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Die
Erfindung betrifft eine Beleuchtungseinrichtung für ein Endoskop
nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Beleuchtungseinrichtungen
für Endoskope sind
allgemein derart aufgebaut, daß die
Lichtstrahlen einer Lampe eine Kondensorlinse durchlaufen und die
Lichteintrittsfläche
eines Lichtleiter-Kopplers nahe dem Konvergenzpunkt der Lichtstrahlen
angeordnet ist.
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Eine
solche Beleuchtungseinrichtung kann mit verschiedenen Endoskoparten
in einem Endoskopsystem verwendet werden. Es werden dazu verschiedene
Endoskope 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 unterschiedlichen
Endoskope immer dieselbe Form und Größe. Deshalb kann dann jedes
Endoskop des Endoskopsystems mit dieser Beleuchtungseinrichtung
verbunden werden.
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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.
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Beim
Auswechseln des Endoskopsystems verursacht die Beleuchtungseinrichtung
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 alten noch verwendet werden
können.
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Ein
Endoskop des alten Systems hat allgemein einen relativ langen Einführteil an
dem Lichtleiter als Führung
zur Beleuchtungseinrichtung, damit die genaue Position der Lichteintrittsfläche des
Kopplers für
den Lichtleiter relativ zur Konvergenzposition der Lichtstrahlen
festgelegt ist. Im Gegensatz dazu erfordert ein Endoskop 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 kürzer gestaltet.
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Einige
Endoskope des neuen Systems benötigen
aber in der Beleuchtungseinrichtung 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 Einführteil 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
Kunststoff-Lichtleitfasern (vorteilhaft im Hinblick auf geringere
Kosten auch in Zukunft) usw.
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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.
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Aus
der Druckschrift
JP
08019517 A ist eine Beleuchtungseinrichtung für ein Endoskop
nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bekannt. Diese Beleuchtungseinrichtung
enthält
eine Lichtquelle, eine Kondensorlinse und einen Lichtleiter-Koppler. Der Lichtleiter-Koppler
ist in eine konische Aufnahme eines zylinderförmigen Gehäuses gesteckt, das die Kondensorlinse
hält.
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Aus
der Druckschrift
JP
08101353 A ist eine Beleuchtungseinrichtung für ein Endoskop
bekannt, die eine Lichtquelle, ein Kondensorlinsensystem und einen
Lichtleiter enthält.
Die Lichteintrittsfläche
des Lichtleiters ist nahe dem Konvergenzpunkt angeordnet, an dem
die Strahlen der Lichtquelle mit dem Kondensorlinsensystem fokussiert
sind. Bei dieser Beleuchtungseinrichtung sind ein Infrarot-Interferenzfilter
bzw. ein Infrarot-Absorptionsfilter sowie ein Farbtrennfilter in
den Strahlengang einbringbar.
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Die
Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Beleuchtungseinrichtung
anzugeben, die mit einem Endoskop eines Endoskopsystems mit Dämpfungsfilter
und auch eines Systems ohne Dämpfungsfilter
gekoppelt werden kann.
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Hierzu
sieht die Erfindung eine Beleuchtungseinrichtung mit den im kennzeichnenden
Teil des Patentanspruchs 1 angegabenen Merkmalen vor. Vorteilhafte
Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Die
Erfindung führt
zu einer Anordnung, bei der das Dämpfungsfilter in den Strahlengang
der Beleuchtungseinrichtung eingesetzt oder aus ihm entfernt werden
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 Lichtstrahlen liegt. Deshalb können verschiedene Endoskoparten
unabhängig
davon verwendet werden, ob sie für
ein System mit Dämpfungsfilter
oder für
ein System ohne Dämpfungsfilter
geeignet sind.
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Die
Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Darin
zeigen:
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1 den
Längsschnitt
einer Beleuchtungseinrichtung mit einem kurzen Koppler,
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2 die
Vorderansicht eines Filterrahmens in der Beleuchtungseinrichtung,
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3 eine
Draufsicht einer Filter-Einführ- und
Entfernungsvorrichtung,
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4 den
Längsschnitt
einer Beleuchtungseinrichtung mit langem Koppler,
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5 einen
Längsteilschnitt
der Verbindung eines Kopplers mit der Beleuchtungseinrichtung, und
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6 den
Längsschnitt
einer weiteren Beleuchtungseinrichtung mit kurzem Koppler.
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In 5 ist
die Verbindung des Anschlußteils 1 eines
Endoskops mit einer Beleuchtungseinrichtung 10 dargestellt.
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Der
Anschlußteil 1 kann
mit der Beleuchtungseinrichtung 10 verbunden oder von ihr
gelöst werden.
Ist er mit ihr verbunden, so ermöglicht
er die gleichzeitige Verbindung mit einem Steckverbinder 2 zum Übertragen
elektrischer Signale und einem Lichtleiter-Koppler 3.
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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 Bildaufnahme
mit automatischer Belichtung u.ä. über den
Steckverbinder 2 übertragen.
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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.
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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 Entfernungsvorrichtung 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.
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1 zeigt
vergrößert den
Aufbau zwischen dem Lichtleiter-Koppler 3 der Beleuchtungseinrichtung 10 und
der Lampe 11. Der Lichtleiter-Koppler 3 ist kurz
ausgeführt
und wird in einem neuen Endoskopsystem verwendet.
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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.
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Es
sei jedoch bemerkt, daß die
von der Lichtquelle 11a direkt nach vorn abgegebenen Strahlen diffuses
Licht mit Wärmestrahlung
sind. Insgesamt gesehen bestehen 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 Dämpfungsfilter
verzichtet werden.
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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 offenen Ende des Kondensorrohrs 23 befestigt.
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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.
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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.
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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 ausgeführt, der
in die Aufnahme 27 paßt.
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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, unabhängig von axialen Bewegungen
des Kondensorrohrs 23.
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Das
Lichtleitfaserbündel 4 ist
so durch den Lichtleiter-Koppler 3 geführt, daß seine Lichteintrittsfläche 4a mit
der Spitze des Lichtleiter-Kopplers 3 abschließt.
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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.
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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 Ventilationsfenster 29 erlaubt das Einführen von
Luft zum Kühlen
der Einrichtung im Bereich des Kondensorteils.
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Die
Filter-Einführ-
und Entfernungsvorrichtung 30 befindet sich zwischen der
Bündelungsvorrichtung 20 und
der Lampe 11 und ermöglicht
das Einsetzen eines Filterrahmens 32 mit einem Dämpfungsfilter 31 sowie
dessen Bewegung senkrecht zur optischen Achse in Zuordnung zur axialen
Bewegung des Kondensorrohrs 23. Ein Doppelpfeil A deutet
die Bewegung normal zur optischen Achse an.
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Wie 2 zeigt,
hat der Filterrahmen 32 zwei parallele gerade Zahnstangen 33,
und die Hälfte des
Raums zwischen diesen Zahnstangen ist mit dem Dämpfungsfilter 31 in
Form eines Metallgitters ausgefüllt,
während
die andere Hälfte 34 offen
ist.
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Wie
die Draufsicht in 3 zeigt, sind zwei Arme 37 mit
der rechten und der linken 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 entsprechenden Zahnung 33 des Filterrahmens 32 in
Eingriff steht.
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Bewegt
sich das Kondensorrohr 23 in Richtung seiner Längsachse
parallel zur optischen Achse, so wird der Filterrahmen 32 normal
zur optischen Achse bewegt, und bei einem in 1 gezeigten
kurzen Lichtleiter-Koppler 3 eines neuen Systems wird das
Dämpfungsfilter 31 aus
dem Strahlengang entfernt.
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4 zeigt
die Verbindung eines langen Lichtleiter-Kopplers 3 des
alten Systems mit der Beleuchtungseinrichtung 10. Der Lichtleiter-Koppler 3 drückt das
Kondensorrohr 23 zum anderen Ende des Rohrs 21 und
setzt die Feder 24 unter Druck.
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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 Eintrittsfläche 4a des
Lichtleitfaserbündels 4 angeordnet
ist.
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Somit
wird das Dämpfungsfilter 31 aus
dem Strahlengang entfernt, wenn ein kurzer 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 Beleuchtungseinrichtung 10 verbunden ist.
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6 zeigt
ein weiteres Ausführungsbeispiel,
dabei sind gleichartige Komponenten wie die in 1 und 5 gezeigten
mit denselben oder ähnlichen
Bezugszeichen versehen, so daß sich
ihre nochmalige Beschreibung erübrigt.
Die Beleuchtungseinrichtung 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-Lichtleitfaserbündel 4' vorgesehen, und
zwischen der Eintrittsfläche 4a des
Lichtleitfaserbündels 4 und
der Lampe 11 befindet sich eine Drehfilter- oder Blendenvorrichtung 100.
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Es
sind auch einige neue Systeme verfügbar, deren Beleuchtungseinrichtung
mit der Drehfilter- oder Blendenvorrichtung zwischen der Eintrittsfläche 4a des
Lichtleitfaserbündels 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 gewährleistet
einen relativ großen
Abstand zwischen beiden. Auch bei Verbindung eines langen Lichtleiter-Kopplers 3 des
alten Systems mit der Beleuchtungseinrichtung 10 tritt
eine Überhitzung
des Lichtleiter-Kopplers 3 bei Fehlen des Dämpfungsfilters 31 nicht
auf. Wenn der kurze Lichtleiter-Koppler für das Lichtleitfaserbündel 4' des neuen Systems
mit der Beleuchtungseinrichtung 10 verbunden ist, muß das Kunstharz-Lichtleitfaserbündel 4' gegen Wärme geschützt sein,
und daher wird das Dämpfungsfilter 31 automatisch
in den Strahlengang zwischen der Eintrittsfläche 4'a des Lichtleitfaserbündels 4' und der Lampe 11 eingesetzt.