DE2430148C3 - Endoskop mit zwischen Geradsicht und Seitensicht veränderlicher Blickrichtung, bei welchem ein Faserbündel zur Übertragung des mittels eines Objektivs auf sein Ende fokussierten Bildes dient - Google Patents

Description

fläche(13fc bzw. 13c) des ortsfesten Richtungs- Okkular-Umkehrsysteme für geradsichtige Fern-

änderungsprismas (13) angeordnet sind. 45 rohre mit Prismen, wie sie beispielsweise in der

OE-PS 50 974 beschrieben sind, sind in der Technik seit langem bekannt.

Vor der Verwendung von Faserbündeln zur Bildübertragung bei Endoskopen, wie sie bei der erfin-50 dungsgemäßen Gattung von Endoskopen vorgesehen

Die Erfindung bezieht sich auf ein Endoskop mit ist, war es beispielsweise aus der US-PS 32 56 875

zwischen Geradsicht und Seitensicht veränderlicher bekannt, mittels Prismen im Strahlengang diesem eine

Blickrichtung, bei welchem ein Faserbündel zur Über- gewisse Flexibilität dadurch zu verleihen, daß eine

tragung des mittels eines Objektivs auf sein Ende fo- Drehung der Prismen in der Weise ermöglicht wird,

kussierten Bildes dient. ₅₅ daß einander gegenüberliegenden Flächen planpar-

Zur Betrachtung von unzugänglichen Hohlräumen allel bleiben, was es gestattet, den Strahlengang im

werden in der Medizin und Technik vielfach En- Bildleiter etwas abzuwinkein.

doskope verwendet. Wenn beispielsweise die Speise- Bei den modernen Endoskopen mit Faserbündeln

röhre untersucht werden soll, wird hierfür ein Endo- zur Bildübertragung, wie sie bei der vorliegenden Er-

skop mit Geradsicht verwendet, da für eine Bctrach- 60 findung als bekannt vorausgesetzt werden, ist eine

tung mit seitlicher Blickrichtung der Abstand zwi- hohe Flexibilität durch das Faserbündel gegeben,

sehen Linse und Objekt außerordentlich klein wäre. Die Erfindung wird nun an Hand von Ausfüh-

Andererseits werden in beuteiförmigen Hohlräumen, rungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung

wie es beispielsweise der Magen ist, im allgemeinen näher erläutert. Es zeigen

Endoskope mit seitlicher Betrachtungsrichtung be- 65 F ig. 1 und 2 bereits vorgeschlagene Endoskope

nutzt, da es hierbei möglich ist, die gesamten Seiten- mit veränderbarer Blickrichtung,

wände zu betrachten. Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel eines Endoskops

Um nun bei Untersuchung der Speiseröhre und des gemäß der Erfindung,

Fig. 4A die Stellung der Prismen bei seitlicher Betrachtungsrichtung,

Fig. 4B die Stellung der Prismen bei Geradsicht, F i g. 5 und 6 abgewandelte Prismenanordnungen, F i g. 7 eine Darstellung zur Erläuterung der Änderung der Richtung des Hauptstrahls in Abhängigkeit vom Drehwinkel des Drehprismas und

F i g. 8 eine graphische Darstellung zur Veranschaulichung der Beziehung zwischen dem Drehwinkel und der Versetzung des Hauptstrahis.

Ir- F i g. 1 ist ein bereits vorgeschlagenes Endoskop veranschaulicht, bei dem ein Spiegel 1 am Ende des Endoskops derart angeordnet ist, daß eine Betrachtung in seitlicher Richtung möglich ist,wie dies durch die voll ausgezeichnete Linie angedeutet wird; ferner wird eine Betrachtung in Vorwärtsrichtung ermöglicht, wie dies durch die gestrichelte Linie veranschaulicht ist, wobei diese beiden Betrachtungsrichtungen durch Einsetzen bzw. Fiitfernen des Spiegels 1 ermöglicht werden.

In F i g. 2 wird ein weiteres Endoskop gezeigt, bei dem der Spiegel 1 kontinuierlich drehbar ist.

Das in Fig. 1 dargestellte Endoskop hat den Nachteil, daß die Oberseite des Bildes nach unten kommt, d. h. daß das Bild sich dreht. Bei dem in Fi g. 2 dargestellten Endoskop kommt zwar die Oberseite des Bildes nicht nach unten, d. h., das Bild dreht sich nicht und die Beobachtungsrichtung kann kontinuierlich verändert werden; jedoch ist bei dem zweitgenannten Beispiel eine exakte Beobachtung in Vorwärtsrichtung nicht möglich. Außerdem ist das Endoskop selbst sehr groß.

In F i g. 3 ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Endoskops dargestellt. Das distale Ende 10 des Endoskops ist mittels einer Abdeckhülle 11 abgeschlossen. Die durch die Abdeckhülle geschützte Optik enthält ein Drehprisma 12, ein ortsfestes Richtungsänderungsprisma 13 mit Blende 16 und ein Objektiv 14, das die Strahlung auf einen Bildleiter in Form eines Faserbündels 15 richtet.

Bei der in F i g. 3 dargestellten Anordnung ist das Drehprisma 12 ein Prisma mit einem Winkel von 45°, welches ein gleichschenkliges rechtwinkliges Dreieck bildet. Das Drehprisma 12 ist um eine Mittellagc bzw. Achse 12 drehbar, wobei diese Achse in der Fläche 12a liegt; die Drehrichtung wird in Fig.3 durch eiren Pfeil angedeutet. Bei diesem Endoskop gelangt der Strahl des zu betrachtenden Objekts durch die Abdeckhülle 11, wird an der Fläche 12 a des Drehprismas 12 total reflektiert und wird an der Fläche 13 a des ortsfesten Richtungsänderungsprismas 13 nochmals total reflektiert. Der Strahl vom Objekt wird dann an der Endfläche 15 a des Faserbündels 15 mittels des Objektivs 14 abgebildet.

Die in F i g. 3 dargestellte Anordnung entspricht der Beobachtung in einer Querrichtung von 45° gegenüber der Vorwärtsrichtung. Es ist jedoch ersichtlich, daß die Beobachtungsrichtung kontinuierlich verändert v/erden kann, wenn das Drehprisma um seine Drehachse 126 verdreht wird.

Die Fig. 4A und 4B zeigen jeweils den Fall, daß das Drehprisma 12 sich in derStellung für eine Seitensicht bzw. Geradsicht befindet, indem das Drehprisma 12 entsprechend gedreht worden ist. Wenn das Drehprisma 12 derart gedreht worden ist, daß dessen Fläche 12a in Uhrzeigerrichtung um 22,5° gegenüber der Horizontalrichtung geneigt ist, wie dies in Fig. 4 A veranschaulicht wird, fällt der Strahl vom Objekt in die Fläche 12c aus einer Horizomalrichtung ein, wodurch eine Betrachtung in Vorwärtsrichtung durchführbar ist. Das ortsfeste Richtungsänderungsprisma 13 ist derart angeordnet, daß der Hauptstrahl jeweils vertikal zur Eintritts- und Austrittsfläche 136 bzw. 13 c des Prismas steht.

Das Drehprisma 12 und das ortsfeste Richtungsänderungsprisma 13 sind ferner derart angeordnet, daß die Verlängerungslinie des in das ortsfeste Richtungsänderungsprisma eintretenden Hauptstrahis jeweils die Drehachse des Drehprismas 12 schneidet. Die Verlängerung des Hauptstrahls ist hierbei in entgegengesetzter Richtung zur Einfallrichtung ausgeführt.

In Fig. 5 ist ein anderes Ausführungsbeispiel schematisch dargestellt, bei der das Objektiv 14 derart angeordnet ist, daß die Linsenteile 14 a und 146 dieses Objektivs 14 an beiden Seiten des ortsfesten Richtungsänderungsprismas 13 liegen. Die beiden Linsenteile 14 a und 146 können in engem Kontakt zum ortsfesten Richtungsänderungsprisma 13 angeordnet sein.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel ist in Fig. 6 dargestellt. Die Form des ortsfesten Richtungsänderungsprismas 13 ist derart geändert, daß der Strahl von der Austrittsfläche 13c' des ortsfesten Richtungsänderungsprismas 13 gebrochen wird. Die Austrittsfläche 13 c' ist somit nicht vertikal zum Hauptstrahl, sondern gegenüber dem Hauptstrahl geneigt angeordnet. Aus den F i g. 3 und 5 ergibt sich, daß bei den beiden ersten Ausführungsbeispielen das Ende des Bildleiters bzw. Faserbündels 15 objektivseitig leicht nach oben geneigt werden muß. Bei der letzten, d. h. in F i g. 6 dargestellten Ausführungsform ist es dagegen nicht erforderlich, daß das Ende des Bildleiters geneigt werden muß.

Im folgenden wird die Änderung der Einfallrichtung des Hauptstrahls gegenüber der Eintrittsfläche 12c des Drehprismas 12 erläutert, wenn die Beobachtungsrichtung durch Drehung des Drehprismas 12 verändert wird. Wenn die Länge einer Seite der Fläche 12c des Drehprismas 12 gemäß Fig. 7 mit /, die Einfallsrichtung bzw. Lage des einfallenden Hauptstrahls bei einer Drehung des Drehprismas 12 um den Winkel θ mit χ und der Betrag der Versetzung bzw. Änderung des Hauptstrahls gegenüber der Mittellage mit Ax bezeichnet werden, lassen sich χ und Ax durch folgende Gleichungen darstellen:

λ: = 1/(1 — tan Θ +2sin Θ/«)

₁₍ ../2 sin θ Λ

Λ χ = χ — hl = \l tan 6>

F i g. 8 zeigt eine graphische Darstellung der Werte der Änderung Λ χ der Einfallslage gegenüber dem Winkel θ unter Bezugnahme auf vorstehende Gleichungen. F i g. 8 veranschaulicht den Fall, daß der Brechungsindex des Diehprismas 13 1,84776 beträgt. In dieser Darstellung gibt die Abszisse den Wert 45° + 2 Θ und die Ordinate den Wert Λ * an. Wie sich aus F i g. 8 ergibt, ist der Betrag der Änderung der Einfallposition über den Bereich zwischen einer Position »Scitensicht«, d.h. 90" (M = 22,5°) bis zu einer Position »Geradsicht«, d.h. 0° (θ= -22,5°), nur sehr klein.

Aus vorstehender Beschreibung ergibt sich, daß das erfindungsgemäße Endoskop mit veränderlicher Blickrichtung bei sehr einfachem Aufbau eine sehr

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günstige Betrachtung über einen weiten Bereich zwischen einer Richtung für Seitensicht und einer Richtung für Geradsicht ermöglicht, ohne daß Probleme auftreten, wie beispielsweise die Drehung des Bildes. Da ferner Prismaflächen mit totaler Reflexion als Reflexionsflächen benutzt werden können, sind keine großen Reflexionsflächen infolge Brechung der Strahlen durch die Prismen erforderlich. Wie es sich weiter aus F i g. 8 ergibt, ist die Änderung der Lage des Hauptstrahls an den Eintritts- und Reflexionsflächen

des Drehprismas bei Änderung der Bcobachtungs richtung äußerst klein. Aus diesem Grund kann jede Teil des Endoskops sehr klein gestaltet werden. Da ortsfeste Richtungsänderungsprisma ist ferner derar 5 angeordnet, daß die Verlängerungslinie des Haupt Strahls, welcher in das Prisma eintritt, ständig cli< Drehachse des Drehprismas schneidet. Infolgedessei läßt sich eine äußerst günstige Beobachtung bzw. Be trachtung mit dem erfindungsgemäßen Endoskop aus ίο führen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Magens zu vermeiden, nacheinander zwei verschie Patentansprüche: dene Endoskope einzuführen, sind schon Endoskop! vorgeschlagen worden, die sowohl eine seitliche Be

1. Endoskop mit zwischen Geradsicht und Sei- trachtung wie eine Betrachtung in Vorwärtsrichtun{ tensicht veränderlicher Blickrichtung, bei wel- 5 ermöglichen. Diese vorgeschlagenen Endoskope ha chem ein Faserbündel zur Übertragung des mit- ben jedoch den Nachteil, daß, wenn von der gerader tels eines Objektivs auf sein Ende fokussieren Blickrichtung auf eine Seitenbetrachtung übergegan Bildes dient, dadurch gekennzeichnet, gen wird, sich das Bild dreht, d. h. die Oberseite de« daß ein Drehprisma (12) vorgesehen ist, in das Bildes nach unten kommt. Bei einer anderen bereit« durch eine etwa senkrecht durchlaufene Abdeck- io vorgeschlagenen Variante mit einem drehbaren Spiehülle (11) die vom Objekt kommenden Strahlen gel ist das distale Ende des Endoskops sehr groß unc einfallen (12 c) und an der Fläche (12 a), die die eine exakte Beobachtung in Vorwärtsrichtung isi zur Prismenkante parallele Drehachse (12 b) etwa nicht möglich.

mittig enthält, reflektiert werden, und daß ein Der vorliegenden Erfindung Hegt die Aufgabe zuortsfestes Richtungsänderungsprisma (13) vorge- 15 gründe, ein Endoskop mit zwischen Geradsicht unc sehen ist, in das die vom Drehprisma kommenden Seitensicht veränderlicher Blickrichtung anzugeben Strahlen an einer ortsfesten Stelle (16) einfallen, bei welchem ein Faserbündel zur Übertragung de: um an der nächsten Fläche (13 a) des Prismas mittels eines Objektivs auf sein Ende fokussierten (13) reflektiert zu werden. Bildes dient, das es ermöglicht, von der geraden

2. Endoskop nach Anspruch 1, dadurch ge- ao Blickrichtung stetig auf eine Seitenbetrachtung überkennzeichnet, daß die Eintritts- und Austrittst- zugehen, ohne daß sich dabei das Bild dreht oder chen (13 b, 13 c) des ortsfesten Richtungsände- eine sogenannte Seitenvertauschung auftritt, die es rungsprismas (13) senkrecht zur Hauptstrahl rieh- bei den bereits früher vorgeschlagenen Endoskopen tung angeordnet sind. mit veränderlicher Blickrichtung außerordentlich er-

3. Endoskop nach Anspruch 1, dadurch ge- 25 schwert sich vorzustellen, welcher Teil einer Körperkennzeichnet, daß die Eintrittsfläche (13 b) des höhle oder eines technischen Gegenstandes gerade ortsfesten Richtungsänderungsprismas (13) senk- betrachtet wird.

recht zur Hauptstrahlrichtung und die Austritts- Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß

fläche (13 c) des ortsfesten Richtungsänderung- ein Drehprisma vorgesehen ist, in das durch eine

prismas (13) derart angeordnet ist, daß der aus 30 etwa senkrecht durchlaufene Abdeckhülle die vom

dem ortsfesten Richtungsänderungsprisma (13) Objekt kommenden Strahlen einfallen und an der

austretende Strahl gebrochen wird. Fläche, die die zur Prismakante parallele Drehachse

4. Endoskop nach einem der vorhergehenden etwa mittig enthält, reflektiert werden, und daß ein Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das ortsfestes Richtungsänderungsprisma vorgesehen ist, ortsfeste Richtungsänderungsprisma (13) und das 35 in das die vom Drehprisma kommenden Strahlen an Drehprisma (12) derart angeordnet sind, daß die einer ortsfesten Stelle einfallen, um an der nächsten Verlängerungslinie des in das ortsfeste Richtungs- Fläche des Prismas reflektiert zu werden,
änderungsprisma (13) einfallenden Hauptstrahls Bei Periskopen für Unterseeboote ist es aus der die Drehachse des Drehprismas (12) schneidet. US-PS 15 30 081 bekannt, um nicht nur Schiffe ent-

5. Endoskop nach einem der vorhergehenden 40 lang der Meeresoberfläche, sondern auch den Luft-Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Linsen- raum darüber betrachten zu können, das am vorsteteile (14a, 14 b) des Objektivs (14) jeweils in en- henden Periskopenede vorgesehene Umlenkprisma gern Kontakt mit der Eintritts- bzw. Austritts- schwenkbar anzuordnen.