DE2535908B2

DE2535908B2 - Optisches System für ein Endoskop mit Schneidinstrument

Info

Publication number: DE2535908B2
Application number: DE19752535908
Authority: DE
Inventors: Nobuo Tama Tokio Yamashita (Japan)
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1974-08-14
Filing date: 1975-08-12
Publication date: 1978-09-14
Also published as: DE2535908C3; JPS5121835A; DE2535908A1

Description

; ι = X)	</, = 0,6	»1 =	1,51633	'¹I	= 64,1

r, = 2,175	il, = 6,49

r, = -49,125	d₃ = 1,0	»2 =	1,69680	*''2*	= 55,7

r₄ = -6,007	(I₄ = 0,2

''s = 7,42	ih = 1,6	«Λ —	1,62041	¹M	= 60,3

r„ = -3,187	</„ = 0,5	»4 =	1,84666		= 23,9

ι·_Ί = -6,888	/ = 2,5	F I :	3

wobei die Symbole r\ bis η die Krümmungsradien von Oberflächen der zugehörigen Linsen, die Symbole d\ bis cfe die Dicken der zugehörigen Linsen und die Luftspalte zwischen diesen Linsen, die Symbole n\ bis /74 die Brechungsindizes der entsprechenden Linsen, die Symbole V\ bis v* die Abbe-Zahlen der entsprechenden Linsen, /die Brennweite des Objektivs und F den Vergrößerungsfaktor darstellen.

Die Erfindung bezieht sich auf ein optisches System für ein Endoskop mit einer Faseroptik zur Übertragung eines Bildes eines zu beobachtenden Objekts und einem an einer Endfläche der Faseroptik angeordneten Objektiv, das ein Bild des in Vorausrichtung befindlichen Objekts auf der Endfläche der Faseroptik entwirft, wobei die wirksame optische Achse des Objektivs von der Mittellinie der Faseroptik abweicht, sowie mit einem Schneidinstrument zum Schneiden des Objekts.

Endoskope finden zur Beobachtung der Innenwand eines Hohlraums, ζ. Β. des Magens Verwendung. Unter Beobachtung durch das Endoskop können auch verletzte bzw. befallene Teile der Innenwand mit Hilfe eines geeigneten Schneidinstruments, beispielsweise einer Pinzette, abgeschnitten werden. Da das Schneidinstrument mit Abstand von der optischen Achse des dem Endoskop zugeordneten optischen Systems angeordnet ist, muß die wirksame optische Achse des Objektivs so weit umgelenkt werden, daß der Arbeitsbereich des Schneidinstruments durch die Faseroptik sichtbar wird. Zu diesem Zweck sind bekannte optische Systeme für Endoskope mit einem Prisma oder Reflexionsspiegeln ausgestattet, die in der in F i g. 1 und 2 dargestellten Weise vor dem Objektiv angeordnet sind. Bei der Anordnung gemäß F i g. 1 ist ein Prisma 3 vor dem optischen System des Endoskops angeordnet, das eine Faseroptik 1 zur Übertragung des Bildes des Objekts 2 aufweist. Unter Ausnutzung der Brechung am Prisma 3 wird die optische Achse des Systems so weit gebrochen, daß das Schneidwerkzeug im Beobachtungsfeld sichtbar ist. Bei der Anordnung gemäß F i g. 2 ist ein Prisma 4 mit zwei toialreflektierenden Flächen 4a und Ab vorgesehen, das das Schneidwerkzeug im Beobachtungsfeld sichtbar werden läßt. Diese bekannten Anordnungen bedingen insbesondere bei großen Sichtwinkeln des optischen Systems relativ große Prismen 3 bzw. 4, die das das Prisma aufnehmende distale Ende des Endoskops unerwünscht dick machen.

Aus der DE-AS 20 63 553 ist ein Seitenbetrachtungs-Endoskop mit Instrumenteneinführungskanai ähnlich dem optischen System der eingangs genannten Art bekannt, bei dem das Beobachtungsfenster und die Instrumenten-Austrittsöffnung in der gleichen Querschnittsebene des vorderen Endteils des Endoskops seitlich nebeneinander angeordnet sind und die Achse des Beobachtungssystems und diejenige des Führungskanals für die Einführung des Instruments einen Schnittpunkt etwa beim Objekt haben. Das Beobachtungssystem besteht bei diesem bekannten Endoskop aus einem Objektiv mit vorgesetztem Prisma, durch das allein ein seitliches Feld beobachtet werden kann.

Aus der DE-GMS 19 03 609 ist ferner eine Beobachtungsoptik für Endoskope, insbesondere Resektoskope, bekannt, bei der die wirksame optische Achse durch ein Kugelobjektiv in Schrägrichtung zum Objekt verläuft. Die Verwendung dieses Kugelobjektivs macht den Einsatz der üblichen zusätzlichen Strahlenumlenkelemente bei diesem bekannten optischen System für Endoskope überflüssig.

Auch aus der US-PS 29 87 960 ist ein optisches

System für Endoskope mit einem Kugelobjektiv bekannt, das außermittig angeordnet ist und zusammen mit der ihm zugeordneten Fassung um die Mittellinie der Faseroptik drehbar ist. Durch Drehen des Kugelobjektivs und geeignete Einstellung einer vor dem Kugelobjektiv angeordneten Streblenumlenkeinrichtung kann das Beobachtungsfeld auf Seitenbetrachtung und sogar auf eine gewisse Rückwärtsbetrachtung umgeschaltet werden. Dieses bekannte optische System bedingt aufgrund der notwendigen Drehung des Kugelobjektivs zusammen mit der Fassung sowie der Anordnung einer Strahlenumlenkeinrichtung einen relativ hohen baulichen Aufwand und einen großen Durchmesser des distalen Endes des Endoskops.

Aufgabe der Erfindung ist es, dem distalen Ende eines Endoskops eine besonders einfache und kompakte Bauform zu geben und dabei das Beobachtungsfeld an die Lage eines dem Endoskop zugeordneten Schneidinstruments bzw. einer Pinzette anzupassen.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs gelöst. Mit diesem optischen System für ein Endoskop ist es möglich, das Schneidinstrument bzw. die Pinzette in unmittelbare Nähe des Zentrums des Beobachtungsfeldes zu legen, wobei die optische Achse des Objektivs nur gering gegenüber der Mittellinie der Faseroptik zu verschieben ist. Es entfällt die Notwendigkeit der Verwendung von zusätzlichen Umlenkelementen, z. B. Prismen oder reflektierender Spiegel vor dem Objektiv, und die Querschnittsabmessungen des distalen Endoskopendes können extrem gering gehalten werden.

Aus drei Linsen zusammengesetzte Objektive für Endoskope sind beispielsweise aus den US-PS 35 20 587 und 38 17 635 an sich bekannt.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in Gegenüberstellung zu bekannten optischen Systemen für Endoskope schematisch dargestellt. In der Zeichnung zeigen

F i g. 1 und 2 bekannte optische Systeme für Endoskope,

F i g. 3 eine Schnittansicht durch ein Ausführungsbeispiel der Erfindung und

Fig.4 eine Schnittansicht durch die wesentlichen Teile des erfindungsgemäßen optischen Systems.

In F i g. 3 der Zeichnung ist unter Beibehaltung der Bezugszeichen der F i g. 1 und 2 eine Faseroptik 1 und ein Objektiv 2 dargestellt. Das Bezugszeichen la bezeichnet die Mittellinie der Faseroptik 1, und das Bezugszeichen 2a bezeichnet die optische Achse des Objektivs 2. Dargestellt sind ferner ein Schneidinstrument in Form einer Pinzette 5 und ein zur Betätigung der Pinzette dienender Draht 6. Bei der Anordnung gemäß F i g. 3 hat die Pinzette 5 einen Axialabstand / von der Stirnfläche des Objektivs 2, und der Draht 6 hat einen Radialabstand d von der optischen Achse 2a. Daraus ergibt sich ein Einfallwinkel θ der Strahlen von der Pinzette 5 zum Objektiv 2, der sich durch die folgende Beziehung ausdrücken läßt:

tan (-) =

Die Höhenlage h des unter dem Winkel θ in das Objektiv einfallenden Strahlenbündels, d. h. der Abstand zwischen der Mittellinie la der Faseroptik und der optischen Achse 2a des Objektivs, wird durch die folgende Gleichung beschrieben, in der der Buchstabe / die Brennweite des Objektivs 2 bezeichnet:

/ι = /tan H

(2)

Es ergibt sich daher durch Zusammenfassung der Gleichungen (1) und (2):

^h - ι ■'■·

(3)

Daher kann die in der zuvor beschriebenen Lage befindliche Pinzette (Axialabstand / von der Stirnfläche des Objektivs und Radialabstand d von der optischen Achse des Objektivs) in das Zentrum des Beobachtungsfeldes gebracht werden, wenn die optische Achse 2a des Objektivs 2 gegenüber der Mittellinie la der Faseroptik um die gemäß Gleichung (3) berechnete Größe h verschoben ist.

Im folgenden werden die numerischen Werte des bei dem zuvor beschriebenen optischen System für ein Endoskop verwendeten Objektivs angegeben, wobei auf das optische System gemäß Fig.4 Bezug genommen wird:

	2,175	i/2	= 0,6	»1	= 1,51633	'¹I	= 64,1

	-49,125	th	= 6,49
'¹J =
	-6,007	<u	= 1,0	>h	= 1,696!«)	Γι	= 55.7
'4 =
	7,42	ds	= 0,2
'⁴S =
	-3,187	</(,	= 1,6	*i'.\*	= 1,62041	*Ι'λ*	= 60,3
'■(. =
	-6,888	/■	= 0,5	"4	= 1,84666	I '4	= 23.9
''7 =
		= 2,5	F	I :3

Hierbei stellen die Symbole η bis /> jeweils Krümmungsradien der Oberflächen der zugehörigen Linsen, die Symbole d\ bis df, jeweils die Dicken der entsprechenden Linsen bzw. die Luftspalte zwischen den Linsen, die Symbole n\ bis /74 die Brechungsindizes, die Symbole v\ bis v* jeweils Abbe-Zahlen der entsprechenden Linsen, /die Brennweite des Objektivs 2 und Fden Vergrößerungsfaktor dar.

Das Objektiv mit den zuvor genannten numerischen Werten ist auf der Grundlage eines Winkels θ = 7° konstruiert. Es ist daher tan θ = 0,123, die Brennweite / des Objektivs 2 ist 2,5, und demgemäß ist die

Verschiebung optische System und das dieses aufnehmende distale

Ende des Endoskops relativ klein, obwohl die optische

I₁ _ /■ _ ο τ, Achse des Objektivs gegenüber der Mittellinie der

/ " ' Faseroptik verschoben ist. Darüber hinaus wird bei dem

ι zuvor angegebenen Verschiebungsgrad die Bildqualität

Da der Wert der Verschiebung sehr klein ist, sind das nicht ungünstig beeinflußt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Optisches System für ein Endoskop mit einer Faseroptik zur Übertragung eines Bildes eines beobachtenden Objekts und einem an einer Endfläche der Faseroptik angeordneten Objektiv, das ein Bild des in Vorausrichtung befindlichen Objekts auf der Endfläche der Faseroptik entwirft, wobei die wirksame optische Achse des Objektivs von der Mittellinie der Faseroptik abweicht, sowie mit einem Schneidinstrument zum Schneiden des Objekts, dadurch gekennzeichnet, daß zur seitlichen Verlagerung des Beobachtungsfeldes in die von dem Schneidinstrument (5) eingenommene Zone die optische Achse (2a) des Objektivs (2) in an sich bekannter Weise gegenüber der Mittellinie (la) der Faseroptik (1) parallel verschoben ist (h), daß das Objektiv (2) in an sich bekannter Weise aus drei Linsen zusammengesetzt ist, von denen die erste Linse eine negative Linse, die zweite Linse eine positive Meniskuslinse und die dritte Linse eine gekittete positive Doppellinse ist, und daß das Objektiv durch die folgenden numerischen Werte bestimmt ist: