DE2305473A1 - Endoskopoptik - Google Patents

Description

PATENTANWÄLTE DR. HUGO WfLCKEN · DIPL.-ING. THOMAS WILCKEN D - 24 LÜBECK. BREITE STRASSE 52-54 31·

Th.W./Bö/Al.

Anmelder: Richard Wolf GmbH, 7154 Knittlingen, Pforzheimer Str.

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Endoskopoptik

Die Erfindung betrifft eine Endoskopoptik zur Übertragung endoskopischer Bilder unter Anwendung der Stablinsentechnik für das Bildumkehrsystem.

Endoskopoptiken haben unter anderem die Aufgabe, einen endoskopisch"betrachteten Bildteil vom distalen Endoskopende durch den relativ langen Instrumentenschaft zum proximalen Ende zu übertragen. Es handelt sich also im Grunde.genommen um das Problem eines unter mehrfacher Bildumkehr erfolgenden Bildtransports über eine entsprechend lange Strecke, die durch den speziellen Bau der Endoskope bedingt ist.

Bei allen Optiken dieser Art wird danach getrachtet, eine möglichst geringe Anzahl von Glas-Luft-Flächen vorzusehen, um die Lichtverluste aufgrund von Reflexionen an den Übergängen Glas-Luft bzw. Luft-Glas niedrig zu halten. Außerdem trachtet man danach, den Aperturwinkel und damit die Austrittspupille der Endoskopoptik möglichst groß zu machen, um bei guter Bildhelligkeit ein kontrastreiches Bild zu erzielen.

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* LObeck (04 51) 7 58 83 ■ Bank: Commerzbanlc LObedc (BLZ 230 400 22) Konto-Nr. 390187 · Postscheck: Hamburg 13811?

Herkömmliche Optiken können ein ßildumkehrsystem haben, bei dem z_aBe pro Bildumkehr bzw„ von Bildebene zu Bildebene insgesamt, sechs Glas-Luft-Flächen auftreten, die naturgemäß einen recht großen Lichtverlust bewirken, wenn mann bedenktj daß für das gesamte Umkehrsystem beispielsweise eine vierfache oder sechsfache Bildumkehr in Betracht kommt« Andere Optiken arbeiten pro Bildumkehr mit zwei plankonvexen Linsen, wodurch sich pro Bildumkehr insgesamt vier Übergänge Glas-Luft bzw, Luft-Glas ergeben» Das gleiche Ergebnis hinsichtlich der Glas-Luft-Flächen wird erzielt, wenn pro Bildumkehr, also von Bildebene zu Bildebene, zwei bikonvexe Linsen in Stabform zur Anwendung gelangen» Dieses bekannte Umkehrsystem hat jedoch ebenfalls noch den Nachteil der relativ hohen Lichtverluste durch Reflexionen, da pro Bildumkehr vier Glas-Luft-Flächen vorliegen«, Wenn also insgesamt beispielsweise sechs Bildumkehrungen für die Bildübertragung erforderlich sind, ergeben sich insgesamt 24 Glas-Luft-Flächen im Umkehrsystem, was notwendigerweise zur Helligkeits- und Kontrastminderung im Vergleich zu einem System führen wird, welches weniger Glas-Luft-Flächen aufweist.

Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung einer Endoskopoptik, deren Umkehrsystem auch bei einer über lange Strecken erfolgenden Bildübertragung möglichst wenig Glas-Luft-Flächen hat und die somit zur Übertragung eines hellen und kontrastreichen endoskopischen Bildes geeignet ist,.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird die eingangs erwähnte Endoskopoptik gemäß der Erfindung so ausgebildet, daß das Umkehrsystom

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aus mindestens einer Stablinse besteht, deren optisch-geometrischer Aufbau so besessen ist, daß jede Stablinse eine einfache oder ganzzahlig mehrfache Bildumkehr bewirkt.

Das Umkehrsystem kann symmetrisch aufgebaut sein und aus mehreren Stablinsen bestehen, von denen jede jeweils eine Bildumkehr bewirkt, wobei die Bildebenen bzw. die Zwischenbilder als in den Lufträumen zwischen den Stablinsen entstehend vorgesehen werden. Andererseits kann bei einer durch eine einzelne Stablinse bedingten ganzzahligen und mehrfachen Bildumkehr wenigstens eine Bildebene bzw. ein Zwischenbild jeweils im Stablinsenkörper vorgesehen werden.

Im Vergleich zu bisher bekannten Optiken bietet das Umkehrsystem der erfindungsgemaßen Optik den Vorteil, dafs bei sinngemäJ3er Auslegung der aus einzelnen Linsenkörpern zusammengesetzten Stablinsen pro Bildumkehr jeweils nur zwei Glas-Luft-Flächen vorliegen. Dies träfe auch zu für den Fall, daß man das gesamte Umkehrsystem als einen einzelnen Stablinsenkörper ausbildet, in dem eine mehrfache Bildumkehr erfolgen kann, wobei die Zwischenbilder im Glaskörper der Stablinse entstehen.

In der anliegenden Zeichnung sind einige Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch und vereinfacht dargestellt. Es zeigt:

Fig. 1 exne Endoskopoptik mit einem symmetrisch aufgebauten Bildumkehrsystem, bei dem die Zwischenbilder in Luft liegen,

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Fig. 2 eine Endoskopoptik mit einem ebenfalls symmetrischen Bildumkehrsystem, bei dem die Zwischenbilder

im Stablinsenkörper liegen und Fig. 3 eine Endoskopoptik, bei der mehrere Umkehrsysteme

aus einem einzelnen Stablinsenkörper bestehen.

In allen drei Figuren ist das Objektiv jeweils mit 1 und das Okular mit 2 beziffert, während das Umkehrsystem der Optik allgemein mit der Bezugsziffer 3 versehen ist. Im einzelnen unterscheiden sich die drei Optiken hinsichtlich ihres Aufbaues und ihrer Wirkungsweise auf nachfolgend beschriebene Art.

Bei der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform besteht das Umkehrsystem aus insgesamt drei bikonvexen Stablinsen 3, deren optisch-geometrischer Aufbau so berechnet und bemessen ist, daß jede Stablinse eine vollständige Bildumkehr verursacht. Verdeutlicht wird dies durch die das Bild darstellenden.Pfeile, die jeweils vor und hinter jeder Stablinse in der dortigen Bildebene abgebildet werden. Man erkennt, daß pro Bildumkehr nur eine Stablinse erforderlich ist, woraus sich gleichzeitig der Vorteil ergibt, daß für jede Bildumkehr auch jeweils nur zwei Glas-Iuft-Flächen vorliegen. Für die dem Objektiv 1 benachbarte Stablinse 3 ist schematisch der Strahlengang vom Brennpunkt zu Brennpunkt eingezeichnet worden. Ein solcher Strahlengang ließe sich etwa mit einer Stablinse 3 erzielen, die beispielsweise zusammengesetzt sein könnte aus einer bikonvexen Stablinse 4, einer Konkav-Konvexlinse 5, einer bikonkaven Stablinse 6, einer weiteren Konkav-Konvexlinse 7 und schließlich einer bikonvexen Stablinse.8. Dabei könnten die Linsen 4,6 und 8 beispielsweise

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einen Brechungsindex von 1,5 und die Linsen 5 und 7 einen Brechungsindex von 1,8 haben. Die jeweils zu wählende Glasart hängt vom jeweiligen Anwendungsfall ab.

Es ist klar, daß man hinsichtlich der vorher genannten Werte in Grenzen beliebig variieren kann. Gebunden wird man bei der Berechnung und Auslegung der Optik jedoch unter anderem durch den zur Verfügung stehenden Platz im Instrumentenschaft und durch weitere geometrische Abmessungen des Instruments.

Bei dem in Fig. 2 gezeigten Beispiel besteht das optische Umkehrsystem aus insgesamt vier Stablinsen, wobei die beiden mittleren und die beiden äußeren Linsen im Aufbau gleich sind und die beiden äußeren Linsen in ihrer optischen Wirkung einer der inneren bzw. mittleren Stablinsen entsprechen. Bei diesem Ausführungsbeispiel liegen pro Bildumkehr ebenfalls wieder nur zwei Glas-Luft-Flächen vor. Eine Besonderheit ergibt sich bei diesem ebenfalls symmetrischen System dadurch, daß zwei Zwischenbilder in den mittleren Stablinsen entstehen. Dies,hat den Vorteil, daß sich evtl. Verschmutzungen der Linsenflächen, die z.B. durch Niederschlag von Staub- oder Fetteilchen entstehen könnten, · nicht so ungünstig auswirken können, wie etwa bei einer Ausführung nach Fig. 1, da eben die der Verschmutzung ausgesetzten Linsenendflächen nicht in unmittelbarer Nähe der Bildebenen liegen.

Schließlich zeigt die Fig. 3 eine weitere Lösungsmöglichkeit, bei der das gesamte Umkehrsystem aus einer einzelnen Stablinse "besteht, die eine ganzzahlig mehrfache - im vorliegenden Fall

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eine dreifache - Bildumkehr verursacht„ Im Prinzip entspricht dieser Aufbau etwa dem in Fig. 1 gezeigten, wenn man sich bei diesem die zwischen den Stablinsen 3 befindlichen Lufträume ausgefüllt denkt mit einem Medium von niedriger Brechungszahl, wie etwa mit niedrigbrechendem GlaSo Wenn auch ein System nach Fig. 3 gewisse Probleme hinsichtlich der gewünschten FlexibiLität mit sich bringen könnte, wäre es doch besonders bezüglich der Bildhelligkeit wegen.der geringen Lichtverluste von besonderem Vorteil, da das Umkehrsystem unabhängig von der gewünschten Anzahl der Bildumkehrungen jeweils nur zwei Glas-Luft-Flächen aufweist. Außerdem ergibt sich auch hier der· Vorteil, daß die Zwischenbilder im Glaskörper entstehen und somit nicht durch mögliche Verunreinigungen der Linsenflächen beeinträchtigt werden können.

Die Endoskopoptiken der dargestellten und beschriebenen Art erfüllen höchste an die Bildqualität gestellte Anforderungen, da sie wegen der vergleichsweise geringen Anzahl von Glas-Lüft-Flächen wenig Lichtverluste durch Reflexionen haben und so die Übertragung kontrastreicher Bilder bei mehrfacher Bildumkehr über lange Strecken zulassen,, Dabei wird die Anzahl der BiIdumkehrungen jeweils von der Art der Blickrichtung am distalen Endoskopende bzw. davon abhängen, ob das Bild seitenrichtig und aufrecht stehend in der Okularbildebene erscheinen soll„ Bei Blickrichtungen von 160° und 180° wird man eine ungerade Anzahl von Umkehrungen wählen, während eine gerade Anzahl von Umkehrungen bei einer Ablenkung durch ein Dachkantenprisma erwünscht ist. 4098 32/0586

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Bei einer Ablenkung durch ein Lupenprisma und Doveprisma als Ausgleich kann sowohl eine gerade als auch eine ungerade Anzahl von Umlenkungen gewählt werden.

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Claims (3)

PATENTANWÄLTE DR. HUGO WILCKEN · DlPL.-ING. THOMAS WILCKEN D - 24 LÜBECK. BREITE STRASSE 52-54 Th.W./Bö. Anmelder: Richard Wolf GmbH, 7134 Knittlingen,Pforzheimer Stro 22 Patentansprüche

1. Endoskopoptik zur Übertragung endoskop!scher Bilder unter Anwendung der Stablinsentechnik für das Bildumkehrsystem^ dadurch gekennzeichnet, daß das Umkehrsystem aus mindestens einer Stablinse besteht, deren optisch-geometrischer Aufbau so bemessen ist, daß jede Stablinse eine einfache oder ganzmehrfache Bildumkehr bewirkt,,

2. Endoskopoptik nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei der durch eine einzelne Stablinse bedingten ganzzah^ligen und mehrfachen Bildumkehr wenigstens eine Bildebene bzw. ein Zwischenbild als im Stablinsenkörper entstehend vorgesehen ist c

3. Endoskopoptik nach Anspruch 1,. dadurch gekennzeichnet, daß das Umkehrsystem symmetrisch aufgebaut ist und aus mehreren ' Stablinsen besteht, von denen jede jeweils eine Bildumkehr bewirkt, und daß die Bildebenen bzw» die Zwischenbilder als in den Lufträumen zwischen den Stablinsen entstehend vorgesehen sind.

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