DE102009009016A1 - Endoscope has system-pipe, in which image conductor and distal objective are stored, where objective has distal lens group and proximal lens group arranged in objective pipe - Google Patents

Endoscope has system-pipe, in which image conductor and distal objective are stored, where objective has distal lens group and proximal lens group arranged in objective pipe Download PDF

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Abstract

The endoscope (1) has a system-pipe (6), in which an image conductor (7) and a distal objective (8) are stored. The objective has a distal lens group (9) and a proximal lens group (10) arranged in an objective pipe (15). The proximal lens group is arranged proximally outside of the objective pipe directly in the system-pipe.

Description

Die Erfindung betrifft ein Endoskop der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art.The The invention relates to an endoscope in the preamble of claim 1 mentioned type.

Gattungsgemäße Endoskope, die in der Technik und hauptsächlich in der Chirurgie verwendet werden, bilden mit einem distal angeordneten Objektiv ein Zwischenbild auf den Eingang eines Bildleiters ab, der das Bild dann weiter bis zu einer proximal vorgesehenen Beobachtungseinrichtung überträgt. Der Bildleiter kann das Bild mit einer Videokamera aufnehmen und elektronisch weitertransportieren, kann jedoch auch aus einem Bildleiterfaserbündel bestehen, auf dessen distaler Stirnfläche das Bild vom Objektiv abgebildet wird. Insbesondere bei sehr engen Durchmessern von wenigen Millimeter werden jedoch Relaislinsensysteme mit Stablinsen bevorzugt, die auch dann noch eine hohe Bildauflösung gewährleisten können.Generic endoscopes, those in engineering and mainly used in surgery, make with a distally located lens an intermediate image on the entrance of an image guide from the image then continues to a proximally provided observation device transmits. Of the Bildleiter can take the picture with a video camera and electronically transport, but can also consist of a Bildleiterfaserbündel, on its distal end face the Picture of the lens is imaged. Especially with very narrow diameters of a few millimeters, however, relay lens systems with rod lenses preferred, which can still guarantee a high image resolution.

Gattungsgemäße Objektive weisen zwei Linsengruppen auf, die jeweils aus verkitteten Linsen bestehen. Bei bekannten Objektiven dieser Art, sind beide Lin sengruppen im Objektivrohr angeordnet, das seinerseits im Systemrohr gelagert ist, welches auch den Bildleiter, z. B. in Form von Relaislinsen, enthält.Generic lenses have two lens groups, each consisting of cemented lenses. In known lenses of this type, both Lin are sen groups in Lens tube arranged, which in turn stored in the system pipe which is also the image guide, z. B. in the form of relay lenses contains.

Dabei entstehen Platzprobleme. Der Außendurchmesser eines Endoskopes ist durch die Anwendungsgegebenheiten beschränkt. Soll das Endoskop z. B. zur Einführung in einen Ureter, der von der menschlichen Blase zur Niere führt, geeignet sein, so darf sein Außendurchmesser nur wenige Millimeter betragen. Im Querschnitt des Endoskopes, von außen nach innen gesehen, ist dabei üblicherweise ein Außenrohr vorgesehen, danach ein zur Objektbeleuchtung dienendes Lichtleitfaserbündel, sodann ein die Lichtleitfasern nach innen begrenzendes Faserrohr. Dann kommt erst das Systemrohr und darin das Objektivrohr, in dem die Objektivlinsen angeordnet sind. Man sieht, dass unter diesen Verhältnissen die Objektivlinsen nur noch sehr kleine Durchmesser haben können. Es kommt dabei zu starker Vignettierung (Randabschattung) der Bilder, die nur schwer zu bekämpfen ist.there space problems arise. The outer diameter an endoscope is limited by the application conditions. Should the endoscope z. B. for introduction into an ureter that leads from the human bladder to the kidney his outer diameter may be only a few millimeters. In the cross section of the endoscope, from Outside inside, it's common an outer tube provided, thereafter serving for object lighting optical fiber bundle, then a the fibers inward limiting fiber tube. Then comes first the system tube and inside the lens tube, in which the objective lenses are arranged. It can be seen that under these conditions the Objective lenses can only have very small diameters. It comes to strong vignetting (edge shading) of the images, difficult to fight is.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, bei einem gattungsgemäßen Endoskop die Vignettierung zu verringern.The Object of the present invention is in a generic endoscope the To reduce vignetting.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Kennzeichnungsteiles des Anspruchs 1 gelöst.These Task is with the features of the characterizing part of the claim 1 solved.

Erfindungsgemäß wird die proximale Linsengruppe außerhalb des Objektivrohres, unmittelbar im Systemrohr, angeordnet. Dadurch läßt sich der Durchmesser dieser Linsen um die doppelte Dicke des Objektivrohres vergrößern. Vignettierung entsteht durch die Behinderung von Randstrahlen des im Objektiv verlaufenden Strahlenganges. Bei dem Objektiv des gattungsgemässen Endoskopes entsteht Vignettierung insbesondere in der proximalen Linsengruppe. Wird deren Durchmesser vergrössert, ergibt sich somit eine erhebliche Verringerung der Vignettierung. Der Vorteil ist besonders groß bei Endoskopen mit sehr kleinem Durchmesser, bei denen folglich auch die Objektivlinsen sehr geringe Durchmesser haben.According to the invention proximal lens group outside of the objective tube, arranged directly in the system tube. Thereby let yourself the diameter of these lenses by twice the thickness of the objective tube enlarge. Vignette is caused by the obstruction of marginal rays of the lens extending beam path. In the lens of the generic endoscope Vignetting occurs especially in the proximal lens group. If the diameter is increased, this results Thus, a significant reduction in vignetting. The advantage is especially big at Endoscopes with very small diameter, which consequently also the objective lenses have very small diameters.

Wenn erfindungsgemäß die proximale Linsengruppe nicht mehr im Objektivrohr liegt, müsste dieses nur noch die distale Linsengruppe aufnehmen und könnte dieser in der Länge angepasst sein. Es müsste nicht bis zur proximalen Linsengruppe reichen, die aus optischen Gründen in einem Abstand zur distalen Linsengruppe liegt. Dann wäre das Objektivrohr relativ kurz und könnte bei Fertigungsungenauigkeiten, aufgrund des Spiels gegenüber dem Systemrohr bei Stoßbeanspruchung kippen, was zu Bildstörungen führt. Vorteilhaft sind daher die Merkmale des Anspruchs 2 vorgesehen. Das Objektivrohr wird über den Abstand zwischen den Linsengruppen hinweg soweit wie möglich, also bis zur proximalen Linsengruppe verlängert. Durch diese Verlängerung wird die Kippgefahr verringert. Durch das Kippen entstehende Bildstörungen werden beseitigt oder stark verringert.If According to the invention, the proximal Lens group is no longer in the objective tube, this would have only the distal Record lens group and could this one in length be adjusted. It should do not reach to the proximal lens group, the optical establish is at a distance to the distal lens group. Then the lens tube would be relatively short and could in manufacturing inaccuracies, due to the game against the system pipe at impact load tilt, causing image interference leads. Advantageously, therefore, the features of claim 2 are provided. The objective tube is over the distance between the lens groups as far as possible, so extended to the proximal lens group. This extension will reduces the risk of tipping. Become the tilting resulting image noise eliminated or greatly reduced.

Das Objektivrohr kann von durchgehend gleichmäßiger Wandstärke sein. An seinem proximalen Ende würde es dann abblendend wirken und könnte zu Vignettierungen führen. Vorteilhaft sind daher die Merkmale des Anspruchs 3 vorgesehen. Im Bereich unmittelbar vor dem distalen Ende der proximalen Linsengruppe, wo bereits mit Vignettierung zu rechnen ist, wird dadurch ein größerer Innendurchmesser des Objektivrohres geschaffen, wodurch an dieser Stelle auftretende Vignettierungen beseitigt werden.The Lens tube can be of consistently uniform wall thickness. At its proximal end would then it can and should be dimming lead to vignetting. Advantageously, therefore, the features of claim 3 are provided. In the area immediately before the distal end of the proximal lens group, where vignetting is already to be expected, this will result in a larger inner diameter created the objective tube, which occurs at this point Vignetting be eliminated.

Wie bereits erwähnt, kann der Bildleiter auf unterschiedliche Weise ausgebildet sein, z. B. als Bildleitfaserbündel oder als Videosystem. Vorteilhaft ist er jedoch gemäß Anspruch 4 als Relaislinsensystem ausgebildet, das – insbesondere bei kleinen Durchmessern des Bildleiters – Vorteile, vor allem hinsichtlich der Bildauflösung, bietet.As already mentioned, the image guide can be designed in different ways, z. B. as Bildleitfaserbündel or as a video system. However, it is advantageous according to the claim 4 designed as a relay lens system, which - especially for small diameters of the picture leader - advantages, especially with regard to image resolution.

In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise und schematisch in einer einzigen 1 dargestellt, die ein erfindungsgemäßes Endoskop in einem Achsschnitt im Bereich des Objektives zeigt.In the drawing, the invention is for example and schematically in a single 1 which shows an endoscope according to the invention in an axial section in the region of the objective.

1 zeigt im Achsschnitt den distalen Endbereich eines Endoskopes 1 in typischer Konfiguration mit einem Außenrohr 2, in dem ein ungeordnetes Lichtleiterbündel 3 angeordnet ist, welches von einem üblicherweise exzentrisch angeordneten Faserrohr 4 nach innen begrenzt ist. Das Faserrohr 4 ist am distalen Ende mit einem Fenster 5 verschlossen. 1 shows in axial section the distal end region of an endoscope 1 in typical configuration with an outer tube 2 in which a disordered fiber bundle 3 is arranged, which of a usually eccentrically arranged fiber pipe 4 is limited to the inside. The fiber tube 4 is at the distal end with a window 5 locked.

Im Faserrohr 4 ist ein Systemrohr 6 angeordnet, in dem über die Länge des Endoskopes verlaufend ein Bildleiter angeordnet ist, der im Ausführungsbeispiel aus hintereinander angeordneten Stablinsen 7 besteht, von denen das distale Ende der distal letzten Stablinse in 1 dargestellt ist.In the fiber tube 4 is a system pipe 6 arranged in which over the length of the endoscope extending an image guide is arranged, which in the embodiment of successively arranged rod lenses 7 of which the distal end of the distally last rod lens is in 1 is shown.

Das durch das Fenster 5 betrachtete Bild wird von einem Objektiv 8 auf ein Zwischenbild abgebildet, das von der Stablinse 7 in proximaler Richtung weitergeleitet wird. Das Objektiv 8 besteht aus zwei verkitteten Linsengruppen, und zwar einer distalen Linsengruppe 9 und einer proximalen Linsengruppe 10. Im Ausführungsbeispiel besteht die distale Linsengruppe aus den beiden Linsen 11 und 12, die miteinander verkittet sind. Die proximale Linsengruppe besteht aus den beiden Linsen 13 und 14, die ebenfalls miteinander verkittet sind.That through the window 5 viewed image is from a lens 8th pictured on an intermediate image of the rod lens 7 is forwarded in the proximal direction. The objective 8th consists of two cemented lens groups, one distal lens group 9 and a proximal lens group 10 , In the exemplary embodiment, the distal lens group consists of the two lenses 11 and 12 who are cemented together. The proximal lens group consists of the two lenses 13 and 14 who are also cemented together.

Es ist ein Objektivrohr 15 vorgesehen, das die distale Linsengruppe 9 aufnimmt und hält. Bei der distalen Linsengruppe 9 hat die Linse 12 einen kleineren Durchmesser. Die Linse 11 liegt der Innenwand des Objektivrohres 15 an und kann auf geeignete Weise befestigt sein, beispielsweise durch einen oder mehrere Klebetropfen 16, die den Vorteil haben, dass ein sonst üblicher, umlaufender Anlagering vermieden wird, der Randabschattungen ergeben könnte.It is a lens tube 15 provided that the distal lens group 9 absorbs and holds. In the distal lens group 9 has the lens 12 a smaller diameter. The Lens 11 lies the inner wall of the objective tube 15 and may be attached in a suitable manner, for example by one or more adhesive drops 16 which have the advantage of avoiding an otherwise common circumferential abutment ring which could result in edge shadows.

Die proximale Linsengruppe 10 liegt zur Justierung in Achsrichtung mit ihrer distalen Endfläche dem proximalen Rand des Objektivrohres 15 an und ist proximal über ein Blendrohr 18 gegen die distal endseitige Stablinse 7 abgestützt.The proximal lens group 10 is located for adjustment in the axial direction with its distal end face the proximal edge of the objective tube 15 on and is proximal over a glare tube 18 against the distal end rod lens 7 supported.

Die proximale Linsengruppe 10 liegt mit beiden Linsen 13 und 14 außerhalb des Objektivrohres 15 proximal vor diesem. Wie 1 zeigt, können daher die Linsen der proximalen Linsengruppe 10 in ihrem Durchmesser um die doppelte Dicke des Objektivrohres 15 größer sein als die Linsen der distalen Linsengruppe 9. Die Vignettierung wird daher in diesem Bereich verringert, der besonders vignettierungsempfindlich ist. Dies liegt insbesondere daran, dass die Randstrahlen im dargestellten Objektiv 8 in der proximalen Linsengruppe 10 weiter außen liegen und dadurch dort vom Objektivrohr 15, beziehungsweise vom Linsenrand, abgeschattet werden, was zur Vignettierung führt.The proximal lens group 10 lies with both lenses 13 and 14 outside the lens barrel 15 proximal to this. As 1 Therefore, the lenses of the proximal lens group can 10 in diameter by twice the thickness of the objective tube 15 larger than the lenses of the distal lens group 9 , Vignetting is therefore reduced in this range, which is particularly vignetting sensitive. This is due in particular to the fact that the marginal rays in the lens shown 8th in the proximal lens group 10 lie further outside and thereby there from the objective tube 15 , or the lens edge, be shaded, which leads to vignetting.

Dieses Problem tritt besonders bei sehr dünnen Endoskopen auf. Wenn das dargestellte Endoskop 1 beispielsweise einen Außendurchmesser von 3 mm hat, und nach Abzug der Rohrwandstärken und des Lichtleitfaserbündels 3 ein Innendurchmesser des Objektivrohres von unter 2 mm verbleibt, dann ergibt sich mit der dargestellten Konstruktion ein erheblich verbessertes Vignettierungsverhalten.This problem occurs especially with very thin endoscopes. If the illustrated endoscope 1 for example, has an outer diameter of 3 mm, and after deducting the tube wall thicknesses and the Lichtleitfaserbündels 3 an inner diameter of the objective tube of less than 2 mm remains, then results in the illustrated construction, a significantly improved Vignettierungsverhalten.

Das Objektivrohr müsste nur die Linse 11 der distale Linsengruppe 9 halten, könnte also an deren proximalem Ende enden. Es ist jedoch im dargestellten Ausführungsbeispiel bis zur proximalen Linsengruppe 10 verlängert und überbrückt somit den optisch bedingten Abstand zwischen den Linsengruppen 9 und 10. Dadurch ergibt sich eine Verlängerung des Objektivrohres 15 so, dass bei Spiel des Objektivrohres 15 im Systemrohr 6 auftretendes Kippen verringert wird.The objective tube would only need the lens 11 the distal lens group 9 hold so could end at its proximal end. However, it is in the illustrated embodiment to the proximal lens group 10 lengthens and thus bridges the optical distance between the lens groups 9 and 10 , This results in an extension of the objective tube 15 so that when playing the lens barrel 15 in the system pipe 6 occurring tilting is reduced.

Das Objektivrohr 15 verfügt außerdem an seinem proximalen Ende über ein Endstück 17, das in seinem Innendurchmesser erweitert ist. Dadurch ergibt sich wiederum eine Verringerung der Vignettierung im vignettierungsgefährdeten Bereich unmittelbar vor der Linse 13.The objective tube 15 also has an end piece at its proximal end 17 , which is extended in its inner diameter. This in turn results in a reduction of vignetting in vignetting at risk area immediately in front of the lens 13 ,

Anstelle, wie in 1 dargestellt, mit Stablinsen 7 einer Relaislinsenanordnung, kann das vom Objektiv 8 erzeugte Bild auch mit anderen Bildleitern über die Länge des Endoskopes 1 transportiert werden. Anstelle der Stablinsen 7 kann beispielsweise ein geordnetes Bildleiterbündel im Systemrohr 6 verlegt sein, auf dessen distale Stirnfläche das Objektiv 8 abbildet. An dieser Stelle kann auch der Bildsensor einer Videokamera angeordnet sein, die das Bild mit einem Videokabel als Bildleiter weitertransportiert.Instead, as in 1 shown with rod lenses 7 a relay lens assembly, that of the lens 8th Image generated with other image guides over the length of the endoscope 1 be transported. Instead of the rod lenses 7 For example, an ordered image conductor bundle in the system pipe 6 be laid on the distal end face of the lens 8th maps. At this point, the image sensor of a video camera can be arranged, which transports the image with a video cable as an image guide.

Wenn, wie in 1 dargestellt, der Bildleiter mit Stablinsen 7 ausgebildet ist, muss das Endoskop 1 starr ausgebildet sein. Die Rohre 2, 4 und 6 bestehen dann aus Metall. Wenn der Bildleiter ein Videokabel ist oder ein Bildleitfaserbündel, kann das Endoskop auch mit Rohren aus flexiblem Material flexibel ausgebildet sein.If, as in 1 represented, the image guide with rod lenses 7 is trained, the endoscope needs 1 be rigid. The pipes 2 . 4 and 6 then consist of metal. If the image guide is a video cable or a picture fiber bundle, the endoscope may also be flexible with tubes of flexible material.

Claims (4)

Endoskop (1) mit einem Systemrohr (6), in dem ein Bildleiter (7) und ein distal von diesem angeordnetes Objektiv (8) gelagert sind, wobei das Objektiv (8) eine in einem Objektivrohr (15) angeordnete distale Linsengruppe (9) und eine proximale Linsengruppe (10) umfasst, die jeweils aus verkitteten Linsen (11, 12, 13, 14) bestehen, dadurch gekennzeichnet, dass die proximale Linsengruppe (10) proximal außerhalb des Objektivrohres (15) unmittelbar im Systemrohr (6) angeordnet ist.Endoscope ( 1 ) with a system pipe ( 6 ), in which an image ladder ( 7 ) and a lens disposed distally therefrom ( 8th ) are stored, wherein the lens ( 8th ) one in a lens tube ( 15 ) arranged distal lens group ( 9 ) and a proximal lens group ( 10 each consisting of cemented lenses ( 11 . 12 . 13 . 14 ), characterized in that the proximal lens group ( 10 ) proximally outside the objective tube ( 15 ) directly in the system pipe ( 6 ) is arranged. Endoskop nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Objektivrohr (15) die distale Linsengruppe (9) proximal bis an die proximale Linsengruppe (10) überragt.Endoscope according to claim 1, characterized in that the objective tube ( 15 ) the distal lens group ( 9 ) proximal to the proximal lens group ( 10 ) surmounted. Endoskop nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Objektivrohr (15) in seinem die distale Linsengruppe (9) proxi mal überragenden Bereich ein proximales Endstück (17) mit zugunsten eines vergrößerten Innendurchmessers verringerter Wandstärke aufweist.Endoscope according to one of claims 1 or 2, characterized in that the objective tube ( 15 ) in his the distal lens group ( 9 ) proximally protruding area a proximal end piece ( 17 ) in favor of an increased inner diameter reduced wall thickness. Endoskop nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bildleiter als aus Stablinsen (7) bestehendes Relaislinsensystem ausgebildet ist.Endoscope according to one of the preceding claims, characterized in that the image guide as from rod lenses ( 7 ) existing relay lens system is formed.
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