DE4405102C2 - Stereoskopisches Endoskop - Google Patents
Stereoskopisches EndoskopInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein stereoskopisches
Endoskop, das für die stereoskopische Betrachtung von
Gegenständen verwendet wird.
In den letzten Jahren wurden weitgehend Endoskope im medi
zinischen Bereich verwendet, die es ermöglichen, das Innere
einer Körperhöhle durch das Einführen eines langen und dün
nen Einführteils in die Körperhöhle zu betrachten. Ein sol
ches Endoskop ermöglicht es nicht nur, das Innere der Kör
perhöhle zu betrachten, sondern auch verschiedene Arten me
dizinischer Versorgung und Behandlung unter Verwendung
eines Behandlungsinstrumentes durchzuführen, das in einen
im Endoskop vorgesehenen Instrumentenkanal eingeführt wird.
Davon abgesehen, werden Endoskope im industriellen Bereich
zum Betrachten oder Untersuchen von Defekten, Korrosion
usw. innerhalb von Rohrleitungen in Boilern, chemischen An
lagen oder dergleichen oder innerhalb von Motoren von
Autos, Flugzeugen usw. verwendet.
Solche Endoskope werden hinsichtlich der relativen Härte
des Einführteils in zwei Typen unterteilt, und zwar in
Endoskope vom elastischen Typ, deren Einführteil elastisch
ist, so daß es von der Mundhöhle usw. in die Körperhöhle
eingeführt werden kann, die voller Windungen und Krümmungen
ist, und in Endoskope vom starren Typ, deren Einführteil
starr ist und geradlinig zum Abschnitt des zu betrachtenden
Gegenstandes hin eingeführt wird.
Eine flexible Bildleitfaser wird als optische Bildübertra
gungseinrichtung beim Endoskop vom elastischen Typ verwen
det. Bei dem Endoskop vom starren Typ, das ein starres Ein
führteil aufweist, findet ein optisches Übertragungssystem
als Bildübertragungseinrichtung Verwendung.
Ferner können Endoskope im Hinblick auf die jeweils verwen
dete Beobachtungseinrichtung in zwei Typen unterteilt wer
den, und zwar in optische Endoskope, bei denen das Bild di
rekt mit bloßem Auge betrachtet wird, und in elektronische
Endoskope, die eine Festkörper-Bildaufnahmeeinrichtung,
beispielsweise eine CCD-Einrichtung (ladungsgekoppelte Ein
richtung) als bildaufnehmende Einrichtung verwenden.
Die vorstehenden konventionellen Endoskope weisen insofern
ein Problem auf, als daß das Bild, das während der Betrach
tung des Inneren der Körperhöhle erhalten wird, meistens
ein ebenes Bild ohne Tiefe ist. Deshalb ist es bei der en
doskopischen Betrachtung ziemlich schwierig, die genauen,
oftmals winzigen Oberflächenunregelmäßigkeiten der inneren
Wandung der Körperhöhle wahrzunehmen, wobei die Oberflä
chenunregelmäßigkeiten ein bedeutendes diagnostisches Merk
mal darstellen.
Um mit diesem Problem fertig zu werden, wurden stereoskopi
sche Endoskope vorgeschlagen, die es ermöglichen, die Oberflächenunregelmäßigkeiten
der inneren Wandung der Körper
höhle genau wahrzunehmen.
Die japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 57-69839
offenbart ein stereoskopisches Endoskop, bei dem Okulare am
Okularende von zwei Bildleitern vorgesehen sind, die inner
halb des Einführteils angeordnet sind, und bei dem Objek
tivlinsen an den anderen Enden der Bildleiter am vordersei
tigen Ende des Einführteils vorgesehen sind, um es zu er
möglichen, daß das Innere der Körperhöhle stereoskopisch
betrachtet werden kann. Mit diesem stereoskopischen Endo
skop ist es möglich, die innere Wandfläche eines Gegenstan
des durch Einstellen des Konvergenzwinkels, der durch den
Betrachtungspunkt und die beiden Objektivlinsen gebildet
wird, so wahrzunehmen, daß eine stereoskopische Betrachtung
möglich ist. Dieses stereoskopische Endoskop wird bei einem
Endoskop vom elastischen Typ verwendet.
Bei einem Endoskop vom starren Typ, das es ermöglicht, daß
ein Gegenstand stereoskopisch wahrgenommen wird, ist ein
Paar optischer Übertragungssysteme parallel innerhalb des
Einführteils des Endoskops angeordnet, wobei die Bilder,
die entsprechend mittels dieser optischen Übertragungs
systeme erhalten werden, mit Hilfe von Bildaufnahmeeinrich
tungen, beispielsweise CCD-Einrichtungen aufgenommen wer
den. Bei diesem stereoskopischen Endoskop werden elektri
sche Signale, die die Bilder darstellen, die auf den Bild
aufnahmeeinrichtungen abgebildet werden, in Bildsignale um
gewandelt, die auf einem Monitor angezeigt werden, wodurch
es möglich ist, eine stereoskopische Betrachtung durchzu
führen.
Das US-Patent Nr. 4,924,835 offenbart ein stereoskopisches
Endoskop, das ein Paar Lichtübertragungseinrichtungen und
zu den beiden Lichtübertragungseinrichtungen gehörende Ver
schlüsse aufweist, wobei die Bilder, die mittels der Über
tragungseinrichtungen erhalten werden, entsprechend abwechselnd
mit Hilfe der Verschlüsse abgeschirmt werden, wodurch
ein Gegenstand stereoskopisch betrachtet werden kann.
Bei diesen stereoskopischen Endoskopen wird so eine stereo
skopische Betrachtung durch das Erhalten linker und rechter
Bilder des Gegenstandes über die Verwendung eines Paares
optischer Systeme, eines Paares von CCD-Einrichtungen usw.
erhalten.
Bei dem stereoskopischen Endoskop von dem Typ, der mit zwei
CCD-Einrichtungen ausgestattet ist, wird die vertikale Di
mension (die Oben-zu-unten-Beziehung) des Bildes mit Hilfe
der Lage der CCD-Einrichtungen bestimmt. Als eine Folge
dessen stimmt die Oben-zu-unten-Beziehung des Bildes, so
wie dies auf dem Monitor angezeigt wird, nicht immer mit
der Beziehung des Monitors überein. Falls das Endoskop zum
Betrachten des Inneren der Körperhöhle um seine optische
Achse gedreht wird, ändert sich deshalb die Ausrichtung der
CCD-Einrichtungen innerhalb des Einführteils, um die Ge
sichtsfeldrichtung zu verändern, so dass das auf dem Moni
tor angezeigte Bild sich beim Drehen des Endoskops dreht,
was eine Ungleichheit zwischen der Oben-zu-unten-Beziehung
des Monitors und des Bildes bewirkt.
Der Bediener kann die Lagebeziehung zwischen dem Endoskop
und dem Inneren der Körperhöhle deshalb nicht durch das
Blicken auf das auf dem Monitor angezeigte Bild verstehen,
so dass es ziemlich schwierig ist, zum Beispiel das Behand
lungsinstrument, das über den Instrumentenkanal des Endo
skops eingeführt ist, schnell und genau an eine gewünschte
Position zu stellen.
Die US 4,061,135 offenbart ein mit einem Binokular ausge
stattetes Stereoendoskop. An der Rückseite einer Objektiv
linse sind zwei axial versetzte Linsen angeordnet, mit de
ren Hilfe zwei Objektbilder mit Parallaxe erzeugt werden
können. Die beiden Objektbilder werden entsprechend in se
paraten Röhren übertragen und erreichen am proximalen Ende
zwei Relaislinsensysteme, so dass die Bilder über ein Dove-
Prisma in getrennte Ablenkprismen eintreten. Die getrennt
geführten Bilder werden über eine rechte und linke Okularlinse
betrachtet. Das Dove-Prisma ermöglicht es, das dista
le Ende (Einführabschnitt) des Endoskops gegenüber dem pro
ximalen Ende zu drehen, wodurch durch einen am distalen En
de angeordneten, geneigten Spiegel für den Betrachter eine
360° Rundumbeobachtung ohne die Drehung des proximalen En
des ermöglicht wird. Durch ein Getriebe wird eine Drehung
der Halterung für die distalen optischen Elemente um einen
Winkel θ in eine Drehung des Dove-Prismas um den Winkel θ/2
untersetzt, während die proximalen optischen Elemente in
ihrer Halterung ortsfest bleiben.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein stereoskopi
sches Endoskop zu schaffen, bei dem sich die Drehung des
Endoskops um seine optische Achse nicht auf das betrachtete
Bild auswirkt.
Die vorstehende Aufgabe wird mit den Merkmalen des Patent
anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Ge
genstand von Unteransprüchen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend an
hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 den Aufbau eines stereoskopischen Endoskops vom
starren Typ gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,
Fig. 2 den Aufbau eines anderen stereoskopischen Endoskops
vom starren Typ gemäß dem ersten Ausführungsbei
spiel,
die Fig. 3 bis 6 Zeichnungen, die sich auf ein zweites Aus
führungsbeispiel beziehen, wobei
Fig. 3 den Aufbau einer Steuereinrichtung in einem stereo
skopischen Endoskop vom starren Typ darstellt,
Fig. 4 eine Pupillen-Trenneinrichtung (Verschluss) veran
schaulicht,
Fig. 5 den Pupillen-Trennverschluß der Fig. 4 und
Fig. 6 die Verschlußstellungen der Pupillen-Trennein
richtung der Fig. 5 darstellt;
Fig. 7 bis 9 ein drittes Ausführungsbeispiel, wobei
Fig. 7 den Aufbau eines stereoskopischen Schrägsicht-
Endoskops,
Fig. 8 einen Pupillen-Trennverschluß bei dem Aufbau der
Fig. 7 und
Fig. 9 Verschlußstellungen des Pupillen-Trennverschlus
ses der Fig. 8 veranschaulicht;
Fig. 10 ein anderes Beispiel des Pupillen-Trennverschlus
ses;
Fig. 11 den Pupillen-Trennverschluß der Fig. 10, der bei
einem stereoskopischen Schrägsicht-Endoskop ange
ordnet ist;
Fig. 12 das stereoskopische Schrägsicht-Endoskop der Fig.
11, das um 90° gedreht ist;
Fig. 13 den Aufbau eines stereoskopischen Endoskops von
starren Typ gemäß einem vierten Ausführungsbei
spiel;
Fig. 14 den Aufbau eines stereoskopischen Endoskops vom
starren Typ gemäß einem fünften Ausführungsbei
spiel;
Fig. 15 den Aufbau eines stereoskopischen Endoskops vom
starren Typ gemäß einer Modifikation des fünften
Ausführungsbeispiels;
Fig. 16 eine Schnittansicht, die den Aufbau eines anderen
stereoskopischen Endoskops darstellt, das eine
stereoskopische Betrachtung ermöglicht;
Fig. 17 eine Schnittansicht, die den Aufbau eines weite
ren stereoskopischen Endoskops darstellt, das
eine stereoskopische Betrachtung ermöglicht;
Fig. 18 eine Vorderansicht der Festkörper-Bildaufnahme
einrichtung der Fig. 17; und
Fig. 19 ein stereoskopisches Endoskop vom starren Typ,
bei dem der Einführteil vom Bedien-/Halteteil
lösbar ist.
Ein stereoskopisches Endoskop vom starren Typ gemäß dem er
sten Ausführungsbeispiel wird nun unter Bezug auf Fig. 1
beschrieben.
Ein in der Zeichnung dargestelltes, stereoskopisches Endo
skop 1 vom starren Typ dient als Endoskop für eine stereo
skopische Betrachtung eines innerhalb der Körperhöhle be
findlichen Gegenstandes und schließt ein starres Einführ
teil 2 und ein Bedien-/Halteteil 3 ein, das einen relativ
großen Durchmesser aufweist und mit dem Einführteil 2 ver
bunden ist. Ein Kabel 4, das mit einer Steuereinrichtung
verbunden ist, ragt vom rückseitigen Ende des Bedien-/
Halteteils 3 weg.
In dem Einführteil 2 des stereoskopischen Endoskops 1 vom
starren Typ sind ein Objektivlinsensystem 5 und ein Übertragungslinsenabschnitt
6 in dieser Reihenfolge vom vorde
ren Ende aus längs einer optischen Achse angeordnet, um ein
Übertragungslinsensystem 7 auszubilden, das mittels einer
ersten Stützeinrichtung abgestützt ist. Das Objektivlinsen
system 5 besteht aus einer Vielzahl von Linsen und bildet
ein Bild des Gegenstands an dem vorderen Ende des Übertra
gungslinsenabschnitts 6 ab, der eine bildübertragende Ein
richtung ist, die aus einer Vielzahl von Linsengruppen zu
sammengesetzt ist. Dieses Bild wird über die Linsengruppen
zu einer Pupillen-Trenneinrichtung übertragen, die in dem
Bedien-/Halteteil 3 angeordnet ist. Bei diesem Ausführungs
beispiel besteht die Pupillen-Trenneinrichtung aus einem
Pupillen-Trennprisma 8.
Das Pupillen-Trennprisma 8 teilt das Bild, das über das
Übertragungslinsensystem 7 übertragen wird, in ein linkes
und ein rechtes Bild auf. Zu diesem Zweck ist das Pupillen-
Trennprisma 8 z. B. als ein dreieckiges Prisma ausgebildet,
das in einer Lage derart gesichert ist, daß seine Spitze in
der optischen Achse des Übertragungslinsensystems 7 liegt
und seine zwei Reflexionsflächen mit einem Winkel von 45°
bezüglich der optischen Achse ausgerichtet sind.
Deshalb wird das Bild, das über das Übertragungslinsen
system 7 übertragen wird, um auf das Pupillen-Trennprisma 8
aufzutreffen, durch die beiden Reflexionsflächen in zwei
Richtungen, jeweils senkrecht zur optischen Achse reflek
tiert, um so in ein linkes und ein rechtes Bild aufgeteilt
zu werden.
Das linke Bild, das mittels des Pupillen-Trennprismas 8 er
halten wird, wird über ein Abbildungsobjektiv 9a übertragen
und mit Hilfe eines Spiegels 10a reflektiert, um auf einer
CCD-Einrichtung 11a abgebildet zu werden, die die Bild
erzeugungs- bzw. Bildaufnahmeeinrichtung für das linke Bild
darstellt. Ein das linke Bild darstellendes elektrisches
Signal, das so an der CCD-Einrichtung 11a erzeugt wird,
wird der Steuereinrichtung zugeführt. In ähnlicher Weise
wird das rechte Bild, das durch die Auftrennung infolge des
Pupillen-Trennprismas 8 erhalten wird, über ein Abbildungs
objektiv 9b übertragen und mit Hilfe eines Spiegels 10b re
flektiert, um auf einer CCD-Einrichtung 11b abgebildet zu
werden, die die Bildaufnahmeeinrichtung für das rechte Bild
darstellt. Ein das rechte Bild darstellendes elektrisches
Signal, das an der CCD-Einrichtung 11b erzeugt wird, wird
der Steuereinrichtung ebenfalls zugeführt.
Die Pupillen-Trenneinrichtung 8, die Abbildungsobjektive 9a
und 9b, die Spiegel 10a und 10b und die CCD-Einrichtungen
ha und hib sind in einem Drehabschnitt 12 befestigt, der
eine zweite Stützeinrichtung ausbildet, die sich innerhalb
des Bedien-/Halteteils 3 dreht, das im wesentlichen zylin
drisch ausgebildet ist. Ein Drehmechanismus 13, beispiels
weise ein Motor, ist als Dreheinrichtung am bzw. im Drehab
schnitt 12 vorgesehen, der mit Hilfe der Antriebskraft des
Drehmechanismus 13 um eine in Längsrichtung des Endoskops 1
verlaufende Achse herum gedreht wird.
Zwischen der Vielzahl von Linsen, die das Objektivlinsen
system 5 ausbilden, liegt eine Pupillenblende bzw. ein Pu
pillenteil 14, das durch gegenüberliegende Pfeile darge
stellt wird. Durch das Steuern des Öffnens/Schließens des
Pupillenteils 14 variiert der Pupillenbereich des Objektiv
linsensystems 5. Es ist auch möglich, daß das Pupillenteil
14 an einer der Stellen angeordnet wird, die durch die ge
strichelten Linien 14a und 14b verdeutlicht werden.
Weiterhin ist ein optisches System zum Beleuchten des zu
betrachtenden Gegenstandes innerhalb des stereoskopischen
Endoskops 1 vom starren Typ vorgesehen.
Die vorstehend genannte Steuereinrichtung steuert die An
steuerung der CCD-Einrichtungen 11a und 11b, die Drehung
des Drehmechanismus 13, den Betrag des Öffnens/Schließens
des Pupillenteils 14, die Menge des Lichts, das zum opti
schen Beleuchtungssystem geliefert wird, usw.
Nachfolgend wird der Betrieb des stereoskopischen Endoskops
1 vom starren Typ veranschaulicht, das den vorstehend be
schriebenen Aufbau aufweist.
Wie dies in Fig. 1 dargestellt ist, wird das Bild über das
Objektivlinsensystem 5 übertragen und am vorderen Ende des
Übertragungslinsenabschnitts 6 abgebildet, in dem es einmal
oder mehrmals an Übertragungsstellen in ein rechtes und ein
linkes Bild aufgeteilt bzw. getrennt wird. Damit das linke
Bild, das auf der linken Seite des Pupillenteils 14 des Ob
jektivlinsensystems 5 einfällt, mit dem linken Auge und das
rechte Bild, das auf der rechten Seite des Pupillenteils 14
einfällt, mit dem rechten Auge betrachtet werden kann,
trennt das Pupillen-Trennprisma 8 das Bild in Bezug auf die
optische Achse der Übertragungslinsen in ein linkes und ein
rechtes Bild auf. Die getrennten Bilder werden mittels der
Abbildungsobjektive 9a bzw. 9b und der reflektierenden
Spiegel 10a bzw. 10b übertragen und auf der CCD-Einrichtung
11a bzw. 11b abgebildet.
Die elektrischen Signale, die die auf den CCD-Einrichtungen
11a und 11b erzeugten Bilder darstellen, werden in der
Steuereinrichtung einer Signalverarbeitung unterzogen, so
daß das linke und das rechte Bild abwechselnd, beispiels
weise 30 mal pro Minute auf einem Monitorbildschirm ange
zeigt werden. Durch das Betrachten des Monitorbildschirms
über abgeschattete bzw. dunkelgesteuerte Gläser bzw. eine
Brille ist es für den Betrachter möglich, das auf dem Moni
tor angezeigte Bild stereoskopisch wahrzunehmen.
Die linke und die rechte Linse der abgeschatteten Gläser
werden synchron zur wechselnden Anzeige des linken und des
rechten Bildes auf dem Monitorbildschirm abgeschattet, so
daß der den Monitorbildschirm betrachtende Beobachter ein
Bild mit stereoskopischer Tiefe aufgrund des Nachbildeffek
tes der abgeschatteten Gläser erhält.
Unter der Annahme, daß die Dimension senkrecht zur Ebene
der Fig. 1 die vertikale Dimension des stereoskopischen
Endoskops 1 vom starren Typ ist und daß die vertikale Di
mension des Endoskops 1, das in die Körperhöhle eingeführt
ist, mit der vertikalen Dimension der Körperhöhle zusammen
fällt, kann das Bild auf dem Monitorbildschirm mit der
Oben-zu-Unten-Beziehung des Endoskopbildes angezeigt wer
den, die mit der des Monitorbildschirms durch Beibehalten
des Drehabschnitts 12 in einer festen Stellung überein
stimmt.
Falls die vertikale Dimension des Endoskops 1 während der
Betrachtung verändert wird, was eine Unstimmigkeit zwischen
der Oben-zu-Unten-Beziehung des Endoskopbildes, wie dieses
auf dem Monitorbildschirm angezeigt wird, und der Oben-zu-
Unten-Beziehung des Monitorbildschirms verursacht, so wird
nur der Drehabschnitt 12 mit Hilfe des Drehmechanismus 13
um einen dieser Unstimmigkeit entsprechenden Betrag ge
dreht, ohne das Endoskop 1 selbst zu drehen, wodurch die
Oben-zu-Unten-Beziehung des Endoskopbildes, das auf dem Mo
nitorbildschirm angezeigt wird, mit der des Monitorbild
schirms in Übereinstimmung gebracht wird.
Da das Übertragungslinsensystem 7 und das Pupillen-Trenn
prisma 8 längs der gleichen optischen Achse angeordnet
sind, ist es möglich, die Richtung der stereoskopischen Be
trachtung bezüglich der optischen Achse allein durch das
Drehen des Drehabschnitts 12 zu verändern.
Auf diese Weise ist es für den Benutzer möglich, die verti
kale Dimension des auf dem Monitorbildschirm angezeigten
Bildes mit der Oben-zu-Unten-Beziehung des Endoskops in
Übereinstimmung zu bringen. Deshalb kann die Lagebeziehung
innerhalb der Körperhöhle direkt durch das Blicken auf den
Monitorbildschirm erkannt werden, so daß das Behandlungsin
strument usw. schnell und genau bedient werden kann, wo
durch im wesentlichen dessen Arbeitsleistung verbessert
wird.
Da die Bauteile vom Übertragungslinsensystem 7 bis zum Pu
pillen-Trennprisma 8 als ein optisches System mit einer
einzigen optischen Achse ausgebildet sind, kann der Durch
messer des Einführteils im Vergleich zu dem eines stereo
skopischen Endoskops verringert werden, bei dem ein opti
sches System mit zwei optischen Achsen innerhalb des Ein
führteils angeordnet ist.
Ferner kann durch das Weglassen des Drehabschnitts 12 und
des Drehmechanismus 13 beim vorstehend beschriebenen Aufbau
ein preisgünstiges stereoskopisches Endoskop erhalten wer
den, das, obgleich es keine Unstimmigkeit bezüglich der La
gebeziehung zwischen dem Endoskop und dem auf dem Monitor
bildschirm angezeigten Bild ausgleichen kann, ein Einführ
teil mit einem verringerten Durchmesser aufweist. Weiterhin
besteht nur eine entfernte Wahrscheinlichkeit, daß eine Un
stimmigkeit zwischen dem linken und dem rechten Bild auf
tritt.
Das Bildaufnahmesystem dieses Ausführungsbeispiels ist
sowohl auf Farbbild-Endoskope vom seriellen als auch solche
vom simultanen Typ anwendbar.
Das linke und das rechte Bild können gleichzeitig auf dem
Monitor angezeigt werden, anstelle abwechselnd, wie dies
vorstehend beschrieben ist.
Weiterhin ist es auch möglich, drei oder mehr der vorste
henden Pupillen-Trenneinrichtungen vorzusehen, wobei zwei
davon für die stereoskopische Beobachtung ausgewählt wer
den. In diesem Fall fällt die Anzahl von Abbildungsobjekti
ven und CCD-Einrichtungen, die in dem Bedien-/Halteteil angeordnet
sind, mit der Anzahl von zu bewirkenden Trennungen
zusammen, was eine Zunahme der Anzahl von Bauteilen zur
Folge hat. Jedoch kann damit durch die Kombination solch
eines Aufbaus mit der Dreheinrichtung eine Lageunstimmig
keit schnell ausgeglichen werden.
Auch können anstelle einer Bildaufnahmeeinrichtung, die aus
einer Festkörper-Bildaufnahmeeinrichtung, beispielsweise
einer CCD-Einrichtung besteht, Okulare vorgesehen werden,
wodurch es möglich ist, das Bild mit dem bloßen Auge ste
reoskopisch zu betrachten.
Die Fig. 2 stellt eine Modifikation des ersten Ausführungs
beispiels dar. Bei einem Endoskop 21 sind die Spiegel 10a,
10b weggelassen und die CCD-Einrichtungen 11a, 11b entspre
chend senkrecht zur optischen Achse des Übertragungslinsen
systems 7 im Drehabschnitt 12 befestigt. Je nach dem Refle
xionswinkel der Reflexionsfläche des Pupillen-Trennprismas
8 können die Abbildungsobjektive 9a, 9b und die CCD-Ein
richtungen 11a, 11b auch zwischen den genannten Stellungen
ausgerichtet werden.
Das zweite Ausführungsbeispiel wird nun unter Bezug auf die
Fig. 3 bis 6 beschrieben.
Die Fig. 3 stellt ein stereoskopisches Endoskop 22 vom
starren Typ dar, bei dem zusätzlich zum Übertragungslinsen
system 7 des ersten Ausführungsbeispiels ein anderes opti
sches System hinter diesem vorgesehen ist, wobei die zwei
Systeme zusammen ein einziges bilderzeugendes optisches
System ausbilden. Weiterhin wird bei diesem Ausführungsbei
spiel nur eine Bildaufnahmeeinrichtung verwendet. Um Bilder
mit einer Parallaxe zu erhalten, wird deshalb ein Pupillen-
Trennverschluß als Pupillen-Trenneinrichtung vorgesehen.
Dieser Pupillen-Trennverschluß macht selektiv unterschied
liche Bereiche der Pupille in dem abbildenden bzw. bild
erzeugenden optischen System durchlässig. Die Bauteile, die
gleich denen des ersten Ausführungsbeispiels sind, werden
mit den gleichen Bezugszeichen benannt und eine Beschrei
bung dieser Bauteile ist deshalb entbehrlich.
Wie dies in Fig. 3 dargestellt ist, sind in einem stereo
skopischen Endoskop 22 vom starren Typ ein Pupillen-Trenn
verschluß 23, ein Abbildungsobjektiv 24 und eine CCD-Ein
richtung 25 in der in Fig. 4 dargestellten Reihenfolge hin
ter einer Linse 6a angeordnet, die an dem hintersten Ende
des Übertragungslinsenabschnitts 6 angeordnet ist.
Wie dies in Fig. 4 dargestellt ist, ist der Pupillen-Trenn
verschluß 23 als eine Scheibe mit einem kreisförmigen Ver
schlußloch 23a ausgebildet, um eine Parallaxe vorzusehen.
Die zentrale Achse der Scheibe, die den Pupillen-Trennver
schluß 23 ausbildet, fällt mit der optischen Achse des
Übertragungslinsensystems 7 zusammen, wobei der Pupillen-
Trennverschluß 23 um diese zentrale Achse drehbar ist. Die
Parallaxe, die durch den Verschluß 23 vorgesehen wird,
nimmt im Verhältnis zur Wegstrecke zwischen der zentralen
Achse und dem im Pupillen-Trennverschluß 23 ausgebildeten
Verschlußloch 23a zu.
Das Abbildungsobjektiv 24 ist hinter dem Pupillen-Trennver
schluß 23 angeordnet, wobei seine optische Achse mit der
des Übertragungslinsensystems 7 zusammenfällt. Sie bildet
nur diejenigen Bilder des Gegenstandes, die über das Ver
schlußloch 23a übertragen wurden, auf der Bildfläche 25a
der CCD-Einrichtung 25 ab. Elektrische Signale, die die auf
der CCD-Einrichtung 25 abgebildeten Bilder darstellen, wer
den über eine Signalleitung 26 einer Steuereinrichtung 27
zugeführt.
Wie dies in Fig. 5 dargestellt ist, werden die Bilder des
Gegenstandes auf der CCD-Einrichtung 25 abgebildet, wenn
das Verschlußloch 23a beim Drehen des Pupillen-Trennver
schlusses 23 um seine zentrale Achse eine obere, eine
rechte, eine untere und eine linke Verschlußstellung durch
läuft. Das heißt, die Bilderfassung bzw. das Bildaufnehmen
mit Hilfe der CCD-Einrichtung 25 wird jedesmal vorgenommen,
wenn das Verschlußloch 23a eine der vier Verschlußstellun
gen durchläuft. Das sind die obere, die rechte, die untere
und die linke Stellung, wie dies in Fig. 6 dargestellt ist.
Licht, das bei der oberen, der rechten, der unteren und der
linken Verschlußstellung über das Verschlußloch 23a über
tragen wird, bildet ein oberes, ein rechtes, ein unteres
bzw. ein linkes Bild auf der CCD-Einrichtung 25 ab. Die so
abgebildeten Bilder entsprechen Einfallbildern, die durch
die Pupillentrennung in einen oberen, einen rechten, einen
unteren und einen linken Teil in dem Übertragungslinsen
system 7 erhalten werden. Demzufolge wird eine Parallaxe
zwischen dem oberen und dem unteren Bild und zwischen dem
linken und dem rechten Bild erzeugt.
In der Steuereinrichtung 27 werden die elektrischen Si
gnale, die von der CCD-Einrichtung 25 geliefert werden,
einer Signalverarbeitung unterzogen und dann zum Anzeigen
von Bildern an Monitore 28 und 29 abgegeben, die eine ste
reoskopische Betrachtung ermöglichen.
Die von der CCD-Einrichtung 25 ausgegebenen elektrischen
Signale werden mit Hilfe eines A/D-Umsetzers 30 in der
Steuereinrichtung 27 umgewandelt und über einen Schalter 31
übertragen, der synchron zur Änderung der Stellung des Ver
schlußlochs 23a betrieben wird, um so in einem Speicher 32a
für das obere Bild, einem Speicher 32b für das rechte Bild,
einem Speicher 32c für das untere Bild und einem Speicher
32d für das linke Bild sequentiell abgespeichert zu werden,
die zu der oberen, der rechten, der unteren bzw. der linken
Stellung des Verschlußlochs 23a gehören.
Nachfolgend wird das Auslesen aus jedem der Bildspeicher
beschrieben.
Die im oberen Bildspeicher 32a und jene im unteren Bild
speicher 32c gespeicherten Bildsignale werden über einen
Schalter 33a als A-Bereich-Bildsignale bzw. C-Bereich-Bild
signale ausgelesen, und dann werden A- und C-Bereich-Bilder
abwechselnd auf dem Monitor 28 angezeigt. Gleichfalls wer
den die in dem rechten Bildspeicher 32b und jene in dem
linken Bildspeicher 32d gespeicherten Bildsignale über
einen Schalter 33b ausgelesen, um abwechselnd als B- und D-
Bereich-Bilder auf dem Monitor 29 angezeigt zu werden.
Das Einschreiben der Signale in die Bildspeicher 32a, 32b,
32c und 32d und das Auslesen der Signale aus diesen sowie
der Betrieb der Schalter 31, 33a und 33b werden über die
Drehung des Pupillen-Trennverschlusses 23 gesteuert.
Dadurch kann der Benutzer unter Verwendung des stereoskopi
schen Endoskops 22 vom starren Typ mit der oben beschriebe
nen Steuerung gleichzeitig über zwei Monitore stereoskopi
sche Bilder mit einer Oben-/Unten- und mit einer Links-
/Rechts-Parallaxe betrachten.
Im Fall des wie oben beschrieben aufgebauten stereoskopi
schen Endoskops 22 ist das Bildaufnahmesystem vom simulta
nen Typ aus der Sicht des Aufbaus leichter anwendbar. Wenn
das serielle Farbbild-Bildaufnahmesystem auf dieses Endo
skop 22 angewendet wird, ist es notwendig, die Farbbeleuch
tung mit dem dreifachen der Drehgeschwindigkeit des Blen
dentrennverschlusses zu synchronisieren oder eine Dreifarb-
Bildaufnahme mit drei Drehungen des Pupillen-Trennver
schlusses zu bewirken. Im letzteren Fall muß die Bildspei
cherkapazität dreimal so groß sein.
Für die Signalverarbeitung genügt der Aufbau von entweder
dem Oben-/Unten- oder dem Links-/Rechts-System der in Fig.
3 dargestellten Steuereinrichtung 27.
Als nächstes wird das dritte Ausführungsbeispiel des ste
reoskopischen Endoskops unter Bezug auf die Fig. 7 bis 9
beschrieben.
Bei einem stereoskopischen Endoskop 22 vom starren Typ ge
mäß dem dritten Ausführungsbeispiel wird das Einfallbild
eines Gegenstands mit Hilfe eines Pupillen-Trennverschlus
ses 23 wie beim zweiten Ausführungsbeispiel in ein rechtes
und ein linkes Bild getrennt. Im Drehabschnitt 12, in dem
der Pupillen-Trennverschluß 23 und eine CCD-Einrichtung 25
angeordnet sind und der die zweite Stützeinrichtung ausbil
det, ist ein Gewicht 61 oder dergleichen in einer Lage so
befestigt, daß der Drehabschnitt 12 in einer ortsfesten
Lage gehalten wird, wodurch jede Drehung des Monitorbildes
beim Drehen des Endoskops 22 automatisch korrigiert wird.
Das stereoskopische Endoskop 22 dieses Ausführungsbeispiels
ist ein Schrägsicht-Endoskop, das ein Gesichtsfeld schräg
über dem Vorderende des Einführteils 2 aufweist.
Wie dies in Fig. 7 dargestellt ist, sind bei dem stereosko
pischen Endoskop 22 vom starren Typ dieses Ausführungsbei
spiels der Pupillen-Trennverschluß 23 und die CCD-Einrich
tung 25 innerhalb des Drehabschnitts 12 in der optischen
Achse des Übertragungslinsenabschnitts 6 angeordnet, wobei
der Drehabschnitt 12 um diese optische Achse drehbar ist.
Da das Gewicht 61, wie dies vorstehend beschrieben ist, an
dem Drehabschnitt 12 befestigt ist, werden der Pupillen-
Trennverschluß 23 und die CCD-Einrichtung 25 durch die Gra
vitationskraft stets in der richtigen Lage gehalten.
Die CCD-Einrichtung 25 dieses Ausführungsbeispiels ist über
eine Signalleitung 26 elektrisch mit einer Steuereinrich
tung 27 verbunden, die im wesentlichen die gleiche ist, wie
die Steuereinrichtung beim zweiten Ausführungsbeispiel.
Deshalb werden, wie dies in den Fig. 8 und 9 dargestellt
ist, das rechte und das linke Bild auf der CCD-Einrichtung
25 über das Verschlußloch 23a abgebildet. Die Bildaufnahmesignale,
die von der CCD-Einrichtung 25 abgegeben werden,
werden der Signalverarbeitung zum Anzeigen eines Bildes un
terzogen, das auf einem Monitor 29 stereoskopisch betrach
tet werden kann.
Das linke und das rechte Bild, die über das Verschlußloch
23a des Pupillen-Trennverschlusses 23 übertragen werden,
werden in einem Speicher 32b für das linke Bild bzw. einem
Speicher 32d für das rechte Bild abgespeichert und die in
diesen Bildspeichern abgespeicherten Bildsignale werden zum
Anzeigen auf dem Monitorbildschirm abwechselnd ausgelesen.
Aufgrund des vorstehend beschriebenen Aufbaus, bei dem ein
Gewicht 61 an dem um die optische Achse herum drehbaren
Drehabschnitt 12 befestigt ist und bei dem der Pupillen-
Trennverschluß 23 und die CCD-Einrichtung 25 in der opti
schen Achse des Übertragungslinsensystems angeordnet sind,
ist es möglich, den Pupillen-Trennverschluß 23 und die CCD-
Einrichtung 25 infolge der Gravitationskraft stets in der
richtigen Lage zu halten, selbst wenn das Endoskop 22 ge
dreht wird.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist es möglich, eine Gravi
tationserfassungseinrichtung anstelle des Gewichts 61 vor
zusehen. Durch die Steuerung der Dreheinrichtung aufgrund
einer Bodendimension bzw. -richtung, wie sie durch die Gra
vitationserfassungseinrichtung erfaßt wird, kann die Boden
richtung des auf dem Monitorbildschirm angezeigten Bildes
automatisch mit der aktuellen Boden- (Gravitations-) Rich
tung in Übereinstimmung gebracht werden.
Weiterhin ist es möglich, nicht nur die Bodenrichtung des
im Monitor angezeigten Bildes in Übereinstimmung mit der
Gravitationsrichtung zu bringen, sondern auch eine Anzeige
zu bewirken, bei der der Betrachter die Orientierung will
kürlich festsetzt, beispielsweise entsprechend der Lagebe
ziehung zwischen dem Betrachter und dem Monitor, und zwar
in Abhängigkeit von der Bedingung, unter der das Endoskop
verwendet wird.
Die anderen Effekte und Vorteile dieses Ausführungsbei
spiels sind die gleichen wie jene bei den vorstehenden Aus
führungsbeispielen.
Nun wird ein anderes Ausführungsbeispiel des Pupillen-
Trennverschlusses beschrieben.
Die Fig. 10 stellt einen Pupillen-Trennverschluß 23 dar,
der aus einer Kombination polarisierender Platten und einer
Flüssigkristallzelle besteht. Wie dies in der Zeichnung
dargestellt ist, umfaßt der Pupillen-Trennverschluß 23 eine
polarisierende Platte 23c, die eine erste polarisierende
Einrichtung darstellt und die aus einem rechten und einem
linken polarisierenden Plattenteil zusammengesetzt ist, de
ren jeweilige Polarisierungsrichtung sich mit der der ande
ren kreuzt, beispielsweise eine in 0°-Richtung und die an
dere in 90°-Richtung. Der Pupillen-Trennverschluß 23 umfaßt
weiter eine Flüssigkristallzelle 23d, die eine Polarisati
onsebenen-Dreheinrichtung mit der Funktion ausbildet, die
Polarisationsebene des einfallenden Lichts zu drehen, und
eine polarisierende Platte 23e, die eine zweite polarisie
rende Einrichtung darstellt und deren Polarisationsrichtung
die gleiche ist, wie die einer der Polarisationsrichtungen
der polarisierenden Platte 23c. Durch das Steuern einer an
die Flüssigkristallzelle 23d angelegten Spannung wird das
Schalten zwischen dem Zustand, bei dem das auf die Flüssig
kristallzelle 23d einfallende Licht ausgegeben wird, so wie
dies ist, und dem Zustand bewirkt, bei dem die Polarisati
onsebene des einfallenden Lichts um 90° gedreht wird, bevor
das Licht ausgegeben wird. Aufgrund dieser Anordnung wird
Licht, das über nur einen der polarisierenden Plattenteile
der polarisierenden Platte 23c übertragen wurde, dem einen
in 0°-Richtung und dem anderen in 90°-Richtung, von der polarisierenden
Platte 23e ausgegeben, wodurch die Pupillen
trennung bewirkt wird.
Die Fig. 11 und 12 stellen ein stereoskopisches
Schrägsicht-Endoskop 22 vom starren Typ dar, das mit dem
vorstehend beschriebenen Pupillen-Trennverschluß 23 ausge
stattet ist. Aufgrund des Drehabschnitts 12 mit dem Gewicht
61 können der Pupillen-Trennverschluß 23 und die CCD-Ein
richtung 25 dieses Endoskops 22 in der richtigen Lage be
züglich der Gravitationskraft gehalten werden, wie dies im
Fall des stereoskopischen Endoskops 22 vom starren Typ des
dritten Ausführungsbeispiels der Fall ist, selbst falls das
Endoskop 22 gedreht wird.
Deshalb wird die Oben-zu-Unten-Beziehung des Endoskopbil
des, das auf dem Monitorbildschirm angezeigt wird, nicht
mit der Drehung des Endoskops 22 verändert.
Da die Lage der CCD-Einrichtung 25 auch frei von einer Dre
hung ist und konstant in einer ortsfesten Lage gehalten
wird, wird das Kabel 26, das sich von der CCD-Einrichtung
25 nach außen hin erstreckt, ferner davor geschützt, ver
dreht zu werden.
Die Fig. 13 stellt ein stereoskopisches Schägsicht-Endoskop
22 vom starren Typ gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel
dar. Im Gegensatz zu dem in Fig. 1 dargestellten Ausfüh
rungsbeispiel verwendet das vierte Ausführungsbeispiel
einen Aufbau, bei dem das Gewicht 61 wie bei dem in Fig. 7
dargestellten Ausführungsbeispiel an dem Drehabschnitt 12
befestigt ist.
Das das Gewicht 61, das den Drehabschnitt 12 hinsichtlich
der Gravitationsrichtung ortsfest hält, an dem Drehab
schnitt 12 befestigt ist, wird der Bildaufnahmeabschnitt
hinsichtlich der Gravitationsrichtung wie beim dritten Aus
führungsbeispiel daran gehindert, sich zu drehen, selbst
wenn das Endoskop 22 gedreht wird, so daß das auf dem Moni
tor angezeigte Bild frei von einer Drehung ist.
Die Fig. 14 stellt ein stereoskopisches Endoskop 22 vom
starren Typ gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel dar. Im
Gegensatz zum in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel
ist beim fünften Ausführungsbeispiel ein Aufbau gewählt,
bei dem anstelle des Vorsehens des Drehabschnitts 12 das
Einführteil 2 des Endoskops 22 in ein vorderes und ein
rückwärtiges Teil 2a bzw. 2b getrennt ist, die sich relativ
zueinander um die optische Achse des Übertragungslinsen
systems 7 drehen können, das heißt, um die optische Achse
des optischen Systems des Endoskops 22.
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel kann der Benutzer den Be
dien-/Halteteil 3 halten, der mit dem rückwärtigen Teil 2b
des Einführteils 2 verbunden ist und das Bildaufnahmesystem
enthält, wobei er den Vorderteil 2a des Einführteils 2
dreht, während er den Bedien-/Halteteil 3 hinsichtlich der
Gravitationsrichtung ortsfest hält.
Die Fig. 15 stellt eine Modifikation des Ausführungsbei
spiels der Fig. 14 dar. Bei dieser Modifikation sind das
Einführteil 2 und der Bedien-/Halteteil 3 getrennt und re
lativ zueinander um die optische Achse des optischen
Systems des Endoskops 22 drehbar. Ferner sind bei dieser
Modifikation Linsen 64 und 65 am hinteren Ende des Einführ
teils 2 bzw. am vorderen Ende des Bedien-/Halteteils 3 an
geordnet, die den Lichtfluß in dem Gelenkteil (Drehteil)
zwischen dem Einführteil 2 und dem Bedien-/Halteteil 3 in
einen parallelen Strahl umwandeln.
Deshalb ist es mit dieser Modifikation möglich, eine Ver
schlechterung des Bildes zu verhindern, selbst wenn etwas
Spiel in Längsrichtung des Drehabschnitts vorliegt.
Die Fig. 16 stellt ein stereoskopisches Endoskop 35 vom
starren Typ dar. Dieses umfaßt in seinem starren, dünnen
und engen Einführteil eine Objektivlinse 36, Abbildungsob
jektive 37a und 37b mit einem Durchmesser, der geringer als
der der Objektivlinse 36 ist, einen Übertragungslinsenab
schnitt 38, der aus einer Vielzahl von Linsen zum separaten
Übertragen zweier Bilder zusammengesetzt ist, die mit Hilfe
der beiden Abbildungsobjektive 37a bzw. 37b abgebildet wer
den, und eine CCD-Einrichtung 39 zum Aufnehmen eines Bil
des, das durch ein Abbildungsobjektiv 38a erzeugt wird, das
am hintersten Ende des Übertragungslinsenabschnitts 38 an
geordnet ist, wobei die vorstehenden Bauteile in dieser
Reihenfolge vom vorderen Ende des Einführteils aus angeord
net sind. Wie bei den vorstehend beschriebenen stereoskopi
schen Endoskopen ist das stereoskopische Endoskop 35 vom
starren Typ so aufgebaut, daß ein linkes und ein rechtes
Bild mittels Pupillentrennung erhalten werden kann.
Licht vom zu betrachtenden Gegenstand wird teilweise über
die Objektivlinse 36 und das Abbildungsobjektiv 37a und
teilweise über die Objektivlinse 36 und das Abbildungsob
jektiv 37b übertragen, um zwei Bilder zu erzeugen, die be
züglich der optischen Achse getrennt werden, und zwar hin
ter diesen Abbildungsobjektiven 37a bzw. 37b, die mit Hilfe
eines (nicht dargestellten) Abschattungselements verdunkelt
werden, um so optisch voneinander getrennt zu werden, damit
das über ein Abbildungsobjektiv 37a oder 37b übertragene
Bild nicht mit dem über das andere Abbildungsobjektiv 37b
bzw. 37a übertragenen Bild überlagert abgebildet wird.
Die zwei mit Hilfe der Abbildungsobjektive 37a bzw. 37b ab
gebildeten Bilder werden über den Übertragungslinsenab
schnitt 38 nach hinten übertragen, um zwei Bilder mit einer
Parallaxe auf der CCD-Einrichtung 39 abzubilden. Wie bei
den vorstehenden Ausführungsbeispielen unterliegen die von
der CCD-Einrichtung 39 ausgegebenen elektrischen Signale
einer Signalverarbeitung und werden auf einem Monitor angezeigt,
was dem Betrachter eine stereoskopische Betrachtung
des Gegenstandes ermöglicht.
Da das stereoskopische Endoskop 35 vom starren Typ ein auf
einer einzigen Achse liegendes optisches System aufweist,
besteht nur eine entfernte Möglichkeit, daß ein Unterschied
zwischen dem rechten und dem linken Bild auftritt. Weiter
hin ist es preisgünstiger als das Endoskop mit auf zwei
Achsen liegenden optischen Systemen.
Die Fig. 17 und 18 stellen ein stereoskopisches Endoskop 40
vom starren Typ dar, das durch Weglassen des Übertragungs
linsenabschnitts vom Endoskop 35, das in Fig. 16 darge
stellt ist, und dem Anordnen einen CCD-Einrichtung 39 in
dessen vorderem Endabschnitt ausgebildet ist. Zwischen den
Abbildungsobjektiven 37a und 37b ist ein Blenden- bzw. Ab
schirmelement 41 vorgesehen, das sich bis zur Oberfläche
der CCD-Einrichtung 39 hin erstreckt.
Die anderen strukturellen Merkmale und Wirkungen des ste
reoskopischen Endoskops 40 vom starren Typ sind die glei
chen wie jene des in Fig. 16 dargestellten, so daß deren
Beschreibung entbehrlich ist.
Die Fig. 19a und 19b stellen ein stereoskopisches Endoskop
43 vom starren Typ dar, das für eine stereoskopische Be
trachtung zwei optische Übertragungssysteme 44a und 44b und
ein Paar CCD-Einrichtungen 45a und 45b einschließt, die als
Bildaufnahmeeinrichtungen zum Aufnehmen von über die opti
schen Übertragungssysteme 44a bzw. 44b übertragenen Bildern
dienen.
Das stereoskopische Endoskop 43 vom starren Typ umfaßt ein
starres Einführteil 46 und ein Bedien-/Halteteil 47, das
einen relativ großen Durchmesser aufweist und mit dem Ein
führteil 46 verbunden ist. Die optischen Übertragungs
systeme 44a und 44b, die in dem Einführteil 46 enthalten
sind, sind mit Hilfe eines (nicht dargestellten) Abschirm
elements voneinander abgeschirmt.
Das Bedien-/Halteteil 47 ist aus einem Abdeckelement 47a an
der Vorderseite und einem Halteteilkörper 47b zusammenge
setzt, die voneinander getrennt sind, um so lösbar mit
Hilfe einer Schraubeinrichtung oder dergleichen in Eingriff
gebracht zu werden. Ferner steht ein vorspringender Ab
schnitt auf der Rückseite des Halteteilkörpers 47b mit
einem rückwärtigen Teil 47c über eine Schraubeinrichtung
lösbar in Eingriff. Ein aus einem Kunststoffmaterial oder
dergleichen hergestellter Kabelschutz 49 ist am rückwärti
gen Ende des rückwärtigen Teils 47c vorgesehen, um so ein
Kabel 48 zu umhüllen. Ferner ist zwischen dem Abdeckelement
47a und dem Halteteilkörper 47b ein Dichtungselement 47d
vorgesehen, um den Innenraum, der durch die Schraubverbin
dung von Abdeckelement 47a und Halteteilkörper 47b festge
legt ist, wasserdicht zu halten.
Innerhalb des Abdeckelements 47a des Bedien-/Halteteils 47
ist ein Prisma 50 vorgesehen, um die Bilder, die über das
optische Übertragungssystem 44a und 44b übertragen werden,
in Richtungen jeweils senkrecht zur optischen Achse zu re
flektieren. Ferner enthält das Abdeckelement 47a des Be
dien-/Halteteils 47 Spiegel 51a und 51b, um die beiden
durch das Prisma 50 reflektierten Bilder in Richtungen
parallel zu den optischen Achsen des optischen Übertra
gungssystems zu reflektieren, und Abbildungsobjektive 52a
und 52b zum Abbilden der durch die Spiegel 51a bzw. 51b re
flektierten Bilder.
Der Halteteilkörper 47b des Bedien-/Halteteils 47 weist ein
Abdeckglas 53 nahe seiner vorderseitigen Öffnung auf. Fer
ner enthält der Halteteil 47b CCD-Einrichtungen 45a und 45b
zum Aufnehmen der beiden durch die Abbildungsobjektive 52a
bzw. 52b erzeugten Bilder. Periphere bilderfassende Schaltungen
58a und 58b sind am rückwärtigen Ende der CCD-Ein
richtungen 45a bzw. 45b vorgesehen.
Die CCD-Einrichtungen 45a und 45b nehmen die Bilder mit der
Parallaxe auf, die über die zwei optischen Übertragungs
systeme übertragen werden, und konvertieren diese in elek
trische Signale, die der Steuereinrichtung zugeführt wer
den. Die Signalverarbeitung für eine stereoskopische Be
trachtung ist die gleiche wie bei den vorstehenden Ausfüh
rungsbeispielen, so daß deren Beschreibung entbehrlich ist.
Bei dem stereoskopischen Endoskop 43 vom starren Typ, das
in Fig. 19(a) dargestellt ist, sind die optischen Systeme
und die CCD-Einrichtungen 45a und 45b voneinander lösbar.
Da die optischen Systeme und die CCD-Einrichtungen als in
tegrale Einheiten ausgebildet werden können, bietet das
stereoskopische Endoskop 43 vom starren Typ ferner eine
ausgezeichnete Handhabung.
Die optischen Achsen der optischen Übertragungssysteme, die
in dem Endoskop-Einführteil 46 enthalten sind, werden mit
Hilfe eines Prismas 50 und Spiegeln 51a bzw. 51b abgelenkt,
die eine einen optischen Weg verändernde Einrichtung bil
den, um so eine Anpassung an die Größe der CCD-Einrichtun
gen durchzuführen. Das stereoskopische Endoskop 43 vom
starren Typ kann deshalb große CCD-Einrichtungen mit einer
hohen Auflösung verwenden.
Es ist wünschenswert, daß der Durchmesser des Endoskop-Ein
führteils verringert wird, um so eine Verbesserung der Ein
führeigenschaften zu erzielen. Mit Blick darauf ist bei
diesem stereoskopischen Endoskop die den optischen Weg ver
ändernde Einrichtung im Bedien-/Halteteil vorgesehen, des
sen Durchmesser relativ groß sein kann, wobei die optischen
Wege mit den optischen Achsen der beiden CCD-Einrichtungen
in Übereinstimmung gebracht werden.
Obwohl dieses Ausführungsbeispiel unter Bezug auf einen
Aufbau beschrieben ist, bei dem zwei optische Übertragungs
systeme innerhalb des Endoskopeinführteils angeordnet sind,
ist es auch auf einen Aufbau anwendbar, bei dem, wie bei
den vorstehenden Ausführungsbeispielen, ein einziges opti
sches Übertragungssystem innerhalb des Endoskop-Einführ
teils angeordnet ist.
Die Fig. 19(b) stellt ein stereoskopisches Endoskop 54 vom
starren Typ vor, das durch teilweises Modifizieren des in
Fig. 19(a) dargestellten Endoskops ausgebildet wird. Bei
dem stereoskopischen Endoskop 54 vom starren Typ ist die
den optischen Weg verändernde Einrichtung zum Ablenken der
optischen Achsen des optischen Übertragungssystems auf der
bilderfassenden Seite vorgesehen, das heißt, in dem Halte
teilkörper 47b. Auf der Innenseite des Abdeckglases 53 sind
ein Prisma 55 zum Ablenken der optischen Achsen der opti
schen Übertragungssysteme 44a und 44b in einer solchen
Weise angeordnet, daß sie divergieren, das heißt, schräg
verlaufen, und weiterhin Abbildungsobjektive 57a und 57b
zum Abbilden von Bildern des Gegenstands auf den CCD-Ein
richtungen 56a und 56b angeordnet. Deshalb verlaufen die
Bildflächen der CCD-Einrichtungen 56a und 56b bezüglich der
optischen Achsen des optischen Übertragungssystems schräg.
Die anderen strukturellen Merkmale und Wirkungen dieses
Endoskops 54 sind die gleichen wie jene des in Fig. 19(a)
dargestellten Endoskops 43, und seine Bauteile, die die
gleichen wie jene des Endoskops 43 sind, werden mit den
gleichen Bezugszeichen versehen, wobei eine Beschreibung
dieser Bauteile entbehrlich ist.
Bei dem in Fig. 19(a) dargestellten Endoskop 43 kann die
den optischen Weg verändernde Einrichtung auf der bildauf
nehmenden Seite vorgesehen werden. Bei dem in Fig. 19(b)
dargestellten Endoskop 54 kann die den optischen Weg verän
dernde Einrichtung an der optischen Systemseite vorgesehen
werden, um den optischen Weg schräg abzulenken und den er
forderlichen Raum vorzusehen.
Claims (7)
1. Stereoskopisches Endoskop (1; 21; 22; 3543; 54) mit
einem Objektivlinsensystem (5; 36), das ein Bild von einem Gegenstand erzeugt, wobei das Objektivlinsensystem (5; 36) am vorderen Ende eines Einführteils (2; 46) angeordnet ist und eine einzige optische Achse aufweist,
einer Bildübertragungseinrichtung (6, 7), die koaxial zu dem Objektivlinsensystem (5; 36) angeordnet ist und das durch das Objektivlinsensystem (5; 36) erzeugte Bild überträgt,
einer Pupillen-Trenneinrichtung (8; 50; 55), die das über das Objektivlinsensystem (5; 36) und die Bildübertragungseinrichtung (6, 7) übertragene Bild trennt, so daß ein rechtes und ein linkes Bild des Gegenstandes erhalten werden,
einer Bildaufnahmeeinrichtung (11a, 11b; 25; 11; 39; 45a, 45b; 56a, 56b), die mittels der Pupillen- Trenneinrichtung (8; 50; 55) erhaltene linke und rechte Bilder aufnimmt,
einer ersten Stützeinrichtung, die zumindest das Objektivlinsensystem (5; 36) enthält, und
einer zweiten Stützeinrichtung (12), die zumindest die Pupillen-Trenneinrichtung (8; 50; 55) und die Bildaufnahmeeinrichtung (11a, 11b; 25; 11; 39; 45a, 45b; 56a, 56b) enthält,
wobei die erste Stützeinrichtung und die zweite Stützeinrichtung (12) relativ zueinander um eine sich längs der Längsrichtung des Endoskops (1; 21; 22; 3543; 54) erstreckende Achse drehbar sind.
einem Objektivlinsensystem (5; 36), das ein Bild von einem Gegenstand erzeugt, wobei das Objektivlinsensystem (5; 36) am vorderen Ende eines Einführteils (2; 46) angeordnet ist und eine einzige optische Achse aufweist,
einer Bildübertragungseinrichtung (6, 7), die koaxial zu dem Objektivlinsensystem (5; 36) angeordnet ist und das durch das Objektivlinsensystem (5; 36) erzeugte Bild überträgt,
einer Pupillen-Trenneinrichtung (8; 50; 55), die das über das Objektivlinsensystem (5; 36) und die Bildübertragungseinrichtung (6, 7) übertragene Bild trennt, so daß ein rechtes und ein linkes Bild des Gegenstandes erhalten werden,
einer Bildaufnahmeeinrichtung (11a, 11b; 25; 11; 39; 45a, 45b; 56a, 56b), die mittels der Pupillen- Trenneinrichtung (8; 50; 55) erhaltene linke und rechte Bilder aufnimmt,
einer ersten Stützeinrichtung, die zumindest das Objektivlinsensystem (5; 36) enthält, und
einer zweiten Stützeinrichtung (12), die zumindest die Pupillen-Trenneinrichtung (8; 50; 55) und die Bildaufnahmeeinrichtung (11a, 11b; 25; 11; 39; 45a, 45b; 56a, 56b) enthält,
wobei die erste Stützeinrichtung und die zweite Stützeinrichtung (12) relativ zueinander um eine sich längs der Längsrichtung des Endoskops (1; 21; 22; 3543; 54) erstreckende Achse drehbar sind.
2. Stereoskopisches Endoskop nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die zweite Stützeinrichtung (12) aus einem in einem
Bedien-/Halteteil (3; 47) des Endoskops (1; 21; 22; 3543;
54) enthaltenen Drehabschnitt besteht.
3. Stereoskopisches Endoskop nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß dieses ferner eine Dreheinrichtung (13) zum Drehen der
zweiten Stützeinrichtung (12) aufweist.
4. Stereoskopisches Endoskop nach einem der
vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die auf die Bildaufnahmeeinrichtung (11a, 11b; 25; 11;
39; 45a, 45b; 56a, 56b) zum Aufnehmen des linken und des
rechten Bildes des Gegenstandes einfallenden optischen
Achsen parallel zur optischen Achse im Einführteil (2; 46)
verlaufen.
5. Stereoskopisches Endoskop nach einem der
vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die auf die Bildaufnahmeeinrichtung (11a, 11b; 25; 11;
39; 45a, 45b; 56a, 56b) zum Aufnehmen des linken und des
rechten Bildes des Gegenstands einfallenden optischen
Achsen orthogonal zur optischen Achse innerhalb des
Einführteils (2; 46) verlaufen.
6. Stereoskopisches Endoskop nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß an der zweiten Stützeinrichtung (12), die die Pupillen-
Trenneinrichtung (8) und die Bildaufnahmeeinrichtung (11a,
11b; 11) enthält, ein Gewicht (61) installiert ist, so daß
durch dessen Gravitationskraft das auf der
Bildaufnahmeeinrichtung erzeugte Bild in der richtigen Lage
gehalten wird.
7. Stereoskopisches Endoskop nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß ferner ein afokales Teil (64, 65) längs des vom
Objektivlinsensystem (5) zur Pupillen-Trenneinrichtung (8)
verlaufenden Weges vorgesehen ist, wobei das an der
Vorderseite des afokalen Teils vorgesehene optische Element
(64) in der ersten Stützeinrichtung und das an der
Rückseite des afokalen Teils vorgesehene optische Element
(65) in der zweiten Stützeinrichtung vorgesehen ist und
wobei das optische System, das an der Vorderseite des
afokalen Teils angeordnet ist, und das optische System, das
an der Rückseite des afokalen Teils angeordnet ist, relativ
zueinander drehbar sind.
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