DE2619393C2

DE2619393C2 - Optik zur Bildübertragung in einem Endoskop

Info

Publication number: DE2619393C2
Application number: DE19762619393
Authority: DE
Inventors: Harold Horace Reading Berkshire Hopkins
Original assignee: UK Secretary of State for Social Services
Current assignee: UK Secretary of State for Social Services
Priority date: 1975-04-30
Filing date: 1976-04-30
Publication date: 1985-03-07
Also published as: AU1355476A; GB1534541A; CH607060A5; JPS524245A; AU497311B2; BR7602650A; DE2619393A1; CA1058436A; IT1059435B; FR2309886A1; FR2309886B1

Description

|C5|>|C3-C4|

gilt, wobei

C3 gleich dem reziproken Radius derjenigen konvexen Fläche der bikonvexen Stablinse (10 oder 11) ist, die der weiteren Stablinse (14 bzw. 15) benachbart ist

CA gleich dem reziproken Radius derjenigen konvexen Fläche der weiteren Stablinse (14 bzw. 15) ist, die der bikonvexen Stablinse benachbart ist und

C 5 gleich dem reziproken Krümmungsradius jeder Fläche (16,17) der Fluidlinse ist

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 Fiuidlinse (18) ist

3. Optik nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch Meniskuslinsen (12,13) jeweils in einem Zwischenraum zwischen einer ersten und einer zweiten Stablinse (10,14 bzw. 11,15).

4. Optik nach Anspruch 3. dadurch gekennzeichnet daß mindestens eine der Meniskuslinsen (12,13) an einem Ende einer der Stablinsen (10, 11) angebracht ist .vobei die Brechzahl der Meniskuslinse (12, 13)

jo 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 (18) Luft

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.

9. Optik nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß alle axialen Zwischenräume (i9,20) zwischen den ersten und den zweiten Stablinsen \ 10,11; 14,15) mit Wasser gefüllt sind.

Die Erfindung betrifft eine Bildübertragungsoptik nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

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 9 54 629), bei dem mindestens zwei Stablinsen zur Übertragung eines Bildes verwendet werden. Ein derartiges Vorgehen ist bei einem Instrument möglich, um einen Gesichtswinkel mit annehmbar kleinen Astigmatismus und kleiner Apertur zu betrachten und wird besonders 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.

Aus der GB-PS 9 26 779 ist eine Abbildungsoptik für ein Endoskop bekannt, die aus mehreren, längs einer gemeinsamen optischen Achse angeordneten Stablinsen besteht, von denen mindestens zwei bikonvex und symmetrisch zu einer zugehörigen, senkrecht zur optischen Achse stehenden Symmetrieebene ausgebildet sind. Auch bei dieser Abbildungsoptik können Abbildungsfehler, die bei größeren Gesichtswinkeln und höheren Aperturen auftreten nicht hinreichend korrigiert werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Optik zur Bildübertragung in einem Endoskop anzugehen, bei der die Korrektur von Abbildungsfehlern, die bei größeren Gesichtswinkeln und höheren Aperturen bei einer gattungsgemäßen Optik auftreten, verbessert ist.

Diese Aufgabe wird bei einer Optik zur Bildübertragung in einem Endoskop nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 mit den kennzeichnenden Merkmalendes Patentanspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Optik sind in den Unteransprüchen beschrieben. Vorzugsweise ist die axiale Länge jedes zweiten Paares der Stablinsen größer als der 0,8-fache numerische Wert des Krümmungsradius jeder Fläche der Fluidlinse.

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|>|C3-C4|

C3 = Krümmung (= Kehrwert des Radius) der konvexen Fläche der ersten Stablinse benachbart zur zweiten Stablinse,

C 4 = Krümmung der konvexen Fläche der zweiten Stablinse benachbart zur ersten Stablinse, und C 5 = 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, 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: F i g. 1 einen Abschnitt eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Optik, F i g. 2 einen Abschnitt eines anderen Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Optik, und F i g. 3 schematisch die Verwendung der in der F i g. 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 14,15 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 19,20 getrennt

Die in F i g. 1 dargestellte Optik hat die in Tabelle I angegebenen Daten:

Tabelle 1

Radius Axiale Dicke Brechzahl Dispersion _J5

(mm) (mm)

Stablinse 10 und Meniskuselement 12	12.752 - 536 - 9.528	28.179 1.248	1.5168 1.68893	64.17 31.18
Luftspalt 19		0.312	1	0
Stablinse 14	5.870 4.075	4327	1.5168	64.17
Luftlinse 18		0.512	1	0
Stablinse 15	- 4.075 - 5.870	4.327	1.5168	64.17
Luftspalt 20		0.312	1	0
Meniskuselement 13 und Stablinse 11	9.528 5369 -12.752	1.248 28.179	1.68893 1.5168	31.18 64.17

In F i g. 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 jeweils Mer.iskuselemente 27,28 angebracht.

In Fig. 3 hat ein Endoskop 29 ein Rohr, das an einem Eide eine Zerstreuungs- oder Negativlinse 31 und bikonvexe Linsen 32, 33 aufweist, die ein Objektiv bilden. Das Endoskop hat vorzugsweise fünf der in F i g. 1 b'> oder 2 dargestellten Optiken, obwohl lediglich zwei derartige Systeme in Einzelheiten dargestellt sind, was durch die Elezugszeichen 10 bis 15 angedeutet wird, und enthält auch Okularlinsen 34, 35. Die Linsen sind im Rohr durch (nicht dargestellte) ringförmige Abstandsstücke beabstandet. Ein derartiges Endoskop hat einen Gesichts-

winkel von 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.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Optik zur Bildübertragung in einem Endoskop, bestehend aus mehreren, längs einer gemeinsamen optischen Achse angeordneten Stablinsen, von denen zumindest zwei bikonvex und symmetrisch zu einer

zugehörigen, senkrecht zur optischen Achse stehenden Symmetrieebene ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet,

— daß im Bereich zwischen den beiden bikonvexen Stablinsen (10, 11) zwei weitere, symmetrisch zur Symmetrieebene ausgebildete Stablinsen (14, 15) angeordnet sind, welche die bikonvexen Stablinsen

,o (10,11) nicht berühren und mit ihren einander benachbarten, konkaven Enden (16,17) einen Hohlraum

(18) festlegen, der mit einem Fluid gefüllt eine Fluidlinse bildet und

— daß die Bedingung