DE2619393A1

DE2619393A1 - Optik

Info

Publication number: DE2619393A1
Application number: DE19762619393
Authority: DE
Inventors: Harold Horace Hopkins
Original assignee: SECR SOCIAL SERVICE BRIT; UK Secretary of State for Social Services
Current assignee: SECR SOCIAL SERVICE BRIT; UK Secretary of State for Social Services
Priority date: 1975-04-30
Filing date: 1976-04-30
Publication date: 1976-11-11
Also published as: DE2619393C2; FR2309886B1; AU497311B2; IT1059435B; JPS524245A; BR7602650A; AU1355476A; CA1058436A; FR2309886A1; GB1534541A; CH607060A5

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

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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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Tabelle I

	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

Patentansprüche

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.

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