DE3713978A1 - Endoskop - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Endoskop nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Ein typisches Beispiel für ein Endoskop mit einem Fest­ körper-Bildwandler im distalen Endstück seines Einführ­ abschnittes, das mit einem Bildwiedergabegerät zusammen­ arbeitet, ist aus der japanischen Patentschrift 60-258- 515 bekannt. Dieses bekannte Endoskop weist ein Objek­ tivlinsensystem, ein Prisma und einen Festkörper-Bild­ wandler auf. Sämtliche Lichtstrahlen, die von dem Be­ reich, der untersucht werden soll, reflektiert werden und in das Objektivlinsensystem eintreten, werden von dem Prisma in eine Richtung reflektiert, die im wesent­ lichen senkrecht zur optischen Achse des Objektivlinsen­ systemes verläuft und werden zu einer der Seitenflächen des Bildwandlers geführt.

Mit der anderen Seitenfläche des Bildwandlers ist eine flache Schaltplatine in Form einer gedruckten Schaltung verbunden. Auf der gedruckten Schaltung sind eine große Anzahl von elektronischen Komponenten befestigt, die ein von dem Bildwandler gesendetes Bildsignal verstärken und die zum Teil einen Bildwandler-Treiberimpuls erzeugen und eine Zeitverzögerung zwischen dem Bildwandler-Trei­ berimpuls und einem Bildausgangssignal des Bildwandlers einstellen.

Bei einem derartigen Endoskop sind die elektronischen Komponenten mit vorgegebener Größe auf der gedruckten Schaltung befestigt und der Durchmesser des distalen Endstückes des Einführabschnittes des Endoskopes wird zwangsläufig vergrößert.

Um viele elektronische Komponenten auf der gedruckten Schaltung unterzubringen, muß die Fläche der gedruckten Schaltung in axialer Richtung des Einführabschnittes verlängert werden. Dadurch wird auch das steife distale Endstück des Einführabschnittes entsprechend verlängert.

Wenn jedoch das distale Endstück des Einführabschnittes vergrößert und verlängert wird, verursacht die Einfüh­ rung des Einführabschnittes in den menschlichen Körper verstärkt Schmerzen für den Patienten.

Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zu­ grunde, ein Endoskop zu entwickeln, bei dem die mit dem Festkörper-Bildwandler verbundene Schaltung auf einer gedruckten Schaltung untergebracht ist, ohne daß dadurch der Einführabschnitt des Endoskopes vergrößert oder ver­ längert werden muß.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemaß durch das kennzeich­ nende Merkmal des Patentanspruches 1 gelöst.

Die gebogene gedruckte Schaltung umgibt in platzsparen­ der und raumgünstiger Weise das optische Element, so daß das distale Endstück des Einführabschnittes des Endosko­ pes nicht verlängert oder vergrößert zu werden braucht.

Der Raum um das optische Element kann mit einem hohen Wirkungsgrad ausgenutzt werden. Um die elektronischen Komponenten und das Bündel von Signalleitungen mit der gedruckten Schaltung zu verbinden, muß das steife dista­ le Endstück des Endoskopes weder vergrößert noch verlän­ gert werden.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in der Zeich­ nung dargestellten Ausführungsbeispielen näher beschrie­ ben und erläutert. Es zeigen:

Fig. 1: einen Längsschnitt durch das distale Endstück des Einführabschnittes eines Endoskopes nach einem ersten Ausführungsbeispiel;

Fig. 2: einen Querschnitt durch das distale Endstück gemäß Fig. 1 entlang der Linie A-A;

Fig. 3: einen Längsschnitt durch einen Prismenrahmen nach dem ersten Ausführungsbeispiel;

Fig. 4: die rückwärtige Ansicht des Prismenrahmens;

Fig. 5: eine Ansicht des Prismenrahmens von unten;

Fig. 6: einen Längsschnitt durch ein distales End­ stück nach einem zweiten Ausführungsbeispiel;

Fig. 7: einen Querschnitt durch das distale Endstück gemäß Fig. 6 entlang der Linie B-B;

Fig. 8: einen Längsschnitt durch das distale Endstück eines dritten Ausführungsbeispieles und

Fig. 9: einen Querschnitt durch das distale Endstück gemäß Fig. 8 entlang der Linie C-C.

Der Einführabschnitt 2 eines Endoskopes gemäß Fig. 1 und 2 besitzt ein steifes distales Endstück 4, das einen distalen Abschluß 6 aufweist. Innerhalb des distalen Endstückes 4 sind ein Objektivlinsensystem 8, ein Kanal 10 für Behandlungswerkzeuge, ein Paar von Lichtleitern 12 und Luft/Wasser-Zuführrohre 14 untergebracht. Wie aus Fig. 1 hervorgeht, ist der Kanal 10 durch ein Verbin­ dungsrohr 18 mit einem ersten Befestigungsloch 16 im di­ stalen Abschluß 6 verbunden. Das Paar von Lichtleitern 12 ist optisch mit einem in der Zeichnung nicht darge­ stellten Beleuchtungsfenster im distalen Abschluß 6 ver­ bunden. Das Luft/Wasser-Zuführrohr 14 ist an eine in der Zeichnung ebenfalls nicht dargestellte Düse angeschlos­ sen, die im distalen Abschluß 6 angeordnet ist.

Das Objektivlinsensystem 8 weist einen Linsenrahmen 24 auf, in dem eine größere Anzahl von Objektivlinsen 20 eingebaut sind. Eine Abdecklinse 22 ist im distalen End­ stück des Linsenrahmens 24 angeordnet. Die Außenfläche des distalen Endstückes des Linsenrahmens 24 ist in ein zweites Befestigungsloch 26 im distalen Abschluß 6 ein­ gepaßt. Am rückwärtigen Endstück des Linsenrahmens 24 ist ein Prismenrahmen 28 befestigt. Wie in Fig. 3 bis 5 dargestellt ist, besitzt der Prismenrahmen 28 eine im wesentlichen U-förmige obere Fläche. An beiden Seiten sind Seitenteile 28 A bzw. 28 B angeformt. Ein Paßloch 32 mit einer Stufe 30 ist im vorderen Endstück des Prismen­ rahmens 28 ausgebildet. Das rückwärtige Endstück des Linsenrahmens 24 ist in das Paßloch 32 eingepaßt. Ein Abstandsstück 34 ist zwischen die Stufe 30 und die rück­ wärtige Endfläche des Linsenrahmens 24 eingesetzt. Da­ durch kann die Position des Linsenrahmens 24 genau ein­ gestellt werden. Falls das Abstandsstück 34 durch ein anderes Abstandsstück mit unterschiedlicher Dicke er­ setzt wird, kann dadurch die Position des Prismenrahmens 28 justiert werden.

Wie aus Fig. 2 hervorgeht, ist ein rechteckiges Prisma 36 als optisches Element zwischen den Seitenteilen 28 A und 28 B des Prismenrahmens 28 festgelegt. Das Prisma 36 bricht sämtliche Strahlen, die von dem beobachteten Be­ reich reflektiert werden und die Objektivlinsen 20 pas­ sieren. Die Strahlen werden in einem rechten Winkel ge­ brochen. Ein Festkörper-Bildwandler 40 ist in der Fort­ pflanzungsrichtung der reflektierten Strahlen angeord­ net. Eine Seite des Bildwandlers 40 ist an einem Schen­ kelpaar 38 festgelegt, das an den oberen Enden der Sei­ tenteile 28 A und 28 B des Prismenrahmens 28 ausgebildet ist. Da das Schenkelpaar 38 Bestandteil des Prismenrah­ mens 28 ist, kann der Bildwandler 40 fest an dem Pris­ menrahmen 28 befestigt werden. Der Prismenrahmen 28 liegt in axialer Ausrichtung am Linsenrahmen 24 an und das Objektivlinsensystem 8 wird dann fokussiert. Bei diesem Aufbau kann im Vergleich zu einem Aufbau, bei welchem der Prismenrahmen 28 gleitbar an dem Linsenrah­ men 24 montiert ist und die Linse fokussiert wird, eine Störung im Bereich zwischen dem Prismenrahmen und dem Linsenrahmen weitgehend reduziert werden. Darüber hinaus kann der Abstand zwischen dem Prismenrahmen und dem Lin­ senrahmen verkürzt werden.

Wie aus Fig. 2 hervorgeht, ist ein Ende der aus einem Kunstharz bestehendem flexiblen gedruckten Schaltung 42 mit der anderen Seitenfläche des Bildwandlers 40 ver­ klebt. Die gedruckte Schaltung 42 ist gebogen und umgibt das Prisma 36. Das andere Ende der gedruckten Schaltung 42 ist mit dem Seitenteil 28 A des Prismenrahmens 28 ver­ bunden. Elektronische Bauelemente 44 wie Transistoren, IC′s und Kondensatoren sind auf der gedruckten Schaltung 42 befestigt, um Bildsignale, die von dem Bildwandler 40 ausgegeben werden, zu verstärken und weiterzuleiten. Ein Bündel von Signalleitungen 46 führt in den Raum, der durch die gedruckte Schaltung gebildet wird. Die Enden der Signalleitungen 46 sind nahe dem Prisma 36 angeord­ net und von dort führen Einzelleitungen 48 zu der ge­ druckten Schaltung 42. In den durch die gedruckte Schal­ tung gebildeten Raum ist ein Bindemittel 50 eingefüllt, das eine feste elektrische Verbindung zwischen den Lei­ tungen 48 und der gedruckten Schaltung 42 sicherstellt. In diesem Ausführungsbeispiel sind die Leitungen 48 nach rückwärts umgebogen, wodurch der für die Verbindung be­ nötigte Raum stark verkleinert werden kann. Das steife distale Endstück 4 des Endoskopes kann auf diese Weise verkürzt werden und in den Raum muß nur eine relativ kleine Menge Bindemittel eingefüllt werden.

Die von dem beobachteten Bereich reflektierten Strahlen werden durch den Bildwandler 40 in elektrische Bildsi­ gnal umgewandelt. Diese Signale werden verstärkt und einen in der Zeichnung nicht dargestellten Bildwiederga­ begerät über die Signalleitungen 46 zugeführt.

Verglichen mit einem konventionellen Endoskop mit einer ebenen gedruckten Schaltung kann bei der erfindungsgemä­ ßen Ausführung, bei der die gedruckte Schaltung 42 das Prisma 36 umgibt, viel Platz eingespart werden. Die dreidimensionale Packungsdichte der elektronischen Bau­ teile 44 und die Bündelung der Signalleitungen 46 können gesteigert werden, um den Durchmesser und die Länge des steifen distalen Endstückes 4 zu reduzieren.

Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 6 und 7 ist die gedruckte Schaltung 42 in ein erstes Teilstück 42 A und ein zweites Teilstück 42 B geteilt. Ein Teilstück der gedruckten Schaltung 42 zwischen dem Bildwandler 40 und dem Kanal 10 kann weggelassen werden. Dadurch kann der Durchmesser des Kanales 10 um die Dicke der gedruck­ ten Schaltung vergrößert werden. Bei diesem Ausführungs­ beispiel wird anstelle des Abstandstückes 34 eine Glas­ platte 52 als Kopplungsteil zwischen dem Linsenrahmen 24 und dem Prismenrahmen 28 benutzt. Durch Austausch der Glasplatte 52 gegen eine solche anderer Dicke kann das Objektivlinsensystem 8 fokussiert werden. Die gedruckte Schaltung 42 nach diesem zweiten Ausführungsbeispiel weist ein Erweiterungsteil 56 auf, das sich in den Bie­ geteil 54 des Einführabschnittes 2 hinein erstreckt, wie aus Fig. 6 hervorgeht. Auf diese Weise kann die Fläche der gedruckten Schaltung 42 weiter vergrößert werden im Vergleich zum ersten Ausführungsbeispiel. Das Erweite­ rungsteil 56 ist vorzugsweise nahe des Zentrums des Ein­ führabschnittes 2 angeordnet, so daß es beim Biegen des Biegeteiles 54 nicht beeinträchtigt wird.

Bei einem dritten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 8 und 9 ist eine flexible gedruckte Schaltung entsprechend der gedruckten Schaltung 42 im distalen Endstück eines Endo­ skopes, das für seitwärts gerichtete Beobachtungen ge­ eignet ist, angeordnet. Im distalen Endstück sind Objek­ tivlinsen 20 in dem Linsenrahmen 24 durch ein Objektiv­ prisma 58 optisch mit einem Beobachtungsfenster 60 ge­ koppelt. Ein Beleuchtungsfenster 62 ist optisch mit Lichtleitern 12 gekoppelt. Das Luft/Wasser-Zuführrohr 14 ist mit einer Düse 64 verbunden. Ein Draht 68 ist in ei­ nem Führungsrohr 66 geführt, um eine Pinzette im Kanal 10 zu betätigen (Fig. 9). Bei dieser Art von Endoskop kann der gleiche Effekt wie bei dem ersten Ausführungs­ beispiel durch Verwendung einer flexiblen gedruckten Schaltung erreicht werden.

In jedem Ausführungsbeispiel kann die gedruckte Schal­ tung eine teils flexible, teils steife Karte sein. Die elektronischen Bauteile 44 und das Bündel von Signallei­ tungen 46 können auf den steifen Bereichen der gedruck­ ten Schaltung montiert werden.

Alternativ kann die gedruckte Schaltung aus Kunstharz im Spritzgußverfahren hergestellt werden.

Claims (8)

1. Endoskop mit einem Einführabschnitt, der ein steifes distales Endstück, das ein Objektivlinsensystem aufnimmt, dessen proximale Endfläche in Kontakt mit ei­ ner der Seitenflächen eines optischen Elementes steht, das in der Lage ist, die Richtung des optischen Weges so zu ändern, daß er im wesentlichen senkrecht zur opti­ schen Achse des Objektivlinsensystems verläuft, einen Festkörper-Bildwandler, der an der anderen Seitenfläche des optischen Elementes angebracht ist und Licht, das in das Objektivlinsensystem einfällt, in ein elektrisches Signal umwandelt, und eine gedruckte Schaltung aufweist, die einen mit dem Bildwandler verbundenen elektrischen Schaltkreis aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die gedruckte Schaltung (42) um das optische Element (36) gebogen ist.

2. Endoskop nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die gedruckte Schaltung (42) eine flexible Schaltkarte ist.

3. Endoskop nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die gedruckte Schaltung (42) aus Kunstharz besteht.

4. Endoskop nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß das optische Element (36) ein Prisma ist.

5. Endoskop nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich­ net, daß zwischen dem Objektivlinsensystem (8) und dem Prisma (36) ein Prismenrahmen (28) angeordnet ist, der ein im wesentlichen U-förmiges Bauteil mit einem Raum für die Aufnahme des Prismas (36) aufweist.

6. Endoskop nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich­ net, daß zwischen dem Objektivlinsensystem (8) und dem Prismenrahmen (28) ein Abstandsstück (34) vorgesehen ist, mit Hilfe dessen das Objektivlinsensystem fokus­ siert werden kann.

7. Endoskop nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß die gedruckte Schaltung (42) ein erstes und ein zweites Teilstück (42 A, 42 B) aufweist, von denen je ein Endstück mit einem entspre­ chenden Randbereich des Bildwandlers (40) verbunden ist.

8. Endoskop nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß ein Beobachtungsfenster (60) an einer der Seitenflächen des Einführabschnittes (2) vorgesehen ist und daß zwischen dem Beobachtungsfen­ ster und dem Objektivlinsensystem (20) ein zweites Pris­ ma (58) angeordnet ist, das den Bildwandler (40) mit ei­ nem Seitenbild versorgen kann, wodurch ein Endoskop mit seitlicher Beobachtungsmöglichkeit entsteht.