HIGH MAGNIFICATION OPTICAL SYSTEM FOR ENDOSCOPES

Abstract: 1. Optical system for examinations in cavities, and particularly for endoscopes, it being suitable for examinations in body cavities, with an ocular (3) of variable magnification (vario-ocular) mounted to the proximal part (5) of a base body (2, 20), characterized by the fact that a) at least two objectives (1, 10) are provided one of which having an aperture and linear magnification that the optical system is capable of making visible cell structures, and that b) the objectives are applicable replaceably to the distal end (4) of the base body (2, 20).

Description: Optisches System hoher Vergrösserung für Endoskope Die Erfindung betrifft ein optisches System hoher Vergrösserung, das besonders für die Endoskopie geeignet ist. Endoskope bestehen ihrem allgemeinen Aufbau nach aus einem langgestreckten Rohr, das ein Bildübertragungssystem enthält und am distalen Ende mit einem Objektiv ausgerüstet ist. Proximal sind, oft abnehmbar, ein Okular, eine Kamera oder sonstige Bildaufzeichnungsgeräte angebracht. Es ist aus der DT-PS 15 66 112 bekannt, Endoskope mit Okularen zu versehen, die eine variable, auch kontinuierlich einstellbare Vergrösserung besitzen (Vario-Okulare), um eine detailliertere Beobachtung der Objektive zu ermöglichen. Diese bekannten Vario-Okulare besitzen jedoch nur einen geringen relativen Vergrösserungsfaktor, der unter 2 liegt. Es sind aus der DE-AS 17 66 695 auch Endoskope bekannt, die ein Vario-Objektiv enthalten, mit dem der Abbildungsmassstab bei feststehendem Zwischenbild durch zwei gegeneinander verschiebbare Linsen geändert wird. Auch mit diesen Vario-Objektiven wird nur eine geringe Objektvergrösserung streicht. Weiter ist es bekannt, ein Endoskop zu bauen, das sowohl ein Vario-Objektiv als auch ein Okular mit einer verschiebbaren Linse enthält (DE-OS 26 40 353). Diese hat jedoch nur die Aufgabe, das Okular bei nahezu gleichbleibender Brennweite an die vom Vario-Objektiv beeinflusste Lage des Zwischenbildes anzupassen. Somit ist für den relativen Gesamtvergrösserungsfaktor nur die erzielbare Anderung im Abbildungsmassstab des Objektivs ausschlaggebend. Weiter werden Endoskope benutzt, die mit einem aufgesteckten Fernrohr zur variablen Nachvergrösserung vorgesehen sind. Diese Fernrohre besitzen ein im Verhältnis zum Endoskop grosses Eigengewicht und ermöglichen somit keine bequeme Handhabung bei der Untersuchung von Patienten. Eine signifikante Nachvergrösserung des Objekts durch Vario-Okulare allein ist bei den zur Zeit verwendeten Endoskopen prinzipiell nicht möglich, weil durch die relativ niedrigen Aperturen von herkömmlichen Endoskopobjekten die erreichbare Auflösung und die Bildhelligkeit beschränkt sind. Eine Erhöhung der Beleuchtungslichtstärke scheidet als Möglichkeit dem letztgenannten Nachteil abzuhelfen, meist aus trivialen medizinischen Gründen aus. Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein optisches System zu schaffen, das für hochauflösende Untersuchungen in Körperöffnungen geeignet und in der Lage ist, dort Zellstrukturen sichtbar zu machen. Gemäss dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass a) ein Okular variabLer Vergrösserung (Vario-Okular) vorgesehen ist und b) mindestens zwei Objektive vorgesehen sind, die sich in Apertur und Ab bildungsmassstab stark unterscheiden, und die c) auswechselbar am distalen Ende des Grundkörpers angebracht sind. Der Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, dass, sozusagen vor Ort, mit Hilfe eines Endoskopes schnell die Untersuchungen durchgeführt werden kön nen, für die andernfalls Gewebeproben entnommen und auf einem herkömmlichen Mikroskop untersucht werden müssten. Es ist somit auch in den Fällen ein geeignetes Untersuchungsinstrument, in dem eine Entnahme von Zellmaterial nicht möglich ist. Zum anderen erübrigt sich das Vorsehen einer komplizierten Mechanik, wie sie bei herkömmlichen Endoskopen benutzt wird, um selektiv Zellmaterial aus unzugänglichen Körperhöhlen zu entnehmen, da die Zellen bei der Untersuchung mit dem Erfindungsgegenstand nicht entnommen werden. Die erfindungsgemässe Ausgestaltung erlaubt die wechselseitige Verwendung von Objektiven mit unterschiedlichen Abbildungsmassstab und unterschiedlicher Apertur, so dass bei erhöhtem Arbeitsabstand auch alle die Routineuntersuchungen möglich sind, für die herkömmliche Endoskope vorgesehen sind. Das Vario-Okular erlaubt es, die Vergrösserung des Endoskops insbesondere in Verbindung mit dem hochaperturigen Objektiv in einem weiten Bereich den Erfordernissen der einzelnen Untersuchungsstadien anzupassen, da ein Ob jektivwechsel während der Beobachtung eines Objektes bei einer endoskopi- schen Zelluntersuchung kaum möglich ist. Das Vario-Okular sollte daher mindestens einen relativen Vergrösserungsfaktor von 2 besitzen. Vorteilhaft ist auch die auswechselbare Befestigung des Okulars am Grundkörper, der dann Leicht gegen einen jeweils nach Bedarf kürzeren oder Län- geren Grundkörper austauschbar ist. Der Grundkörper kann starr oder flexibel ausgeführt sein und enthält ein optisches Bildübertragungssystem bekannter Bauart. Mit Hilfe der beigefügten Zeichnung wird der Erfindungsgedanke näher er Läutert. Diese Zeichnung zeigt die Prinzipskizze eines Endoskops nach der vorliegenden Erfindung. Mit 1 ist ein herkömmliches Endoskopobjektiv bezeichnet, das bei einer Apertur von 0,02 einen Abbildungsmassstab von -1/3 besitzt. Dieses Objektiv kann am distalen Ende 4 eines langgestreckten Grundkörpers 2 auswechselbar befestigt werden. Der Grundkörper 2 besitzt ein Bildübertragungssystem, mit dem das vc Objektiv erzeugte Zwischenbild 6 zum proximalen Ende 5 des Grundkörpers 2 übertragen wird. Ein Vario-Okular 3, dessen Vergrösserung kontinuierlich zwischen 9x und 45x variierbar ist, kann am proximalen Ende 5 des Grundkörpers 2 ebenfalls auswechseLbar tefestigt werden. In dieser Kombination ist bis auf das auswechselbare Objektiv ein herkömmliches Endoskop beschrieben, das für die bisher angewandten Untersuchungsmethoden geeignet ist. Der am oberen Ende der erzielbaren Gesamtvergrösserung gelegene Bereich um 15-fach ist besonders für HNO-Untersuchungen von grossem Interesse. Statt des Objektives 1 kann auch das Objektiv 10 mit einer Apertur von 0,6 und einem Abbildungsmassstab von -25 am Grundkörper 2 befestigt werden. In dieser Korbination kann das Endoskop für die Untersuchung von Zellen verwendet werden, da der Bereich für die Gesamtvergrösserung von 250x bis 600x, in dem solche Untersuchungen normalerweise durchgeführt werden, mit Hilfe des Vario-Okulars 3 leicht überstrichen wird. Zweckmässigerweise wird in diesem Fall nicht der gesamte Bereich der Okularvergrösserung ausgenutzt, sondern nur etwa der Bereich zwischen 9x und 24x, um im Rahmen der förderlichen Vergrösserung zu bleiben. Wie die Bezugspfeile andeuten können die Objektive 1 bzw. 10 und das Vario Okular 3 auch an einem Grundkörper 20 angeschlossen werden, der eine geringere Länge als der Grundkörper 2 besitzt. Natürlich ist es auch möglich, weitere Objektive vorzusehen, deren Abbildungsmassstab so gewählt ist, dass auch die von den Objektiven 1 und 10 nicht überstrichenen Bereiche der Gesamtvergrösserung zugänglich werden. Lösungen für die mechanische Auslegung der einzelnen Komponenten einschliess Lich eines Beleuchtungssystems und eines Bildübertragungssystems zum Bei spiel mit Lichtleitern sind dem Stand der Technik entnehmbar. Die spezielle Ausgestaltung der verwendeten Objektive bzw. des Vario-Okulars sind nicht Gegenstand dieser Erfindung.

Claims: Patentansprüche 1. Optisches System hoher Vergrösserung für Untersuchungen in Hohiräumen, insbesondere für Endoskope, das für hochauflösende Untersuchungen in Körperöffnungen geeignet und in der Lage ist, Zellstrukturen sichtbar zu machen dadurch gekennzeichnet, dass a) ein Okular (3) variabler Vergrösserung (Vario-Okular) vorgesehen ist und b) mindestens zwei Objektive (1,10) vorgesehen sind, die sich in Aper tur und Abbildungsmassstab stark unterscheiden, und die c) auswechselbar am distalen Ende (4) des Grundkörpers (2,20) angebracht sind. 2. Optisches System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der rela- tive Vergrösserungsfaktor des Vario-Okulars (3) grösser als 2 ist. 3. Optisches System nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass min destens ein Objektiv (1) einen grösseren AbbiLdungsmassstab als 10 und eine höhere Apertur als 0,2 besitzt. 4. Optisches System nach Anspruch 2 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass min destens zwei Grundkörper (2,20) mit unterschiedlichen Längen vorgesehen sind, an denen die Objektive (1,10) und das Vario-Okular (3) auswechsel- bar befestigt sind.

Inventors: MUCHEL, FRANZ, DIPL.-PHYS.
Applicants: FIRMA CARL ZEISS
Application year: 1980
Main classification: A61B1
IPC codes: A61B1, G02B23, G02B15