DE2754614C2

DE2754614C2 - Vorrichtung zur Übertragung endoskopischer Bilder mit gelenkig miteinander verbundenen Gliedern

Info

Publication number: DE2754614C2
Application number: DE2754614A
Authority: DE
Inventors: Des Erfinders Auf Nennung Verzicht
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1977-12-08
Filing date: 1977-12-08
Publication date: 1984-02-23
Also published as: DE2754614A1

Description

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Die Erfindung eignet sich insbesondere zur Mitbeobachtung und für das Fernsehen.

Es sind bereits Vorrichtungen nach dem Oberbegriff to des Anspruchs i bekannt, die das endoskopische Bild durch die gelenkig miteinander verbundenen Glieder bis zum Auge des Mitbeobachters oder bis zu einem Objektiv einer Kamera übertragen. Dadurch besteht eine sehr gute Beweglichkeit des Okulars des Mitbeobachters oder der Kamera, so daß der operierende Arzt durch rlieit- Mitbeobachtung oder durch die Kameraaufnahmen während der Operation oder der Beobachtung nicht oder kaum behindert wird. Es ist auch die Qualität des übertragenen Bildes sehr gut

Die meisten Vorrichtungen zeigen aber den Nachteil, daß das übertragene Bild nicht in jeder Stellung höhen- und seitenrichtig liegt Durch die erwähnten, in den Gelenken und Gliedern enthaltenen Spiegein, Prismen und Linsen wird nämlich das Bild mehrfach seitenverkehrt übertragen, so daß die Seiten- und höhenrichtige Lage des Bildes sich nur bei einer ganz bestimmten Stellung der gelenkigen Tei'e zueinander ergibt Um dies auszugleichen, sind bei den bekannten Vorrichtungen im Handstück des Gerätes Umkehrprismen drehbar angeordnet, durch die der Mitbeobachter oder Kameramann das Bild höhen- und seitenrichtig korrigieren kann. Dies muß jedoch von Hand vorgenommen werden und erfolgt in der Regel auf Anweisung des Operateurs oder Beobachters und ist daher sehr aufwendig und umständlich. Besonders bei der Verwendung einer Fernsehkamera wirkt sich diese zusätzliche Handhabung sehr nachteilig aus.

Dem gegenüber zeigt die Vorrichtung der eingangs erwähnten Art den sehr großen Vorteil, daß die Einstellung der Höhen- und Seitenrichtigkeit automatisch durchgeführt wird (CH-PS 5 90485). Hierbei wird die Bewegung eines Gebnkes sofort an alle anderen Gelenke in dem erforderlichen Ausmaß zur Verstellung der Bildlage automatisch weitergegeben. Somit erfolgt die Verstellung aller Gelenke zwangsläufig gleichzeitig. Dadurch kann jede Betätigung von Hand zur Bildkorrektur entfallen.

Hierbei kann sich jedoch in gewissen Fällen der Nachteil ergeben, daß parallel zu den Gliedern die erwähnte Weile angeordnet sein muß und daß die einzelnen Gelenke mit einander zwangsläufig verbunden sind, so daß sie nicht vollkommen frei beweglich sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Vorrichtung der eingangs erwähnten Art so zu verbessern, daß die er-vähnten Nachteile vermieden sind und insbesondere erreicht wird, daß nicht mehr notwendig ist, die Bewegung des einen Gelenkes durch ein Getriebe auf das andere Gelenk zu übertragen.

Die Lösung dieser Aufgabe durch die Erfindung besteht zunächst darin, daß in jedem Glied ein zusätzliches Umkehrprisma angeordnet ist, das ausschließlich durch Zahnräder um seine Längsachse drehbar ist

Dadurch entfällt die erwähnte Welle, die die einzelnen Gelenke miteinander verbinden muß und parallel zu den langgestreckten Gliedern liegt Die Vorrichtung wird nicht nur leichten, sondern auch handlicher. Außerdem ist eine größere Genauigkeit gewährleistet, weil bei der Drehmomeptenübertragung über eine verhältnismäßig lange Welle Ungenauigkeiten auftreten, insbesondere, wenn diese Welle als biegsame Welle ausgebildet ist, was aus anderen Gründen gemäß dem Stand der Technik bevorzugt ist

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß ein das Umlenkprisma enthaltendes Teil des Gliedes zusammen mit dem Umlenkprisma drehbar ist (Anspruch 2).

Dadurch ist nicht erforderlich, das ganze Glied zu drehen, sondern es genügt daß nur ein verhältnismäßig kurzes Teil drehbar ist, das das Umkehrprisma enthält

Weiter ist vorteilhaft, daß das Zahnradgetriebe durch zwei Stirnzahnräder und ein kegelzabnradpaar gebildet ist wobei eines der Keeelzahnräder auf der Welle des Stirnzahnrades sitzt und das andere Kegelzahnrad das zugehörige Glied umgibt (Anspruch 3).

Besonders bevorzugt ist weiter, daß das Getriebe durch nur zwei Kegelzahnräder gebildet ist von denen das eine mit dem Endstück des einen Giiedes und das andere Kegelzahnrad mit dem anderen Glied in Verbindung steht (Anspruch 4).

Auf diese Weise enthält das Getriebe an einem jeden Gelenk lediglich insgesamt nur zwei Zahnräder, was nicht nur den Vorteil der größeren Einfachheit zeigt, sondern auch der größeren Genauigkeit Es ist klar, daß

durch eine Vielzahl von Zahnrädern die Genauigkeit in Folge des unvermeidbaren Zahnrad-Spieles leidet.

Schließlich besteht eine andere Lösung der erwähnten Aufgabe bei einer Vorrichtung der eingangs erwähnten Art darin, daß jedes Gelenk ein Gelenkstück aufweist, das zur Strahlenumlenkung zwei Reflexionsflächen enthält und zwei zueinander paralle'e Drehachsen für die drehbaren Endteile der Glieder aufnimmt, deren Zahnräder miteinander in Eingriff sind, so daß sie sich bei Betätigung des Gelenkes um den gleichen Winkel, aber mit einander entgegengesetztem Drehsinn drehen (Anspruch 5).

Diese Lösung zeigt zunächst ebenfalls den Vorteil, daß nur zwei Zahnräder benötigt werden, <ue in diesem Falle sehr schmal gehalten sein können, we·¹ sie- als Stirnzahnräder ausgebildet skd. Außerd.m v...u die Vorrichtung dadurch noch handlicher, dab eine Verschränkung der einzelnen Giiedsr gegeneinander nicht erfolgt

Drei Ausführungsbeispieie <?er Z.findung werden anhand der F i g. 1 bis 3 erläute! * Is zeigt

F i g. 1 eine Seitenansicht auf die erste Ausführungsform;

F i g. 2 eine Seitenansicht wie F i g. I auf eine weitere Ausführungsform und

F i g. 3 eine Seitenansicht auf eine andere Lösung.

Die Figuren zeigen nur einen Teil der gesamten Vorrichtung, weil der übrige Teil mit den übrigen Gliedern und Gelenken dem Fachmann grundsätzlich bekannt ist, wobei die Ausbildung sämtlicher Glieder und Gelenke so gestaltet ist, wie dies in den Figuren dargestellt ist Links in F i g. i sieht man den Strahlengang 23 in Richtung des Pfeiles 24 innerhalb des Gliedes 20. Hierbei handelt es sich um einen abgezweigten Strahlengang, der im Winkel von einem nicht dargestellten Okular eines Endoskops in bekannter Weise abgezweigt ist, um am Ende dieser Vorrichtung, die auch mit »Gliederoptik« bezeichnet wird, in Richtung des Pfeiles 25 beispielsweise in eine Fernsehkamera geleitet zu werden. Hierzu schließen sich in Richtung des Pfeiles 25 weitere Gelenke und Glieder an, um die allseitige Bewegbarkeit der Gliederoptik zu gewährleisten.

In dem Endstück 12 des langgestreckten Gliedes 20 ist in bekannter Weise ein Spiegel oder ein Prisma 26 angeordnet, das hier rnit unterbrochenen Linien dargestellt ist Das Glied 20 enthält in ebenfalls bekannter Weis^ Linsen zur Bildumkehnng ebenso wie das Glied 2 und 2lle übrigen Glieder, die diesen vor- oder nachgeschaltet sind. Das Endstück 12 ist mit einem das Gehäuse umgebenden Zahnkranz 6 versehen, der mit einem Zahnrad 7 im Eingriff steht Das Endstück 27 des Gliedes 2 ist um die Achse 28 gegenüber dem Endstück 12 drehbar und enthält ebenfalls ein Prisma 29. das hier ebenfalls mit unterbrochenen Linien dargestellt ist Mit öl \A der Winkel bezeichnet, um den die Drehung f»rfnlcrpn kann

Das Glied 2 ist ebenfalls von einem Zahnkranz 9 umgeben, der in diesem Falle eine Kegelverzahnung aufweist, die mit dem Kegelzahnrad 8 im F.ingriff steht, welches auf der Welle 30 des erwähnten Stirnzahnrades 7 angeordnet ist.

Es ist ferner ein zusätzliches Umkehrprisma 3 in einem Teil 5 des Gliedes 2 angeordnet, das mit dem Zahnkranz 9 fest verbunden ist Gemäß der Erfindung ist mindestens dieses Teil 3 des Gliedes 2 oder auch das gesamte Glied 2 um seine Längsachse 4 in Richtung des Pfeiles 31 um den Winkel β drehbar. ·

Im nachfolgenden wird die Wirkungsweise des Erfindungsgegenstandes erläutert. Der von dem Endoskop kommende Strahl 23 fällt in Richtung des Pfeiles 24 auf das Pris.na 26, wird dort im rechten Winkel in das Prisma 29 reflektiert und von da im Winkei in Richtung des Pfeiles 25 durch das Glied 2 geführt, wobei er durch das Umkehrprisma 3 gelangt Mit Ausnahme dieses Umkehrprismas ist die Strahlengangführung insoweit vorbekannt Es ist auch schon früher vorgeschlagen worden, ein Zahnradgetriebe im Gelenk 1 anzuordnen. Dabei war aber erforderlich, das Drehmoment mittels einer Welle an das nächstfolgende Gelenk, beispielsweise in Richtung des Pfeiles 25, weiterzugeben. Diest Welle entfällt jedoch durch die vorliegende Erfindung. Statt dessen ist gemäß dieser Ausführungsforrr, vorgesehen, daß lediglich das Umkehrprisma 3 durch das Getriebe in eine andere Drehlage um die Achse 4 gebracht wird. Einer Drehung um den Winkel α in Richtung des Pfeiles 32 entspricht eine Drehung des Prismas 3 um den Winke! β in Richtung des Pfeile. 31, wobei der V/inkel χ dem Winkel β proportional ist Durch diese D.-ehung des Umkehrprismas 3 wird die Bildlage korrigiert Dabei ist ein Übers --ungsverhältnis des aus den Zahnrädern 6, 7, 8 und 9 b( stehenden Getriebes von 2 :1 gewählt so daß durch eine halbe Umdrehung des Umkehrprismas 3 eine volle Drehung der Bildlage erreicht wird.

F i g. 2 Z' igt eine Ausführungsform, bei der das Getriebe lediglich zwei Kegelzahnräder 21 und 22 aufweist Das Umkehrprisma 3 ist hier nicht mehr dargestellt, es ist hier aber ebenfalls vorhanden. Die Ausbildung ist also im übrigen die gleiche wie in Fig. 1.

F ι g. 3 zeigt dem gegenüber eine andere Lösung der erwähnten Aufgabe. Wie man sieht, ist hier eine zusätzliche Strahiumienkung vorgesehen in der Weise. daß das Glied 2 koaxial zum Glied 20 angeordnet sein kann. Hierzu ist ein zusätzliches Gelenkstück 11 vorgesehen, welches zur Strahlablenkung zwei Reflexionsflächen 16 und 17 zweier entsprechender Prismen 33 und 34 aufweist, die hier wieder mit unterbrochenen Linien dargestellt sind. Hierin sind zwei zueinander parallele Drehachsen 18 und 19 aufgenommen, die in Richtung der Pfeile 32 und 35 drehbar sind. Die beiden Endstücke 12 und 13 sind hier wieder mit Zahnkränzen 14 und 15 versehen, die mit ihren Stirnverzahnungen miteinander im Eingriff sind.

Der Strahlengang 23 yerläuft in Richtung des Pfeiles 24 zunächst ähnlich den vorangegangenen Figuren vom Prisma 26 zum Prisma 33. Von der Reflexionsfläche 16 wird er auf die Reflexionsfläche 17 des Prismas 34 im Gelenkstück 11 und von da winklig nach oben in das Prisma 26 und sodann nach rechts in Richtung des Pfeiles 25 abgelenkt so daß er nun ohne Drehung um die Achsen 18 und 19 koaxial zum Eingang 23 liegt Das Gelenk stück ti bleibt somit i,i Ruhe, und die Endteile 12 und i3 sine um den gleichen Winkel α jedoch im einander entgpppncrp-ieiztpn Drehsinn bewegbar.

Die Änderung der Bildlage durch diese Drehung wird somit in Folge der gleichgroßen entgegengesetzten Drehung dieser EnH'eile 12 und 13 kompensiert Das Gelenk kann außer den erwähnten reflektierenden Flächen 16 und 17 nocft weitere optische Elemente, z. B. Linsen, enthalten.

Es besteht die Möglichkeit, die Drehung wie bisher von dem einen Gelenk zu dem nächstfolgenden weiterzuleiten, hierzr jedoch nicht eine zusätzliche Welle zu verwenden, sondern an Stelle der Welle die Glieder 2 oder 20 als Ganzes drehbar zu gestalten und

somit gleichzeitig als Welle zu verwenden.

Die Zahnkränze bzw. Zahnräder des Getriebes können aus Kunststoff bestehen und außerdem einsiükkig mit dem Gehäuse atisgebildet sein. Dadurch wird die Vorrichtung leicht und die Zahl der Teile verringert.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche.

1. Vorrichtung zur Übertragung endoskopischer Bilder, mit gelenkig miteinander verbundenen, den Strahlengang führenden Gliedern, die Linsen zur Biidumkehrung enthalten, sowie mit Spiegel oder Prismen, die zur Umlenkung an den Gelenken angeordnet sind, die durch ein mechanisches zahnräderaufweisendes Getriebe miteinander verbunden sind, um die Bildlage zu korrigieren, dadurch gekennzeichnet, daß in jedem Glied (2) ein zusätzliches Umkehrprisma (3) angeordnet ist, das ausschließlich durch Zahnräder (6—9; 21,22)um seine Längsachse (4) drehbar ist

2 Vorrichtung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet daß ein das Umlenkprisma (3) enthaltendes Teil (5) des Gliedes (2) zusammen mit dem Umltnkprisma drehbar ist

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Zahnradgetriebe durch zwe^; Stirnzahnräder i<5, 7) und ein Kegelzahnradpaar (8, 9) gebildet ist, »obei eines der Kegelzahnräder (8) auf der Welle des Stirnzahnrades (7) sitzt und das andere Kegelzahnrad (9) das zugehörige Glied (2) umgibt

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebe durch nur zwei Kegelzahnräder gebildet ist, von denen das eine (21) mit dem Endstück (12) des einen Gliedes (20) und das andere Kegelzahnrzd (22) mit dem anderen Glied (2) in Verbindung steht

5. Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs I, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Geienk ein Gdenkstück (ίί) Ljfweist, das zur Strahlumlenkung zwei ReKsxio sflächen (16, 17) enthält und zwei zueinander parasite Drehachsen (18, 19) für die drehbaren Endteile (12, 13) der Glieder (2, 20) aufnimmt, deren Zahnräder (14, 15) miteinander in Eingriff sind, so daß sie sich bei Betätigung des Gelenkes um den gleichen Winkel, aber mit einander entgegengesetztem Drehsinn drehen.

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