DE19718189C2 - Vorrichtung zur Lageveränderung eines optischen Abbildungssystems - Google Patents
Vorrichtung zur Lageveränderung eines optischen AbbildungssystemsInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Lageveränderung eines opti
schen Abbildungssystems, mit einem das optische Abbildungssystem wenigstens
teilweise umgebenden Tragering, in dem wenigstens eine magnetfelderzeugende
oder magnetfeldempfindliche Einheit vorgesehen ist, einem den Tragering samt opti
schen Abbildungssystem wasserdicht umgebenden Gehäuseteil, in dem der Trage
ring bewegbar geführt ist sowie einer das Gehäuseteil wenigstens teilweise umge
benden Verstelleinrichtung zur Verstellung des optischen Abbildungssystem, die in
radialer oder axialer Richtung zu der magnetfelderzeugenden oder magnetfeldemp
findlichen Einheit im Tragering ebenfalls wenigstens eine magnetfelderzeugende
oder magnetfeldempfindliche Einheit vorsieht, durch die kontaktfrei und mittels ma
gnetischer Kraft der Tragering samt optischen Abbildungssystems in Richtung seiner
optischen Achse verschiebbar ist.
Der Einsatz von Videokameras in der Medizintechnik, die insbesondere in Verbin
dung mit Endoskopen zur Beobachtung intrakorporaler Bereiche verwendet werden,
ist seit langem bekannt. Mit Hilfe der in der Medizintechnik eingeführten Videotechnik
ist es möglich, kleinste intrakorporale Bereiche auf einem Monitor darzustellen, um
zum einen den zu behandelnden Bereich vergrößert beobachten zu können und zum
anderen mehreren Personen die Möglichkeit zu bieten, am operativen Eingriff wenig
stens visuell teilzuhaben. Um die hohen in der Chirurgie üblichen Sterilitätsbedin
gungen einhalten zu können, müssen die für den endoskopischen, videotechnisch
unterstützten operativen Eingriff verwendeten Instrumente höchst steril sein, was je
doch eine Forderung ist, die in der üblichen Aufnahme und Videotechnik weder von
Interesse noch bei der Ausgestaltung und Konstruktion derartiger Geräte bislang be
rücksichtigt worden ist.
Die in der Medizintechnik eingesetzten "Endoskop-Videosysteme" bestehen aus ei
nem Sichtendoskop, das mittels einer Kupplung, wie sie beispielsweise in der DE 37 10 648 C2
beschrieben ist, über eine Abbildungsoptik mit einer Videokameraeinheit
verbunden ist. Die Sterilisationsanforderungen an die bekannten Endoskope sowie
die im Markt eingesetzten Videokameras erfüllen aufgrund ihrer technischen Ausge
staltungen die heutigen medizinischen Standards, die eine leichte Sterilisierbarkeit
voraussetzen.
Die bislang im Einsatz befindlichen Abbildungsoptiken, die zur Scharfstellung der
mittels eines Sichtendoskops betrachteten intrakorporalen Bereiche auf die in der
Videokamera befindlichen Abbildungsebene dienen, weisen mechanische Verstell
mechanismen auf, durch die die Abbildungsoptik entlang ihrer optischen Achse ver
schiebbar sind. Derartige Verstellmechanismen bestehen im allgemeinen aus einem
kleinen Fokussierhebel, der an der Außenwand eines die Abbildungsoptik umschlie
ßenden Gehäuses angebracht ist. Mittels entsprechend ineinandergreifenden Zahn
räder bzw. Schneckengewinden, kann die im Gehäuseinneren befindliche Abbil
dungsoptik durch Verkippen des äußeren Fokussierhebels im Inneren des Gehäuses
axial verstellt werden. Dies jedoch erfordert wenigstens eine Antriebswelle, die durch
die Gehäusewand verläuft. Um den Sterilitätsbedingungen zu genügen, müssen ent
sprechende Dichtungsvorkehrungen getroffen werden, die ein Eindringen von Flüs
sigkeit in das Gehäuseinnere, in der sich die Abbildungsoptik befindet, verhindert.
Insbesondere sind hierzu die Durchführungskanäle mit geeigneten Dichtungen zu
versehen, durch die die Verbindungswelle zwischen Fokushebel und einem Ver
stellmechanismus zur Lageveränderung der Abbildungsoptik geführt ist.
Neben aufwendigen Abdichtungsvorkehrungen, die bei den bekannten Verstellme
chanismen zur Fokussierung der Abbildungsoptik erforderlich sind, kommt als weite
rer Nachteil der Verschleiß dieser Dichtungen hinzu, die durch die von der Fokus
sierbewegung herrührende Reibung einen steten Materialabtrag unterworfen sind, so
daß derartige Abdichtungsvorkehrungen nach einer gewissen Zeit gewartet
und entsprechend ausgetauscht werden müssen.
Aus der DE 195 21 654 A1 geht eine Optische Vorrichtung hervor, bei der eine kon
zentrisch zur einem äußeren Verstellring angebrachte Abbildungsoptik längs ihrer
optischen Achse verschiebbar ist. Der Verstellmechanismus beruht auf Magnetkräf
ten, so daß die Abbildungsoptik weitgehend berührungsfrei bewegt werden kann.
Hierzu sind Magnete sowohl am Verstellring als auch an der Abbildungsoptik vorge
sehen. Der besondere Vorteil dieser Verstellart für eine Abbildungsoptik liegt im
Vermeiden aufwendiger Abdichtmaßnahmen, da zum Verstellen der Optik keine
Durchführungen zwischen Verstellring und Abbildungsoptik erforderlich sind und so
mit auch keine abzudichtenden Kanäle oder Zwischenräume vorhanden sind.
Ähnliche Konstruktionen gehen überdies aus folgenden Druckschriften hervor: US
5,359,992, DE G 88 10 044.8, DE 43 42 873 A1, US 5,056,902, US 4,639,084, DE 42 11 203 A1.
Bei allen vorstehend genannten Verstellmechanismen zur Lageveränderung der Ab
bildungsoptik ist jedoch die Bedienungsfreundlichkeit unbefriedigend, da bei derarti
gen Verstellmechanismen eine Einhandbedienung wenn nicht unmöglich, so doch
äußerst umständlich und sehr gewöhnungsbedürftig ist. Auch bieten die bekannten
Verstellmechanismen keine Symmetrie für die Handhabung von Links- und Rechts
händer.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Lageveränderung
eines optischen Abbildungssystems, mit einem das optische Abbildungssystem we
nigstens teilweise umgebenden Tragering, in dem wenigstens eine magnetfelder
zeugende oder magnetfeldempfindliche Einheit vorgesehen ist, einem den Tragering
samt optischen Abbildungssystem wasserdicht umgebenden Gehäuseteil, in dem der
Tragering bewegbar geführt ist sowie einer das Gehäuseteil wenigstens teilweise
umgebenden Verstelleinrichtung zur Verstellung des optischen Abbildungssystem,
die in radialer oder axialer Richtung zu der magnetfelderzeugenden oder magnetfel
dempfindlichen Einheit im Tragering ebenfalls wenigstens eine magnetfelderzeugen
de oder magnetfeldempfindliche Einheit vorsieht, durch die kontaktfrei und mittels
magnetischer Kraft der Tragering samt optischen Abbildungssystems in Richtung
seiner optischen Achse verschiebbar ist, derart weiterzubilden, daß
eine unkomplizierte Einhandbedienung sowohl für Links- als auch Rechtshänder
möglich ist. Insbesondere soll der Verstellmechanismus des optischen Abbildungs
systems derart ausgebildet sein, daß er leicht sterilisierbar ist und jeglichen heutigen
Anforderungen in der Medizintechnik genügt. Der Aufbau einer solchen Vorrichtung
soll insbesondere auf jegliche Verschleißteile verzichten, so daß auf einem Ver
schleiß unterliegende Dichtungen verzichtet werden kann. Überdies soll insbesonde
re die Gesamtbauform nicht größer ausfallen, als die bei den bisher bekannten Vor
richtungen zur Lageveränderung derartiger Abbildungssysteme.
Die der Erfindung zugrundeliegende Lösung ist im Anspruch 1 angegeben. Vorteil
hafte Ausführungsformen sind Gegenstand der Ansprüche 2ff.
Erfindungsgemäß ist die Verstelleinrichtung relativ zu dem, den Tragering umgeben
den Gehäuseteil um 360° drehbar gelagert, wobei zwei Drehbereiche vorgesehen
sind und durch vollständiges Verdrehen der Verstelleinrichtung innerhalb eines jeden
Drehbereiches das optische Abbildungssystem in seinem vollständigen Fokusbereich
verfahrbar ist, so daß die Steuereinheit sowohl links- als auch rechtshändig bedien
bar ist.
Hierzu ist das optische Abbildungssystem wenigstens teilweise mit einem Tragering
umgeben, in dem wenigstens eine Magnetfeld-erzeugende oder -empfindliche Ein
heit vorgesehen ist. Der Tragering selbst ist weitgehend berührungsfrei von dem
vorstehend genannten Gehäuseteil umgeben, das den Tragering samt optischem
Abbildungssystem wasserdicht umgibt. Das Gehäuseteil ist wiederum wenigstens
teilweise von einer Verstelleinrichtung, die in radialer und/oder axialer Richtung rela
tiv zu der Magnetfeld-erzeugenden oder -empfindlichen Einheit im Tragering eben
falls wenigstens eine Magnetfeld-erzeugende oder empfindliche Einheit vorsieht, so
daß durch die magnetische Wechselwirkung der sich gegenüberstehenden Magnet
feld-erzeugenden bzw. -empfindlichen Einheiten eine rotatorische oder axiale Bewe
gungsübertragung durch die Steuereinheit auf den inneren Tragering erfolgt. Auf
diese Weise können auf jegliche Durchführungskanäle zur mechanischen Ansteue
rung zwischen Steuereinheit und Tragering verzichtet werden, die man aufwendig
abdichten müßte.
Das optische Abbildungssystem kann grundsätzlich als Okularlinsensystem in einem
Sichtendoskop integriert oder als Projektionsoptik ausgebildet sein. Von besonderem
Interesse ist jedoch die Kombination aus einem Sichtendoskop, der Abbildungsoptik
und einer Kameraeinheit. Hierbei ist das den Tragering umgebende Gehäuseteil fest
lösbar mit der Kameraeinheit wasserdicht verbunden.
Vorzugsweise ist die Steuereinheit als Ring oder als flacher Betätigungshebel aus
gebildet und weist auf ihrer Außenseite eine Handhabungsvorrichtung zur radialen
oder axialen Lageveränderung der Verstelleinrichtung auf, die vorzugsweise mittels
eines Daumens der Bedienperson betätigt werden kann. Da die Verstelleinrichtung
in besonders geeigneter Weise als Ring ausgebildet ist, wird sie nachstehend auch
als Verstellring bezeichnet.
Alternativ ist die Lageverschiebung des Trageringes auch über magnetfelderzeugen
de Spulen realisierbar, die radial zum Verstellring angeordnet sind.
Aufgrund der kontaktfreien Kraftübertragung zwischen dem von einer Bedienperson
manipulierbaren Verstellring und dem die Abbildungsoptik tragenden Tragering kön
nen auf jegliche Gleitdichtungen, Dichtungsmittel und Gehäusedurchbrüche verzich
tet werden.
Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsge
dankens anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnun
gen exemplarisch beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 schematisierte Darstellung der Verbindung zwischen einem
Sichtendoskop und einer Kameraeinheit,
Fig. 2a, b Querschnittsdarstellung durch eine erfindungsgemäß ausgebildete
Ausführungsform,
Fig. 3 Tragering mit Abbildungsoptik,
Fig. 4a, b schematisierte Querschnittsdarstellungen zur Verdeutlichung des
Verstellmechanismuses,
Fig. 5a, b Ausführungsbeispiel mit nur einem einzigen Magneten im Verstellring,
Fig. 6a, b alternative Ausführung zu Fig. 5,
Fig. 7 Ausführungsbeispiel mit Feldspule im Verstellring und Führungsnut im
Tragering,
Fig. 8 Ausführungsbeispiel mit Feldspule im Verstellring sowie mit Druckfeder,
Fig. 9 Ausführungsbeispiel wie Fig. 8 ohne Druckfeder und mit zusätzlichem
Magnetring sowie
Fig. 10 Ausführungsbeispiel mit Autofokusspule.
Fig. 1 soll den grundsätzlichen Aufbau einer "Endosko-Videoeinheit" verdeutlichen.
Ein schematisiert dargestellter proximaler Okularbereich eines Sichtendoskopes
1 mündet in eine Kupplungseinheit 2, an der die in einem Gehäuse 3 gefaßte Abbil
dungsoptik zur Scharfstellung des Bildes für die nachgeschaltete Videokamera 4 an
geordnet ist. Die Abbildungsoptik innerhalb des Gehäuses 3 ist durch äußere Ver
stellmechanismen 5 axial zur optischen Achse verstellbar. Die damit verbundenen
Nachteile sind im vorstehenden Beschreibungsteil ausgeführt worden.
In den Fig. 2a und b sind jeweils Querschnittsdarstellungen durch eine erfin
dungsgemäß ausgeführte Vorrichtung zur Lageveränderung des optischen Abbil
dungssystems dargestellt. Das optische Abbildungssystem 6 ist von Außen mit ei
nem Tragering 7 umgeben, der in dieser Ausführungsform vier jeweils auf dem
Tragering 7 gleich beabstandete Permanentmagnete 8 aufweist. Zusätzlich ist im
Außenumfang des Tragerings 7 eine Führungsnut FN eingearbeitet, die insbesonde
re aus der Seitensichtdarstellung des Tragerings nebst optischer Abbildungsoptik
aus Fig. 3 deutlicher hervorgeht.
Nahezu kontaktfrei, mit Ausnahme der Berührung des Trageringes 7 über eine Füh
rungskugel bzw. eines Führungsstiftes 11 ist der Tragering 7 von einem Gehäuseteil
10 umgeben. Distalseitig ist das Gehäuseteil 10 mit entsprechender Abdichtung fest
mit dem proximalseitigen Ende des Kameragehäuses verbunden.
Distalseitig ist das Gehäuseteil 10 mit einer Glasscheibe G abgedichtet. Auf diese
Weise umschließt das Gehäuseteil 10 das im Inneren befindliche optische Abbil
dungssystem 6 wasserdicht. Der einzige Berührungspunkt zwischen dem Tragering
7 und Gehäuseteil 10 ist an der Stelle, an der der Führungsstift bzw.
Führungskugel 11 in die Führungsnut FN innerhalb des Trageringes gleitend ein
greift. Da das Gehäuseteil 10 relativ zum Kameragehäuse ortsfest verbleibt, kann
durch Relativdrehung des Trageringes 7 eine Lageveränderung des optischen Abbil
dungssystems 6 in Richtung der optischen Achse erzeugt werden. Die Re
lativdrehung des Trageringes 7 wird von einem, das Gehäuseteil 10 umgebenden
Verstellring 12 injiziert, in dem entsprechend der Anzahl der Permanentmagnete 8 im
Tragering 7 radial gegenüberliegende, größer ausgebildete Permanentmagnete 13
vorgesehen sind. Besonders vorteilhaft ist die größere Ausgestaltung der
Permanentmagnete 13, deren Magnetfelder über einen größeren Winkelbereich und
axialen Bereich mit den ihnen radial gegenüberliegenden kleineren Magneten in
Wechselwirkung treten. Durch Verdrehen des Verstellrings 12 gegenüber dem Ge
häuseteil 10 wird der innere Tragering 7 durch die magnetischen Kräfte mitbewegt,
so daß dieser geführt über die Führungsnut FN eine gesteuerte axiale Lageverände
rung erfährt.
Vorzugsweise sieht der Verstellring 12 an der Außenseite Handhabungsvorrichtun
gen 14 vor, die im dargestellten Ausführungsbeispiel aus zwei Stegelementen beste
hen, die der Ergonomie eines Daumens D angepaßt sind und von diesem um
180° verdreht werden kann. Die Schneckenbahn der Führungsnut FN ist dabei derart
ausgebildet, daß bei einer ergonomisch günstigen Daumenbewegung innerhalb ei
nes Schwenkbereiches von 0°-180° der Vollfokusbereich abgefahren werden kann.
Zur ergonomischen Bedienung des Verstellrings 12 für Linkshänder wird dieser auf
einfache Weise aufgrund der wirkenden magnetischen Kräfte in dem Bereich zwi
schen 180° und 360°, wie in Fig. 2a dargestellt, gedreht. Gleichzeitig
kann jedoch mit der gleichen Handhabungsvorrichtung, die jedoch nur um 180° ver
dreht ist, siehe hierzu Fig. 2b, ein Rechtshänder die erfindungsgemäße Vorrichtung
bedienen. Auf diese Weise kann erfindungsgemäß ein und die gleiche Vorrichtung
gleichberechtigt von Links- bzw. Rechtshändern bedient werden, ohne dabei die
Gesamtanordnung auseinandernehmen zu müssen oder andersartige konstruktive
Umarbeiten vornehmen zu müssen.
In Fig. 3 ist der Tragering 7 nebst optischem Abbildungssystem 6 im Querschnitt
dargestellt und zeigt die Führungsnut FN sowie die auf dem Außenumfang ange
brachten Magnete 8.
Die Fig. 4a und 4b verdeutlichen den axialen Verschiebemechanismus des Trage
rings 7 nebst optischen Abbildungssystems 6 innerhalb des Gehäuseteils 10. Durch
Verdrehen des Verstellrings 12 erfährt der Tragering 7 eine gleichsinnige Drehbewe
gung, die durch das Ineinandergreifen des Führungsstifts bzw. Kugel 11 in die Füh
rungsnut FN in eine Axialbewegung umgesetzt wird. In der oberen Darstellung ge
mäß Fig. 4a befindet sich das optische Abbildungssystem 6 in der hintersten linken Stellung, wo
hingegen sich das optische Abbildungssystem 6 gemäß Fig. 4b in der vordersten
Verstellposition befindet. Wichtig hierbei ist, daß das wirksame Magnetfeld der Ma
gnete 13 innerhalb des Verstellringes 12 derart groß ausgebildet ist, daß eine
Wechselwirkung zwischen den Magneten 13 und 8 entlang der gesamten Lagever
änderung stattfindet. Siehe hierzu insbesondere die das Magnetfeld symbolisch be
grenzenden strichlierten Linien in den Fig. 4a und 4b, die zugleich
auch den axialen Bewegungsbereich der Magnete 8 innerhalb des Tragerings 7 dar
stellen.
In den weiteren Figuren werden bereits beschriebene und mit den entsprechenden
Bezugsziffern versehene Baugruppen mit den eingeführten Bezugsziffern in den
Zeichnungen versehen, ohne dabei im einzelnen die bekannten Baugruppen erneut
zu beschreiben. Eine weitere alternative Ausbildungsform besteht darin, anstelle des
vorstehend ausgebildeten Verstellrings mit den darin eingearbeiteten Permanentma
gneten als stabförmigen Magnetträger zu reduzieren, der axial zur optischen Achse
des Abbildungssystems auf dem Gehäuseteil 10 verschiebbar angeordnet ist. Auf
diese Weise kann die Führungsnut mit Führungsstift entfallen, da die Axialverschie
bung des stabförmig ausgebildeten Magnetträgers direkt auf den Tragering übertra
gen werden kann.
In Fig. 5a ist eine Querschnittsdarstellung senkrecht zur optischen Achse des Abbil
dungssystems 6 eines erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels dargestellt. Zur
axialen Lageverschiebung des Abbildungssystems 6, das mit dem Tragering 7 ver
bunden ist, der als magnetfeldempfindliche Einheit einen Eisenkern 8' aufweist, ist
im Verstellring 12 nur ein einziger Magnet 13 vorgesehen, durch dessen magneti
sierbare Wirkung der Eisenkern 8' erfaßt wird und bei Bewegung des Verstellrings 12
nebst Magnet 13 eine unmittelbare Nachführung des Tragerings 7 aufgrund der ma
gnetischen Wechselwirkung zwischen Magnet 13 und Eisenkern 8' erfährt.
Durch die heutigen Fortschritte in der Materialtechnik sind Magnetwerkstoffe be
kannt, die ein derart hohes Magnetfeld erzeugen, so daß zur axialen Lageverschie
bung der Abbildungsoptik 6 parallel zur optischen Achse nur ein einziger Magnet, wie
das Ausführungsbeispiel zeigt, ausreicht.
In Fig. 5b ist die gleiche Anordnung im Längsquerschnitt dargestellt, aus der hervor
geht, daß im Verstellring 12 ein einziger Magnet 13 vorgesehen ist, der ein Magnet
feld erzeugt, von dem der Eisenkern 8' erfaßt wird. Durch radiale Verdrehung des
Verstellrings 12 relativ zum Gehäuseteil 10 erfährt der Tragering 7 aufgrund der me
chanischen Zwangsführung des Führungsstiftes 11 innerhalb der Führungsnut FN
eine Rotation, die den Tragering 7 axial zur optischen Achse des Abbildungssystems
6 verfährt.
Im Unterschied zur vorstehenden Ausführungsform ist in Fig. 6a am Tragering 7 ei
ne Vielzahl von Permanentmagneten 8 derart angeordnet, so daß eine Verdrehung
des Verstellrings 12 unmittelbar zu einer axialen Lageverschiebung der Abbildungs
optik 6 führt, ohne daß für die Lageverschiebung eine Zwangsführung des Trage
rings 7 durch die Führung des Führungsstiftes 11 innerhalb der Führungsnut FN er
forderlich ist. Die Führungsnut FN ist im gezeigten Beispiel gemäß Fig. 6a und 6b
parallel zur optischen Achse, linear ausgebildet. Anstelle der in den Ausführungsbei
spielen dargestellten Permanentmagnete 13 und 8 können jedoch auch magnetische
Spulenanordnungen verwendet werden, die mit Hilfe geeigneter elektronischer An
steuerschaltungen betrieben werden können.
Eine weitere, alternative Ausführungsform zur Lageverschiebung des Tragerings 7,
allerdings ohne die Verwendung von Permanentmagneten innerhalb des
Verstellrings 12, ist in Fig. 7 dargestellt. Der Verstellring 12 ist mit einer Feldspule
13' fest an das Gehäuseteil 10 angebracht. Durch entsprechende Stromversorgung
der Feldspule 13' mit Hilfe eines Steuerverstärkers SV und eine entsprechende An
ordnung von Permanentmagneten in Form von Stabmagneten 8, die radial um den
Tragering 7 angeordnet sind, kann im Wege der magnetischen Wechselwirkung eine
Rotation des Tragerings 7 nebst Abbildungsoptik 6 erzwungen werden, wodurch der
Tragering 7 aufgrund der Zwangsführung des Führungsstiftes 11 in der Führungsnut
FN zu einer Axialverschiebung der Abbildungsoptik 6 führt. Nur der Vollständigkeit
halber sei angemerkt, daß das Gehäuseteil 10 einseitig mit einem Glasfenster G
abgeschlossen ist. Der Abbildungsoptik 6 unmittelbar gegenüber liegend befindet
sich ein Bildsensor B, der mit dem Steuerverstärker SV verbunden ist.
In Fig. 8 ist eine Weiterentwicklung zum vorstehend gezeigten Ausführungsbeispiel
gemäß Fig. 7 dargestellt, bei der auf eine Zwangsführung des Tragerings 7 mittels
Führungsstift und Führungsnut verzichtet wurde. Hierzu ist der Tragering 7 nebst
Abbildungsoptik 6 mittels einer Druckfeder DF in einer bestimmten Ausgangslage
vorgespannt. Am Tragering 7 ist lediglich ein Eisenring 8' angebracht. Mit Hilfe einer
induktiven Feldspule 13', die über einen Stromfühler SF an einem Steuerverstärker
angeschlossen ist und auf diese Weise mit elektrischem Strom versorgt wird,
SV kann aufgrund der magnetischen Wechselwirkung zwischen dem Magnetfeld der in
duktiven Feldspule 13' und dem magnetisierbaren Eisenring 8' bei entsprechender
Bestromung der Spule eine entsprechende Kraft auf den Tragering 7, beispielsweise
entgegen der Federkraft der Druckfeder DF erzeugt werden, wodurch eine steuerba
re Lageverschiebung der Abbildungsoptik 6 parallel zur optischen Achse möglich ist.
Mit Hilfe eines geeigneten Stromfühlers SF ist es überdies möglich, die genaue
Lage des magnetisierbaren Eisenringes 8' relativ zur fest an dem Gehäuseteil 10
angebrachten induktiven Feldspule 13' festzustellen, wodurch bei geeigneter
Regelung unter Verwendung der vom Bildsensor B erhaltenen Informationen eine
Autofokusfunktion der Abbildungsoptik 6 möglich ist. Anstelle der Druckfeder DF
kann gemäß Ausführungsbeispiel nach Fig. 9 ein Magnetring 15 verwendet werden,
dessen Magnetpolung derart orientiert ist, daß die Magnetpolung von einer Vielzahl
von Permanent-Stabmagneten 8, die radial im Tragering 7 vorgesehen sind, sich
gleichpolig gegenüberstehen. Im übrigen gleicht der Aufbau dem Ausführungsbei
spiel gemäß Fig. 8 und ermöglicht ebenso die Standortermittlung der Abbildungsop
tik mit Hilfe eines extra vorgesehenen Stromfühlers SF. In Erweiterung zur vorste
hend genannten Ausführungsform gemäß Fig. 9 sieht die Ausführungsform gemäß
Fig. 10 eine extra für die Positionsbestimmung der Abbildungsoptik relativ zur opti
schen Achse eine Sensorspule 16 vor, die vorzugsweise aktiv im 100 Hz-Betrieb be
trieben wird, wobei die Spannungsamplitude, die durch die Induktionswirkung des
Permanentmagneten 8, der auf dem Tragering 7 beispielsweise in Form eines Stab
magneten vorgesehen ist, beeinflußt wird und als Meßwert verwendet wird. Der üb
rige Aufbau gleicht dem der vorbeschriebenen Ausführungsformen. Zusätzlich ist
zum Betrieb der Arbeitsspule 13' ein mit Gleichspannung überlagerter Generator Ge
vorgesehen, der vorzugsweise im 100 Hz-Betrieb arbeitet. Ferner filtert ein Schärfe
detektor SD hohe Frequenzen aus dem Videosignal, das mittels Bildsensor B erhal
ten wird. In Abhängigkeit der hochfrequenten Flanken ist der Schärfewert des Vi
deosignals zu ermitteln. Zusätzlich wird die Sensorspule 16 durch einen Positions
detektor Po angesteuert.
Durch den Fortfall aller nach dem Stand der Technik erforderlichen Dichtungsvorkeh
rungen, wie beispielsweise Gleitdichtungen, entsteht eine besonders leichtgängige
verschleißfreie und einfache Konstruktion zur Lageveränderung optischer Abbil
dungssysteme. Auf jegliche übliche Bohrungen für einen mechanischen Antrieb kann
verzichtet werden. Da der aus antimagnetischem Metall oder Kunststoff oder Kera
mik gefertigte Gehäuseteil auf der einen Seite vorzugsweise über eine Glasscheibe
und auf der anderen Seite durch ein abgedichtetes Gewindeteil mit der Kameraein
heit verbunden ist und das darin befindliche optische Abbildungssystem wasserdicht
einschließt, erfüllt die erfindungsgemäß ausgebildete Vorrichtung jeglichen heutigen
Sterilisationserfordernissen in der Medizintechnik.
1
Sichtendoskop
2
Kupplungseinheit
3
Gehäuse
4
Videokamera
5
Verstellmechanismus
6
optisches Abbildungssystem
7
Tragering
8
Permanentmagnet
8
' Eisenkern, Stabmagnet
9
Führungsstift
10
Gehäuseteil
11
Führungskugel, -stift
12
Verstellring
13
Permanentmagnet
13
' Feldspule
14
Handhabungsmechanismus
15
Magnetring
16
Sensorspule
FN Führungsnut
G Glasscheibe
D Daumen
SV Steuerverstärker
B Bildsensor
SF Stromfühler
DF Druckfeder
Ge Generator
SD Schärfedetektor
Po Positionsdetektor
FN Führungsnut
G Glasscheibe
D Daumen
SV Steuerverstärker
B Bildsensor
SF Stromfühler
DF Druckfeder
Ge Generator
SD Schärfedetektor
Po Positionsdetektor
Claims (19)
1. Vorrichtung zur Lageveränderung eines optischen Abbildungssystems, mit
- - einem das optische Abbildungssystem wenigstens teilweise umgebenden Trage ring, in dem wenigstens eine magnetfelderzeugende oder magnetfeldempfindli che Einheit vorgesehen ist,
- - einem den Tragering samt optischen Abbildungssystem wasserdicht umgeben den Gehäuseteil, in dem der Tragering bewegbar geführt ist sowie
- - einer das Gehäuseteil wenigstens teilweise umgebenden Verstelleinrichtung zur Verstellung des optischen Abbildungssystem, die in radialer oder axialer Richtung zu der magnetfelderzeugenden oder magnetfeldempfindlichen Einheit im Trage ring ebenfalls wenigstens eine magnetfelderzeugende oder magnetfeldempfindli che Einheit vorsieht, durch die kontaktfrei und mittels magnetischer Kraft der Tra gering samt optischen Abbildungssystems in Richtung seiner optischen Achse verschiebbar ist,
2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß der erste Drehbereich von 0° bis 180° und der zweite
Drehbereich von 180° bis 360° vorgesehen ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß an der Außenseite der Verstelleinrichtung, die ring
förmig oder als flächiger Hebel ausgebildet ist, eine Handhabungsvorrichtung vorge
sehen ist.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß vier magnetfelderzeugende oder -empfindliche Ein
heiten gleichverteilt auf dem Tragering und der Verstelleinrichtung angeordnet sind,
wobei für jede magnetfeldempfindliche Einheit auf dem Tragering eine magnetfelder
zeugende Einheit auf der Verstelleinrichtung und für jede magnetfeldempfindliche
Einheit auf der Verstelleinrichtung eine magnetfelderzeugende Einheit auf dem Tra
gering angeordnet ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß die magnetfelderzeugende Einheit ein Permanentma
gnet, in Form eines Stabmagneten oder eines Hohlzylinders ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß die anguläre und axiale Ausdehnung der magnetfel
derzeugenden Einheiten in der Verstelleinrichtung größer ist als die anguläre Aus
dehnung der magnetfelderzeugenden oder magnetfeldempfindlichen Einheiten im
Tragering.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß die radial nach Außen gerichtete Magnetpolung der
magnetfelderzeugenden Einheiten im Tragering umgekehrt ist zu der radial nach In
nen gerichteten Magnetpolung der magnetfelderzeugenden Einheiten in der Steuer
einheit.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, daß die Handhabungseinrichtung an der Steuereinheit
aus zwei abstehenden Stegelementen besteht, zwischen denen ein
Daumen des Bedienpersonals legbar ist, um auf diese Weise die Steuereinheit ein
händig in beide Drehrichtungen zu verdrehen.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, daß die Handhabungseinrichtung an der Verstelleinrich
tung eine, an einen Daumen eines Benutzers ergonomisch angepaßte Kontur auf
weist.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, daß an der dem Tragering gegenüberliegenden Innen
seite des Gehäuseteils ein Führungselement angeordnet ist, das in eine Führungsnut
in dem Tragering gleitend eingreift.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet, daß die Verstelleinrichtung in Richtung der optischen
Achse verschiebbar ist.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11,
dadurch gekennzeichnet, daß die magnetfelderzeugenden Einheiten elektrisch an
steuerbare Spulen sind.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12,
dadurch gekennzeichnet, daß die Verstelleinrichtung als elektrisch ansteuerbare
Spule ausgebildet ist.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13,
dadurch gekennzeichnet, daß eine, an einen Meßkreis angeschlossene Indukti
onsspule vorgesehen ist, die zur Positionsbestimmung des Trageringes samt Abbil
dungsoptik vorgesehen ist.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14,
dadurch gekennzeichnet, daß vom koaxial zum Tragering in Richtung der optischen
Achse beabstandet ein Magnetring vorgesehen ist, dessen Magnetpolung der der
magnetfelderzeugenden Einheit entgegengesetzt gerichtet ist.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15,
dadurch gekennzeichnet, daß der Tragering durch ein Federelement in eine Rich
tung parallel zur optischen Achse des Abbildungssystems vorgespannt ist.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16,
dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuseteil wenigstens einseitig mit einem Fen
ster abgedichtet ist.
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17,
dadurch gekennzeichnet, daß das optische Abbildungssystem zwischen einem Ob
jekt und der Kameraeinheit anbringbar ist.
19. Vorrichtung nach Anspruch 18,
dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuseteil wasserdicht an die Kameraeinheit
lösbar anbringbar ist.
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