DE2709364A1

DE2709364A1 - Einaeugige spiegelreflexoptik fuer ein foto-endoskop

Info

Publication number: DE2709364A1
Application number: DE19772709364
Authority: DE
Inventors: Toshihiro Imai; Nobuo Yamasita
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1976-03-03
Filing date: 1977-03-03
Publication date: 1978-01-26
Also published as: JPS5845686B2; DE2709364B2; DE2709364C3; JPS52105849A; US4113354A

Description

Olympus Optical Co. Limited oot 758o

_ . ₇, 3. März 1977

Tokyo/Japan

L/Br

Einäugige Spiegelreflexoptik für ein Foto-Endoskop

Die Erfindung bezieht sich auf eine einäugige Spiegelreflexoptik für ein in Körperhöhlen einsetzbares Endoskop, welche am distalen Ende des Endoskops angeordnet ist, mit einem optischen Aufnahmesystemzur Fokussierung des Bildes eines Objekts auf eine Filmoberfläche, einem auf einem Prisma angeordneten Reflexionsspiegel, der gegenüber der optischen Achse des Aufnahmesystems geneigt ist und eine kleine Öffnung aufweist, die am Schnittpunkt des Reflexionsspiegels und der optischen Achse des Aufnahmesystems liegt und eine Lage einnimmt, die sich nahe dem Blendenpunkt des Aufnahmesystems befindet, und mit einem optischen Betrachtungssystem zur Fokussierung der durch die Reflexionsfläche des Reflexionsspiegels reflektierten Lichtstrahlen auf einen Bildleiter.

Viele der üblichen optischen Systeme für Endoskope sind.zweiäugige Spiegelreflexoptiken, d.h. das optische Betrachtungssystem und das fotografische System sind nebeneinander am distalen Ende des Endoskops angeordnet. Daher ist das distale Ende des Endoskops notwendigerweise groß. Dies ist wegen der unvermeidlichen Schmerzen unerwünscht, die bei einer Untersuchung beträchtlich sind, wenn ein derart großes distales Ende in den zu untersuchenden Körperhohlraum einge-709884/0639

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führt wird. Um dies zu verbessern, ist in einer älteren Anmeldung (DT-OS 2 361 799) eine einäugige Spiegelreflexoptik für ein Fotoendoskop vorgeschlagen worden. Dies hat den nachstehend anhand der Fig. 1 und 2 erläuterten Aufbau.

Eine durchlässige Scheibe 1 ist vor dem optischen System angeordnet, das weiter ein Prisma 2, ein Korrekturprisma2', einen Reflexionsspiegel 3 mit einem kleinen Loch 3a in der Mitte, Sammellinsen 4 und 5 und Aufnahmelinsen 6 enthält. Die Scheibe 1, die beiden Sammellinsen 4 und 5 und die Aufnahmelinse 6 bilden ein fotografisches Aufnahmeeystem, welches ein Bild eines Gegenstandes auf eine Filmoberfläche fokussiert. Weiter sind eine Sammellinse 8 und eine Beobachtungslinse 9 vorgesehen. Scheibe 1, Sammellinse 4, Sammellinse 8 und Beobachtungslinse 9 bilden ein optisches Betrachtungssystem, welches ein Bild des Gegenstandes auf die Endfläche 1oa eines Bildleiters 1o fokussiert. Die in Fig. 2 dargestellte einäugige Spiegelreflexoptik nach dem älteren Vorschlag der Anmelderin unterscheidet sich im wesentlichen von der zu—vor beschriebenen dadurch, daß anstelle des Prismas 2 ein Pentaprisma 11 verwendet ist.Einander entsprechende Teile haben daher gleiche Bezugszeichen erhalten. Ein Korrekturprisma 11* ist aus dem gleichen Material wie das Pentaprisma 11.hergestellt, auf dem ein Spiegel 12 angeordnet ist.

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Bel diesen bekannten optischen Systemen 1st die Blende des fotografischen Aufnahmesystems und/oder des Betrachtungssystem relativ zu der oder den optischen Achsen des betreffenden optischen Systems geneigt. Beispielsweise ist die Blende des fotografischen Aufnahmesystems beim Beispiel 1 -das kleine Loch 3a dient als Blende- beträchtlich in bezug auf die optische Achse geneigt. Im Fall des Ausführungsbeispiels 2 ist die Blende des optischen Aufnahmesystems nur
wenig zur optischen Achse geneigt, jedoch ist die Blende
des optischen Betrac_htungssystems auf der Oberfläche des
Spiegels 12 am Pentaprlsma 11 beträchtlich geneigt in bezug auf die optische Achse des Betrachtungssystems, wie sich aus Fig. 2 ergibt. Wenn die Blende beträchtlich zur optischen
Achse geneigt ist, wird die Helligkeit des erzeugten Bildes ungleichmäßig. Dies liegt daran, daß, wenn die Blende nicht unter rechtem Winkel zur optischen Achse angeordnet ist,
sondern um einen Winkel θ zu der rechtwinklig zur optischen Ac-hse verlaufenden Ebene geneigt ist, die Wirksamkeit der
geneigten Blende für Strahlung mit einem Bildfeldwinkel <*£

etwa cos ( Θ - **(. ) beträgt . Daher ist es sowohl für das cos² θ

fotografische Aufnahmesystem als auch für das Betrachtungssystem wünschenswert, daß die Blende unter einem Kinkel zur optischen Achse des betreffenden optischen Systems angeordnet ist, der möglichst nahe/dem rechten Winkel kommt.

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Darüber hinaus ist es für das fotografische Aufnahmesystem möglich, die Länge vom Objektiv zur Filmoberfläche kürzer zu machen, wenn der äquivalente optische Weg der Prismen,die das fotografische Aufnahmesystem enthält, kürzer ist. Daher ist es für optische Systeme, die^zur Verwendung in Endoskopen vorgesehen sind, bei denen der Durchmesser so klein wie möglich sein sollte, zweckmäßig, den äquivalenten optischen Weg der Prismen so kurz wie möglich zu machen. Die beiden zuvor erwähnten Beispiele bekannter einäugiger Spiegelreflexoptiken für Endoskope haben jedoch den Nachteil, daß ihre äquivalenten optischen Wege verhältnismäßig lang sind.

Darüber hinaus sollte der Abstand von der Eintrittsfläche des Prismas zur optischen Achse der das Betrachtungssystem bildenden Linsen,die zwischen den Prismen und dem Bildleiter angeordnet sind, groß gemacht werden. Dies liegt daran, daß die Scheibe !,die als Deckglas dient, mit der Linsenfassung des optischen Betrachtungssystems kollidiert, wenn

die zuvor erwähnte Entfernung klein ist und infolgedessen wird es schwierig, diese Teile zufriedenstellend anzuordnen. Um eine solche Störung zu vermelden, ist bei dem in Fig. gezeigten Ausführungsbeispiel die als Deckglas wirkende Scheibe 1 in einer bestimmten Entfernung vom Prisma 2 angeordnet. Dies ist jedoch nicht vorteilhaft, weil dann der Ab-

Filmo
stand von der Scheibe 1 zur Oberfläche 7 groß wird und dies läuft dem Erfordernis zuwider, das distale Ende kompakt auszubilden. Iq Falle des in Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiels

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1st die optische Achse des Betrachtungssystems in einer Richtung geneigt, welche von der Scheibe 1 fortgeht. Dies 1st für die Herstellung des Endoskops unvorteilhaft, da es notwendig 1st, den Bildleiter In geneigter Stellung anzuordnen. Darüberhlnaus 1st es bei einäugigen Spiegelreflexoptiken für Endoskope vorteilhaft, wenn das vom Betrachtungssystem gelieferte Bild ein aufrechtes Bild 1st.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einäugige Spiegelreflexoptik für ein FotoEndoskop anzugeben, bei der sowohl das fotografische Aufnahmesystem als auch das Betrachtungssystem so ausgebildet sind, daß deren Blenden unter einem Winkel von möglichst nahe 9o° zur optischen Achse des betreffenden optischen Systems angeordnet sind. Welter soll eine einäugige Spiegelreflexoptik für ein Endoskop angegeben werden, bei der das Deckglas nicht störend für die Linsenfassung des Betrachtungssystems wirkt und das gleichzeitig kompakter aufgebaut 1st.

In den Flg. 3 und 4 sind AusfUhrungsbelsplele erfindungsgemäß—er Spiegelreflexoptiken dargestellt, während Flg. 1 und den zuvor erwähnten Stand der Technik veranschaulichen. In den Zeichnungen zeigt im einzelnen:

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Pig. 1 und 2 schematische Schnittansichten von bekannten Beispielen von einäugigen Spiegelreflexoptiken für Poto~Bidoskope, Fig.3 eine schematische Schnittansicht eines ersten

Ausführungsbeispiels einer einäugigen Spiegelreflexoptik nach der Erfindung für ein Fotoendoskop und Fig.4 eine schematische Schnittansicht eines zweiten AusfUhrungsbeispiels einer erfindungsgemäßen einäugigen Spiegelreflexoptik für ein FotoEndoskop.

Bei dem in Fig. 3 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel nach der Erfindung enthält die einäugige Spiegelreflexoptik ein Deckglas 1 und fotografische Aufnahmelinsen 5 und 6, die ein Bild auf eine Filmoberfläche 7 fokussieren, während die Beobachtungslinsen 8 und 9 die Bobachtungsstrahlung auf einen Bildleiter 1o richten. Die Funktionen dieser Teile entsprechend Im wesentlichen den in Zusammenahng mit Fig. 1 und 2 erläuterten Teilen mit gleichem Bezugszeichen. In der in Fig. 3 gezeigten erfindungsgemäßen SpiegeSreflexoptik ist weiter ein erstes Prisma 21, ein zweites Prisma 22 und ein Reflexionsspiegel auf der Oberfläche 21b des ersten Prismas 21 vorgesehen, der ein kleines Loch 23 a besitzt. Bei dem ersten Prisma 21 dieses Ausführungsbeispiels 1 beträgt der Winkel «* zwischen der Eintrittsfläche 21a und der Oberfläche 21b,auf der der Reflexionsspiegel 23 angeordnet ist, 22,5° und der Winkel β zwischen der Eintrittsfläche 21a und der Kittfläche 21c, auf der das zweite Prisma 22 angekittet ist, 45° und der Winkel 700884/0639

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zwischen der Kittfläche 21c und der Oberfläche 21b, auf der der Spiegel 23 gebildet ist, 112,5°. Für das zweite Prisma beträgt der Winkel ÖL zwischen seiner Austrittsfläche 22a und der Oberfläche 22b 22,5°, der Winkel 8 zwischen seiner Austrittsfläche 22a und der Kittfläche 22c, an der es mit dem Prisma verkittet ist, 45° und der Winkel y' zwischen der Kittfläche 22c und der Oberfläche 22b 112,5°. Weiterhin ist ein Korrekturprisma 21' vorgesehen.

In der erfindungsgemäßen einäugigen Spiegelreflexoptik gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird das das Deckglas 1 und das kleine Loch 23 durchsetzende Licht auf die Filmoberfläche 7 mittels der Aufnahmelinsen 5 und 6 fokussiert, wobei ein Bild des aufzunehmenden Objekts auf der Filmoberfläche 7 entsteht. Andererseits wird ein Teil des von dem Gegenstand ausgehenden Lichtes durch den Reflexionsspiegel 23 reflektiert und anschließend durch die Oberfläche 21a des ersten Prismas 21 total reflektiert. Danach tritt dieses Licht durch die Kittfläche zwischen erstem Prisma 21 und zweitem Prisma 22 in das zweite Prisma, 22 ein, durchläuft das zweite Prisma 22, verläßt das zweite Prisma 22 durch die Oberfläche 22a,nachdem es durch die Oberflächen 22a und 22b des zweiten Prismas reflektiert worden ist und wird auf die Stirnfläche 1oa des Bildleiters 1o mittels der Beobachtungslinsen 8 und 9 fokussiert. Soann wird das Bild vom Bildleiter 1o zu dessen anderem Ende weitergeleitet, wo es betrachtet werden kann.

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Bei dieser einäugigen Spiegereflexoptik ist die Blende für das fotografische Aufnahmesystem an der Stelle des kleinen Loches 23a;während die Blende des Betrachtungssystems an der Kittfläche zwischen erstem Prisma 21 und zweitem Prisma 22 liegt. Daher ergibt sich aus Fig. 3, daß die Oberfläche, auf der die Blende des fotografischen Aufnahmesystems liegt, ( die Oberfläche des Reflexionsspiegels 23) unter einem großen Winkel zur optischen Achse des fotografischen Aufnahmesystems liegt und dieser Winkel ist verhältnismäßig nahe 9o°. Darüber hinaus ist die Oberfläche, auf der die Blende des Beträchtungssystems liegt, ( die Kittfläche)unter einem Winkel von 9o zur optischen Achse des Betrachtungssystems angeordnet. Mit anderen Worten ist bei{sowohl dem fotografischen Aufnahmesystem als auch dem Betrachtungssystem der Winkel zwischen der Blende und der optischen Achse des betreffenden Systems größer als der entsprechende Winkel bei den bekannten Ausführungsformen. Darüber hinaus ist der äquivalente optische Weg im fotografischen Aufnahme'ystem außerordentlich kurz, die Entfernung von der Eintrittsfläche des Prismas, d.h. von der Oberfläche 21a des ersten Prismas 21 zur optischen Achse des Beträchtungssystems ist groß und das von dem Betrachtungssystem gelieferte Bild ist aufrecht. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die Winkelolj β und Y"der betreffenden Prismen nicht auf die zuvor erwähnten Werte beschränkt. Wenn jedoch der Winkel U beträchtlich größer als 22,5° wird, wird der Winkel zwischen der Oberfläche,auf der die Blende des fotografischen Aufnahmesystems gebildet ist und der optischen Achse

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des fotografischen Aufnahmesystems beträchtlich kleiner als 9o° und dies 1st unvorteilhaft zur Lösung der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe. Andererseits wird, wenn der Winkel beträchtlich kleiner als 22,5° wird, das Prisma sehr groß. Darüber hinaus wird es unmöglich auf der Fläche 21a usw. Totalreflexion für das vom Betrachtungssystem übertragene Licht zu erhalten.

Das in Fig. 4 dargestellt zweite Ausführungsbeispiel nach der Erfindung unterscheidet sich vom ersten Ausführungsbeispiel darin, daß die Stellung des zweiten Prismas 22 im Verhältnis zum ersten Prisma 21 anders ist. Bei dem ersten Ausführungsbeispiel ist das zweite Prisma 22 so angeordnet, daß dessen Austrittsfläche 22a ungefähr rechtwinklig zur Eintrittsfläche 21a des ersten Prismas 21 angeordnet ist. Dementsprechend ist im zweiten Ausführungsbeispiel das zweite Prisma 22 so angeordnet, daß dessen Austrittsfläche 22a im wesentlichen parallel zur Eintrittsfläche 21a des ersten Prismas 21 verläuft. Daher dient das zweite Ausführungsbeispiel, wie die Zeichnungen erkennen lassen, zur Vorwärtebetrachtung, während das erste Ausführungsbeispiel zur Seltenbetrachtung vorgesehen ist.

Wie zuvor erläutert, ist bei der einäugigen Spiegelreflexoptik nach der vorliegenden Erfindung sowohl im fotografischen Aufnahmesystem als auch im Betrachtungssystem die Blende unter 9o° oder einem Winkel nahe 9o° zur betreffenden optischen

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Achse angeordnet. Daher ist es möglich, ein gutes Bild zu erhalten, dessen Helligkeit gleichmäßig ist und zwar sowohl für die Aufnahme wie für die Betrachtung. Darüber hinaus ist dadurch, daß der äquivalente optische Weg der Prismen im optischen System kurz ist, es möglich, den Durchmesser des Endoskops klein zu machen. Weiterhin ist dadurch, daß der Abstand von der Eintrittsfläche des Prismas zur optischen Achse des Betrachtungssystems groß ist, es möglich, die Anordnung so zu treffen, daß das Deckglas und die Linsenfassung des Betrachtungssystems sich einander nicht stören.

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Claims

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Patentansprüche

1. Einäugige Spiegelreflexoptik für ein in Körperhöhlen einsetzbares Endoskop, welche am distalen Ende des Endoskops angeordnet ist, mit einem optischen Aufnahmesystem zur Fokussierung des Bildes eines Objekts auf eine Filmoberfläche, einem auf einem Prisma angeordneten Reflexionsspiegel, der gegenüber der optischen Achse des Aufnahmesystems geneigt ist und eine kleine öffnung aufweist, die am Schnittpunkt des Reflexionsspiegels und der optischen Achse des Aufnahmesystems liegt und eine Lage einnimmt, die sich nahe dem Blendenpunkt des Aufnahmesystems befindet, und mit einem optischen Betrachtungssystem zur Fokussierung der durch die Reflexionsfläche des Reflexionsspiegels reflektierten Lichtstrahlen auf einen Bildleiter, gekennzeichnet durch ein mit dem ersten Prisma (21), auf dem der Reflexionsspiegel (23) angeordnet ist, verkittetes zweites Prisma (22), wobei die Prismen (21,22) so ausgebildet und relativ zueinander angeordnet sind, daß die durch die Eintrittsfläche (21a) des ersten Prismas (21) eingetretenen und durch die Reflexionsfläche des Reflexionsspiegels (23) reflektierten Lichtstrahlen von der Eintrittsfläche (21) des ersten Prismas (21) reflektiert und in das zweite Prisma (22) derart gerichtet werden,

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ORIGINAL INSPECTED

daß sie von dessen Austrittsfläche (22a) auf dessen Reflexionsfläche (22b) und von dieser durch die Austrittsfläche (22a) des zweiten Prismas (22) in die Linsen (8,9) des optischen Betrachtungssystems reflektiert werden.

2. Einäugige Spiegelreflexoptik nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Prismen so ausgebildet und angeordnet sind, daß sich die Eintrittsfläche (21a) des ersten Prismas (21) ungefähr im rechten Winkel zur Austrittsfläche (22a) des zweiten Prismas (22) erstreckt.

3. Einäugige Spiegelreflexoptik nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Prismen derart ausgebildet und angeordnet sind, daß sich die Eintrittsfläche des ersten Prismas (21a) im wesentlichen parallel zur Austrittsfläche (22a) des zweiten Prismas (22) erstreckt.
4. Einäugige Spiegelreflexoptik für ein Endoskop nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Prisma (21) so ausgebildet ist, daß der Winkel zwischen der Eintrittsfläche (21a) und der Oberfläche (21b), auf der der Reflexionsspiegel (23) angeordnet ist, 22,5°, der Winkel zwischen der Eintrittsfläche (21a) und der Kittfläche (21c), an der das zweite Prisma (22) angekittet ist, 45° und der Winkel zwischen der Kittfläche (21c) und der Oberfläche (21b), auf der der Reflexionsspiegel (23) gebildet ist, 112,5° beträgt.

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5, Einäugige Spiegelreflexoptik nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein Korrekturprisma (21*)* das auf die Oberfläche (21b) des ersten Prismas (21), auf der der Reflexionsspiegel (23) angeordnet ist, aufgekittet ist.

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