die den entsprechenden Gesichtsfeldrichtungen entsprechen, werden durch das optische Okularsystem 324 erhalten.
Wenn der Beobachter die Stellung seiner Pupille zur Stellung der Pupille, die in der Gesichtsfeldrichtung übertragen wird, bewegt, die er beobachten möchte, kann er die Gesichtsfeldrichtung auswählen.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist das optische Objektivsystem ursprünglich als ein optisches koaxiales System, jedoch nicht als ein exzentrisches optisches System ausgebildet und weist zusätzlich ein Prisma für eine Pupille in einer unterschiedlichen Gesichtsfeldrichtung auf. Die optische Achse der Objektivlinse 326 befindet sich auf der verlängerten Linie der optischen Achse der rückseitigen Linsengruppe 329b durch die gemeinsame Fläche 332 und die optische Achse der Objektivlinse 325 befindet sich auf der verlängerten Linie der optischen Achse der rückseitigen Linsengruppe 329b, die an der gemeinsamen Fläche 332 reflektiert und weiterhin an der Reflexionsfläche 334 reflektiert wird. Zwischen dem optischen System, das zwei negative Linsen und ein Prisma aufweist, und dem optischen System in dessen rückseitigem Bereich können deshalb zwei vor dem Übertragungslinsensystem überlagerte Bilder ausgebildet werden, selbst falls der Strahl nicht afokal ist.
Da die Pupillenteilung und nur ein optisches System verwendet wird, wird bei diesem Ausführungsbeispiel mit einem Aufbau mit wenigen Linsen ein Bild mit einer hohen Qualität erzielt, falls die Einrichtung zum Bestimmen mehrerer Pupillen sich an einer Stelle befindet, die der Pupillenstelle des optischen Objektivsystems zugeordnet ist, was die Stelle der Pupille P2 des Übertragungslinsensystems 323 oder irgendeines anderen Teils sein kann. Da das Objektivsystem und das optische Übertragungslinsensystem keine Gesichtsfeldrichtungs-Schalteinrichtung aufweisen, sind Aufbau und Montage einfach.
Ein Beispiel eines Aufbaus eines optischen Objektivsystems ist in 7 dargestellt und seine numerischen Datenwerte sind in Tabelle 1 aufgeführt. In 7 ist die in 6A als die rückseitige Linsengruppe 329d dargestellte Linse 329' mit einem Prisma verbunden und aus drei verbundenen Linsen ausgebildet.
Bei diesem Ausführungsbeispiel werden, da nur ein Bild erzeugt wird, die nachfolgenden Wirkungen erzielt.
Das optische Objektivsystem des Endoskops weist mehrere Gesichtsfeldrichtungen, mehrere Pupillen, die den Gesichtsfeldrichtungen 1:1 entsprechen, und ein einziges Bild auf, wobei das einzige Bild eine Überlagerung von Bildern von mehreren Gesichtsfeldrichtungen darstellt, die optischen Achsen von mehreren Gesichtsfeldrichtungen mit der optischen Achse des Übertragungssystems an der Stelle des Bildes übereinstimmen und wobei auf dem Übertragungsweg in dem optischen Übertragungssystem nach diesem Bild ein Bild über mehrere virtuelle Pupillen übertragen werden, ohne sich zu beeinflussen.
Deshalb kann bei diesem Ausführungsbeispiel nach dem optischen Übertragungssystem die Gesichtsfeldrichtung ausgewählt werden und es ist kein bewegliches Teil im optischen Objektivsystem und optischen Übertragungssystem zum Auswählen der Gesichtsfeldrichtung erforderlich. Da das optische Objektivsystem und dergleichen keine Gesichtsfeldrichtungs-Schalteinrichtung aufweist, sind bei diesem Ausführungsbeispiel ferner der Aufbau und die Montage einfach. Da keine Polarisierung verwendet wird, wird auch keine Verschlechterung des Bildes durch die Drehung in der Polarisationsrichtung hervorgerufen. Selbst dann, wenn sich die Pupillenteilungseinrichtung in dem optischen Übertragungssystem oder im optischen Bilderzeugungssystem befindet.
Das 2. Ausführungsbeispiel soll nachfolgend unter Bezug auf die 8 bis 13 erläutert werden.
Bei dem Endoskop dieses Ausführungsbeispiels wird ein exzentrisches optisches System für das optische Objektivsystem verwendet, ein optisches bilderzeugendes System und eine Festkörper-Bildaufnahmeeinrichtung werden anstelle des optischen Okularsystems des 1. Ausführungsbeispiels verwendet und es ist keine optische Gesichtsfeldrichtungs-Auswahleinrichtung vorgesehen.
8A stellt einen Aufbau eines optischen Systems dar, das in dem Endoskop dieses Ausführungsbeispiels angeordnet ist.
Das optische System dieses Ausführungsbeispiels umfasst in der von der distalen Endseite aufgeführten Reihenfolge: ein optisches Objektivsystem 341, ein Übertragungslinsensystem 342, eine pupillenbilderzeugende Linse 343, Reflexionselemente 344a und 344b, wie z. B. Spiegel, ein optisches Pupillentrennelement 344c sowie zwei Festkörper-Bildaufnahmeeinrichtungen 346a und 346b. Obwohl nur ein Übertragungslinsensystem dargestellt ist, ist es selbstverständlich, dass mehrere Übertragungslinsensysteme verwendet werden können, falls dies gewünscht ist. Die bilderzeugenden Linsen 345a und 345b bilden das optische bilderzeugende System aus.
In dem optischen Objektivsystem 341 ist ein vorderseitiges optisches System 347 und ein rückseitiges Linsensystem 348. Das System 347 umfasst im Wesentlichen afokale Linsengruppen 347a und 347b, die voneinander unabhängig sind und eine geradlinig gesehene und eine perspektivisch gesehene Gesichtsfeldrichtung vorsehen, und Pupillen P11, die diesen Gesichtsfeldrichtungen zugehören. Das rückseitige Linsensystem 348 hat eine Größe, so dass die Strahlen von den mehreren Pupillen P11 ohne Beeinträchtigung zu dem Bild übertragen werden, ein überlagertes Bild aus den Strahlen in den mehreren Gesichtsfeldrichtungen erzeugt und in der rückseitigen bzw. Rückgruppe angeordnet ist.
Das Übertragungslinsensystem bildet die Pupillen P11 als Pupillen P12 ab, erzeugt das Bild I11 als ein Bild I12 und überträgt diese in die pupillenbilderzeugende Linse 343. Die pupillenbilderzeugende Linse 343 überträgt die Pupillen, die von dem Übertragungslinsensystem 342 übertragen wurden, zur Seite des optischen Pupillentrennelements 344c. Dieses optische Pupillentrennelement 344c empfängt Strahlen von den mehreren Pupillen P13, trennt diese und führt sie in entsprechend unterschiedliche Richtungen, d. h. zu den Reflexionselementen 344a bzw. 344b.
Die Reflexionselemente 344a und 344b. reflektieren die Strahlen, die durch die getrennten entsprechenden Pupillen gelaufen sind, die zum optischen System in der geradlinig gesehenen Richtung und in der perspektivisch gesehenen Richtung stehen, entsprechend zu den Linsensystemen 345a bzw. 345b. Die Linsensysteme 345a und 345b erzeugen den entsprechenden Pupillen zugehörige Bilder in den Festkörper-Bildaufnahmeeinrichtungen 346a bzw. 346b.
Bei diesem Aufbau laufen zuerst die Strahlen der entsprechenden Gesichtsfeldrichtungen durch zwei im Wesentlichen afokale Linsengruppen 347a und 347b, die das optische vorderseitige System 347 ausbilden, dann werden die optischen Achsen in den entsprechenden Gesichtsfeldrichtungen durch das rückseitige Linsensystem 348 gebeugt und das Bild I11 wird auf der optischen Achse des rückseitigen Linsensystems 348 ausgebildet.
Bei diesem Ausführungsbeispiel wird im Wesentlichen der gleiche Grundaufbau wie beim Verwirklichen der perspektivischen Ansicht verwendet, der durch die Prismen 327 und 328 im 1. Ausführungsbeispiel verwendet wird. Hier kann das perspektivische Prisma ein 30°-Prisma sein, das in JP 60-140313 A, JP 50-19333 A, JP 2-108013 A gezeigt wird, oder ein 70°- oder 110°-Prisma, die in JP 59-87403 A dargestellt sind.
Das optische Objektivsystem 341 kann auch das optische vorderseitige System 347c sein, das das gleiche Prisma wie die Prismen 327 und 328 des vorstehend erwähnten Ausführungsbeispiels wie in 9 einschließt, d. h. es können ein geradlinig sehendes und ein perspektivisch sehendes optisches System gemeinsam verwendet werden. Oder es kann auch das optische Objektivsystem 341 mit einer perspektivischen Sicht durch Verwenden einer Brechung mit einem Keilprisma 349 verwirklicht werden, das in der Nähe der Pupille P11 wie in 10 angeordnet ist. Bei diesem Aufbau kann die Linsengruppe, die entsprechend in der geradlinig gesehenen Richtung und der perspektivisch gesehenen Richtung verwendet wird, im Wesentlichen die gleiche Linsengruppe sein, die sich lediglich bezüglich der Länge unterscheidet, wobei die perspektivisch sehende Linsengruppe zur geradlinig sehenden Linsengruppe geneigt und das Keilprisma 349 auf der Rückseite von dieser angeordnet werden kann.
Oder das optische Objektivsystem 341 kann, wie in 13 dargestellt, drei oder mehr Gesichtsfeldrichtungen aufweisen, falls sie in einem Bereich liegen, so dass das Bild und die Pupille nicht durch das Übertragungslinsensystem beeinträchtigt werden, das rückseitig angeordnet ist. In dem verdeutlichten Beispiel sind die meisten Linsen 350, 351 und 352 an der distalen Endseite, die entsprechende Linsengruppen ausbilden, entsprechend mit 0 Grad (gerade gesehen), 30 Grad (perspektivisch gesehen) und 70 Grad (perspektivisch gesehen) dargestellt.
Wie dies in 8A dargestellt ist, bildet der Strahl vom optischen Objektivsystem 341 ein Bild I12 rückseitig zum Übertragungslinsensystem wie beim 1. Ausführungsbeispiel durch das Übertragungslinsensystem 342 aus. Von den Strahlen in den entsprechenden Gesichtsfeldrichtungen, die das Bild I12 erzeugen, das im rückseitigen Bereich des Übertragungslinsensystems 342 erzeugt wird, werden die Strahlen von den beiden Pupillen, die sich bezüglich der Gesichtsfeldrichtung unterscheiden, entsprechend durch das optische Pupillentrennelement 344 getrennt, das rückseitig von der pupillenbilderzeugenden Linse 343 angeordnet ist.
Dieses optische Pupillentrennelement 344 ist z. B. ein Prisma, das in der Nähe der Pupille P13 angeordnet ist, die durch das Übertragungslinsensystem 342 übertragen und als ein Bild durch die pupillenbilderzeugende Linse 343 erzeugt wird. Die getrennten Strahlen in den entsprechenden Gesichtsfeldrichtungen werden entsprechend durch die Reflexionselemente 344a und 344b reflektiert und durch die Linsensysteme 345a und 345b als Bilder entsprechend auf den Bildaufnahmeeinrichtungen 346a und 346b erzeugt.
Durch die pupillenbilderzeugende Linse 343, die Bilder von Pupillen erzeugt, wird die optische Achse bei diesem Ausführungsbeispiel im Wesentlichen parallel zur optischen Achse des Übertragungslinsensystems 342 gemacht und der Gegenstandspunkt wird als ein Bild im Unendlichen ausgebildet. Übrigens kann das Bild so ausgebildet werden, dass es auf der Festkörper-Bildaufnahmeeinrichtung nicht überlagert wird.
Entsprechend diesem Ausführungsbeispiel können Bilder, die sich in der Gesichtsfeldrichtung unterscheiden, unabhängig durch mehrere Festkörper- Bildaufnahmeeinrichtungen aufgenommen werden und die Anzahl der Gesichtsfelder und die Gesichtsfeldrichtung kann leicht mit Hilfe des optischen Objektivsystems ausgewählt werden. Ohne eine optische Gesichtsfeldrichtungs-Schalteinrichtung werden Bilder in allen Gesichtsfeldrichtungen empfangen und aufgenommen. Wie beim verdeutlichten Ausführungsbeispiel werden bei dem Aufbau, der mehrere Festkörper-Bildaufnahmeeinrichtungen verwendet, die Ausgänge der entsprechenden Bildaufnahmeeinrichtungen durch Schalten des Schalters ausgewählt und die jeweiligen Signale entsprechend verarbeitet und entsprechende Bilder können angezeigt werden.
Bei dem Aufbau, der eine Festkörper-Bildaufnahmeeinrichtung verwendet, können die entsprechenden Bilder, die sich in der Gesichtsfeldrichtung unterscheiden, durch eine Signalverarbeitung ausgewählt werden, die sich an den letzten Schritt anschließt. Auf einem Monitor kann das Abbildungsbild in nur einer Gesichtsfeldrichtung wiedergegeben werden.
Bei diesem Ausführungsbeispiel kann die Gesichtsfeldrichtung geändert werden, ohne das optische System zu bewegen oder ohne die Gesichtsfeldrichtung optisch zu schalten. Abhängig von der Art der Signalverarbeitung können auch mehrere Bilder in der Gesichtsfeldrichtung gleichzeitig auf einem oder mehreren Monitoren angezeigt werden.
Ein Beispiel eines Aufbaus eines optischen Objektivsystems ist in 11 dargestellt. Ein Beispiel eines Aufbaus eines optischen Objektivsystems und eines Übertragungslinsensystems ist so, wie diese kombiniert sind, in 12 dargestellt. Dabei sind ein optisches Objektivsystem 354 und ein Übertragungslinsensystem 355 aufgeführt. Die Linsendaten können Tabelle 2 entnommen werden.
Wie beim 1. Ausführungsbeispiel kann die Blende, die die Pupille bestimmt, in dem optischen Objektivsystem liegen, kann in der Pupillenposition in dem zugeordneten Übertragungslinsensystem oder in der Pupillenposition bzw. an der Pupillenstelle nahe des optischen Pupillenteilungselements liegen.
In 8B ist eine Modifikation des 2. Ausführungsbeispiels dargestellt. Bei dieser Modifikation ist ein Pupillenbild P13 aus durch die pupillenbilderzeugende Linse 356, die anstelle der pupillenbilderzeugenden Linse 343 vorgesehen wird, divergierten oder konvergierten Strahlen erzeugt.
Afokale Strahlen werden dann durch die Linse 357 erzeugt, die die Strahlen parallelisiert, und die Strahlen werden weiter durch die bilderzeugenden Linsen 345a bzw. 345b als Bilder erzeugt und auf den Bildaufnahmeeinrichtungen 346a bzw. 346b abgebildet. Bei dieser Modifikation ist kein Reflexionsprisma als optisches Pupillenteilungselement erforderlich. Die Blende kann über der Pupillenstelle P13 in der Zeichnung in dem Übertragungslinsensystem oder an der Pupillenstelle in dem optischen Objektivsystem angeordnet werden. Die anderen gleichen Bauteile und Funktionen wie beim 2. Ausführungsbeispiel tragen die gleichen Bezugszeichen und werden hier nicht weiter erläutert.
Das 3. Ausführungsbeispiel soll nachfolgend unter Bezug auf die 14 bis 17B erläutert werden.
Bei dem Aufbau des 3. Ausführungsbeispiels sind ein optisches bilderzeugendes System und eine Festkörper-Bildaufnahmeeinrichtung wie beim 2. Ausführungsbeispiel vorgesehen und ferner ist eine optische Gesichtsfeldsrichtungs-Schalteinrichtung angeordnet.
Das optische Objektivsystem bei diesem Ausführungsbeispiel kann das Pupillenteilungssystem des 1. Ausführungsbeispiels sein oder kann aus den im Wesentlichen afokalen, mehreren optischen Systemen und optischen rückseitigen Systemen des 2. Ausführungsbeispiels ausgebildet sein. Dieses Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von den vorstehend erwähnten entsprechenden Ausführungsbeispielen u.a. bezüglich des Aufbaus des optischen Systems, das im rückseitigen Bereich des Übertragungslinsensystems angeordnet ist.
Wie in 14 dargestellt, umfasst das optische System bei diesem Ausführungsbeispiel ein Linsensystem 361, um das Licht, das rückseitig des nicht dargestellten Übertragungssystems einmal als ein Bild erzeugt wurde und dann zu Strahlen in den entsprechenden Gesichtsfeldrichtungen divergiert wurde, zur optischen Achse der Übertragungslinse zu parallelisieren, eine Pupillenschalteinrichtung 362 als eine Auswahleinrichtung, die die Strahlen in den entsprechenden Gesichtsfeldrichtungen schaltet, die in Erwiderung auf die entsprechenden Pupillen parallelisiert wurden, und die nahe der Pupillen angeordnet ist, die durch das Linsensystem 361 als Bilder auszubilden sind, und ein bilderzeugendes Linsensystem 363, das Bilder von den Strahlen, die durch die Pupillenschalteinrichtung 362 ausgewählt wurden, auf einer Festkörper-Bildaufnahmeeinrichtung 364 abbildet.
Die Strahlen in den entsprechenden Gesichtsfeldrichtungen, die das Bild I21 erzeugen, das rückseitig des Übertragungslinsensystems erzeugt wird, werden durch das Linsensystem 361 zur optischen Achse des Übertragungslinsensystems parallelisiert. Durch die Schalteinrichtung 362 nahe der Pupillenstelle werden die Strahlen abgeschnitten, die durch die anderen Bilder als in der Gesichtsfeldrichtung laufen, die der Beobachter beobachten möchte. Die Abschneideeinrichtung als eine Auswahleinrichtung kann eine mechanisch bewegte Abschirmplatte oder ein Flüssigkristall-Verschlußschalter sein, der ein-/ausgeschaltet wird.
Die Auswahleinrichtung kann ein solches Bildumkehrprisma 365 wie in den 15A und 15B sein, das zu bewegen ist, um die Gesichtsfeldrichtung zu schalten. Ein bilderzeugendes Linsensystem 366 erzeugt ein Bild aus den Strahlen, die durch das Bildumkehrprisma 365 erhalten werden, auf der Festkörper-Bildaufnahmeeinrichtung. Die 15A und 15B stellen zwei Schaltzustände für die Gesichtsfeldrichtung dar, die durch Bewegen des Bildumkehrprismas 365 schaltbar sind.
Wie dies in 16 dargestellt ist, kann auch die Auswahleinrichtung, die einteilig mit dem bilderzeugenden Linsensystem 365 und der Festkörper-Bildaufnahmeeinrichtung 364 ausgebildet ist, zu der Stelle der Gesichtsfeldrichtung bewegt werden, die beobachtet werden soll, um die Gesichtsfeldrichtung zu schalten. Nur das Bild in der ausgewählten Gesichtsfeldrichtung wird auf der Festkörper-Bildaufnahmeeinrichtung 364 erzeugt. Die Wirkung dieses Ausführungsbeispiels liegt darin, dass die Gesichtsfeldrichtung in einem kleinen Raum geändert werden kann.
Falls die Pupillenstrahlen und das Bild, das durch das optische Objektivsystem erzeugt wird, durch das Übertragungslinsensystem übertragen werden und die Pupillenteilungseinrichtung hinter dem Übertragungslinsensystem angeordnet ist, kann die Helligkeitsblende 321 weggelassen werden.
Der Aufbau des 2. und der Aufbau des 3. Ausführungsbeispiels weist eine Bildaufnahmeeinrichtung auf und kann auf eine außenseitlich angesetzte Kamera angewendet werden, die mit dem optischen Okularsystem des 1. Ausführungsbeispiels verbindbar ist. Bei diesem Aufbau wird das Linsensystem 343 oder 361 durch das optische Okularsystem 324 ersetzt.
Das optische System hinter dem optischen Übertragungssystem, das das Verwenden der Pupillenteilung bei dem optischen Objektivsystem und das Verwenden des optischen exzentrischen Systems kombiniert, kann so ausgewählt werden, dass es entweder das optische Okularsystem und die optische Gesichtsfeldrichtungs-Schalteinrichtung oder keines von beiden aufweist.
Das Endoskop mit variabler Gesichtsfeldrichtung kann in dem Fall verwirklicht werden, dass entweder die Pupillenteilung im optischen Objektivsystem oder das optische exzentrische System verwendet wird, falls die Einrichtungen zum Unterbrechen der anderen Strahlen als in der gewünschten Gesichtsfeldrichtung nahe der Pupillen in den entsprechenden Gesichtsfeldrichtungen vorgesehen werden, und zwar selbst falls das optische Übertragungssystem durch die Festkörper-Bildaufnahmeeinrichtung oder einen Bildleiter ersetzt bzw. ausgetauscht wird.
Bei dem in 17A dargestellten Aufbau ist eine Pupillenschalteinrichtung 368 nahe der Pupille vorgesehen, die im Lichtweg des optischen Objektivsystems 370 erzeugt wird, das aus der vorderseitigen Linsengruppe, die die gleiche wie die vorderseitige Linsengruppe 329a des 1. Ausführungsbeispieles ist, und dem rückseitigen Linsensystem 348 und einer Festkörper-Bildaufnahmeeinrichtung 369 besteht. Die Pupillenschalteinrichtung 368 kann ein Flüssigkristallverschluss oder dergleichen sein.
Auch bei dem Aufbau, der in 17B dargestellt ist, wird ein exzentrisches optisches System 371 verwendet, das das gleiche optische System wie das in 9 dargestellte vorderseitige optische System 347c umfasst.
18A zeigt einen Aufbau eines optischen Systems in dem Endoskop des Mehr-Gesichtsfeldrichtungs-Typs des 4. Ausführungsbeispiels. 18B zeigt einen Aufbau eines optischen Objektivsystems, das teilweise gemeinsam hergestellt und verwendet wird.
Das optische Objektivsystem beim 4. Ausführungsbeispiel ist aus mehreren Linsengruppen ausgebildet, die für entsprechende Gesichtsfelder anstelle des optischen Objektivsystems 322 so vorgesehen werden, dass mehrere Bilder durch diese Linsengruppen erzeugt werden können. Die anderen Bauteile und Funktionen, die die gleichen wie im 1. Ausführungsbeispiel sind, tragen die gleichen Bezugszeichen und werden hier nicht weiter erläutert.
Das optische Objektivsystem 373, das in 18A dargestellt ist, ist aus mehreren (zwei in dem veranschaulichten Beispiel) unabhängigen Linsengruppen ausgebildet. Das Übertragungslinsensystem 323 und das optische Okularsystem 324 sind rückseitig des optischen Objektivsystems 373 angeordnet. Das Übertragungslinsensystem 323 und das optische Okularsystem können durch ein bilderzeugendes optisches System und eine Festkörper-Bildaufnahmeeinrichtung ersetzt werden.
Das optische Objektivsystem 373 kann aus einem unabhängigen optischen System wie in 18A ausgebildet sein und kann einen Teil aufweisen, d. h. das Prisma auf der distalen Endseite kann wie bei dem in 18B dargestellten optischen Objektivsystem 373' gemeinsam hergestellt und vorgesehen werden.
Mehrere Bilder I31 und I32, die durch das optische Objektivsystem erzeugt werden, werden durch das Übertragungslinsensystem 323 als ein optisches Übertragungssystem in eine rückseitige Richtung übertragen. Beim Aufbau mit dem in 18A dargestellten optischen Okularsystem 324 kann der Beobachter gleichzeitig die entsprechenden Gesichtsfeldrichtungen mit dem Auge sehen, das an eine Pupillenstelle 374 gebracht wird.
Andererseits werden beim Aufbau des optischen bilderzeugenden Systems und der Festkörper-Bildaufnahmeeinrichtung mehrere Bilder, die rückseitig des Übertragungslinsensystems 323 erzeugt werden, durch die bilderzeugende Linse auf einer Festkörper-Bildaufnahmeeinrichtung erzeugt. Die Wirkung infolge dieses Aufbaus kann technisch vergleichsweise leicht mit Hilfe eines optischen Systems hinter dem optischen Objektivsystem und dem optischen Übertragungssystem verwirklicht werden.
Bei diesem Ausführungsbeispiel können Bilder übrigens auf mehreren Festkörper-Bildaufnahmeeinrichtungen erzeugt werden, wobei die Bilderzeugungsvergrößerung groß gemacht wird und die Festkörper-Bildaufnahmeeinrichtungen an den Stellen angeordnet werden, die den mehreren Bildern entsprechen.
Das 5. Ausführungsbeispiel wird unter Bezug auf 19A erläutert. Wie dies in 19A dargestellt ist, wird bei dem optischen System dieses Ausführungsbeispiels ein Bild auf einer Festkörper-Bildaufnahmeeinrichtung 370 erzeugt, dessen Lichtstrahlen über das Linsensystem 343 und das davor angeordnete Übertragungslinsensystem 342 übertragen wurden.
Auf einer optischen Achse der beiden optischen Achsen sind Linsensysteme 371 und 372 angeordnet und ein Bild wird durch das Linsensystem 372 auf der Festkörper-Bildaufnahmeeinrichtung 370 erzeugt.
Ein Übertragungssystem ist für die andere optische Achse vorgesehen. Ein Prisma 373 zum Umlenken der optischen Achse ist nahe der Pupille angeordnet, die durch das Linsensystem 343 erzeugt wird, und auf der anderen Seite dieses Prismas 373 sind ein Linsensystem 374, ein Prisma 375, ein Linsensystem 376, ein Prisma 377, ein Linsensystem 378 und ein Spiegel 379 angeordnet. Der Strahl wird durch diesen Spiegel 379 reflektiert, der an einem Schnittpunkt P dieses optischen Systems mit der anderen optischen Achse zusammen angeordnet ist, und bildet durch das Linsensystem 372 ein Bild auf der Festkörper-Bildaufnahmeeinrichtung 370 ab.
Dieser Spiegel 379 ist, wie dargestellt, drehbar. Die Gesichtsfeldrichtung wird ausgewählt durch Schalten in entweder den Zustand A, der durch die durchgezogene Linie angezeigt wird, oder den Zustand B, der durch die gepunktete Linie angezeigt wird. Die anderen Aufbauformen weisen die gleichen Bauteile auf, wie sie zu 8A erläutert sind.
Bei dem Einführabschnitt des starren Endoskops, auf das dieses Ausführungsbeispiel angewendet wird, kann der Abstand zwischen den beiden optischen Achsen aufgrund der Beschränkung des Außendurchmessers nicht bis auf wenige Millimeter reduziert werden. Da das Bild auf der Festkörper-Bildaufnahmeeinrichtung 370 hinter dem Linsensystem 343 erzeugt wird, wird bei Verwendung des einzigen Übertragungslinsensystems 342 der Strahl diagonal in die Festkörper-Bildaufnahmeeinrichtung 370 projiziert und eine Farbschattierung erzeugt. Um dieses Phänomen zu verhindern, wird bei diesem Ausführungsbeispiel eine der beiden optischen Achsen durch die Prismen 373, 375 und 377 auf der Rückseite des Linsensystems 343 wie in 19A umgelenkt, so dass Strahlen, die entsprechend durch die beiden optischen Achsen gelaufen sind, vertikal auf die Bildaufnahmefläche der Festkörper-Bildaufnahmeeinrichtung 370 projiziert werden, und das Erzeugen der Farbschattierung kann verhindert werden.
19B stellt einen Aufbau einer Modifikation des Aufbaus der 19A dar. Das optische System in 19A ist als Vergrößerungslinsensystem 374', 376' und 378' ausgebildet, die entsprechend das Linsensystem 374, 376 und 378 vergrößern, so dass das Bild in einer größeren Bildfläche mit einem der optischen Systeme betrachtet werden kann, das zwei Gesichtsfeldrichtungen aufweist. Falls der Aufbau in einen Einführabschnitt 380 und einen Kameraadapterabschnitt 381 getrennt wird, der drehbar an diesem Einführabschnitt 380 angesetzt ist, und der Kameraadapterabschnitt 380 drehbar ausgebildet ist, können die Bildgrößen in den entsprechenden Gesichtsfeldrichtungen wahlweise groß gemacht werden.
Tabelle 1: Linsendaten des 1. Ausführungsbeispiels
Tabelle 2: Linsendaten des 2. Ausführungsbeispiels

Claims

Endoskop mit: einem länglichen Einführabschnitt (302); einer Beleuchtungseinrichtung (307), die ein Objekt an der distalen Endseite des Einführabschnitts (302) beleuchtet; einem optischen Objektivsystem (322), das am distalen Ende des Einführabschnitts angeordnet ist und zumindest zwei getrennte Bilder des Objektes über getrennte Objektivlinsen (325, 326) am äußeren Ende des distalen Endes des Einführabschnitts (302) erzeugt, wobei die optischen Achsen der getrennten Objektivlinsen (325, 326) zueinander geneigt und in verschiedene Gesichtsfeldrichtungen ausgerichtet sind; und einem optischen Bildübertragungssystem (323) mit einer optischen Achse, das in dem Einführabschnitt (302) angeordnet ist, wobei die durch die getrennten Objektivlinsen (325, 326) erhaltenen Bilder des Objekts gleichzeitig auf voneinander verschiedenen, nicht deckungsgleichen Wegen durch das gemeinsame optische Bildübertragungssystem (323) zum proximalen Ende des Einführabschnitts (302) übertragen werden; wobei zumindest eine der Objektivlinsen (325) bezüglich der optischen Achse des optischen Bildübertragungssystems (323) eine geneigte optische Achse aufweist, und wobei das Objektivsystem (322) eine optische Umlenkeinrichtung aufweist, die die Bilder von den Objektivlinsen (325, 326) gleichzeitig auf voneinander verschiedenen, nicht deckungsgleichen Wegen durch das gemeinsame optische Bildübertragungssystem (323) zum proximalen Ende des Einführabschnitts überträgt.
Endoskop nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine proximalseitige Strahlweg-Trenneinrichtung (344c), die die Strahlwege zugehörig zu den unterschiedlichen Gesichtsfeldrichtungen trennt, und ein optisches Bilderzeugungssystem (345a, 346a; 344b, 346b), das den unterschiedlichen Gesichtsfeldrichtungen zugehörige Gegenstandsbilder erzeugt.
Endoskop nach Anspruch 2, wobei die Strahlweg-Trenneinrichtung (344c) nahe der Zwischenbilder (P13) des Bildübertragungssystems (323) angeordnet ist.
Endoskop nach Anspruch 2 oder 3, mit mehreren Bildaufnahmeeinrichtungen (346a, 346b), die jeweils ein Gegenstandsbild je einer Gesichtsfeldrichtung aufnehmen.
Endoskop nach Anspruch 4, wobei die Strahlweg-Trenneinrichtung (344c) ein optisches Element zum Trennen der Strahlwege der unterschiedlichen Gesichtsfeldrichtungen in unterschiedliche Richtungen aufweist, und eine Reflexionseinrichtung (344a), die die durch das optische Element getrennten Strahlen umlenkt in eine Richtung parallel zur optischen Achse des optischen Übertragungssystems (323).
Endoskop nach Anspruch 1, wobei an der proximalen Seite des Bildübertragungssystems (323) eine bilderzeugende Linse (366), die nur einen der Strahlwege der verschiedenen Gesichtsfeldrichtungen aufnimmt, und eine der Linse zugeordnete Bildaufnahmeeinrichtung (364) angeordnet sind, wobei die bilderzeugende Linse und die Bildaufnahmeeinrichtung senkrecht zur optischen Achse des Bildübertragungssystems (323) zur Auswahl eines der Strahlenwege der Gesichtsfelder beweglich sind.
Endoskop nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein proximalseitiges, optisches System (361), das die Strahlwege der unterschiedlichen Gesichtsfeldrichtungen parallel zur optischen Achse des Übertagungssystems (342) ausrichtet, eine Lichtweg-Schalteinrichtung (365), die senkrecht zur optischen Achse des Übertragungssystems (342) beweglich ist zum Auswählen einer der Strahlwege der unterschiedlichen Gesichtsfeldrichtungen, ein optisches bilderzeugendes System (366), das aus dem Strahl vom durch die Lichtweg-Schalteinrichtung (365) ausgewählten Strahlweg ein Gegenstandsbild erzeugt, und eine Bildaufnahmeeinrichtung (364), die das durch das optische bilderzeugende System (366) erzeugte Gegenstandsbild aufnimmt.
Endoskop nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein optisches System (361), das die Strahlwege der unterschiedlichen Gesichtsfeldrichtungen parallel zur optischen Achse des Übertragungssystems (342) ausrichtet, ein zweites optisches System (363), das aus den Strahlen der Strahlwege ein Bild erzeugt, eine Strahlschalteinrichtung (362) zwischen dem ersten optischen System und dem zweiten optischen System zum Auswählen eines der Strahlwege der unterschiedlichen Gesichtsfeldrichtungen, und eine Bildaufnahmeeinrichtung (364), die das durch das zweite optische bilderzeugende System (363) erzeugte Gegenstandsbild aufnimmt.
Endoskop nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein proximalseitig angeordnetes bilderzeugendes System (324), das eine gemeinsame optische Achse zu dem Übertragungssystem (323) aufweist und Gegenstandsbilder aus den Strahlen der unterschiedlichen Gesichtsfeldrichtungen der Objektivlinsen (325, 326) erzeugt.
Endoskop nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch eine Bildaufnahmeeinrichtung, die mehrere durch das bilderzeugende System (324) erzeugte Gegenstandsbilder empfängt und die Bilder aufnimmt.
Endoskop nach Anspruch 9, wobei das bilderzeugende System (324) ein optisches Okularsystem ist, das die zu den unterschiedlichen Gesichtsfeldrichtungen gehörenden Gegenstandsbilder erzeugt, so dass diese mit den Augen betrachtbar sind.
Endoskop nach Anspruch 1, wobei das Objektivsystem (322) ein Prismensystem (327, 328) umfasst, das wenigstens einen der Strahlwege zur Übertragung im Bildübertragungssystem (323) umlenkt.
Endoskop nach Anspruch 1, wobei das Objektivsystem (322; 370) eine Durchtrittsunterbrechungs-Schalteinrichtung (368) zur wahlweisen Freigabe einer der Strahlwege von den Objektivlinsen (325, 326) mit den unterschiedlichen Gesichtsfeldrichtungen aufweist.