Объектив эндоскопа

 

Изобретение относится к оптическому приборостроению и может быть использовано в медицинских эндоскопах. Цель изобретения - увеличение угла поля зрения. В объективе эндоскопа, включающем отражательную призму 1 с плоской входной 2 и промежуточной 3 гранями, апертурную диафрагму и силовую часть 5, выходная грань 6 отражательной призмы 1 выполнена сферической, а апертурная диафрагма выполнена в виде светопоглощающей детали 4 из материала с коэффициентом преломления, равным коэффициенту преломления призмы 1, и вне своей рабочей зоны 7 посажена на оптический контакт с промежуточной гранью 3 призмы 1. Силовая часть выполнена в виде одиночной выпуклоплоской линзы. Рабочая зона 7 апертурной диафрагмы выполнена либо в виде зеркального слоя 8, либо в виде лунки на поверхности детали 4 апертурной диафрагмы. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ASTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРС!Т8ЕННЫЙ НОМИТЕТ

f10 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4632688/24-10 (22) 05.01.89 (46) 23.12.90. Бюл. !! 47 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт медицинского приборостроения (72) А.И. Молев (53) 771.351. 7(088.8) (56) Патент ФРГ - 1766904, кл. А 61 В 1/00, опублик. 1971 °

I (54) ОБЪЕКТИВ ЭНДОСКОПА (57) Изобретение относится к оптическому приборостроению и может быть использовано в медицннских эндоскопах.

Цель изобретения — увеличение угла поля зрения, В объективе эндоскопа, включакнцем отражательную призму 1

„„SU„„1615662 А 1 (51)5 С 02 В 23/00 А 61 В 1/00

2 с плоскои входнои 2 и промежуточнои 3 гранями, апертурную диафрагму и сило; вую часть 5, выходная грань 6 отража тельной призмы выполнена сферической, а апертурная диафрагма выполнена в виде светопоглоцающей детали 4 из материала с коэффициентом преломпения, равным коэффициенту преломления призмы 1, и вне своей рабочей зоны 7 посажена на оптический контакт с промежуточной гранью 3 призмы 1. Силовая часть выполнена в виде одиночной выпукло-плоской линзы. Рабочая зона 7 апертурной диафрагмы выполнена либо в виде зеркального слоя 8, либо в виде лунки на поверхности детали 4 апертурной диафрагмы. 3 э.п. ф-лы, 3 ил.

1615662

30

40 изобретение относится к оптическому приборостроению а именно к объ !

Р ект ивам, используемым в приборах, предназначенных для эндоскопического исследования, в том числе для наблюДения и фотографирования, внутренни поверхностей биологических каналоВ и полостей организма.

Целью изобретения является увеличе е угла поля зрения, а также упро ение конструкции °

На фиг. 1 изображена принпипиальна оптическая схема объектива; на фиг. 2 - вариант выполнения отража ельной призмы с углом направления на юдения 90 ; на фиг. 3 — то же, с глом 60О „

Объектив .содержит отражательную пр зму 1 бокового наблюдения с плоско входной гранью 2 и промежуточно гранью 3, апертурную диафрагму в иде оптической детали 4 с плоско поверхностью и силовую часть 5 °

Вь одная грань 6 головной призмы вьп олнена сферической, а деталь 4 выполнена светопоглощающей из матераРа с коэффициентом преломления,, ра ным коэффициенту преломпения призмь 1,.и вне своей рабочей зоны ? поса кена на оптический контакт с проме}куточной гранью 3 призмы 1.

Отражающая рабочая зона 7 апертурной диафрагмы может быть выполнена различным образом, например, в виде зеркального слоя 8 {фиг. 1), нанесеннс го на плоскую поверхность оптической детали 4, контактирующую с промежуточной гранью 3 призмы 1, или на п< верхность промежуточной грани 3 п1 измы 1 в месте расположения рабочей зоны 7 диафрагмы, а также в виде лунки 9 (фиг, 2) (допускается сквозное о гверстие) на поверхности детали 4, контактирующей с поверхностью промежуточной грани 3 призмы 1, образующей врздушный зазор между этими поверхностями, При выполнении рабочей зоны 7 в в1 де зеркального слоя 8 обеспечиваетсН отражение пучков лучей света в э той зоне при любом угле падения их на зеркальный слой 8. Во в ором случае изготовление объектива проще,, т.е. не требуется специального обор удования для нанесения зеркального

Покрытия строго определенных размеров в строго определенном месте апертурной диафрагмы. Однако, этот слу: чай возможен лишь при условии полного внутреннего отражения на грани 3 приз1.

По форме "пятно" рабочую зону 7 выполняют в виде эллипса, представляющего собой след пучка света на наклоняой плоскости промежуточной грани 3, соотношение диаметров которого определяется углом наклона грани 3.

Оптич ес кую д етал ь 4 апертур ной диафрагмы выполняют светопоглощающей, например, из черного стекла, имеющего показатель преломления П =

1,54, такой же, как и показатель преломления призмы 1, выполненный, например, кз стекла, имеющего хорошие физико-хкмкческке к механические свойства, 4

Силовой компонент 5„ выполненный в виде одиночной выпукло-плоской линзы, совместно со сферической поверхностью выходной грани призмы 1 образует оптическую систему, формирующую уменьшенное иэображение исследуемых объектов эндоскопического исследования на приемном торце . волоконно-оптического световода или граданного элемента 10. Показатель преломления для уменьшения кривизны изображения целесообразно выбирать до воэможности высоким. В приведенном примере линза 5 выполнена из стекла с показателем преломления, равным 1,88 „

Деталь 4 апертурной диафрагмы, прочно соединенная с промежуточной гранью 3 призмы 1 с обеспечением оптического контакта вне рабочей зоны 7, может быть выполнена по своей внешней форме в виде пластины (фиг. 1) или в виде удобного для закрепления в корпус е объектива основания. Так, например, на фиг, 2 апертурная 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 (для обеспечения полного внутреннего отражения на грани 3 призмы 1), а на внешнюю сферическую поверхность полусферы 11 и на поверхность лунки 9 нанесено анткрефлексное покрытие, поглощающее падающий на него свет. При таком выполнении склеенная с призмой

1 полусфера 11 образует удобный для закрепления в корпусе объектива узел.

Призма 1. может быть выполнена как с одной пр омежут очной отражающей мы 1 и линзы 5 и собираются в соотS ветствующие точки изображения на приемном торце системы 10, например, волокно-оптического светопровода, переносящего изображение на дистальчый конец эндоскопа ближе к глазу наблюдателя, где оно рассматривается через окуляр (не показан) под некоторым увеличением.

Пучки лучей С света, не участвующие в формировании иэображения, попадают на периферийные участки грани

3 (вне рабочей зоны 7), проходят последнюю вследствие наличия оптического контакта призмы 1 и детали 4 на этом

20 участке и равенства их показателей преломления, и гаснут либо в толще стекла детали 4, если она светопоглощающая, либо на антир.ефлексном покрытии, нанесенном на внешней по25 верхности полусферы 11.

При этом, за счет описанного отражающего принципа действия апертурной диафрагмы приведенный вариант выполнения объектива эндоскопа обес-., печивает возможность наблюдения объектов исследования, расположенных под углом к продольной оси оптической системы передачи изображения эндоскопа до 90- и более, обеспечивая о угол поля зрения на уровне 80 при

4 диаметре линз, не превьппающем мм.

Зтс позволяет получить высокое ка- чество изображения при использовании предлагаемого объектива в особо. тонких эндоскопах с направлением наблюдения, отличным от прямого, и волокно-оптическим световодом или граданным элементом B качестве системы передачи. изображения.

Призма-линза 1, выполненная с..двумя отражаюпИжт промежуточными гранями (фиг. 3), работает аналогично описанному варианту за.исключением того, что полезные пучки света, отраженные от промежуточной грани 3, на пути к выходной грани 6 претерпевают повторное отражение от грани 2 за счет пол.ного внутреннего отражения (ход лучей показан на фиг, 3).

55 По данному предложению разработан объектив эндоскопа, который имеет следующие характеристики: фокусное расстояние 0,58 мм, относительное отверстие i:5;

5 161 гранью 3 (фиг. 1 и 2), так и с двумя отражающими гранями (например, за счет соответствующего выбора угла между гранями 2 и 3 (фиг„ 3), с одной из которых совмещена оптическая деталь 4 апертурной диафрагмы. Причем, в первом случае промежуточная грань 3 проходит через центр кривизны сферической поверхности выходной грани 6 призмы 1, а объектив обеспечивает наибольшую величину угла поля зрения, достигающую значения 90 (для угла. направления наблюдения

90ч) . Однако при этом формируется не идентичное (зеркально повернутое) изображение, что вызывает необходимость установки дополнительной призмы на окулярном конце эндоскопа. Во втором случае указанный недостаток отсутствует, однако обеспечивается меньший угол поля зрения (от 50 ).

Предлагаемый объектив устанавливают в головной части эндоскопа для наблюдения биообъектов, расположенных под углом к продольной оси прибора, совместно с оптической системой передачи изображения в виде волокное ттического светопровода или граданного элемента 10, совмещая плоскую поверхность линзы 5 с входным торцом . оптической системы передачи изображения.

При этом, иэ-за..того, что призма

1, выполнена из стекла, .обладающего

Ю хорошими физико- химическими и механическими свойствами, допускаюпкми

1 контакт с внешней агрессивной средой, например с физиологическим раствором, удается обойтись без специального . защитного стекла, что существенно упрощает конструкцию и уменьшает габариты дистального конца эндоскопа.

Пучки лучей света, идущие от точек объекта наблюдения, проходя через плоскую входную грань 2.призмы 1, преломляясь, попадают на полированную промежуточную грань 3, которая соединена вне рабочей зоны 7 с также полированной поверхностью (чем обеспечивается оптический контакт этих поверхностей) оптической детали 4, выполненной светопоглощающей.

При этом пучки лучей А, а,В, попадающие на промежуточную грань 3 в месте расположения рабочей зоны 7 апертурной диафрагмы, отражаются либо от зеркального слоя 8, либо от грани З.в месте расположения лунки

5662 6

9, вследствие явления полного внутреннего отражения, проходят далее через сферические поверхности приз1615662 угол поля зрения 7g 4 диаметр линз 1, мм; диаметр изображения 0,75 мм.

Формула иsîáðåòåí

1. Объектив эндоскопа, содержащий о ражательную призму. бокового нйблюд ния с плоскими входной и промежут ной гранями, апертурную диафрагму 1п и илоной компонент, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью увеличения угла поля зрения, выходная грань отражательной призмы выполнена сферической, а апертурная диафрагма 15 вь олнена в виде оптической детали с оской.поверхностью из светопоглоща щего материала. с коэффициентом прело ения, равным коэффициенту преломле я материала отражательной призмы, 20 пр этом оптическая деталь своей пе иферийной нерабочей зоной плоско поверхности закреплена íà промежуточной грани отражательной. призмы с помощью оптического контакта.

2. Объектив по и. 1, о т л и —, ч а ю шийся тем, что, с целью упрощения конструкции, силовой компонент выполнен в виде одиночной выпукло-плоской линзы..

3. Объектив по пп. 1 и 2, о тл и ч а ю шийся тем, что цент- ральная рабочая зона апертурной диафрагмы выполнена в виде зеркального слоя, нанесенного на контактирующую с отражательной призмой поверхность оптической детали или на промежуточную грань oTpcUKBTQJIsHQA призмы

4, Объектив по пп. 1 и 2, о тл и ч а ю.шийся. тем, что цент-. ральная рабочая эона апертурной диафрагмы выполнена. в виде лунки на контактирующей с отражательной призмой поверхности оптической детали.

1615662

Составитель В. Архипов

Техред М;Дидык

Редактор А.Шандор

Корректор С.ШевкУн

Заказ 3985 Тирах,456 Подписное

ЫНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открьггиям при ГКНТ СССР

113035, Москва,. Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат. "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101