SU1115713A1 - Оптическа система эндоскопа - Google Patents

Abstract

ОПТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ЭНДОСКОПА , содержаща  трехкомпонентный головной объектив, первый компонент которого выполнен в виде плоско-вогнутой линзы, a второй включает призму и плоско-выпуклую линзу, линзовую систему передачи изображени  и окул р , отличающа с  тем, что, с целью повышени  освещенности и разрешающей способности по краю пол  зрени , третий компонент головного объектива выполнен в виде одиночной положительной плоско-выпуклой линзы, вьшукла  поверхность которой обращена в сторону линзовой системы передачи изображени , расположенной на рассто нии, соответствующем 1-3 фокусным рассто ни м объектива от заданной поверхности второго компонента , a окул р выполнен в виде двух плоско-выпуклых линз, обращен- i ных выпуклост ми одна навстречу дру гой. 38 ел NJ 00 Фиг. 1 8

Description

Изобретение относитс  к области медицинской техники, а именно к оптическим системам эндоскопов, и может найти применение в эндоскопах, приборах, предназначенных дл  осмотра и фотографировани  различных полостей и биологических каналов тела человеку, также в оптических устройствах , выполн ющих аналогичные функции в технике.

Известна оптическа  система эндоскопа , содержаща  трехкомпонентный головной объектив, первый компонент которого выполнен в виде плоско-вогнутой линзы, а второй включает призму и плоско-выпуклзда линзу, линзовую систему передачи изображени  и окул р . Третий компонент головного объектива выполнен в виде склейки из положительной дво ко-выпуклой и отрицательной линз, расположенной на достаточно близком рассто нии за плоско-выпуклой линзой, а -окул р выполнен в вице двухсклеенного компонента 1..

Однако этой оптической системе пр сущи существенные недостатки: изза того, что в головном объективе третий компонент расположен з.а плоско-выпуклой линзой достаточно близко к последней, задн   фокальна  плоскость объектива слишком удалена от его последней поверхности с положительной оптической силой , что приводит к чрезмерному виньетированию широких наклонных пучков лучей света оправами линз объектива; качество изображени  на краю пол  зрени  недостаточно высоко ввиду малой освещенности и разрешаюш,ей способности; наличие склеенных оптических поверхностей усложн ет конструкци , увеличиваетс  себестоимость изготовлени  устройства, снижаетс  надежность работы оптической системы, исключаетс  гор ча  стерилизаци  прибора, что сужает возможности эндоскопического исследовани . Цель изобретени  - повышение освещенности и разрешающей способности по краю пол  зрени .

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в оптической системе эндоскопа , содержащей трехкомпонентный головной объектив, первый компонент которого выполнен в виде плоско-вогнутой линзы, а второй включае

призму и плоско-выпуклую линзу, линзовую систему передачи изображени  и окул р, третий компонент головного объектива выполнен в виде одиноч5 ной положительной плоско-выпуклой линзы, выпукла  поверхность которой обращена в сторону линзовой системы передачи изображени , расположенной на рассто нии, соответствующем 1-3

0 фокусным рассто ни м объектива от задней поверхности второго компонента , а окул р выполнен в виде двух .плоско-выпуклых линз, обращенных выпуклост ми одна навстречу другой.

5 На фиг. 1 представлена принципиальна  схема оптической системы эндоскопа; на фиг. 2 - графики аберраций оптической системы эндоскопа (при 3 ПО) (а-сферическа  аберра0 ци  дл  лучей света с длиной волны, соответствующей лини м спектра D,F,C; б -аберраци  хроматизма увеличени ; в -кривизна изображени ; г - дисторси ; д-аберраци  широких наклонных

5 пучков у лучей света в плоскости

выходного зрачка дл  различных углов пол  зрени  -) .

Оптическа  система эндоскопа содержит трехкомпонентный головной объ0 ектив 1 (фиг. 1), линзовую систему 2 передачи изображени  и окул р 3. При этом первый компонент объектива

1выполнен в виде плоско-вогнутой линзы 4, второй - в виде призмы 5

с плоско-выпуклой линзой 6. Третий компонент головного объектива 1 выполнен в виде одиночной положительной плоско-выпуклой линзы 7, выпукла  поверхность которой ориентироQ вана в сторону линзовой системы

2передачи изображени  и расположена на 1-3 фокусного рассто ни  объектива 1 от выпуклой поверхности плоско-выпуклой линзы 6 второго компо5 нента, а окул р 3 выполнен в виде двух плоско-выпуклых линз 8, обращенных выпуклост ми навстречу друг другу. При этом третий компонент предназначен дл  устранени  виньетиQ ровани  .наклонных пучков лучей оправами линз объектива 1, а указанное выполнение окул ра 3 позвол ет компенсировать поперечные аберрации головного объектива 1.

5 Работа оптической системы эндоскопа заключаетс  в следующем.

Пучки света, отраженные от внутренней поверхности наб.пюдаемой по3

лости, проход  через линзу 4, призму 5 и линзы 6,7 головного объектива 1, формируют первое.промежуточнее изображение объектов исследуемой полости, расположенное перед линзов.ой системой 2 передачи изображени . Дл  обеспечени  .бокового наблюдени  через эндоскоп в пространстве между линзами 4 6 головного объектива 1 установлена призма 5 с достаточно большой длиной хода лучей, например призма с двум  отражательными гран ми, котора  не нарушает правильности ориентировки изображени . Кроме того, благодар  тому, что третий компонент головного объектива 1 выполнен в виде одиночной положительной плосковыпуклой линзы 7, выпукла  поверхность которой ориентирована в сторону линзовой системы 2 передачи изображени  и расположена на достаточно большом удалении (1-3 фокусного рассто ни  головного объектива 1) от выпуклой поверхности линзы 6, не происходит виньетировани  (срезани ) наклонных пусков лучей света оправами линз объектива. Причем оптическа  сила выпуклой поверхности линзы 7 не только увеличивает оптическую силу головного объектива 1, но одновременно выполн ет функцию коллектива, а задний фокальный отрезок объектива1 по своей величине равен соответствующему фокальному отрезку линзово системы 2 передачи изображени . Затем сформированное головным объектом 1 изображение передаетс  линзовой системой 2 передачи изображени  в плоскость, расположенную перед окул ром 3. Последний позвол ет наблюдателю рассматри вать изображение объектов под некоторьм увеличением. Выполнение окл ра 3 в виде двух плоско-выпуклых линз 8, обращенных выпуклост ми навстречу друг другу, позвол ет компенсировать такие поперечные аберрации головного объектива 1, как кому, хроматизм увеличени , в некоторой степени дисторсию, такде астигматизм. Остаточные значени  сферической аберрации и хроматизма положени  головного объектива 1 и окул ра 3, незначительные по своей величине, компенсируютс  соответствующими аберраци ми линзовой системы 2 передачи изображе134

ни  4, оборачивающие системы которой имеют соответствюущий характер коррекции аберраций. Все это позвол ет получить изображение исследуемых объектов высокого качества, о чем свидетельствуют графики аберраций , показанные на фиг. 2.

Таким образом, указанное выполнение оптической системы эндоскопа

позвол ет устранить виньетирование наклонных пучков лучей света, увеличить надежность системы, одновременно упростить ее конструкцию. Кроме того, достигнуто повьщ1ение

качества изображени  путем увеличени  освещенности и разрешающей способности по полю зрени  по сравнению с прототипом (см. таблицу) Данные приведены при одинаковых

дл  прототипа и предложенного устройства оптических параметрах , а именно величине угла пол  зрени , увеличении световых диаметров линз, диаметрах входного и выходного зрачков и как следствие равенстве разрешающей способности и освещенности по центру пол  зрени .

Данные по оптической системе 1 соответствуют оптической системе, приведенной в материалах за вки в качестве примера, системы 2 и 3 имеют предельные параметры, указанные в формуле изобретени : выпукла  поверхность третьего компонента головного

5 объектива расположена от вьшуклой поверхности плоско-выпуклой линзы второго компонента на рассто нии, равном 1-3 фокусным рассто ни м объектива соответственно.

При этом дл  третьей системы освещенность и разрешающа  способность на краю пол  зрени  практически равны освещенности и разреша5 ющей способности по центру пол  соответственно , а критичным  вл етс  то обсто тельство, что в поле зрени  по вл ютс  наблюдаемые через окул р эндоскопа неизбежно присутст0 вующие на поверхности линзы гр зь и дефекты ее обработки, а также газовые пузыри и другие включени  в материале линзы и т.п., что ухудшает услови  наблюдени  объектов.

Таким образом, из таблицы следует , что данна  оптическа  система эндоскопа имеет во всем диапазоне S параметров более высокие величины разрешающей способности (не менее чем 26%) и освещенность на краю 11t5713 пол  зрени , (не менее чем на 114%), чем прототип, что повышает- качество изображени .

Claims (1)

1. ОПТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ЭНДОСКОПА, содержащая трехкомпонентный головной объектив, первый компонент которого выполнен в виде плоско-вогнутой линзы, а второй включает приз- ’ му и плоско-выпуклую линзу, линзовую систему передачи изображения и окуляр, отличающаяся тем, что, с целью повышения освещенности и разрешающей способности по краю поля зрения, третий компонент головного объектива выполнен в виде одиночной положительной плоско-выпуклой линзы, выпуклая поверхность которой обращена в сторону линзовой системы передачи изображения, расположенной на расстоянии, соответствующем 1-3 фокусным расстояниям объектива от заданной поверхности второго компонента, а окуляр выполнен в виде двух плоско-выпуклых линз, обращенных выпуклостями одна навстречу дру- ® гой. I/

   Фиг. 1