Объектив эндоскопа

(51)5 С 02 00 А 61 В 100 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ о-исследовател ского приборо)66904,блик. 19 Ь Ф ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(71) Всесоюзный научский институт медицистроения(57) Изобретение относится к оптичкому приборостроению и может бытьиспользовано в медицинских эндоскопЦель изобретения - увеличение углаполя зрения, В объективе эндоскопавключающем отражательную призму 1 с плоской входной 2 и промежуточной 3 гранями, апертурную диафрагму и сило; вую часть 5, выходная грань 6 отража тельной призмывыполнена сферической, а апертурная диафрагма выполнена в виде светопоглощающей 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 з.п. ф-лы, 3 ил10 15 30 ц 0 изобретение относится к оптическому приборостроению а именно к объ9ективам, используемым в приборах, предназначенных для эндоскопического исследования, в том числе для наблюДения и фотографирования, внутрен- ниЖ поверхностей биологических канало и полостей организма.Целью изобретения является увеличе е угла поля зрения, а также упро ение конструкцииНа 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 60 ООбъектив .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 5Вь одная грань 6 головной призмы вьполнена сферической, а деталь 4 выполнена светопоглощающей из материцта с коэффициентом преломления раЬным коэффициенту преломпения призмь 1,.и вне своей рабочей зоныпосакена на оптический контакт с промекуточной гранью 3 призмы 1.Отражающая рабочая зона 7 апертурной диафрагмы может быть выполнена различным образом, например, в виде зеркального слоя 8 (Фиг, 1), нанесенного на плоскую поверхность оптическОй детали 4, контактирующую с промежуточной гранью 3 призмы 1, или на п(верхность промежуточной грани 3 п 1 измы 1 в месте расположения рабочей зоны 7 диафрагмы, а также в виде лунки 9 (Фиг, 2) (допускается сквозное отверстие) на поверхности детали 4, контактирующей с поверхностью промежуточной грани 3 призмы 1, образующей врздушный зазор между этими поверхностями,При выполнении рабочей зоны 7 в вИде зеркального слоя 8 обеспечивается отражение пучков лучей света в этой зоне при любом угле падения их нй зеркальный слой 8, Во втором случае изготовление объектива проще т.е, не требуется специального оборудования для нанесения зеркального йокрытия строго определенных размеров в строго определенном месте апертурной диафрагмы, Однако, этот случай возможен лишь при условии полноговнутреннего отражения на грани 3 призмы 1.По форме "пятно" рабочую зону 7выполняют в виде эллипса, представляющего собой след пучка света на наклокяой плоскости промежуточной грани 3, соотношение диаметров которогоопределяется углом наклона грани 3.Оптич ес кую д етал ь 4 апертур нойдиафрагмы выполняют светопоглощающей, например, из черного стекла,имеющего показатель преломления П =1,54, такой же, как и показательпреломления призмы 1, выполненный,например, кз стекла, имеющего хорошие физико-хкмическкек механические свойства,4Силовой компонент 5 выполненныйв виде одиночной выпукло-плоскойлинзы, совместно со сферической поверхностью выходной грани призмы 1образует оптическую систему, формирующую уменьшенное иэображениеисследуемых объектов эндоскопического исследования на приемном торце. волоконно-оптического световода илиграданного элемента 10, Показательпреломления для уменьшения кривизны изображения целесообразно выбирать по воэможности высоким. В приведенном примере линза 5 выполненаиз стекла с показателем преломления,равным 1,88Деталь 4 апертурной диафрагмы,прочно соединенная с промежуточнойгранью 3 призмы 1 с обеспечением оптического контакта вне рабочей зоны 7,может быть выполнена по своей внешнейформе в виде пластины (фиг. 1) или ввиде удобного для закрепления в корпусе объектива основания, Так, например, на фиг, 2 апертурная диафрагмавыполнена в виде полусферы 11, изготовленной из стекла той же марки, чтои призма 1, в центральной части которой (по диаметру) сделана лунка 9(для обеспечения полного внутреннегоотражения на грани 3 призмы 1), ана внешнюю сферическую поверхностьполусферы 11 и на поверхность лунки 9нанесено анткрефлексное покрытие, поглощающее падающий на него свет, Притаком выполнении склеенная с призмой1 полусфера 11 образует удобный длязакрепления в корпусе объектива узел.Призма 1 может быть выполнеча какс одной промежуточной отражающеймы 1 и линзы 5 и собираются в соот 5ветствующие точки изображения наприемном торце системы 10, например,волокно-оптического светопровода,переносящего изображение на дистальчый конец эндоскопа ближе к глазунаблюдателя, где оно рассматриваетсячерез окуляр (не показан) под некоторым увеличением.Пучки лучей С света, не участвую 15 щие. в формировании иэображения, попадают на периферийные участки грани3 (вне рабочей зоны 7), проходят последнюю вследствие наличия оптическогоконтакта призмы 1 и детали 4 на этом20 участке и равенства их показателейпреломления, и гаснут либо в толщестекла детали 4, если она светопоглощающая, либо на антир.ефлексномпокрытии, нанесенном на внешней по 25 верхности полусферы 11,При этом, за счет описанного отражающего принципа действия апертурной диафрагмы приведенный вариантвыполнения объектива эндоскопа обес-30 печивает возможность наблюдения объектов исследования, расположенных подуглом к продольной оси оптическойсистемы передачи изображения эндоскопа до 90и более, обеспечиваяфугол поля зрения на уровне 80 при354диаметре линз, не превышаюшеммм.Зтс позволяет получить высокое ка-чество изображения при использованиипредлагаемого объектива в особо. тонких эндоскопах с направлением наблюдения, отличным от прямого, и волокно-оптическим световодом или граданным элементом в качестве системыпередачи. изображения.Призма-линза 1, выполненная сдвумя отражаюшвя промежуточными гранями(Фиг, 3), работает аналогично описанному варианту за.исключением того,что полезные пучки света, отраженные50 от промежуточной грани 3, на пути квыходной грани 6 претерпевают повторное отражение от грани 2 за счет полного внутреннего отражения (ход лучей показан на Фиг, 3).55 По данному предложению разработанобъектив эндоскопа, который имеетследующие характеристики:Фокусное расстояние 0,58 мм;относительное отверстие 1:5; 5 161гранью 3 (фиг, 1 и 2), так и с двумяотражающими гранями (например, засчет соответствующего выбора угламежду гранями 2 и 3 (фиг 3), с одной из которых совмещена оптическаядеталь 4 апертурной диафрагмы, Причем, в первом случае промежуточнаягрань 3 проходит через центр кривизны сферической поверхности выходнойграни 6 призмы 1, а объектив обеспечивает наибольшую величину угла полязрения, достигающую значения 90 О(для угла. направления наблюдения90 Ч). Однако при этом формируетсяне идентичное (зеркально повернутое)изображение, что вызывает необходимость установки дополнительной призмына окулярном конце эндоскопа, Вовтором случае указанный недостатокотсутствует, однако обеспечиваетсяменьший угол поля зрения (от 50 ).Предлагаемый объектив устанавливают в головной части эндоскопа длянаблюдения биообъектов, расположенныхпод углом к продольной оси прибора,совместно с оптической системой передачи изображения в виде волокноютического светопровода или граданного элемента 10, совмещая плоскуюповерхность линзы 5 с входным торцом. оптической системы передачи изображения,При этом, иэ-затого, что призма1, выполнена из стеклаобладающего3хорошими Физико-.химическими и механическими свойствами, допускаюпкми1контакт 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 точекобъекта наблюдения, проходя черезплоскую входную грань 2.призмы 1,преломпяясь, попадают на полированнуюпромежуточную грань 3, которая соединена вне рабочей зоны 7 с такжеполированной поверхностью (чем обеспечивается оптический контакт этихповерхностей) оптической детали 4,выполненной светопоглощающей.При этом пучки лучей А, а,В, попадающие на промежуточную грань 3 вместе расположения рабочей зоны 7апертурной диафрагмы, отражаютсялибо от зеркального слоя 8, либо отграни З,в месте расположения лунки 5662 6 9, вследствие явления полного внутреннего отражения, проходят далее через сферические поверхности приз 1615662Угол поля зрения 754.диаметр линз 1 ммдиаметр изображения 0,75 мм.Формула изобретению1. Объектив эндоскопа, содержащий о ражательную призму. бокового наблюд ния с плоскими входной и промежут ной гранями, апертурную диафрагму 10 и илоной компонент, о т л и ч аю щ и й с я тем, что; с целью увелйчения угла поля зрения, выходная грань отражательной призмы выполнена серической, 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 на промежуточной грани отражательной. призмыс помощью оптического контакта,2, Объектив по и. 1, о т л и - ,ч а ю щ и й с я тем, что, с цельюупрощения конструкции, силовой компонент выполнен в виде одиночной выПУКЛО-ПЛОСКОЙ.ЛИНэы,3. Объектив по пп. 1 и 2, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что цент-ральная рабочая зона апертурнойдиафрагмы выполнена в виде зеркального слоя, нанесенного на контактирующую с отражательной призмой поверхность оптической детали или напромежуточную грань отражательнойпризмы.4, Объектив по пп. 1 и 2, о тл и ч а ю.щ и Й с я. тем, что цент-.ральная рабочая эона апертурной диафрагмы выполнена. в виде лунки на кон"тактирующей с отражательной призмойповерхности оптической детали.1615662 Составитель В. АрхиповРедактор А,Шандор Техред М;Лидык Коррект евкун аказ 3985 Тирах,456 Подписное НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж"35, Раушская наб., д. 4/5 оизводственно-издательский комбинат. "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 10