DE2944306A1

DE2944306A1 - Endoskop

Info

Publication number: DE2944306A1
Application number: DE19792944306
Authority: DE
Inventors: Walter P Siegmund
Original assignee: American Optical Corp
Current assignee: Warner Lambert Technologies Inc
Priority date: 1978-11-06
Filing date: 1979-11-02
Publication date: 1980-05-14
Also published as: DE2944306C2; NL7906056A; HK18485A; FR2440183B3; JPS5564208A; GB2034916A; GB2034916B; CA1120904A; FR2440183A1

Description

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Λ 127G-D D/K ¹⁰ 31 .10.1979

Anmelder:

American Optical Corporation

Scuthbridge, Massachusetts/USA 15

Endoskop 20

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Anmelder:

American Optical Corporation

Southbridge, Massachusetts/USA

A 1276-D D/K 3 1.10.1979

Endoskop
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Die Erfindung betrifft ein Endoskop gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs. Die Erfindung befaßt sich besonders mit Faseroptik-Instrumenten, speziell in der Λην/enduny als medizinisches Endoskop.

Bei medizinischen Endoskopen, gleiches gilt auch für die industriell verwendeten entsprechenden Geräte, ist der Raum innerhalb der flexiblen Sonde auf die verschiedenen in dieser unterzubringenden Funktionen aufzuteilen, z.B. auch in Bildübertragung, die Beleuchtung des Objekts, den Schwenkmechanismus, Biopsiekanäle usw. Jede dieser Funktionen ist für den Betrieb des Endokops wesentlich. Der einzelnen Funktionen

2Q zugemessene Raum geht dabei zwangsläufig auf Kosten der erw inschten Leistungsfähigkeit.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde Möglichkeiten zu schaffen, mit denen ohne Einbußen an der -je, Leistungsfähigkeit eine Einsparung bezüglich der Raumerfordernisse für zumindest eine der Funktionen ermöglicht wird, so daß für die verbleibenden Funktionen mehr Raum zur Verfügung steht, niese Autgabe wird erfindungsgemäß durch den

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Gegenstand des Hauptanspruchs gelöst, da auf diese Weise der für eine ausreichende Beleuchtung des Bildes benötigte Querschnitt in der Sonde verringert werden kann. Bevorzugte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben. Mit der vorliegenden Erfindung gelingt es somit den Platzbedarf für eine Funktion herabzusetzen, so daß für die anderen Funktionen mehr Platz zur Verfügung stellt. Hierdurch kann beispielsweise der Raumbedarf für die zur Beleuchtung des Objekts benötigte Beleuchtungseinrichtung zugunsten eines die Bildübertragung bewirkenden Abbildungs-Faserbündels verringert werden, so daß dieses einen größeren Durchmesser erhält und damit eine bessere Bildqualität liefex't. Eine andere Möglichkeit besteht darin, durch eine Reduzierung des Raumbedarfs für die Beleuchtungseinrichtung Verbesserungen im Schwenkmechanismus vorzunehmen und/oder größere oder zusätzliche für medizinische Zwecke vorgesehen Kanäle einzubauen, die eine bessere Zugänglichkeit zum Objekt ermöglichen.

Mit der Erfindung wird ein Endoskop geschaffen, bei dem das Beleuchtungs-Faserbünde1 ungewöhnlich klein ist und beispielsweise aus einer einzelnen oder zwei Fasern bestehen kann, indem man auf der proxinalen Seite des Endoskops das vein Bild übertragene Licht verstärkt. Des weiteren besteht die Möglichkeitjmittels eines Faseroptikkegels eine Vergrößerung des Bildes vorzunehmen.

Im Normalfalle nimmt das Beleuchtungs-Faserbündel nahezu den gleichen Raum ein, wie das für die Eiildübertragung vorgesehene Faserbündel - man vergleiche diesbezüglich die Anordnungen in den US-Patentschr if \ t-n 3 091 23 5, 3 902 880 und 3 b 13 568. Im Gegensatz liier zu ermöglicht es die vorliegende Erfindung das Gebiet, d.h. den Ouerschnittsbereich des zur Bildübertragung verwendeten Faserbüridels annähernd zu ver-5 doppeln, was mit einer entsprechenden Verbesserung der Bildqualität einhergeht. Die Einzelfaser oder die kleine Vielfachfaser, die für die Beleuchtung des Objekts verwendet wird, kann aus Quarz.: la?- bestehen, ur die Übertragung

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von UV-Licht für Fluoreszenz-Untersuchungen in Gebiet der medizinischen oder industriellen Anwendung zu ermöglichen.

Intensive Bogenlampen, Laser oder UV-Lichtquellen lassen sich sicher verwenden, da nur sehr wenig von der Gesamtenergie zu dem untersuchten Objekt, beispielsweise einer Gewebsstelle, übermittelt wird.

Die beiliegenden Zeichnunejen dienen der weiteren Erläuterung der Erfindung.
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Fig. 1 zeigt in schematischur , teilgebrochener und teilgeschnittener Seitenansicht ein bevorzugtes Ausführunysbeispiel eines Endoskops.

Fig. 2 zeigt einen Schnitt längs der Linie 2/2 von Fig.1 durch die Sonde des Endoskops.

Das in den Figuren dargestellte Endoskop K) enthiilt einen proximalen Haupt-Apparatekörper 12 und eine flexible Sonde 14. Der Haupt-Apparatekörper 12 und die Sonde 14 sind von Halterungsstrukturen umgeben, von denen die eine bevorzugt fest und die andere flexibel ist. Die Halterungsstrukturen sind in den Figuren durch die strichpunktiert angedeuteten Ummantelungen 1G und 1b viedeigegeben.

Die Ummantelungen 16 und 18 sollen irgend eine herkömmliche Form aufweisen. Es wird diesbezüglich beispielhalber auf die US-Patentschrift 3 091 235, 3 693 099 und 2 913 SbB verwiesen. Die Ummantelung 18 kann insbesondere auch Einrichtungen zur Versenwenkunn des distalen Endes der Sende erthalten, wobei diese Einrichtungen von einer Konstruktion sein können, wie sie in der US-PS 3 913 5Gb oder in der US-PS 3 091 235 bzw. der US-PS 3 162 214 beschrieben sind. Da die Erfindung in Verbindung mit jeglichen bekannten Formen medizinischer Endoskope und ihren entsprechenden industriell verwendeten Gegenstücken anwendbar ist,wird auf die konstruktiven Details der Geräte nicht näher eingegangen.

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Die Besonderheit der Erfindung, welche darauf abzielt_/eine sehr kleine Faser-Beleuchtungseinrichtung zu verwenden, um eine erhebliche Vergrößerung des Bilderübortragungs-Faserbündels zuzulassen und/oder eine Zunahme der für medizinische Zwecke vorgesehene Kanäle hinsichtlich Zahl und Größe, ergibt sich aus der schematischen Darstellung der Zeichnungen wie folgt:

Durch eine Verminderung der üblicherweise großen Anzahl von Beleuchtungsfasern auf eine oder wie im dargestellten Fall zwei Fasern 20 wird ein entsprechend größerer Freiraum 22 im Inneren der Ummantelung 18 der Sende 14 geschaffen. Dieser zusätzliche Raum wird für eine Verbesserung in der Leistung der anderen Funktionen des Endoskops verfügbar, z.B. für eine Vergrößerung seines Bildübertragungs-Faserbündels 24, zur Vergrößerung eines Biopsiekanals 26 oder für eine Zufügung v/eiterer Kanäle,z.B. medizinischer Katheder usw. Es sei beispielshalber angenommen, daß das Bündel der Beleuchtungsfasern 20 in Fig. 2 im Normalfalle den Querschnittsbereich des Bildübertragungs-Faserbündels 24 einnimmt. Die Platzersparnis innerhalb der Ummantelung 18, die sich aus der Verwendung von lediglich den beiden Fasern 20 ergibt,wird hieraus deutlich ersichtlich. Dieser gewonnene Platz steht für die oben genannte Zwecke zur Verfügung. Bei der schematischen Darstellung in den Fig. 1 und 2 scheint viel ungenützter Platz vorhanden zu sein. Es versteht sich jedoch, daß eben dieser durch die Verringerung der Beleuchtungsfasern nach Anzahl und/oder Größe für die vorgenannte Verbesserung der anderen Endoskop-Funktionen verfügbar ist.

Die Beleuchtungsfasern 20 können aus Glas oder Quarzglas bestehen, wobei die zuletzt genannte Möglichkeit eine Übertragung von UV-Licht für Fluoreszenz-Untersuchungen bei medizinischen oder industriellen Anwendungen ermöglicht. Die Beleuchtung von der Lichtquelle 28 kann in jeder erwünschten Form stattfinden. Die vorliegende Erfindung macht es dabei möglich ohne Gefährdung der Sicherheit, Licht zu verwenden, das von

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intensiven Lichtbogen, von Lasern oder Hocheneryie-UV-Quellen herrührt, da nur ein sehr geringer Anteil der Gesamtenergie ans distale Ende des Endoskops und bei medizinischen Anwendungen beispie] sweise auf das Gewebe übertragen wird.

Im Hinblick darauf, daß durch die Reduktion der üblicherweise großen Anzahl von Beleuchtunysfasern auf die erwähnte eine Faser oder die beiden I'asern 20 ein erheblicher Verlust in der Objektbeleuchtung eintritt, wird ein Bildverstärker 30 am proximalen Ende des Endoskops 10 vorgesehen, um diesen Verlust zu kompensieren. Der dargestellte Bildverstärker 30 ist von einer Bauart, bei der eine Einstellung auf einen Nahbereich vorgenommen ist. Einzelheiten eines derartigen Bildverstärkers sind aus dem US-Patentschriften 3 141 105, 3 321 658 und 3 436 142 ersichtlich.

Bei der dargestellten Anordnung wird ein Bild eines Objekts 32, das von den Beleuchtungsfasern 23 beleuchtet ist, von Objektivlinsen 34 auf dem Ende 36 des Faserbündels 24 erzeugt. Dieses Bild kann nach seiner übertragung durch das Faserbündel 24 von dessen Enden auf einen Faseroptik-Kegel 38 übertragen werden, der das Bild vergrößert, bevor eine Bildverstärkung mittels des Bildverstärkers 3O stattfindet und das verstärkte Bild auf der Stirnfläche 40 des Bildverstärkers 30 mittels einer Okkular-Einrichtung 20 betrachtet werden kann. Bezüglich Einzelheiten von Faseroptik-Kegeln wird auf die US-Patentschriften 2 992 516, 2 992 587 und 2 187 627 verwiesen.

Ein Beispiel für eine konkrete Ausgestaltung des in den Fig. 1 und 2 gezeigten Systems kann einen Faseroptik-Kegel enthalten, der das von dem Faserbündel 24 gelieferte Bild um einen Faktor 4 vergrößert. Das flexible Faserbündel 24 kann einen aktiven Durchmesser von annähernd 3 nun aufweisen, so daß der Durchmesser des vergrößerten Bilds annähernd 12 nun beträgt, wobei der Bildverstärker 30 eine

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aktive Öffnung von diesem zuletzt genannten Durchmesser aufweist. Bei einer Größe der Einzelfasern im flexiblen Faserbündel 24 von 15 um - was einem Auflösungsvermögen von 40 Linienpaaren/mm entspricht - bewirkt eine Vergrößerung um den Faktor 4 eine Verringerung bezüglich des notwendigen Auflösungsvermögens des Bildverstärkers 30 auf 10 Linienpaare/mm, was ohne weiteres in herkömmlicher Weise übertragen werden kann.

Mit dem vorgenannten Bildausgangs-Durchmesser von annähernd 12 mm und einer Okkularvergrößerung von annähernd einem Faktor 5 erhält man normale Eetrachtungsbedingungen. Es versteht sich jedoch, daß das verstärkte Bild-Ausgangssignal auf der Stirnfläche 40 direkt an eine Fernsehkamera oder an eine andere Einrichtung für eine Wiedergabe auf einen Monitor oder einem Bildschirm angeschlossen werden kann.

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Claims

Patentansprüche'/ 9 L L 3 0

1. Endoskop mit einer vorzugsv/eise flexiblen Sonde, welche eine Beleuchtungs- und Abbildungsoptik enthält, d adurch gekennzeichnet, daß am proxinialen Ende der Sonde (14) ein Bildverstärker (30) angebracht ist, der das aus der Abbildungsoptik (24) austretende Licht aufnimmt und verstärkt.

2. Endoskop nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abbildungsoptik (24) und die Beleuchtungsoptik (20) in der Sonde (10) flexible Lichtleiter enthalten.

3. Endoskop nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest die Abbildungsoptik in der Sonde ein optisches Faserbündel (24) enthält.

4. Endoskop nach einem der vorstehenden Ansprüche, d adurch gekennzeichnet, daß das von der Abbildungsoptik (24) erhaltene Bild vor seiner Zuführung zu dem Bildverstärker (30) von einer Vergrößerungseinrichtung (38) vergrößert wird.

5. Endoskop nach einem der vorstehenden Ansprüche, d adurch gekennzeichnet, daß das Faserbündel (24) über einen Faseroptik-Kegel (38) an die Eingangs-Stirnseite des Bildverstärkers (33) angeschlossen ist,

6. Endoskop nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die durch den Bildverstärker erzielte Helligkeitssteigerung für eine Reduktion des für die Beleuchtungsoptik vorgesehenen flexiblen Lichtleiters (20) verwendet ist.

7. Endoskop insbesondere nach einem der vorstehenden Ansprüche, mit einem proximalen Haupt-Apparatekörper und einer von diesem ausgehenden flexiblen Sonde, welche eine Bildübertragungseinrichtung und eine Objekt-Beleuchtungseinrichtung

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enthält, gekennzeichnet durch eine Kombination der folgenden Merkmale:

Die Bildübertragungs-Einrichtung (24) enthält eine große Anzahl seitlich nebeneinander angebrachter Lichtleitfasern, welche entgegengesetzt gerichtete Bildaufnahme- (36) und Bildabgabe-Stirnflächen von wesentlich diametraler Abmessung aufweisen;

die Beleuchtungseinrichtung (28, 20) enthält eine deutlich geringere Anzahl von optischen Fasern (20; als die BiId-Übertragungs-Einrichtung zwecks Minimierung der von der Beleuchtungs-Einrichtung in der Sonde eingenommenen Raumes bei gleichzeitiger Herabsetzung der durch die Beleuchtungs-Einrichtung bewirkten Beleuchtungsintensität des Objektes; in dem Haupt-Apparatekörper (16) ist ein Bildverstärker (30) vorgesehen, um Bilder von der Bildabgabefläche der BiIdübertragungs-Einrichtung (24) aufzunehmen und diese zur Betrachtung mit einer Intensitätszunahme darzubieten, welche die Abnahme der Beleuchtungsintensität der. Objektes zumindest teilweise kompensiert.

8. Endoskop nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch eine Bildvergrößerungs-Einrichtung (38) zwischen der Bildabgabe-Stirnfläche der Bildübertragungs-Einrichtung

(24) und dem Bildverstärker (30).

9. Endoskop nach einem der vorstehenden Ansprüche, d adurch gekennzeichnet, daß die Beleuchtungs-Einrichtung eine einzige Lichtleitfaser oder ein Paar von Lichtleitfasern (20) enthält.

10. Endoskop nach einem der vorstehenden Ansprüche, d adurch gekennzeichnet, daß die Herabsetzung der Beleuchtungsintensität des Objektes durch eine Zunahme der Bildintensität voll kompensiert ist.

11. Endoskop nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Reduktion der Beleuchtungsintensit.Mt des Objektes durch die Zunahme

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1 der Bildintensität überkompensiert ist.

12. Endoskop nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch zumindest 5 einen für medizinische Anwendungεzwecke vorgesehenen Kanal (26)

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