DE102004023024A1

DE102004023024A1 - Endoskopoptik mit seitlichem Lichtleitfaserteilbündel

Info

Publication number: DE102004023024A1
Application number: DE102004023024A
Authority: DE
Inventors: Patrick Scherr
Original assignee: Olympus Winter and Ibe GmbH
Current assignee: Olympus Winter and Ibe GmbH
Priority date: 2004-05-06
Filing date: 2004-05-06
Publication date: 2005-12-01
Anticipated expiration: 2024-05-07
Also published as: US20050250992A1; DE102004023024B4; US7569013B2

Abstract

Eine Endoskopoptik (1) mit einem Außenrohr (2) und einem darin angeordneten Faserrohr (3) zur Abtrennung von zwischen den Rohren (2, 3) verlegten Lichtleitfasern (11) von einem im Faserrohr (3) mit distal angeordnetem Objektiv vorgesehenen Bildleiter, wobei das Objektiv gegenüber der Achse des Außenrohres (2) unter einem Schrägwinkel abwärts blickend angeordnet ist, wobei die distale Stirnfläche (5) der Endoskopoptik (1) senkrecht zur Blickrichtung ausgebildet ist und wobei ein seitliches Teilbündel (12) der Lichtleitfasern (11) seitlich des Faserrohres (3) mit im wesentlichen in Blickrichtung ausgerichteten, im distalen Endbereich verklebten Fasern (11) in der Stirnfläche (5) endet, ist dadurch gekennzeichnet, dass das Teilbündel (12) in seinem distalen Endbereich von einem Führungsschacht (9) umschlossen ist, der innen von der Außenseite des Faserrohres (3), außen von der Innenseite des Außenrohres (2), unten von einer parallel zur Blickrichtung liegenden ersten Schrägfläche (15) eines das Außenrohr (2) berührenden unteren Außenvorsprunges (14) des Faserrohres (3) und oben von einer parallel zur Blickrichtung liegenden zweiten Schrägfläche (16) eines das Faserrohr (3) berührenden Innenvorsprunges (7) des Außenrohres (2) begrenzt ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Endoskopoptik der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art.
Lichtleitfasern in Endoskopoptiken dienen der Beleuchtung des Blickfeldes. Die Fasern haben einen sehr großen Abstrahlwinkel, sollen aber mit ihrer Strahlrichtung nach Möglichkeit alle auf die Mitte des Blickfeldes gerichtet sein. In Strahlrichtung abweichende Fasern bewirken störende Helligkeitsunterschiede im Blickfeld. Zur Abdichtung und zur Sicherung ihrer während der Montage gegebenen Ausrichtung sind die Fasern im distalen Endbereich verklebt.
Bei nicht gattungsgemäßen geradeausblickenden Endoskopoptiken sind alle Fasern parallel zur Achse des Außenrohres angeordnet und enden in einer senkrecht zur Achse stehenden Stirnfläche. Sie leuchten dann alle genau in Blickrichtung.
Bei schrägblickenden Optiken, bei denen das Objektiv gegenüber der Achse abwärts gerichtet blickt, gestaltet sich die Konstruktion schwieriger.
Bei einer bekannten, nicht gattungsgemäßen Endoskopoptik der Anmelderin sind alle Fasern in einem Faserbündel oberhalb des Faserrohres angeordnet. Durch Abschrägung der Innenseite des Außenrohres nach unten und ebensolche Abschrägung des vorderen Endbereiches des Faserrohres nach unten werden alle Fasern im Endbereich nach unten in Richtung der Blickrichtung umgelenkt. Nachteilig hierbei ist jedoch die einseitige Lage der Faserenden in bezug auf die Blickachse, die zu einer unbefriedigenden Ausleuchtung führt.
Die Ausleuchtung läßt sich mit seitlich des Faserrohres angeordneten Teilbündeln verbessern. Eine solche Konstruktion ist von der Firma Storz bekannt. Hier ist das Faserrohr gegenüber dem Außenrohr nach unten verschoben. Der Bereich oberhalb des Faserrohres und seitlich des Faserrohres bis weit nach unten ist mit Fasern gefüllt. Oberhalb des Faserrohres ist von der Stirnfläche her ein waagerecht liegender Keil in die Fasern getrieben, der ein mittleres oberes Teilbündel von zwei seitlichen Teilbündeln abtrennt und den letzteren aufgrund der Keilwirkung eine Abwärtsrichtung in Richtung der Blickrichtung vermittelt.
Bei allen diesen Konstruktionen kommt hinzu, dass die Fasern nicht nur in Blickrichtung ausgerichtet, sondern auch zueinander parallel ausgerichtet sein müssen. Die Fasern liegen proximal vom distalen Endbereich der Endoskopoptik in einem relativ großen Querschnitt zwischen den Rohren, der größer sein muß als der Gesamtquerschnitt der Fasern. Damit wird das Einziehen der Fasern bei der Montage erleichtert. In ihrem distalen Endbereich nahe der Stirnfläche müssen sie jedoch komprimiert werden, um eine gegenseitige Parallelausrichtung zu erreichen. Bei der eingangs genannten bekannten Konstruktion der Anmelderin geschieht dies durch die beiden Schrägflächen am Außenrohr und am Faserrohr, die nach Verlegung der Fasern durch Vorschieben des Faserrohres in distaler Richtung gegenüber dem Außenrohr den freien Querschnitt zwischen den Schrägflächen verengen. Bei der bekannten Konstruktion der Firma Storz geschieht die Verengung durch Eintreiben des Keiles.
Eine optimale Lösung konnte bisher im Stand der Technik nicht gefunden werden. Die bekannte Konstruktion der Anmelderin ergibt zwar eine gute Kompression der Fasern mit daraus folgender guter Parallelausrichtung, läßt sich aber nur im oberen Bereich der Endoskopoptik ausführen. Bei der Konstruktion der Firma Storz wird eine gute Gesamtausleuchtung durch weit nach unten reichende seitliche Teilbündel erreicht, allerdings bei weniger guter Kompression, da diese nur durch den Keil von oben erfolgt. Es resultiert eine weniger exakte Parallelausrichtung der Fasern.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine gattungsgemäße Endoskopoptik mit günstig ausleuchtenden seitlichen Teilbündeln zu schaffen, bei denen die Fasern besser zueinander parallel ausgerichtet sind.
Dies Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.
Erfindungsgemäß liegt ein seitliches Teilbündel in dem im Anspruch beschriebenen Führungsschacht, der von den Rohren und zwei Schrägflächen begrenzt ist. Eine der Schrägflächen liegt am Faserrohr und die andere am Außenrohr. Beim Vorschieben des Faserrohres wird also der Abstand zwischen den Schrägflächen verengt, so dass die Fasern dabei in dem Führungsschacht in Umfangsrichtung komprimiert und parallel ausgerichtet werden. Damit wird eine Konstruktion geschaffen, bei der ein seitliches Teilbündel exakt in Blickrichtung mit sehr gut parallel ausgerichteten Fasern angeordnet wird. Die erfindungsgemäße Kon struktion bewirkt die Komprimierung der Fasern mit an den beiden Rohren unverlierbar vorgesehenen Vorsprüngen, wobei vermieden wird, dass sich Teile der Endoskopoptik lösen können, wie dies bei Verwendung eines Keiles der Fall sein kann, falls dieser schlecht verklebt ist.
Wenn die beiden Rohre in der üblichen Ausbildung gegeneinander achsversetzt sind, verengt sich der Führungsschacht nach unten hin. Es liegen also im unteren Bereich des Führungsschachtes weniger Fasern, woraus sich eine ungünstigere Blickfeldausleuchtung ergibt. Mit den Merkmalen des Anspruches 2 wird dieser Mangel behoben. Durch die Abschrägung des Faserrohres im unteren Bereich des Führungsschachtes wird dieser dort erweitert, so dass der Schwerpunkt der Fasern weiter nach unten verlegt werden kann. Dass der Abstand zwischen den Rohren aufgrund der Abschrägung in proximaler Richtung enger wird, stört dabei nicht, da die Fasern schräg von oben aus Bereichen größeren Querschnittes einlaufen. Durch die Abschrägung wird erreicht, dass das Faserrohr bis möglichst weit in distaler Richtung mit großem Innenquerschnitt ausgebildet werden kann, der für die dortige Anordnung des Objektives benötigt wird.
Gemäß Anspruch 3 ist die Endoskopoptik vorteilhaft mit zwei symmetrischen seitlichen Teilbündeln ausgebildet, wodurch die Lichtleistung verdoppelt wird.
Vorteilhaft sind die Merkmale des Anspruches 4 vorgesehen. Zur weiteren Erhöhung der Lichtleistung wird hierdurch ein drittes oberes Teilbündel vorgesehen, das seitlich von den ohnehin vorhandenen Innenvorsprüngen des Außenrohres begrenzt wird. Die erforderliche Komprimierung zur Parallelausrichtung erfolgt mit einem oberen Außenvorsprung am Faserrohr.
Das obere Teilbündel, das in der Stirnfläche mit den Fasern achsparallel endet, kann durch entsprechende Abschrägung der Stirnflächen in diesem Bereich gemäß Anspruch 5 in Blickrichtung abstrahlend ausgebildet sein.
In den Zeichnungen ist eine erfindungsgemäße Endoskopoptik beispielsweise und schematisch dargestellt. Es zeigen:
1 eine Draufsicht auf die Stirnfläche in Achsrichtung,
2 einen Schnitt anhand der mehrfach abgewinkelten Schnittlinie 2-2 in 1,
3 eine Seitenansicht des Faserrohres im distalen Endbereich,
4 eine Ansicht des distalen Endbereiches des Außenrohres von unten und
5 die Seitenansicht des Faserrohres gemäß 3 mit gestrichelt dargestelltem Außenrohr und mit schematisch angedeuteter Faserverlegung.
Die relativ komplizierte geometrische Konfiguration der erfindungsgemäßen Endoskopoptik wird in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel anhand der 1 bis 5 erläutert, die unterschiedliche Ansichten derselben Endoskopoptik zeigen.
1 zeigt in axialer Frontansicht eine Endoskopoptik 1, bestehend aus einem Außenrohr 2 und einem Faserrohr 3. In 5 ist zu erkennen, dass das Außenrohr 2 über seine Länge als dünnwandiges Rohr ausgebildet ist, ebenso das Faserrohr 3, das jedoch in seinem distalen Endbereich innen verdickt ist, um eine Fen steröffnung 4 zur Aufnahme eines runden Fensters auszubilden. Im Inneren des Faserrohres 3 ist eine nicht dargestellte Optik angeordnet, die durch das Fenster blickt. Dahinter befindet sich ein ebenfalls nicht dargestellter Bildleiter, der z. B. als Relaislinsenanordnung oder als Bildleitfaserbündel ausgebildet sein kann. Es kann auch hinter dem Objektiv eine Videokamera vorgesehen sein.
Wie die Seitenansicht der 2 zeigt, ist die Stirnfläche 5 der Endoskopoptik schräg zur Achse des Außenrohres 2 ausgerichtet. Die Fensteröffnung 4 ist in der Ebene der Stirnfläche 5 ausgerichtet. Das im Faserrohr 3 angeordnete Objektiv ist mit seiner Blickrichtung senkrecht zur Stirnfläche 5 ausgerichtet und blickt somit gemäß 2 gegenüber der Achse des Außenrohres 2 schräg abwärts unter einem Winkel, der beispielsweise bei 30° liegen kann und je nach Anwendungsgebiet der Endoskopoptik gewählt ist.
Wie 5 zeigt, liegt die Achse des Faserrohres 3 unterhalb der Achse des Außenrohres 2, derart, dass das Faserrohr unten das Außenrohr 2 berührt.
Symmetrisch zur Mittelsenkrechten 6 (1) der Endoskopoptik sind im distalen Endbereich des Außenrohres 2 an diesem zwei Innenvorsprünge 7 angeordnet, die jeweils mit einer Spitzenabfasung 8, die in 4 zu ersehen ist, die Außenfläche des Faserrohres 3 berühren, wie in 1 zu ersehen ist.
Wie 1 zeigt, wird dadurch im distalen Endbereich zur Stirnfläche 5 hin der Zwischenraum zwischen den beiden Rohren 2, 3 in zwei seitliche Führungsschächte 9 und einen oberen Führungsschacht 10 unterteilt. 5 zeigt, dass im Zwischenraum zwischen dem Faserrohr 3 und dem Außenrohr 2 Lichtleitfasern 11 verlegt sind, die mit zwei seitlichen Teilbündeln 12 jeweils in den seitlichen Führungsschächten 9 und mit einem oberen Teilbündel 13 im oberen Führungsschacht 10 liegen.
Das Faserrohr 3 trägt in seinem unteren Bereich auf jeder Seite einen unteren Außenvorsprung 14, der, wie 2 zeigt, dem Außenrohr 2 anliegt und nach oben eine erste Schrägfläche 15 bildet, die, wie 5 zeigt, in Blickrichtung, also senkrecht zur Stirnfläche 5, liegt. Diese erste Schrägfläche 15 bildet die untere Begrenzung des seitlichen Führungsschachtes 9.
Die obere Begrenzung der Führungsschächte 9 wird durch zweite Schrägflächen 16 gebildet, die in den 2, 4 und 5 zu ersehen sind. Diese zweiten Schrägflächen 16 werden von den Innenvorsprüngen 7 des Außenrohres 2 ausgebildet und liegen ebenfalls, wie die 2 und 5 zeigen, parallel zur Blickrichtung, also parallel zu den ersten Schrägflächen 15. Sehr gut ist dies zu ersehen in dem Schnitt der 2, der anhand der etwas komplizierten Schnittlinie in 1 gelegt ist. Man sieht im Schnitt der 2, dass die Schrägflächen 15 und 16 parallel zueinander und parallel zur Blickrichtung, also senkrecht zur Stirnfläche 5, stehen.
Auch in 5 ist dies zu sehen. Hier ist dargestellt, dass die vom proximalen Ende der Endoskopoptik 1 her kommenden Lichtleitfasern 11 zunächst in einem Querschnitt zwischen den Rohren 2 und 3 liegen, in dem sie ausreichend Platz haben und auch in unregelmäßigen Schräglagen und mit Überkreuzungen liegen können. In dem seitlichen Führungsschacht 9 sind sie jedoch mit verengtem Querschnitt gefaßt und durch die parallelen Schrägflächen 15 und 16 in die in 5 dargestellte Parallelausrichtung gepreßt, in der sie genau parallel zueinander und parallel zur Blickrichtung, also senkrecht zur Stirnfläche 5, liegen.
Die Montage der Lichtleitfasern 11 mit einem seitlichen Teilbündel in einem der seitlichen Führungsschächte 9 wird dadurch erleichtert, dass während des Einziehens der Fasern das Faserrohr 9 etwas in proximaler Richtung zurückgezogen ist. Wie aus den 2 und 5 ersichtlich, vergrößert sich dabei der Abstand zwischen den Schrägflächen 15 und 16, so dass die seitlichen Faserbündel 12 hier ohne Probleme eingezogen werden können. Anschließend wird das Faserrohr nach vorn in die Montagestellung gemäß 2 und 5 geschoben, wobei der Querschnitt der seitlichen Führungsschächte 9 durch Annäherung der Schrägflächen 15 und 16, also in Umfangsrichtung, verengt wird. Die zuvor im distalen Endbereich, also innerhalb der Führungsschächte, mit Kleber getränkten Fasern werden durch diesen Verengungsvorgang parallel ausgerichtet und nach Aushärten des Klebers z. B. durch Beschleifen in der Stirnfläche 5 abgeschnitten.
Wie 1 zeigt, verringert sich aufgrund der nach unten gegenüber dem Außenrohr 2 achsversetzt angeordneten Lage des Faserrohres 3 der Abstand zwischen Faserrohr 3 und Außenrohr 2 im seitlichen Führungsschacht 9 von oben nach unten. Dadurch ergäbe sich im oberen Bereich ein größerer verfügbarer Querschnitt als im unteren Bereich.
Um dies zu vermeiden, sind in jedem seitlichen Führungsschacht 9 im unteren Bereich abgeschrägte Flächen 17 vorgesehen, die derart nach distal innen schräg ausgebildet sind, dass sich der Abstand zwischen den Rohren in diesem Bereich zur Stirnfläche 5 hin vergrößert.
Wie 1 zeigt, wird dadurch in der Stirnfläche 5 der Querschnitt des seitlichen Führungsschachtes 9 im unteren Bereich vergrößert. In proximaler Richtung verengt sich zwar hier aufgrund der Schräglage der Flächen 17 der Abstand zwischen den Rohren 2, 3. Das stört die Verlegung der Fasern 11 jedoch nicht, da diese, wie 5 zeigt, von schräg oben aus einem Bereich größeren Abstandes zwischen den Rohren einlaufen.
Der obere Führungsschacht 10 nimmt, wie 5 zeigt, parallel zur Achse des Außenschaftes 2 liegende Fasern 11 auf. Sie werden im Bereich des Führungs schachtes 10 durch einen oberen Außenvorsprung 18 des Faserrohres 3 (1, 2, 3) gehalten, der zwischen die Innenvorsprünge 7 des Außenrohres 2 greift.
Würden die Fasern 11 des oberen Teilbündels 13 in der Stirnfläche 5 enden, so wären ihre Stirnflächen, die in der Stirnfläche 5 liegen, unter einem ungünstigen Winkel angeordnet. Durch Lichtbrechung zwischen den unterschiedlichen Medien Glas und Luft bzw. Glas und Wasser (je nach Anwendungsort der Endoskopoptik) ergäbe sich eine Ablenkung gegenüber der Achse des Außenschaftes 2 nach oben, also weg von der Blickrichtung. Es empfiehlt sich daher, im Bereich des oberen Teilbündels 13, also des oberen Führungsschachtes 10, die Stirnfläche 5 in einem Abschnitt unter anderem Winkel, z. B. gemäß Linie 19 in 5, anzuordnen. Aufgrund der Lichtbrechung an den Stirnflächen der Lichtleitfasern 11 wird dann das Licht parallel zur Blickrichtung, also senkrecht zur Stirnfläche 5, abgestrahlt.

Claims

Endoskopoptik (1) mit einem Außenrohr (2) und einem darin angeordneten Faserrohr (3) zur Abtrennung von zwischen den Rohren (2, 3) verlegten Lichtleitfasern (11) von einem im Faserrohr (3) mit distal angeordnetem Objektiv vorgesehenen Bildleiter, wobei das Objektiv gegenüber der Achse des Außenrohres (2) unter einem Schrägwinkel abwärts blickend angeordnet ist, wobei die distale Stirnfläche (5) der Endoskopoptik (1) senkrecht zur Blickrichtung ausgebildet ist und wobei ein seitliches Teilbündel (12) der Lichtleitfasern (11) seitlich des Faserrohres (3) mit im wesentlichen in Blickrichtung ausgerichteten, im distalen Endbereich verklebten Fasern (11) in der Stirnfläche (5) endet, dadurch gekennzeichnet, dass das Teilbündel (12) in seinem distalen Endbereich von einem Führungsschacht (9) umschlossen ist, der innen von der Außenseite des Faserrohres (3), außen von der Innenseite des Außenrohres (2), unten von einer parallel zur Blickrichtung liegenden ersten Schrägfläche (15) eines das Außenrohr (2) berührenden unteren Außenvorsprunges (14) des Faserrohres (3) und oben von einer parallel zur Blickrichtung liegenden zweiten Schrägfläche (16) eines das Faserrohr (3) berührenden Innenvorsprunges (7) des Außenrohres (2) begrenzt ist.
Endoskopoptik nach Anspruch 1, bei der die Achse des Faserrohres (3) unterhalb der Achse des Außenrohres (2) liegt, dadurch gekennzeichnet, dass im unteren Bereich des seitlichen Führungsschachtes (9) der Abstand zwischen Faserrohr (3) und Außenrohr (2) mit einer abgeschrägten Fläche (17) auf der Außenfläche des Faserrohres (3) zur Stirnfläche (5) hin zunehmend vergrößert ist.
Endoskopoptik nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwei seitliche Teilbündel (12) in identisch ausgebildeten Führungsschächten (9) symmetrisch zu beiden Seiten des Faserrohres (3) angeordnet sind.
Endoskopoptik nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Teilbündeln (12) ein oberes Teilbündel (13) in einem oberen Führungsschacht (10) mit Faserrichtung parallel zur Achse des Außenrohres (2) angeordnet ist, wobei der obere Führungsschacht (10) durch achsparallele Wände begrenzt ist, die von der Innenseite des Außenrohres (2), von einem oberen Außenvorsprung (18) des Faserrohres (3) und von den Innenvorsprüngen (7) des Außenrohres (2) ausgebildet sind.
Endkoskopoptik nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnfläche (5) im Bereich des oberen Teilbündels (13) in anderem Winkel (19) derart abgeschrägt ist, dass das Licht der Fasern (11) von ihren Stirnflächen in Blickrichtung gebrochen wird.