DE8033560U1

DE8033560U1 - Endoskop

Info

Publication number: DE8033560U1
Application number: DE19808033560U
Authority: DE
Original assignee: Fuji Photo Optical Co Ltd
Current assignee: Fujinon Corp
Priority date: 1979-12-26
Filing date: 1980-12-17
Publication date: 1981-07-23
Also published as: GB2068581B; DE3047604A1; JPS5691208A; US4425025A; GB2068581A

Description

Endoskop

Die Neuerung betrifft ein Endoskop, das einen weiten Sichtwinkel aufweist und insbesondere eine Veränderung seiner Brennweite zur Veränderung des betrachteten BiIdes ermöglicht.

Neuerdings wird ein Endoskop zur Betrachtung des Inneren eines menschlichen Körpers gefordert, das einen großen Blickwinkel aufweist und mit einem dünnen Rohr versehen ist, das in den Körper eingeführt wird. Ein dünnes Rohr ist deshalb höchst erwünscht, weil es beim Einführen in den Körper nicht so große Unannehmlichkeiten bereitet.

Um jedoch den Blick- oder Sichtwinkel groß zu machen und die Dicke des flexiblen Rohres oder des optischen Faserbündels des Endoskops klein, müßte die Größe des betrachteten Bildes normalerweise erheblich verkleinert werden. Ein verkleinertes Bild führt jedoch dazu, daß die Augen der Bedienungsperson des Endoskops bzw. des Betrachters ermüden und sich der diagnostische Wirkungsgrad sowie die Genauigkeit des Endoskops verringern. Darüberhinaus wird die Handhabung von Pinzetten sowie das Einführen von Kanülen in den Zwölffingerdarm immer schwieriger, je kleiner das Bild wird. Für die Ärzte, die gewohnt sind, Pinzetten bei dem üblichen Sicht-

winkel und üblicher Bildgröße zu verwenden, ergeben f. sich Schwierigkeiten, wenn die Pinzetten bei einem weiten Sichtwinkel benutzt bzw. bedient werden.

Aus diesen Gründen wird nach Mitteln verlangt, durch die der Sichtwinkel des Okulars, falls gewünscht, vergrößert werden kann. Es gibt drei Möglichkeiten zur Vergrößerung des Sichtwinkels oder zur Veränderung der Vergrößerung des Okulars eines Endoskops. Diese Möglichkeiten werden im folgenden erläutert.

Die erste Möglichkeit besteht darin, einen Adapter, bestehend aus einem optischen System anzubringen, das in dem Okular die geeignete Vergrößerung erzeugt, um dadurch die effektive Vergrößerung des Okulars zu verändern. Die zweite Möglichkeit besteht darin, in das Linsensystem des Okulars eine die Vergrößerung ändernde Linse einzubauen. Bei der dritten Möglichkeit wird ein Teil des Okulars oder das ganze Okular beweglich ausgebildet, um dadurch die Vergrößerung ändern zu können.

Die erste Möglichkeit ist jedoch Insofern nachteilig, als sie zusätzliche Arbeit erfordert, um den Adapter an dem Okular zu befestigen oder von ihm zu entfernen. Die zweite Möglichkeit hat den Nachteil, daß die Größe und das Gewicht des Okularteils des Endoskops unvermeidbar größer werden. DarUberhinaus wird die Bedienung eines solchen Endoskops komplizierter, und die Helligkeit der durch die Linse betrachteten Bilder ändert sich erheblich, wenn eine die Vergrößerung ändernde Linse eingebaut wird.

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Die dritte Möglichkeit ist jedoch vorteilhaft, weil sie auf einfache Weise eine Veränderung der Vergrößerung ermöglicht, also nicht die umständlichen Arbeiten zur Befestigung und Entfernung der Linse verlangt. Darüberhinaus kann die Linsengruppe so gebaut werden, daß sie eine kompakte Größe und ein geringes Gewicht aufweist. Dazu kommt, daß sich die

Dioptrieeinstellungen leicht durch einfaches Bewegen eines Teils des Okularlinsensystems vornehmen lassen. Bei dieser dritten Möglichkeit läßt sich jedes beliebige Zubehörteil, beispielsweise eine Kamera oder ein Bildschirmgerät leicht auf dem Okular befestigen, während die äußere Form des Okularteils bei der zweiten Möglichkeit nicht geändert werden kann.

Die Aufgabe der Erfindung besteht deshalb darin, ein optisches Weitwinkel system fUr ein Endoskop zu schaffen, dessen Brennweite sich mit der oben beschriebenen dritten Möglichkeit verändern läßt. Das zu schaffende Okularlinsenystem mit veränderlicher Brennweite für ein Endoskop soll die Möglichkeit bieten, die Vergrößerung bis auf das 40fache zu variieren, während die herkömmliche Vergrößerung nur das 18- bis SOfache beträgt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Weitwinkelobjektiv oben auf dem Endoskop gelöst, das zur Betrachtung des Inneren des menschlichen Körpers o.dgl. dient, sowie durch ein Okular mit veränderlicher Brennweite.

Zwischen dem Objektiv und dem Okular befindet sich als Bildführung ein flexibles optisches Faserbündel , wodurch ein Bild von dem einen Ende zum anderen, übertragen werden kann. Die Okularlinse mit veränderlicher Brennweite kann entweder ein Teil des Okular-1insensystems bilden oder dieses Linsensystem allein bilden, wie dies bei einem herkömmlichen Linsensystem oder Zoomlinsensystem mit veränderlicher Brennweite der Fall ist. Darüberhinaus können dadurch, daß wenigstens ein Teil des Okularlinsensystems beweglich gemacht wird, die Dioptrieeinstellungen leicht vorgenommen werden.

Bei dem erfindungsgemäßen System, bei dem sich das Objektiv oben an dem Endoskop befindet, und einen weiten Sichtwinkel aufweist, während das Okular eine veränderliche Brennweite besitzt, ist die Möglichkeit geboten, das Innere des Magens oder Zwölffingerdarms mit einem weiten Sichtwinkel zu betrachten und die Vergrößerung zu verstärken, so daß ein Teil des Bildes in der gewünschten Vergrößerung durch sehr einfache Handhabung des Endoskops betrachtet werden kann. Deshalb lassen sich mit einem Endoskop dieser Art Diagnosen leichter stellen und medizinische Behandlungen leichter durchführen. Darüberhinaus können Pinzetten dadurch, daß der Sichtwinkel derselbe ist wie bei der üblichen Betrachtungsweise, genauer.und leichter nehandhabt werden.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:

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Fig. 1 eine schematische Ansicht des er

findungsgemäßen optischen Systems eines Endoskops und

Fig. 2 eine schematische Ansicht einer

Ausführungsform des für das System von Fig. 1 verwendeten Okular!insensystems.

Fig. 1 zeigt das gesamte optische System eines Endoskops, in dem der Erfindungsvorschlag verwirklicht ist. Das Endoskop weist im wesentlichen ein flexibles Bildführungsrohr 1 auf, das eine Eintrittsfläche 1a für die Aufnahme des aus dem zu beobachteten oder zu fotografierenden Innenraum kommenden Lichtes und eine Austrittsfläche 1b besitzt, von der aus das Bild des Innenraums betrachtet werden kann. An der Eintrittsfläche 1a ist ein Weitwinkelobjektiv 2 angeordnet, das zur Fokussierung oder Scharfeinstellung eines Bildes des unter einem weiten Sichtwinkel zu beobachtenden oder zu fotografierenden Gegenstandes oder Innenraumes auf der Eintrittsfläche 1a dient. An der Austrittsfläche 1b befindet sich ein Okularlinsensystem 3 mit variabler Brennweite, durch das das Bild mit der gewünschten Vergrößerung betrachtet werden kann.

Im einzelnen ist festzustellen, daß auf der Eintrittsfläche 1a des flexiblen Bildführungsrohres oder optischen Faserbündels 1 mit Hilfe des Objektivs 2 ein Bild hp abgebildet wird und auf der Austrittsfläche 1b des flexiblen Bildführungsrohres 1 ein Bild h., erscheint. Durch ein Okular 3 mit einer Brennweite f, wird ein virtuelles Bi Id h, des Bildes h, in einem vergrößerten Maßstab beobachtet.

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In einem Endoskop, das das herkömmliche optische System benutzt, beträgt der Sicht- oder Beobachtungswinkel 2w des Objektivs 2 etwa 60° bis 70°, und die Vergrößerung des Okulars ist normalerweise das 18- bis 22fache, während der tatsächliche Beobachtungswinkel 2w' etwa 8° bis 12° groß ist. Wenn der Beobachtungswinkel des Objektivs 2 unter diesen Umständen auf 100° oder mehr (2w>100°) vergrößert wird, vergrößert sich der Beobachtungswinkel auf etwa das 1,5- bis 2fache gegenüber der üblichen Vergrößerung. Jedoch läßt sich die Größe des Bildes h₂, das auf der Eintrittsfläche 1a des Bildführungsrohres scharf abgebildet wird, beispielsweise im Hinblick auf die durch den Außendurchmesser des Endoskops auferlegte Beschränkung nicht so groß machen. Daher kann die Vergrößerung des Bildes h~ gegenüber der herkömmlichen Vergrößerung nicht mehr als das 1,2fache betragen. Demzufolge wird bei dem tatsächlichen Beobachtungswinkel des Okulars die Größe des auf der Austrittsfläche 1b des Bildführungsrohres 1 erscheinenden Bildes klein und in einem verkleinerten Maßstab gesehen. Dies ist jedoch nachteilig, da das Bild für den Betrachter, der die übliche Bildgröße gewohnt ist, kaum zu sehen ist. Um diesen Nachteil zu beseitigen, wäre die Möglichkeit gegeben, die Vergrößerung des Okulars zu erhöhen, was zu einer Vergrößerung der Abmessungen des virtuellen Bildes h* führen würde. Wenn jedoch die Vergrößerung des Okulars erhöht wird, wird auch das Bild auf der Austrittsfläche 1b des optischen Faserbündels 1 vergrößert. Dies wiederum hat zur Folge, daß die Qualität des betrachteten Bildes erheblich gemindert wird. Somit wird also vermieden, das Bild über einen bestimmten

Wert hinaus zu vergrößern. Wenn andererseits die Vergrößerung des Okulars 3 bei dem hier in der Rede stehenden System zu stark gesteigert wird, wird das Okularlinsensystem zu lang und zu schwer. Auch unter diesem Gesichtspunkt ist daher die Steigerung der Vergrößerung über einen bestimmten Wert hinaus unerwünscht. Unter Berücksichtigung dieser Fakten wird eine Vergrößerung des Okulars oder des Brennweitenänderungsverhältnisses auf etwa das 2fache angestrebt. Ferner ist festzustellen, daß das eine veränderliche Brennweite aufweisende Oku- |; larl insensystem 2 sich von einem mit einer diskontinuier-

!;; lieh veränderbaren Brennweite versehenen Okular!insen-

f\ . _ system in vorteilhafter Weise darin unterscheidet, daß

$ die Bildgröße einfach und unmittelbar auf jeden belie-

&; bigen gewünschten Wert eingestellt werden kann.

IiS Schließlich ist darauf hinzuweisen, daß in dem optischen K Weg des Endoskops eine Maske verwendet werden kann, bei-

ζ spielsweise zwischen der Austrittsfläche 1b und dem Oku-

& lar 3, wenn nicht das gesamte Beobachtungsfeld des Bildes gesehen werden muß, oder wenn ein Teil des Beobach-I tungsfeldes weggeschnitten werden soll.

■ Fig.2 zeigt eine Ausführungsform des Okulariinsensystems

;'; 3 variabler Brennweite. Dieses System ist aus einer posi·

; tiven Linsengruppe 31, die sich nahe an der Austritts-

[ fläche 1b des flexiblen Bildführungsrohres 1 befindet,

K und einer negativen Linsengruppe 32 zusammengesetzt, die I sich in einiger Entfernung von der Austrittsfläche 1b

I befindet. Die beiden Linsengruppen 31 und 32 des die

variable Brennweite aufweisenden Okulariinsensystems 3

sind beide axial beweglich, um dadurch die effektive oder Gesamtbrennweite durch Veränderung des Abstandes der positiven Linsengruppe 31 von der Austrittsfläche 1b sowie Veränderung des Abstandes zwischen den beiden Linsengruppen 31 und 32 zu variieren. Durch geeignete Bewegung dieser Linsengruppen 31 und 32 nach einer vorbestimmten Relation in bezug auf die Austrittsfläche ist die Möglichkeit zur Veränderung der Brennweite ohne Beeinträchtigung des Brennpunktes des durch ein Auge 4 des Beobachters betrachteten Bildes gegeben. Die Vergrößerung des Okularlinsensystems 3 ist auf diese Weise zwischen dem 20fachen und dem 40fachen veränderbar. Infolgedessen ist beispielsweise der Sicht- oder Beobachtungswinkel des Endoskops in einem weiten Winkelbereich von etwa 100° und 60°, also einem üblichen Winkel, veränderbar.

Claims

Schutzansprliche

1. Endoskop mit einem Weitwinkelobjektiv, einem I Okularlinsensystem mit variabler Brennweite und

einem flexiblen optischen Faserbündel zur Bildfüh-

j- rung, das zwischen dem Objektiv und dem Okul arl insen-

f: system angeordnet ist, dadurch gekenn-

£ zeichnet ,daßdas0kularlinsensystem(3)

j_:; wenigstens eine Linsengruppe (31, 32) aufweist, die

K zur Veränderung der Brennweite des Okularlinsen-

I systems axial beweglich ist.

[■: 2. Endoskop nach Anspruch 1, dadurch

I gekennzeichnet, daß die bewegliche

p Linsengruppe (31, 32) zur Veränderung des Dioptrie-

p wertes verstellbar ist.

3. Endoskop nach Anspruch 1,dadurch ge-

; kennzeichnet ,daßdasOkularlinsen-

I system (3) eine positive Linsengruppe (31) und eine

l· negative Linsengruppe (32) aufweist, daß die positive

Linsengruppe axial beweglich ist, um ihren Abstand

γ von einer Endfläche (1b) des optischen Faserbündels

ι (1) zu variieren, und daß die negative Linsengruppe

(32) ebenfalls axial beweglich ist, um den Abstand

zwischen ihr und der positiven Linsengruppe (31) zu

variieren.

4. Endoskop nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das flexible optische Faserbündel zur Bildführung (1) eine Eintrittsfläche (1a) an seinem einen Ende und eine Austrittsfläche (1b) an seinem anderen Ende aufweist, daß das Objektiv ein auf der Austrittsfläche (1b) zu beobachtendes Bild fokussiert, und daß das Okular-1insensystem (3) zur Betrachtung eines auf der Austrittsfläche (1b) erscheinenden Bildes nahe an dieser Austrittsfläche angeordnet ist.