DE2904036B2

DE2904036B2 - Optisches System für ein Endoskop

Info

Publication number: DE2904036B2
Application number: DE19792904036
Authority: DE
Inventors: Yoshikazu Omiya Saitana Doi; Yasumasa Iwatsuki Saitana Sunago
Original assignee: Fuji Photo Optical Co Ltd
Current assignee: Fujinon Corp
Priority date: 1978-02-08
Filing date: 1979-02-02
Publication date: 1981-04-02
Also published as: DE7902902U1; GB2017330A; JPS54107182A; DE2904036A1; DE2904036C3; GB2017330B

Description

Tabelle	+4,56
η	+1,1656
ri	OO
	OO
γα	⁰⁰ ilris)
ri	OO
/6	-1,1656
η	-7,8168
's	+2,2848
Γ,	-2,7847
*r\o*	+2,3935
*r\\*	-34,5036
*r\i*

d,	0,62
di	0,45
d₃	0,89
d₄	0,27
ds	0,0
dt	0,89
di	0,09
di	0,36
di	0,98
*d\o*	0,09
du	0,8

1,51633

n₂ 1,6968

n₃ 1,6968

"Aa "4*

1,78472 1,6968

n₅ 1,6968

v, 64,0

v, 55,6

V₃ 55,6

v_4a 25,7

V4* 55,6

V₅ 55,6

wobei mit r die Krümmungsradien der brechenden Oberflächen, mit d die Linsendicken, mit η die Brechungsindizes für die Natrium (/-Linie und mit ν die Abbe Streuungszahlen bezeichnet und durch Indizes in der Reihenfolge von vorne nach hinten numeriert sind.

Die Erfindung betrifft ein optisches System für ein Endoskop, mit einem Objektivsystem, das ein Linsensystem vom Typ eines umgekehrten Teleobjektivs so aufweist mit einer vorderen negativen Linse und einer hinteren positiven Linse und einer zwischen der vorderen negativen Linse und der hinteren positiven Linse befindlichen Blende für die Fokussierung eines Bildes auf einer vorderen Stirnfläche eines Glasfaserbündeis zur Übertragung eines Bildes.

Bei dem bekannten optischen System dieser Art (DE-AS 25 35 908) besteht die Möglichkeit, den Blickoder Bildwinkel des Objektivs dadurch zu vergrößern, daß der Außendurchmesser des Linsenscheitels, der ein Blick- oder Bildfenster begrenzt, vergrößert wird. Dies hat jedoch eine Vergrößerung des Durchmessers des Endoskops zur Folge, die insbesondere dann unerwünscht ist, wenn das Endoskop für medizinische Zwecke benutzt und in diesem Zusammenhang in den Patienten eingeführt werden soll.

Die Aufgabe der Erfindung besteht deshalb darin, daß bekannte optische System so weiterzubilden, daß es einen weiten Blick- oder Bildwinkel aufweist, ohne daß sein Blick oder Bildfenster einen großen Durchmesser erhalten muß.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwischen der vorderen negativen Linse und der Blende eine planparallele Platte angeordnet ist

Die Verwendung von planparallelen Platten ist zwar ganz allgemein bekannt (»Technische Optik«, G. Schroeder, 1974), jedoch dient sie in diesen Fällen zur axialen Bildversetzung oder Parallelversetzung und nicht als optisches Element zur Schaffung eines zweiten Bildwinkels bei kleinem Systemdurchmesser.

Der Unteranspruch ist auf eine vorteilhafte Ausgestaltung des Erfindungsvorschlags gerichtet, bei der hinter einer konvex-konkaven Linse, die nach vorne zu konvex gewölbt ist und vor der Blende die planparallele Platte angeordnet ist, während hinter der Blende eine nach hinten konvex gewölbte positive Linse, bestehend aus einer bikonvexen, negativen Linse von einer bikonvexen positiven Linse angeordnet ist sowie eine positive Linse.

Φ =

wobei Φι die Vergrößerung der vorderen Linse G1, Φ2 die Vergrößerung der hinteren Linsenanordnung G 2, GZ und eder Abstand zwischen den Hauptpunkten des Linsensystems bedeuten.

Es sei nun angenommen, daß die gesamte Vergrößerung Φ urn* die Vergrößerung Φ2 der hinteren Linsenanordnung konstant sind, also

Φ, (1 - e Φ₂) = Φ - Φ₂ = K (konstant).
Daraus folgt

*i=r

Tabelle

r, +4,56
r₂ +1,1656
/3 °°

0,62
0,45
0,89

!0

15

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausföhrungsbeispiele näher erläutert. In der Zeichnung zeigt

F»g,l eine Längsschnittansicht einer Ausföbrungsform des optischen Systems, und

Fig,2 eine Längsschnittansjcht einer anderen AUS' führungsform des optischen Systems.

F i g. 1 zeigt ein Linsensystem, bestehend aus einer vorderen Linsenanordnung, die sich aus einer negativen Linse G1, welche nach vorne zu konvex gewölbt ist, und einer Blende ^? zusammensetzt, und einer feinteren Linsenanordnung, die sich aus einer positiven Linse G 2 und einer hinter dieser befindlichen verkitteten linse G3 zusammensetzt Die verkittete Linse GZ besteht ihrerseits aus einer Linse GZa sichelförmigen Querschnitts, die nach vorne konvex gekrümmt ist und einer positiven bikonvexen Linse G Zb. Diese Linsen bilden ein an sich bekanntes Linsensystem vom Typ eines umgekehrten Teleobjektivs. Zwischen der vorderen negativen Linse Gl und der Blende S ist eine parallele Platte G 4 angeordnet Die negative Linse G1 dient als Blickfenster, das sich oben auf dem Endoskop befindet, das mit diesem linsensystem ausgestattet ist Das durch das Linsensystem fokussierte Bild befindet sith in der Ebene P, in der die vordere Bildempfangsebene oder das Ende eines Glasfaserbündels B liegt Die vordere Linsenanordnung kann aus mehr als einem Linsenelement aufgebaut sein.

Der durch die oben beschriebene Anordnung erzielte Vorteil wird im folgenden im einzelnen erläutert

Wenn die planparallele Platte G 4 in dem Linsensystem nicht vorhanden wäre, dann würde die Vergrößerung Φ durch die folgende Formel gekennzeichnet:

25

30

35

40

45

Φ,<0, Φ₂>0, Φ-Φ₂>0, Ι-ίΦ₂<0,

dann wird, je größer e ist, |Φι | um so kleiner, und je kleiner e ist |Φι | um so größer.

Mit anderen Worten, wenn die Vergrößerung Φ\ der negativen Linse G1, die als Blick- oder Betrachtungsfenster dient vergrößert wird, dann verringert sich der Abstand d zwischen der hinteren Oberfläche der

50

55 negativen Linse G1 und der Plende S (entsprechend dem e), und die negative Linse GJ rockt näher an die Blende S heran. Auf diese Weise wird es also möglich, den Außendurchmesser dvr Linse G i zu verkleinern. Da jedoch andererseits die Vergrößerung Φ\ der Linse G1 vergrößert wird, wird es schwierig, Abbildungsfehler, insbesondere Verzerrungen, zu korrigieren. Wenn andererseits die Vergrößerung Φ, der Linse Ol abnimmt, vergrößert sich der Abstand d, und der¹ Außendurchmesser der Linse G1 wird größer, so daß die Korrektur von Abbildungsfehlern erleichtert wird.

Im Gegensatz zu der obigen Anordnung ohne planparallele Platte G 4 ist zwischen der vorderen negativen Linse Gi und der Blende Sbei der in Fig, 1 gezeigten Ausführungsform eine planparallele Platte G4 vorgesehen. Ungeachtet dessen, daß die Vergrößerung Φι der negativen Linse G1 klein und der Abstand d vergleichsweise groß ist läßt sich der Außendurchmesser der linse Gi, wie im folgenden erläutert verkleinern. Da die planparallele Platte GA vor der Blende S angeordnet ist übt sie auf die Lichtstrahlen, die schräg auf die Linse Gi auftreffen, eine starke Richtungswirkung aus. Die von der tuende S zur Linse G1 schräg verlaufenden Lichtstrahlen werden von der Platte G 4 gebrochen, und ihr Abstand von der optischen Achse wird an der Linse Gi verringert Dementsprechend läßt sich der Außendurchmesser der Linse Gi verkleinern.

Der maximale Außendurchmesser des Objektivs des Endoskops wird durch den Außendurchmesser des Blickfensters am vorderen Ende des Endoskops bestimmt Daher kann der vordere Endteil des Endoskops, der als Objektiv enthält kompakt ausgebildet werden, indem der Außendurchmesser der vorderen Linse Gi des Objektivs durch Verwendung der planparallelen Platte G 4 verkleinert wird

Die planparallele Platte G 4 läßt sich durch eine Linse ersetzen, die keine Vergrößerung bewirkt Diese nicht vergrößernde Linse, auf die hier Bezug genommen wird, soll die planparallele Platte gewissermaßen enthalten. Es wird darauf hingewiesen, daß der Brechungsindex der nicht vergrößernden Linse um so größer ist je größer die Brechungswirkung der hier verwendeten, nicht vergrößernden Linse ist

In F i g. 2 ist eine andere Ausführungsform dargestellt die im folgenden unter Bezugnahme auf die Tabelle beschrieben wird.

Der Aufbau der zweiten Ausführungsform ist in F i g. 2 dargestellt deren detaillierten Daten sich in der unten gegebenen Tabelle I befinden. Hinter der konvex-konkaven oder sichelförmigen Linse L1, die nach vorne zu konvex gewölbt ist und vor einer Blende 5 Hegt befindet sich üine nicht vergrößernde Linse L 2. Hinter der Blende 5 sind eine positive Linse LZ, die nach hinten zu konvex gewölbt ist ferner eine verkittete Lir,3e l4, bestehend aus einer bikonvexen, negativen Linse L4a und einer bikonvexen positiven linse L 4b, und eine positive Linse L 5 angeordnet und zwar in der genannten Reihenfolge.

1,51633

1,6968

64,0

55,6

Forlsct/unu

-1.1656
-7,8168

+ 2.284X
-2.7847
+ 1.WIi
.14.5(06

rf, 0.27

(U 0.0

<k 0.89

rf; 0.09

(I. 0.36

</, 0.¹JX

i/,„ 0.09

«/ : 0.8

''-1,I

1.6968

1.78472 1,6968

1,6968

v.i 55,6

v,„ 25.7

ι·ι/. 55.6

v< 55.6

In der Tabelle sind die Krümmungsradien der brechenden Oberflächen mit r. die l.insendicken mit d. die Brechungsindizes für die Natrium c/-Lin;e mit η und die Abbe Streuungszahlen mit ν bezeichne; und durch Indizes in der Reihenfolge von vorne nach hinten numeriert.

Bei der oben beschriebenen Ausführungsform ist der Blickwinkel des Objektivs größer als 105 . und der Au8endu;chmesser der Linse Z-I ist. wie aus Fig. 2 ersichtlich, klein.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1, Optisches System for % Endoskop, mit einem Objektivsystem, das ein linsensystem vom Typ eroesuiagekehrteri,Teleobjektivs au^eist mit einer vorderen negativen Unse und einer hinteren positiven Linse und einer zwischen der vorderen negativen Linse und der hinteren positiven linse befindlichen Blende für die Fokussierung eines BiJdes auf einer vorderen (Stirnfläche eines Glasfaserbündels zur Übertragung eines Bildes, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der vorderen negativen Linse (Gl) und der Blende (S) eine planparallele Platte (O 4) angeordnet ist,
2. Optisches System nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die folgenden Werte: