DE2732634C3

DE2732634C3 - Automatische Fokussiereinrichtung mit Mustergenerator für ein Endoskop mit Bildleiter

Info

Publication number: DE2732634C3
Application number: DE2732634A
Authority: DE
Inventors: Yoshisada Tokio Hayamizu
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1976-07-20
Filing date: 1977-07-19
Publication date: 1979-09-20
Also published as: DE2732634B2; US4153834A; DE2732634A1; JPS5312193A; JPS589923B2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine automatische Fokussiereinrichtung für ein Endoskop mit Bildleiter und distalem Objektiv, welche einen optischen Mustergenerator, der ein optisches Muster vorgegebener Form erzeugt, welches auf die Körperhöhlenoberfläche projiziert wird, und einen Photodetektor, der das von der Körperhöhlenoberfläche reflektierte optische Muster empfängt, sowie eine vom Ausgangssignal des Photodetektors gespeiste Objektivverstelleinrichtung, die das Objektiv längs der optischen Achse verschiebt, bis das Ausgangssignal des Photodetektors einen Grenzwert erreicht, aufweist

Aus der DE-AS 17 66 904 ist ein Endoskop mit einer Einrichtung zur Ermittlung des Objektabstandes bekannt, bei dem in einem bestimmten seitlichen Abstand von dem Objektivliwsensystem, eine Projektioneinrichtung zur Emission eines auf das zu untersuchende Objekt gerichteten Lichtbündeis, das dünn ist, vorgesehen ist, wobei mittels einer Ableseeinrichtung die Position des durch das dünne parallele Lichtbündel auf dem zu untersuchenden Objekt erzeugten Lichtflecks innerhalb des Gesichtsfelds des optischen Systems ermittelt wird. Eine derartige Einrichtung nimmt am distalen Ende zusätzlichen Platz ein.

Aus der DE-OS 24 23 136 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur automatischen Fokussierung von Stereo-Mikroskopen, z. B. für Ophthalmology Otologen und Neurologen, bekannt, bei dem auf dem Ubjekt mit Hilfe eines zusätzlichen Fokussierstrahlenganges ein Leuchtfleck erzeugt wird, dieser Leuchtfleck durch ein Stereosystem in Zwischenbildebenen abgebildet wird und der Fokussierstrahlengang dem Beobachtungsstrahlengang überlagert, oder aus diesem abgetrennt wird, wobei die Eintrittspupillen der Abbildungen des Leuchtflecks auf zwei in den Austrittspupillen des Strahlengangs befindliche Photoempfänger abgebildet werden, welche eine Axialverschiebung der durch den Leuchtfleck definierten Objektebene in ein richtungsabhängiges elektrisches Signal verwandeln, wobei dieses Signa! zum Steuern eines Fokussiermotors verwendet wird, welcher den Mikroskopkörper so nachführt daß die Schärfenebene des Objektivs ständig mit dem

Objekt zusammenfällt

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine automatische Fokussierungsvorrichtung für Endoskope anzugeben, die leicht am proximalen Ende angeordnet werden kann und dadurch keinen Platz am distalen

Ende beansprucht

Dies wird bei einer automatischen Fokussiereinrichtung der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß dadurch erreicht daß bei Anwendung in einem Endoskop — wie an sich bekannt — mit einer

J5 Faseroptik als Bildleiter der optischen Mustergenerator und der Photodetektor am proximalen (betrachterseitigen) Ende des Endoskops angeordnet sind, derart daß der Mustergenerator das Muster auf die proximale Endfläche des Faseroptik-Bildleiters projiziert und der Photodetektor das von der Körperhöhlenoberfläche reflektierte optische Muster ebenfalls dort abnimmt

Vorteilhaft ist die optische Achse der vom optischen Mustergenerator erzeugten Strahlung in bezug auf die Endfläche am proximalen Ende des Bildleiters geneigt

Bevorzugte vom Mustergenerator erzeugte Muster sind ein Loch (Lichtpunkt), ein Parallelstreifenmuster oder ein Radialstreifenmuster.

Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt

F i g. 1 das optische System eines ersten Ausführungsbeispiels für eine automatische Fokussierungseinrichtung nach der vorliegenden Erfindung,
Fig.2 das optische System eines zweiten Ausführungsbeispiels und

Fig.3 und Fig.4 Beispiele von bei der automatischen Fokussierungseinrichtung nach der Erfindung verwendbaren Mustern.
Das in F i g. 1 gezeigte optische System des ersten Ausführungsbeispiels einer automatischen Fokussierungseinrichtung nach der Erfindung enthält: einen Mustergenerator mit einer als Lichtquelle dienenden Lampe 1, einer Kondensorlinse 2 und einem Muster 3 vorgegebener Form, wobei das Muster 3 in F i g. 1 ein Loch ist eine Kollimatorlinse 4, eine Bildlinse 5, einen Halbspiegel 6, eine Faseroptik mit einem Bildleiter 7, ein fotografisches Objektiv 8, ein Objekt 9, einen Halbspiegel 10, eine Bildlinse 11, einen Photodetektor 12 und ein

Okular 13, In diesem optischen System wird das von der als Lichtquelle dienenden Lampe 1 kommende Licht nach Durchlaufen des Loches vom Muster 3 auf den Mittelpunkt der proximalen Endfläche 7a an der Betrachtungsseite des Bildleiters 7 mittels der Bildlinse 5 abgebildet Das abgebildete Licht tritt vom Mittelpunkt der Endfläche 76 am anderen Ende, d. h. am distalen Ende des Bildleiters 7 in dem gleichen Zustand aus, wie es in die Endfläche 7a eingetreten ist und erreicht das Objekt 9 durch Has Aulnahmeobjektiv 8. Dann wird das Licht vom Objekt 9 reflektiert und zu dem Halbspiegel 10 zurückgeworfen. Sodann wird das vom Halbspiegel (O zurückgeworfene Licht auf den Photodetektor 12 durch die Bildlinse 11 abgebildet Wenn hierbei das Aufnahmeobjektiv 8 richtig fokussiert ist, bildet das von der Endfläche 76 des Bildleiters 7 austretende Licht ein Bild des Loches vom Muster 3 auf der Gegenstandsseite und die Intensität des von der Gegenstandsfläche reflektierten und von dem Photodetektor 12 festgestellten Lichts ist am höchsten. Deshalb ist es möglich, eine automatische Fokussierung durch Bewegung des Objektivs aufgrund der von dem Photodetektor 12 festgestellten Lichtintensität derart durchzufüh~en, daß die Lichtintensität am höchsten wird. Wenn bei dieser automatischen Fokussierungseinrichtung das von dem Loch ausgehende und von dem Objekt reflektierte und für die automatische Fokussierung verwendete Licht in das optische System zur Betrachtung und zur fotografischen Aufnahme gelangt, indem es durch den Halbspiegel 6 tritt stört das Licht die Betrachtung oder bei der Aufnahme wird das Bild des Loches zusammen mit dem Bild des Objektes fotografiert Dies kann durch Schließen des Loches oder Abstellen der Beleuchtungslampe kurz vor der Betrachtung oder Aufnahme verhindert werden.

Wenn vorgesehen ist daß das Bild des Loches kurz vor der automatischen Fokussierung gebildet und nach Durchführung der automatischen Fokussierung verschwindet tritt kein Einfluß auf Betrachtung oder Aufnahme auf. Aus diesem Grunde kann beispielsweise vorgesehen sein, daß das Bild des Loches durch Einschalten der Lampe 1 beim Drücken eines Druckknopfes oder dergleichen gebildet wird, wenn eine automatische Fokussierung vorgenommen werden soll und daß die Lampe 1 der Lichtquelle abgeschaltet wird, sobald die Fokussierung beendet ist Andererseits kann die Anordnung auch so getroffeil werden, daß das Bild des Loches durch Knopfdruck in der gleichen Weise wie zuvor gebildet und anschließend das Bild ausgelöscht und die Aufnahme durchgeführt wird im Anschluß an das Drücken des Knopfes, wenn die Fokussierung erfolgt ist Um die automatische Fokussierung leichisr und genauer durchzuführen, ist es vorteilhaft vorzusehen, daß die Intensität des Beleuchtungslichtes für die Betrachtung während der Fokussierung verringert wird.

Pas in Fig.2 gezeigte optische System bezieht sich auf das zweite Ausführungsbeispiel nach dar Erfindung. Der Unterschied zwischen dem zweiten und dem ersten Ausführungsbeispiel besteht darin, daß das optische System des Mustergenerators, enthaltend die Lampe t der Lichtquelle, die Kondensorlinse 2, das Muster 3 usw. derart ausgebildet ist, daß seine optische Achse zur Endfläche 7a geneigt ist, so daß das Licht von der

ία Bildlinse 5 schräg in die Endfläche 7a des Bildleiters 7 eintritt Die übrige Anordnung ist im wesentlichen die gleiche wie im ersten AusführungsbeispieL Wenn das optische System so angeordnet ist daß das Licht vom Loch 3 in die Endfläche 7a auf der proximalen Seite des Bildleiters 7 eintritt und von der Endfläche 76 auf der Gegenstandsseite des Bildleiters 7 in dem gleichen Zustand, wie es in die Endfläche 7a eingetreten ist d. h. in schräger Richtung in bezug auf die Endfläche 76, austritt, wie es sich aus Fig.2 ergibt und auf die Gegenstandsoberfläche mittels des Objektivs ausgebildet wird, ist es durch das zweite. Ausführungsbeispiel auch möglich, die automatische Fokussierung in der gleichen Weise wie beim ersten Ausfühnutgsbeispiel in F i g. 1 durchzuführen. Bei dem zweiten Ausführungsbei-

spiel kann die Einrichtung jedoch so ausgebildet sein, daß das für die automatische Fokussierung verwendete Licht schräg auf die Gegenstandsoberfläche gelangt und daher fast kein des für die automatische Fokussierung vorgesehenen Lichtes direkt in den Betrachtungsweg

μ des optischen Systems eintritt nachdem es durch das Objekt reflektiert worden ist Infolgedessen stört das für die automatische Fokussierung verwendete Licht die Betrachtung oder fotografische Aufnahme kaum. Daher ist es nicht unbedingt nötig, das Loch zu schließen oder die Lampe der Lichtquelle auszuschalten, wenn die Fokussierung durchgeführt wird.

Bei den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen ist das für die automatische Fokussierung verwendete Muster ein Loch (Lichtpunkt). Es kann jedoch auch ein

Muster anderer Form anstelle eines Loches verwendet

werden. Als Beispiel von Mustern zeigt Fig.3 ein

Muster aus Parallelstreifen und F i g. 4 ein Muster aus Radialstreifen. Wie zuvor dargelegt ist es durch die erfindungsgemä-

ße Fokussierungseinrichtung möglich, eine automatische Fokussierung mittels nur eines einfachen optischen Systems durchzuführen, welches eine Lichtquelle, ein Muster, eine Beleuchtungslinse usw. am proximalen Ende des Bildleiters 7 enthält und daher wird der Durchmesser des distalen Endes des Endoskops nicht groß. Darüber hinaus ist es nicht notwendig, die Fokussierung des Objektiv» manuell vorzunehmen. Daher ist die Zahl der vom Bedienenden durchzuführenden Arbeitsgänge reduziert und es ist sichergestellt daß ein gutes Bild des Objekts erzielt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeictuiungen

Claims

Patentansprüche:

1. Automatische Fokussiereinrichtung für ein Endoskop mit Bildleiter und distalem Objektiv, welche einen optischen Mustergenerator, der ein optisches Muster vorgegebener Form erzeugt, welches auf die Körperhöhlenoberfläche projiziert wird, und einen Photodetektor, der das von der Körperhöhlenoberfläche reflektierte optische Muster empfängt, sowie eine vom Ausgangssignal des Photodetektors gespeiste Objektiwerstelleinrichtung, die das Objektiv längs der optischen Achse verschiebt, bis das Ausgangssignal des Photodetektors einen Grenzwert erreicht, aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß bei Anwendung in einem Endoskop — wie an sich bekannt — mit einer Faseroptik als Bildleiter (7) der optische Mustergenerator (1 bis 4) und der Photodetektor (12) am proximalen (betrachterseitigen) Ende des Endoskops angeordnet sind, derart, daß der Mustergetierator das Muster auf die proximale Endfläche (7a) des Faseroptik-Biküeiters projiziert und der Photodetektor das von der Körperhöhlenoberfläche (9) reflektierte optische Muster ebenfalls dort (7a) abnimmt

2. Automatische Fokussierungseinrichtung für Endoskope nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die optische Achse der vom optischen Mustergenerator (1 bis 4) erzeugten Strahlung in bezug auf die Endfläche (7a) am proximalen Ende des Bildleiters (7) geneigt ist (F i g. 2).

3. Automa ('sehe Fokussierungseinrichtung für Endoskope nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das vom Mustergenerator (i bis 4) erzeugte Muster (3) ein Loch (Lichtpunkt) ist

4. Automatische Fokussierungseinrichtung für Endoskope nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das vom Mustergenerator (1 bis 4) erzeugte Muster ein Parallelstreifenmuster (F i g. 3) ist

5. Automatische Fokussierungseinrichtung für Endoskope nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das vom Mustergenerator (1 bis 4) erzeugte Muster ein Radialstreifenmuster (F i g. 4) ist