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    Beschrieben ist ein Objektiv (85) für ein Endoskop. Das Objektiv (85) enthält eine erste Linseneinheit (90a) mit einem ersten Linsentubus (92) und einer ersten Optik (91), die mehrere in dem ersten Linsentubus (92) zusammengesetzte Linsen enthält, sowie eine zweite Linseneinheit (90b) mit einem zweiten Linsentubus (96) und einer zweiten Optik (95), die mehrere Linsen enthält. Die erste (90a) oder die zweite Linseneinheit (90b) enthält eine Ausrichtlinse (91a), die senkrecht zu ihrer optischen Achse bewegbar ist. Unter den in der jeweiligen Optik (91, 95) enthaltenen Linsen ist die Ausrichtlinse (91a) diejenige, die gegenüber einem Ausrichtefehler am empfindlichsten ist.
    公开号:DE102004006543A1
    申请号:DE200410006543
    申请日:2004-02-10
    公开日:2004-08-19
    发明作者:Shinsuke Okada
    申请人:Optiscan Pty Ltd；Pentax Corp；
    IPC主号:G02B23-26
    专利说明:
    [0001] Die Erfindung betrifft ein Objektivfür einEndoskop und ein Verfahren zur Montage eines Objektivs.
    [0002] Konfokale Sonden, die nach dem Prinzipder konfokalen Mikrografie arbeiten, sind weitläufig bekannt. Eine solche konfokaleSonde ist ausgebildet, Gewebe innerhalb einer menschlichen Körperkavität in vivozu beleuchten. Die Sonde empfängtdas an dem Gewebe reflektierte Licht in einer objektseitigen Brenn-oder Schärfenebene.Die konfokale Sonde ist mit einer speziellen Optik, nämlich einerkonfokalen Optik ausgestattet, die eine vergleichsweise hohe Vergrößerung hat.Kürzlichwurde ein konfokales Endoskopsystem vorgeschlagen, das eine Kombination auseiner solchen konfokalen Sonde und einem Endoskop darstellt. EinBeispiel fürein solches konfokales System ist in der Japanischen PatentveröffentlichungP2000-1121961A beschrieben.
    [0003] Üblicherweisehat eine Objektiveinheit, die an der Spitze der konfokalen Sonderoder des Endoskops angeordnet ist, mehrere Linsen, die eine Objektivoptikbilden, sowie einen Linsentubus, der diese Linsen hält. EinBeispiel füreine solche Objektiveinheit ist in der Japanischen Patentveröffentlichung P2000-75218Abeschrieben.
    [0004] Wird eine solch kleine Objektiveinheit,die für Präzisionsinstrumentewie eine konfokale Sonde und ein Endoskop bestimmt ist, zusammengebaut,so greift der Monteur die Linsen nacheinander mittels einer Pinzetteund lässtdie Linsen dann nacheinander in den Linsentubus fallen, um sie indiesem in vorbestimmten Positionen anzuordnen. Anschließend platziertder Monteur Halteringe, um die Linsen in dem Linsentubus zu fixieren.
    [0005] Die konfokale Sonde ist mit einerOptik ausgestattet, die der eines konfokalen Mikroskops ähnelt unddie so ausgebildet ist, dass man durch sie ein Objekt mit hoherVergrößerung undhoher Auflösung betrachtenkann. Hierzu ist die Objektiveinheit der konfokalen Sonde mit mehrerenLinsen ausgestattet, und möglicheAberrationen sind minimiert.
    [0006] Die konfokale Sonde hat einen kleinenAußendurchmessersowie eine Vielzahl von Linsen, die ebenfalls kleine Durchmesseraufweisen. Der fürdie Optik der konfokalen Sonde bestimmte Linsentubus hat deshalbdie Form eines dünnen,langgestreckten Zylinders. Enthälteine solche Objektiveinheit, wie sie beispielsweise für eine konfokaleSonde vorgesehen ist, eine Vielzahl von Linsen, so befinden sich,wenn der Monteur die Linsen nacheinander einbringt, diejenigen Linsen,die in einem frühenMontagestadium in den Linsentubus eingesetzt worden sind (d.h. diejenigenLinsen, die auf der unteren Seite des Linsentubus angeordnet sind),unterhalb derjenigen Linsen, die einem späteren Montagestadium eingesetztworden sind. Zwischen den auf der unteren Seite des Linsentubusangeordneten Linsen und dem Monteur befinden sich demnach eine Vielzahlvon Linsen. Die Lichtmenge, die von oben in den Linsentubus gelangt,ist deshalb auf der unteren Seite des Linsentubus durch diese Vielzahlvon Linsen reduziert. Außerdemhat der Linsentubus, in den die Linsen eingesetzt werden, eine langgestreckteForm. Deshalb erreicht das von oben eintretende Mikroskoplicht nur kaumdie untere Seite des Linsentubus. Während des Zusammenbaus istes deshalb fürden Monteur schwierig, den Zustand der Linsen auf der unteren Seite desLinsentubus zu überprüfen. Esbesteht deshalb die Gefahr, dass der Monteur eine Fehlausrichtungder auf der unteren Seite angeordneten Linsen nicht erkennt. Einsolcher Montagefehler kann zu einer Verschlechterung der Abbildungsleistungder Optik führen.
    [0007] Aufgabe der Erfindung ist es, einverbessertes Objektiv anzugeben, das einen langgestreckten, zylindrischenLinsentubus, in dem mehrere Linsen untergebracht sind, hat und beidem der oben beschriebene Montagefehler nicht auftritt. Ferner istes Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Montage eines solchenObjektivs anzugeben.
    [0008] Die Erfindung löst diese Aufgaben durch ein Objektivmit den Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. durch ein Verfahren mit denMerkmalen des Anspruchs 10.
    [0009] Vorteilhafte Weiterbildungen sindin den Unteransprüchenangegeben.
    [0010] Die Erfindung wird im Folgenden anHand der Figuren nähererläutert.Darin zeigen:
    [0011] 1 einelektronisches Endoskopsystem als Ausführungsbeispiel der Erfindung,
    [0012] 2 eineVorderansicht auf die Spitze eines flexiblen Einführrohrsdes in 1 gezeigten Endoskops,
    [0013] 3 einenSchnitt durch die Spitze des Einführrohrs nach 1 längsder Linie III-III,
    [0014] 4 einenQuerschnitt durch die in zwei Linseneinheiten unterteilte Objektiveinheit,
    [0015] 5 eineDraufsicht auf eine Ausrichtevorrichtung und die auf die Ausrichtevorrichtunggesetzte Objektiveinheit,
    [0016] 6 einenQuerschnitt durch die Ausrichtevorrichtung längs der Linie A-A nach 5,
    [0017] 7 einenQuerschnitt durch die Ausrichtevorrichtung längs der Linie B-B nach 5, und
    [0018] 8 einInterferometer, das zum Justieren der Ausrichtelinse verwendet wird.
    [0019] Im Folgenden wird ein elektronischesEndoskopsystem als Ausführungsbeispielunter Bezugnahme auf die Figuren beschrieben.
    [0020] 1 zeigtein elektronisches Endoskopsystem 500 nach der Erfindung.Das Endoskopsystem 500 umfasst ein elektronisches Endoskop 100,einen ersten Prozessor 210, einen zweiten Prozessor 220, einenersten Monitor 310 und einen zweiten Monitor 320.
    [0021] Das elektronische Endoskop 100 enthält eineerste Optik zur in vivo-Betrachtung von Gewebe innerhalb einer menschlichenKavitätmit geringer Vergrößerung sowieeine zweite Optik zur in vivo-Betrachtung des Gewebes mit hoherVergrößerung.Der erste Prozessor 210 verarbeitet das mit geringer Vergrößerung aufgenommeneBild und stellt das verarbeitete Bild auf dem ersten Monitor 310 dar.
    [0022] Der zweite Prozessor 220 verarbeitetdas mit hoher Vergrößerung aufgenommeneBild und stellt das verarbeitete Bild auf dem zweiten Monitor 320 dar.
    [0023] Das elektronische Endoskop 100 umfasst einflexibles Einführrohr 10,das in den menschlichen Körpereinführbarist, und einen Bedienteil 30, der am proximalen Ende desEinführrohrs 10 befestigtist.
    [0024] Das elektronische Endoskop 100 umfasst fernerein Universalkabel 40 und ein Kabel 60, die beidevon dem Bedienteil 30 ausgehen. Das Universalkabel 40 ist über einan seinem Ende vorgesehenes Endoskop-Anschlussstück 50 mit dem Prozessor 210 verbunden.Das Kabel 60 ist überein an seinem Ende angeordnetes Anschlussstück 70 mit dem zweitenProzessor 220 verbunden. Das Kabel 60 wird imFolgenden auch als Konfokalkabel und das Anschlussstück 70 alsKonfokalanschlussstückbezeichnet.
    [0025] An dem Bedienteil 30 istnahe dessen distalem Ende eine Instrumentenöffnung 20 ausgebildet. Über dieInstrumentenöffnung 20 kannein Instrument in das flexible Einführrohr 10 eingeführt werden.Je nach Operation könnenverschiedene Arten von Instrumenten eingesetzt werden, um eine Blutungzu stoppen, Gewebe in vivo aufzunehmen, etc. Das Instrument wirdlängs einesnicht gezeigten Instrumentenkanals, der durch das flexible Einführrohr 10 geht, vorgeschobenund ragt dann aus der mit 80 bezeichneten Spitze des Einführrohrs 10 heraus.
    [0026] Der Bedienteil 30 hat mehrereKnöpfe 31,die von dem Operateur bedient werden, um Biegerichtung und Biegewinkeldes Einführrohrs 10 einzustellenund so einen Zielbereich innerhalb des Körpers mit dem elektronischenEndoskop 100 zu betrachten oder diesen mit dem aus derSpitze 80 herausstehenden Instrument zu behandeln.
    [0027] 2 zeigtdie Spitze 80 des flexiblen Einführrohrs 10 in einerVorderansicht und 3 ineinem Schnitt längsder in 2 gezeigten LinieIII-III.
    [0028] Ein Körper 89, der beispielsweiseaus einem harten Harz besteht, ist an der Spitze 80 desflexiblen Einführrohrs 10 befestigt(vergl. 1). Eine Vorderfläche 81a desKörpers 89 hatzwei Beleuchtungsfenster 86 (vergl. 3), durch die Licht auf ein Ziel 400 abgegebenwird, eine Instrumentenöffnung 87, ausder das Instrument heraussteht, sowie eine Luftöffnung 88A und eineWasseröffnung 88B,um Luft bzw. Wasser auf das Ziel 400 auszugeben.
    [0029] Wie in 3 gezeigt,hält derKörper 89 eine Endoskopeinheit 81 undeine konfokale Einheit 85. Die Endoskopeinheit 1 enthält ein Objektivlinsensystem(erste Objektivoptik) 810, durch das das Ziel 400 immenschlichen Körpermit geringer Vergrößerung betrachtetwerden kann, sowie eine Festkörper- Bildaufnahmevorrichtung 811.Die Bildaufnahmevorrichtung 811 befindet sich in einerhinteren Brenn- oder Schärfenebeneder Objektivoptik 810. Die Objektivoptik 810 erzeugtein Bild des Ziels 400 auf der Bildaufnahmevorrichtung 811.
    [0030] Die konfokale Einheit 85 enthält einenLichtleiter 82 und ein Objektivlinsensystem (zweite Objektivoptik) 850,durch das das Ziel 400 mit hoher Vergrößerung betrachtet werden kann.Die zweite Objektivoptik 850 hat eine Glasabdeckung 84 anihrem vorderen Ende, durch die andere optische Elemente der zweitenObjektivoptik 850 geschütztsind. Der Lichtleiter 82 ist ein Einmoden-Lichtleiter,der an das Konfokalkabel 60 angeschlossen ist, das wiederum über dasKonfokalanschlussstück 70 mitdem zweiten Prozessor 220 verbunden ist. Der Lichtwellenleiter 82 verläuft vonder Spitze 80 durch das Einführrohr 10 zu dem Bedienteil 30.Die konfokale Einheit 85 hält den Lichtleiter 82 so,dass dessen distale Stirnfläche 82a ineiner hinteren Brenn- oder Schärfenebeneder zweiten Objektivoptik 850 angeordnet ist.
    [0031] Die konfokale Einheit 85 enthält fernereinen Betätiger 802,z.B. einen piezoelektrischen Betätiger, zumBewegen der distalen Stirnfläche 82a desLichtleiters 82. Aus der distalen Stirnfläche 82a desLichtleiters 82 wird ein Laserstrahl abgegeben und durch diezweite Objektivoptik 850 auf das Ziel 400 abgestrahlt.Der Betätiger 802 schwenktdie distale Stirnfläche 82a desLichtleiters 82 in der Weise, dass der austretende Laserstrahldas Ziel 400 abtastet.
    [0032] Im Folgenden wird wieder auf 1 Bezug genommen. Der ersteProzessor 210 hat eine nicht gezeigte Lichtquelle. Dasvon dieser Lichtquelle ausgesendete Licht wird durch zwei nichtgezeigte Lichtleiter, die durch das Endoskop 100 verlaufen(d.h. durch das Universalkabel 40, den Bedienteil 30 und dasEinführrohr 10),geleitet und von dem Beleuchtungsfenster 86 abgegeben,um das Ziel 400 zu beleuchten.
    [0033] Die erste Objektivoptik 810 erzeugtein Bild des beleuchteten Ziels 400 auf der Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung 811.Die Bildaufnahmevorrichtung 811 wandelt dieses optischeBild in ein Bildsignal und sendet dieses durch eine Si gnalleitung 310 (vergl. 3), das durch das Endoskop 100,d.h. das Einführrohr 10,den Bedienteil 30 und das Universalkabel 40, verläuft, anden ersten Prozessor 210. Der erste Prozessor 210 empfängt diesesBildsignal und erzeugt ein Videosignal, das an den ersten Monitor 310 gesendetwird, um das Bild darzustellen, das die Bildaufnahmevorrichtung 811 mitgeringer Vergrößerung eingefangenhat.
    [0034] Der zweite Prozessor 220 hateine nicht gezeigte Laserquelle. Der aus dieser Laserquelle abgegebeneLaserstrahl wird überdas Konfokalanschlussstück 70 inden Lichtleiter 82 des Endoskops 100 eingekoppelt.Der Laserstrahl läuftdurch den Lichtleiter 82 und tritt an dessen distaler Stirnfläche 82a zurzweiten Objektivoptik 850 hin aus.
    [0035] Die zweite Objektivoptik 850 fokussiertdas Licht auf dem Ziel 400, das in der vorderen Brenn- oderSchärfenebeneder zweiten Objektivoptik 850 angeordnet ist, auf einenkleinen Fleck. Das von dem beleuchteten Fleck auf dem Ziel 400 zurückreflektierteLicht wird von der zweiten Objektivoptik 850 gesammeltund auf die distale Stirnfläche 82a desLichtleiters 82 gebündelt.
    [0036] Wie oben beschrieben, befindet sichdie distale Stirnfläche 82a desLichtleiters 82 in der hinteren Brennebene der zweitenObjektivoptik 850. So befinden sich die distale Stirnfläche 82a undder beleuchtete Fleck auf dem Ziel 400 bezüglich derzweiten Objektivoptik 850 in einer konjugierten Beziehungzueinander. Da der Kern des Lichtleiters 82 vergleichsweiseklein ist, wirkt er als konfokale Lochblende (konfokales Pinhole),das nur das von dem auf dem Ziel 400 angeordneten FleckzurückkommendeLicht in den Lichtleiter 82 eintreten lässt und Licht, das nicht ausdiesem Fleck stammt, blockiert.
    [0037] Das zurückkommende, in den Lichtleiter 82 eingekoppelteLicht geht durch diesen hindurch und wird dem zweiten Prozessor 220 zugeführt. Derzweite Prozessor 220 enthält einen nicht gezeigten Lichtsensor,der die Intensitätdes durch den Lichtleiter 82 übertragenen Lichtes erfasst.
    [0038] Wie oben beschrieben, wird das distaleEnde des Lichtleiters 82 von dem Betätiger 802 so bewegt, dassder Laserstrahl das Ziel 400 abtastet. Da die optischenEigenschaften des Ziels 400, das in dem vorliegenden Ausführungsbeispielin vivo-Gewebe ist, örtlichauf dem Ziel 400 variieren, ändert sich die Intensität des vondem Ziel 400 zurückkommenden Lichtesmit der Laserstrahlabtastung. Der zweite Prozessor 220 kannso auf Grundlage der Intensitätdes durch den Lichtleiter 82 empfangenen Lichtes eine optischeTomografie vornehmen. Die Tomografieaufnahme wird dann auf dem zweitenMonitor 320 dargestellt.
    [0039] Im Folgenden wird unter Bezugnahmeauf die 2 und 3 die Positionsbeziehungzwischen der Endoskopeinheit 81 und der konfokalen Einheit 85 beschrieben.Wie oben erwähnt,ist der Körper 89 an derSpitze 80 des flexiblen Einführrohrs 10 montiert. DieEndoskopeinheit 81 ist an dem Körper 89 so gehalten,dass die vordere Flächeder ersten Objektivoptik 810 weitgehend bündig mitder vorderen Fläche 81a desKörpers 89 ist.Die konfokale Einheit 85 ist so angeordnet, dass ihr vorderesEnde 85a von der vorderen Fläche 81a des Körpers 89 übersteht.Die konfokale Einheit 85 ist also so angeordnet, dass die zweiteObjektivoptik 850 gegenüberder ersten Objektivoptik 810 etwas nach vorn versetzt ist.
    [0040] Die vordere Fläche 81a des Körpers 89 ist teilweiseetwas nach vorn überstehend,um so einen Abdeckteil 89a zu bilden, der die Umfangsfläche des vorderenEndes 85a der konfokalen Einheit 85 umgibt. DerAbdeckteil 89a schütztdas vordere Ende 85a der konfokalen Einheit 85,das vergleichsweise dünnund schwach ist, so dass es keiner großen Kraft direkt ausgesetztwerden sollte.
    [0041] Der Abdeckteil 89a läuft zu seinemvorderen Ende hin zu. Dadurch wird verhindert, dass der Abdeckteil 89a,der von der vorderen Fläche 81a des Körpers 80 nachvorn übersteht,dem menschlichen KörperSchaden zufügt,wenn das Einführrohrin eine enge Körperstelleeingeführtwird.
    [0042] 4 zeigtdie konfokale Objektiveinheit 90 im Querschnitt, unterteilt in zweiLinseneinheiten: eine Ausrichtelinseneinheit 90a und eineLinseneinheit 90b. In dem in 4 gezeigtenBeispiel haben die Linseneinheit 90a und die Linseneinheit 90b die gleicheZahl an Linsen.
    [0043] Die Ausrichtelinseneinheit 90a enthält eine Objektivoptik 91,einen Linsentubus 92, in dem die Objektivoptik 91 montiertist, sowie einen Haltering 93, der die Objektivoptik 91 innerhalbdes Linsentubus 92 im Presssitz hält, d.h. dort fixiert. DerLinsentubus 92 hat an seiner Innenfläche einen Gewindeteil 92a,der mit einem Gewwindeteil in Eignriff steht, der an der Außenumfangsfläche desHalterings 93 ausgebildet ist. An der Außenumfangsfläche desLinsentubus 92 sind mehrere Ausrichtelöcher 92b und Klebstofflöcher 92c ausgebildet.Die Objektivoptik 91 enthält in diesem Ausführungsbeispielfünf Linseneinschließlicheiner Ausrichtelinse 91a, die mittels einer Ausrichtevorrichtungauszurichten ist. In diesem Ausführungsbeispielist die Ausrichtelinse 91a eine Kittlinse, bei der einepositive Linse und eine negative Linse miteinander verkittet sind.Wird die Ausrichtelinseneinheit 90 zusammengesetzt, solässt man mehrereLinsen (und ein Abstandselement, falls erforderlich) in den Linsentubus 92 fallenund befestigt diese darin. Die Objektivoptik 91 ist innerhalbdes Linsentubus 92 durch die Presskraft des Halterings 93 fixiert,der in Eingriff mit dem Gewindeteil 92a steht. Außerdem wirdein Klebstoff durch die Klebstofflöcher 92c eingebracht,um die Objektivoptik 91 fest an der Innenfläche desLinsentubus 92 anzubringen.
    [0044] Die Linseneinheit 90b enthält eineObjektivoptik 95, die einen Teil der Objektivoptik derkonfokalen Optik bildet, einen Linsentubus 96, in dem dieObjektivoptik 95 untergebracht ist, sowie einen Haltering 97,der die Objektivoptik 95 in dem Linsentubus 96 im Presssitzhält, d.h.dort fixiert. Der Linsentubus 96 hat an seiner Innenfläche einenGewindeteil 96b, der mit einem Gewindeteil (Schraubenteil)in Eingriff steht, der an der Außenumfangsfläche desHalterings 97 ausgebildet ist. Außerdem ist an der Außenumfangsfläche desLinsentubus 96 ein Außengewinde (Schraubenteil) 96a ausgebildet,das in Eingriff mit dem Gewindeteil 92a des Linsentubus 92 gebracht werdenkann.
    [0045] Die Objektivoptik 95 hatfünf Linsen,die man bei der Montage (zusammen mit Abstandselementen, falls erforderlich)nacheinander in den Linsentubus 96 fallen lässt. DieObjektivoptik 95 sitzt infolge der Presskraft des Halterings 97,der in Eingriff mit dem Gewindeteil 96b des Linsentubus 96 steht,im Presssitz in dem Linsentubus 96 und ist so fixiert.
    [0046] Indem das Außengewinde 96a desLinsentubus 96 in den Gewindeteil 92a des Linsentubus 92 geschraubtund dort festgezogen wird, bis die der Ausrichteeinheit 90a zugewandteLinse der Objektivoptik 95 (d.h. in 4 die am weitesten links angeordneteLinse) gegen den Haltering 93 anliegt, werden die Ausrichtelinseneinheit 90a unddie Linseneinheit 90b aneinander befestigt, wobei ein vorbestimmterZwischenraum zwischen den Linseneinheiten 90a und 90b eingehaltenwird. Damit ist die konfokale Objektiveinheit 90 zusammengesetzt.
    [0047] In diesem Stadium sind die optischeAchse der Objektivoptik 91 und die optische Achse der Objektivoptik 95 in Übereinstimmungmiteinander gebracht.
    [0048] Das von der Objektivoptik 810 erzeugteObjektbild wird von der Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung 811 eingefangen,die ein diesem Bild entsprechendes Bildsignal an den ersten Prozessor 210 ausgibt.Der erste Prozessor 210 verarbeitet das empfangene Bildsignalzu einem Videosignal, das dann auf dem Monitor 310 alsdas mittels der endoskopischen Objektivoptik 810 erzeugteBeobachtungsbild dargestellt wird.
    [0049] Das durch die konfokale Objektivoptik 850 erzeugteObjektbild wird dem zweiten Prozessor 220 über denEinmoden-Lichtleiter 82 zugeführt. Das in den zweiten Prozessor 220 eingekoppelteObjektbild wird verarbeitet und in das Videosignal gewandelt, dasan dem zweiten Monitor 320 ausgegeben und als durch diekonfokale Objektivoptik erzeugtes Beobachtungsbild dargestellt wird.
    [0050] 5 zeigteine Ausrichtevorrichtung 105 in der Draufsicht. Die Ausrichtevorrichtung 105 dientin diesem Ausführungsbeispieldazu, die auf sie gesetzte Ausrichtelinseneinheit 90a auszurichten.Die Ausrichtevorrichtung 105 und die Ausrichtelinseneinheit 90a sindin 6 in einem Schnittlängs derin 5 gezeigten Linie A-Aund in 7 in einem Schnitt längs derin 5 gezeigten LinieB-B dargestellt.
    [0051] Wie oben beschrieben, hat der Linsentubus 92 anseiner Außenumfangsfläche mehrereAusrichtelöcher 92b.In diese Ausrichtelöcher 92b werden später beschriebeneAusrichtestifte eingesetzt. Die Ausrichtelöcher 92b sind so angeordnet,dass man die Umfangsflächeder in dem Linsentubus 92 angeordneten Ausrichtelinse 91a durchdie Ausrichtelöcher 92b hindurchsehen kann.
    [0052] Die Linsen der Objektivoptik 91 habenjeweils einen Durchmesser, der etwas kleiner als der Innendurchmesserdes Linsentubus 92 ist, so dass die Linsen einfach in denLinsentubus 92 eingebracht werden können. Zwischen jeder Linseder Objektivoptik 91 und der Innenfläche des Linsentubus 92 ist alsoein Zwischenraum vorhanden. Die Ausrichtelinseneinheit 90a istso ausgebildet, dass durch Bewegen der Ausrichtelinse 91a relativzu den übrigenLinsen der Objektivoptik 91 Beeinträchtigungen der Abbildungsleistunginfolge eines Montagefehlers der Objektivoptik 91 bezüglich desLinsentubus 92 verringert werden können. Dabei ist dieser Zwischenraumzwischen dem Linsentubus 92 und der Ausrichtelinse 91a größer alsdie entsprechenden Zwischenräumezwischen dem Linsentubus 92 und den übrigen Linsen. Dieser Zwischenraumermöglichtes, die Ausrichtelinse 91a in eine Position zu verschieben,in der eine Beeinträchtigungder Abbildungsleistung der Ausrichtelinseneinheit 90a infolgeeines Montagefehlers wirksam unterdrückt, d.h. die gewünschte Abbildungsleistungerreicht werden kann.
    [0053] Montagefehler treten infolge vonFertigungsfehlern hinsichtlich der genannten Zwischenräume undder Abmessungen des Linsentubus 92 und der Linsen der Objektivoptik 91 innerhalbzulässigerToleranzen auf. Dabei ist die konfokale Objektivoptik so ausgebildet,dass von ihren Linsen die Ausrichtelinse 91a diejenigeLinse ist, die am empfindlichsten auf einen Ausrichtefehler reagiert.
    [0054] Außerdem sind diesem Ausführungsbeispiel diein dem Linsentubus 96 montierten Linsen nicht so empfindlichgegenübereinem Ausrichtefehler. Deshalb ist nur eine der Linseneinheiten,nämlichdie Ausrichtelinseneinheit 90a, mit einer zu bewegenden Linse,nämlichder Ausrichtelinse 91a, ausgestattet, und der Ausrichtefehlerwird vor dem Zusammenbau der beiden Linseneinheiten 90a und 90b beseitigt.Es ist jedoch ebenso möglich,jede Linseneinheit mit einer solchen Ausrichtelinse auszustatten,oder die Ausrichtelinse 91a erst nach dem Zusammenbau der beidenLinseneinheiten 90a und 90b zu bewegen.
    [0055] Die Ausrichtevorrichtung 105 umfassteinen Hauptkörper 110,Ausrichteeinheiten 120 zum Bewegen der Ausrichtelinse 91a,eine Fixiereinheit 150 zur festen Anbringung der Ausrichteeinheit 90a andem Hauptkörper 110 sowieein Interferometer 160, das der Überprüfung dient, ob die gewünschte Ausrichtungder Objektivoptik 91 erreicht ist.
    [0056] Der Hauptkörper 110 bildet dieBasis fürdie Einheiten der Ausrichtevorrichtung 105. Er umfasst vierAusrichteeinheiten 120 sowie eine Fixiereinheit 150 aufseiner Seitenfläche.Außerdemhat der Hauptkörper 110 eineKammer 111, in der mittig die Ausrichtelinseneinheit 90a angeordnetwird.
    [0057] Die vier Ausrichteeinheiten 120 sindin Winkeln von 90° voneinanderbeabstandet. Die Ausrichteeinheiten 120 enthalten jeweilsein Mikrometer 121, einen Ausrichtestift 122 undAusrichterfedern 123, die um den Ausrichtestift 122 gewickeltsind. Das Mikrometer 121 ist entsprechend einem herkömmlichen Mikrometeraufgebaut. Durch Drehen eines Drehknopfs 121a variiertder Vorschubbetrag eines Schaftes 121b. Wird dabei derDrehknopf 121a im Uhrzeigersinn gedreht, so bewegt sichdie Spitze des Schaftes 121b auf die Mitte des Hauptkörpers 110 zu.Wird dagegen der Drehknopf 121a im Gegenuhrzeigersinn gedreht,so bewegt sich die Spitze des Schaftes 121b von der Mittedes Hauptkörpers 110 weg.
    [0058] An der Spitze jedes Schaftes 121b befindet sichder Ausrichtestift 122. Die Spitze des Ausrichtestiftes 122 erstrecktsich in die Kammer 111. Auf die Umfangsfläche desjeweiligen Ausrichtestiftes 122 ist die Ausrichtefeder 123 gewickelt.Die Ausrichtefeder 123 ist so ausgebildet, dass sie denAusrichtestift 122 zu dem Schaft 121b hin vorspannt.Dies bedeutet, dass der Schaft 121b und der Ausrichtestift 122 normalerweiseKontakt miteinander haben.
    [0059] Wird der Drehknopf 121a imUhrzeigersinn gedreht, um den Schaft 121b zur Mitte desHauptkörpers 110 hinzu bewegen, so kommt der Ausrichtestift 122 in Presskontaktmit der Spitze des Schaftes 121b, und der Ausrichtestift 122 bewegtsich um den gleichen Betrag wie der Schaft 121b zur Mittedes Hauptkörpers 110 hin.Wird der Drehknopf 121a im Gegenuhrzeigersinn gedreht,um den Schaft 121b von der Mitte des Hauptkörpers 110 wegzu bewegen, so bewegt sich der Ausrichtestift 122 infolgeder von der Ausrichtefeder 123 ausgeübten Vorspannkraft um den gleichenBetrag wie der Schaft 121b von der Mitte des Hauptkörpers 110 weg.
    [0060] Die Fixiereinheit 150 istso angeordnet, dass sie von einer Seitenfläche des Hauptkörpers 110 durchdiesen hindurch in die Kammer 111 reicht. Die Fixiereinheit 150 dientdazu, die Ausrichtelinseneinheit 90a innerhalb der Kammer 111 zufixieren. Die Fixiereinheit 150 umfasst einen Fixierrahmen 151,einen Fixierknopf 152, einen Schraubenteil 153,eine Fixierstange 154 und eine Feder 155. DerFixierrahmen 151 hat einen Gewindeteil, der in Eingriffmit dem Schraubenteil 153 steht. Der Fixierknopf 152, derSchraubenteil 153 und die Fixierstange 154 sind einstückig ausgebildet.Wird der Fixierknopf 152 im Uhrzeigersinn gedreht, so wirddurch das Ineinandergreifen des Gewindeteils des Fixierrahmens 151 und desSchraubenteils 153 die Fixierstange 154 zur Mittedes Hauptkörpers 110 hinbewegt. Wird dagegen der Fixierknopf 152 im Gegenuhrzeigersinngedreht, so bewegt sich die Fixierstange 154 von der Mittedes Hauptkörpers 110 weg.
    [0061] Die Spitze der Fixierstange 154 reichtin die Kammer 111. Auf die Umfangsfläche der Fixierstange 154 isteine Feder 155 gewickelt, so dass die Fixierstange 154 sovorgespannt ist, dass sie sich von der Mitte des Hauptkörpers 110 wegbewegt.Dadurch wird ein Spiel zwischen dem Gewindeteil des Fixierrahmens 151 unddem Schraubenteil 153 beseitigt.
    [0062] 8 zeigtden Aufbau des Interferometers 160, mit dem überprüft wird,ob die Ausrichtung der Objektivoptik 91, d.h. in diesemAusführungsbeispiel dieAusrichtung der Ausrichtelinse 91a, präzise vorgenommen ist. Dieserfolgt dadurch, dass ein Interferenzmuster beobachtet wird, dasdurch die Interferenz der durch die Objektivoptik 91 gegenden Strahlen mit innerhalb des Interferometers 160 erzeugten Referenzstrahlenerzeugt wird.
    [0063] Das Interferometer 160 enthält eineLaserquelle 161, eine Linse 162, einen Strahlteiler 163, eineKollimatorlinse 164, eine planparallele Platte 165,eine Abbildungsoptik 166, einen Schirm 167 und einenKonkavspiegel 168.
    [0064] Die Laserquelle 161 gibteinen He-Ne-Laserstrahl mit einer Wellenlänge von 632 nm aus. Der von derLaserquelle 161 ausgegebene und durch die Linse 162 getreteneLaserstrahl konvergiert einmal und divergiert anschließend, woraufer als kollimierter Strahl, dessen Durchmesser größer alsder des von der Laserquelle 161 ausgegebenen Strahls ist,in die planparallele Platte 165 eintritt.
    [0065] Die planparallele Platte 165 istso angeordnet, dass die Flächennormaleder Lichteintrittsfläche derPlatte 165 etwas gegenüberder optischen Achse des Interferometers 160 verkippt ist.Ein Teil des auf die planparallele Platte 165 fallendenLichtes wird an dieser reflektiert, während der übrige Teil durch die Platte 165 hindurchgeht.Das an der Platte 165 reflektierte Licht fällt über dieKollimatorlinse 164 auf den Strahlteiler 163 undwird an diesem in einem rechten Winkel zu der Abbildungsoptik 166 hinreflektiert.
    [0066] Das durch die Platte 165 getreteneLicht fällt aufdie Ausrichtelinseneinheit 90a, die die zu untersuchendeOptik darstellt. Der auf die Ausrichtelinseneinheit 90a fallendekollimierte Strahl, d.h. das parallele Licht, wird auf einen Punktf gebündeltund fällt alsdivergentes Licht auf den Konkavspiegel 168. Der Konkavspiegel 168 hateine sphärischeFlächeund ist so angeordnet, dass der Krümmungsmittelpunkt dieser sphärischenFlächemit dem Punkt f zusammenfällt.So wird das von dem Punkt f divergent ausgehende und an dem Konkavspiegel 168 reflektierte Lichtwieder im Punkt f gebündelt.Die Position des Punktes f variiert dabei abhängig von der zu untersuchendenLinse. In diesem Ausführungsbeispielist der Konkavspiegel 168 in Richtung der optischen Achsedes Interferometers 160 bewegbar. Der Konkavspiegel 168 wirdso bewegt, dass der Krümmungsmittelpunktder Spiegelflächemit dem Brenn- oder Schärfenpunktder zu untersuchenden Optik zusammenfällt.
    [0067] Das an dem Konkavspiegel 168 reflektierte Lichtläuft über dieAusrichtelinseneinheit 90a zurück zu dem Strahlteiler 163,der planparallelen Platte 165 und der Kollimatorlinse 164 undwird dann an dem Strahlteiler 163 im rechten Winkel zurAbbildungsoptik 166 hin reflektiert.
    [0068] So interferieren das an der planparallelen Platte 165 reflektierteLicht und das durch die Ausrichtelinseneinheit 90a gehendeund an dem Konkavspiegel 168 sowie dem Strahlteiler 163 reflektierte Lichtmiteinander und erzeugen ein Interferenzbild, das durch die Abbildungsoptik 166 aufden Schirm 167 projiziert wird.
    [0069] Ist die Ausrichtung der Objektivoptik 91 erfolgtund die durch die Fehlausrichtung der in der Objektivoptik 91 enthaltenenLinsen verursachte Beeinträchtigungder Abbildungsleistung hinreichend beseitigt, so bildet das durchdie Ausrichtelinseneinheit 90a auf den Schirm 167 gerichteteLicht eine ebene Welle. Da auch das an der planparallelen Platte 165 reflektierteund auf den Schirm 167 gerichtete Licht eine ebene Welleist, zeigt das Interferenzmuster die durch eine leichte Verkippungder Platte 165 verursachte Interferenz zwischen den ebenenWellen auf dem Schirm 167. Das Interferenzmuster bestehtalso aus geraden Linien.
    [0070] Wie oben beschrieben, ist in diesemAusführungsbeispieldie konfokale Objektivoptik so ausgebildet, dass die Ausrichtungslinse 91a amempfindlichsten auf einen Ausrichtefehler reagiert. Dies bedeutet,dass durch Justierung der Ausrichtelinse 91a die Abbildungsleistungder Objektivoptik 91 verbessert werden kann. Ist die Abbildungsleistungherabgesetzt, so weist das überdie Ausrichtelinseneinheit 90a auf den Schirm 167 gerichteteLicht eine Wellenfrontaberration auf. In diesem Fall wird das Interferenzmusterauf dem Schirm 167 von der die Wellenfrontaberration aufweisendenWelle und der durch die leichte Verkippung der planparallelen Platteverursachte ebenen Welle erzeugt. Das Interferenzmuster ist in diesemFall gestört.
    [0071] Im Folgenden wird ein Verfahren alsAusführungsbeispielbeschrieben, nach dem die Objektivoptik 91 unter Verwendungder Ausrichtevorrichtung 105 in ihrer Ausrichtung justiertwird.
    [0072] Zunächst ordnet der Monteur denLinsentubus 92 in der Ausrichtevorrichtung 105 soan, dass die Längsachsedes Linsentubus 92 in vertikaler Richtung orientiert istund sich der Gewindeteil 92a oben befindet, so dass dasInnere des Linsentubus 92 von oben mittels des Mikroskopsbetrachtet werden kann. Dann lässtder Monteur die Linsen der Objektivoptik 91 nacheinanderin den Linsentubus 92 fallen. Dabei überprüft er die Positionen der Linsen, dieim unteren Teil des Linsentubus 92 sitzen. Sitzen die Linsenin falschen Positionen, d.h. in von den Sollpositionen abweichendenPositionen, so justiert der Monteur die Positionen der Linsen mittelsder Pinzette.
    [0073] Sitzen alle Linsen der Objektivoptik 91 in demLinsentubus 92, so wird der Haltering 93 vorläufig festgezogen.Dann wird der Linsentubus 92, in dem die Objektivoptik 91 unddamit die Ausrichtelinseneinheit 90a angeordnet sind, indie Kammer der Ausrichtevorrichtung 105 gesetzt. Ist dieAusrichtelinseneinheit 90a in der Kammer 111 untergebracht,so sind die Ausrichtelöcher 92b denAusrichtestiften 122 zugewandt, so dass die vier Ausrichtestifte 122 durch dieihnen jeweils zugeordneten Ausrichtelöcher 11a eingesetztwerden können.Zum Justieren der Positionsbeziehung wird die Fixiereinheit 150 betätigt, um dieAusrichtelinseneinheit 90a zu fixieren, indem mit der Fixierstange 154 aufdiese gedrücktwird. Da der Haltering 93 vorläufig festgezogen ist und aufdie Objektivoptik 91 drückt,ist sichergestellt, dass die Ausrichtelinse 91a zwar durchdie von den Ausrichtestiften 122 ausgeübte Presskraft bewegt werdenkann, jedoch nicht in Richtung der optischen Achse bewegt werdenkann.
    [0074] Die Ausrichtelöcher 92b sind so angeordnet, dasssie der Seitenflächeder Ausrichtelinse 91a zugewandt sind. Durch Betätigen desMikrometers 121 werden die Ausrichtestifte 122 durchdie vier Ausrichtelöcher 92b eingeschobenund drückenauf die Ausrichtelinse 91a. Dadurch kann die Ausrichtelinse 91a relativzur Objektivoptik 91 bewegt werden.
    [0075] Wird beispielsweise der Drehknopf 121a einerder Ausrichteeinheiten 120 im Uhrzeigersinn gedreht, um die Ausrichtelinse 91a mitdem Schaft 121b zur Mitte des Hauptkörpers 110 hin zu drücken, und wirdgleichzeitig der in der gegenüberliegendenPosition angeordnete Drehknopf 121 im Gegenuhrzeigersinngedreht, um den Schaft 121b von der Mitte des Hauptkörpers 110 wegzubewegen,so bewegt sich die Ausrichtelinse 91a um den gleichen Bewegungsbetragwie der Schaft 121b relativ zu den anderen Linsen der Objektivoptik 91.Das mit dem oben beschriebenen Interferometer 160 erhalteneInterferenzmuster wird von einer nicht gezeigten ladungsgekoppeltenVorrichtung, kurz LCD, eingefangen und auf einem Monitor dargestellt.Der Monteur betätigt alsodie Ausrichtestifte 122 und blickt dabei auf den das Interferenzmusterdarstellenden Monitor, um die Ausrichtelinse 91a zu bewegenund damit die Objektivoptik 91 zu justieren.
    [0076] Ist die Ausrichtung der Objektivoptik 91 durchdie Justierung der Position der Ausrichtelinse 91a beendet,so betätigtder Monteur die Fixiereinheit 150, um die Fixierstange 154 zulösen,entfernt die Ausrichtestifte 122 aus den Ausrichtelöchern 90b undnimmt die Ausrichtelinseneinheit 90a aus der Kammer 111.Nachdem er die Ausrichtelinseneinheit 90a aus der Kammer 111 genommenhat, bringt der Monteur Klebstoff in die Klebstofflöcher 92c ein,um den Klebstoff in den Raum um die an der Ausrichtelinse 91a befestigtenAbstandselemente herum zu füllen.Ist der eingebrachte Klebstoff getrocknet und ausgehärtet, soist der Haltering 93 vollständig festgesetzt. Dadurch wirddie Pressfixierung der Objektivoptik 91 erreicht. Nachdem oben beschriebenen Verfahren werden der Linsentubus 92 unddie Ausrichtelinse 91a mittels der Ausrichtevorrichtung 105 ausgerichtetund fixiert (d.h. die Ausrichtung der Objektivoptik 91 beendet)und die Montage der Ausrichtelinseneinheit 90a beendet.
    [0077] Anschließend setzt der Monteur dieLinseneinheit 90b zusammen. Dabei richtet er den Linsentubus 96 soaus, dass dessen Längsachsein vertikaler Richtung orientiert ist und sich sein Außengewinde 96a obenbefindet, so dass das Innere des Linsentubus 96 mittelsdes Mikroskops von oben betrachtet werden kann. Dann nimmt der Monteurnacheinander die Linsen der Objektivoptik 95 und lässt siein den Linsentubus 96 fallen. Währenddessen überprüft er diePositionen der im unteren Teil des Linsentubus 96 sitzendenLinsen. Sitzen die Linsen in falschen Positionen, d.h. in von denSollpositionen abweichenden Positionen, so justiert der Monteurdie Linsenpositionen mittels der Pinzette. Sitzen alle Linsen derObjektivoptik 95 in dem Linsentubus 96, so wird derHaltering 93 vollständigangezogen, um die Objektivoptik 95 in dem Linsentubus 96 inPressfixierung zu bringen, wodurch die Linseneinheit 90b zusammengesetztist.
    [0078] Die zusammengesetzte Ausrichtelinseneinheit 90a unddie Linseneinheit 90b werden miteinander verbunden, indemder Gewindeteil 92a und der Gewindeteil 96a miteinanderverschraubt werden. Die Linseneinheit 90b wird in die Ausrichtelinseneinheit 90a geschraubt,bis die der Ausrichtelinseneinheit 90a zugewandte Linseder Objektivoptik 95 den Haltering 93 kontaktiert.Die konfokale Objektiveinheit 90 ist dann zusammengesetzt.Werden die Ausrichtelinseneinheit 90a und die Linseneinheit 90b,die nur einen geringen Montagefehler aufweisen, verwendet, so weistauch die konfokale Objektiveinheit 90 nur eine geringeBeeinträchtigungihrer Abbildungsleistung infolge des Montagefehlers auf.
    [0079] Die Erfindung wurde vorstehend anHand eines Ausführungsbeispielsbeschrieben. Sie ist jedoch nicht auf dieses Ausführungsbeispielbeschränktund kann in vielerlei Hinsicht modifiziert werden.
    [0080] Beispielsweise werden in dem obenbeschriebenen Ausführungsbeispieldie Ausrichtelinseneinheit 90a und die Linseneinheit 90b nachAbschluss der Ausrichtung separat zusammengesetzt und anschließend zuder konfokalen Objektivoptik zusammengesetzt. Die Erfindung istjedoch hierauf nicht beschränkt.So könnendie Ausrichtelinseneinheit 90a und die Linseneinheit 90b vorder Ausrichtung zusammengesetzt werden und anschließend dieAusrichtung unter Verwendung der Ausrichtevorrichtung 105 ander zusammengesetzten Ausrichteeinheit 90a vorgenommenwerden.
    权利要求:
    Claims (10)
    [1] Objektiv (85) für ein Endoskop, umfassend eineerste Linseneinheit (90a) mit einem ersten Linsentubus(92) und einer in dem ersten Linsentubus (92)zusammengesetzten ersten Optik (91), die mehrere Linsenenthält,und eine zweite Linseneinheit (90b) mit einem zweiten Linsentubus(96) und einer zweiten Optik (95), die mehrereLinsen enthält.
    [2] Objektiv (85) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass die erste Linseneinheit (90a) ein Fixierelement (93)zum Fixieren der ersten Optik (91) in dem ersten Linsentubus(92) hat, dass der zweite Linsentubus (96) andem ersten Linsentubus (92) montierbar ist, und dass dasFixierelement (93) den beiden Linsentuben (92, 96)so zwischengeschaltet ist, daß eseinen Zwischenraum zwischen den beiden Linsentuben (92, 96)festlegt.
    [3] Objektiv (85) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,dass mindestens eine der beiden Linseneinheiten (90a) eineAusrichtelinse (91a) enthält, die senkrecht zur optischenAchse der jeweiligen Linseneinheit (90a) bewegbar ist.
    [4] Objektiv (85) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,dass die Ausrichtelinse (91a) in der ersten Optik (91)angeordnet ist und dass an dem ersten Linsentubus (96)mehrere Löcher(92b) ausgebildet sind, durch die Teile der Umfangsfläche der Ausrichtelinse(91a) sichtbar sind.
    [5] Objektiv (85) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,dass die Ausrichtelinse (91a) in dem ersten Linsentubus(92) angeordnet und durch Stifte (122), die indie Löcher(92b) eingesetzt sind, bewegbar ist.
    [6] Objektiv (85) nach einem der Ansprüche 3 bis 5,dadurch gekennzeichnet, dass die Ausrichtelinse (91a) soausgebildet ist, dass sie von den in der er sten Optik (91)enthaltenen Linsen diejenige ist, die gegenüber einem Ausrichtefehler amempfindlichsten ist.
    [7] Objektiv (85) nach einem der Ansprüche 3 bis 5,dadurch gekennzeichnet, dass die Ausrichtelinse (91a) soausgebildet ist, dass sie von allen in dem Objektiv (85)enthaltenen Linsen diejenige ist, die gegenüber einem Ausrichtefehler amempfindlichsten ist.
    [8] Objektiv (85) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,dass die Ausrichtelinse (91a) eine Kittlinse ist.
    [9] Objektiv (85) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurchgekennzeichnet, dass der erste Linsentubus (92) über eineSchraubverbindung (92a, 96a) an dem zweiten Linsentubus(96) anbringbar ist.
    [10] Verfahren zur Montage eines Objektivs (85) für ein Endoskop,wobei mehrere Linsen in einem ersten Linsentubus (92)zu einer ersten Optik (91) zusammengesetzt werden, wobeian der Umfangsflächedes ersten Linsentubus (92) mehrere Löcher (92b) ausgebildetsind, die den Zugang zu einer vorbestimmten (91a) der indem ersten Linsentubus (92) angeordneten Linsen ermöglicht, mehrereLinsen in einem zweiten Linsentubus (96), der mit dem erstenLinsentubus (92) koppelbar ist, zu einer zweiten Optik(91) zusammengesetzt werden, Stifte (122)in die Löcher(92b) eingesetzt werden, um die vorbestimmte Linse (91a)in dem ersten Linsentubus (92) zu bewegen und so ihre Ausrichtung zujustieren, die vorbestimmte Linse (91a) in dem erstenLinsentubus (92) fixiert wird und die beiden Linsentuben(92, 96) unter koaxialer Ausrichtung der optischenAchsen der beiden Optiken (91, 95) miteinandergekoppelt werden.
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    引用文献:
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    法律状态:
    2008-12-04| 8127| New person/name/address of the applicant|Owner name: OPTISCAN PTY LTD., NOTTING HILL, VICTORIA, AU Owner name: HOYA CORP., TOKIO/TOKYO, JP |
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