DE19926707A1 - Beleuchtungseinrichtung für ein Endoskop - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungseinrichtung für ein Endoskop mit einer Bündelungsvorrichtung (20), in der ein Lichtleiterkoppler (3) eine Kondensorlinse (22) parallel zur optischen Achse so verschiebt, daß unabhängig von der Länge des Lichtleiterkopplers (3) seine Lichteintrittsfläche (4a) immer am Konvergenzpunkt der Lichtstrahlen angeordnet ist. Eine Filtereinführ- und -entfernungsvorrichtung (30) bewegt in Zuordnung zu der Bewegung der Bündelungsvorrichtung (20) ein Dämpfungsfilter (31) abhängig von der Länge des Lichtleiterkopplers (3) in oder aus dem Strahlengang.

Description

Beleuchtungseinrichtungen für Endoskope sind allgemein derart aufgebaut, daß die Lichtstrahlen einer Lampe eine Kondensorlinse durchlaufen und die Lichtein­ trittsfläche eines Lichtleiter-Kopplers nahe dem Konvergenzpunkt der Lichtstrah­ len angeordnet ist.

Eine solche Beleuchtungseinrichtung kann mit verschiedenen Endoskoparten in einem Endoskopsystem verwendet werden. Es werden dazu verschiedene Endo­ skope abhängig vom jeweiligen Einsatzzweck bereitgehalten, die wahlweise mit einer einzigen Beleuchtungseinrichtung verbunden werden können. Hierzu hat der mit der Beleuchtungseinrichtung zu koppelnde Lichtleiter für die unterschied­ lichen Endoskope immer dieselbe Form und Größe. Deshalb kann dann jedes Endoskop des Endoskopsystems mit dieser Beleuchtungseinrichtung verbunden werden.

Wird das Endoskopsystem selbst aus unterschiedlichen Gründen wie z. B. wegen wesentlicher Modifikationen ausgewechselt, so muß oft die Größe und Form der Koppelstelle zwischen dem Lichtleiter und der Beleuchtungseinrichtung gleichfalls geändert werden.

Beim Auswechseln des Endoskopsystems verursacht die Beleuchtungseinrich­ tung kein größeres Problem, da nur eine Einheit auszuwechseln ist. Der Ersatz eines gesamten Endoskopsatzes bedeutet aber oft einen hohen Kostenaufwand. Im Hinblick darauf wird die Beleuchtungseinrichtung in einem neuen System so kompatibel konstruiert, daß nicht nur die neuen Endoskope, sondern auch die al­ ten noch verwendet werden können.

Ein Endoskop des alten Systems hat allgemein einen relativ langen Einführteil an dem Lichtleiter als Führung zur Beleuchtungseinrichtung, damit die genaue Posi­ tion der Lichteintrittsfläche des Kopplers für den Lichtleiter relativ zur Konver­ genzposition der Lichtstrahlen festgelegt ist. Im Gegensatz dazu erfordert ein En­ doskop des neuen Systems keinen derart langen Einführteil für den Lichtleiter, da die Positionsgenauigkeit durch andere Elemente gesichert wird, und daher wird der Einführteil des Lichtleiters auch im Hinblick auf geringeren Raumaufwand kür­ zer gestaltet.

Einige Endoskope des neuen Systems benötigen aber in der Beleuchtungsein­ richtung ein Dämpfungsfilter in Form eines Metallgitters zwischen einer Lampe und der Lichteintrittsfläche des Lichtleiter-Kopplers, damit die Wärmestrahlung der Lampe die Temperatur des Kopplers nicht zu stark erhöht und Verbrennungen vermieden werden. Solche Endoskope sind ein Endoskop mit relativ langem Ein­ führteil des Lichtleiters ähnlich einem Endoskop des alten Systems (mit einem unvermeidbar kurzen Abstand zwischen der Lampe und der Lichteintrittsfläche des Lichtleiters) und ein Endoskop mit wärmeempfindlichem Material wie Kunst­ stoff-Lichtleitfasern (vorteilhaft im Hinblick auf geringere Kosten auch in Zukunft) usw.

Ein Problem einer solchen Beleuchtungseinrichtung besteht auch darin, daß bei Verbindung mit einem Endoskop in einem System ohne ein Dämpfungsfilter der Beleuchtungswirkungsgrad zur ausreichenden Helligkeit unzureichend ist, wäh­ rend bei einer anderen Kombination die Temperatur des Lichtleiter-Kopplers zu hoch wird und damit möglicherweise Verbrennungen auftreten können.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Beleuchtungseinrichtung anzuge­ ben, die mit einem Endoskop eines Endoskopsystems mit Dämpfungsfilter und auch eines Systems ohne Dämpfungsfilter gekoppelt werden kann.

Hierzu sieht die Erfindung eine Beleuchtungseinrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 vor. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Un­ teransprüche.

Die Erfindung führt zu einer Anordnung, bei der das Dämpfungsfilter in den Strahlengang der Beleuchtungseinrichtung eingesetzt oder aus ihm entfernt wer­ den kann, abhängig von der Länge des Lichtleiter-Kopplers. Die Erfindung sieht ferner eine Anordnung vor, bei der unabhängig von der Länge des Lichtleiter- Kopplers die Lichteintrittsfläche immer nahe der Konvergenzposition der Licht­ strahlen liegt. Deshalb können verschiedene Endoskoparten unabhängig davon verwendet werden, ob sie für ein System mit Dämpfungsfilter oder für ein System ohne Dämpfungsfilter geeignet sind.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Darin zeigen:

Fig. 1 den Längsschnitt einer Beleuchtungseinrichtung mit einem kurzen Koppler,

Fig. 2 die Vorderansicht eines Filterrahmens in der Beleuchtungseinrich­ tung,

Fig. 3 eine Draufsicht einer Filter-Einführ- und Entfernungsvorrichtung,

Fig. 4 den Längsschnitt einer Beleuchtungseinrichtung mit langem Koppler,

Fig. 5 einen Längsteilschnitt der Verbindung eines Kopplers mit der Be­ leuchtungseinrichtung, und

Fig. 6 den Längsschnitt einer weiteren Beleuchtungseinrichtung mit kurzem Koppler.

In Fig. 5 ist die Verbindung des Anschlußteils 1 eines Endoskops mit einer Be­ leuchtungseinrichtung 10 dargestellt.

Der Anschlußteil 1 kann mit der Beleuchtungseinrichtung 10 verbunden oder von ihr gelöst werden. Ist er mit ihr verbunden, so ermöglicht er die gleichzeitige Ver­ bindung mit einem Steckverbinder 2 zum Übertragen elektrischer Signale und ei­ nem Lichtleiter-Koppler 3.

Ist ein elektronisches Endoskop angeschlossen, so werden Bildsignale o. ä. von einem Festkörper-Bildaufnahmeelement über den Steckverbinder 2 übertragen. Ist ein optisches Endoskop angeschlossen, so werden Signale für eine Bildauf­ nahme mit automatischer Belichtung u.ä. über den Steckverbinder 2 übertragen.

Der Lichtleiter-Koppler 3 ist so ausgeführt, daß die Strahlen einer Lampe 11, die als Lichtquelle im Rahmen 12 der Beleuchtungseinrichtung 10 angeordnet ist, in ein Lichtleitfaserbündel 4 des Endoskops eintreten.

Der Lichtleiter-Koppler 3 ist ein Stab, der auf einer Seite des Anschlußteils 1 so angeordnet ist, daß seine Spitze in eine Bündelungsvorrichtung 20 hineinragt, die in der Beleuchtungseinrichtung 10 vorgesehen ist. Eine Filter-Einführ- und Entfer­ nungsvorrichtung 30 ist zwischen der Lampe 11 und der Bündelungsvorrichtung 20 angeordnet und ermöglicht das Einsetzen und Herausnehmen eines Filters in den bzw. aus dem Strahlengang.

Fig. 1 zeigt vergrößert den Aufbau zwischen dem Lichtleiter-Koppler 3 der Be­ leuchtungseinrichtung 10 und der Lampe 11. Der Lichtleiter-Koppler 3 ist kurz ausgeführt und wird in einem neuen Endoskopsystem verwendet.

Die Lampe 11 besteht aus einer Lichtquelle 11a und einem Parabolspiegel 11b in Form eines "Kaltspiegels", der sichtbares Licht reflektiert, Wärmestrahlung jedoch durchläßt. Das an dem Parabolspiegel 11b reflektierte Licht wird gebündelt und nach vorn abgestrahlt.

Es sei jedoch bemerkt, daß die von der Lichtquelle 11a direkt nach vorn abgege­ benen Strahlen diffuses Licht mit Wärmestrahlung sind. Insgesamt gesehen be­ stehen die von der Lampe 11 abgegebenen Strahlen deshalb aus parallelem und diffusem Licht. Ist der Lichtleiter-Koppler 3 kurz, so ist der Abstand zwischen der Eintrittsfläche 4a des Lichtleitfaserbündels 4 und der Lampe 11 groß, so daß das Mengenverhältnis des diffusen Lichts zum gesamten konvergierten Licht klein verglichen mit einem langen Lichtleiter-Koppler 3 ist. Dann kann auf ein Dämp­ fungsfilter verzichtet werden.

Die Bündelungsvorrichtung 20 befindet sich in einem zylindrischen Rohr 21, das am Rahmen 12 der Beleuchtungseinrichtung 10 befestigt ist. Das Rohr 21 enthält ein zylindrisches Kondensorrohr 23, das an dem der Lampe 11 zugewandten Ende offen ist und dessen Längsachse auf die optische Achse des von der Lampe 11 abgestrahlten Lichts ausgerichtet ist. Eine Kondensorlinse 22 ist an dem offe­ nen Ende des Kondensorrohrs 23 befestigt.

Das Kondensorrohr 23 ist in das Rohr 21 längsverschiebbar eingesetzt. Das Rohr 21 steht unter dem Druck einer Schraubenfeder 24, die das Kondensorrohr 23 nach vorn zum Lichtleiter-Koppler 3 drückt.

Eine Führungsnut 25 ist an der Innenfläche des Rohrs 21 vorgesehen, und ein Stift 26 am Umfang des Kondensorrohrs 23 ist in der Führungsnut 25 geführt, so daß das Kondensorrohr 23 relativ zum Rohr 21 nicht drehbar ist.

Eine Kopplungsaufnahme 27 ist in der Mitte der Vorderwand des Kondensorrohrs 23 als eine konische Bohrung vorgesehen, deren Durchmesser zur Lampe 11 hin abnimmt. Die Spitze des Lichtleiter-Kopplers 3 ist als zugespitzter Stab ausge­ führt, der in die Aufnahme 27 paßt.

Das Licht der Lampe 11 wird mit der Kondensorlinse 22 so gebündelt, daß es nahe der Aufnahme 27 fokussiert ist. Da der größere Anteil des Lichts der Lampe 11 paralleles Licht ist, wird er immer nahe der Aufnahme 27 fokussiert, unabhän­ gig von axialen Bewegungen des Kondensorrohrs 23.

Das Lichtleitfaserbündel 4 ist so durch den Lichtleiter-Koppler 3 geführt, daß seine Lichteintrittsfläche 4a mit der Spitze des Lichtleiter-Kopplers 3 abschließt.

Der Lichtleiter-Koppler 3 ist in das Rohr 21 durch eine Führungsöffnung 28 in der Vorderwand des Rohrs 21 eingeführt. Er ist mit seinem zugespitzten Ende in die Aufnahme 27 eingesetzt. Die Lichteintrittsfläche 4a des Lichtleitfaserbündels 4 ist dann nahe der Position angeordnet, an der die Lichtstrahlen konvergieren, so daß das Licht in das Lichtleitfaserbündel 4 eintritt.

Die Kopplung zwischen dem Lichtleiter-Koppler 3 und der Aufnahme 27 bewirkt einen Druck auf die Feder 24, wodurch jegliche Abmessungsfehler und andere Faktoren kompensiert werden, die ein Wackeln verursachen könnten. Ein Venti­ lationsfenster 29 erlaubt das Einführen von Luft zum Kühlen der Einrichtung im Bereich des Kondensorteils.

Die Filter-Einführ- und Entfernungsvorrichtung 30 befindet sich zwischen der Bün­ delungsvorrichtung 20 und der Lampe 11 und ermöglicht das Einsetzen eines Filterrahmens 32 mit einem Dämpfungsfilter 31 sowie dessen Bewegung senk­ recht zur optischen Achse in Zuordnung zur axialen Bewegung des Kondensor­ rohrs 23. Ein Doppelpfeil A deutet die Bewegung normal zur optischen Achse an.

Wie Fig. 2 zeigt hat der Filterrahmen 32 zwei parallele gerade Zahnstangen 33, und die Hälfte des Raums zwischen diesen Zahnstangen ist mit dem Dämpfungs­ filter 31 in Form eines Metallgitters ausgefüllt, während die andere Hälfte 34 offen ist.

Wie die Draufsicht in Fig. 3 zeigt sind zwei Arme 37 mit der rechten und der lin­ ken Seite des Kondensorrohrs 23 verbunden und stehen davon nach rückwärts ab. Sie sind mit Zahnungen 35 versehen. Jede Zahnung 35 greift in das kleinere Ritzel eines Doppelzahnrades 36 ein, während das größere Zahnrad mit der ent­ sprechenden Zahnung 33 des Filterrahmens 32 in Eingriff steht.

Bewegt sich das Kondensorrohr 23 in Richtung seiner Längsachse parallel zur optischen Achse, so wird der Filterrahmen 32 normal zur optischen Achse be­ wegt, und bei einem in Fig. 1 gezeigten kurzen Lichtleiter-Koppler 3 eines neuen Systems wird das Dämpfungsfilter 31 aus dem Strahlengang entfernt.

Fig. 4 zeigt die Verbindung eines langen Lichtleiter-Kopplers 3 des alten Systems mit der Beleuchtungseinrichtung 10. Der Lichtleiter-Koppler 3 drückt das Konden­ sorrohr 23 zum anderen Ende des Rohrs 21 und setzt die Feder 24 unter Druck.

Dadurch wird der Filterrahmen 32 so bewegt daß das Dämpfungsfilter 31 in den Strahlengang zwischen der Lampe 11 und der Kondensorlinse 22 kommt. Auch in diesem Fall können die Lichtstrahlen mit der Kondensorlinse 22 so gebündelt werden, daß sie nahe der Aufnahme 27 fokussiert sind, in deren Bereich die Ein­ trittsfläche 4a des Lichtleitfaserbündels 4 angeordnet ist.

Somit wird das Dämpfungsfilter 31 aus dem Strahlengang entfernt, wenn ein kur­ zer Lichtleiter-Koppler 3 des neuen Systems mit der Beleuchtungseinrichtung 10 verbunden ist, während dasselbe Filter automatisch in den Strahlengang kommt, wenn der lange Lichtleiter-Koppler 3 des alten Systems mit der Beleuchtungsein­ richtung 10 verbunden ist.

Fig. 6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, dabei sind gleichartige Komponen­ ten wie die in Fig. 1 und 5 gezeigten mit denselben oder ähnlichen Bezugszei­ chen versehen, so daß sich ihre nochmalige Beschreibung erübrigt. Die Be­ leuchtungseinrichtung des zweiten Ausführungsbeispiels ist so aufgebaut, daß das Dämpfungsfilter 31 in den Strahlengang eingesetzt wird, wenn der kurze Lichtleiter-Koppler 3 mit der Beleuchtungseinrichtung 10 verbunden ist, während dasselbe Filter automatisch aus dem Strahlengang entfernt wird, wenn der lange Lichtleiter-Koppler 3 mit der Beleuchtungseinrichtung 10 verbunden ist. Dies wird einfach durch Ändern der Position des Dämpfungsfilters 31 am Filterrahmen 32 des ersten Ausführungsbeispiels erreicht. Außerdem ist ein Kunstharz-Lichtleitfa­ serbündel 4' vorgesehen, und zwischen der Eintrittsfläche 4a des Lichtleitfaser­ bündels 4 und der Lampe 11 befindet sich eine Drehfilter- oder Blendenvorrich­ tung 100.

Es sind auch einige neue Systeme verfügbar, deren Beleuchtungseinrichtung mit der Drehfilter- oder Blendenvorrichtung zwischen der Eintrittsfläche 4a des Licht­ leitfaserbündels 4 und der Lampe 11 auszurüsten ist, wenn das Endoskop mit der Beleuchtungseinrichtung verbunden ist. Die Drehfilter- oder Blendenvorrichtung zwischen der Eintrittsfläche 4a des Lichtleitfaserbündels 4 und der Lampe 11 ge­ währleistet einen relativ großen Abstand zwischen beiden. Auch bei Verbindung eines langen Lichtleiter-Kopplers 3 des alten Systems mit der Beleuchtungsein­ richtung 10 tritt eine Überhitzung des Lichtleiter-Kopplers 3 bei Fehlen des Dämp­ fungsfilters 31 nicht auf. Wenn der kurze Lichtleiter-Koppler für das Lichtleitfaser­ bündel 4' des neuen Systems mit der Beleuchtungseinrichtung 10 verbunden ist, muß das Kunstharz-Lichtleitfaserbündel 4' gegen Wärme geschützt sein, und da­ her wird das Dämpfungsfilter 31 automatisch in den Strahlengang zwischen der Eintritts­ fläche 4'a des Lichtleitfaserbündels 4' und der Lampe 11 eingesetzt.

Claims (7)

1. Beleuchtungseinrichtung für ein Endoskop, mit einer Anordnung der Licht­ eintrittsfläche eines Lichtleiter-Kopplers nahe dem Konvergenzpunkt der Strahlen einer Lichtquelle, gekennzeichnet durch eine Bündelungsvorrich­ tung, in der der Lichtleiter-Koppler eine Kondensorlinse parallel zur opti­ schen Achse so verstellt, daß die Lichteintrittsfläche unabhängig von der Länge des Lichtleiter-Kopplers nahe der Konvergenzposition angeordnet ist, und durch eine Filter-Einführ- und Entfernungsvorrichtung, die in Zuordnung zu der Bündelungsvorrichtung derart bewegbar ist, daß ein Dämpfungsfilter abhängig von der Länge des Lichtleiter-Kopplers in den Strahlengang ein­ geführt bzw. aus ihm entfernt wird.

2. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Filter-Einführ- und Entfernungsvorrichtung durch das Betätigen der Bün­ delungsvorrichtung bewegbar ist.

3. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die Filter-Einführ- und Entfernungsvorrichtung das Filter normal zur optischen Achse bewegt.

4. Beleuchtungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß das Dämpfungsfilter in den Strahlengang ein­ geführt wird, wenn der Lichtleiter-Koppler lang ist, und aus dem Strahlen­ gang entfernt wird, wenn der Lichtleiter-Koppler kurz ist.

5. Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Dämpfungsfilter in den Strahlengang eingeführt wird, wenn der Lichtleiter-Koppler kurz ist, und aus dem Strahlengang ent­ fernt wird, wenn der Lichtleiter-Koppler lang ist.

6. Beleuchtungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß das von der Lichtquelle abgegebene Licht pa­ ralleles und diffuses Licht enthält.

7. Beleuchtungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß ein Kondensorrohr relativ zur Lichtquelle längs der optischen Achse bewegbar ist und eine Aufnahme sowie mit festem Ab­ stand zu dieser eine Kondensorlinse enthält, daß die Aufnahme auf der der Lichtquelle abgewandten Seite der Kondensorlinse auf der optischen Achse angeordnet ist, und daß ein beweglicher Filterrahmen zwischen der Kon­ densorlinse und der Lampe angeordnet und mit dem Kondensorrohr kine­ matisch gekoppelt ist.