DE2418402C3

DE2418402C3 - Endoskop mit veränderbarer Richtung des Blickfeldes

Info

Publication number: DE2418402C3
Application number: DE2418402A
Authority: DE
Inventors: Yoshisada Hayamizu; Katsuyuki Kanehira
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1973-04-16
Filing date: 1974-04-16
Publication date: 1980-01-10
Also published as: DE2418402B2; JPS49130235A; DE2418402A1; US3918438A

Description

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Die Erfindung betrifft ein Endoskop mit veränderbarer Richtung des Blickfeldes, dessen flexibles lichtleitendes Faserbündel ein starres hinteres Betrachtungsteil mit dem Okular und ein starres vorderes Betrachtiingsteil (Spitze) mit einer Objektivlinse koaxial vor der Lichteintrittsfläche des Faserbündels aufweist und welches vor der Objektivlinse in Richtung der optischen Achse ein vorderes Beobachtungsfenster für eine Geradeaus-Beobachtung und seitlich der optischen Achse ein seitliches Beobachtungsfenster für eine Seitenblick-Beobachtung aufweist. Derartige Endoskope werden zur Sichtbarmachung des Inneren eines hohlen Organs, z. B. des Magens oder hohler Gegenstände, z. B. von Rohren oder Bohrungen, die nicht unmittelbar mit dem Auge beobachtet werden können, eingesetzt.

Eine solche Sichtbarmachung mit Hilfe eines Endoskops besteht beispielsweise darin, daß durch Geradeaus-Beobachtung durch ein vorderes Beobachtungsfenster im starren vorderen Beobachtungsteil, der Spitze, in Richtung der optischen Achse der Objektivlinse, ohne diese Achse abzuknicken, beobachtet wird. Die Seitenblick-Beobachtung erfolgt unter Abknickung des Strahlengangs durch ein seitliches Beobachtungsfenster. Bisher werden bei Endoskopen mit starren Beobachtungsteilen die Beobachtungen i. a. entweder nacii vorn oder zur Seite vorgenommen.

Aus der DE-OS 22 32 582 ist schon ein Endoskop für reine Seitenbeobachtung bekannt, bei dem die seitliche Blickrichtung um eine Parallaxe zwischen dem zur Seite gerichteten Beleuchtungsfeld und dem Beobachtungsfcld auszugleichen, dadurch etwas veränderbar ist, daß zur Lichtumlenkung zum vor der Stirnfläche des lichtleitenden Faserbündels angeordneten Beobachtungsobjektiv ein begrenzt kippbares Halbwürfeiprisma vorgesehen ist Die Kippung kann, z. B. durch Verschiebung eines keilförmigen Teils, mittels eines vom hinteren Betrachtungsteil betätigbaren Drahtzugs bewirkt werden. Hiermit ist aber nur eine beschränkte Seitenbeobachtungsrichtungsänderung möglich. Das Bild ist seitenverkehrt und eine Geradeaus-Beobachtung nicht vorgesehen.

Für Geradeaus- und Seitenblick-Beobachtung ist es bekannt (US-PS 29 87 960), in der starren Spitze des Endoskops vor der Objektivlinse zwei wahlweise in den Strahlengang bringbare Spiegel, die unterschiedliche Seitenblick-Richtungen erfassen, vorzusehen. Zur Geradeaus-Beobachtung wird die Objektivlinse durch Rotation ihres Fassungszylinders seitlich verlagert und werden die Spiegel aus dem Sichtkegel der Objektivlinse herausgedreht, wozu die Mittelachsen des Spiegelhalters und des Objektiv-Fassungszylinders parallel gegeneinander versetzt sind.

Bei Benutzung eines derart ausgebildeten Endoskops erhält man nur bei Geradeausblick-Beobachtung ein seitenrichtiges bzw. nicht umgekehres Bild, während bei Seitenblick-Beobachtung das Bild seitenvertauscht ist. Durch das Verändern oder Umschalten der Richtung des Blickfeldes wird eine Seitenvertauschung der Abbildungen hervorgerufen, die die Gefahr begründet, daß beim Umschalten der Blickrichtung linke und rechte Seite der Abbildung miteinander verwechselt werden.

Es sind auch Endoskope für Geradeaus- und Seitenblick-Beobachtung bekannt, bei denen das vordere Beobachtungsteil insgesamt richtungsveränderlich oder abwinkelbar ist. Die starre Spitze eines solchen Endoskops ist derart abwinkelbar, daß sogar ein hinter der Spitze befindlicher Gegenstand beobachtet werden kann (Rückwärts-Beobachtung). Diese bekannten Endoskope sind aber in einer abgewinkelten Stellung platzaufwendig. Bei Endoskopen mit nichtabwinkelbarer starrer Spitze, beispielsweise bei sogenannten starren Endoskopen, die gewöhnlich in röhrenförmige Hohlräume mit verhältnismäßig kleinem Innendurchmesser eingeführt werden sollen, ist die RUckwärts-Beobachtung nicht möglich.

Zur Vermeidung des Nachteils der Seitenvertauschung könnte der vor der Objektivlinse angeordnete reflektierende Spiegel durch ' ein Pentagonprisma ersetzt werden, das sich in dem vor der Objektivlinse liegenden Raum in den Strahlengang ein- und auch aus diesem ausschwenken ließe, so daß sowohl bei Geradeaus- als auch bei Seitenbeobachtung die Abbildungen seitenrichtig sind. Die Verwendung eines solchen Pentagonprismas würde es jedoch erforderlich

machen, daß in der starren Spitze des Endoskops ein großer seitlicher Raum vorgesehen wird, in den das Prisma aus dem Geradeausblick-Sichtkegel der Objektivlinse ausgeschwenkt werden kann. Dies führt zu großen Querabmessungen der Endoskopspitze und engt die Einsatzmöglichkeiten ein.

Geradeaus- und Seitenblick-Beobachtungen mit einem Endoskop weisen jeweils eigene Vorteile auf. Wünschenswert ist es jedoch, diese beiden Beobachtungsmöglichkeiten in einem Endoskop zusammenzu- ι ο fassen, wobei während der Beobachtung von einer Beobaditungsrichtung auf eine andere umgeschaltet werden kann und keine Seitenumkehrung eintritt

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Endoskop mit veränderbarer Blickrichtung, mit wel- '⁵ chem eine kontrastreiche und seitenrichtige Geradeaus- und Seitenbeobachtung möglich ist, zu schaffen, das einfach aufgebaut und leicht umschaltbar ist und bei dem die starre Spitze nicht oder nur wenig seitlich vergrößert ist

Ein diese Aufgabe lösendes Endoskop ist im Patentanspruch 1 definiert

Bei dieser Ausbildung kann das Vorderteil sehr schlank sein, und es erfolgt immer eine seitenrichtige Abbildung, also sowohl bei Geradeaus-Abbildung, bei « der die Beobachtung direkt durch das vordere Beobachtungsfenster bei vor das seitliche Beobachtungsfenster geschwenktem erstem Spiegel erfolgt als auch bei Seitenblick-Abbildung, bei der übe^r beide Spiegel beobachtet wird. Die Verstellung des ersten μ Spiegels kann in bekannter Weise, z. B. mittels Drahtzügen oder Elektromagneten, erfolgen. Der erste Spiegel unterbricht den Lichteinfall von der Seite oder von vorn und sichert einen guten Kontrast des Bildes.

Bei einer Ausgestaltung des Endoskops ist vorgese- ^⁵ hen, daß unmittelbar hinter dem vorderen Beobachtungsfenster und/oder dem seitlichen Beobachtungsfenster eine zusätzliche Linse angeordnet ist Durch diese kann der Blickwinkel des Endoskops verschiedenen Erfordernissen angepaßt werden.

Mit der in Patentanspruch 3 definierten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Endoskops ist zusätzlich eine seitenrichtige Rückwärts-Beobachtung möglich. Der zweite Seitenspiegel ist: nur kippbar ausgebildet Mit dieser Ausgestaltung lassen sich Rückwärts-Beob- ·**> achtungen vornehmen, bei denen die Umlenkung etwa 170° beträgt

Somit sind rückwärte Gegenstände, die sich hinter der starren Endoskopspitze befinden, ohne deren Abwinkelung beobachtbar. so

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind anhand einer schematischen Zeichnung näher erläutert, in der zeigt

Fig. IA eine vereinfachte Schnittdarstellung des vorderen Beobachtungsteils eines Endoskops in der *>■> Betriebsstellung für Seitenblick-Beobachtung,

Fig. IB eine Fig. IA ähnliche Schnittdarstellung des vorderen Beobachtungsteils jedoch in der Betriebsstellung für Geradeaus-Beobachtung,

Fig.2 eine Fig.A ähnliche Schnittdarstellung des «> vorderen Beobachtungsteils in einer durch zusätzliche Beobachtungslinsen hinter dem Beobachtungsfenster ergänzten Ausbildungsform, und

F i g. 3 eine vereinfachte Schnittdarstellung des vorderen Beobachtungsteils eines Endoskops nach t>5 Fig. IA, das zusätzlich eint! Rückwärts-Beobachtung erlaubt.

Das Endoskop nach F i g. 1 für Geradeaus- und Seitenblick-Beobachtung hat ein starres vorderes Beobachtungsteil 1 bzw. eine starre Spitze, einen flexiblen mittleren Teil Γ, ein optisches Faserbündel 2 für die optische Bildübertragung mit einer vorderen Stirnfläche 2a und einer hinteren Stirnfläche 2a', eine vor der vorderen Stirnfläche 2a angeordnete Objektivlinse 3 im Beobachtungsteil, und ein hinter der hinteren Stirnfläche 2a' angeordnetes Okular 3' im hinteren starren Betrachtungsteil.

Vor der Objektivlinse 3 ist in dessen optischer Achse 0 ein erster Spiegel 4 und seitlich davon ein zweiter Spiegel 5 angeordnet Der erste Spiegel 4 ist aus der optischen Achse 0 der Objektivlinse 3 herausschwenkbar so angeordnet daß seine Reflexionsfläche 4a der vorderen Stirnfläche 2a des optischen Faserbündels 2 gegenüberliegt und gegen diese geneigt ist Der zweite Spiegel 5 ist ortsfest in einer optischem Achse 0' für die Seitenblick-Beobachtung angeordnet die ein an der Seite der starren Spitze 1 angeordnetes seitliches Beobachtungsfenster 6 für die Seitenb'ick-Beobachtung flächennorma! durchsetzt Seine Reitexionsfläche 5a liegt auf der dem seitlichen Beobachtungsfenster abgewandten Seite der optischen Achse 0 der Objektivlinse der Reflexionsfläche 4a des ersten reflektierenden Spiegels 4 zugewandt und ist gegen diese so geneigt daß das durch das seitliche Beobachtungsfenster 6 einfallende Licht vom zweiten Spiegel 5 zum ersten Spiegel 4 und von diesem in die Objektivlinse 3 fällt

Die beiden Spiegel 4 und 5 dienen dazu, die optische Achse 0 der Objektivlinse 3 um 90° abzuknicken.

Am vorderen Ende des starren Beobachiungsteils 1 ist flächennormal zur optischen Achse 0 der Objektivlinse 3 ein vorderes Beobachtungsfenster 7 für die Geradeaus-Beobachtung vorgesehen.

Bei einer Seitenblick-Beobachtung fällt das von dem zu beobachtenden und dem seitlichen Beobachtungsfenster 6 gegenüberliegenden Gegenstand ausgehende Licht durch dieses Beobachtungsfenster 6 in den vorderen Beobachtungstei! 1 des Endoskops und wird nachsinander von der Reflexionsfläche 5a des zweiten Spiegels 5 und dann von der Reflexionsfläche 4a des ersten Spiegels 4 in die Objektivlinse 3 reflektiert, die auf der vorderen Stirnfläche 2a des optischen Faserbündels 2 ein optisches Bild erzeugt das das Faserbündel zu seiner hinteren Stirnfläche 2a'überträgt, wo es mit dem Okular 3' betrachtet werden kann.

Für die Durchführung einer Geradeaus-Beobachtung wird der erste Spiegel 4 aus der optischen Achse 0 der Objektivlinse 3 herausgenommen (F i g. 1 B).

In diesem Falle fällt von einem zu beobachtenden und dem vorderen Beobachtungsfenster 7 gegenüberliegenden Gegenstand ausgehendes Licht durch das vordere Beobachtungsfenster 7 in die Spitze des Endoskops und unmittelbar in die Objektivlinse 3, die wieder an der vorderen Stirnfläche 2a des optischen Faserbündels 2 ein optisches Bild erzeugt.

Die Herausnahme des ersten Spiegels 4 aus der optischen Achse 0 Jer Objektivlinse 3 vor das seitliche Beobachtungsfenster 6 kann durch Schwenken des Spiegels um ein Ende oder durch Verschieben, z. B. mit Hilfe von Drähten oder eines Elektromagneten, erfolgen. In dieser Stellung ist die Geradeaus-Beobachtung nicht behindert.

Das in der vorbeschriebenen Weise aufgebaute und ausgebildete Endoskop ist in zwangsläufiger und einfacher Weise von Geradeaus- auf Seitenblick-Beobachtung und umgekehrt umschaltbar. Außerdem tritt bei

dem sowohl bei Seitenblick- als auch bei Geradeaus-Beobachtung erzeugten Bild keine Seitenvertauschung und Kontrastminderung ein. Zudem läßt sich das starre vordere Beobachtungsteil 1 des Endoskops in sehr raumsparender Bauweise ausführen.

Wird der erste Spiegel 4 aus der optischen Achse 0 der Objektivlinse 3 herausgenommen und in eine Stellung gebracht, in der er, wie in F i g. 1B gezeigt, zum seitlichen Beobachtungsfenster 6 für Seitenblick-Beobachtung parallel steht, vermag er den unerwünschten Lichteinfall durch das seitliche Beobachtungsfenster 6 zu verhindern, wodurch sich auch die Geradeaus-Beobachtung mit einem verhältnismäßig hohen Helligkeitsgrad bzw. Kontrast vornehmen läßt.

Fig. 2 zeigt eine ergänzte Ausbildungsform des Endoskops nach Fig. IA, bei der hinter den Beobachtungsfenstern 6 und 7 zusätzliche Linsen 8 und 9 parallel zu diesen vorgesehen sind, die den Öffnungswinkel des Aa des ersten Spiegels 4 und daher in die Objektivlinse 3 die auf die Stirnfläche 2a des optischen Faserbündels ; ein seitenrichtiges Bild eines rückwärtigen Gegenstand: abbildet.

-) Bei der Ausbildungsform nach Fig.3 kann ähnlich wie bei der Ausbildungsform entsprechend Fig. 2 eine (nicht gezeichnete) zusätzliche Linse hinter derr rückwärtigen Beobachtungsfenster 11 und parallel zi diesem vorgesehen sein. Eine derartige zusätzliche

ίο Linse vermag den Öffnungswinkel des Blickfeldes und den Abbildungsmaßstab des an der Stirnfläche 2a de« optischen Faserbündels 2 erzeugten Bildes zu verändern.
Aus dem Vorstehenden ergibt sich, daß die Erfindung

i> ein im Aufbau einfaches Endoskop schafft, dessen Beobachtungsrichtungen beliebig umschaltbar sind und den wichtigen Vorteil aufweist, daß bei Geradeaus-Seitenblick- und gegebenenfalls Rückwärts-Beobach·

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Stirnfläche 2a des optischen Faserbündels 2 erzeugten Bildes zu verändern vermögen.

Das Endoskop in der in Fig. 3 dargestellten Ausgestaltung ermöglicht zusätzlich eine seitenrichtige Rückwärts-Beobachtung, durch ein in Höhe der Objektivlinse 3 und der vorderen Stirnfläche 2a des optischen Faserbündels 3 seitlich vorgesehenes nach hinten zurückgerichtetes rückwärtiges Beobachtungsfenster 11. Dazu ist der zweite Spiegel 5 noch in eine mit gestrichelten Linien gezeichnete Stellung 13 bezüglich der für die Rückwärts-Beobachtung maßgebenden optischen Achse 0" kippbar, so daß er gegen diese um einen spitzen Winkel geneigt und der Reflexionsfläche Aa des ersten Spiegels 4 zugewandt ist.

Von einem hinter dem rückwärtigen Beobachtungsfenster 11 befindlichen Gegenstand ausgehendes Licht fällt durch dieses nacheinander auf die Reflexionsfläche 5a des zweiten Spiegels 5 und auf die Reflexionsfläche 2n starre vordere Beobachtungsteil als Ganzes in gedrängter Bauweise ausführbar ist, daß der Einfall vor unerwünschtem Fremdlicht in den Beobachtungstei verhindert ist und daß sich der Bildwinkel de.< Blickfeldes und der Abbildungsmaßstab des optischen

Ji Bildes in angemessener Weise verändern lassen.

Bei den vorbeschriebenen Beispielen ist die optische Achse 0' für die Seitenblick-Beobachtung flächennormal zur optisc! üii Achse 0 der Objektivlinse 3 angeordnet Der Winkel zwischen diesen beiden optischen Achsen 0'

jo und 0 läßt sich jedoch je nach Anordnung des ersten und des zweiten reflektierenden Spiegels verändern. Somit ist der Erfindungsgedanke auch auf ein Endoskop anwendbar, bei dem die optische Achse 0' für die Seitenblick-Beobachtung gegen die optische Achse 0 der Objektivlinse 3 um einen beliebigen vorbestimmten Winkel geneigt ist, um von Geradeaus- auf Seitenblick-Beobachtung und umgekehrt umschalten zu können.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche;

1. Endoskop mit veränderbarer Richtung des Blickfeldes, dessen flexibles lichtleitendes Faserbündel ein starres hinteres Betrachtungsteil mit dem Okular und ein starres vorderes Betrachtungsteil (Spitze) mit einer Objektivlinse koaxial vor der Lichteintrittsfläche des Faserbündels aufweist, und welches vor der Objektivlinse in Richtung der optischen Achse ein vorderes Beobachtungsfenster für eine Geradeaus-Beobachtung und seitlich der optischen Achse ein seitliches Beobachtungsfenster für eine Seitenblick-Beobachtung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der optischen Achse (0) und dem seitlichen Beobachtungsfenster (6) vor diesem außerhalb des Sichtkegels der Objektivlinse (3) ein erster, vor das vordere Beobachtungsfenster (7) in eine zur optischen Achse

(0) geneigte Stellung schwenkbarer Spiegel (4) und auf der derr. seitlichen Beobachtungsfenster (6) gegenüberliegenden Seite der optischen Achse (Q) ein zweiter zur flächennormalen optischen Achse (0') des seitlichen Beobachtungsfensters (6) schräggestellter Spiegel (5) angeordnet sind, deren bei in die optische Achse (0) geschwenktem erstem Spiegel einander zugewandte Reflexionsflächen (4a, 5a) derart geneigt sind, daß das durch das seitliche Beobachtungsfenster (6) einfallende Licht vom zweiten Spiegel (5) zum ersten und von diesem in die Objektivlinse (3) fällt.

2. Endoskop nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß unmittelbar hinter dem vorderen Beobachtungsfenster (7) und/oder dem seitlichen Beobachtungsfenster (6) eine zusätzliche Linse (8,9) angeordnet ist (F i g. 1 B).

3. Endoskop nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das vordere Beobachtungsteil

(1) hinter dem zweiten Spiegel (5) noch ein nach hinten zurückgerichtetes rückwärtiges Beobachtungsfenster (11) für eine zusätzliche Rückwärts-Beobachtung aufweist und daß der zweite Spiegel (S) aus der Seitenblick-Beobachtungsstellung in eine Rückwärts-Beobachtungsstellung (13) kippbar ist, in der er das durch das rückwärtige Beobachtungsfenster einfallende Licht auf den ersten Spiegel (4) derart reflektiert, daß es von diesem in die Objektivlinse (3) fällt (Fig. 3).