DE1797127C2 - Bewegliche Lichtüberleitungsvorrichtung - Google Patents

Description

• Als Lichtüberleitungsvorrichtung zwischen einem Endoskop und beispielsweise einer Kamera ist die bekannte Beobachtungseinrichtung aber ungeeignet, weil mit zwei optischen Gelenken die für diesen Fall notwendige unbehinderte Bewegbarkeit des Endoskops nicht zu erreichen ist.
• Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe bestand darin, eine bewegliche Lichtüberleitungsvorrichtung der eingangs erwähnten Art zu schaffen, welche bei geringen Lichtverlusten, gutem Auflösungsvermögen und einwandfreier Farbwiedergabe die für die unbehinderte Handhabung eines Endoskops erforderliche hohe Bewegbarkeit aufweist und eine Strahlteilung besitzt, so daß gleichzeitig ein Strahlenbündel der fest angeordneten Kamera und das andere Strahlenbündel den bewegbaren Augen des Beobachters zugeführt wird.
• Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß dadurch, daß die Lichtüberleitungsvorrichtung vier starre lichtdurchlässige Zwischenglieder aufweist, die jeweils über insgesamt drei optische Gelenke so miteinander verbunden sind, daß jedes Zwischenglied gegen das nächst folgende Zwischenglied um eine quer zu seiner Längsrichtung verlaufende Achse schwenkbar und um seine Längsachse drehbar ist, wobei das Lichtstrahlenbündel aus der Längsrichtung des einen Zwischengliedes selbsttätig in die Längsrichtung des anderen Zwischengliedes gelenkt wird und am Eingang des ersten Zwischengliedes eine teilweise durchlässige Spiegelfläche so angeordnet ist, daß ein Teil des Lichtstrahlenbündels in Längsrichtung des Zwischengliedes weitergeleitet wird, während der andere Teil aus dem Zwischenglied herausgeführt wird.
• Die erfindungsgemäße Lichtüberleitungsvorrichtung ermöglicht eine unbehinderte Bewegung des an ein fest angeordnetes optisches Gerät, beispielsweise eine Kamera, angeschlossenen Endoskops und besitzt gleichzeitig die für die Aufnahmetechnik erforderlichen optischen Eigenschaften.
• Die hohe Beweglichkeit in jede Richtung wird durch die Anzahl der optischen Gelenke und dadurch erzielt, daß Bewegungen sowohl um quere Achsen als auch solche um Längsachsen der Zwischenglieder vorgesehen sind.
• Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lichtüberleitungsvorrichtung weist jedes optische Gelenk eine um eine Achse quer zur optischen Achse schwenkbare Spiegelfläche auf, die über eine bewegliche Halterung senkrecht zur Winkelhalbierenden des von den beiden angrenzenden Zwischengliedern eingeschlossenen Winkels einstellbar ist, und jedes Zwischenglied besteht aus zwei gegeneinander um ihre Längsachse verdrehbaren Teilen. In den Zwischengliedern können eine Verbreiterung des Lichtstrahlenbündels über eine vorgegebene Größe hinaus verhindernde lichtbrechende Flächen angeordnet sein. Hierbei kann es zweckmäßig sein, wenn mindestens eine der lichtbrechenden Flächen in Längsrichtung des betreffenden Zwischengliedes verschiebbar angeordnet ist.
• Das Lichtstrahlenbündel erleidet an den wenigen Spiegelflächen und Linsen nur eine unbedeutende Abschwächung, die jedenfalls um ein Vielfaches geringer ist als bei Fortleitung des Lichtes in einer Glasfaseroptik. Darüber hinaus werden alle Anteile des Lichtspektrums in gleicher Weise übergeleitet, so daß keine Farbverfälschungen entstehen. Die Güte des übergeleiteten Bildes, seine Schärfe bzw. die zu erzielende Unterscheidungsmöglichkeit von Einzelheiten (»Auflösung«) sind bereits bei durchschnittlicher Qualität der Linsen und Spiegel sehr groß, da keine Verluste durch Zwischenschaltung eines Rasters entstehen, wie es bei Glasfaseroptiken der Fall ist.
• Weitere, gemäß der Erfindung erzielbare Vorteile bestehen darin, daß de. Durchmesser des in der Kamera entstehenden Bildes durch Verschiebung einer der innerhalb der Zwischenglieder angeordneten Linsen kontinuierlich verändert werden kann.
• Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn zwei benachbarte Zwischenglieder zusätzlich über eine bewegliche Halterung derart miteinander verbunden sind, daß die Schwenkung um die quer zu ihrer Längsrichtung verlaufende Achse mit einer Drehung um die Längsachse eines der Zwischenglieder so verkoppelt ist, daß eine vorgegebene Orientierung des Lichtstrahlenbündels in einer Ebene quer zur optischen Achse aufrechterhalten wird.
• Das aus dem letzten Zwischenglied austretende Bild kann auch direkt mittels eines Okulars beobachtet werden, während das Endoskop in beliebiger Weise bewegt wird, wobei ein anderer Beobachter einen direkt herausgeleiteten Teil des Lichtes zur Handhabung des Endoskops verwenden kann. So ist die Teilnahme von zwei Personen an einer Untersuchung möglich. Im übrigen kann das direkt herausgeleitete Licht vermittels einer kleinen direkt aufgesetzten Kamera auch zur Anfertigung von Foto- oder Filmaufnahmen verwendet werden, während eine am Ende der Zwischenglieder-Anordnung aufges:ellte Fernsehkamera in Tätigkeit ist.
• Schließlich ist es auch möglich, statt der Kamera am Ende der Zwischengliederanordnung eine Lichtquelle anzubringen, um ungeschwächtes und in seiner Farbzusammensetzung nicht abgeändertes Licht in das Endoskop zu leiten.
• Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Lichtüberleitungsvorrichtung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. In den Zeichnungen zeigt Fig.l in schematischer Darstellung eine Ausführungsform einer zwischen einem Endoskop und einer Kamera angeordneten Lichtüberleitungsvorrichtung; F i g. 2 ein andere Ausführungsform eines der optischen Gelenke einer Lichtüberleitungsvorrichtung nach Fig. 1.
• F i g. 1 zeigt eine Lichtüberleitungsvorrichttlrlg, die aus vier rohrförmigen Zwischengliedern 1 beliebiger Länge zusammengesetzt ist. Die Verbindung zweier Zwischenglieder wird vermittels gelenkig miteinander verbundener Halterungen 2 derart bewerkstelligt, daß ein Lichtstrahlenbündel 3, das aus einem Endoskop 4 austritt, bis zum Ausgang des letzten Zwischengliedes und zum Eingang einer Foto-, Film- oder Fernseh-Kamera 5 geleitet wird, indem es an den Spiegelflächen 6 jeweils in die Längsrichtung des nächstfolgenden Zwischengliedes gelenkt wird. Diese gerichtete Weiterleitung wird in jeder Stellung der Zwischenglieder zueinander dadurch gewährleistet, daß vermittels beweglicher Halterungen 7 die Spiegelfläche immer quer zu der den von zwei Zwischengliedern gebildeten Winkel 8 halbierenden Richtung 9 eingestellt wird.
• Um das Lichstrahlenbündel soweit zu sammeln, daß es sich nicht über den Durchmesser der rohrförmigen Zwischenglieder 1 hinaus verbreitert, sind mehrere lichtbrechende Flächen 10, beispielsweise in Form von Glaslinsen, in den Strahlengang eingefügt. Eine dieser Linsen ist in einer in der Längsrichtung verschiebbaren Hülse 11 angeordnet, wodurch der Durchmesser des in die Kamera 5 fallenden Lichtstrahlenbündels und des dort entstehenden Bildes verändert werden kann. Die bewegliche Verbindung zweier Zwischenglieder ist beispielsweise durch eine quer zu ihrer Längsrichtung angeordnete Achse 12 bewerkstelligt, während jedes der Zwischenglieder innerhalb einer aus zwei Ringen bestehenden Drehverbindung 13 um seine Längsachse verdrehbar ist. Die Bewegung um die quere Achse 12 und die Drehung um die Längsachse innerhalb der Drehverbindung ist in dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 2 mittels beweglicher Halterungen 14 so gekoppelt, daß eine vorbestimmte gerichtete Ordnung des Lichtstrahlenbündels und eine entsprechende Richtung des in der Kamera entstehenden Bildes aufrechterhalten werden.
• Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist am Eingang des ersten Zwischengliedes eine teilweise lichtdurchläs- sige spiegelnde Fläche 15 so angeordnet, daß der eine Teil 3 des Lichtstrahlenbündels zur Kamera 5 weitergeleitet wird, während der andere Teil 16 der direkten Beobachtung oder zum Anschluß einer zweiten kleineren Kamera dienen kann.
• An der Stelle der Kamera 5 kann auch eine lupenförmige Vorrichtung im Sinne eines sogenannten Okulars angebracht werden, um das aus dem Lichstrahlenbündel gesammelte Bild direkt zu betrachten, während ein anderer Beobachter das direkt austretende Lichtstrahlenbündel 16 unter Bewegungen des Endoskops 4 verwendet.

Claims (6)

1. Patentansprüche: 1. Bewegliche Lichtüberleitungsvorrichtung zur optischen Verbindung eines Endoskops mit einem fest angeordneten optischen Gerät, insbesondere einer Kamera, dadurch gekennzeichnet, daß sie vier starre, lichtdurchlässige Zwischenglieder (1) aufweist, die jeweils über insgesamt drei optische Gelenke (12) so miteinander verbunden sind, daß jedes Zwischenglied gegen das nächst folgende Zwischenglied um eine quer zu seiner Längsrichtung verlaufende Achse schwenkbar und um seine Längsachse drehbar ist, wobei das Lichtstrahlenbündel (3) aus der Längsrichtung des einen Zwischengliedes selbsttätig in die Längsrichtung des anderen Zwischengliedes gelenkt wird und am Eingang des ersten Zwischengliedes eine teilweise durchlässige Spiegelfläche (15) so angeordnet ist, daß ein Teil (3) des Lichtstrahlenbündels in Längsrichtung des Zwischengliedes (1) weitergeleitet wird, während der andere Teil (16) aus dem Zwischenglied (1) herausgeführt wird.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes optische Gelenk (12) eine um eine Achse quer zur optischen Achse schwenkbare Spiegelfläche (6) aufweist, die über eine bewegliche Halterung (7) senkrecht zur Winkelhalbierenden (9) des von den beiden angrenzenden Zwischengliedern eingeschlossenen Winkels (8) einstellbar ist, und jedes Zwischenglied (1) aus zwei gegeneinander um ihre Längsachse verdrehbaren (13) Teilen besteht.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß in den Zwischengliedern (1) eine Verbreiterung des Lichtstrahlenbündels (3) über eine vorgegebene Größe hinaus verhindernde, lichtbrechende Flächen (10) angeordnet sind.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der lichtbrechenden Flächen (10) in Längsrichtung des betreffenden Zwischengliedes verschiebbar (11) angeordnet ist.
5. 5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwei benachbarte Zwischenglieder (1) zusätzlich über eine bewegliche Halterung (14) derart miteinander verbunden sind, daß die Schwenkung um die quer zu ihrer Längsrichtung verlaufende Achse (12) mit einer Drehung (13) um die Längsachse eines der Zwischenglieder (1) so verkoppelt ist, daß eine vorgegebene Orientierung des Lichstrahlenbündels in einer Ebene quer zur optischen Achse aufrechterhalten wird.
6. 6. Anwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5 zur Überleitung eines Lichtstrahlenbündels von einer Lichtquelle zu dem Endoskop.

   Die Erfindung betrifft eine bewegliche Lichtüberleitungsvorrichtung zur optischen Verbindung eines Endoskops mit einem fest angeordneten optischen Gerät, insbesondere einer Kamera.

   Es ist notwendig, ein Endoskop während des Beobachtungsvorganges ständig in beliebige Richtung bewegen zu können. Will man von den beobachteten Körperhöhlen gleichzeitig fotografische Aufnahmen bzw. Film- oder Fernsehaufnahmen machen, so soll während der Beobachtung ein abgezweigter größerer Teil des aus dem Endoskop austretenden Lichtstrahlenbündels stets in die Öffnung einer Kamera geleitet werden, um jederzeit das Aufnehmen des Bildes auf einer lichtempfindlichen Schicht zu ermöglichen. Das Lichtstrahlenbündel soll dabei möglichst wenig von seiner Helligkeit verlieren, in seiner Zusammensetzung aus Lichtwellen verschiedener Länge nicht abgeändert und in seiner bildmäßigen Ordnung nicht verändert werden.

   Es ist bekannt, daß eine Fotokamera oder Filmkamera direkt auf den Ausgang des verwendeten Endoskops aufgesetzt werden können. Dabei wird allerdings infolge des Gewichtes und der Größe der Kamera die Handhabung des Endoskops erheblich erschwert. Bei dem Gewicht und der Größe einer Fernsehkamera, insbesondere für Farbenwiedergabe, wäre eine ordnungsgemäße Handhabung des Endoskops nicht mehr möglich. Man hat daher versucht, zwischen den Ausgang des Endoskops und den Eingang der Kamera einen aus geordneten Glasfasern zusammengesetzten, biegsamen Strang, eine sogenannte Fiberglasoptik, zwischenzuschalten, die bei feststehender Kamera Bewegungen des Endoskop gestattet. Diese Glasfiberleiter haben jedoch den Nachteil, daß das übergeleitete Lichtstrahlenbündel stark geschwächt und zudem in seiner Farbzusammensetzung verändert wird, wobei insbesondere meist die kurzwelligen Anteile des Lichtes stärker zurückgehalten werden. Dazu kommt, daß infolge der Zusammensetzung des Glasfaserstranges aus Einzelfasern eines bestimmten, gegenüber der Länge von Lichtquellen erheblich größeren Durchmessers eine mosaikartige Abbildung zustandekommt, bei der feinere Einzelheiten verlorengehen, umso mehr als immer ein mehr oder weniger großer Teil der Fasern unterbrochen ist und auch die Zwischenräume zwischen den Fasern kein Licht leiten.

   Es ist weiterhin bekannt (DE-PS 9 28 982), bei Röntgenbildverstärkern eine Beobachtungseinrichtung vorzusehen mit zwei optischen Gelenken die über je ein Sehrohr untereinander bzw. mit dem Okular in Verbindung stehen und von denen das eine sich innerhalb eines am Bildverstärkergehäuse drehbar angeordneten Kopfes befindet, während das andere an der Verbindungsstelle zwischen den in einer Ebene schwenkbaren Sehrohren angeordnet ist. Dabei kann das zwischen den optischen Gelenken befindliche Sehrohr aus zwei Teilen bestehen, die gegeneinander drehbar und verschiebbar sind.

   Mit dieser bekannten Beobachtungseinrichtung sollten Einblickmöglichkeiten in einen Röntgenbildverstärker geschaffen werden, durch welche der Beobachter auch dann, wenn etwa der Röntgenstrahl infolge einer bestimmten Lage des Patienten in einer für die Beobachtung ungünstigen Richtung im Raum verläuft, keine besonders unbequeme Körperhaltung einnehmen muß.

   Die bekannte Beobachtungseinrichtung weist nur zwei optische Gelenke auf. Dies ist bei dieser Beobachtungseinrichtung ausreichend, da bei den röntgendiagnostischen Untersuchungen im allgemeinen nur gelegentlich eine Nachstellung des Okulars notwendig sein wird.