DE3447894A1

DE3447894A1 - Optisches schraegblicksystem fuer endoskope

Info

Publication number: DE3447894A1
Application number: DE19843447894
Authority: DE
Inventors: Susumu Hachiouji Tokio/Tokyo Takahashi
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1983-12-28
Filing date: 1984-12-28
Publication date: 1985-07-18
Also published as: JPS60140313A; JPH0131165B2; DE3447894C2; US4655557A

Description

Die Erfindung betrifft ein optisches Schrägblicksystem für Endoskope, insbesondere für Endoskope zur Untersuchung von Kleinkindern.

Ein konventionelles, optisches System dieser Art ist z.B. durch die japanische Patentschrift Nr. Sho 58-56848 bekannt. Wie in Figur 1 gezeigt, ist dieses bekannte optische System aus einem Objektiv 1, einer mit dem Objektiv 1 verbundenen Übertragungslinse 2, einer Feldlinse 3 und einem Okular 4 gebildet. Das Objektiv besteht aus einer Frontlinsengruppe L,, die in Kombination eine schräge Konkavlinse ein aus einem ersten Prisma 6, einem zweiten Prisma 7 und aus einer konvexen Linse 8 bestehendes Sichtfeldrichtungswechselprisma umfaßt, und weiterhin aus einer hinteren Linsengruppe L„ besteht, die eine miteinander verkittete Konvexlinse 9 und Konkavlinse 10 umfaßt, so daß schräg zur Axialrichtung des Endoskopes einfallendes Licht einmal durch die Grenzen des ersten Prismas 6 und des zweiten Prismas 7 läuft, sodann wieder von der ersten Abstrahlfläche und der zweiten Abstrahlfläche (Grenzfläche mit ersten Prisma 6) des zweiten Prismas 7 reflektiert wird, und in die mit der Axialrichtung zusammenfallenden Richtung gerichtet wird. Jedoch ergibt sich im Falle dieses optischen Schrägblicksystems ein Problem, daß - da die erste Abstrahlfläche des zweiten Prismas 7 in einem beträchtlich großem Winkel zur Axialrichtung des Endoskopes steht - der Umriß des zweiten Prismas 7 so klein ist, daß es außerordentlich

schwierig ist, das zweite Prisma 7 herzustellen und einzusetzen, um das Objektiv 1 zusammenbauen zu können, und zwar im Hinblick darauf, daß der Durchmesser eines gewöhnlichen Endoskopes zur Untersuchung von Kleinkindern nur 1 mm beträgt. Es ergibt sich weiterhin ein Problem insofern, als die Länge des zweiten Prismas 7 so gering ist, daß die Abweichung in der Sichtfeldrichtung durch die Positionsabweichung sehr wahrscheinlich groß wird. Weiterhin ergibt sich ein Problem, da, da die Weite der hinteren Endfläche des zweiten Prismas 7 nicht dazu beitragen kann, im Falle eines optischen Systems eines ausgedehnten (hellen) Lichtbündels klein zu werden, das Lichtbündel abgeschnitten wird und der Lichtverlust groß wird. Ebenfalls besteht im Falle dieses optischen Systems zwischen der Grenze des ersten Prismas 6 und des zweiten Prismas 7 eine Luftschicht 11, so daß das Licht auf dieser Grenze durch Nutzung der Brechungszahldifferenz zwischen der Luftschicht und den Prismen 6 und 7 übertragen und reflektiert werden kann. Dabei ergibt sich das Problem, daß es derartig schwierig ist, die Luftschicht 11 in der Frontlinsengruppe L, des wie voranstehenden beschriebenen extrem kleinen Objektives 1 vorzusehen, daß es als Ergebnis daraus noch schwieriger ist, das Objektiv 1 zusammenzubauen.

Im Hinblick auf die vorerwähnten Probleme ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein optisches Schrägblicksystem für Endoskope zu schaffen, das einfach

gestaltet ist und ein Sichtfeldumkehrprisma dergestalt aufweist, daß ein Objektiv zusammenbaubar ist, bei dem die Abweichung in Sichtfeldrichtung durch die Positionsabweichung der zusammengebauten optischen Komponenten gering gemacht wird und sogar bei einem optischen System mit ausgedehntem Lichtbündel der Lichtverlust klein gehalten wird.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst.

Aufgrund dieser Ausgestaltung wird das zweite Prisma in Länge und Umriß groß werden und auch in einem optischen System mit ausgedehntem Lichtbündel wird das Lichtbündel nicht abgeschnitten bzw. verkürzt.

Voteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet, wobei nach einer bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung die Seitenfläche, die die erste Abstrahlfläche des zweiten Prismas darstellt, mit einem Aluminiumfilm beschichtet ist.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 eine Ansicht eines konventionellen optischen Schrägblicksystems für Endoskope,

Figur 2 eine Ansicht eines Systems eines Ausführungsbeispiels des optischen Schrägblicksystems nach der vorliegenden Erfindung und

FiguT 3 eine vergrößerte Ansicht eines wesentlichen Teils des in Fig. 2 dargestellten Systems,

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Die vorliegende Erfindung soll im einzelnen im folgenden auf Grundlage des in Figur 2 dargestellten Ausführungsbeispiels beschrieben werden, wobei dieselben Bezugsziffern auf dieselben Teile wir im vorher erwähnten konventionellen Beispiel angewandt werden.

Die Bezugsziffer 6' bezeichnet ein erstes Prisma mit der Eintrittsfläche 6'a in rechten Winkeln zur Sichtfeldrichtung; T bezeichnet ein zweites Prisma mit der ersten Abstrahlfläche 7'a parallel zur Axialrichtung des Endoskopes; die Grenzfläche zwischen dem ersten Prisma 6¹ und dem zweiten Prisma 7' ist gestaltet, um in einem spitzen Winkel mit der Axialrichtung zu stehen, und die Grenzfläche wird zur Abstrahlfläche 7'b des zweiten Prismas gemacht und wird mit einem Kleber 12 verkittet. Aus diesen Komponenten wird ein Sichtfeldrichtungswechselprisma gebildet, wodurch den später erwähnten Bedingungen Genüge getan wird. Nebenbei gesagt bezeichnet die Bezugsziffer 13 einen Aluminiumfilm, mit dem jene Seitenfläche beschichtet ist, die die erste Abstrahlfläche 7'a des zweiten Prismas 7¹ sein soll.

In Figur 3, die eine vergrößerte Ansicht eines wesentlichen Teils der obigen Erfindung darstellt, wird es zu allererst notwendig sein, den Sichtfeldrichtungswinkel mit oC , die Brechungszahlen des Klebers 12 mit n_c, die Brechungszahl der beiden Prismen 6¹ und 7' mit n„, den Eintrittswinkel zur Grenzfläche mit Q^ und den Eintrittswinkel zur zweiten Abstrahlfläche mit ö„ zu bezeichnen, wobei das eintretende

Licht von der ersten Abstrahlfläche 7'a reflektiert, dann von der zweiten Abstrahlfläche 7'b reflektiert wird und in Axialrichtung des Endoskopes weiterläuft, so daß

= (90° I -<* )_f

(1) ist,

Ebenso wird es notwendig sein, daß das Licht durch den Punkt A eintritt und daher

-1 C

< Q_n (kritischer Winkel) = sin ( -^) .. (2) ist, ( ni

Ebenso wird es notwendig sein, daß das Licht völlig bei Punkt B reflektiert wird und daher

> Q_n (kritischer Winkel) = sin C

).. (3) ist

Daher ergibt sich aus den Formeln (2) und (3)

sin Θ,

n.

sin Θ,

(4)

und durch die Hinzufügung der Bedingung der Formel 1 zu dieser

cosf

COSs

(5)

Konkret wird es notwendig sein, falls der Sichtfeldrichtungswinkel ex =30° ist, der Bedingung von

0.95659

C >0.7071

n.

Genüge zu tun.

Hier wird, falls die Brechungszahl des Klebers 12n_p = 1,56 ist, die Bedingung der Brechungszahl der Prismen 6' und

2.206 > n_G > 1.615

sein.

Auch wird, falls der Sichtfeldrichtungswinkel« = 45° und die Brechungszahl des Klebers 12 n_, = 1,56 ist, die Bedingung der Brechungszahl der Prismen 6' und 7' 10

4.07 >n^ >1.688

Da das optische Schrägblicksystem nach der vorliegenden Erfindung wie oben beschrieben ausgestaltet ist und die erste Abstrahlfläche 7'a des zweiten Prismas 7' parallel mit der Axialrichtung des Endoskopes gestaltet ist, wird der Umriß des zweiten Prismas 7¹ groß werden und - als ein Ergebnis - wird es leicht werden, das zweite Prisma zu bearbeiten und das Objektiv 1 zusammenzubauen und die Abweichung in der Sehfeldrichtung durch Luft wird verringert. Auch wird, da die Weite der hinteren Endfläche des zweiten Prismas 7¹ groß ist, auch in einem optischen System mit ausgedehntem Lichtbündel der Lichtstrahl nicht geschnitten und der Lichtverlust wird gering sein.

Da der Kleber 12 auf der Grenze zwischen dem ersten Prisma 6' und dem zweiten Prisma 7' angewandt wird, wird es noch leichter sein, das extrem kleine Objektiv 1 zusammenzubauen.

Wie oben beschrieben hat das optische Schrägblicksystem für Endoskope nach der vorliegenden Erfindung derartig praktische, wichtige Vorteile, daß es leicht ist, das Sichtfeldrichtungswechselprisma zu bearbeiten und das 5 Objektiv zu bauen; die Abweichung in der Sichtfeldrichtung durch Luft ist gering und sogar in einem optischen System mit einem ausgedehnten Lichtbündel wird der Lichtverlust gering sein.

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Claims

DIP L.-ING. J. RICHTER PATENTANWÄLTE DIPL.-ING. F. WERDERMANN ZÜGEL. VERTRETER BEIM EPA · PROFESSIONAL REPRESENTATIVES BEFORE EPO · MANDATAIRES AGREES PRES LOEB 2OOO HAMBURG 3β27 .12.1984 NEUER WALL 1O 'S1 (O 4O) 34 OO 45/34 OO 56 TELESRAMME: INVENTIUS HAMBURe TELEX ai63 551 INTU D UNSER ZEICHEN/OUR RLE O. 8 4 4 2 7 ~" I ~" 3 6 Anmelder: Olympus Optical Co.,Ltd., Tokyo /Japan Titel: Optisches Schrägblicksystem für Endoskope Patentansprüche

1. Optisches Schrägblicksystem für Endoskope, mit einem Objektiv und mit einem Sehfeldrichtungswechselprisma, das aus einem ersten Prisma und aus einem zweiten Prisma besteht,

dadurch gekennzeichnet,

daß das erste Prisma (6¹) so angeordnet ist, daß dessen erste Eintrittsfläche (6'a) im rechten Winkel zur Sehfeldeinrichtung steht, das zweite Prisma (7¹) so angeordnet ist, daß die erste Abstrahlfläche (7'a) parallel zur Achse des Endoskopes liegt und daß die vermittels eines Klebers (12) mit dem ersten Prisma (6') verkittete zweite Abstrahl-

fläche ((7'b) sich in einem spitzen Winkel mit besagter Achse kreuzt und der nachstehend erfolgten Bedingung genügt wird:

η 3

cos (*■) _C cos (^ ) ,

ⁿG

wobei cL einen von der ersten Abstrahlfläche des zweiten Prismas und der Sichtfeldeinrichtung gebildeten Winkel, n_ eine Brechungszahl des Klebers, und n_G eine Brechungszahl des ersten Prismas (6') und zweiten Prismas (V) darstellt.

2. Optisches Schrägblicksystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenfläche, die die erste Abstrahlfläche (7'a) des zweiten Prismas (7¹) ist, mit einem Aluminiumfilm (13) beschichtet ist.

3. Optisches Schrägblicksystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es eine schräge konkave Linse (5), die auf der Eintrittsfläche des ersten Prismas (6¹) angeordnet ist, eine erste konvexe Linse (8), die auf der Austrittsfläche des zweiten Prismas (7¹) angeordnet ist, eine zweite konvexe Linse (9), die hinter der ersten konvexen Linse angeordnet ist, und eine konkave Linse (10), die mit der zweiten konvexen Linse verkittet ist, umfaßt.