DE102014213568A1

DE102014213568A1 - Endoskop

Info

Publication number: DE102014213568A1
Application number: DE102014213568.0A
Authority: DE
Inventors: Regina Orzekowsky-Schroeder
Original assignee: Olympus Winter and Ibe GmbH
Current assignee: Olympus Winter and Ibe GmbH
Priority date: 2014-07-11
Filing date: 2014-07-11
Publication date: 2016-01-14
Anticipated expiration: 2034-07-12
Also published as: WO2016005154A1; DE102014213568B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Endoskop mit einem Endoskopschaft (12), wobei im Inneren des Endoskopschafts (12) eine Lichtwellenleiteinrichtung mit mehreren Lichtleitfaserbündeln (16.1, 16.2) vorgesehen ist, um Licht einer Lichtquelle (13) zum distalen Ende des Endoskopschafts (12) zu leiten, wobei die Lichtleitfaserbündel (16.1, 16.2) jeweils mehrere Lichtleitfasern, insbesondere Glasfasern, aufweisen, wobei ein Faserkegel (15, 115) für die Lichtleitfaserbündel (16.1) und ein Lichtleitkabel (14) vorgesehen sind, derart, um Licht von dem Lichtleitkabel (14) in die Lichtleitfaserbündel (16.1, 16.2), insbesondere in die Lichtleitfasern der Lichtleitfaserbündel (16.1, 16.2), einzukoppeln. Das Endoskop (10) zeichnet sich dadurch aus, dass die Lichtwellenleiteinrichtung eine erste Gruppe mit wenigstens einem oder mehreren Lichtleitfaserbündeln (16.1) und eine zweite Gruppe mit wenigstens einem oder mehreren Lichtleitfaserbündeln (16.2) aufweist, wobei Licht aus dem Lichtleitkabel (14) unter Verwendung des Faserkegels (15) in die Lichtleitfaserbündel (16.1) der ersten Gruppe einkoppelbar ist und wobei Licht aus dem Lichtleitkabel (14) in die Lichtleitfaserbündel (16.2) der zweiten Gruppe, vorzugsweise direkt oder ohne Verwendung des Faserkegels (15), einkoppelbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Endoskop mit einem Endoskopschaft, wobei im Inneren des Endoskopschafts eine Lichtwellenleiteinrichtung mit mehreren Lichtleitfaserbündeln vorgesehen ist, um Licht einer Lichtquelle zum distalen Ende des Endoskopschafts zu leiten, wobei die Lichtleitfaserbündel jeweils mehrere Lichtleitfasern, insbesondere Glasfasern, aufweisen, wobei ein Faserkegel für die Lichtleitfaserbündel und ein Lichtleitkabel vorgesehen sind, derart, um Licht von dem Lichtleitkabel in die Lichtleitfaserbündel, insbesondere in die Lichtleitfasern der Lichtleitfaserbündel, einzukoppeln.
Endoskope, insbesondere Videoendoskope, bei denen das an einer distalen Spitze eines Endoskopschafts des Endoskops eintretende Licht eines Operationsfeldes durch ein optisches System auf einen oder mehrere Bildsensoren gelenkt wird, sind in verschiedenen Ausführungen bekannt. So gibt es Endoskope mit Geradeausblick, einer sogenannten 0°-Blickrichtung oder Endoskope mit seitlicher Blickrichtung, die beispielsweise eine seitliche Blickrichtung von 30°, 45°, 70° oder andere Blickwinkel, abweichend von der 0°-Blickrichtung aufweisen. Hierbei ist mit den genannten Gradzahlen der Winkel zwischen der zentralen Blickachse und der Längsachse des Endoskopschafts gemeint. Weiter gibt es Endoskope bzw. Videoendoskope mit verstellbarer seitlicher Blickrichtung, bei denen der Blickwinkel, also die Abweichung vor dem Geradeausblick, einstellbar ist.
Bei einer Einstellung des Blickwinkels wird somit die Abweichung vom Geradeausblick, insbesondere bezogen auf die Längsachse des Endoskopschafts, geändert.
Beispielsweise ist in DE 10 2010 028 147 A1 ein Endoskop mit variabler Blickrichtung beschrieben.
Derartige Endoskope werden vor allem in der endoskopischen Chirurgie, Therapie oder Diagnostik verwendet. Die Endoskope weisen hierbei einen Endoskopschaft mit einem in eine Öffnung einführbaren distalen Bereich und einem proximalen Bereich auf. Weiterhin weisen sie eine Bildübertragungseinrichtung zur Beobachtung des Betrachtungsfeldes und ein Lichtleitfaserbündel zur Beleuchtung des Betrachtungsfeldes auf. Das Lichtleitfaserbündel im Endoskopschaft dient dabei der Beleuchtung des betrachteten Objekts, wobei das Lichtleitfaserbündel an eine externe Lichtquelle koppelbar oder angeschlossen ist.
Das von einer Lichtquelle erzeugte Licht wird dabei mittels eines Lichtleitfaserbündels vom proximalen Ende zum distalen Ende des Endoskopschafts zur Beleuchtung des distalen Betrachtungsfeldes übertragen. Bei dem Übergang eines Lichtleitkabels zu der Lichtwellenleiteinrichtung muss die numerische Apertur der Lichtwellenleiter berücksichtigt werden. Hierzu wird im Stand der Technik ein Faserkegel verwendet, der aus konisch verformten Lichtleitfasern besteht.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, bei Endoskopen die Beleuchtung von zu untersuchenden Objekten am distalen Ende des Endoskops zu verbessern.
Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Endoskop, insbesondere Videoendoskop, insbesondere mit einstellbarer Blickrichtung unter einem Blickwinkel, wobei das Endoskop einen Endoskopschaft aufweist, wobei im Inneren des Endoskopschafts eine Lichtwellenleiteinrichtung mit mehreren Lichtleitfaserbündeln vorgesehen ist, um Licht einer Lichtquelle zum distalen Ende des Endoskopschafts zu leiten, wobei die Lichtleitfaserbündel jeweils mehrere Lichtleitfasern, insbesondere Glasfasern, aufweisen, wobei ein Faserkegel für die Lichtleitfaserbündel und ein Lichtleitkabel vorgesehen sind, derart, um Licht von dem Lichtleitkabel in die Lichtleitfaserbündel, insbesondere in die Lichtleitfasern der Lichtleitfaserbündel, einzukoppeln, das dadurch weitergebildet ist, dass die Lichtwellenleiteinrichtung eine erste Gruppe mit wenigstens einem oder mehreren Lichtleitfaserbündeln und eine zweite Gruppe mit wenigstens einem oder mehreren Lichtleitfaserbündeln aufweist, wobei Licht aus dem Lichtleitkabel unter Verwendung des Faserkegels in die Lichtleitfaserbündel der ersten Gruppe einkoppelbar ist und wobei Licht aus dem Lichtleitkabel in die Lichtleitfaserbündel der zweiten Gruppe, vorzugsweise direkt oder ohne Verwendung des Faserkegels, einkoppelbar ist.
Die Erfindung beruht auf dem Gedanken, dass der proximalseitige Faserkegel derart modifiziert ist, dass es möglich ist, Licht aus dem Lichtleitkabel unter Verwendung des Faserkegels in die Lichtleitfaserbündel der ersten Gruppe einzukoppeln und ferner gleichzeitig Licht aus dem Lichtleitkabel in die Lichtleitfaserbündel der zweiten Gruppe direkt, d.h. ohne Verwendung des Faserkegels, einzukoppeln. Hierbei wird mittels der aus mehreren Lichtleitfaserbündeln bestehenden Lichtwellenleiteinrichtung im Inneren des Endoskopschafts Licht vom Lichtleitkabel zum distalen Ende des Endoskops geleitet, wobei mittels der Lichtleitfaserbündel mehrere Blickrichtungen des Endoskops, vorzugsweise gleichzeitig, ausgeleuchtet werden, so dass die distalen Enden der Lichtleitfaserbündel in verschiedene Richtungen unter Ausbildung verschiedener Beleuchtungswinkel bezogen auf die Längsachse des Endoskopschafts angeordnet sind, wodurch bei Ausstritt von Licht aus den Lichtleitfasern der Lichtteilfaserbündel die Blickfelder des optischen Systems des Endoskops am distalen Ende ausgeleuchtet werden.
Die Lichtleitfaserbündel der Lichtwellenleiteinrichtung, bestehend aus der ersten Gruppe mit Lichtleitfaserbündeln und der zweiten Gruppe mit Lichtleitfaserbündeln, sind entsprechend den bevorzugten Blickrichtungen des optischen Systems angeordnet, so dass es möglich ist, bei einem Endoskop mit einstellbarer Blickrichtung die Lichtleitfasern der Lichtleitfaserbündel am distalen Ende des Endoskopschafts in verschiedenen Richtungen bzw. unter verschiedenen Beleuchtungswinkeln anzuordnen, so dass Licht durch die Lichtleitfasern in verschiedenen Lichtleitfaserbündeln geführt wird.
Insbesondere sind am distalen Ende des Endoskopschafts die Lichtleitfaserbündel bzw. die Lichtleitfasern der Lichtleitfaserbündel gekrümmt, um in verschiedene Blickrichtungen bzw. Beleuchtungsrichtungen (ungleich 0°) das eingekoppelte Licht zu leiten. Um verschiedene Beleuchtungswinkel zu erzielen, werden am distalen Ende Lichtleitfasern mit unterschiedlicher Apertur verwendet. Diese werden vorzugsweise in mehrere Richtungen gekrümmt. Hierdurch wird erreicht, dass die am distalen Ende beleuchtete Umgebung des Objekts gut ausgeleuchtet wird.
Hierbei ist es von Vorteil, dass insbesondere die Lichtleitfaserbündel der zweiten Gruppe eingerichtet sind, um am distalen Ende Licht um 90° in Bezug auf die Längsachse des Endoskopschafts seitlich umzulenken. Die Lichtleitfaserbündel der ersten Gruppe sind am distalen Ende derart angeordnet, um die Bereiche mit einem Blickwinkel bzw. Beleuchtungswinkel zwischen 0° bis weniger als 90° auszuleuchten.
Dadurch, dass am distalen Ende des Endoskopschafts unterschiedliche Segmente in verschiedene Blickrichtungen bzw. Beleuchtungsrichtungen ausgeleuchtet werden, wird aufgrund der direkten Einkopplung von Licht aus dem proximalen Lichtleitkabel in die Lichtleitfaserbündel der zweiten Gruppe erreicht, dass bei einer seitlichen Blickrichtung von mehr als 60° und vorzugsweise bei einer 90°-Blickrichtung das direkt eingekoppelte Licht den seitlichen Bereich gut ausleuchtet. Insbesondere werden bei der direkten Kopplung von Licht aus dem Lichtleitkabel in die Lichtleitfaserbündel der zweiten Gruppe Kopplungsverluste verringert.
Vorzugsweise entspricht die numerische Apertur der Lichtleitfasern des oder der Lichtleitfaserbündel der zweiten Gruppe, deren Enden gegenüber dem Lichtleitkabel angeordnet sind, und die numerische Apertur des Bereichs des Lichtleitkabels, der den Enden der Lichtleitfasern der Lichtleitfaserbündel der zweiten Gruppe gegenüberliegend angeordnet ist, im Wesentlichen, vorzugsweise zwischen –20% und +20%, weiter vorzugsweise zwischen –15% und +15% oder zwischen –7% und +10%, einander.
Vorzugsweise sind das oder die Lichtfaserbündel der zweiten Gruppe eingerichtet, um distalseitig das Licht um mehr als 60°, insbesondere 90°, in Bezug auf die Längsrichtung des Endoskopschafts seitlich umzulenken.
Ferner vorzugsweise weist der Faserkegel für die Lichtleitfaserbündel verschmolzene Glasfasern auf oder ist aus verschmolzenen Glasfasern hergestellt.
Ferner zeichnet sich eine bevorzugte Ausführungsform des Endoskops dadurch aus, dass der Faserkegel als Kegelstumpfkörper mit einem Hohlschaft zur Aufnahme eines Lichtleitfaserbündels ausgebildet ist, wobei der Kegelstumpfkörper des Faserkegels eine Grundfläche und eine Deckfläche aufweist, wobei die Grundfläche des Kegelstumpfkörpers des Faserkegels dem Lichtleitkabel zugewandt ist und die Deckfläche des Kegelstumpfes des Faserkegels der ersten Gruppe mit wenigstens einem oder mehreren Lichtleitfaserbündeln zugeordnet ist, so dass Licht aus dem Lichtleitkabel unter Verwendung des Faserkegels in die Lichtleitfaserbündel der ersten Gruppe eingekoppelt wird oder einkoppelbar ist, und wobei die zweite Gruppe mit einem oder mehreren Lichtleitfaserbündeln in dem Hohlschaft des Faserkegels aufgenommen ist und einen Bereich des Lichtleitkabels gegenüberliegend angeordnet ist, so dass Licht aus dem Lichtleitkabel, vorzugsweise direkt bzw. ohne Verwendung des Faserkegels, in das oder die Lichtleitfaserbündel der zweiten Gruppe eingekoppelt wird oder einkoppelbar ist.
Hierbei ist es vorgesehen, dass die Enden der Lichtleitfaserbündel der zweiten Gruppe in dem Hohlschaft angeordnet sind, wodurch die Enden der Lichtleitfaserbündel der zweiten Gruppe gegenüber den Enden der Lichtleitfaserbündel der zweiten Gruppe, die dem Faserkegel zugeordnet sind, schaftartig hervorragen, so dass bei Anordnung der Lichtwellenleiteinrichtung die Lichtleitfaserbündel der zweiten Gruppe im Hohlschaft des Faserkegels aufgenommen werden und gleichzeitig die Enden der Lichtleitfaserbündel der ersten Gruppe der Deckfläche des Faserkegels bzw. des Kegelstumpfkörpers des Faserkegels gegenüberliegend angeordnet werden.
Darüber hinaus ist es in einer bevorzugten Ausführungsform vorgesehen, dass der Hohlschaft des kegelstumpfartig ausgebildeten Faserkegels kollinear zur zwischen dem Mittelpunkt der, vorzugsweise kreisförmigen, Grundfläche des Kegelstumpfkörpers des Faserkegels und dem Mittelpunkt der, vorzugsweise kreisförmigen, Deckfläche des Kegelstumpfkörpers des Faserkegels verlaufenden Achse ausgebildet ist. Hierdurch wird erreicht, dass der Hohlschaft mittig im Kegelstumpfkörper ausgebildet ist, so dass bei Anordnung der Lichtleitfaserbündel der zweiten Gruppe im Hohlschaft Licht aus dem zentralen Bereich des Lichtleitkabels bzw. aus der Mitte des Lichtleitkabels in die Lichtleitfaserbündel der zweiten Gruppe eingekoppelt wird.
Insbesondere ist bevorzugt, dass der Durchmesser des Hohlschafts im Faserkegel zur Aufnahme der Lichtleitfaserbündel der zweiten Gruppe über seine Länge konstant ist.
Dabei ist es weiter bevorzugt, dass die Länge des schaftartigen Endes des oder der im Hohlschaft vorgesehenen Lichtleitfaserbündel der zweiten Gruppe der Länge des Hohlschafts des Faserkegels entspricht.
Außerdem zeichnet sich eine bevorzugte Weiterbildung des Endoskops dadurch aus, dass die numerische Apertur der Lichtleitfasern des oder der im Hohlschaft vorgesehenen Lichtleitfaserbündel der zweiten Gruppe und die numerische Apertur des Bereichs des Lichtleitkabels, der den Enden der Lichtleitfasern des im Hohlschaft vorgesehenen Lichtleitfaserbündels der zweiten Gruppen gegenüberliegend angeordnet ist, im Wesentlichen, vorzugsweise zwischen –20 % und +20 %, weiter vorzugsweise zwischen –15 % und +15 % oder zwischen –10 % und +10 %, einander entsprechen.
Bei den Lichtleitfasern der Lichtleitfaserbündel der ersten Gruppe sowie der zweiten Gruppe bzw. bei den Fasern des Lichtleitkabels für die Lichtleitfaserbündel handelt es sich um Glasfasern oder Kunststofffasern, die Licht von einer Lichtquelle übertragen, wobei das Licht infolge von Totalreflexion an den Faserwandungen der Fasern verlustfrei oder nahezu verlustfrei geführt wird.
Unter numerischer Apertur wird insbesondere ein Maß für die Öffnung des optischen Systems, wie zum Beispiel von Lichtleitfasern, verstanden. Je größer die numerische Apertur ist, desto weiter ist der Raumwinkel, in dem das Licht abgestrahlt wird. Der Typ der Lichtleitfaser bzw. Glasfaser ist hierbei insbesondere durch den Transmissionsgrad in Abhängigkeit der Wellenlänge des Lichts und durch die numerische Apertur bestimmt, die sich aus der Wahl des Materials für die Kernfasern und die Mantelfasern ergibt. Bei der Kopplung von zwei Beleuchtungselementen wird die Effizienz für die Kopplung des zu übertragenden Lichts größer, wenn sich die numerischen Aperturen der beiden Beleuchtungselemente nicht oder nur geringfügig unterscheiden.
Die numerische Apertur ist insbesondere definiert als der Sinus des halben Öffnungswinkels oder Akzeptanzwinkels von Fasern, wobei sich die numerische Apertur NA durch die Gleichung NA = n × sin (α) ergibt, wobei n die Brechzahl des Mediums ist, in dem das Objekt eingebettet ist (in der Regel Luft mit n = 1) und α der Öffnungswinkel bzw. der maximale Öffnungswinkel des objektseitigen Lichtstrahls bzw. Strahlenbündels ist.
Dadurch, dass die numerische Apertur der Lichtleitfasern der für den Hohlschaft vorgesehenen Lichtleitfaserbündel der zweiten Gruppe und die numerische Apertur des Bereiches des Lichtleitkabels, der den Enden der Lichtleitfasern des oder der im Hohlraum vorgesehenen Lichtleitfaserbündel der zweiten Gruppe gegenüberliegend angeordnet ist, einander entsprechen, wird eine große Effizienz für die Einkopplung des zu übertragenden Lichts erreicht, so dass insbesondere bei einem Beleuchtungswinkel von 90° am distalen Ende des Endoskopschafts dieser Bereich besonders hell ausgeleuchtet ist.
Dabei ist es in einer Ausführungsform bevorzugt, dass das oder die Lichtleitfaserbündel der zweiten Gruppe mit den im Hohlschaft des Faserkegels anordbaren oder angeordneten Enden eingerichtet sind, um distalseitig das Licht um mehr als 60°, insbesondere um 90°, in Bezug auf die Längsachse des Endoskopschafts seitlich umzulenken.
Hierbei ist es weiterhin vorteilhaft, dass der Faserkegel für die Lichtleitfaserbündel, d.h. für die Lichtleitfaserbündel der ersten Gruppe, verschmolzene Glasfasern aufweist oder aus verschmolzenen Glasfasern hergestellt ist.
Ferner zeichnet sich eine weitere Ausführungsform des Endoskops dadurch aus, dass der Faserkegel als Kegelstumpfteilkörper ausgebildet ist, wobei der Kegelstumpfteilkörper eine Grundfläche und eine Deckfläche aufweist, wobei die Grundfläche des Kegelstumpfteilkörpers dem Lichtleitkabel zugewandt ist und die Deckfläche des Kegelstumpfteilkörpers der ersten Gruppe mit wenigstens einem oder mehreren Lichtleitfaserbündeln zugeordnet ist, so dass Licht aus dem Lichtleitkabel unter Verwendung des Faserkegels in die Lichtleitfaserbündel der ersten Gruppe eingekoppelt oder einkoppelbar ist, und wobei die zweite Gruppe mit wenigstens einem oder mehreren Lichtleitfaserbündeln einem Bereich des Endes des Lichtleitkabels gegenüberliegend angeordnet ist, so dass Licht aus dem Lichtleitkabel, vorzugsweise direkt, in das oder ein Lichtleitfaserbündel der zweiten Gruppe eingekoppelt wird oder einkoppelbar ist.
Hierbei beruht die Erfindung auf dem Gedanken, dass der Faserkegel für die Lichtleitfaserbündel der zweiten Gruppe derart modifiziert ist, dass der Faserkegel als Segment oder ein Teil eines Kegelstumpfes sowie Kegelstumpfkörpers bereitgestellt ist, so dass der Faserkegel als Kegelstumpfteilkörper ausgebildet ist. Hierbei hat der Kegelstumpfteilkörper eine kreissegmentartige Grundfläche sowie eine kreissegmentartige Deckfläche, während bei einem bekannten Kegelstumpfkörper dieser eine kreisförmige Grundfläche und eine kreisförmige Deckfläche aufweist.
Gemäß der Erfindung ist die kreissegmentartige (größere) Grundfläche einem Bereich des Lichtleitkabels zugewandt, während die kreissegmentartige (kleinere) Deckfläche des Kegelstumpfteilkörpers den Enden von Lichtleitfaserbündeln der ersten Gruppe zugeordnet bzw. zugewandt ist. Dabei wird Licht aus dem Lichtleitkabel unter Verwendung des Faserkegels, der als Kegelstumpfteilkörper ausgebildet ist, in die Lichtleitfaserbündel der ersten Gruppe eingekoppelt. Die zweite Gruppe mit wenigstens einem oder mehreren Lichtleitfaserbündeln ist gemäß der Erfindung in einem Bereich des Endes des Lichtleitkabels gegenüberliegend angeordnet, wodurch das Licht einer Lichtquelle, das in das Lichtleitkabel eingekoppelt ist, aus dem Lichtleitkabel ohne Verwendung, d.h. direkt in die Lichtleitfaserbündel der zweiten Gruppe eingekoppelt wird, wodurch das Licht aus dem Lichtleitkabel mit geringen Kopplungsverlusten und einer entsprechend hohen Effizienz eingekoppelt wird.
Hierbei ist insbesondere vorgesehen, dass das in die Lichtleitfaserbündel der zweiten Gruppe eingekoppelte Licht zum distalen Ende des Endoskopschafts geführt wird, so dass das Licht am distalen Ende des Endoskopschafts um mehr als 60°, insbesondere um 90°, umgelenkt wird, wodurch das eingekoppelte Licht bei einer Blickrichtung von 90° ebenfalls diesen seitlichen Bereich am Endoskopschaft gut ausleuchtet.
Dazu ist in einer Weiterbildung weiterhin vorgesehen, dass die numerische Apertur der Lichtleitfasern des oder der Lichtleitfaserbündel der zweiten Gruppe, deren Enden gegenüber dem Lichtleitkabel angeordnet sind, und die numerische Apertur des Bereichs des Lichtleitkabels, der den Enden der Lichtleitfasern der Lichtleitfaserbündel der zweiten Gruppe gegenüberliegend angeordnet ist, im Wesentlichen, vorzugsweise zwischen –20 % und +20 %, weiter vorzugsweise zwischen –15 % und +15 % oder zwischen –10 % und +10 %, einander entsprechen.
Darüber hinaus ist es bei einer Weiterbildung des Endoskops bevorzugt, dass das dem Bereich des Lichtleitkabels gegenüberliegende Lichtleitfaserbündel der zweiten Gruppe eingerichtet ist, um distalseitig das Licht um mehr als 60°, insbesondere um 90°, in Bezug auf die Längsachse des Endoskopschafts seitlich umzulenken.
Außerdem ist bei der Lichtwellenleiteinrichtung vorgesehen, dass die Enden der Lichtleitfaserbündel der zweiten Gruppe, die dem Lichtleitkabel zugewandt sind, so angeordnet sind, dass die Enden der Lichtleitfaserbündel der zweiten Gruppe die Enden der Lichtleitfaserbündel der ersten Gruppe überragen bzw. hervorstehen, wobei die Länge des Endabschnitts der überstehenden Lichtleitfaserbündel der zweiten Gruppe, um den die Enden der Lichtleitfaserbündel der zweiten Gruppe die Enden der Lichtleitfaserbündel der ersten Gruppe überragen, der Höhe des Kegelstumpfteilkörpers zwischen der Grundfläche und der Deckfläche des Kegelstumpfteilkörpers entspricht.
Ferner ist in einer Ausführungsform des Endoskops weiterhin vorgesehen, dass der Kegelstumpfteilkörper des Faserkegels verschmolzene Glasfasern aufweist oder aus verschmolzenen Glasfasern hergestellt ist.
Dadurch, dass gemäß der Erfindung zwei Gruppen mit Lichtleitfaserbündeln vorgesehen sind, wobei Licht in die Lichtleitfasern der Lichtleitfaserbündel der ersten Gruppe aus dem Lichtleitkabel mittels des Faserkegels eingekoppelt wird und darüber hinaus gleichzeitig Licht aus dem Lichtleitkabel direkt in die Lichtleitfaserbündel der zweiten Gruppe eingekoppelt wird, wird die Ausleuchtung des Bereichs am distalen Ende des Endoskopschafts verbessert, da mittels des in die Lichtleitfasern des Lichtleitfaserbündels der zweiten Gruppe eingekoppelten Lichts in einen Bereich mit einer Beleuchtungsrichtung bzw. einem Blickwinkel von z.B. 90° geleitet wird und diesen Bereich besonders hell ausleuchtet.
Weitere Merkmale der Erfindung werden aus der Beschreibung erfindungsgemäßer Ausführungsformen zusammen mit den Ansprüchen und den beigefügten Zeichnungen ersichtlich. Erfindungsgemäße Ausführungsformen können einzelne Merkmale oder eine Kombination mehrerer Merkmale erfüllen.
Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, wobei bezüglich aller im Text nicht näher erläuterten erfindungsgemäßen Einzelheiten ausdrücklich auf die Zeichnungen verwiesen wird. Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung eines Endoskops gemäß einer ersten Ausführung und
2 eine schematische Darstellung eines weiteren Endoskops gemäß einer zweiten Ausführung.
In den Zeichnungen sind jeweils gleiche oder gleichartige Elemente und/oder Teile mit denselben Bezugsziffern versehen, so dass von einer erneuten Vorstellung jeweils abgesehen wird.
Die 1 und 2 zeigen schematisch jeweils eine Darstellung eines Endoskops 10, das insbesondere als Endoskop 10 mit einer variablen einstellbaren Blickrichtung ausgebildet ist. Aus Gründen der besseren Darstellbarkeit und Übersichtlichkeit wurde von der Darstellung von optischen Systemen zur Erfassung von Objekten am distalen Ende des Endoskops und weiterer Einrichtungen abgesehen.
Das schematisch dargestellte Endoskop 10 weist einen langgestreckten Endoskopschaft 12 auf, in dem hier nicht dargestellte optische Einrichtungen zum Erfassen von Objekten und zum Leiten von Signalen angeordnet sind. Das Endoskop 10 ist mit einer proximalen Lichtquelle 13 verbunden, die zum Erzeugen von Licht außerhalb des Endoskopschafts 12 vorgesehen ist. In einer (hier nicht dargestellten) Ausgestaltung kann auch die Lichtquelle 13 im Inneren des Endoskopschafts 12 angeordnet sein.
Die Lichtquelle 13 ist zum Erzeugen von Licht proximalseitig angeordnet, wobei das erzeugte Licht über ein Lichtleitkabel 14 zu einem proximalen Faserkegel 15 gemäß dem Ausführungsbeispiel in 1 geführt wird. Das Lichtleitkabel 14 besteht dabei aus Glasfasern, wobei sich die Glasfasern des Lichtleitkabels 14 durch eine vorbestimmte numerische Apertur auszeichnen. Der Faserkegel 15 („fibre cone“) besteht aus verschmolzenen Glasfasern, wobei der Faserkegel 15 vom proximalen Ende zum distalen Ende konisch verjüngt ist und als Kegelstumpf ausgebildet ist. Der Faserkegel 15 weist im Inneren einen Hohlschaft 25 auf zur Aufnahme von Lichtleitfaserbündeln 16.2 bzw. von Enden von Lichtleitfaserbündeln 16.2.
Mittels des Faserkegels 15 wird eingekoppeltes Licht der Lichtquelle 13 in die Glasfasern von im Inneren des Endoskopschafts 12 angeordneten Lichtleitfaserbündeln 16.1 eingekoppelt.
An den den Lichtleitkabel 14 zugewandten Enden der Lichtleitfaserbündel 16.1, 16.2 ragen die Enden bzw. das Ende der Lichtleitfaserbündel 16.2 über das Ende der Lichtleitfaserbündel 16.1 hinaus, so dass das freie Ende des Lichtleitfaserbündels 16.2 im Hohlschaft 25 des Faserkegels 15 aufgenommen ist. Stirnseitig wird dabei Licht aus dem Lichtleitkabel im zentralen Bereich des Lichtleitkabels 14 in das Ende des Lichtleitfaserbündels 16.2, das dem Lichtleitkabel 14 gegenüberliegend angeordnet ist, eingekoppelt, so dass das in das Lichtleitfaserbündel 16.2 eingekoppelte Licht zum distalen Ende des Endoskopschafts geleitet wird, wodurch am distalseitigen Ende das Licht um 90° umgelenkt wird und auch bei einer seitlichen Blickrichtung des optischen Systems des Endoskops von 90° die Umgebung unter diesem Blickwinkel bzw. Beleuchtungswinkel mittels dem vom Lichtleitfaserbündel 16.2 geführten Licht hell ausgeleuchtet wird.
Mittels des anderen Lichtleitfaserbündels 16.1 als Lichtleitfaserbündel einer ersten Gruppe wird Licht im Endoskopschaft in 0°-Blickrichtung der optischen Einrichtung sowie in weitere Blickrichtungen bzw. Raumwinkel ungleich 90° distalseitig geführt. Darüber hinaus können im Rahmen der Erfindung auch weitere Lichtleitfaserbündel vorgesehen sein, bei denen Licht über den Faserkegel 15 eingekoppelt wird, um das Licht beispielsweise unter verschiedenen Beleuchtungswinkeln von 30°, 45°, d.h. in unterschiedliche Richtungen und Blickwinkel zu führen, wodurch die Blickumgebung des zu untersuchenden Objekts unter verschiedenen Blickwinkeln gut ausgeleuchtet wird und bei einer Änderung der Blickrichtung des optischen Systems des Endoskops 10 auch diese Bereiche leicht erfasst werden.
Gemäß dem Ausführungsbeispiel in 2 ist zur Einkopplung von Licht in das Lichtleitfaserbündel 16.1 ein Faserkegel 115 in Form eines Kugelstumpfteilkörpers vorgesehen, so dass mittels des in das Lichtleitfaserbündel 16.1 eingekoppelten Lichts am distalen Ende des Endoskopschafts 12 die verschiedenen Bereiche unter den Blickwinkeln ausgeleuchtet werden
Das zweite Lichtleitfaserbündel 16.2 als Lichtleitfaserbündel einer zweiten Gruppe ist am proximalen Ende gegenüber dem ersten Lichtleitfaserbündel 16.1 mit einem Vorsprung ausgebildet, so dass das proximale Ende des Lichtleitfaserbündels 16.2 unmittelbar einem Bereich des Lichtleitkabels 14 gegenüberliegend angeordnet ist, so dass Licht aus dem Lichtleitkabel 14 direkt in das Lichtleitfaserbündel 16.2 eingekoppelt wird.
Gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass Licht direkt aus dem Lichtleitkabel 14 in das Lichtleitfaserbündel 16.2 eingekoppelt wird. Insbesondere entspricht dabei die numerische Apertur der Glasfasern des Lichtleitfaserbündels 16.2 der numerischen Apertur der Fasern des Lichtleitkabels 14.2. Im Rahmen der Erfindung ist es hierbei möglich, dass die numerische Apertur der Fasern des Lichtleitfaserbündels 16.2 in einem Bereich von ±20%, weiter vorzugsweise weniger als ±15%, insbesondere weiter vorzugsweise um weniger als ±10%, von der numerischen Apertur der Glasfasern des Lichtleitkabels 14 abweicht. Darüber hinaus ist im Rahmen der Erfindung vorgesehen, dass die Fasern des Lichtleitfaserbündels 16.2 das eingekoppelte Licht distalseitig in den seitlichen Bereich von 90° umlenken, um dadurch diesen Bereich hell auszuleuchten.
Das Lichtleitfaserbündel 16.2 sowie weitere Lichtleitfaserbündel führen dabei das eingekoppelte Licht in Blickrichtung zwischen 0° bis in den Bereich von weniger als 90°.
Alle genannten Merkmale, auch die den Zeichnungen allein zu entnehmenden sowie auch einzelne Merkmale, die in Kombination mit anderen Merkmalen offenbart sind, werden allein und in Kombination als erfindungswesentlich angesehen. Erfindungsgemäße Ausführungsformen können durch einzelne Merkmale oder eine Kombination mehrerer Merkmale erfüllt sein. Im Rahmen der Erfindung sind Merkmale, die mit „insbesondere“ oder „vorzugsweise“ gekennzeichnet sind, als fakultative Merkmale zu verstehen.
Bezugszeichenliste

10: Endoskop
12: Endoskopschaft
13: Lichtquelle
14: Lichtleitkabel
15: Faserkegel
16.1: Lichtleitfaserbündel
16.2: Lichtleitfaserbündel
25: Hohlschaft
115: Faserkegel

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102010028147 A1 [0004]

Claims

Endoskop mit einem Endoskopschaft (12), wobei im Inneren des Endoskopschafts (12) eine Lichtwellenleiteinrichtung mit mehreren Lichtleitfaserbündeln (16.1, 16.2) vorgesehen ist, um Licht einer Lichtquelle (13) zum distalen Ende des Endoskopschafts (12) zu leiten, wobei die Lichtleitfaserbündel (16.1, 16.2) jeweils mehrere Lichtleitfasern, insbesondere Glasfasern, aufweisen, wobei ein Faserkegel (15, 115) für die Lichtleitfaserbündel (16.1) und ein Lichtleitkabel (14) vorgesehen sind, derart, um Licht von dem Lichtleitkabel (14) in die Lichtleitfaserbündel (16.1, 16.2), insbesondere in die Lichtleitfasern der Lichtleitfaserbündel (16.1, 16.2), einzukoppeln, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtwellenleiteinrichtung eine erste Gruppe mit wenigstens einem oder mehreren Lichtleitfaserbündeln (16.1) und eine zweite Gruppe mit wenigstens einem oder mehreren Lichtleitfaserbündeln (16.2) aufweist, wobei Licht aus dem Lichtleitkabel (14) unter Verwendung des Faserkegels (15) in die Lichtleitfaserbündel (16.1) der ersten Gruppe einkoppelbar ist und wobei Licht aus dem Lichtleitkabel (14) in die Lichtleitfaserbündel (16.2) der zweiten Gruppe, vorzugsweise direkt oder ohne Verwendung des Faserkegels (15), einkoppelbar ist.
Endoskop (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die numerische Apertur der Lichtleitfasern des oder der Lichtleitfaserbündel (16.2) der zweiten Gruppe, deren Enden gegenüber dem Lichtleitkabel (14) angeordnet sind, und die numerische Apertur des Bereichs des Lichtleitkabels (14), der den Enden der Lichtleitfasern der Lichtleitfaserbündel (16.2) der zweiten Gruppe gegenüberliegend angeordnet ist, im Wesentlichen, vorzugsweise zwischen –20 % und +20 %, weiter vorzugsweise zwischen –15 % und +15 % oder zwischen –10 % und +10 %, einander entsprechen.
Endoskop (10) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das oder die Lichtleitfaserbündel (16.2) der zweiten Gruppe eingerichtet sind, um distalseitig das Licht um mehr als 60°, insbesondere um 90°, in Bezug auf die Längsachse des Endoskopschafts (12) seitlich umzulenken.
Endoskop (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Faserkegel (15) für die Lichtleitfaserbündel (16.1, 16.2) verschmolzene Glasfasern aufweist oder aus verschmolzenen Glasfasern hergestellt ist.
Endoskop (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Faserkegel (15) als Kegelstumpfkörper mit einem Hohlschaft (25) zur Aufnahme eines Lichtleitfaserbündels (16.2) ausgebildet ist, wobei der Kegelstumpfkörper des Faserkegels (15) eine Grundfläche und eine Deckfläche aufweist, wobei die Grundfläche des Kegelstumpfkörpers des Faserkegels (15) dem Lichtleitkabel (14) zugewandt ist und die Deckfläche des Kegelstumpfes des Faserkegels (15) der ersten Gruppe mit wenigstens einem oder mehreren Lichtleitfaserbündeln (16.1) zugeordnet ist, so dass Licht aus dem Lichtleitkabel (14) unter Verwendung des Faserkegels (15) in die Lichtleitfaserbündel (16.1) der ersten Gruppe eingekoppelt wird oder einkoppelbar ist, und wobei die zweite Gruppe mit einem oder mehreren Lichtleitfaserbündeln (16.2) in dem Hohlschaft (25) des Faserkegels (15) aufgenommen ist und einen Bereich des Lichtleitkabels (14) gegenüberliegend angeordnet ist, so dass Licht aus dem Lichtleitkabel (14), vorzugsweise direkt, in das oder die Lichtleitfaserbündel (16.2) der zweiten Gruppe eingekoppelt wird oder einkoppelbar ist.
Endoskop (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlschaft (25) des kegelstumpfartig ausgebildeten Faserkegels (15) kollinear zur zwischen dem Mittelpunkt der, vorzugsweise kreisförmigen, Grundfläche des Kegelstumpfkörpers des Faserkegels (15) und dem Mittelpunkt der, vorzugsweise kreisförmigen, Deckfläche des Kegelstumpfkörpers des Faserkegels (15) verlaufenden Achse ausgebildet ist.
Endoskop (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser des Hohlschafts (25) im Faserkegel (15) über seine Länge konstant ist.
Endoskop (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge des schaftartigen Endes des oder der im Hohlschaft (25) vorgesehenen Lichtleitfaserbündel (16.2) der zweiten Gruppe der Länge des Hohlschafts (25) des Faserkegels (15) entspricht.
Endoskop (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Faserkegel (15, 115) als Kegelstumpfteilkörper (115) ausgebildet ist, wobei der Kegelstumpfteilkörper (115) eine Grundfläche und eine Deckfläche aufweist, wobei die Grundfläche des Kegelstumpfteilkörpers (15) dem Lichtleitkabel (14) zugewandt ist und die Deckfläche des Kegelstumpfteilkörpers (15) der ersten Gruppe mit wenigstens einem oder mehreren Lichtleitfaserbündeln (16.1) zugeordnet ist, so dass Licht aus dem Lichtleitkabel (14) unter Verwendung des Faserkegels (115) in die Lichtleitfaserbündel (16.1) der ersten Gruppe eingekoppelt oder einkoppelbar ist, und wobei die zweite Gruppe mit wenigstens einem oder mehreren Lichtleitfaserbündeln (16.2) einem Bereich des Endes des Lichtleitkabels (14) gegenüberliegend angeordnet ist, so dass Licht aus dem Lichtleitkabel (14), vorzugsweise direkt, in das oder ein Lichtleitfaserbündel (16.2) der zweiten Gruppe eingekoppelt wird oder einkoppelbar ist.