DE2709364C3

DE2709364C3 - Einäugige Spiegelreflexoptik für ein Endoskop

Info

Publication number: DE2709364C3
Application number: DE2709364A
Authority: DE
Inventors: Toshihiro Hachiouji Imai; Nobuo Tama Yamasita
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1976-03-03
Filing date: 1977-03-03
Publication date: 1979-03-29
Also published as: JPS52105849A; DE2709364B2; DE2709364A1; JPS5845686B2; US4113354A

Description

Viele der üblichen optischen Systeme für Endoskope sind zweiäugige Spiegelreflexoptiken, d. h., das optische Betrachtungssystem und das fotografische System sind nebeneinander am distalen Ende des Endoskops angeordnet Daher ist das distale Ende des Endoskops notwendigerweise groß. Dies ist bei Verwendung des Endoskops zur Untersuchung von Körperhöhlen wegen der unvermeidlichen Schmerzen unerwünscht Um dies zu verbessern, ist in einer älteren Anmeldung (DE-OS 23 61 799) eine einäugige Spiegelreflexoptik für ein Foto-Endoskop vorgeschlagen worden. Dies hat den

ίο nachstehend anhand der F i g. 1 und 2 erläuterten Aufbau.

Eine durchlässige Scheibe 1 ist vor dem optischen System angeordnet, das weiter ein Prisma 2, ein Korrekturprisma 2', einen Reflexionsspiegel 3 mit einem kleinen Loch 3a in der Mitte, Sammellinsen 4 und 5 und Aufnahmelinsen 6 enthält Die Scheibe 1, die beiden Sammellinsen 4 und 5 und die Aufnahmelinse 6 bilden ein fotografisches Aufnahmesystem, welches ein Bild eines Gegenstandes auf eine Filmoberfläche 7 fokus siert Weiter sind eine Sammellinse 8 und eine Beobachtungslinse 9 vorgesehen. Scheibe 1, Sammellinse 4, Sammellinse 8 und Beobachtungslinse 9 bilden ein optisches Betrachtungssystem, welches ein Bild des Gegenstandes auf die Endfläche 10a eines Bildleiters 10 fokussiert Die in F i g. 2 dargestellte einäugige Spiegelreflexoptik nach dem älteren Vorschlag der Anmelderin unterscheidet sich im wesentlichen von der zuvor beschriebenen dadurch, daß anstelle dus Prismas 2 ein Pentaprisma 11 verwendet ist. Einander entsprechende

jo Teile haben daher gleiche Bezugszeichen erhalten. Ein Korrekturprisma 11' ist aus dem gleichen Material wie das Pentaprisma ti hergestellt auf dem ein Spiegel 12 angeordnet ist.

Bei diesen bekannten optischen Systemen ist die

J5 Blende des fotografischen Aufnahmesystems und/oder des Betrachtungssyste ns relativ zu der oder den optischen Achsen des betreffenden optischen Systems geneigt Beispielsweise ist die Blende des fotografischen Aufnahmesystems beim Beispiel 1 — das kleine Loch Za dient als Blende — beträchtlich in bezug auf die optische Achse geneigt Im Fall des Ausfühnmgsbeispiels 2 ist die Blende des optischen Aufnahmesystems nur wenig zur optischen Achse geneigt, jedoch ist die Blende des optischen Betrachtungssystems auf der Oberfläche des

4ΐ Spiegels 12 am Pentaprisma U beträchtlich geneigt in bezug auf die optische Achse des Betrachtungssystems, wie sich aus F i g. 2 ergibt. Wenn die Blende beträchtlich zur optischen Achse geneigt ist, wird die Helligkeit des erzeugten Bildes ungleichmäßig. Dies liegt daran, daß.

v> wenn die Blende nicht unter rechtem Winkel zur optischen Achse angeordnet ist. sondern um einen Winkel θ zu der rechtwinklig zur optischen Achse verlaufenden Ebene geneigt ist, die Wirksamkeit der geneigten Blende für Strahlung mit einem Bildfeldwin kelixetwa

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beträgt. Daher ist es sowohl für das fotografische Aufnahmesystem als auch für das Betrachtungssystem wünschenswert, daß die Blende unter einem Winkel zur optischen Achse des betreffenden optischen Systems angeordnet ist, der dem rechten Winkel möglichst nahe kommt.

Darüber hinaus ist es für das fotografische Aufnahmesystem möglich, die Länge vom Objektiv zur Filmoberfläche kürzer zu machen, wenn der äquivalente optische

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Weg der Prismen, die das fotografische Aufnahmesystem enthält, kürzer ist. Daher ist es für optische Systeme., die zur Verwendung in Endoskopen vorgesehen sind, bei denen der Durchmesser so klein wie möglich sein sollte, zweckmäßig, den äquivalenten ^r> optischen Weg der Prismen so kurz wie möglich zu machen. Die beiden zuvor erwähnter Beispiele bekannter einäugiger Spiegelreflexoptiken für Endoskope haben jedoch den Nachteil, daß ihre äquivalenten optischen Wege verhältnismäßig lang sind. ι ο

Darüber hinaus sollte der Abstand von der Eintrittsfläche des Prismas zur optischen Achse der das Betrachtungssystem bildenden Linsen, die zwischen den Prismen und dem Bildleiter angeordnet sind, groß gemacht werden. Dies liegt daran, daß die Scheibe 1, die als Deckglas dient, mit der Linsenfassung des optischen Betrachtungssystems kollidiert, wenn die zuvor erwähnte Entfernung klein ist, und infolgedessen wird es schwierig, diese Teile zufriedenstellend anzuordnen. Um eine solche Störung zu vermeiden, ist bei dem in F i g. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel die als Deckglas wirkende Scheibe 1 in einer bestimmter Entfernung vom Prisma 2 angeordnet Dies ist jedoch nicht vorteilhaft, weil dann der Abstand von der Scheibe 1 zur Filmoberfläche 7 groß wird, und dies läuft dem Erfordernis zuwider, das distale Ende kompakt auszubilden. Im Falle des in F i g. 2 gezeigten Ausführungsbei spiels ist die optische Achse des Betrachtungssystems schräg zur Scheibe 1 angeordnet Dies ist für die Herstellung des Endoskops unvorteilhaft da es notwendig ist den Bildleiter in geneigter Stellung anzuordnen. Darüber hinaus ist es bei einäugigen Spiegelreflexoptiken für Endoskope vorteilhaft, wenn das vom Betrachtungssystem gelieferte Bild ein aufrechtes Bild ist

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einäugige Spiegelreflexoptik für ein Foto-Endoskop anzugeben, bei der sowohl das fotografische Aufnahmesystem als auch das Betrachtungssystem so ausgebildet sind, daß deren Blenden unter einem Winkel von möglichst nahe 90° zur optischen Achse des betreffenden optischen Systems angeordnet sind. Weiter soll eine einäugige Spiegelreflexoptik für ein Endoskop angegeben werden, bei der das Deckglas nicht störend für die Linsenfassung des Betrachtungssystems wirkt und das gleichzeitig kompakter aufgebaut ist. Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

In den F i g. 3 und 4 sind Ausführungsbeispiele erfindungsgemäßer Spiegelreflexoptiken dargestellt, während F i g. I und 2 den zuvor erwähnten Stand der Technik veranschaulichen. In den Zeichnungen zeigen im einzelnen:

Fig. 1 und 2 schematische Schnittansichten von bekannten Beispielen von einäugigen Spiegelreflexopti- τ> ken für Foto-Endoskope,

F i g. 3 eine schematische Schnittansicht eines ersten Ausführungsbeispiels einer einäugigen Spiegelreflexoptik nach der Erfindung für ein Foto-Endoskop und

F i g. 4 eine schematische Schntttansirht eines zweiten fen Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen einäugigen Spiegelreflexoptik für ein Foto-Endoskop,

Bei dem in Fig.3 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel nach der Erfindung enthält die einäugige Spiegelreflexoptik ein Deckglas 1 und fotografische t>^r> Aufnahmelinsen S und 6, die ein Bild auf eine Filmoberfläche 7 fokussieren, während die Beobachtungslinsen 8 und 9 die Beobachtungsstrahlung auf einen

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Bildleiter 10 richten. Die Funktionen dieser Teile entsprechen im wesentlichen den in Zusammenhang mit F i g. 1 und 2 erläuterten Teilen mit gleichem Bezugszeichen. In der in Fig.3 gezeigten erfindungsgemäßpn Spiegelreflexoptik ist weiter ein erstes Prisma 21, ein zweites Prisma 22 und ein Reflexionsspiegel 23 auf der Oberfläche 2lb des ersten Prismas 21 vorgesehen, der ein kleines Loch 23a besitzt Bei dem ersten Prisma 21 dieses Ausführungsbeispiels 1 beträgt der Winkel λ zwischen der Eintrittsfläche 21a und der Oberfläche 21 b, auf der der Reflexionsspiegel 23 angeordnet ist, 22,5° und der Winkel β zwischen der Eintrittsfläche 21a und der Kittfläche 21 c, auf der das zweite Prisma 22 angekittet ist 45° und der Winkel γ zwischen der Kittfläche 21c und der Oberfläche 21 b, auf der der Spiegel 23 gebildet ist, 112,5°. Für das zweite Prisma 22 beträgt der Winkel λ zwischen seiner Austrittsfläche 22a und der Oberfläche 226 22,5°, der Winkel β zwischen seiner Austrittsfläche 22a und der Kittfläche 22c, an der es mit dem Prisma 21 verkittet ist, 45° und der Winkel γ zwischen der Kittfläche 22c und der Oberfläche 226 1123°. Weiterhin if .in Korrekturprisma 21' vorgesehen.

In der erfindungsgemäßen einäugigen Spiegelreflexoptik gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird das das Deckglas 1 und das kleine Loch 23 durchsetzende Licht auf die Filmoberfläche 7 mittels der Aufnahmelinsen 5 und 6 fokussiert, wobei ein Bild des aufzunehmenden Objekts auf der Filmoberfläche 7 entsteht Andererseits wird ein Teil des von dem Gegenstand ausgehenden Lichtes durch den Reflexionsspiegel £3 reflektiert und anschließend durch die Oberfläche 21a des ersten Prismas 21 total reflektiert. Danach tritt dieses Licht durch die Kittfläche zwischen erstem Prisma 21 und zweitem Prisma 22 in das zweite Prisma 22 ein. durchläuft das zweite Prisma 22, verläßt das zweite Prisma 22 durch die Oberfläche 22a, nachdem es durch die Oberflächen 22a und 226 des zweiten Prismas reflektiert worden ist und wird auf die Stirnfläche 10a des Bildleiters 10 mittels der BeobachtungsJinser. 8 und 9 fokussiert. Sodann wird das Bild vom Biidleiter 10 zu dessen anderem Ende weitergeleitet, wo es betrachtet w.rden kann.

Bei dieser einäugigen Spiegelreflexoptik ist die Blende für das fotografische Aufnahmesystem an der Stelle des kleinen Loches 23a, während die Blende des Betrachtungssystems an der Kittfläche zwischen erstem Prisma 21 und zweitem Prisma 22 liegt. Daher ergibt sich aus F i g. 3, daß die Oberfläche, auf der die Blende des fotografischen AufnahmesyMems liegt (die Oberfläche des Reflexionsspiegels 23) unter einem großen Winkel zur optischen Achse des fotografischen Aufnahmesystems liegt, und dieser Winkel ist verhältnismäßig nahe 90°. Dzriiber hinaus ist die Oberfläche, auf 'ie · die Blende des Betrachtungssystems liegt (die Kittfläche), unter einem Winkel von 90° zur optischen Achse des BetracStungssystems angeordnet. Mit anderen Worten ist sowohl bei dem fotografische.! Aufnahmesystem als auch dem Betrachtungssystem der Winkel zwischen der Blende und der optischen Achse des betreffenden Systems größer als der entsprechende Winkel bei den bekannten Ausführungsformen. Darüber hinaus ist der äquivalente optische Weg im fotografischen Aufnahmesystem außerordentlich kurz, die Entfernung von der Eintrittsfläche des Prismas, d. h. von der Oberfläche 21a des ersten Prismas 21, zur optischen Achse des Betrachtungssystems ist groß, und das von dem Betrachtungssystem gelieferte Bild ist aufrecht. Bei

diesem Ausführungsbeispiel sind die Winkel <x. β und )' der betreffenden Prismen nicht auf die zuvor erwähnten Werte beschränkt. Wenn jedoch der Winkel <\ beträchtlich größer als 22.5" wird, wird der Winkel zwischen der Oberfläche, auf der die Blende des fotografischen Aufnahimesystems gebildet ist. und der optischen Achse des fotografischen Aufnahmesystems beträchtlich kleiner als 90°, und dies ist unvorteilhaft zur Lösung der der Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe. Andererseits wird, wenn der Winkel λ beträchtlich kleiner als 22,5° wird, das Prisma sehr groß. Darüber hinaus wird es unmöglich auf der Fläche 21a usw. Totalreflexion für das vom Betrachtungssystem übertragene Licht zu erhalten.

Das in F i g. 4 dargestellte zweite Ausführungsbeispiel

nach der Erfindung unterscheidet sich vom ersten Ausführungsbeispiel darin, daß die Stellung des zweiten Prismas 22 im Verhältnis zum ersten Prisma 21 anders ist. Bei dem ersten Ausführungsbeispiel ist das zweite Prisma 22 so angeordnet, daß dessen Austrittsfläche 22a ungefähr rechtwinklig zur Eintrittsfläche 21 β des ersten Prismas 21 angeordnet ist. Dementsprechend ist im zweiten Ausfuhrungsbeispiel das zweite Prisma 22 so angeordnet, daß dessen Austrittsfläche 22a im wesentlichen parallel zur Eintrittsfläche 21a des ersten Prismas 21 verläuft. Daher dient das zweite Ausführungsbeispiel, wie die Zeichnungen erkennen lassen, zur Vorwärtsbetrachtung, während das erste Ausführungsbeispiel zur Seitenbetrachtung vorgesehen ist.

Hierzu 2 Blatt Zcichminccn

Claims

Patentansprüche:

1. Einäugige Spiegelreflexoptik für ein Endoskop, welche am distalen Ende des Endoskops angeordnet ist, mit einem optischen Aufnahmesystem zur Fokussierung des Bildes eines Objekts auf eine Filmoberfläche, einem auf einem Prisma angeordneten Spiegel, der gegenüber der optischen Achse des Aufnahmesystems geneigt ist und eine kleine öffnung aufweist, die am Schnittpunkt des Spiegels und der optischen Achse des Aufnahmesystems liegt, bei welchem Schnittpunkt sich die Blende des Aufnahmesystems befindet, mit einem Korrekturprisma, das auf der den Spiegel enthaltenden Prismenfläche aufgekittet ist, und mit einem optischen Betrachtungssystem zur Fokussierung der durch den Spiegel auf einen Bildleiter reflektierten Lichtstrahlen, gekennzeichnet durch einen wesentlich unter 45° liegenden Prismenwinkel («), durch ein mit dem ersten Prisma (21), auf dem der Spiegel β"*) angeordnet ist, verkittetes zweites Prisma (22), wobei die Prismen (21, 22) so ausgebildet und relativ zueinander angeordnet sind, daß die durch die Eintrittsfläche (2Ia₇' des ersten Prismas (21) eingetretenen und durch den Spiegel (23) reflektierten Lichtstrahlen von der Eintrittsfläche (21) des ersten Prismas (2i ) reflektiert und in das zweite Prisma (22) derart gerichtet werden, daß sie von dessen Austrittsfläche (22a) auf dessen Reflexionsfläche (22b) und von dieser durch die Austrittsfläche (72a) des zweiten Prismas (22) in die Linsen (8, ·,) des optischen Betrachtungssystems reflektiert werden.

2. Einäugige Spiegelr-flexoptik nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dai¹ die Prismen so angeordnet sind, daß sich die Eintrittsfläche (21 a)des ersten Prismas (21) ungefähr im rechten Winkel zur Austrittsfläche (22a) des zweiten Prismas (22) erstreckt.

3. Einäugige Spiegelreflexoptik nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Prismen derart angeordnet sind, daß sich die Eintrittsfläche des ersten Prismas (2IaJ im wesentlichen parallel zu/ Austrittsfläche (22a; des zweiten Prismas (22) erstreckt.

4. Einäugige Spiegelreflexoptik für ein Endoskop nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Prisma (21) so ausgebildet ist, daß der Winkel zwischen der Eintrittsfläche (2ia) und der Oberfläche (21b;, auf der der Reflexionsspiegel (23) angeordnet ist, 223°. der Winkel zwischen der Eintrittsfläche (2ia) und der Kittfläche (2IcJi an der das zweite Prisma (22) angekittet ist. 45° und der Winkel zwischen der Kittfläche (21 ς/und der Oberfläche (21 b), auf der der Reflexionsspiegel (23) gebildet ist, 1124° beträgt.

5. Einäugige Spiegelreflexoptik nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein Korrekturprisma (21), das auf die Oberfläche (2ib) des ersten Prismas (21), auf der der Reflexionsspiegel (23) angeordnet ist, aufgekittet ist.