DE2237621C3 - Endoskop mit Beleuchtungsoptik und dem Objektiv der Beobachtungsoptik vorgeschaltetem objektabstandsabhängig verstellbarem Reflektor - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Endoskop mit Beleuchtungsoptik und Beobachtungsoptik in flexibler Röhre, wobei der Beobachtungsoptik ein Objektiv und diesem ein vom Steuergerät aus abhängig vom Abstand des beleuchteten Objektes verstellbarer Reflektor vorgeschaltet ist.

Bei einem Endoskop nach einem älteren, nicht vorveröffentlichten und nicht patentierten Vorschlag läßt sich das Beleuchtungsprisma zur besseren Erfassung des zu beleuchtenden Feldes durch Ziehen oder Lockern eines flexiblen Kabels verstellen. Es ist ferner bekannt, ein Prismenpaar simultan zum Zwecke der Messung des Abstandes zwischen Distalende des Endoskops und der Körperwand zu verstellen (DT-AS 17 66 904). Schließlich wurde auch bereits bekannt, zur Verbesserung der Beobachtungsmöglichkeiten des Betrachtungsfeldes im vorderen Endgehäuse des Endoskops ein Objektivlinsensystem mit veränderbarer Brennweite vorzusehen, das vom Steuergehäuse aus fernsteuerbar ist. Die Linsenelemente sollen dabei so miteinander gekoppelt sein, daß ihre Bewegung gegenläufig erfolgt (DT-AS 66 695).

Mit diesen Endoskopausbildungen ist es jedoch nicht möglich, je nach der Entfernung des Betrachtungsfeldes vom Beobachtungsfenster der Endoskopspitze neben einer Verstellung des Objektivs auf diese Entfernung auch die Beleuchtung des Feldes des durch den Reflexionsspiegel oder das Reflexionsprisma auf das gewählte Betrachtungsfeld zu konzentrieren.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ausgehend von Endoskopausbildungen der geschilderten Art ein Endoskop zu schaffen, das diese Möglichkeiten bieiet. Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß bei der bekannten objektabstandsabhängigen Verstellbarkeit des Objektivs die Objektivverstellung unmittelbar mit der Verstellung des Reflektors im Sinne der Gleichzeitigkeit der objektabstandsabhängigen Verstellungen gekoppelt ist. Dabei können das Objektiv und der Reflektor, wie bekannt, mittels eines gemeinsamen oder auch jeweils mittels eines besonderen flexiblen Kabels mit dem Steuergerät verbunden sein.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in

F i g. 1 einen schematischen Querschnitt durch den Endteil eines Endoskops mit Darstellung des Prinzips, nach dem das Endoskop nach der Erfindung arbeitet,

F i g. 2 einen Querschnitt durch den Endteil des Endoskops, das dem vorerwähnten Ausführungsbeispiel entspricht,

Fig. 3A einen Querschnitt durch den Endteil eines Endoskops als einem anderen Ausführungsbeispiel dieser Erfindung,

Fig. 3B einen Querschnitt durch den Betätigungsoder Steuerungsteil des vorerwähnten Ausführungsbeispiels,

F i g. 4 einen Querschnitt durch den Steuerungs- oder Betätigungsteil eines Endoskops als einer wiederum anderen Ausführung des Erfindungsgegenstandes,

F i g. 5 eine perspektivische Darstellung eines mit einem Nockenschlitz versehenen zylindrischen Konstruktionselementes, das von dem vorerwähnten Steuerungs- bzw. Betätigungsteil des Endoskops angetrieben und betätigt w^rd.

Nachstehen sollen nun unter Verweisung auf die Zeichnung die verschiedenen Ausführungsbeispiele eines Endoskops dieser Erfindung beschrieben werden.

Bei einem Endoskop sind gemäß F i g. 1 im allgemeinen ein Beleuchtungsfenster 2a und ein Beobachtungsfenster 2b in das Ende la eines flexiblen Rohres 1 eingearbeitet, das in den Körperhohlraum eingeführt wird. Das von einem Lichtübertragungsbündel 3 aus optischen Glasfasern übertragene Licht wird durch das vorerwähnte Beleuchtungsfenster 2a auf die Wandungen des Körperhohlraumes geworfen. Das von den Wandungen des Körperhohlraumes reflektierte Licht gelangt nach Umlenkung durch ein Prisma 4, das eine reflektierende oder verspiegelte Fläche 4a aufweist, in das Objektiv 5, dessen Brennpunkt derart eingestellt oder justiert ist, daß von dem Objektiv 5 das Bild der ausgeleuchteten Körperhohlraum-Wandungen in konvergierender Weise auf die vordere Stirnfläche 6a eines für die Bildübertragung bestimmten Glasfasernbündels 6 übertragen wird. Von dem für die Bildübertragung bestimmten Glasfasernbündel 6 wird dann das Bild auf ein (hier nicht wiedergegebenes) Okular übertragen.

Wenn das Beleuchtungsfenster 2a und das Beobachtungsfenster 2b am Ende la des flexiblen Rohres 1 auch nahe beieinander angeordnet sind, so liegt doch zwischen der Achse O 1 des durch das Beleuchtungsfenster ⁶S 2a projizierten Lichtes und der Achse O 2 des in das Beobachtungsfenster 2b einfallenden Lichtes unvermeidbar ein bestimmter Abstand L Weil dieser Abstand L vorhanden ist, stimmt positionsmäßig der aus-

geleuchtete Bereich nicht völlig mit dem zu beobachtenden Bereich überein.

Haben, wie dies beispielsweise mit dem Hinweis Pl gekennzeichnet ist, die Wandungen des Körperhohlraumes einen relativ großen Abstand zum Ende la des flexiblen Rohres 1, dann fällt der Biobachtungsbereich in den Beleuchtungsbereich, so daß eine gute Beobachtung und ein gutes Fotografieren gewährleistet ist. Kommen aber die Wandungen P des Körperhohlraumes oder der Körperkavität durch Perisialtik dem Ende la des flexiblen Rohres 1 sehr nahe (dies ist beispielsweise durch den Hinweis Pl gekennzeichnet), dann wird gegenüber dem Beleuchtungsbereich der Beobachtungsbereich stark verschoben, so daß es eine genaue Beobachtung oder Untersuchung beeinträchtigen könnte. Nähern sich weiterhin die Körperhohlraumwandungen noch mehr dem Ende la des flexiblen Rohres, dann verschwimmt auch allmählich das auf die Stirnfläche 6a des der Bildübertragung dienenden Glasfaserbündels 6 übertragene Bild.

Die vorerwähnten Nachteile werden dadurch vermieden, daß zur Einstellung der Brennweite das Objektiv 5 dann verschoben wird, wenn die Wandungen des Körperhohlraumes näher zum Ende la des flexiblen Rohres gezogen werden, und daß auch das Ablenkprisma 4 für das in das Beobachtungsfenster 26 einfallende reflektierte Licht derart gedreht wird, daß nach F i g. 1 die optische Achse O 2 über einen Winkel ti zur optischen Achse O 1 hin abgelenkt wird, was wiederum zur Folge hat, daß der Beobachtungsbereich innerhalb des Beleuchtungsbereiches fixiert wird. Darüber hinaus sind das Prisma 4 und das Objektiv 5 mit einem Steuerungsteil am hinteren Ende des Flexibelrohres derart verbunden, daß von dort aus deren relative Positionen genau gesteuert und geregelt werden können.

F i g. 2, die das Innere des Endteiles 1;) des flexiblen Rohres 1 eines Endoskops wiedergibt, läßt erkennen, daß sich das von einem Stützrahmen 9 gehaltene Objektiv 5 frei in einem Führungszylinder 8 gleitend bewegen kann, der sowohl mit der vorderen Stirnfläche des für die Bildübertragung bestimmten Glasfasernbündels 6 verbunden ist als auch mit den Innenwandungen des flexiblen Rohres 1. Das zum Halterahmen 9 gehörende Ansatzstück 9a ist durch ein Längsloch 8a, das in Richtung der optischen Achse des Objektivs 5 in den Führungszylinder 8 gebohrt ist, geführt und steht mit einem in Längsrichtung durch das flexible Rohr geführten elastischen Draht 7 in Verbindung. Zu dem vor dem Objektiv 5 angeordneten Prisma 4, das zur Ablenkung und Weiterbildung des von den Wandungen des Körperhohlraumes reflektierten Lichtes zum Objektiv mit einer verspiegelten Fläche 4a versehen ist, gehört ein Halterahmen 11, der in schwenkbarer Weise mit einer in die Innenwandung des flexiblen Rohres 1 eingesetzten Achse 10 verbunden ist. Der vorerwähnte Halterahmen 11 hat einen Drahtbcfestigungsansat/. oder Drahtbefestigungsansätze 11a, durch die wiederum ein Bolzen geführt ist. Das vordere Ende des Drahtes 7, das eine Hakenform oder irgendeine andere Form aufweist, kann sich um den vorerwähnten Bolzen drehen. Das rückwärtige Ende des Drahtes 7 steht mit dem (hier nicht wiedergegebenen) Steuerungs- oder Betätigungsteil am hinteren Ende des flexiblen Rohres 1 für die Brennweiteneinstellung in Verbindung. Eine Betätigung dieses Steuerungs- oder Betätigungsteiles führt zu einem Vorrücken und Zurückziehen des Drahtes 7, wobei das Objektiv 5 über den Längsschlitz 8.7 derart verschoben wird, daß immer die Brennweiten-Einstellung des Objektivs 5 und die richtige Position des Prismas 4 erhalten bleiben. Der vererwähnte flexible Draht 7 wird der Verstärkung halber vorzugsweise durch ein separates flexibles Rohr eingeführt Mit dem Prisma 4 verbunden ist eine Feder 12, die derart an der Innenwand'j.ng des flexiblen Rohres 1 befestigt ist, daß von ihr nach Fig.2 das Prisma 4 im Uhrzeigersinne gedreht wird. Von der Feder 12 wird darüber hinaus auch noch der Draht 7 gestreckt gehalten, so daß er leicht nach vorne geschoben und wieder zurückgezogen werden kann.

Sollte während einer Untersuchung mit dem Endoskop die Körperhohlraum-Wandungen P(vgl. Fig. 1) näher an das Ende la des flexiblen Rohres 1 des die vorerwähnte Anordnung aufweisenden Endoskops herangezogen werden, dann läßt sich eine gute Beobachtung oder Untersuchung dadurch ermöglichen, daß ganz einfach der Steuerungs- oder Betätigungsteil für die Brennweiteneinstellung derart betätigt wird, daß es zu einem Zurückziehen des Drahtes 7 kommt Mit dem Zurückziehen des Drahtes 7 auf eine für die Beobachtung oder Untersuchung geeignete Position wird auch das Objektiv 5 über den Längsschlitz 8a derart verschoben, daß von diesem Objektiv 5 ein bestimmtes Bild von den ausgeleuchteten Wandungen des Körperhohlraumes auf die vordere Stirnfläche 6a des für die Bildübertragung bestimmten Glasfasernbündels 6 geworfen wird. Gleichzeitig mit der vorerwähnten Verschiebung des Objektivs wird durch eine Drehung des Prismas 4 um die Achse 10 der Beobachtungsbereich auf den Beleuchtungsbereich fixiert

Das vorerwähnte Ausführungsbeispiel steht für den Fall, daß das Prisma 4 und das Objektiv 5 direkt mit dem Draht 7 verbunden sind. Statt dessen können Prisma 4 und Objektiv 5 auch separat mit dem Betätigungsteil oder Steuerungsteil für die Brennweiten-Einstellung verbunden werden.

Dieses zweite Ausführungsbeispiel wird mit F i g. 3 wiedergegeben. Der Steuerungs- oder Betätigungsteil des Endoskops, zu dem auch ein Okular 30 gehört, ist über ein geeignetes Verbindungselement 33 mit dem hinteren Ende 16 des flexiblen Rohres 1 derart verbunden, daß die Brennweiten-Einstellung vermittels eines Einstellringes 13, zu dem ein Zahnrad oder Ritzel 13a gehört, vorgenommen werden kann. Dieses Zahnrad 13a greift ein oder kämmt mit den Ritzeln 16 und 19, die jeweils auf ein Ende der Drehbewegungs-Überlragungswellen 14 und 15 aufgesetzt sind, wobei dieses Drehbewegungs-Übertragungswellen 14 und 15 jeweils in den mit der Innenwandung 34 des Steuerungsteiles oder Betätigungsteiles verbundenen Lagern 31 und 32 sich drehen können oder gehalten werden. Auf das andere Ende der sich um ihre eigene Achse drehenden Drehbewegungs-Übertragungswellen 14 und 15 sind jeweils die Schneckenräder 19 und 20 aufgesetzt, die ihrerseits wiederum jeweils in die Zahnstangen 21 und 22 eingreifen. Mit der Zahnstange 21 verbunden ist nun das hintere Ende des Drahtes 17a, dessen anderes Ende gemäß F i g. 3A mit dem Ansatzstück 9a des Objektiv-Halterahmens 9 in Verbindung steht. Mit der Zahnstange 22 verbunden ist das hintere Ende eines anderen Drahtes 17b, dessen anderes Ende wiederum in schwenkbarer Weise mit dem Ansalzstück 11a des Prismen-Halterahmens 11 verbunden ist. Wird zur Einstellung der Brennweite der Einstellring 13 gedreht, dann werden auch die Ritzel 16 und 18 in Umdrehung versetzt, was wiederum dazu führt, daß sich die am anderen Ende der Drehbewegungs-Übertragungswellen

14 und 15 aufgesetzten Schneckenräder 19 und 20 auch drehen. Die Drehbewegung der Schneckenräder 19 und

20 wird nun in eine Linearbewegung der Zahnstangen

21 und 22 umgesetzt, was wiederum dazu führt, daß die Drähte 17a und 176 entweder nach vorwärts bewegt werden oder zurückgezogen werden. Durch den Draht 17a wird zur Einstellung oder Verstellung der Brennweite das Objektiv 5 in seiner optischen Achse bewegt, während durch den Draht 176 das Prisma 4 derart geschwenkt wird, daß der Beobachtungsbereich innerhalb des Ausleuchtungsbereiches fixiert ist. Bestimmend für die bei einer Betätigung des Einstellringes 13 vom Objektiv 5 zurückgelegten Strecke, desgleichen auch für den Winkel, über den das Prisma 4 gedreht wird, ist das Verhältnis der Zähnezahl beim im Inneren des Einstellringes 13 angeordneten Zahnrad 13a zur Zähnezahl der Ritzel 16 und 18, ist weiterhin auch die bei der Linearbewegung der Zahnstangen 21 und 22 zurückgelegte Strecke, wobei die Linearbewegung der Zahnstangen durch die Schneckenräder 19 und 20 verursacht wird. Das für die Bildübertragung bestimmte Glasfasernbündel 6 wird im Axialzentrum des Gehäuses 34 von einer geeigneten Halterung gehalten (die in der Zeichnung der Klarheit halber nicht dargestellt ist). Das hintere Ende des für die Beleuchtung bestimmten Glasfasernbündeis 3 ist durch das Gehäuse 34 auf eine geeignete externe Lichtquelle geführt. Bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 3A und 3B ist eine proportionale Zuordnung zwischen den vom Draht 176 während der Linearbewegung zurückgelegten Strecke und dem Drehwinkel des Prismas 4 nicht gegeben, und somit auch nicht zwischen dem Drehwinkel des Einstellringes 13 und dem Drehwinkel des Prismas 4. Nun sei angenommen, der Einstellring 13 werde so gedreht, daß der Draht 176 aus der mit F i g. 3A wiedergegebenen Position zurückgezogen wird. In diesem Falle vollzieht das Prisma 4 zunächst einmal eine große Umdrehung, um sich später dann über einen Winkel zu drehen, der dem Drehwinkel des Einstellringes 13 bei der Einstellung im wesentlichen proportional ist. Damit aber kommt es beim Prisma 4 zu unerwünschten und ungleichförmigen Drehbewegungen, und zwar auch dann, wenn der Draht 176 durch eine zweckentsprechende Drehung des Einstellringes 13 mit der gleichen Geschwindigkeit bewegt wird.

Ein anderes Ausführungsbeispiel dieser Erfindung soll nachstehend nun an Hand von Fig.4 beschrieben werden. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Betätigungs- oder Steuerungsteil für die Einstellung der Brennweite derart ausgeführt, daß sich der Einstellring 13 und das Prisma 4 immer über einander proportionale Winkel drehen können. Zu dem das Okular aufweisenden und auf das hintere Ende \b des flexiblen Rohres 1 vermittels eines geeigneten Verbindungsstückes 33 aufgesetzten Steuerungs- oder Betätigungsteil des Endoskops gehört ein Einstellring 23 zum Einstellen der Brennweite, der mit einem sich nach innen erstrekkednen Stift oder Bolzen 23a versehen ist. Dieser in den Einstellring 23 eingesetzte Stift oder Bolzen 23a steckt in den Nockenführungen 24a und 25a, die jeweils in die Doppelzylinder 24 und 25, die gegenüber dem Einstellring 23 im Durchmesser etwas kleiner sind, eingearbeitet oder gebohrt sind. Wird nun der Einstellring 23 gedreht, dann drehen sich die vorerwähnten Doppelzylinder 24 und 25 nicht mit, sondern bewegen sich unabhängig voneinander entsprechend der Form der jeweiligen Nockenführungen 24a und 25a nur in Axialrichtung. Mit den vorerwähnten Doppelzylindern 24 und 25 verbunden sind das hintere Ende eines Drahtes 27a, dessen anderes Ende nach F i g. 3A mit dem Ansatzstück 9a des Objektiv-Halterahmens 9 verbunden ist, und das hintere Ende eines Drahtes 27b, dessen anderes Ende schwenkbar mit dem Ansatzstück 11a des Prismen-Halterahmens 11 in Verbindung steht. Die Nockenführungen 24a und 25a der Doppelzylinder 24 und 25, die in der Form entsprechend F i g. 5 ausgeführt sind, sind derart geformt, daß dann, wenn sich der Abstand P der Körperhohlraum-Wandungen (F i g. 1) zum vorderen Ende des flexiblen Rohres des Endoskops verändert, eine Brennweiteneinstellung des Objektivs 5 durch Drehen des Einstellringes 23 gleichzeitig mit der richtigen Einstellung des Prismas 4 erreicht werden kann. Durch Drehen des Einstellringes 23 werden die Doppelzylinder 24 und 25 zu einer unabhängigen Linearbewegung veranlaßt, und zwar durch den Stift oder Bolzen 23a, der in Axialrichtung des Einstellringes 23 durch die Nockenführungen 24a und 25a geführt ist, desgleichen aber auch durch die jeweilige Form der vorerwähnten Nockenführungen 24a und 25a. Die Linearbewegungen der Doppelzylinder werden auf die Drähte 27a und 276 übertragen, wobei das Objektiv 5 zur Einstellung der Brennweite über einen Abstand verschoben wird, der dem Drehwinkel des Einstellringes 23 entspricht, wobei gleichzeitig das Prisma 4 über einen Winkel gedreht wird, der dem Drehwinkel des Einstellringes 23 entspricht, und zwar derart, daß der Beobachtungsbereich innerhalb des Beleuchtungsbereiches fixiert wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Endoskop mit Beleuchtungsoptik und Beobachtungsoptik in flexibler Röhre, wobei der Beobachtungsoptik ein Objektiv und diesem ein vom Steuergerät aus abhängig vom Abstand des beleuchteten Objektes verstellbarer Reflektor vorgeschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß bei an sich bekannter objektabstandsabhängiger Verstellbarkeit des Objektivs (5) die Objekti%verstellung unmittelbar mit der Verstellung des Reflektors (4) im Sinne der Gleichzeitigkeit der objektabstandsabhängigen Verstellungen gekoppelt ist.

2. Endoskop nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Objektiv (5) und der Reflektor (4) mittels eines gemeinsamen flexiblen Kabels (7) mit dem Steuergerät verbunden sind.

3. Endoskop nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Objektiv (5) und der Reflektor (4) jeweils mittels eines besonderen flexiblen Kabels (17a, 176; 27a, 27b) mit dem Steuergerät verbunden sind.

4. Endoskop nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden flexiblen Kabel (17a, 176) im Steuergerät an einem Paar längsverschiebbarer Zahnstangen (21, 22) befestigt sind, deren Verschiebung ein Zahnritzelpaar (19, 20) bewirkt, das auf den Achsen (14,15) eines weiteren Zahnritzelpaares (16, 18) sitzt, das mit der Innenverzahnung (13a) eines handbetätigbarer. Drehrings (13) kämmt.

5. Endoskop nach Anspruch 3. dadurch gekennzeichnet, daß die beiden flexiblen Kabel (27a, 276) im Steuergerät an einem Pear konzentrisch ineinander längsverschiebbarer Zylinder (24 25) befestigt sind, deren Mäntel Kurvenschlitze (24a. 25a) aufweisen, in die ein an der Innenwand eines handbetätigbaren Drehrings angeordneter Stift (23a) eingreift.