DE102012105727A1

DE102012105727A1 - Stablinsensystem für ein Endoskop

Info

Publication number: DE102012105727A1
Application number: DE201210105727
Authority: DE
Inventors: Fang Lei
Original assignee: Karl Storz SE and Co KG
Current assignee: Karl Storz SE and Co KG
Priority date: 2012-06-29
Filing date: 2012-06-29
Publication date: 2014-01-02

Abstract

Eine Stablinseneinheit (20, 21) für ein Stablinsensystem für ein Endoskop (10) umfasst eine Stablinse (30) und eine Hülse (40), in der die Stablinse (30) angeordnet und mit der die Stablinse gefügt ist. Ein Rand (41, 42) der Hülse (40) ist nicht bündig mit einem Ende (31, 32) der Stablinse (30).

Description

Die vorliegende Erfindung ist auf eine Stablinseneinheit für ein Stablinsensystem für ein Endoskop, auf ein Stablinsensystem und auf ein Endoskop bezogen.
Vielen verschiedenen Anwendungen und resultierenden Anforderungen entsprechend existiert eine Vielfalt von Bauarten starrer und flexibler Endoskope. Unter den starren Endoskopen (Endoskope mit starrem und insbesondere geradem Schaft) zeichnet sich die von Harold H. Hopkins in den 1950er Jahren entwickelte und nach ihm benannte Bauart durch noch immer herausragende optische Eigenschaften aus, insbesondere durch hervorragende Lichtstärke, Auflösung und Abbildungseigenschaften.
Bei der von Hopkins entwickelten Bauart sind im rohrförmigen und starren Schaft mehrere Stablinsen hintereinander angeordnet, die am distalen Ende eintretendes Licht zu einem Okular oder einer Kamera am proximalen Ende des Endoskops übertragen. Neben den optischen Eigenschaften der einzelnen Stablinsen sind deren Abstände für die optischen Eigenschaften des Endoskops von entscheidender Bedeutung. Herkömmlich ist jeweils zwischen zwei benachbarten Stablinsen ein Abstandshalter in Gestalt eines dünnwandigen kreiszylindrischen Rohres vorgesehen. Je ein kreisförmiger Rand des Abstandshalters liegt am Randbereich der Stirnfläche einer Stablinse an. Die alternierende Anordnung von Stablinsen und Abstandshaltern wird beispielsweise durch eine Feder am proximalen Ende des Endoskops nach distal gedrückt, so dass die Stablinsen und die Abstandshalter immer aneinander anliegen.
Endoskope sind im Gebrauch durch medizinisches Personal oft erheblicher mechanischer Belastung ausgesetzt, insbesondere einem auf den Schaft wirkenden Biegemoment. Die resultierende (elastische) Verformung des Schafts bewirkt eine geringfügige, jedoch nicht vernachlässigbare Relativbewegung von Stablinsen und Abstandshaltern. Beim Autoklavieren nach jeder Verwendung wird ein Endoskop typischerweise auf eine Temperatur von ca. 407 K (134° C) oder mehr erhitzt. Temperaturgradienten im Endoskop und Unterschiede zwischen den Ausdehnungskoeffizienten der verwendeten Materialien können mechanische Spannungen und Relativbewegungen von Stablinsen, Abstandshaltern und Schaft bewirken.
Eine – wenn auch nur geringfügige – Bewegung eines Abstandshalters, der an einer Stablinse anliegt, relativ zu der Stablinse kann Abrieb sowohl am Abstandshalter als auch an der Stablinse erzeugen. Beim Verkippen eines Abstandshalters relativ zu der Stablinse, an der der Abstandshalter anliegt, liegt anstelle einer flächigen eine punktuelle Belastung vor, die ein Abplatzen des spröden Materials der Stablinse bewirken kann. Abrieb und Abplatzen von Material können unmittelbar oder durch Ablagerung der abgelösten Partikel auf den Oberflächen der Stablinsen deren optische Eigenschaften beeinträchtigen. Insbesondere können das übertragene Bild getrübt bzw. der Kontrast und/oder die Schärfe verringert werden, bis hin zum vollständigen Verlust jeder Abbildung.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein verbessertes Stablinsensystem und ein verbessertes Endoskop zu schaffen.
Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst.
Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beruhen auf der Idee, Stablinseneinheiten aus je einer Stablinse und einer mit der Stablinse gefügten Hülse zu bilden. Abstände der Stablinsen in einem Stablinsensystem werden durch die Hülsen definiert. Eine Hülse einer Stablinse liegt insbesondere nicht an einer Stirnfläche einer benachbarten Stablinse, sondern an der Hülse einer benachbarten Stablinseneinheit an. Damit können Abrieb und Abplatzen von Material an den Stablinsen weitgehend vermieden werden.
Eine Stablinseneinheit für ein Stablinsensystem für ein Endoskop umfasst eine Stablinse und eine Hülse, in der die Stablinse angeordnet und mit der die Stablinse gefügt ist, wobei ein Rand der Hülse nicht bündig mit einem Ende der Stablinse ist.
Die Gestalt der Hülse ist an die Gestalt der Stablinse angepasst. Insbesondere sind die Gestalt der inneren Oberfläche der Hülse und die Gestalt der Mantelfläche der Stablinse gleich oder entsprechen einander im Wesentlichen, d.h. bis auf ein zum Einführen der Stablinse in die Hülse erforderliches Spiel und/oder durch die Fertigung bedingte Abweichungen. Bei einer Stablinse mit einer kreiszylindrischen Mantelfläche weist auch die Hülse oder zumindest deren innere Oberfläche im Wesentlichen die Gestalt eines Kreiszylindermantels entsprechenden Durchmessers auf. Die Hülse ist mit der Stablinse durch Kleben, Löten oder auf andere Weise stoffschlüssig gefügt. Alternativ oder zusätzlich können Hülse und Stablinse kraftschlüssig (beispielsweise durch Aufschrumpfen oder Aufpressen) und/oder formschlüssig verbunden sein.
Die Anordnung der Stablinse in der Hülse bedeutet, dass zumindest ein Teil der Stablinse einen Teil des Lumens der Hülse ausfüllt. Die Stablinse muss nicht vollständig innerhalb der Hülse angeordnet. Vielmehr kann die Stablinse an einem oder beiden Enden gegenüber der Hülse überstehen. Die Stablinse muss die Hülse auch nicht vollständig ausfüllen. Vielmehr kann die Hülse gegenüber der Stablinse an einem oder an beiden Enden überstehen. Insbesondere sind somit beide Ränder der Hülse nicht bündig mit den jeweils korrespondierenden Enden der Stablinse.
Da Hülse und Stablinse gefügt sind, können sie sich nicht relativ zueinander bewegen. Dadurch kann auch kein Abrieb entstehen. Da die Hülse die Stablinse mantelförmig umgibt und insbesondere nicht an einer Stirnfläche der Stablinse abgestützt ist, sind auch die Kanten der Stirnflächen nicht mechanisch belastet. Deshalb sind Abplatzungen unwahrscheinlich.
Wie anhand der nachfolgend dargestellten Varianten und Ausführungsformen deutlich wird, können mehrere Stablinseneinheiten so ausgestaltet und angeordnet sein, dass die Hülse einer Stablinseneinheit hinsichtlich axialer Kräfte bzw. Längskräfte nicht an der Stablinse, sondern an der Hülse der benachbarten Stablinseneinheit abgestützt ist. Die Stablinsen müssen in diesem Fall keine Längskräfte aufnehmen. Längskräfte werden vielmehr ausschließlich von Hülse zu Hülse übertragen. Das Material oder die Materialien der Hülsen können so gewählt und ihre Stirnflächen so ausgebildet sein, dass auch im Fall einer Relativbewegung (beispielsweise aufgrund eines Biegens des Schafts eines Endoskops) kein Abrieb entsteht. Ferner können die Ränder der Hülsen relativ zu den Stablinsen so angeordnet sein, dass Abrieb gegebenenfalls nur weit entfernt von den Stirnflächen der Stablinsen entsteht.
Bei einer Stablinseneinheit, wie sie hier beschrieben ist, steht insbesondere ein Ende der Stablinse gegenüber einem Rand der Hülse zumindest teilweise über.
Ein Ende der Stablinse steht gegenüber dem zugeordneten Rand der Hülse über, wenn zumindest eine Ebene senkrecht zur optischen Achse der Stablinse die Stablinse, nicht jedoch die Hülse schneidet. Insbesondere steht ein Ende der Stablinse gegenüber dem zugeordneten Rand der Hülse über, wenn der entsprechende Scheitelpunkt der Stablinse gegenüber dem Rand der Hülse übersteht. Ein Ende der Stablinse steht gegenüber einem Rand der Hülse teilweise über, wenn die Querschnittsflächen der Hülsen in Schnittebenen senkrecht zur optischen Achse der Stablinse zwischen einer ersten Schnittebene, die weder die Stablinse noch die Hülse schneidet, und einer zweiten Schnittebene, die die Stablinse schneidet, nicht ringförmig geschlossen sind.
Bei einer Stablinseneinheit, wie sie hier beschrieben ist, steht insbesondere ein Rand der Hülse gegenüber einem Ende der Stablinse zumindest teilweise über.
Ein Rand der Hülse steht gegenüber dem zugeordneten Ende der Stablinse zumindest teilweise über, wenn der Rand zumindest teilweise in einer Ebene senkrecht zur optischen Achse der Stablinse liegt, die die Stablinse nicht oder allenfalls außerhalb des durch die Ränder der beiden Stirnflächen der Stablinse begrenzten Bereichs schneidet. Insbesondere steht ein Rand der Hülse gegenüber dem zugeordneten Ende der Stablinse zumindest teilweise über, wenn der Rand der Hülse gegenüber dem entsprechende Scheitelpunkt der Stablinse zumindest teilweise übersteht.
Insbesondere wenn ein Rand einer Hülse einer ersten Stablinseneinheit, der gegenüber der Stablinse der ersten Stablinseneinheit übersteht, an einem Rand einer Hülse einer benachbarten zweiten Stablinseneinheit anliegt und sich abstützt, gegenüber dem die Stablinse der zweiten Stablinseneinheit vorsteht, sind die einander berührenden Stirnflächen der Hülsen, an denen Abrieb entstehen kann, von den Stirnflächen der Stablinsen weit entfernt. Gegebenenfalls entstehender Abrieb kann deshalb nicht oder nicht ohne Weiteres an eine Stirnfläche einer Stablinse gelangen. Voraussetzung für die beschriebene Konfiguration ist insbesondere, dass der Überstand des Rands der Hülse gegenüber dem Ende der Stablinse an der ersten Stablinseneinheit größer ist als der Überstand des Endes der Stablinse gegenüber dem Rand der Hülse an der zweiten Stablinseneinheit. Die Differenz der beiden Überstände entspricht dem Abstand der beiden Stablinsen der Stablinseneinheiten.
Der Abstand der Stablinsen zweier benachbarter Stablinseneinheiten ist genau einzuhalten, um die Qualität der Abbildung zu gewährleisten. Jede Abweichung des Abstands vom konstruktiv vorgegebenen Sollwert bewirkt in der Regel eine Verschlechterung der Qualität der Abbildung. In der Regel ist der Abstand der Stablinsen zweier benachbarter Stablinseneinheiten größer als Null.
Bei einer Stablinseneinheit, wie sie hier beschrieben ist, ist insbesondere zumindest ein Teil eines Rands der Hülse zumindest entweder abgerundet oder weist eine Fase auf.
Bei einer Stablinseneinheit mit einem zumindest teilweise überstehenden Rand der Hülse, wie sie hier beschrieben ist, ist insbesondere zumindest ein Teil des zumindest teilweise überstehenden Rands zumindest entweder abgerundet oder weist eine Fase auf.
Insbesondere weist ein überstehender Teil des Rands der Hülse eine Fase auf oder ist abgerundet. Die Abrundung oder die Fase liegen insbesondere an der Innenseite des Rands, um in die überstehende Hülse der Stablinseneinheit eine überstehende Stablinse einer benachbarten Stablinseneinheit einfacher und mit geringerem Risiko einer Beschädigung einführen zu können.
Bei einer Stablinseneinheit, wie sie hier beschrieben ist, liegt insbesondere ein Rand der Hülse nicht in einer Ebene senkrecht zur optischen Achse der Stablinse.
Ein nicht in einer Ebene senkrecht zur optischen Achse der Stablinse liegender Rand kann eine Symmetrie der Hülse zur optischen Achse der Stablinse brechen. Dadurch können, wenn zwei Stablinseneinheiten mit entsprechenden nicht-rotationssymmetrischen Rändern aneinander anliegen, eine oder mehrere Rotationspositionen bzw. Verdrehpositionen bzw. Winkelpositionen bevorzugt bzw. vorgegeben sein. Eine relative Rotation mehrerer aneinander anliegender Stablinseneinheiten kann damit ausgeschlossen sein. Damit können das Reiben von Stirnflächen von Hülsen aneinander und die Entstehung von Abrieb verhindert oder deutlich vermindert werden. Ferner können bei der Montage mehrerer Winkelpositionen getestet werden, um beispielsweise kleine Fehler bzw. Imperfektionen der Stablinsen oder ihrer Ausrichtung in den Hülsen nicht zu verstärken oder im Gegenteil möglichst gegenseitig zu kompensieren.
Bei einer Stablinseneinheit, wie sie hier beschrieben ist, bei der ein Rand der Hülse nicht in einer Ebene senkrecht zur optischen Achse der Stablinse liegt, weist der Rand insbesondere zumindest entweder einen Zahn oder eine Lücke zur Aufnahme eines Zahns auf.
Der nicht in einer Ebene senkrecht zur optischen Achse der Stablinse liegende Rand der Hülse kann mehrere Zähne und zwischen den Zähnen eine entsprechende Anzahl von Lücken aufweisen. Der Rand kann so ausgebildet und angeordnet sein, dass er sowohl im Bereich des Zahns oder der Zähne als auch im Bereich der Lücke oder der Lücken gegenüber dem zugeordneten Ende der Stablinse übersteht. Alternativ kann der Rand so ausgebildet und angeordnet sein, dass die Stablinse sowohl im Bereich des Zahns oder der Zähne als auch im Bereich der Lücke oder der Lücken gegenüber dem Rand übersteht. Alternativ kann der Rand so ausgebildet und angeordnet sein, dass im Bereich des Zahns oder der Zähne oder eines Teils der Zähne der Rand der Hülse gegenüber der Stablinse übersteht und im Bereich der Lücke oder der Lücken oder eines Teils der Lücken die Stablinse gegenüber dem Rand übersteht.
Bei einer Stablinseneinheit, wie sie hier beschrieben ist, weist ein Rand der Hülse insbesondere einen ersten Abschnitt und einen zweiten Abschnitt auf, wobei der erste Abschnitt gegenüber einem ersten Ende der Stablinse übersteht, wobei der Abstand des ersten Abschnitts vom zweiten Ende der Stablinse größer ist als der Abstand des zweiten Abschnitts vom zweiten Ende der Stablinse, und wobei der erste Abschnitt des Rands zumindest entweder abgerundet ist oder eine Fase aufweist.
Der erste Abschnitt liegt insbesondere im Bereich eines Zahns, der zweite Abschnitt liegt insbesondere im Bereich einer Lücke zur Aufnahme eines Zahns. Der Rand kann mehrere erste Abschnitte und mehrere zweite Abschnitte aufweisen, die insbesondere alternierend angeordnet sind. Beispielsweise sind alle ersten Abschnitte gleich lang und alle zweiten Abschnitte gleich lang. Der Rand kann auch im zweiten Abschnitt oder in den zweiten Abschnitten abgerundet sein und/oder eine Fase aufweisen.
Für das Zusammenfügen mehrerer Stablinseneinheiten, bei dem jeweils eine überstehende Stablinse in eine überstehende Hülse eingeführt wird, kann insbesondere eine Abrundung oder eine Fase an den weiter vorstehenden ersten Abschnitten hilfreich sein. Insbesondere kann dadurch eine Beschädigung eines Rands einer Stirnfläche einer Stablinse durch den Rand der gegenüberliegenden Hülse verhindert oder zumindest das Risiko des Auftretens einer Beschädigung vermindert werden.
Bei einer Stablinseneinheit, wie sie hier beschrieben ist, ist insbesondere der zweite Abschnitt des Rands der Hülse nicht oder weniger als der erste Abschnitt abgerundet oder gefast.
Bei einer Stablinseneinheit, wie sie hier beschrieben ist, weist die Hülse insbesondere eine Öffnung auf, an der die Hülse mit der Stablinse verklebt oder verlötet ist.
Die Hülse kann eine oder mehrere Öffnungen aufweisen, beispielsweise in Form kleiner Bohrungen senkrecht zur optischen Achse der Stablinse. Bei der Fertigung wird nach dem Einsetzen der Stablinse in die Hülse Klebstoff in die Öffnung oder in die Öffnungen eingebracht. Die benetzenden Eigenschaften und die Viskosität des Klebstoffs können so gewählt sein, dass der Klebstoff ausgehend von der Öffnung teilweise in den Zwischenraum zwischen der Hülse und der Mantelfläche der Stablinse eindringt. Nach dem Erstarren des Klebstoffs und seiner stoffschlüssigen Verbindung mit der Mantelfläche der Stablinse bildet der Klebstoff eine formschlüssige Verbindung mit der Öffnung oder mit den Öffnungen. Zusätzlich kann der Klebstoff eine stoffschlüssige Verbindung mit der Hülse bilden.
Alternativ zu einem Klebstoff kann ein Lot in die Öffnung oder die Öffnungen eingebracht werden. Nach dem Erhitzen der Stablinse, der Hülse und des Lots über den Schmelzpunkt des Lots und Abkühlen von Stablinse, Hülse und Lot unter dessen Schmelzpunkt bildet das Lot eine stoffschlüssige Verbindung mit der Mantelfläche der Stablinse und optional auch mit der Hülse.
Ein Stablinsensystem umfasst eine Mehrzahl von Stablinseneinheiten, wie sie hier beschrieben sind.
Ein Endoskop umfasst ein Stablinsensystem, wie es hier beschrieben ist.
Bei einem Verfahren zum Fertigen eines Stablinsensystems mit einer Mehrzahl von Stablinsen werden eine Stablinse in eine Hülse eingeführt, die Hülse mit der Stablinse gefügt, um eine Stablinseneinheit zu bilden, und mehrere Stablinseneinheiten zu dem Stablinsensystem angeordnet.
Um das Stablinsensystem zu bilden, werden die Stablinseneinheiten insbesondere so angeordnet, dass die Hülsen benachbarter Stablinseneinheiten aneinander anliegen. Die Stablinseneinheiten weisen insbesondere die hier beschriebenen Eigenschaften und Merkmale auf. Das Stablinsensystem ist insbesondere für ein Endoskop vorgesehen.
Bei einem Verfahren, wie es hier beschrieben ist, wird insbesondere die Stablinse nach dem Einführen und vor dem Fügen relativ zu der Hülse positioniert.
Die Stablinse wird insbesondere mittels einer Lehre oder einer anderen Vorrichtung, an der gleichzeitig sowohl die Stablinse als auch die Hülse anliegen, relativ zu der Hülse präzise positioniert.
Kurzbeschreibung der Figuren
Nachfolgend werden Ausführungsformen anhand der beigefügten Figuren näher erläutert.
Es zeigen:
1 eine schematische Schnittdarstellung eines Endoskops;
2 eine schematische Schnittdarstellung zweier Stablinseneinheiten;
3 eine schematische Schnittdarstellung zweier weiterer Stablinseneinheiten;
4 eine weitere schematische Schnittdarstellung einer Stablinseneinheit aus 3;
5 eine weitere schematische Schnittdarstellung der Stablinseneinheit aus den 3 und 4;
6 ein schematisches Flussdiagramm.
Beschreibung der Ausführungsformen
1 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines Endoskops 10 mit einem proximalen Ende 11 und einem distalen Ende 12. Die Schnittebene enthält die Längs- und Symmetrieachse des Endoskops 10. Das Endoskop 10 weist am proximalen Ende 11 ein Okular 15 auf. Ein starres Schaftrohr 16 in Gestalt eines kreiszylindrischen Rohres erstreckt sich vom proximalen Ende 11 bis zum distalen Ende 12 des Endoskops 10. Am distalen Ende 12 weist das Endoskop 10 ein Fenster 17 aus einem transparenten Material, insbesondere aus Glas oder Saphir, auf.
Im Schaftrohr 16 ist ein Stablinsensystem aus mehreren hintereinander angeordneten Stablinseneinheiten 20, 21 angeordnet. Die Stablinseneinheiten 20, 21 sind unten mit Bezug auf die 2 bis 5 näher beschrieben. Eine Feder 18 in Gestalt einer Spiralfeder oder ein anderes elastisches Element schiebt die Stablinseneinheiten 20, 21 nach distal gegen einen Anschlag am distalen Ende 12 des Endoskops. Dadurch liegen die Stablinseneinheiten 20, 21 jederzeit aneinander an, unabhängig von thermisch oder durch äußere Krafteinwirkung bedingten Verformungen.
Abweichend von der schematischen und in dieser Hinsicht stark vereinfachten Darstellung in 1 kann unmittelbar proximal des Fensters 17 ein Objektiv vorgesehen sein. Alternativ kann das Fenster 17 als Objektiv ausgebildet oder Teil eines Objektivs sein.
2 zeigt eine schematische Darstellung eines Schnitts durch zwei Stablinseneinheiten 20, 21 des Endoskops 10 aus 1. Die Schnittebene der 2 entspricht der Schnittebene der 1 und enthält die Längsachse bzw. Symmetrieachse des Schafts 16 (vgl. 1). Im Gegensatz zu 1 sind die Stablinseneinheiten 20, 21 in 2 in axialer Richtung voneinander beabstandet dargestellt. Da bei dem dargestellten Beispiel beide Stablinseneinheiten 20, 21 in einigen Merkmalen gleich oder ähnlich sind, ist nachfolgend zunächst nur Bezug auf eine erste, in 2 links dargestellte Stablinseneinheit 20 der beiden Stablinseneinheiten 20, 21 genommen.
Die erste Stablinseneinheit 20 umfasst eine Stablinse 30 mit einem proximalen Ende 31 und einem distalen Ende 32. Bei dem dargestellten Beispiel besteht die Stablinse 30 aus einem ersten Linsenkörper 35 und einem zweiten Linsenkörper 36, die miteinander stoffschlüssig gefügt sind, beispielsweise mittels eines optischen transparenten Kitts. Die Stirnflächen bzw. Lichteintritts- und -austrittsflächen der Stablinse 30 sind rotationssymmetrisch zur optischen Achse 38 der Stablinse 30. Insbesondere ist die Stablinse 30 rotationssymmetrisch zur optischen Achse 38 und weist eine kreiszylindrische Mantelfläche auf.
Die Stablinse 30 ist in einer Hülse 40 angeordnet. Die Hülse 40 ist im Wesentlichen rohrförmig bzw. weist die Gestalt eines Kreiszylindermantels mit einem proximalen Rand 41 und einem distalen Rand 42 auf. Der proximale Rand 41 und der distale Rand 42 der Hülse 40 sind jeweils kreisförmig. Abweichend von einer ideal kreiszylindermantelförmigen Gestalt weist die Hülse 40 insbesondere eine oder – wie in 2 angedeutet – mehrere seitliche Öffnungen 45 in Gestalt von Durchgangsbohrungen auf.
Die äußere Oberfläche der Stablinse 30 und die innere Oberfläche der Hülse 40 bzw. das Lumen der Hülse 40 sind so aneinander angepasst, dass bei der Fertigung der ersten Stablinseneinheit 20 die Stablinse 30 in die Hülse 40 eingesetzt werden kann, und dass die Stablinse 30 in der Hülse 40 spielarm geführt ist. Bei der Fertigung der ersten Stablinseneinheit 20 wird die Stablinse 30 (beispielsweise mittels einer Lehre) relativ zur Hülse 40 ausgerichtet. Danach wird Klebstoff oder Lot in die seitlichen Öffnungen 45 der Hülse 40 eingebracht. Der Klebstoff oder das Lot bildet nach dem Erstarren eine stoffschlüssige Verbindung mit der Mantelfläche der Stablinse 30 und eine formschlüssige Verbindung mit der Hülse 40. Zusätzlich kann der Klebstoff oder das Lot nach dem Erstarren eine stoffschlüssige Verbindung mit der Hülse 40 bilden.
Die zweite Stablinseneinheit 21 ähnelt der ersten Stablinseneinheit 20 in einigen Merkmalen. Insbesondere weisen beide Stablinseneinheiten 20, 21 gleiche Stablinsen 30 auf. Die Stablinsen 30 sind jedoch in den Stablinseneinheiten 20, 21 entgegengesetzt orientiert eingesetzt. Bei der ersten Stablinseneinheit 20 sind der größere erste Linsenkörper 35 distal (in den 1 und 2: links) und der kleinere zweite Linsenkörper 36 proximal (in den 1 und 2: rechts) angeordnet. Bei der zweiten Stablinseneinheit 21 sind der größere erste Linsenkörper 35 proximal (in den 1 und 2: rechts) und der kleinere zweite Linsenkörper 36 distal (in den 1 und 2: links) angeordnet. Bei beiden Stablinseneinheiten 20, 21 sind jedoch die Abstände zwischen den Enden 31, 32 der Stablinsen 30 und den jeweils korrespondierenden Enden 41, 42 der Hülsen 40 gleich.
Abweichend von der Darstellung in 2 können die Stablinseneinheiten 20, 21 unterschiedliche Stablinsen 30 aufweisen und/oder die Stablinsen 30 unterschiedlich in den Hülsen 40 positioniert sein.
Bei dem hier dargestellten Beispiel steht das proximale Ende 31 der Stablinse 30 gegenüber dem proximalen Rand 41 der Hülse 40 über. Es existieren also (unendlich viele) Ebenen senkrecht zur optischen Achse 38 und zwischen dem proximalen Rand 41 der Hülse 40 und dem proximalen Ende 31 der Stablinse, die zwar die Stablinse 30, nicht jedoch die Hülse 40 schneiden. Ferner steht der distale Rand 42 der Hülse 40 gegenüber dem distalen Ende 32 der Stablinse 30 über. Es existieren also (unendlich viele) Ebenen senkrecht zur optischen Achse 38 der Stablinse 30 zwischen dem distalen Ende 32 der Stablinse 30 und dem distalen Rand 42 der Hülse 40, die zwar die Hülse 40, nicht jedoch die Stablinse 30 schneiden.
Der Überstand des distalen Rands 42 der Hülse 40 gegenüber dem distalen Ende 32 der Stablinse 30 ist größer als der Überstand des proximalen Endes 31 der Stablinse 30 gegenüber dem proximalen Rand 41 der Hülse 40. Dies ermöglicht die in 1 dargestellte Konfiguration, bei der die Ränder 41, 42 der Hülsen 40 benachbarter Stablinseneinheiten 20, 21 aneinander anliegen und die Stablinsen 30 benachbarter Stablinseneinheiten 20 voneinander beabstandet sind.
Die Stablinseneinheiten 20, 21 sind in 2 in axialer Richtung voneinander beabstandet dargestellt. Durch Pfeile ist eine Relativbewegung angedeutet, durch die die Stablinseneinheiten 20, 21 in die in 1 dargestellte räumliche Konfiguration gebracht werden können, bei der Ränder 41, 42 benachbarter Hülsen 40 aneinander anliegen. Bei dieser Relativbewegung wird das proximale Ende 31 der Stablinse 30 der ersten, distal (in 2: links) angeordneten Stablinseneinheit 20 teilweise in die Hülse 40 der zweiten, proximal (in 2: rechts) angeordneten Stablinseneinheit 21 eingeführt. Dieses Einführen wird durch eine Fase 47 am distalen Rand 42 der Hülse 40 vereinfacht.
3 zeigt eine schematische Darstellung eines Schnitts durch zwei weitere Stablinseneinheiten 20, 21. Die Schnittebene A-A der 3 entspricht den Schnittebenen der 1 und 2 und enthält die optische Achse 38 von Stablinsen 30 der Stablinseneinheiten 20, 21. Ähnlich wie in 2 sind die beiden Stablinseneinheiten 20, 21 relativ zueinander ausgerichtet, jedoch axial beabstandet dargestellt. Anders als in 2 sind lediglich ein proximaler Bereich der distalen (in 2: linken) Stablinseneinheit 20 und ein distaler Bereich der proximalen (in 3: rechten) Stablinseneinheit 21 dargestellt. Anders als in 2 sind die Stablinsen 30 der Stablinseneinheiten 20, 21 lediglich durch in gestrichelten Linien dargestellte Konturen angedeutet.
Die in 3 gezeigte Ausführungsform der Stablinseneinheiten 20, 21 ähnelt in einigen Merkmalen und Eigenschaften der oben anhand der 2 dargestellten Ausführungsform. Nachfolgend sind lediglich Merkmale und Eigenschaften beschrieben, in denen sich die Ausführungsform der 3 von der Ausführungsform der 1 und 2 unterscheidet. Da – ähnlich wie bei der Ausführungsform aus 2 – beide Stablinseneinheiten 20, 21 in den nachfolgend relevanten Merkmalen baugleich sind, wird nachfolgend nicht zwischen den Stablinseneinheiten 20, 21 unterschieden.
Die Hülse 40 weist am proximalen Ende (in 3: rechtes Ende der links dargestellten Stablinseneinheit) mehrere im Wesentlichen rechteckige Zähne 61 und Lücken 62 zwischen den Zähnen 61 auf. Dadurch umfasst der proximale Rand 41 der Hülse 40 erste Abschnitte 64 in einer ersten Ebene senkrecht zur optischen Achse 38, zweite Abschnitte 65 in einer zweiten Ebene senkrecht zur optischen Achse 38 und dritte, axiale Abschnitte 66, die jeweils einen ersten Abschnitt 64 und einen zweiten Abschnitt 65 miteinander verbinden. Die ersten Abschnitte 64 des proximalen Rands 41 der Hülse 40 bilden die Stirnflächen der Zähne 61. Die zweiten Abschnitte 65 des proximalen Rands 41 bilden jeweils den Grund einer Lücke 62. Die dritten Abschnitt 66 des proximalen Rands 41 der Hülse 40 bilden die Flanken der Zähne 61.
Die Hülse 40 weist am distalen Ende (in 3: linkes Ende der rechts dargestellten Stablinseneinheit 21) Zähne 51 und Lücken 52 zwischen den Zähnen 51 auf. Dadurch umfasst der distale Rand 42 der Hülse 40 erste Abschnitte 54 in einer ersten Ebene senkrecht zur optischen Achse 38, zweite Abschnitte 55 in einer zweiten Ebene (proximal der ersten Ebene) senkrecht zur optischen Achse 38 und dritte, axiale Abschnitte 56. Die ersten Abschnitte 54 des distalen Rands 42 der Hülse 40 bilden die Stirnseiten bzw. Stirnflächen der Zähne 51. Die zweiten Abschnitte 55 des distalen Rands 42 bilden jeweils den Grund einer Lücke 52. Die dritten Abschnitte 56 bilden die Flanken der Zähne 51.
Die Zähne 51 und Lücken 52 am distalen Rand 42 und die Zähne 61 und Lücken 62 am proximalen Rand 41 sind so aufeinander abgestimmt, dass jeweils ein Zahn 51 am distalen Rand 42 in eine Lücke 62 am proximalen Rand 41 und ein Zahn 61 am proximalen Rand 41 in eine Lücke 52 am distalen Rand 42 passt. Die Breiten der Zähne 51, 61 und Lücken 52, 62 sind insbesondere so gewählt, dass zwei benachbarte Stablinseneinheiten 20, 21, deren Zähne 51, 61 und Lücken 52, 62 ineinandergreifen, relativ zueinander nicht mehr oder lediglich um einen kleinen oder sehr kleinen Winkel rotiert werden können.
Bei dem in 3 gezeigten Beispiel weist der proximale Rand 41 der Hülse 40 im Bereich der ersten Abschnitte 64 eine nach innen bzw. zum Lumen der Hülse 40 bzw. zur Stablinse 30 orientierte Fase 67 auf. Der distale Rand 42 weist in den ersten Abschnitten 54 eine nach innen bzw. zum Lumen der Hülse 40 hin orientierte Fase 57 auf. Die Fasen 57, 67 können das Einführen der Stablinse 30 in die Hülse 40 bei der Fertigung einer Stablinseneinheit 20, 21 vereinfachen. Die Fasen 57, 67 können ferner das Einführen des proximalen Endes 31 der Stablinse 30 einer ersten Stablinseneinheit 20 in das distale Ende der Hülse 40 einer proximal benachbarten zweiten Stablinseneinheit 21 vereinfachen. Ferner können die Fasen 57, 67 bei beiden Vorgängen das Risiko einer Schädigung des Rands einer Stirnfläche der Stablinse 30 reduzieren.
Abweichend von der Darstellung in 3 können auch in den zweiten Abschnitten 55, 65 der Ränder 41, 42 der Hülse 40 Fasen vorgesehen sein. Ferner können Fasen an den dritten Abschnitten 56, 66 vorgesehen sein. Alternativ oder zusätzlich können die Ränder 41, 42 der Hülse 40 in den ersten Abschnitten 54, 64 und optional in den zweiten Abschnitten 55, 65 und den dritten Abschnitten 56, 66 abgerundet sein.
4 zeigt eine weitere schematische Schnittdarstellung der Hülse 40 aus 3. Die Schnittebene B-B der 4 ist senkrecht zu der Schnittebene A-A der 3 und senkrecht zur optischen Achse 38. Die Position der Schnittebene B-B ist in 3 angedeutet. Die Position der Schnittebene A-A der 3 ist in 4 angedeutet. Da die Schnittebene B-B weder die Stablinse 30 noch die Hülse 40 schneidet, entspricht die Darstellung in 4 einer Draufsicht von distal mit Blickrichtung parallel zur optischen Achse 38.
In 4 ist die Fase 57 in den ersten Abschnitten 51 des distalen Rands 42 der Hülse 40 erkennbar.
5 zeigt eine weitere schematische Schnittdarstellung der Stablinseneinheit 21 aus den 3 und 4. Die Schnittebene C-C der 5 ist parallel zur Schnittebene B-B der 4, senkrecht zur Schnittebene A-A der 3 und senkrecht zur optischen Achse 38. Die Position der Schnittebene C-C der 5 ist in 3 angedeutet. Die Position der Schnittebene A-A der 3 ist in 5 angedeutet.
Die Schnittebene C-C schneidet die Zähne 51 am distalen Rand 42 der Hülse 40. In den 4 und 5 ist erkennbar, dass die Zähne 51 schmäler sind als die Lücken 52. Insbesondere sind jeder Zahn 51 ca. 40 Grad und jede Lücke 52 ca. 80 Grad breit. Entsprechend sind insbesondere die Zähne 61 am proximalen Rand 41 der Hülse 40 jeweils ca. 80 Grad und die Lücken 62 am proximalen Rand 41 der Hülse 40 jeweils ca. 40 Grad breit.
Abweichend von der in den 3 bis 5 dargestellten Ausführungsform können an jedem Rand 41, 42 nur jeweils zwei Zähne 51, 61 und zwei Lücken 52, 62 oder jeweils nur ein Zahn 51, 61 und eine Lücke 52, 62 oder jeweils vier oder mehr Zähne 51, 61 und eine entsprechende Anzahl Lücken 52, 62 vorgesehen sein. Ferner können die Zähne 51, 61 und Lücken 52, 62 jeweils trapezförmig, dreieckig, sinusförmig sein oder eine andere Gestalt aufweisen. Ferner können die Zähne 51, 61 und Lücken 52, 62 unterschiedliche Höhen bzw. Tiefen aufweisen, so dass unterschiedliche relative Winkelpositionen zweier Hülsen 40 benachbarter Stablinseneinheiten 20, 21 unterschiedliche axiale Abstände der Stablinsen 30 bewirken. Ferner können die Zähen 51, 61 und Lücken 52, 62 unterschiedliche Breiten aufweisen und/oder unsymmetrisch bzw. ungleichmäßig über den Umfang der Hülse 40 verteilt sein.
Bei den oben anhand der 1 bis 5 dargestellten Ausführungsformen sind insbesondere alle Stablinseneinheiten 20, 21 des Stablinsensystems des Endoskops 10 in einigen Merkmalen ähnlich. Die äußerst distale Stablinseneinheit weist eine kürzere Hülse 40 auf. Die Stablinsen 30 aller Stablinseneinheiten 20, 21 sind gleich bzw. weisen identische Eigenschaften und Merkmale auf, sind jedoch alternierend orientiert. Abweichend davon kann ein Stablinsensystem mehrere unterschiedliche Stablinseneinheiten 20, 21 mit unterschiedlichen Stablinsen 30 und/oder unterschiedlichen Hülsen 40 und/oder unterschiedlicher Positionierung der einzelnen Stablinsen 30 in der zugeordneten Hülse 40 aufweisen.
Bei den oben anhand der 1 bis 5 dargestellten Ausführungsformen stehen bei jeder Stablinseneinheit 20, 21 das proximale Ende 31 der Stablinse 30 gegenüber dem proximalen Rand 41 der Hülse 40 und der distale Rand 42 gegenüber dem distalen Ende 32 der Stablinse 30 über. Alternativ können bei allen oder bei einem Teil der Stablinseneinheiten 20, 21 des Stablinsensystems die distalen Enden 32 der Stablinsen 30 gegenüber den distalen Rändern 42 der Hülsen 40 und die proximalen Ränder 41 der Hülsen 40 gegenüber den proximalen Enden 31 der Stablinsen 30 überstehen. Alternativ können Stablinseneinheiten 20, 21, bei denen sowohl das proximale Ende 31 der Stablinse 30 gegenüber dem proximalen Rand 41 der Hülse 40 als auch das distale Ende 32 der Stablinse 30 gegenüber dem distalen Rand 42 der Hülse 40 überstehen, und/oder Stablinseneinheiten 20, 21, bei denen sowohl der proximale Rand 41 der Hülse 40 gegenüber dem proximalen Ende 31 der Stablinse 30 als auch der distale Rand 42 der Hülse 40 gegenüber dem distalen Ende 32 der Stablinse 30 überstehen, vorgesehen sein.
Die Stablinse 30 einer Stablinseneinheit 20, 21 kann abweichend von den Darstellungen in den 1 und 2 aus einem einzigen Linsenkörper oder aus drei oder mehr Linsenkörpern bestehen. Auch die Anordnung konvexer und konkaver Stirnflächen bzw. optischer Flächen der Stablinse 30 und der Linsenkörper 35, 36 können von den Darstellungen in den 1 und 2 abweichen.
6 zeigt ein schematisches Flussdiagramm eines Verfahrens zum Fertigen eines Stablinsensystems mit einer Mehrzahl von Stablinsen. Das Verfahren ist insbesondere zum Fertigen eines Stablinsensystems für ein Endoskop vorgesehen und ausgebildet. Das Verfahren ist auch zur Fertigung von Stablinseneinheiten und zur Fertigung eines Stablinsensystems und eines Endoskops aus diesen Stablinseneinheiten geeignet, bei denen sich die Eigenschaften und Merkmale von den oben anhand der 1 bis 5 dargestellten unterscheiden. Trotzdem sind nachfolgend Bezugszeichen aus den Ausführungsformen der 1 bis 5 beispielhaft verwendet, um das Verständnis zu vereinfachen.
Bei einem ersten Schritt 101 wird eine Stablinse 30 in eine Hülse 40 eingeführt. Dies erfolgt insbesondere mittels einer axialen Relativbewegung. Das Einführen der Stablinse 30 in die Hülse 40 kann durch eine Fase oder eine Abrundung an einem Rand 41, 42 der Hülse 40 oder an einem Teil des Rands 41, 42 vereinfacht werden.
Bei einem zweiten Schritt 102 wird die Stablinse 30 in der Hülse 40 präzise positioniert. Dazu wird insbesondere eine Lehre oder eine andere Vorrichtung verwendet, die so ausgebildet ist, dass die Stablinse 30 relativ zur Hülse 40 richtig positioniert ist, wenn gleichzeitig sowohl die Stablinse 30 als auch die Hülse 40 an der Lehre anliegen. Zur präzisen Positionierung der Stablinse 30 relativ zur Hülse 40 müssen deshalb nur beide gleichzeitig gegen jeweils korrespondierende Anlageflächen an der Lehre gedrückt werden.
Insbesondere werden zwei Lehren verwendet, die an entgegengesetzten Enden der Stablinse 30 und der Hülse 40 anliegen, um die Stablinse 30 relativ zur Hülse 40 in der vorbestimmten Position zu halten.
Bei einem dritten Schritt 103 wird die Hülse 40 mit der Stablinse 30 gefügt. Dies erfolgt insbesondere durch Einbringen eines Klebstoffs oder eines Lots in eine oder mehrere seitliche Öffnungen 45 in der Hülse 40. Der Klebstoff oder das Lot bildet nach dem Erhärten eine stoffschlüssige Verbindung mit der Mantelfläche der Stablinse 30, optional auch mit der Hülse 40. Alternativ wird die Hülse 40 auf andere Weise mit der Stablinse 30 gefügt, beispielsweise durch Kraftschluss (Aufschrumpfen, Aufpressen etc.). Durch das Fügen entsteht aus der Stablinse 30 und der Hülse 40 eine Stablinseneinheit 20, 21.
Der erste Schritt 101, der zweite Schritt 102 und der dritte Schritt 103 können mit zeitlichem Abstand oder unmittelbar aneinander anschließend oder ineinander übergehend ausgeführt werden. Beispielsweise kann vor dem ersten Schritt 101 eine Lehre so weit in die Hülse 40 eingeführt werden oder die Hülse 40 in eine Lehre so weit eingeführt werden, bis die Hülse 40 an einer korrespondierenden Anlagefläche an der Lehre anliegt. Danach wird die Stablinse 30 beim ersten Schritt 101 in einer Bewegung so weit in die Hülse 40 eingeführt werden, bis die Stablinse 30 an einer korrespondierenden Anlagefläche der Lehre anliegt. Dabei wird der zweite Schritt 102 zumindest teilweise gleichzeitig mit dem ersten Schritt 101 ausgeführt.
Bei einem vierten Schritt 104 werden mehrere Stablinseneinheiten zu einem Stablinsensystem angeordnet. Dabei können jeweils Zähne 51, 61 an der Hülse 40 einer Stablinseneinheit 20 in Lücken 52, 62 an der Hülse 40 einer benachbarten Stablinseneinheit 21 eingeführt werden. Optional werden unterschiedliche relative Winkelpositionen jeweils benachbarter Stablinseneinheiten 20, 21 getestet und die optisch optimale Winkelposition ausgewählt. Dadurch kann eine Verstärkung von Imperfektionen der Stablinsen 30 oder ihrer Positionierung innerhalb der Hülsen vermieden oder eine teilweise oder weitgehende gegenseitige Kompensation dieser Imperfektionen erreicht werden.
Bei einem optionalen fünften Schritt 105 werden benachbarte Stablinseneinheiten 20, 21 miteinander gefügt, beispielsweise verklebt oder verlötet. Dadurch entsteht aus den Stablinseneinheiten 20, 21 ein mechanisch starres Stablinsensystem. Dies kann die Montage des Stablinsensystems in einem Schaftrohr 16 (vgl. 1) eines Endoskops 10 vereinfachen.
Bezugszeichenliste

10: Endoskop
11: proximales Ende des Endoskops 10
12: distales Ende des Endoskops 10
15: Okular am proximalen Ende des Endoskops 10
16: Schaftrohr des Endoskops 10
17: Fenster am distalen Ende 12 des Endoskops 10
18: Feder
20: erste Stablinseneinheit
21: zweite Stablinseneinheit
30: Stablinse
31: proximales Ende der Stablinse 30
32: distales Ende der Stablinse
35: erster Linsenkörper der Stablinse 30
36: zweiter Linsenkörper der Stablinse 30
38: optische Achse der Stablinse
40: Hülse
41: proximaler Rand der Hülse 40
42: distaler Rand der Hülse 40
45: seitliche Öffnung in der Hülse 40
47: Fase am proximalen Rand 42 der Hülse 40
51: Zahn am distalen Rand 42 der Hülse 40
52: Lücke am distalen Rand 42 der Hülse 40
54: erster Abschnitt des distalen Rands 42 der Hülse 40
55: zweiter Abschnitt des distalen Rands 42 der Hülse 40
56: dritter (axialer) Abschnitt des distalen Rands 42 der Hülse 40
57: Fase am ersten Abschnitt 54 des distalen Rands 42 der Hülse 40
61: Zahn am proximalen Rand 41 der Hülse 40
62: Lücke am proximalen Rand 41 der Hülse 40
64: erster Abschnitt des proximalen Rands 41 der Hülse 40
65: zweiter Abschnitt des proximalen Rands 41 der Hülse 40
66: dritter (axialer) Abschnitt des proximalen Rands 41 der Hülse 40
67: Fase am ersten Abschnitt 54 des proximalen Rands 41 der Hülse 40
101: erster Schritt (Einführen einer Stablinse in eine Hülse)
102: zweiter Schritt (Positionieren der Stablinse in der Hülse)
103: dritter Schritt (Fügen der Hülse mit der Stablinse)
104: vierter Schritt (Anordnen mehrerer Stablinseneinheiten)
105: fünfter Schritt (Fügen der Stablinseneinheiten)

Claims

Stablinseneinheit (20, 21) für ein Stablinsensystem für ein Endoskop (10), mit: einer Stablinse (30); einer Hülse (40), in der die Stablinse (40) angeordnet und mit der die Stablinse gefügt ist, wobei ein Rand (41, 42) der Hülse (40) nicht bündig mit einem Ende (31, 32) der Stablinse (30) ist.
Stablinseneinheit (20, 21) nach dem vorangehenden Anspruch, bei der ein Ende (31, 32) der Stablinse (30) gegenüber einem Rand (41, 42) der Hülse (40) zumindest teilweise übersteht.
Stablinseneinheit (20, 21) nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der ein Rand (41, 42) der Hülse (40) gegenüber einem Ende (31, 32) der Stablinse (30) zumindest teilweise übersteht.
Stablinseneinheit (20, 21) nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der zumindest ein Teil eines Rands (41, 42) der Hülse (40) zumindest entweder abgerundet ist oder eine Fase (47; 57) aufweist.
Stablinseneinheit (20, 21) nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der ein Rand (41, 42) der Hülse (40) nicht in einer Ebene senkrecht zur optischen Achse (38) der Stablinse (30) liegt.
Stablinseneinheit (20, 21) nach dem vorangehenden Anspruch, bei der der Rand (41, 42) zumindest entweder einen Zahn (51, 61) oder eine Lücke (52, 62) zur Aufnahme eines Zahns (51, 61) aufweist.
Stablinseneinheit (20, 21) nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der die Hülse (40) eine Öffnung (45) aufweist, an der die Hülse (40) mit der Stablinse (30) verklebt oder verlötet ist.
Stablinsensystem mit einer Mehrzahl von Stablinseneinheiten (20, 21) nach einem der vorangehenden Ansprüche.
Endoskop (10) mit einem Stablinsensystem nach dem vorangehenden Anspruch.
Verfahren zum Fertigen eines Stablinsensystems mit einer Mehrzahl von Stablinsen (30), mit folgenden Schritten: Einführen (101) einer Stablinse (30) in eine Hülse (40); Fügen (103) der Hülse (40) mit der Stablinse (30), um eine Stablinseneinheit (20, 21) zu bilden; Anordnen (104) mehrerer Stablinseneinheiten (20, 21) zu dem Stablinsensystem.
Verfahren nach dem vorangehenden Anspruch, ferner mit folgendem Schritt: Positionieren (102) der Stablinse (30) relativ zu der Hülse (40) nach dem Einführen (101) und vor dem Fügen (103).