DE2305473B2 - Endoskopoptik - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Endoskopoptik mit mindestens drei Bildumkehrungen zur Übertragung endoskopischer Bilder unter Anwendung der Stablinsentechnik für das Bildumkehrsystem.

Endoskopoptiken haben u. a. die Aufgabe, einen endoskopisch betrachteten Bild teil 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 Bildtransportes über eine entsprechend lange Strecke, die durch den speziellen Bau des Endoskops 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.

Herkömmliche Optiken können ein Bildumkehrsystem haben, bei dem z. B. pro Bildumkehr bzw. von Bildebene zu Bildebene insgesamt sechs Glas-Luft-Flächen auftreten, die naturgemäß einen recht großen Lichtverlust bewirken, wenn man bedenkt, 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 Zahl der Glas-Luft-Flächen wird bei einer Optik nach der britischen Patentschrift 9 54 629 erzielt, bei der pro Bildumkehr zwei hintereinander angeordnete, durch einen Luftraum getrennte bikonvexe Stablinsen zur Anwendung kommen, so daß sich auch dort pro Bildumkehr insgesamt vier Übergänge Glas-Luft bzw. Luft-Glas ergeben, womit auch dann relativ hohe Lichtverluste durch Reflexionen an den Glas-Luft-Flächen auftreten.

Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung einer Endoskopoptik, deren Umkehrsystem auch bei einer über lange Strecken erfolgenden Bildübertragung

ίο mit mindestens drei Bildumkehrungen eine gegenüber der bekannten Optik nach der erwähnten britischen Patentschrift erheblich geringere Anzahl von Glas-Luft-Flächen pro Bildumkehr aufweist
Diese Aufgabe wird nach der Erfindung durch das

is Kennzeichen des Anspruchs 1 gelöst

Das Umkehrsystem kann nach der Erfindung symmetrisch aufgebaut sein und aus mehreren Stablinsen bestehen, von deneu, wie noch beschrieben wird, jede jeweils eine Bildumkehr bewirkt, wobei die Bildebenen bzw. die Zwischenbilder als in den Lufträumen zwischen den Stablinsen bzw. in den zwischen den Stablinsen mit einem Medium niedriger Brechungszahl gefüllten Räumen entstehend vorgesehen werden. Andererseits kann bei einer durch eine einzelne Stablinse bedingten ganzzahligen oder mehrfachen Bildumkehr wenigstens eine Bildebene bzw. ein Zwischenbild jeweils im Stablinsenkörper vorgesehen werden.

Im Ve/gleich zu bisher bekannten Optiken bietet das Umkehrsystem der erfindungsgemäßen Optik den Vorteil, daß bei sinngemäßer 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 Zeichnung sind einige Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch und vereinfacht dargestellt. Es zeigt

F i g. 1 eine Endoskopoptik mit einem symmetrisch aufgebauten Bildumkehrsystem, bei dem die Zwischenbilder in Luft liegen,

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 F i g. 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-Luft-Flächen vorliegen. Für die dem Objektiv 1 benachbarte Stablinse 3 ist

schematisch der Strahlengang von 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 Konka\-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 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 vie; 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 Fett-Teilchen entstehen könnten, nicht so ungünstig auswirken können, wie etwa bei einer Ausführung nach F i g. 1, da eben die der Verschmutzung ausgesetzten Linsenendflächen nicht in unmittelbarer Nähe der Bildebenen liegen.

Schließlich zeigt die F i g. 3 eine weitere Lösungsmöglichkeit, bei der das gesamte Umkehrsystem aus einer einzelnen Stablinse besteht, die eine ganzzahlig mehrfache — im vorliegenden Fall eine dreifache — Bildumkehr verursacht. Im Prinzip entspricht dieser Aufbau etwa dem in F i g. 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 Glas. Wenn auch ein System nach F i g. 3 gewisse Probleme hinsichtlich der gewünschten Flexibilität mit sich bringt, 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-Luft-Flächen wenig Lichtverluste durch Reflexionen haben und so die Übertragung konstrastreicher Bilder bei mehrfacher Bildumkehr über lange Strecken zulassen. Dabei wird die Anzahl der Bildumkehrungen 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 Dachkantenprima erwünscht ist.

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

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Endoskopoptik mit mindestens drei Büdumkehrungen zur Übertragung endoskopischer Bilder unter Anwendung der Stablinsentechnik für das Bildumkehrsystem, dadurch gekennzeichnet, daß das Umkehrsystem aus mindestens einer Stablinse (axiale Dicke beträgt ein Mehrfaches des Durchmessers) besteht, deren optisch geometrischer Aufbau so bemessen ist, daß für die gesamten Bildumkehrungen oder für jede Bildumkehrung maximal zwei Glas-Luft-Flächen vorhanden sind.

2. Endoskopoptik nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß unter Verwendung mehrerer Stablinsen für das Umkehrsystem die Räume zwischen ihnen mit einem Medium niedriger Brechungszahl ausgefüllt sind.

3. Endoskopoptik nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei der durch eine einzelne Stablinse bedingten ganzzahligen oder mehrfachen Umkehr wenigstens eine Bildebene bzw. ein Zwischenbild als im Stablinsenkörper entstehend vorgesehen ist.

4. 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.