JP2020108793A - 光学素子の締付け固定のための形状記憶材料を備えるチューブを有する内視鏡のアセンブリ - Google Patents
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Abstract
Description
の光学素子と、を備える内視鏡の光学アセンブリに関する。更に、本発明は、光学アセン
ブリを備える内視鏡と、光学アセンブリを生産するための方法と、形状記憶材料の使用と
、に関する。
ンズは、外部に対して保護窓で一般的に密閉されている。内視鏡対物レンズは、画像セン
サ上に被調査領域を映し出す。あるいは、画像は、内視鏡の近位領域へリレーレンズによ
り投影される。画像センサまたは接眼レンズが、被調査領域を直接観察するためにそこに
配置される。フレキシブル内視鏡を使用して、光学的撮像が光ファイバの柔軟な束上に生
じる。
称される。それらは、内視鏡の縦方向で連続して配置され、および/または対物レンズチ
ューブまたはシステムチューブ内に保持される幾つかのレンズまたはレンズグループを通
常備えている。
向の遊びを有した状態で収容される3つのレンズグループを備えた内視鏡対物レンズを開
示している。対物レンズチューブは、縦軸方向でレンズグループのためのストッパとして
の役割を果たす内部フランジを備える。レンズは、径方向に穴を介して、レンズまたはレ
ンズグループと対物レンズチューブ間のギャップに低粘性接着剤を加えることにより固定
されている。粘着剤硬化後、レンズグループと対物レンズチューブとの間は強固に接続さ
れる。
するための方法と、光学アセンブリが厳しい光学的要求を満たす形状記憶材料の使用と、
を提供することが、本発明の目的である。
1つの光学素子を備える内視鏡の光学アセンブリであって、対物レンズチューブが、光学
素子のための締付けマウントとして機能する少なくとも1つの領域を備え、締付けマウン
トとして機能する対物レンズチューブの前記領域が、少なくとも区分的に形状記憶材料か
ら製造されているという点で発展した光学アセンブリを用いて解決される。
されるべきである。
センブリの生産における個々の部品の公差は、技術的可能性の限界に達しており、それら
は、依然として大きすぎて、特に高解像度撮像(HD,4Kおよび後継技術)に関して高
まる光学的要求を満たすことができない。締付けマウントとして機能する対物レンズの領
域内への光学素子の圧入は、光学素子の公差、生産精度、および調整精度に関して機械側
のこれらの要求を満たす(本発明により認識される)可能性をもたらす。レンズまたはレ
ンズグループ等の光学素子は、光学系の光学軸上に高精度に中心で位置決めされる。この
効果は、形状記憶材料が、全ての側から作用する均一な圧力を、光学素子にかけることが
可能であることで、達成される。
物レンズチューブの領域が、対物レンズチューブの周りに沿って光学素子を完全に囲み、
更には、特に完全に、形状記憶材料から作られるという点で発展される。
央縦軸に垂直である平面内で見られる。
素子は、特には、締付けマウントとして機能する対物レンズチューブの領域内の光学素子
の周りに沿って特に均一に分布する個々の点で保持されるときに有利である。この種の締
付けホルダは、光学素子が正確に且つ特には対物レンズチューブにより提供される締付け
ホルダ内で遊びなく収容されることを可能にする。
り、第1光学素子が、第1光学素子のための締付けマウントとして機能する対物レンズチ
ューブの第1領域内に保持され、第2光学素子が、第2光学素子のための締付けマウント
として機能する対物レンズチューブの第2領域内に保持され、対物レンズチューブが、第
1領域と第2領域との間に変形可能な遷移領域を備えるということが提供される。
たは弾性的に変形可能、あるいは、近隣の隣接領域または対物レンズチューブのセクショ
ンよりも機械的に柔軟であることを意味している。例えば、ばね要素が遷移領域として設
けられる。金属またはプラスチックから遷移領域を製造することが更に可能である。
素子を、遊びなく、しっかりと確実に収容することを可能する。形状記憶材料は、局所的
に、即ち個々の領域内で、そこに収容され、またはそこに保持された光学素子に対してぴ
ったりと最適に嵌まることができ、光学素子を強固に保持することができる。
、第2領域が、それと異なる第2断面、特には第2直径を有し、変形可能な遷移領域が、
第1断面から第2断面までの遷移を形成すること、特には、第1及び第2領域間の第1直
径から第2直径までの遷移を形成するということが提供される。
施形態による光学アセンブリ内に収容され得る。同様のことが、例えば、異なるサイズの
直径を有する異なるサイズのレンズにも該当する。特に、対物レンズチューブの個々の領
域が、そこに収容される光学素子が共通の光学軸上で正確に保持されるように、互いに対
して配置される。異なる締付け力が、異なる領域でそこに保持された光学素子に及ぼされ
ることが、さらにもたらされる。
も1つの領域が、対物レンズチューブの断面で見た場合に多角形である、仕立てられた(
trained)形状を有し、特には、対物レンズチューブの変形された形状が、少なく
とも締付けマウントとして機能する領域では、円形である、ということが提供される。
に加熱された時の形状記憶材料により「記憶された」形状記憶材料の形状である。「変形
された形状」とは、この形状のトレーニングが生じないように臨界温度より下で変形され
ることにより材料がとる形状である。形状記憶効果またはメモリ効果が、記憶温度を超え
るとき、変形された形状から仕立てられた形状への変化を生じさせる。
対物レンズチューブ領域との間に設けられるように選択される。言いかえれば、仕立てら
れた形状は、したがって、受容対象の光学素子に対して発生する締付け力が高すぎたりも
低すぎたりもしないように選択される。
とも領域内で光学素子のための締付けマウントとして機能する対物レンズチューブの三角
形状は、1つの3点座部が幾何学的観点において光学素子にとって最も安定した座部を構
成するので、特に有利である。6辺輪郭の利点は、光学軸上での調整のためにクロスバー
を挿入することができ、このバーを締付け処理後に除去することができる、ということで
ある。
は形状記憶ポリマーであるという点において発展される。
る材料等のニッケル/チタン合金である。
着させられた複数レンズであるのが好ましい。光学アセンブリの光学素子は、接着、ねじ
止め等の他の保持手段なしで、対物レンズチューブ内に保持されるのが、更に好ましい。
前述の特徴は、全ての実施形態に有利に適用可能である。
上に従う光学アセンブリを備える内視鏡を使用して解決され、特に、光学素子は、レンズ
またはレンズグループである。
れるので、本発明の複数態様に係る内視鏡対物レンズは、高解像度撮像に適している。
より解決され、その方法は、
‐ 光学素子のための締付けマウントとして機能する領域を少なくとも備え、少なくと
も区分的に形状記憶材料から製造されている対物レンズチューブを用意する工程と、
‐ 締付けマウントとして機能する対物レンズチューブの領域内に少なくとも1つの光
学素子を挿入する工程と、
‐ 締付けマウントとして機能する対物レンズチューブの少なくとも1つの領域を、使
用される形状記憶材料の記憶温度より高い温度に加熱する工程と、により発展される。
ーブを製造するための形状記憶材料を使用することにより解決される。特に、形状記憶金
属または形状記憶合金、好ましくはニチノールが使用される。
同様であり、従って、それらを再度説明しない。
ら明白になるだろう。本発明に係る実施形態は、個々の特徴または幾つかの特徴の組み合
わせを実現することができる。
基づき以下に説明されている。そこにおいては、テキスト内には、より詳細には説明され
ていない本発明に係る全詳細の開示に関して、図面を明確に参照する。
には同一の参照番号が付される。
は、保護ディスク(不図示)の後ろに配置されている内視鏡対物レンズ6がある。内視鏡
2の軸8内には更に、内視鏡2のタイプに応じたリレーレンズ(不図示)がある。内視鏡
対物レンズ6およびこれらのリレーレンズは、内視鏡2の光学ユニットを形成している。
内視鏡2の近位端はハンドル10を備えている。
断面図を示す。これは、内視鏡2の軸6の遠位端4上の保護ディスク14の後部に配置さ
れている。光学アセンブリ12は、対物レンズチューブ16と、対物レンズチューブ16
内に保持された少なくとも1つの光学素子18、例えば、3つの光学素子18、即ち、近
位レンズグループ20a、中央レンズグループ20bおよび遠位レンズグループ20c、
とを備えている。レンズグループ20a、20b、20cは、例として単に示され、各々
は幾つかの個別レンズから成る。光学素子は、また、個々のレンズ、プリズム等である。
、レンズグループ20a、20b、20c間にある同様にストッパとして機能する開口チ
ューブ24により、対物レンズチューブ16内に保持されている。光学アセンブリ12の
縦軸Lに垂直に走る径方向Rにおいて、光学素子18は、光学素子18用の締付けマウン
トとして機能する少なくとも1つの領域26a、26b、26cにより保持されている。
6cは、形状記憶材料から少なくとも区分的に製造されている。例えば、形状記憶合金ま
たは形状記憶ポリマーが、形状記憶材料として用意される。好ましくは、ニチノール等の
形状記憶合金または形状記憶金属が使用される。
は、対物レンズチューブ16の周りに沿って光学素子18を完全に囲んでいる。示された
例示的な実施形態においては、締付けマウントとして機能する第1領域26a、締付けマ
ウントとして機能する第2領域26b、および締付けマウントとして機能する第3領域2
6cが設けられている。領域26a、26b、26cのそれぞれは、中空円筒の形状を有
し、関連する光学素子を平面内で完全に囲んでいる。この平面は、光学系の光学軸と平行
に配向されている縦軸Lの方向に垂直である。対物レンズチューブ16の領域26a、2
6b、26cは、全体的に形状記憶材料から製造されているのが好ましい。
8、即ち、レンズグループ20a、20b、20cを備えている。例えば、第1領域26
aは、第1光学素子18として近位レンズグループ20aを囲み、第2領域26bは、第
2光学素子18として中央レンズグループ20bを囲み、および、第3領域26cは、第
3光学素子18として遠位レンズグループ20cを囲んでいる。あるいは、近位および遠
位レンズグループ20a、20cの間の中央レンズグループ20bは、複数の開口チュー
ブ24によって保持される。
ーブ16が円形断面を有する。記憶温度より高い、後の温度処理により、対物レンズチュ
ーブ16、またはより正確には、これらの領域26a、26b、26cは、仕立てられた
形状に変化する。
される時にもたらされる形状記憶材料の形状として理解される。変形された形状とは、こ
の形状のトレーニングが生じないように臨界温度より下で材料が変形されることによりも
たらされる形状である。記憶温度を超えるとき、メモリ効果が、変形された形状から仕立
てられた形状への変化を生じさせる。
ウントとして機能する対物レンズチューブ16の領域26a、26b、26cとの間で、
締付け座部が提供されるように選択されている。仕立てられた形状についての幾何学形状
および寸法は、光学素子18が、適切な締付け力、したがって高すぎたりも低すぎたりも
しない力で保持されることを確実にする。
8、特に異なる直径を有する光学素子18を収容するように設けられる。言いかえれば、
光学素子18に締付け座部を提供する状態にある領域26a、26b、26cが同様に異
なる断面、特に異なる直径を有することが必要である。この目的のために、領域26a、
26b、26cの間には遷移領域がある。遷移領域は変形可能で、例えば、塑性的および
/または弾性的に変形可能である。例えば、ばね要素が変形可能な遷移領域として設けら
れる。
その仕立てられた形状(図3b)の対物レンズチューブ16を示している。例えば、対物
レンズチューブ16、またはより正確には、その領域26a、26b、26cは、対物レ
ンズチューブ16の断面図内で見た場合、三角形の仕立てられた形状を有している。
後、領域26a、26b、26c、好ましくは、光学素子18を含む全体の対物レンズチ
ューブ16は、領域26a、26b、26cに対して使用される形状記憶材料の記憶温度
より上の温度に置かれる。形状記憶材料は、その仕立てられた形状(図3b)に戻る。対
物レンズチューブ16の壁は、光学素子18と接触して、光学素子18に対する締付け座
部を作る。図3に示された例示的な実施形態によれば、光学素子18は、その周りに沿っ
て3点で保持される。これは、遊びがなく、したがって、対物レンズチューブ16内で光
学素子18を特に正確にしっかり固定する座部を形成する。その周りに沿って、光学素子
18は、断面内で見た場合、三角形の対物レンズチューブ16の各辺の真中で支えられる
。
仕立てられた形状(図4b)の対物レンズチューブ16を示す。仕立てられた形状では、
対物レンズチューブ16は、この例示的な実施形態による六角形の断面を有している。こ
の場合も同様に、光学素子18は、その周りに沿ってこの六角形の各辺の中間に接触する
。6辺を有する断面の利点は、光学素子18の位置に調整するために、クロスバーを、対
物レンズチューブ16内に、またはより精密には、その領域26a、26b、26cに挿
入することができることであり、クロスバーは、光学素子18の締付け座部が対物レンズ
チューブ16内で達成された後、除去される。
る3つの領域26a、26b、26cを備える対物レンズチューブ16を示している。例
えば、第1領域26aと第2領域26bとの間に配置される第1遷移領域26aは、ばね
要素である。これらは、弾性的に変形し、それにより第1および第2領域26a、26b
の異なる断面、特に、これらの領域26a、26bの異なる直径を補償することができる
。同じことが、第2領域26bと第3領域26cとの間に配置される第2遷移領域28b
にも当てはまる。
的実施形態により追求される。最初に、光学素子18用の締付けマウントとして機能する
少なくとも1つの領域26a、26b、26cを備える対物レンズチューブ16が用意さ
れる。この領域26a、26b、26cは、少なくとも区分的にニチノールのような形状
記憶金属等の形状記憶材料から製造される。特に、領域26a、26b、26cは完全に
形状記憶材料で作られる。その後、レンズグループ20a、20b、20c等の少なくと
も1つの光学素子18、特に、3つのレンズグループ20a、20b、20c等の複数の
光学素子18が対物レンズチューブ16内に挿入される。少なくとも領域26a、26b
、26c、特に、挿入された光学素子18を含む対物レンズチューブ16全体を、採用さ
れた形状記憶材料の記憶温度より高い温度にその後加熱することにより、締付けマウント
として機能する領域26a、26b、26cと光学素子18との間に締付け座部を提供す
る。
助けによれば、光学素子(複数可)18を、対物レンズチューブ16内に正確に収容する
ことができる。有利なことに、接着剤等の光学素子18を固定するための追加手段を設け
る必要は、もはや存在しない。光学系を調整するための高い光学要求を満たす目的におい
て光学チューブ16内に、光学素子18を十分正確に収容することができる。特に、提供
される内視鏡対物レンズ6等の光学ユニット12は、高解像度画像情報(HD,ウルトラ
HD,4Kおよびそれ以上)を検出するのに適している。
るものを含む全ての言及された特徴は、本発明に本質的なものとして単独および組み合わ
せで考慮される。本発明に従う実施形態は、個々の特徴または幾つかの特徴の組み合わせ
を通して実現され得る。本発明の文脈において、「特に」または「好ましくは」で指定さ
れる特徴は、選択的な特徴として理解されたい。
4 遠位端
6 内視鏡対物レンズ
8 軸
10 ハンドル
12 光学アセンブリ
14 保護ディスク
16 対物レンズチューブ
18 光学素子
20a 近位レンズグループ
20b 中央レンズグループ
20c 遠位レンズグループ
22 エンドストッパ
24 開口チューブ
26a 第1領域
26b 第2領域
26c 第3領域
28a 第1遷移領域
28b 第2遷移領域
R 径方向
L 縦方向
Claims (9)
- 対物レンズチューブ(16)および前記対物レンズチューブ(16)内に保持された少
なくとも1つの光学素子(18)を備える内視鏡(2)の光学アセンブリ(12)であっ
て、
前記対物レンズチューブ(16)は、前記光学素子(18)のための締付けマウントと
して機能する少なくとも1つの領域(26a、26b、26c)を備え、
締付けマウントとして機能する前記対物レンズチューブ(16)の当該領域(26a、
26b、26c)は、少なくとも区分的に形状記憶材料から製造されていることを特徴と
する光学アセンブリ。 - 請求項1に記載の光学アセンブリ(12)であって、
締付けマウントとして機能する前記対物レンズチューブ(16)の前記領域(26a、
26b、26c)は、前記対物レンズチューブ(16)の周りに沿って前記光学素子(1
8)を完全に囲み、更には、特に完全に、形状記憶材料から作られていることを特徴とす
る光学アセンブリ。 - 請求項1または請求項2に記載の光学アセンブリ(12)であって、
少なくとも1つの第1光学素子(18、20a)および1つの第2光学素子(18、2
0b)が利用可能であり、
前記第1光学素子(18、20a)は、前記第1光学素子(18、20a)のための締
付けマウントとして機能する前記対物レンズチューブ(16)の第1領域(26a)内に
保持され、前記第2光学素子(18、20b)は、前記第2光学素子(18、20b)の
ための締付けマウントとして機能する前記対物レンズチューブ(16)の第2領域(20
b)内に保持され、
前記対物レンズチューブ(16)は、前記第1領域(26a)と前記第2領域(26b
)との間に変形可能な遷移領域(28a、28b)を備えることを特徴とする光学アセン
ブリ。 - 請求項3に記載の光学アセンブリ(12)であって、
前記第1領域(26a)が、第1断面、特には第1直径を有し、それと異なる第2断面
、特に第2直径を前記第2領域(26b)が有し、
前記変形可能な遷移領域(28a、28b)が、前記第1断面から前記第2断面までの
遷移を形成すること、特には、前記第1および第2領域(26a、26b)間で前記第1
直径から前記第2直径までの遷移を形成することを特徴とする光学アセンブリ。 - 請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の光学アセンブリ(12)であって、
前記締付けマウントとして機能する前記対物レンズチューブ(16)の少なくとも1つ
の領域(26a、26b、26c)は、前記対物レンズチューブ(16)の前記断面で見
た場合に多角形である、仕立てられた形状を有し、
特には、前記対物レンズチューブ(16)の変形された形状は、少なくとも締付けマウ
ントとして機能する前記領域(26a、26b、26c)では、円形であることを特徴と
する光学アセンブリ。 - 請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の光学アセンブリ(12)であって、
前記形状記憶材料が、形状記憶合金および/または形状記憶ポリマーであることを特徴
とする光学アセンブリ。 - 内視鏡対物レンズ(6)またはリレーレンズとして請求項1から請求項6のいずれか1
項に記載の光学アセンブリ(12)を備え、特には、前記光学素子(18)がレンズであ
る内視鏡(2)。 - 請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の光学アセンブリ(12)を生産する方法
であって、
前記光学素子(18)のための締付けマウントとして機能する領域(26a、26b、
26c)を少なくとも備え、少なくとも区分的に形状記憶材料から製造されている対物レ
ンズチューブ(16)を用意する工程と、
締付けマウントとして機能する対物レンズチューブ(16)の領域(26a、26b、
26c)内に少なくとも1つの光学素子(18)を挿入する工程と、
前記締付けマウントとして機能する前記対物レンズチューブ(16)の前記少なくとも
1つの領域(26a、26b、26c)を、前記使用される形状記憶材料の記憶温度より
高い温度に加熱する工程と、により特徴付けられる方法。 - 請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の光学アセンブリ(12)の対物レンズチ
ューブ(16)を製造するための、特には、請求項7に記載の内視鏡(2)を製造するた
めの、形状記憶材料の使用。
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