DE3434412C2

DE3434412C2 - Optisches System für Endoskope zur Strahlumlenkung des Beobachtungsstrahlenganges

Info

Publication number: DE3434412C2
Application number: DE3434412A
Authority: DE
Inventors: Susumu Hachiouji Tokio/Tokyo Takahashi
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1983-09-20
Filing date: 1984-09-19
Publication date: 1986-09-04
Also published as: JPS6064320A; DE3434412A1; US4730909A; JPH0222926B2

Abstract

Offenbart wird ein optisches System zur Sichtrichtungsänderung mit einem ersten optischen Element (1), das eine erste Reflexionsfläche (1a) zum Abwärtsablenken einer in Längsrichtung eines Endoskops verlaufenden optischen Achse (O) aufweist, und mit einem zweiten optischen Element (2), das am unteren Abschnitt der Vorderseite des ersten optischen Elements (1) angeordnet ist und zweite Reflexionsflächen (2b, 2c) aufweist, um die durch die erste Reflexionsfläche (1a) abgelenkte optische Achse (O) weiter zu einer vorbestimmten geneigten Sichtrichtung abzulenken. Auf diese Weise entsteht ein kompaktes Endoskop, das eine rückwärtssichtige Betrachtung ermöglicht.

Description

Die Erfindung betrifft ein optisches System zur Strahlumlenkiing des Beobachtungsstrahlenganges zur Ermöglichung einer Rückwärtsbeobachtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei allen Endoskoptypen, d. h. mit vorwärts-, schräg-, seitlich- und rückwärtsgerichtetem Ausblick, müssen die in der Endoskopspitze angeordneten Komponenten des optischen Systems in einem einzigen Rohr untergebracht werden, das luft- bzw. wasserdicht abgeschlossen ist Bei Endoskopen für die Vorwärts-, Schräg- und Lateralbeobachtung sind geeignete optische Systeme geringer Querschnittsabmessungen bekannt Bei Endoskopen für die Rückwärtsbeobachtung, also Endoskopen mit retrogradem Ausblick, bei denen die Beobach tungsrichtung unter einem Winkel größer 90" zur Längsrichtung des Endoskops in bezug auf das Objektivende verläuft, ist es bisher nicht gelungen, ein optisches System mit den zu fordernden Abbildungseigen- schäften in ausreichend kompakter Bauweise zu realisieren. Hierfür ursächlich war vor allem eine für die optischen Bildübertragungseigenschaften notwendige konkave Linse, die sowohl bei einfacher als auch bei mehrfacher Strahlumlenkung als Lichteintrittslinse not-

x 5 wendig ist

In F i g. 1 ist die Anordnung dieser Lichteintrittslinse L in einem optischen System mit einfacher Strahlumlenkung gezeigt (Ohne die Linse L ist die Fig. 1 entsprechende Führung des Lichtstrahlenganges beispielsweise aus Fig. 1 der DE-PS 9 26 624 bekannt) Wie aus F i g. 1 zu sehen ist, kann die Linse Löhne stärkere Beeinträchtigung des Abbiidungsquerschniues nicht näher an die Achse O des Beobachtungsstrahlenganges herangerückt werden. Sie vergrößert den Endoskopquerschnitt an der Endoskopspitze um so stärker, je größer der Rückwärtsbeobachtungswinkel ist

Fig.2 zeigt schematisch ein optisches System mit mehrfacher Strahlumlenkung; ein ähnliches System ist aus Fig. 2 der DE-AS 24 18 402 bekannt und entspricht einem optischen System der für die Erfindung gattungsbildenden, eingangs genannten Art Auch hier wird der Beobachtungsstrahlengang entlang der Endoskopachse O durch die Eintrittslinse L beeinträchtigt, und zwar um so stärker, je größer der Rückwärtsbeobachtungswinkel ist.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, das optische System so auszubilden, daß es in der engen Spitze des Endoskops ohne Beeinträchtigung der optischen Eigenschaften Platz findet.

Die Lösung dieser Aufgabe- bestem erfindungsgemäß in den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1. Bei der Erfindung erfolgt die erste Umlenkung des Beobachtungsstrahlenganges in Beobachtungsrichtung vor der Lichteintrittslinse nach unten, d. h. weg von dem Ausblick und der diesem benachbarten Lichteintrittslinse. Auf diese Weise wird für die Anordnung der l.ichteintrittslinse Platz geschaffen, so daß diese bis zur Mittelachse des Endoskops und darüber hinaus in dem Hüllrohr versenkt angeordnet werden kann. Daher ist mit

so dem erfindungsgemäßen System bei kompakter Bauweise und vor allem enger Endoskopspitze eine Rückwärtsbetrachtung selbst unter 90° deutlich übersteigenden Winkeln möglich. Das optische System läßt sich problemlos in ein Hüllrohr auch eines starren F.ndo skops einfügen.

Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Im folgenden werden bevorzugte Auführungsbeispie-Ie der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert.

Die Zeichnung zeigt in F i g, 1 ein konventionelles optisches System für die Rückwärtsbeobachtung mit einfacher Strahlumlenkung, F i g. 2 ein weiteres konventionelles optisches System

für die Rückwärtsbeobachtung mit doppelter Strahlum lenkung,

Fig.3 einen Vertikalschnitt durch die Spitze eines starren Endoskops mit einem ersten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen optischen Systems zur

3 4

Rückwärtsbeobachtung, neuen optischen Systems. Es unterscheidet sich von dem

F i g. 4 einen Schnitt entlang der Linie IV-IV in F i g. 3 vorher beschriebenen Ausführungsbeispiel insoweit, als und eine planparallele Glasplatte 3 mit einer Lichteintritts-

Fig.5 einen Vertikalschniti durch die Spitze eines fläche Za mit der Verkittungsfläche 16 des ersten Prisstarren Endoskops mit einem weiteren Ausführungs- 5 mas 1 verkittet ist, wobei die konkave Lichteintrittslinse beispiel des erfindungsgemäßen optischen Systems zur L auf dieser Lichteintrittsfläche 3a befestigt ist und das Rückwärtsbeobachtung. zweite Prisma 2 unter Bildung eines geringfügigen Luftin der folgenden Beschreibung der Ausführungsbei- Spaltes auf derjenigen Fläche der Glasplatte 3 sitzt, die spiele, die das neue optische System für ein starres En- der Lichteintrittsfläche 3a gegenüberliegt. Dabei kann doskop betreffen, werden denjenigen Bauteilen, die im io das von dem zu betrachtenden Objekt kommende Licht wesentlichen denen nach den F i g. 1 und 2 entsprechen, durch· das Abdeckglas CG, die konkave Linse L, die jeweils dieselben Bezugsziffern zugeordnet Die Fig.3 planparallele Glasplatte 3, das zweite Prisma 2 und er- und 4 zeigen ein Außenrohr Taus Edelstahl sowie ein neut durch die planparallele Glasplatte 3 in das erste Führungsrohr GP, das in das Außenrohr T eingescho- Prisma I eintreten. Im vorliegenden Fall wird, wie darben und dort koaxial zu einer optischen Achse O fixiert 15 gestellt, das in das zweite Prisma 2 eingeführte Licht von ist In das Führungsrohr GP ist ein Innenrohr Peinge- der einen Reflexionsfläche 26 reflektiert, sodann von preßt Innerhalb des Innenrohres P sitzt ein erstes Pris- der Lichteintrittsfläche 2a total reflektiert, von der anma 1 mit einer Reflexionsfläche la, die die optische Ach- deren Reflexionsfläche 2c erneut reflektiert und sodann se O schräg von oben schneidet, einer Verkittungsfläche in das erste Prisma 1 geleitet Im übrigen stimmen Auf-16, die unterhalb der optischen Achse O liegt, und einer 20 bau und Wirkungsweise mit dem vorher beschriebenen sphärischen Fläche Ic die koaxial zur optischen Achse Ausführungsbeispiel überein. Daher sind dieselben Bau- O liegt Ein zweites Prisma 2 ist am unteren Abschnitt teile mit denselben Bezugsziffem bezeichnet, und es der Forderseite des ersten Prismas 1 anpordnet und wird auf eine weitere Erläuterung verzichtet, weist eine Lichteintrittsfläche 2a auf, die teilweise mit Vorstehend wurde das erfindungsgemäße optische

der Verkittungsfläche Ib des ersten Prismas 1 verkittet 25 System in Zuordnung zu einem starren Endoskop beist, sowie ein Paar von Reflexionsflächen 2b und 2c, die schrieben. Die Erfindung ist mit ähnlichen Vorteilen das durch die Lichteintrittsfläche 2a eingeführte Licht auch bei Endoskopen anderer Bauarten anwendbar. Jederart reflektieren können, daß es durch die Verkit- des der oben beschriebenen optischen Bauelemente tungsfläche 16 in das erste Prisma 1 geleitet wird. Auf kann aus Glas, Kunststoff od. dgl. bestehen. Ferner sai der Lichteintrittsfläche 2a des zweiten Prismas 2 ist eine 30 darauf hingewiesen, daß bei den oben beschriebenen konkave Lichteintrittslinse L befestigt Ober dieser kon- Ausführungsformen zwar Prismen als optische Elemenkaven Linse L sitzt ein Abdeckglas CG flüssigkeitsdicht te verwendet werden, daß jedoch die Prismen durch in dem Außenrohr T. Ein Lichtleiter LG dient dazu, reflektierende Spiegel ersetzt werden können.

Licht aus einer nicht dargestellten Quelle heranzufüh-

ren, um das Beobachtungsfeld auf einem zu betrachten- 35 Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

den Objekt zu beleuchten. Ferner ist hinter dem ersten

Prisma 1 eine verkittete Linse L\ angeordnet Im vorliegenden Fall sitzt das zweite Prisma 2 unterhalb der
optischen Achse O, wobei seine Form und die Lage der
Verkittungsfläche Xb so gewählt sind, daß die Lichtein- 40
Iriitsfläch? 2a auf eine vorbestimmte rückwärtige Beobachtungsrichtung ausgerichtet ist Die konkave Linse L,
das erste Prisma 1, das zweite Prisma 2 und die verkittete Linse L\ bilden ein Objektiv.

Im Falle des ersten Ausführungsbeispiels werden die 45
Lichtstrahlen a, 6 und c(a bezeichnet den Lichtstrahl auf
der optischen Achse, b einen seitlichen und c den anderen seitlichen Lichtstrahl), die, ausgehend von dem zu
betrachtenden Objekt durch das Abdeckglas CG, die
konkave Linse L und die Lichteintrittsfläche 2a in das 50
zweite optische Elemfcat 2 eingeführt worden sind, von
den Reflexionsflächen 2b und 2c entsprechend Darstellung in Fig. 3 reflektiert durch die Verkittungsfläche 16
in das erste optische Element eingeführt, von der Reflexionsfläche la erneut reflektiert und in die Linse L\ 55
geleitet. Es läßt sich also eine Rückwärtsbeobachtung
durchführen. Ersichtlich kann das optische System zur
Strahlumlenkung, bestehend aus dem ersten Prisma 1,
dem zweiten Prisma 2 und der konkaven Linse L, in
kompakter Weise von dem Innenrohr P aufgenommen 60
werden, so daß es sich sogar an die Kontur einer beispielsweise nadeiförmigen Spitze eines starren Endoskops anpassen läßt. Beim Zusammenbau kann man lediglich diese optischen Bauteile vorab innerhalb des Innenrohres P fixieren und letzteres sodann in das Füh- 65
rungsrohr GP einpressen, was einen beträchtlichen hersteilungstechnischen Vorteil bedeutet.

Fig.5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des

Claims

Patentansprüche:

1. Optisches System für Endoskope zur Strahlumlenkung des Beobachtungsstrahlenganges, bei dem eine erste reflektierende Fläche (la) den Beobachtungsstrahlengang (O) schräg nach unten reflektiert und bei dem eine zweite reflektierende Fläche (26) den Beobachtungsstrahlengang in Richtung einer Lichteintrittslinse (L) so reflektiert, daß eine Beobachtungsrichtung unter einem Winkel größer 90° zur Längsrichtung des Endoskops in bezug auf das Objektivende, d. h. eine Rückwärtsbeobachtung erreicht wird, dadurch gekennzeichnet, daß die erste reflektierende Fläche (la) in Rückwärtsrichtung gegenüber der Eintrittslinse (L) versetzt angeordnet ist, daß die zweite reflektierende Fläche (26) zur Lichteintrittsrichtung (a) so geneigt ist, daß sie das einfallende Licht in Rückwärtsrichtung reflektiert, und daß eine dritte reflektierende Fläche (2c) im Bec-hachtungsstrahlengang zwischen der ersten und zweiten reflektierenden Fläche angeordnet ist

2. Optisches System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste reflektierende Fläche an einer Prismenfläche eines ersten Prismas (1) ausgebildet ist und daß die zweite reflektierende Fläche (26) und die dritte reflektierende Fläche (2c) zwei Prismenflächen eines zweiten Prismas (2) sind.

3. Optisches System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine dritte Fläche (2a) des zweiten Prismas (7) mit einer Lichteintrittsfläche (16) des ersten Prismas (1) verkittet ist,

4. Optisches System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite reflektierende Fläche (26) im Lichtstrahlengang des optischen Systems mit Bezug auf eine dritte Prismenfläche (2a) des zweiten Prismas (2) so angeordnet ist, daß von der zweiten Fläche (2b) reflektiertes Licht an der dritten Prismenfläche (2a) des ersten Prismas total reflektiert wird, bevor es auf die dritte reflektierende Fläche (2c) fällt.

5. Optisches System nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine transparente Platte (3) mit der Lichteintrittsfläche (\b) des ersten Prismas (1) verkittet ist und auf einem über das erste Prisma in Vorwärtsrichtung vorstehenden Abschnitt die Eintrittslinse (L) trägt und daß das zweite Prisma (2) mit der der Eintrittslinse (L) und dem ersten Prisma (1) gegenüberliegenden Seite der transparenten Platte (3) im Kantenbereich derart verkittet ist, daß zwischen der der Eintrittslinse (L) und dem ersten Prisma (1) abgewandten Plattenseite und dem unverkitteten mittleren Bereich des zweiten Prismas (2) ein dünner Luftspalt entsteht.