DE102011011086A1

DE102011011086A1 - Endoskop mit einem Schaftrohr und Kopfstück dafür

Info

Publication number: DE102011011086A1
Application number: DE102011011086A
Authority: DE
Inventors: Dr. Schouwink Peter
Original assignee: Olympus Winter and Ibe GmbH
Current assignee: Olympus Winter and Ibe GmbH
Priority date: 2011-02-11
Filing date: 2011-02-11
Publication date: 2012-08-16
Also published as: WO2012107065A1

Abstract

Ein Endoskop (1) mit einem Schaftteil (2), das von einem optischen System (21) und einem Lichtleiter (13) durchlaufen ist und an dessen proximalem Ende ein Kopfstück (3) befestigt ist, in dem eine an das optische System (20, 21) gekuppelte Videokamera (11) und eine an den Lichtleiter (12, 13) gekuppelte LED-Lichtquelle (17) angeordnet sind, ist dadurch gekennzeichnet, dass das Kopfstück (3) an einer das Endoskop (1) durchsetzenden Kupplungsfläche (4) um die Achse des optischen Systems (20, 21) drehbar am Schaftteil (2) befestigt ist, dass die distale Stirnfläche des im Kopfstück (3) angeordneten proximalen Lichtleiters (12) und die proximale Stirnfläche des im Schaftteil (2) angeordneten Lichtleiters (13) konzentrisch ringförmig mit dem selben Radius ausgebildet sind und dass die LED-Lichtquelle (17) an die ringförmige proximale Stirnfläche des proximalen Lichtleiters (12) gekuppelt ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Endoskop der im Oberbegriff des Anspruches 1 genannten Art und ein Kopfstück dafür.
Bei Endoskopen mit proximal angeordneter Videokamera wird diese gern in einem trennbaren Kopfstück angeordnet, das zu Zwecken der Reinigung und der Wartung abnehmbar oder zur Wahl einer anderen Kombination auswechselbar gestaltet sein kann. Eine LED-Lichtquelle, die bei Endoskopen zunehmend verwendet wird, ist ebenfalls in diesem Kopfstück gut angeordnet, z. B. auch hinsichtlich der Versorgungsanschlüsse.
Die DE 10 2008 055 629 A1 zeigt ein gattungsgemäßes Endoskop, das diese Bauweise zeigt. Diese bekannte Konstruktion weist jedoch eine Reihe von Nachteilen auf. Der Lichtleiter ist um die Kupplungsstelle herum außerhalb des Endoskopes verlegt. Dies ergibt eine technisch aufwändige Konstruktion. Die Kamera ist nicht gegenüber dem Schaftteil drehbar, was bei einem Endoskop mit seitlich blickendem Objektiv von Nachteil ist. Ferner bereitet die Anordnung der LED-LED-Lichtquelle im Kopfstück Probleme bei der Abführung der anfallenden Wärme.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, bei einem gattungsgemäßen Endoskop die genannten Probleme zu vermeiden.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Kennzeichnungsteils des Anspruches 1 und des Anspruches 6 gelöst.
Erfindungsgemäß ist das Kopfstück drehbar an das Schaftteil gekuppelt. Damit lassen sich die bekannten Probleme bei schrägblickenden Endoskopen beseitigen, bei denen bei einer Änderung der Blickrichtung durch Drehen des Schaftteiles das Bild verdreht wird und die Kamera entsprechend entgegengedreht werden kann, um das Bild wieder aufzurichten. An der Kupplungsfläche ist der das Endoskop durchlaufende Lichtleiter getrennt, wobei beide Lichtleiterteile an der Kupplungsfläche passend zueinander fluchtende Ringe ausbilden, die unabhängig von der Drehstellung eine Lichtübertragung ermöglichen. Die Ankupplung der LED-Lichtquelle an die ringförmige Stirnfläche des proximalen Lichtleiters ergibt eine Verteilung der LED-Lichtquelle über einen Ring größeren Umfanges. Eine starke Wärmekonzentration wird dadurch vermieden und die entstehende Wärme kann leichter abgeführt werden. Das Kopfstück kann leicht abgenommen werden, um es z. B. mit einem anderen Schaftteil zu verbinden, oder um es leichter reinigen zu können.
Vorteilhaft sind die Merkmale des Anspruches 2 vorgesehen. Hierdurch wird ermöglicht, dass das vom Lichtleiter beförderte Licht durch die Kupplungsfläche, also die Trennstelle zwischen dem proximalen und dem distalen Lichtleiter auf größerer Querschnittsfläche übertragen wird und somit mit geringerer Lichtdichte. Die an dieser Stelle auftretenden Verluste wirken sich daher weniger aus, ebenso wie störende Fehlanpassungen. Durch Lichtverluste auftretende Erwärmungen an dieser Stelle werden ebenso verringert. Wenn der gesamte proximale Lichtleiter, der im Kopfstück verläuft, von größerem Querschnitt ist, werden auch die Probleme bei der Einkupplung des Lichtes an seiner proximalen Stirnfläche entsprechend verringert.
Die LED-Lichtquelle kann z. B. in axialer Richtung strahlend an die Stirnfläche des proximalen Lichtleiters gekuppelt werden. Vorteilhaft sind jedoch die Merkmale des Anspruches 3 vorgesehen. Eine Strahlumlenkeinrichtung, die z. B. mittels Prismen oder mit einem abgebogenen Lichtleiter verwirklicht werden kann, ermöglicht eine Anordnung der LED-Lichtquelle radial außerhalb des proximalen Lichtleiters. Das bedeutet, dass die LED-Lichtquelle auf einem größerem Radius liegt und somit mehr Platz zur Verfügung hat. Gemäß Anspruch 4 die LED-Lichtquelle bildende einzelne LED's können somit in größerem Umfangsabstand angeordnet sein. Das erleichtert die Konstruktion und insbesondere wiederum auch die Wärmeabfuhr, da z. B. größere Kühlkörper möglich sind.
Vorteilhaft gemäß Anspruch 5 ist eine elastische Dichtung vorgesehen, die im Bereich der Kupplung zwischen dem Lichtleiter und dem optischen System angeordnet ist und aufgrund ihrer Elastizität für eine sehr gut lichtdichte Abdichtung sorgt, um das störende Überstrahlen des Lichtes wirksam zu unterdrücken.
Ein erfindungsgemässes Kopfstück ist in Anspruch 6 angegeben.
In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise und schematisch dargestellt. Es zeigen:
1 einen Achsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Endoskop im Bereich der Kupplungsstelle und
2 eine vergrößerte Darstellung des Lichtleiters des Endoskopes der 1.
1 zeigt ein Endoskop 1, bestehend aus einem Schaftteil 2 und einem Kopfstück 3, die in einer Kupplungsfläche 4 trennbar aneinander stoßen.
Das Schaftteil 2 ist von einem gestrichelt dargestellten Gehäuse 5 umgeben und das Kopfteil 3 von einem ebenfalls gestrichelt dargestellten Gehäuse 6. Im Bereich der Kupplungsfläche 4 fasst das Gehäuse 6 des Kopfstückes 3 mit einem Flansch 7 über das Gehäuse 5 des Schaftteiles 2 und vermittelt somit eine Drehführung, die eine sauber geführte Drehung der Teile 2 und 3 des Endoskopes 1 gegeneinander ermöglichen. Eine nicht dargestellte Verriegelungseinrichtung kann die dargestellte drehbare Verbindung lösbar sichern.
Die Drehung erfolgt um die Achse eines optischen Systems, das aus zwei Teilen besteht, nämlich einem im Kopfteil 3 angeordneten Objektiv 20 und einem im Schaftteil 2 angeordneten Bildleiter 21. Das Objektiv 20 weist ein proximales Systemrohr 8 und der Bildleiter 21 weist ein distales Systemrohr 9 auf. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind in den Systemrohren 8 und 9 jeweils stark schematisierte Linsen 10 angedeutet. Dabei kann der Bildleiter 21 in seinem proximalen, zur Kupplungsfläche 4 hin liegenden Endteil als Okular und im Hauptteil seiner Länge als Bildleiter mit Stablinsen ausgebildet sein. In nicht dargestellter Weise können die Systemrohre 8 und 9 an ihren zur Kupplungsfläche liegenden Enden mit Fenstern verschlossen sein, um die empfindlichen Bildleiter 20 und 21 abzudichten.
Das Objektiv 20 ist das Objektiv einer Kamera 11. Am distalen, in 1 nicht mehr dargestellten distalen Ende des Schaftteiles 2, sitzt vor dem Ende des Bildleiters 21, z. B. im Endstück des distalen Systemrohres 9, ein nicht dargestelltes weiteres Objektiv, das Objektiv des Endoskopes 1, das schrägblickend ausgerichtet ist, also z. B. in einem Winkel von 30° zur Achse des Bildleiters blickt. Das von diesem Objektiv aufgenommene Bild wird durch die optischen Systeme 20 und 21 bis zum proximalen Ende übertragen, das durch das proximale Ende des proximalen Systemrohrs 8 gebildet ist. Dort ist die Videokamera 11 angeordnet, die mit nicht dargestellten Leitungen nach draußen zur Bildübertragung verbunden ist. Zwischen den Bildleitern 20 und 21 muss das Bild auch bei unterschiedlichen Drehwinkeln störungsfrei übertragen werden. Dazu ist eine exakt koaxiale Ausrichtung der beiden Systemrohre 8, 9, erforderlich.
Außerhalb der Systemrohre 8 und 9 verlaufen konzentrisch ausgebildete Lichtleiterteile in Form eines außerhalb des proximalen Systemrohres 8 angeordneten proximalen Lichtleiters 12 und eines außerhalb des distalen Systemrohres 9 angeordneten distalen Lichtleiters 13. Im Ausführungsbeispiel sind alle Lichtleiter als Glasfaserbündel ausgebildet, die rotationssymmetrisch angeordnet sind.
Der distale Lichtleiter 13 ist, wie dargestellt, von relativ geringer Dicke. Der proximale Lichtleiter 12 ist wesentlich dicker ausgebildet. Um dies auszugleichen ist am proximalen Ende des distalen Lichtleiters 13 ein Kegelring 14 angeordnet, der das im proximalen Lichtleiter 12 auf großer Fläche ankommende Licht nach Durchtritt durch den Spalt an der Kupplungsfläche 4 mit entsprechend großem Querschnitt auffängt und konisch auf den kleineren Querschnitt des distalen Lichtleiters 13 reduziert. Dieser Kegelring ist vorzugsweise wie dies die 2 zeigt mit konischen Fasern 15 ausgebildet und arbeitet somit sehr verlustarm. Er kann einstückig mit dem distalen Lichtleiter 13 oder als selbständiges Bauteil ausgebildet sein.
An dem Spalt zwischen dem proximalen Lichtleiter 12 und dem Kegelring 14 kann an der Kupplungsfläche 4 Licht nach innen austreten und durch den dort befindlichen Spalt zwischen den Systemrohren 8 und 9 nach innen in den das optische System 20, 21 gelangen. Dies würde zu starker Lichtüberstrahlung des übertragenen Bildes führen. Um dies zu verhindern ist in dem Spalt zwischen den Systemrohren 8 und 9 eine elastische Dichtung in Form des dargestellten, z. B. aus Gummi bestehenden O-Ringes 16 angeordnet.
An der Kupplungsfläche 4 liegen sich in der dargestellten Anordnung die distale Stirnfläche des proximalen Lichtleiters 12 und die proximale Stirnfläche des Kegelringes 14 ringförmig fluchtend gegenüber. An der distalen Stirnfläche des proximalen Lichtleiters 12 können jedoch auch vereinzelte beabstandete Lichtquellen angeordnet sein, die in jeder Drehstellung von dem Kegelring 14 aufgefangen würden.
Bei der dargestellten Ausführungsform ist auch die proximale Stirnfläche des proximalen Lichtleiters 12 als koaxial umlaufender Ring ausgebildet. Dort ist eine LED-Lichtquelle 17 angekuppelt, die ebenfalls ringförmig angeordnet ist und die vorteilhaft mit nicht dargestellten Kühlkörpern versehen ist.
Im Ausführungsbeispiel ist die Lichtquelle über einen prismatischen Ring 18 und einen Zwischenring 19, die beide z. B. aus Glas bestehen, im rechten Winkel angekuppelt. Die LED-Lichtquelle 17 strahlt also radial nach innen, um nach Umlenkung im Prisma 18 achsparallel durch den Lichtleiter 12, 13, zu strahlen. Die Teile 17, 18 und 19 können jeweils ringförmig ausgebildet sein, oder auch als einzelne über den Umfang beabstandete Komponenten. Dies trifft insbesondere für die LED-Lichtquelle 17 zu, die vorteilhaft aus einzelnen LED's besteht, die in einem Abstand von z. B. 20° angeordnet sind.
In einer weiteren, ebenfalls sehr vorteilhaften Ausführung, kann anstelle der LED-Lichtquelle 17 zunächst ein weiteres Prisma angeordnet sein, das die Lichtrichtung wieder in Achsrichtung umlenkt. An dieses Prisma könnte dann eine in Achsrichtung strahlende LED-Lichtquelle anschließen. Alle diese Möglichkeiten können insbesondere hinsichtlich der Wärmeabfuhr von den LED's, also der Anordnung von Kühlkörpern, vorteilhaft sein, insbesondere gegenüber einer ebenfalls möglichen Anordnung von LED's unmittelbar auf der Stirnfläche des proximalen Lichtleiters 12.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102008055629 A1 [0003]

Claims

Endoskop (1) mit einem Schaftteil (2), das von einem optischen System (21) und einem Lichtleiter (13) durchlaufen ist und an dessen proximalem Ende ein Kopfstück (3) befestigt ist, in dem eine an das optische System (20, 21) gekuppelte Videokamera (11) und eine an den Lichtleiter (12, 13) gekuppelte LED-Lichtquelle (17) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Kopfstück (3) an einer das Endoskop (1) durchsetzenden Kupplungsfläche (4) um die Achse des optischen Systems (20, 21) drehbar am Schaftteil (2) befestigt ist, dass die distale Stirnfläche des im Kopfstück (3) angeordneten proximalen Lichtleiters (12) und die proximale Stirnfläche des im Schaftteil (2) angeordneten Lichtleiters (13) konzentrisch ringförmig mit dem selben Radius ausgebildet sind und dass die LED-Lichtquelle (17) an die ringförmige proximale Stirnfläche des proximalen Lichtleiters (12) gekuppelt ist.
Endoskop nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die distale Stirnfläche des proximalen Lichtleiters (12) größer ist, als der Querschnitt des distalen Lichtleiters (13) im Abstand zur Kupplungsfläche (4), wobei der proximale Endbereich (14) des distalen Lichtleiters (13) sich im Querschnitt in proximaler Richtung erweiternd ausgebildet ist.
Endoskop nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die LED-Lichtquelle (17) über eine Strahlumlenkungseinrichtung (18) an den Lichtleiter (12) gekuppelt ist.
Endoskop nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die LED-Lichtquelle (17) einzelne, umfangsverteilt angeordnete LED's aufweist.
Endoskop nach einem vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Kupplungsfläche (4) eine elastische Dichtung (16) zwischen dem Lichtleiter (12, 13, 14) und dem optischen System (20, 21) angeordnet ist.
Kopfstück (3) eines Endoskopes (1) nach einem der Ansprüche 1–5.