Объектив эндоскопа Советский патент 1990 года по МПК G02B23/00 A61B1/55 G02B23/00 

{риг.1

Изобретение относится к оптичес- приборостроению, а именно к объ кт |ивам, используемым в приборах, редназначенных для эндоскопического сследования, в том числе для наб- ю(п|ения и фотографирования, внутренних поверхностей биологических кана- ОЕ| и полостей организма.

Целью изобретения является увеличение угла поля зрения, а также уп опение конструкции.

На фиг о 1 изображена принципиальная оптическая схема объектива; на фиг о 2 - вариант вьшолнення отра- 15 жа4ельной призмы с углом направления

10

наелюдения 90°| на фиг. с углом 60

3 - то же,

25

30

35

Объектив .содержит отражательную прр:зму 1 бокового наблюдения 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. Выгодная грань 6 головной призмы 1 вышолнена сферической, а деталь 4 выполнена светопоглощающей из мате- с коэффициентом преломления, коэффициенту преломления, приз- Mbj 1,-И вне своей рабочей зоны 7 по- на оптический контакт с про- ме|жуточной гранью 3 призмы 1о

Отражающая рабочая зона 7 апертур- нс|й диафрагмы может быть выполнена ра|зличным образом, например в виде зфкального слоя 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 расположения рабочей зфны 7 диафрагмы, а также в виде лун- кИ 9 (фиг о 2) (допускается сквозное отверстие) на поверхности детали 4, К(&нтактирующей с поверхностью проме- жрточной грани 3 призмы 1, образующей воздушный зазор между этими поверхностями

При выполнении рабочей зоны 7 в вИде зеркального слоя 8 обеспечивается отражение пучков лучей света в зоие при любом угле падения их на зеркальный слой 8, Во втором слу- изготовление объек-Гива проще, т.е. не требуется специального оборудования для нанесения зеркального йокрытия 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 отражения на грани 3 призмы 1.

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

Оптическую деталь 4 апертурной диафрагмы вьшолняют светопоглощающей, например, из черного стекла, имеющего показатель преломпения Пд 1s54, такой же, как и показатель преломления 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 исследования на приемном торце волоконно-оптического световода или граданного элемента 10. Показатель преломпения для уменьшения кривиз- - ны изображения целесообразно выбирать по возможности высоким В приведенном примере линза 5 выполнена из стекла с показателем пJ eлoмлeния, 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 вьшолнена по своей внешней форме в виде пластины (фиг„ 1) или в виде удобного для закрепления в корпусе 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 антирефлексное покрытие, поглощающее падающий на него свет. При таком вьшолнении склеенная с призмой 1 полусфера 11 образует удобный для закрепления в корпусе объектива узел Призма 1 может быть выполнена как с одной промежуточной отражающей

51

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 приз 1, а объектив обеспечивает наибольшую величину угла поля зрения, достигающую значения 90 (для угла.направления наблкдения 90) о 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°)„

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

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, удается обойтись без специального .защитного стекла, что существенно упрощает КОНСТРУКЩ1Ю 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 3, в месте расположения лунки

56626

9, вследствие явления полного внут реннего отражения, проходят далее через сферические поверхности призJ. мы 1 и линзы 5 и собираются в соответствующие точки изображения на приемном торце системы 10, например, волокно-оптического светопровода, переносящего изображение на дисталь 0 1Ь1Й конец эндоскопа ближе к глазу наблюдателя, где оно рассматривается через окуляр (не показан) под некоторым увеличением.

Пучки лучей С света, не участвую15 щне в формировании изображения, 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 свето- поглощающая, либо на антир.ефлексном покрытии5 нанесенном на внешней по-

25 верхности полусферы 11„

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

30 печивает возможность наблюдения объектов исследования, .расположенных под Зпглом к продольной оси оптической системы передачи изображения эндоскопа до 90 и более, обеспечивая угол поля зрения на зфовне 80 при диаметре линз, не превьшгаюш.ем 1 мм. Это позволяет получать высокое ка- чество изображения при использовании предлагаемого объектива в особо.тон-

л ких эндоскопах с направлением наблюдения, отличным от прямого, и волокно-оптическим световодом или гра- данным элементом в качестве системы передачи изображения.

5 Призма-линза 1, выполненная с.двумя от.ражаюш;ими промежуточными гранями (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 отражения (ход лучей показан на фиг. 3)

5По данному предложению разработан

объектив эндоскопа, который имеет следующие характеристики:

фокусное расстояние 0,58 мм; относительное отверстие 1:5;

5

угол ПОЛЯ зрения ; диаметр линз 1,мм; I диаметр изображения 0,75 мм.

ф|ормулаизобретениа I 1. Объектив эндоскопа содержащий отражательную призму бокового наблюдения с плоскими входной и промежуточной гранями, апертурную диафрагму и силовой компонент, отличающийся тем, что, с целью увеличения угла поля зрения, выходная грань отражательной призмы выполнена сферической, а апертурная диафрагма вьшолнена в виде оптической детали с пшюской. поверхностью из светопогло- щаощего материала с коэффициентом преломления, равным коэффициенту преломления материала отр ажательной призмы пр« этом оптическая деталь своей пежферийной нерабочей зоной плоско поверхности закреплена на промежуточной грани отражательной.призмы с помощью оптического контакта.

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

Зо Объектив по пп.1и2, отличающийся тем, что цент- ральная рабочая зона апертурной диафрагмы выполнена в виде зеркального слоя, 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 я тем, что центральная рабочая зона апертурной диафрагмы выполнена в виде лунки на контактирующей с отражательной призмой поверхности оптической детали.

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.

(Pus.Z