DE2619393A1 - Optik - Google Patents
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Description
293-25.551P
Secretary of State for Social Services in Her Britannic Majesty's Government of the United Kingdom of Great Britain
and Northern Ireland, LONDON - Großbritannien
Optik
Die Erfindung betrifft eine Optik, insbesondere zur Übertragung eines optischen Bildes entlang eines langen,
relativ schmalen rohrförmigen optischen Instruments, wie z. B. eines Endoskops.
Wenn ein optisches Bild durch mehrere Sammel- oder Positivlinsen übertragen wird, können Fehler aufgrund
einer Feldkrümmung und eines Astigmatismus auftreten. Es ist ein Verfahren zur Übertragung eines optischen
Bildes in einem Rohr bekannt (GB-PS 954 629), bei dem
mindestens zwei Stablinsen zur' Übertragung eines Bildes verwendet werden. Ein derartiges Vorgehen ist bei einem
99'
-KoSl
Instrument möglich, um ein nützliches Feld mit annehmbar kleinem Astigmatismus und Bildkrümmung zu betrachten und
wird insbesondere anhand eines Cystoskops beschrieben. Wenn diese Anordnung jedoch für ein Laparoskop vorgesehen
wird, bei dem größere Gesichtswinkel und höhere Aperturen verwendet werden, können die Aberrationen nicht angemessen
korrigiert werden, insbesondere, wenn eine fotografische Aufzeichnung erforderlich ist.
Eine Optik zur Übertragung eines optischen Bildes ist erfindungsgemäß gekennzeichnet durch zwei erste bikonvexe
Stablinsen, die in Längsrichtung auf einer gemeinsamen optischen Achse angeordnet sind, zwei zweite
Stablinsen, die auf derselben optischen Achse in Längsrichtung zwischen den ersten Stablinsen, ohne diese zu
berühren, angeordnet sind, wobei die benachbarten Enden der zweiten Stablinsen konkav sind und einen ein Fluid
enthaltenden bikonvexen Hohlraum festlegen, um so eine Fluidlinse zu bilden, und wobei die Optik im wesentlichen
symmetrisch zu einer Mittelebene durch den bikonvexen Hohlraum ist und der Absolutwert des reziproken Krümmungsradius
jeder Fläche der Fluidlinse größer oder gleich dem Absolutwert des Unterschiedes zwischen einerseits
dem reziproken Krümmungsradius jeder der konvexen Flächen der ersten Stablinsen benachbart zu den zweiten Stablinsen
und andererseits dem reziproken Krümmungsradius jeder der konvexen Flächen der zweiten Stablinsen benachbart
zu den ersten Stablinsen ist.
Vorzugsweise ist die axiale Länge jedes zweiten Paares der Stablinsen größer als der 0,8-fache numerische
Wert des Krümmungsradius jeder Fläche der Fluidlinse.
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Für eine weitere Korrektur jedes optischen Fehlers und insbesondere der chromatischen Aberration können
Meniskuslinsen jeweils in jedem Zwischenraum zwischen den ersten und zweiten Stablinsen vorgesehen sein, und
jede Meniskuslinse kann entweder an einem Ende einer ersten Stablinse oder an einem Ende einer zweiten Linse
angebracht sein, wobei die Meniskuslinsen eine höhere Brechzahl als die Linsen aufweisen, an denen sie angebracht
sind. Die Brechzahl der zweiten Stablinsen sollte nicht größer als.1,55 sein.
Das Fluid mit der Fluidlinse kann z. B. Luft oder Wasser sein und auch jeden Zwischenraum axial zwischen
den ersten und den zweiten Stablinsen ausfüllen.
Die Krümmung der Fluidlinse bezüglich der Krümmung der benachbarten konvexen Flächen der ersten und der
zweiten Stablinsen kann mathematisch ausgedrückt werden durch:
|C5 I > j C3 - C4
mit C5 = Krümmung (= Kehrwert des Radius) der konvexen .
Fläche der ersten Stablinse benachbart zur zweiten Stablinse,
C4 = Krümmung der konvexen Fläche der zweiten Stablinse
benachbart zur ersten Stablinse, und
C5 = Krümmung jeder Fläche der Fluidlinse.
Gewöhnlich ist in einem kartesischen System das Krümmungsvorzeichen einer Fläche positiv, wenn der
Mittelpunkt der Krümmung rechts von der Fläche liegt,
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und negativ, wenn der Mittelpunkt der Krümmung links
von der Fläche'liegt.
Eine oder mehrere erfindungsgemäße Optiken können
zur Übertragung eines Bildes entlang eines rohrförmigen optischen Instrumentes, wie z. B. eines Endoskops, eingesetzt
werden.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen Abschnitt eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Optik,
Fig. 2 einen Abschnitt eines anderen Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Optik, und
Fig. 3 schematisch die Verwendung der in der Fig. 1
dargestellten Optik in einem Endoskop.
In Fig. 1 sind zwei bikonvexe Stablinsen 10, 11 jeweils an einem Ende eines Negativ-Meniskuselements 12, 13
angebracht. Zwischen den Linsen 10, 11 sind zwei Stablinsen l4, 15 vorgesehen, deren benachbarte Fläche 16, 17
teilweise konkav sind und die eine bikonvexe Luftlinse 18 bilden. Die Meniskuselemente 12, 13 sind axial von den
zweiten Stablinsen 14, 15 durch Luftspalte 1:9, 20 getrennt.
Die in Fig. 1 dargestellte Optik hat die in Tabelle I angegebenen Daten:
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ßsidiue (mm) |
Axiale Dicke | Brechzahl | Dispersion | |
Stablinse 10 und Meniskus- element 12 -. |
12.752 - 5.36 - 9.528 |
• 28.179 1.248 |
1.5168 1.68893 |
64.17
31.18 |
Luftspalt 19 | O.312 | 1 | 0 | |
Stablinse 14 | 5.870 4.075 |
4.327 | 1.5168 | 64.17 |
Luftlinse l8 | 0.512 | 1 | 0 | |
Stablinse 15 | - 4.075 -.5.870 |
4.327 | 1.5168 | 64.17 |
Luftspalt 20 | O.312 | 1 | 0 | |
• Meniskus- .element Ij) und Stab- ·, linse 11 |
9.52b1 5.369 -12.752 |
1.248
28.179 |
1.68893 1.5168 |
31.18 64.17 |
In Fig. 2 haben zwei erste Stablinsen 22, 23 dazwischen
zwei zweite Stablinsen 24, 25, die jeweils eine konvexe
Fläche besitzen, die eine bikonvexe Luftlinse 26 festlegen. An den Linsen 24, 25 sind Jewoils Meniskuselemente
27, 28 angebracht.
In Fig. 3 hat ein Endoskop 29 ein Rohr, das an einem
Ende eine Zerstreuungs- oder Negativlinse Jl und bikonvexe
Linsen 32, 33 aufweist, die ein Objektiv bilden. Das Endoskop
hat vorzugsweise fünf der in Fig. 1 oder 2 dargestellten Optiken, obwohl lediglich zwei derartige Systeme
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in Einzelheiten dargestellt sind, was durch die Bezugszeichen 10 bis 15 angedeutet wird, und enthält auch
Okularlinsen ~$h, 35· Die Linsen sind im Rohr durch (nicht
dargestellte) ringförmige Abstandsstücke beabstandet. Ein derartiges Endoskop hat einen Peldwinkel gleich 70°.
Im allgemeinen ist die erfindungsgemäße Optik vorteilhaft, wenn ein Bild entlang eines Rohres mit einem
Durchmesser kleiner als seine Länge übertragen werden soll. Insbesondere kann der Durchmesser kleiner als 10 mm
sein, und die Länge kann im wesentlichen größer als der Durchmesser sein, z. B. um einen Faktor 10 oder mehr. Die
Optik ist für alle Endoskope, wie z. B. für Cystoskope und Bronchoskope, einsetzbar.
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Claims (10)
1. Optik zur Übertragung eines optischen Bildes, gekennzeichnet durch
zwei erste bikonvexe Stablinsen (10, 11), die in Längsrichtung
auf einer gemeinsamen optischen Achse angeordnet sind,
zwei zweite Stablinsen (14, 15), die auf derselben optischen Achse in Längsrichtung zwischen den ersten Stablinsen
(10, 11), ohne diese zu berühren, angeordnet sind,
wobei die benachbarten Enden (16, 17). der zweiten Stablinsen (l4, 15) konkav sind und einen ein Fluid enthaltenden
bikonvexen Hohlraum festlegen, um so eine Fluidlinse (18) zu bilden, und
wobei die Optik im wesentlichen symmetrisch zu einer Mittelebene durch den bikonvexen Hohlraum ist und
der Absolutwert des reziproken Krümmungsradius jeder Fläche
der Fluidlinse (18) größer oder gleich dem Absolutwert des Unterschiedes zwischen
einerseits dem reziproken Krümmungsradius jeder der konvexen Flächen der ersten Stablinsen (10, 11) benachbart
zu den zweiten Stablinsen (14, 15) und
andererseits dem reziproken Krümmungsradius jeder der konvexen Flächen der zweiten Stablinsen (14, 15) benachbart
zu den ersten Stablinsen (10, 11) 1st.
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2. Optik nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Länge jedes Paares der zweiten Stablinsen (14, 15)
größer als der 0,8-fache numerische Wert des Krümmungsradius jeder Fläche der Fluidlinse (18) ist.
J). Optik nach Anspruch l.oder 2, gekennzeichnet durch
Meniskuslinsen (12, Ij5) jeweils in einem Zwischenraum
zwischen einer ersten und einer zweiten Stablinse (10, l4
bzw. 11, 15).
4. Optik nach Anspruch J>, dadurch gekennzeichnet, daß
mindestens eine der Meniskuslinsen (12, 13) an einem Ende einer der Stablinsen (10, 11) angebracht ist, wobei die
Brechzahl der Meniskuslinse (12, IJ) größer als die der
Stablinse (10, 11) ist, an der sie angebracht ist.
5. Optik nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
daß die Brechzahl der zweiten Stablinsen (14, 15) höchstens 1,55 beträgt.
6. Optik nach einem der Ansprüche 1 bis 5* dadurch gekennzeichnet,
daß das Fluid jeder Fluidlinse (l8) Luft ist.
7. Optik nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,
daß das Fluid jeder Fluidlinse (18) Wasser ist.
8. Optik nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
daß alle axialen Zwischenräume (19, 20) zwischen den ersten und den zweiten Stablinsen (10, 11; 14, 15) mit
Luft gefüllt sind.
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9. Optik nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß
alle axialen Zwischenräume (19, 20) zwischen den ersten und den zweiten Stablinsen (10, 11; 14, 15) mit Wasser
gefüllt sind.
10. Endoskop mit einer Optik nach einem der Ansprüche 1 bis 9.
609846/093B
Leerseite
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