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Die Erfindung betrifft ein flexibles oder starres Endoskop, beispielsweise ein Flexoskop, welches mit einem distalen Objektiv, einem proximalen Okular und mit einem dazwischen angeordneten, aus einem Faserbündel gebildeten Bildleiter ausgestattet ist.
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Dieser Bildleiter ist durch ein geordnetes Bündel von Glasfasern gebildet, wobei jede Glasfaser einen Bildpunkt in dem okularseitig sichtbaren Bild erzeugt. Sowohl das distale Objektiv als auch das proximale Okular sind typischerweise aus zwei oder mehr Linsen oder Linsengruppen gebildet, durch welche das vom zu beobachtenden Objekt reflektierte Bild distalseitig in den Bildleiter eingekoppelt und proximalseitig aus dem Bildleiter zur Betrachtung ausgekoppelt wird, wobei die Betrachtung durch das menschliche Auge direkt oder mittels einer Videokamera erfolgen kann. Das geordnete Faserbündel, welches zur punktweisen Bildübertragung vorgesehen ist, dient dazu, das Endoskop abgebogen oder flexibel auszugestalten, das heißt eine Biegung oder Biegungen zuzulassen, so dass sich das Objektiv z.B. auf dem Weg in das Körperinnere in seiner Ausrichtung zum Okular bewegen kann.
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Aufgrund der Steifheit des Bildleiters und dadurch bedingter Rückstellkräfte sowie auftretender Toleranzen ist es möglich, dass im Okularbereich die optischen Achsen des Bildleiters und des Okulars nicht deckungsgleich sind. Hierdurch kann es bei Verwendung einer Kamera zu einer exzentrischen Darstellung des endoskopischen Bildes auf dem Monitor kommen. Abhängig von der Exzentrizität sowie des Kameraobjektivs kann es zu einer Beschneidung des endoskopischen Bildes auf dem Monitor kommen und somit zum Verlust von Bildinformationen.
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In der Praxis wird diesem Problem dadurch begegnet, dass das Okular bleibend plastisch verformt wird, um diesen Fehler auszugleichen. Nachteilig dabei ist, dass solche bleibenden plastischen Verformungen nur unpräzis einstellbar sind und bei mehrfacher Anwendung zu Knickstellen oder zum Bruch im Bereich des Okulares führen können.
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Aus
DE 39 07 856 A1 ist ein Endoskop mit einem distalen Objektiv und einem proximalen Okular bekannt. Zwischen dem Objektiv und dem Okular ist ein aus einem Faserbündel gebildeter Bildleiter angeordnet. Das Okular umfasst ein Schutzglas an der Austrittsfläche des Lichtleiterfaserbündels sowie mindestens eine Linse oder Linsengruppe. Die optischen Achsausrichtungen der Linsen in dem proximalen Okular sind einstellbar und in der eingestellten Stellung fixierbar. Eine vergleichbare Offenbarung findet sich auch in der
EP 0 058 020 A1 sowie der
DE 10 2016 117 805 A1 .
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Vor diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, ein starres oder flexibles Endoskop so auszubilden, dass die eingangsgeschilderte Problematik verhindert wird.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Endoskop mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs gelöst. Bevorzugte Ausführungen des Endoskops sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Das erfindungsgemäße Endoskop, das insbesondere ein Flexoskop sein kann, weist ein distales Objektiv und ein proximales Okular sowie ein zwischen angeordneten aus Faserbündel gebildeten Bildleiter auf. Das proximale Okular weist mindestens zwei Linsen oder Linsengruppen auf, wobei die mindestens zwei Linsen oder Linsengruppen in ihrer optischen Achsausrichtung zueinander einstellbar und nachfolgend in der eingestellten Stellung fixierbar sind.
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Zur Unterscheidung des objektseitigen, das heißt distalseitigen Objektivs wird das proximalseitige optische System als Okular bezeichnet, es besteht aus zwei oder mehr Linsen oder Linsengruppen, die zu einem Linsensystem optisch verschaltet sind. Die Funktion des Okulars ist die Erzeugung eines reellen Zwischenbildes einer objektseitigen Abbildung.
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Grundgedanke der erfindungsgemäßen Lösung ist es somit, ein Endoskop zu schaffen, bei welchem okularseitig durch eine entsprechende Einstellvorrichtung eine okularseitige Linse oder Linsengruppe in Bezug auf eine andere okularseitige Linse oder Linsengruppe, typischerweise eine weiter distalsetig also in Richtung zum Bildleiter angeordnete Linse oder Linsengruppen ausrichtbar ist und in der ausgerichteten Stellung fixierbar ist. Dabei ist unter Ausrichten im Sinne der vorliegenden Erfindung, insbesondere die optische Achsausrichtung zu verstehen, sei es bei nicht zueinander fluchtenden Achsen die radiale Ausrichtung der Achsen zueinander und/oder bei sich schneidenden oder versetzt zueinander sich schneidenden optischen Achsen den Winkel der Achsen zueinander auszurichten. Gemäß der Erfindung soll dies reversibel erfolgen, also derart, dass nicht wie beim Stand der Technik bleibende Verformungen aufgenommen werden, sondern mittels einer dafür vorgesehenen vorzugsweise reversiblen Einstell- und Fixiervorrichtung.
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Die erfindungsgemäße Lösung ist grundsätzlich sowohl bei flexiblen als auch bei starren Endoskopen anwendbar. Sie ist bei starren Endoskopen insbesondere dann vorteilhaft einsetzbar, wenn ein seitlicher oder seitlich versetzter Einblick vorgesehen ist, das heißt, der Bildleiter/das Bildleiterbündel im Endoskop eine oder mehrere Biegungen aufweist.
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Eine Linse oder Linsengruppe des Okulars ist fest und starr mit dem proximalen Ende des Bildleiters über eine Rohrabschnitt verbunden. Eine andere Linse oder Linsengruppe des Okulars ist in einer Fassung aufgenommen, welche lageverstellbar an diesem Rohrabschnitt befestigt ist.
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Die Fassung ist derart schwenkbar zum Angrenzen bzw. im angrenzenden Rohrabschnitt angeordnet, dass ein Winkel der optischen Achse der in der Fassung aufgenommenen Linse oder Linsengruppe und der optischen Achse, der fest und starr mit dem proximalen Ende des Bildleiters über einen Rohrabschnitt verbundenen Linse oder Linsengruppe ausgerichtet werden kann. Dabei sollte vorzugsweise die Schwenkbarkeit um mehrere Achsen gegeben sein, um alle denkbaren optischen Fehler bei nicht parallelen Achsen ausgleichen zu können.
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Wenn, was eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung darstellt, die Fassung drehbar zum angrenzenden Rohrabschnitt bzw. im angrenzenden Rohrabschnitt angeordnet ist, dann kann es genügen, die Schwenkbarkeit der Fassung um eine Achse zu realisieren. Doch auch bei einer Schwenkbarkeit um mehrere Achsen ist eine solche drehbare Anordnung von Vorteil, da sie das Ausrichten erleichtert.
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Um Fehler auszugleichen, bei denen die optischen Achsen zwar nicht zu einander fluchten jedoch parallel zueinander sind, also beabstandet voneinander, kann gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung die Fassung exzentrisch zu Ihre optischen Achse angeordnet sein, und zwar derart, dass durch Drehen der Fassung ein radialer Abstand zwischen der optischen Achse der in der Fassung aufgenommenen Linse oder Linsengruppe und der Linse oder Linsengruppe des aufnehmenden Rohrabschnittes veränderbar ist. Dies kann dadurch realisiert werden, dass die in der Fassung aufgenommene Linse oder Linsengruppe exzentrisch zur Längsmittelachse der Fassung angeordnet ist oder dadurch, dass die Fassung selbst eine Exzentrizität aufweist, so dass sich die optische Achse der vor ihr aufgenommenen optischen Elemente durch Drehen um die Längsachse in ihren radialen Abstand zum Längsmittel ändert.
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Konstruktiv kann die Ausgestaltung vorteilhaft so erfolgen, dass die Fassung an ihrem distalen Ende ballig ausgebildet ist und in einer entsprechend umgekehrt ballig also konkav ausgebildeten Aufnahme am proximalen Rohrende aufgenommen ist oder umgekehrt. Die ballige Ausgestaltung erlaubt die Winkelanpassung auf einfache Weise und in alle Richtungen zur Längsmittelachse bzw. optische Achse des Systems.
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Konstruktiv ist es vorteilhaft, die Fassung im Wesentlichen rohrförmig auszugestalten und lediglich einen distalen Endabschnitt vorzusehen, dessen Außenkontur gerundet von einer radialen Umfangsfläche in eine axiale Stirnfläche übergeht und das proximale Ende des angrenzenden Rohrabschnittes mit einer dazu korrespondierenden Innenkontur zu versehen oder in umgekehrte Anordnung dieses auszuführen. Dabei ist unter rohrförmig nicht zwingend vollumfänglich rohrförmig zu verstehen, dies kann auch käfigartig oder lediglich durch umfangseitige Längsglieder gebildet sein, die optischen Elemente müssen lediglich an ihren Außenumfang sicher geführt und auch in axialer Richtung zuverlässig gehaltert sein.
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Eine ballige Ausformung der aneinander liegenden Abschnitte von Fassung und dem entsprechend angrenzenden Rohrabschnitt erfolgt vorzugsweise derart, dass der distale Endabschnitt der Fassung an der Außenseite die Form einer Kugelschicht aufweist, um auf diese Weise eine Schwenk- und Drehbarkeit in quasi alle Richtungen zu ermöglichen. Dies in Verbindung mit einer exzentrischen Anordnung der optischen Bauteile innerhalb der Fassung ermöglicht jede erforderliche Korrektur und deren feinfühlige Einstellung. Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn der die Fassung aufnehmende Rohrabschnitt eine Klemmvorrichtung zum Fixieren der Fassung aufweist, derart, dass bei gelöster Klemmvorrichtung eine ausreichende freie Beweglichkeit gegeben ist und andererseits bei fixierter Klemmvorrichtung die Stellung der Fassung zuverlässig festgelegt ist.
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Dies kann in vorteilhafter Weise dadurch realisiert werden, dass die Klemmvorrichtung durch einen Längsschlitz in dem die Fassung aufnehmenden Rohrabschnitt gebildet wird, in Verbindung mit einer den Schlitz überbrückenden Klemmschraube. Alternativ kann auch eine umfängliche Klemmung durch mehrere Längsschlitze vorgesehen sein mit einer zentralen Klemmmutter, die durch ein Teil eines umgebenden Rohrabschnittes gebildet werden kann.
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Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert. Es zeigen:
- 1 in stark vereinfachter Darstellung einen Längsschnitt eines Okulars eines Endoskops,
- 2 in vergrößerte Darstellung einen Schnitt längs der Schnittlinie II-II in 1 und
- 3 in weiter vergrößerte Darstellung den proximalseitigen Teil des Okulars in Schnittdarstellung gemäß 1 und
- 4 in schematischer Schnittdarstellung die Anordnung des Okulars an einem starren Endoskop.
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Von einem Endoskop 1 mit einem distalen Objektiv 2 und einem proximalen Okular 3, die über eine Schafteinheit 4 miteinander verbunden sind, in der ein aus einem Faserbündel gebildeter Bildleiter 5 geführt ist, ist in den 1 bis 3 nur das Okular 3 dargestellt. Das Okular 3 weist eine abschnittsweise zylindrische Okularhülse 6 auf, die distalseitig dicht und fest mit der Schafteinheit 4 des Endoskops verbunden ist. Proximalseitig läuft diese Okularhülse 6 am Außenumfang aufweitend zu einer Augenmuschel 7 aus, die fluchtend zum Innenlummen durch ein proximales Fenster 8 dicht abgeschlossen ist. Die Augenmuschel 7 kann sowohl zur unmittelbaren Betrachtung durch das menschliche Auge als auch zum Anschluss einer Kamera verwendet werden.
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Innerhalb der Okularhülse 6 ist ein Trägerrohr 9 angeordnet, welches die Okularoptik aufnimmt und dicht und fest mit der Okularhülse 6 verbunden ist. Distalseitig greift ein Anschlussstück 10 in das Trägerrohr 9 ein, durch welches das den Bildleiter bildende Faserbündel 5 dicht und fest mit dem Okular 3 verbunden ist. Dieses Anschlussstück 10 greift mit seinen zylindrischen Teil in das distale Ende des Trägerrohrs 9 ein und weist einen aufgeweiteten ringförmigen Abschnitt 11 auf, dessen Außenumfang unmittelbar an der Innenseite der Okularhülse 6 anliegt und dessen nach distalwärts zurückspringender Zylinderabschnitt unmittelbar an der Innenseite der Schafteinheit 4 anliegt, welche den langgestreckten Teil des Endoskops durch ein Schaftrohr umfänglich begrenzt.
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Innerhalb des Anschlussstücks 10 ist eine im Wesentlichen zylindrische Aufnahme 12 axial beweglich angeordnet, die eine zentrale Ausnehmung aufweist, in welcher das den Bildleiter bildende Faserbündel 5 aufgenommen und festgelegt ist. Diese Aufnahme 12 weist am Außenumfang einen ringförmigen Abschnitt 13 auf, der diese umfänglich in einer zentralen stufenförmigen Ausnehmung innerhalb des Anschlussstücks 10 führt. Dieser ringförmige Abschnitt 13 ist in seiner axialen Bewegung nach distalwärts durch eine nach Innen vorspringende Stufe 14 der stufenförmigen zentralen Ausnehmung im Anschlussstück 10 begrenzt. Eine Hülse 15 übergreift mit ihrem distalen, nach innen abgestuften Ende den proximalen zylindrischen Endabschnitt der Aufnahme 12 und liegt axial am ringförmigen Abschnitt 13 an, mit der sie zusammen innerhalb der zentralen Ausnehmung im Anschlussstück 10 angeordnet ist. Innerhalb der Hülse 15 ist eine dünnwandige Hülse 17 geführt, welche zwei voneinander beabstandete Linsengruppen 18 und 19 aufnimmt. Die Linsengruppen bestehen hier jeweils aus einer Bikonvexlinse und einer damit verklebten Konkav-Konvexlinse. Die dünnwandige Hülse 17 mit den darin angeordneten Linsengruppen 18 und 19 ist innerhalb der Hülse 15 mittels einer radial in einer Gewindebohrung der Hülse 15 angeordneten Fixierschraube 20 festgelegt.
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Proximalseitig ist die dünnwandige Hülse 17 in einer zentralen Ausnehmung einer Aufnahme 21 festgelegt, welche innerhalb des Trägerohrs 19 umfänglich geführt ist und eine ringförmige Fassung 22 aufnimmt, welche eine weitere Linsengruppe 23 ebenfalls bestehend aus einer Bikonvex- und einer Konkav-Konvexlinse aufnimmt. Die Aufnahme 21 ist an ihrem Außenumfang zylindrisch und nach distalwärts abgestuft ausgebildet. Mit ihrer zentralen Ausnehmung nimmt sie die dünnwandige Hülse 17 distalseitig auf und begrenzt den Strahlengang zwischen der Linsengruppe 23 und der Linsengruppe 18. Die Aufnahme 21 ist in dem aufgeweiteten Bereich, mit dem sie an der Innenseite des Trägerrohrs 9 anliegt mit einem Schlitz 24 versehen, der mittels einer Klemmschraube 25 derart überbrückt ist, dass beim Anziehen der Schraube 25 der Schlitz 24 zusammen gezogen wird, wodurch der Innenumfang der Aufnahme 21 verringert und damit die Fassung 22 mit der darin befindlichen Linsengruppe 23 klemmbefestigt wird.
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Die Fassung 22 ist ringförmig ausgebildet und weist einen etwa hohlzylindrischen Teil 26 auf, in welcher die Linsengruppe 23 aufgenommen ist sowie einen nach distalwärts gerichteten ballig ausgebildeten Teil 27, mit einer entsprechend ausgebildeten Gegenkontur in der Aufnahme 21. Diese ballige Ausbildung ermöglicht es bei gelöster Klemmschraube 25, die Fassung in der Aufnahme 21 nicht nur zu drehen, sondern auch zu schwenken, um auf diese Weise die optische Achse 28 der Linsengruppe 23 in Übereinstimmung mit der optischen Achse 29 der Linsengruppe 18 und 19 sowie dem proximalen Ende des Bildleiter 5 zu bringen. Dabei kann darüber hinaus die Linsengruppe 23 außermittig innerhalb der Fassung 22 angeordnet sein, die ihrerseits in einer ebenfalls außermittig angeordneten Ausnehmung in der Aufnahme 21 eingegliedert ist, so dass durch Drehen der Fassung 22 innerhalb der Aufnahme 21 um deren Längsachse die optische Achse der Linsengruppe 23 parallel verschoben werden kann um gegebenenfalls vorhandene Fluchtfehler ausgleichen zu können. Um eine Schwenkbarkeit der Fassung 22 innerhalb der Aufnahme 21 in allen Richtungen zu ermöglichen ist es zweckmäßig, den balligen Teil 27 als Kugelschicht auszubilden und die Gegenfläche in der Aufnahme entsprechend hohl zu konturieren.
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Anhand von 4 ist die Anordnung eines solchen Okulars 3 an einem starren Endoskop 1 dargestellt. Das Okular 3 schließt dabei im spitzen Winkel zu der durch die Schafteinheit 4 vorgegebenen Längsachse des Endoskops an. Die in 4 vom Objektiv 2 über die Schafteinheit 4 zum Okular 3 abgebogene Anordnung des Bildleiters 5 ist deutlich zu erkennen. Das dort dargestellte Endoskop 1 weist einen in Längsrichtung des Instrumentes angeordneten Arbeitskanal auf, der von einem Schaftrohr 30 begrenzt ist, welches sich vom distalen objektivseitigen Ende bis zum proximalen Ende der Schafteinheit 4 erstreckt. Dort ist in an sich bekannter Weise ein Saug-Spülanschluss 31 vorgesehen. Darüber hinaus ist ein Lichtleiteranschluss 32 vorgesehen, der im 90 Grad Winkel distalseitig des Okulars aus der Schafteinheit 4 hervorspringt. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel umschließt das starre Schaftrohr 30 den Bildleiter 5 und die darum angeordneten Lichtleitfasern sowie den darin gebildeten Arbeitskanal.
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Es versteht sich, dass die anhand der 1 bis 3 beschriebene Okularausbildung auch Teil eines flexiblen Endoskops sein kann, was jedoch hier nicht im Einzelnen beschrieben ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Endoskop
- 2
- Objektiv
- 3
- Okular
- 4
- Schafteinheit
- 5
- Faserbündel/Bildleiter
- 6
- Okularhülse
- 7
- Augenmuschel
- 8
- Proximales Fenster
- 9
- Trägerrohr
- 10
- Anschlussstück
- 11
- ringförmiger Abschnitt
- 12
- Aufnahme
- 13
- ringförmiger Abschnitt
- 14
- Stufe
- 15
- Hülse
- 17
- dünnwandige Hülse
- 18
- Linsengruppe
- 19
- Linsengruppe
- 20
- Fixierschraube
- 21
- Aufnahme/Rohrabschnitt
- 22
- Fassung
- 23
- Linsengruppe
- 24
- Längsschlitz
- 25
- Klemmschraube
- 26
- hohlzylindrischer Teil von 22
- 27
- balliger Teil von 22
- 28
- optische Achse
- 29
- optische Achse
- 30
- Schaftrohr
- 31
- Saug-Spülanschluss
- 32
- Lichtleiteranschluss
