SU1615662A1 - Объектив эндоскопа - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к оптическому приборостроению и может быть использовано в медицинских эндоскопах. Цель изобретени  - увеличение угла пол  зрени . В объективе эндоскопа, включающем отражательную призму 1 с плоской входной 2 и промежуточной 3 гран ми, апертурную диафрагму и силовую часть 5, выходна  грань 6 отражательной призмы 1 выполнена сферической, а апертурна  диафрагма выполнена в виде светопоглощающей детали 4 из материала с коэффициентом преломлени , равным коэффициенту преломлени  призмы 1, и вне своей рабочей зоны 7 посажена на оптический контакт с промежуточной гранью 3 призмы 1. Силова  часть выполнена в виде одиночной выпуклоплоской линзы. Рабоча  зона 7 апертурной диафрагмы выполнена либо в виде зеркального сло  8, либо в виде лунки на поверхности детали 4 апертурной диафрагмы. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

Description

{риг.1

Изобретение относитс  к оптичес- приборостроению, а именно к объ кт |ивам, используемым в приборах, редназначенных дл  эндоскопического сследовани , в том числе дл  наб- ю(п|ени  и фотографировани , внутренних поверхностей биологических кана- ОЕ| и полостей организма.

Целью изобретени   вл етс  увеличение угла пол  зрени , а также уп опение конструкции.

На фиг о 1 изображена принципиальна  оптическа  схема объектива; на фиг о 2 - вариант вьшолненн  отра- 15 жа4ельной призмы с углом направлени 

10

наелюдени  90°| на фиг. с углом 60

3 - то же,

25

30

35

Объектив .содержит отражательную прр:зму 1 бокового наблюдени  с штос- 20 Kof: входной гранью 2 и промежуточной гранью 3, апертурную диафрагму в иде оптической детали 4 с плоской поверхностью и силовую часть 5. Выгодна  грань 6 головной призмы 1 вышолнена сферической, а деталь 4 выполнена светопоглощающей из мате- с коэффициентом преломлени , коэффициенту преломлени , приз- Mbj 1,-И вне своей рабочей зоны 7 по- на оптический контакт с про- ме|жуточной гранью 3 призмы 1о

Отражающа  рабоча  зона 7 апертур- нс|й диафрагмы может быть выполнена ра|зличным образом, например в виде зфкального сло  8 (фиг„ 1), нанесен- Hciro на плоскую поверхность оптичес- кс|й детали 4, контактирующую с проме- жзИ очной гранью 3 призмы 1, или на поверхность промежуточной грани 3 1 в месте расположени  рабочей зфны 7 диафрагмы, а также в виде лун- кИ 9 (фиг о 2) (допускаетс  сквозное отверстие) на поверхности детали 4, К(&нтактирующей с поверхностью проме- жрточной грани 3 призмы 1, образующей воздушный зазор между этими поверхност ми

При выполнении рабочей зоны 7 в вИде зеркального сло  8 обеспечиваетс  отражение пучков лучей света в зоие при любом угле падени  их на зеркальный слой 8, Во втором слу- изготовление объек-Гива проще, т.е. не требуетс  специального оборудовани  дл  нанесени  зеркального йокрыти  строго определенных размеров в строго определенном месте апер- 1 урной диафрагмьь Однако, этот слу40

55

5

0

5

чай возможен лишь при условии попного внутреннего отражени  на грани 3 призмы 1.

По форме п тно рабочую зону 7 выполн ют в виде эллипса, представл ющего собой след пучка света на наклонной плоскости промежуточной грани 3, соотношение диаметров которого определ етс  углом наклона грани Зо

Оптическую деталь 4 апертурной диафрагмы вьшолн ют светопоглощающей , например, из черного стекла, имеющего показатель преломпени  Пд 1s54, такой же, как и показатель преломлени  призмы 1, вьлолненный, например, из стекла, имеющего хорошие физико- химическке и механические свойства.,

Силовой компонент 5, выполненный в виде одиночной вьтукло-плоской линзы, совместно со сферической поверхностью выходной грани призмы 1 образует оптическую систему, формирующую уменьшенное изображение исследуемых объектов эндоскопического исследовани  на приемном торце волоконно-оптического световода или граданного элемента 10. Показатель преломпени  дл  уменьшени  кривиз- - ны изображени  целесообразно выбирать по возможности высоким В приведенном примере линза 5 выполнена из стекла с показателем пJ eлoмлeни , равным 1,88 „

Деталь 4 апертурной диафрагмы, прочно соединенна  с промежуточной гранью 3 призмы 1 с обеспечением оптического контакта вне рабочей зоны 7, может быть вьшолнена по своей внешней форме в виде пластины (фиг„ 1) или в виде удобного дл  закреплени  в корпусе объектива основани „ Так, например , на фиг, 2 апертурна  диафрагма выполнена в виде полусферы 11, изготовленной из стекла той же марки, что и призма 1, в центральной части которой (по диаметру) сделана лунка 9 (дл  обеспечени  полного внутреннего отражени  на грани 3 призмы 1), а на внешнюю сферическую поверхность полусферы 11 и на поверхность лунки 9 нанесено антирефлексное покрытие, поглощающее падающий на него свет. При таком вьшолнении склеенна  с призмой 1 полусфера 11 образует удобный дл  закреплени  в корпусе объектива узел Призма 1 может быть выполнена как с одной промежуточной отражающей

51

гранью 3 (фиг. 1 и 2), так и с двум  отражающими гран ми (например, за счет соответствующего выбора угла между гран ми 2 и 3 (фиг„ 3) с одной из которых совмещена оптическа  деталь 4 апертурной диафрагмы Причем , в первом случае промежуточна  грань 3 проходит через центр кривизны сферической поверхности выходной грани 6 приз 1, а объектив обеспечивает наибольшую величину угла пол  зрени , достигающую значени  90 (дл  угла.направлени  наблкдени  90) о Однако при этом формируетс  не идентичное (зеркально повернутое) изображение, что вызывает необходимость установки дополнительной призмы на окул рном конце эндоскопа Во втором случае указанный недостаток отсутствует, однако обеспечиваетс  меньший угол пол  зрени  (от 50°)„

Предлагаемьш объектив устанавливают в головной части эндоскопа дл  наблщдени  биообъектов, расположенных под углом к продольной оси прибора, совместно с оптической системой передачи изображени  в виде волокно- елтического светопровода или градан- ного элемента 10, совмеща  плоскую поверхность линзы 5 с входным торцом оптической системы передачи изображени ...

При этом, из-за.того, что призма 1. выполнена из стекла, . обладающего хорошими физико-.химическими и механическими свойствами, допускающими контакт с внешней агрессивной средой, например с физиологическим раствором, удаетс  обойтись без специального .защитного стекла, что существенно упрощает КОНСТРУКЩ1Ю и уменьшает габариты дистального конца эндоскопа

Пучки лучей света, идущие от точек объекта наблюдени , проход  через плоскую входную грань 2. призмы 1, преломл  сь, попадают на полированную промежуточную грань 3, котора  соединена вне рабочей зоны 7 с также полированной поверхностью (чем обеспечиваетс  оптический контакт этих поверхностей) оптической детали 4, выполненной светопоглощающей

При этом пучки лучей А, а,В, попадающие на промежуточную грань 3 в месте расположени  рабочей зоны 7 апертурной диафрагмы, отражаютс  либо от зеркального сло  8, либо от грани 3, в месте расположени  лунки

56626

9, вследствие  влени  полного внут реннего отражени , проход т далее через сферические поверхности призJ . мы 1 и линзы 5 и собираютс  в соответствующие точки изображени  на приемном торце системы 10, например, волокно-оптического светопровода, перенос щего изображение на дисталь 0 1Ь1Й конец эндоскопа ближе к глазу наблюдател , где оно рассматриваетс  через окул р (не показан) под некоторым увеличением.

Пучки лучей С света, не участвую15 щне в формировании изображени , попадают на периферийные участки грани 3 (вне рабочей зоны 7), проход т последнюю вследствие наличи  оптического контакта призмы 1 и детали 4 на этом

20 участке и равенства их показателей преломлени , и гаснут либо в толще стекла детали 4, если она свето- поглощающа , либо на антир.ефлексном покрытии5 нанесенном на внешней по-

25 верхности полусферы 11„

При этом, за счет описанного отражающего принципа действи  апер- турной диафрагмы приведенный вариант вьшолнени  объектива эндоскопа обес-г

30 печивает возможность наблюдени  объектов исследовани , .расположенных под Зпглом к продольной оси оптической системы передачи изображени  эндоскопа до 90 и более, обеспечива  угол пол  зрени  на зфовне 80 при диаметре линз, не превьшгаюш.ем 1 мм. Это позвол ет получать высокое ка- чество изображени  при использовании предлагаемого объектива в особо.тон-

л ких эндоскопах с направлением наблюдени , отличным от пр мого, и волокно-оптическим световодом или гра- данным элементом в качестве системы передачи изображени .

5 Призма-линза 1, выполненна  с.двум  от.ражаюш;ими промежуточными гран ми (фиг, 3), работает аналогично описанному варианту за.исключением того, что полезные пучки света, отраженные 0 от промежуточной грани 3, на пути к вЬкодной грани 6 претерпевают повторное отражение от грани 2 за счет полного внутреннего отражени  (ход лучей показан на фиг. 3)

5По данному предложению разработан

объектив эндоскопа, который имеет следующие характеристики:

фокусное рассто ние 0,58 мм; относительное отверстие 1:5;

5

угол ПОЛЯ зрени  ; диаметр линз 1,мм; I диаметр изображени  0,75 мм.

ф|ормулаизобретениа I 1. Объектив эндоскопа содержащий отражательную призму бокового наблюдени  с плоскими входной и промежуточной гран ми, апертурную диафрагму и силовой компонент, отличающийс  тем, что, с целью увеличени  угла пол  зрени , выходна  грань отражательной призмы выполнена сферической, а апертурна  диафрагма вьшолнена в виде оптической детали с пшюской. поверхностью из светопогло- щаощего материала с коэффициентом преломлени , равным коэффициенту преломлени  материала отр ажательной призмы пр« этом оптическа  деталь своей пежферийной нерабочей зоной плоско поверхности закреплена на промежуточной грани отражательной.призмы с помощью оптического контакта.

2. Объектив по п. 1, отлит чающийс  тем, что, с целью упрощени  конструкции, силовой компонент выполнен в виде одиночной выпукло-плоской линзыо

Зо Объектив по пп.1и2, отличающийс  тем, что цент- ральна  рабоча  зона апертурной диафрагмы выполнена в виде зеркального сло , нанесенного на контактирующую с отражатель1ной призмой поверхность оптической детали или на промежуточную грань отражательной призмы.

4. Объектив по Ш1. 1 и 2, о т - л и ч а ю.щ и и с   тем, что центральна  рабоча  зона апертурной диафрагмы выполнена в виде лунки на контактирующей с отражательной призмой поверхности оптической детали.

(Pus.Z

Claims (4)

1. о р м у л а изобретения

   1. Объектив эндоскопа, содержащий отражательную призму бокового наблюдения с плоскими входной и промежуточной гранями, апертурную диафрагму силовой компонент, о т л и чащи й с я тем, что, с целью уве— и ю пиления угла поля зрения, выходная грань отражательной призмы выполнена сферической, а апертурная диафрагма выполнена в виде оптической детали с плоской.поверхностью из светопоглощающего материала с коэффициентом преломления, равным коэффициенту преломления материала отражательной призмы, 20 пр а этом оптическая деталь своей пеэиферийной нерабочей зоной плоской поверхности закреплена на проме10 жуточной грани отражательной.призмы с помощью оптического контакта.
2. 2. Объектив по п. 1, отлит чающийся тем, что, с целью упрощения конструкции, силовой компонент выполнен в виде одиночной выпукло-плоской линзы.
3. 3. Объектив по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что центральная рабочая зона апертурной диафрагмы выполнена в виде зеркального слоя, нанесенного на контактирующую с отражательной призмой поверхность оптической детали или на промежуточную грань отражательной призмы.
4. 4. Объектив по пп. 1 и 2, о т - , л и ч а ю. щ и й с я тем, что цент?· ральная рабочая зона апертурной диафрагмы выполнена в виде лунки на контактирующей с отражательной призмой поверхности оптической детали.