WO2013097928A1 - Videoendoskop und videoendoskopsystem - Google Patents

Videoendoskop und videoendoskopsystem Download PDF

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WO2013097928A1
WO2013097928A1 PCT/EP2012/005137 EP2012005137W WO2013097928A1 WO 2013097928 A1 WO2013097928 A1 WO 2013097928A1 EP 2012005137 W EP2012005137 W EP 2012005137W WO 2013097928 A1 WO2013097928 A1 WO 2013097928A1
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WO
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video
endoscope
housing
image sensor
magnet
Prior art date
Application number
PCT/EP2012/005137
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English (en)
French (fr)
Inventor
Patrick Scherr
Andreas Braun
Original Assignee
Olympus Winter & Ibe Gmbh
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Publication date
Application filed by Olympus Winter & Ibe Gmbh filed Critical Olympus Winter & Ibe Gmbh
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Priority to CN201280063568.7A priority patent/CN104010557B/zh
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Priority to US14/308,852 priority patent/US9681797B2/en

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    • G02B23/2423—Optical details of the distal end
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    • G02B23/24—Instruments or systems for viewing the inside of hollow bodies, e.g. fibrescopes
    • G02B23/2476—Non-optical details, e.g. housings, mountings, supports
    • G02B23/2484—Arrangements in relation to a camera or imaging device

Definitions

  • the invention relates to a video endoscope with an elongate endoscope shaft, in which a hermetically enclosed video optical unit is arranged, wherein the video optical unit as Einhau- solution, in particular at least substantially cylindrical, hermetically sealed housing with a distally arranged entrance window, a lens, an image sensor unit and a or a plurality of signal conductors, wherein the housing is non-rotatably connected to an outer cladding tube of the endoscope shaft, wherein the image sensor unit is rotatably mounted in the housing about a longitudinal axis of the endoscope shaft and comprises at least one image sensor, as well as a video endoscope system.
  • the video optical unit as Einhau- solution, in particular at least substantially cylindrical, hermetically sealed housing with a distally arranged entrance window, a lens, an image sensor unit and a or a plurality of signal conductors
  • the housing is non-rotatably connected to an outer cladding tube of the endoscope shaft
  • the image sensor unit
  • Video endoscopes are elongated and formed with a small cross-section.
  • Image sensors and the upstream optics are usually arranged in generic video endoscopes in the distal region of the endoscope shaft, ie in the region of the endoscope tip.
  • Image signals and control signals are transmitted via signal
  • CONFIRMATION COPY tions to or from the proximal end, so the handle forwarded.
  • endoscopes A basic prerequisite for endoscopes is autoclavability.
  • autoclaving the endoscope is treated under high pressure with hot steam.
  • optical endoscopes and in particular video endoscopes
  • Video encoders are therefore usually hermetically sealed. The hermetic seal prevents the penetration of steam into the hermetically sealed area. This extends in conventional video optics from the stem tip to the handle.
  • the object of the present invention is to provide a video optics unit, a video endoscope and a video endoscope system, which offers good autopilotability, good mechanical stability and high flexibility with low production costs.
  • a video endoscope with an elongated endoscope shaft in which a hermetically encased video optical unit is arranged, wherein the video optical unit as Einhausung a, in particular at least substantially cylindrical, hermetically sealed housing with a distally disposed entrance window, a lens, an image sensor unit and one or more signal conductors, wherein the housing is non-rotatably connected to an outer jacket tube of the endoscope shaft, wherein the image sensor unit is rotatably mounted in the housing about a longitudinal axis of the endoscope shaft and at least one image sensor, achieved in that for rotation of the image sensor unit in the region of a distal Tip of the endoscope shaft is arranged a magnetic coupling with an outer ring magnet or an outer magnetic ring and an inner ring magnet o- an inner magnetic ring which is magnetically connected to the outer ring magnet or magnetic ring in Wi
  • the inner ring magnet or magnetic ring is arranged inside the housing and connected to the image sensor unit and the outer ring
  • the video optics unit has a magnetic coupling for rotating the image sensor unit, possibly also advantageously the objective.
  • the magnetic coupling has a ring magnet disposed outside the housing of the video optical unit and a ring magnet arranged in the interior of the housing, which magnetically is in operative connection with the outer ring magnet. Since the inner ring magnet is non-rotatably connected to the image sensor unit and / or with an adjustable part of a holder of a laterally looking optical assembly of the video optical unit, this allows a non-contact control of the lateral viewing direction, since for this the hermetic seal of the housing of the video optical unit does not have to be broken.
  • ring magnets and magnetic rings can be used, so rings in the circumferential direction each individual magnets are edged or installed. The magnets of the outer magnet ring and those of the inner magnet ring attract each other.
  • the outer ring magnet or magnetic ring is connected in the interior of the endoscope shank via the support tube with a corresponding control part or a rotating device on the handle.
  • the carrier tube is a rotatable tube arranged in the interior of the outermost casing tube of the endoscope shaft. This can be made stable and thus experiences little torsion. As a result, a very accurate adjustment of the viewing direction is possible.
  • the control at the location of the handle can also have a Magnetic coupling or via an actuator.
  • the rotary device is preferably formed as a magnetic coupling at the proximal end of the endoscope.
  • Corresponding ring magnets which can transmit a radial, but possibly also an axial, movement, are known, for example, from German Patent Application No. 10 201 1078 969.3 by the Applicant, the disclosure content of which is incorporated herein by reference in its entirety.
  • the inner and outer ring magnets described therein have respective pole pieces distributed both in the axial direction and in the circumferential direction at their facing surfaces, by which the magnetic flux between the outer and inner ring magnets is locally bundled, so that both radial and axial rotations are locally collimated and displacements are transmitted from the outer ring magnet to the inner ring magnet and vice versa.
  • the support tube may also be accessible directly on the handle.
  • the video optics unit of the video endoscope is preferably designed to be short and hermetically sealed.
  • the video-optics unit is preferably arranged in the region of a distal tip of the endoscope shaft, wherein the housing of the video-optics unit has at its proximal end a passage which hermetically seals the housing and through which the signal conductor (s) is / are carried into the endoscope shaft.
  • the housing is preferably substantially cylindrical in shape.
  • the qualification of the "substantially cylindrical” takes into account that the housing is adapted to be inserted into a cladding tube of an endoscope shaft and to be retained there in a form-locking or frictionally locking manner be formed completely cylindrical.
  • the video optics unit comprises at least one input window, a lens and an image sensor unit and one or more signal conductors, wherein the image sensor unit comprises at least one image sensor. If two image sensors are included, it may be a video optics unit for a stereo video endoscope.
  • the video optical unit according to the invention is short in comparison to the endoscope shaft, in particular less than half as long as the endoscope shaft.
  • the rest of the endoscope shaft does not have to be hermetically sealed. This makes it possible to build the endoscope shaft mechanically stronger, for example, with a higher wall thickness than previously possible.
  • the support tube may be designed firmer and more torsionally rigid than before, because it had to be built so far thinner and smaller diameter due to the small space available within the enclosure, as is possible according to the present invention.
  • the video optical unit due to the use of the video optical unit according to the invention, it is possible to arbitrarily choose the length and type of endoscope shaft, for example to adapt to different endoscope types or requirements, wherein the endoscope shaft can be a rigid endoscope shaft or a flexible endoscope shaft.
  • the video endoscope unit can be manufactured, for example, as a bearing part and be installed in different long optics, whereby a modular, modular construction is made possible.
  • the assembly is simplified because the hermetically sealed video optics unit is not first manufactured in the final assembly, but is prefabricated as a whole is introduced into the endoscope shaft.
  • HTCC high-temperature multilayer ceramic
  • the video optical unit has a 0 ° viewing direction, that is to say a straight-ahead view.
  • a video optics unit can be advantageously used in a video endoscope with a rigid endoscope shaft, or alternatively also be advantageously installed in a flexible video endoscope shaft, so that a lateral viewing direction is adjusted by bending the endoscope shaft, or tortuous cavities can be examined endoscopically.
  • the video optical unit has a fixed or in stages or continuously adjustable lateral viewing direction, wherein the image sensor unit is rotatably mounted about a longitudinal axis of the video optical unit.
  • a deflection prism with a fixed or adjustable viewing direction is arranged in the video optical unit.
  • a video optics unit with lateral viewing direction is preferably used in a video endoscope with a rigid endoscope shaft.
  • the magnetic coupling is additionally designed for setting a polar angle of a lateral viewing direction of the video optical unit, wherein the inner annular magnet or magnetic ring is connected to an adjustable part of a holder of a laterally looking optical assembly of the video optical unit and movable in particular in the axial direction of the endoscope shaft. stores.
  • Such a magnetic coupling is described in the German patent application no. 10 201 1 078 969.3 of the applicant.
  • the housing of the video optics unit is adapted on its outside to be inserted and held in an endoscope shaft of a video endoscope by positive locking and / or frictional connection with corresponding holding means of the endoscope shaft.
  • positive locking can be a screw connection, a bayonet lock or a click fastener.
  • the positive connection can also be supplemented by a traction. It is also a combined form and adhesion, when a cylindrical housing is inserted into a cylindrical endoscope shaft and is clamped there by shrinkage of the shaft.
  • the housing may also be optionally soldered or glued to the endoscope shaft or otherwise achieved a material bond. It is also possible to provide matching alignment markings, such as tongue or groove or suitable other shapes, in the endoscope shaft and on its housing, which ensure that the housing assumes a correct orientation in the endoscope shaft.
  • the video-optics unit preferably has a viewing direction of 0 ° and is designed so that it can bend at least in a distal region of the endoscope shaft.
  • the support tube is preferably formed at least partially bendable, in particular as a spiral tube or with a spiral tube section.
  • the video optics unit can also have a lateral viewing direction, which is in particular fixed, can be changed in steps or continuously.
  • a rigid endoscope shaft can be used. These choices can be made after may be combined with each other.
  • the video endoscope according to the invention can be produced with little effort.
  • the parts to be protected during autoclaving are hermetically sealed and enclosed in the housing of the video optics unit according to the invention.
  • the video endoscope shaft can be made more stable due to the space gain, since it does not have to be hermetically sealed over its entire length.
  • a video endoscope system with at least a video optical unit of a video endoscope according to the invention described above and one or more endoscopes with rigid and / or bendable endoscope shafts, in which for the production of a video endoscope according to the invention described above, the at least one video optics unit can be used.
  • a modular system is provided in which one or more different video optic units of different specifications or different types can be flexibly combined with different video endoscope shafts of different lengths or different types.
  • kits of the video endoscope system according to the invention a variety of different video endoscopes according to the invention can be assembled with little effort, so that very little functionality can be achieved with little effort, for which a variety of different endoscopes would have to be purchased individually according to the prior art.
  • the manufacturer of video endoscopes can assemble the ordered video endoscopes as needed, after the manufacture of the video endoscope is no longer changed. This lowers the storage costs and manufacturing costs of the manufacturer.
  • FIG. 1 shows a cross section through the distal region of a video endoscope according to the invention
  • FIG. 2 shows a schematic overview of an endoscope shaft with a video optical unit according to the invention.
  • FIG. 1 shows the distal tip of an endoscope shaft 2 of a video endoscope 1 according to the invention.
  • the view includes a part of a video optical unit 3 according to the invention.
  • the video optical unit 3 comprises a substantially cylindrical Housing 5, which is slightly widened at the distal tip and there is positively connected to a fiber tube 31 and a cladding tube 33 of the endoscope shaft 2.
  • the fiber tube 31 carries optical fibers, not shown, with which light for illuminating a surgical field at the distal tip of the endoscope shaft 2 is passed from the proximal end.
  • an entrance window 7 for example of sapphire glass
  • a system of lenses 21 to 24 which image the incoming light through a cover window 25 on an image sensor 13 of an image sensor unit 11.
  • the lenses 21 to 24 form an objective 9.
  • the lenses 21 and 22 are two partial prisms 26, 27, which together form a deflection prism with which the light incident from a lateral direction is deflected into the optical longitudinal axis of the housing 5 of the video optical unit 3.
  • the image sensor 13 is connected to an evaluation and control electronics 16 which leads signals with a flexible signal conductor 14 proximally through signal conductors 15, 15 ', 15 ".
  • the housing 5 of the video optics unit 3 is arranged rotatably connected in the cladding tube 33. This also applies to the entrance window and the lens 21.
  • the partial prisms 26, 27 are held by a prism holder 41, which is also rotatably connected to the housing 5 of the video optical unit 3.
  • the prism holder 41 also serves as a holder for the lens 22.
  • the lenses 23 and 24 are held by a lens holder 43, which is rotatably mounted relative to the housing 5 on an inner ring magnet 49 of a magnetic coupling 45, which also the image sensor unit 1 1 carries.
  • the image sensor unit 1 1 is rotatably mounted relative to the housing 5 and the endoscope shaft 2 as such.
  • the magnetic coupling 45 has, outside the housing 5, an outer ring magnet 47 with pole shoes 48, 48 ', which are opposite to the pole shoes, not shown, of the inner ring magnet 49.
  • a rotation of the outer ring magnet 47 therefore leads to a co-rotation of the inner ring magnet 49 and the lens holder 43 with the lenses 23, 24 and the image sensor unit 11 with the image sensor 13.
  • ring magnets 47, 49 and magnetic rings with multiple magnets can be used.
  • the rear space inside the housing 5 is hermetically sealed by a hermetic passage, not shown in FIG.
  • a rotary transmission to the outer ring magnet 47 is effected by a support tube 35 which is rotatably mounted in the interior of the cladding tube 33 and the fiber tube 31 and is connected to a corresponding coupling in the handle.
  • FIG. 2 shows the video endoscope 1 from FIG. 1 in a view that encompasses the entire video optical unit 3.
  • the distal elements are the same as shown in FIG.
  • the signal conductors 15, 15 ', 15 "transition into a conductor carrier 17 which is implemented by a hermetic feedthrough 18.
  • the hermetic feedthrough 18 complements the interior of the housing 5 of the video optical unit 3 according to the invention Hermetically sealed on the outside as well as inwards toward the conductor carrier 17.
  • the further course of the conductor carrier or conductors is shown in FIG. 2 for the sake of clarity not shown.
  • details of the brackets in the distal region of the video optics unit 3 have been partially omitted in FIG. 2 for the sake of clarity.
  • FIGS. 1 and 2 With fixed viewing direction, it is also possible to accommodate a variable lateral viewing direction in a video optical unit according to the invention.
  • a corresponding mechanism and actuator system for a viewing direction to be set in stages is known, for example, from German Patent Application No. 10 2011 005 255.0 of the Applicant, the disclosure content of which is to be incorporated in full in the present patent application.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Videoendoskop (1) mit einem längserstreckten Endoskopschaft (2), in dem eine hermetisch eingehauste Videooptikeinheit (3, 4) angeordnet ist, wobei die Videooptikeinheit (3, 4) als Einhausung ein, insbesondere wenigstens im Wesentlichen zylindrisches, hermetisch abgedichtetes Gehäuse (5, 6) mit einem distal angeordneten Eingangsfenster (7), einem Objektiv (9, 10), einer Bildsensoreinheit (11) sowie einem oder mehreren Signalleitern (14, 15 - 15", 17) umfasst, wobei das Gehäuse (5, 6) drehfest mit einem äußeren Hüllrohr (33) des Endoskopschafts (2) verbunden ist, wobei die Bildsensoreinheit (11) im Gehäuse (5, 6) um eine Längsachse des Endoskopschafts (2) drehbar gelagert ist und wenigstens einen Bildsensor (13) umfasst, sowie ein Videoendoskopsystem. Das erfindungsgemäße Videoendoskop (1) zeichnet sich dadurch aus, dass zur Drehung der Bildsensoreinheit (11) im Bereich einer distalen Spitze des Endoskopschafts (2) eine Magnetkupplung (45) mit einem äußeren Ringmagnet (47) oder einem äußeren Magnetring und einem inneren Ringmagnet (49) oder einem inneren Magnetring angeordnet ist, der mit dem äußeren Ringmagnet (47) oder Magnetring magnetisch in Wirkverbindung steht, wobei der innere Ringmagnet (49) oder Magnetring im Inneren der Einhausung angeordnet und mit der Bildsensoreinheit (11) verbunden ist und der äußere Ringmagnet (47) oder Magnetring außerhalb der Einhausung angeordnet und mit einem außerhalb der Einhausung angeordneten torsionssteifen Trägerrohr (35) verbunden ist, das gegenüber einem Hüllrohr (33) des Endoskops (1) drehbar gelagert ist und an einem proximalen Ende des Endoskops (1) mit einer Drehvorrichtung verbunden ist.

Description

Videoendoskop und Videoendoskopsystem Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Videoendoskop mit einem längserstreckten Endoskopschaft, in dem eine hermetisch eingehauste Videooptikeinheit angeordnet ist, wobei die Videooptikeinheit als Einhau- sung ein, insbesondere wenigstens im Wesentlichen zylindrisches, hermetisch abgedichtetes Gehäuse mit einem distal angeordneten Eingangsfenster, einem Objektiv, einer Bildsensoreinheit sowie einem oder mehreren Signalleitern umfasst, wobei das Gehäuse drehfest mit einem äußeren Hüllrohr des Endoskopschafts verbunden ist, wobei die Bildsensoreinheit im Gehäuse um eine Längsachse des Endoskopschafts drehbar gelagert ist und wenigstens einen Bildsensor umfasst, sowie ein Videoendoskopsystem.
Videoendoskope sind langgestreckt und mit geringem Querschnitt ausgebildet. Bildsensoren und die vorgelagerten Optiken sind bei gattungsgemäßen Videoendoskopen üblicherweise im distalen Bereich des Endoskopschafts angeordnet, also im Bereich der Endo- skopspitze. Bildsignale und Steuersignale werden über Signallei-
BESTÄTIGUNGSKOPIE tungen zum bzw. vom proximalen Ende, also dem Handgriff, weitergeleitet.
Eine Grundvoraussetzung bei Endoskopen ist die Autoklavierbar- keit. Beim Autoklavieren wird das Endoskop unter Hochdruck mit heißem Wasserdampf behandelt. Bei optischen Endoskopen und insbesondere bei Videoendoskopen ist es notwendig, dass die optischen Komponenten und der Bildsensor vor Dampf geschützt wird, der sich ansonsten beim Erkalten auf der Optik niederlassen und die optische Qualität des Systems beeinträchtigen kann. Videoen- doskope sind daher üblicherweise hermetisch dicht gebaut. Die hermetische Abdichtung verhindert das Eindringen von Dampf in den hermetisch dichten Bereich. Dieser erstreckt sich bei üblichen Videooptiken von der Schaftspitze bis in den Handgriff.
Bei Optiken mit einer seitlichen Blickrichtung, die um die Längsachse des Endoskopschafts auch gedreht werden kann, ist eine Verdrehung des Bildsensors zur seitlich blickenden Optik, beispielsweise einer Prismeneinheit, und damit zum Hüllrohr notwendig. Die Drehung dieser beiden optischen Komponenten gegeneinander erfolgt im hermetisch dichten Raum. Die Bilddrehung wird im Handgriff der Optik durch den Anwender erzeugt und muss bis zur Spitze übertragen werden. Somit muss die Dichtheit vom Handgriff bis zur Spitze des Videoendoskops gewährleistet sein. Dadurch ist der Platz im Hüllrohr beschränkt und wird genutzt, um eine hermetisch dichte Einheit zu realisieren, eine Bilddrehung zu übertragen, Licht zu transportieren und einen mechanisch belastbaren Aufbau zu gewährleisten. Diese verschiedenen Anforderungen müssen jeweils erfüllt werden, so dass die Optimierung eines Erfordernisses auf Kosten einer anderen Anforderung erfolgt.
Da es Endoskope mit unterschiedlich langen Endoskopschäften und Hüllrohren gibt, muss für jedes Endoskop eine eigene Videooptikeinheit, also die Einheit, die die Optik mit Objektiv und den Bildsensor umfasst, angefertigt werden. Ein modularer Aufbau mit unterschiedlichen Längen, die auch national verschieden sein können, ist somit aufwändig.
Vor diesem Hintergrund besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine Videooptikeinheit, ein Videoendoskop und ein Videoendoskopsystem zur Verfügung zu stellen, die eine gute Auto- klavierbarkeit, gute mechanische Stabilität und hohe Flexibilität bei geringem Herstellungsaufwand bietet.
Diese Aufgabe wird bei einem Videoendoskop mit einem längserstreckten Endoskopschaft, in dem eine hermetisch eingehauste Videooptikeinheit angeordnet ist, wobei die Videooptikeinheit als Ein- hausung ein, insbesondere wenigstens im Wesentlichen zylindrisches, hermetisch abgedichtetes Gehäuse mit einem distal angeordneten Eingangsfenster, einem Objektiv, einer Bildsensoreinheit sowie einem oder mehreren Signalleitern umfasst, wobei das Gehäuse drehfest mit einem äußeren Hüllrohr des Endoskopschafts verbunden ist, wobei die Bildsensoreinheit im Gehäuse um eine Längsachse des Endoskopschafts drehbar gelagert ist und wenigstens einen Bildsensor umfasst, dadurch gelöst, dass zur Drehung der Bildsensoreinheit im Bereich einer distalen Spitze des Endoskopschafts eine Magnetkupplung mit einem äußeren Ringmagnet oder einem äußeren Magnetring und einem inneren Ringmagnet o- der einem inneren Magnetring angeordnet ist, der mit dem äußeren Ringmagnet oder Magnetring magnetisch in Wirkverbindung steht, wobei der innere Ringmagnet oder Magnetring im Inneren der Ein- hausung angeordnet und mit der Bildsensoreinheit verbunden ist und der äußere Ringmagnet oder Magnetring außerhalb der Ein- hausung angeordnet und mit einem außerhalb der Einhausung an- geordneten torsionssteifen Trägerrohr verbunden ist, das gegenüber einem Hüllrohr des Endoskops drehbar gelagert ist und an einem proximalen Ende des Endoskops mit einer Drehvorrichtung verbunden ist.
Bei dem erfindungsgemäßen Videoendoskop weist die Videooptikeinheit eine Magnetkupplung zur Drehung der Bildsensoreinheit auf, gegebenenfalls vorteilhafterweise auch des Objektivs. Dabei weist die Magnetkupplung einen außerhalb des Gehäuses der Videooptikeinheit angeordneten Ringmagneten und einen im Inneren des Gehäuses angeordneten Ringmagneten auf, der mit dem äußeren Ringmagnet magnetisch in Wirkverbindung steht. Da der innere Ringmagnet drehfest mit der Bildsensoreinheit und/oder mit einem verstellbaren Teil einer Halterung einer seitlich blickenden optischen Baugruppe der Videooptikeinheit verbunden ist, ermöglicht dies eine berührungslose Steuerung der seitlichen Blickrichtung, da hierfür die hermetische Abdichtung des Gehäuses der Videooptikeinheit nicht durchbrochen werden muss. Anstelle von Ringmagneten können auch Magnetringe verwendet werden, also Ringe, in die in Umfangsrichtung jeweils einzelne Magnete eingefasst oder eingebaut sind. Dabei ziehen sich die Magnete des äußeren Magnetrings und die des inneren Magnetrings gegenseitig an.
Der äußere Ringmagnet oder Magnetring ist im Inneren des Endo- skopschafts über das Trägerrohr mit einem entsprechenden Steuerteil bzw. einer Drehvorrichtung am Handgriff verbunden. Das Trägerrohr ist ein im Inneren des äußersten Hüllrohrs des Endo- skopschafts angeordnetes drehbares Rohr. Dieses kann stabil ausgebildet sein und erfährt somit wenig Torsion. Dadurch ist eine sehr genaue Einstellung der Blickrichtung möglich.
Die Steuerung am Ort des Handgriffs kann ebenfalls über eine Magnetkupplung oder über einen Aktuator erfolgen. Hierzu ist die Drehvorrichtung am proximalen Ende des Endoskops vorzugsweise als Magnetkupplung ausgebildet. Entsprechende Ringmagnete, die eine radiale, gegebenenfalls aber auch eine axiale, Bewegung übermitteln können, sind beispielsweise aus der deutschen Patentanmeldung Nr. 10 201 1 078 969.3 der Anmelderin bekannt, deren Offenbarungsgehalt vollinhaltlich in die vorliegende Patentanmeldung aufgenommen sein soll. Die darin beschriebenen inneren und äußeren Ringmagnete weisen an ihren einander zuweisenden Flächen jeweils sowohl in axialer Richtung als auch in Umfangsrichtung verteilte Polschuhe auf, durch die der magnetische Fluss zwischen dem äußeren und dem inneren Ringmagneten lokal gebündelt wird, so dass sowohl radiale als auch axiale Drehungen und Verschiebungen vom äußeren Ringmagneten an den inneren Ringmagneten und umgekehrt übermittelt werden. Alternativ kann das Trägerrohr auch direkt am Handgriff zugänglich sein.
Die Videooptikeinheit des Videoendoskops ist vorzugsweise kurz und hermetisch abgedichtet ausgebildet. Dazu ist die Videooptikeinheit vorzugsweise im Bereich einer distalen Spitze des Endo- skopschafts angeordnet, wobei das Gehäuse der Videooptikeinheit an seinem proximalen Ende eine das Gehäuse hermetisch abdichtende Durchführung aufweist, durch die der oder die Signalleiter in den Endoskopschaft hinein durchgeführt ist oder sind.
Das Gehäuse ist vorzugsweise im Wesentlichen zylindrisch geformt. Die Qualifizierung des„im Wesentlichen zylindrisch" berücksichtigt, dass das Gehäuse angepasst ist, in ein Hüllrohr eines Endo- skopschafts eingesetzt zu werden und dort form- und/oder kraftschlüssig gehaltert zu werden. Falls diese Halterung durch eine Schrumpfung erfolgt, kann das Gehäuse auch vollständig zylindrisch ausgebildet sein. Die Videooptikeinheit umfasst wenigstens ein Eingangsfenster, ein Objektiv und eine Bildsensoreinheit sowie einen oder mehrere Signalleiter, wobei die Bildsensoreinheit wenigstens einen Bildsensor umfasst. Falls zwei Bildsensoren umfasst sind, kann es sich um eine Videooptikeinheit für ein Stereovideoendoskop handeln.
Die erfindungsgemäße Videooptikeinheit ist im Vergleich zum Endoskopschaft kurz, insbesondere weniger als halb so lang wie der Endoskopschaft. Der restliche Endoskopschaft muss nicht hermetisch dicht sein. Dies erlaubt es, den Endoskopschaft an sich mechanisch fester zu bauen, beispielsweise mit einer höheren Wandstärke als bisher möglich. Auch das Trägerrohr kann fester und torsionssteifer ausgelegt sein als bisher, da es aufgrund des geringen verfügbaren Raumes innerhalb der Einhausung bislang dünner und mit kleinerem Durchmesser gebaut sein musste, als die nach der vorliegenden Erfindung möglich ist.
Ferner ist es aufgrund der Verwendung der erfindungsgemäßen Videooptikeinheit möglich, die Länge und die Art des Endoskopschafts beliebig zu wählen, beispielsweise an verschiedene Endoskoptypen oder Anforderungen anzupassen, wobei der Endoskopschaft ein starrer Endoskopschaft oder ein flexibler Endoskopschaft sein kann. Die Videoendoskopeinheit kann beispielsweise als Lagerteil gefertigt werden und in unterschiedliche lange Optiken eingebaut werden, wodurch ein modularer, baukastenartiger Aufbau ermöglicht wird. Außerdem ist die Montage vereinfacht, da die hermetisch dichte Videooptikeinheit nicht erst in der Endmontage hergestellt wird, sondern vorfabriziert als Ganzes in den Endoskopschaft eingeführt wird.
Vorzugsweise ist die proximale hermetische Durchführung des Ge- häuses aus einer Hochtemperatur-Mehrlagenkeramik (HTCC), einem Druckverguss, einem hermetischen Verguss, einem eingelöteten Planglas, einer Lötverbindung und/oder einer Schweißverbindung hergestellt.
In einer vorteilhaften Ausbildung der erfindungsgemäßen Videooptikeinheit weist die Videooptikeinheit eine 0°-Blickrichtung auf, also einen Geradeausblick. Eine solche Videooptikeinheit kann vorteilhaft in einem Videoendoskop mit starrem Endoskopschaft verwendet werden, oder alternativ ebenfalls vorteilhaft in einen flexiblen Videoendoskopschaft eingebaut werden, so dass durch Verbiegung des Endoskopschafts eine seitliche Blickrichtung eingestellt wird, oder gewundene Hohlräume endoskopisch untersucht werden können.
In einer alternativen Ausbildung ist vorgesehen, dass die Videooptikeinheit eine fest eingestellte oder in Stufen oder stufenlos einstellbare seitliche Blickrichtung aufweist, wobei die Bildsensoreinheit um eine Längsachse der Videooptikeinheit drehbar gelagert ist. In diesem Zusammenhang ist es besonders vorteilhaft, wenn ein Umlenkprisma mit fester oder einstellbarer Blickrichtung in der Videooptikeinheit angeordnet ist.
Eine Videooptikeinheit mit seitlicher Blickrichtung wird vorzugsweise in einem Videoendoskop mit starrem Endoskopschaft eingesetzt.
Vorteilhafterweise ist die Magnetkupplung zusätzlich zur Einstellung eines Polarwinkels einer seitlichen Blickrichtung der Videooptikeinheit ausgebildet, wobei der innere Ringmagnet oder Magnetring mit einem verstellbaren Teil einer Halterung einer seitlich blickenden optischen Baugruppe der Videooptikeinheit verbunden ist und insbesondere in axialer Richtung des Endoskopschafts beweglich ge- lagert ist. Eine solche Magnetkupplung ist in der deutschen Patentanmeldung Nr. 10 201 1 078 969.3 der Anmelderin beschrieben.
Vorteilhafterweise ist das Gehäuse der Videooptikeinheit an seiner Außenseite angepasst, in einen Endoskopschaft eines Videoendo- skops durch Formschluss und/oder Kraftschluss mit entsprechenden Haltemitteln des Endoskopschafts eingesetzt und gehalten zu werden. Auf diese Weise ist die erfindungsgemäße Videooptikeinheit besonders einfach montierbar. Ein Beispiel für Formschluss kann neben einer Verschraubung auch ein Bajonettverschluss oder ein Klickverschluss sein. Der Formschluss kann auch durch einen Kraftschluss ergänzt werden. Es ist ebenfalls ein kombinierter Formund Kraftschluss, wenn ein zylindrisches Gehäuse in einen zylindrischen Endoskopschaft eingeführt wird und dort durch Schrumpfung des Schafts eingeklemmt wird. Das Gehäuse kann auch gegebenenfalls mit dem Endoskopschaft verlötet oder verklebt werden oder auf andere Weise ein Stoffschluss erreicht werden. Es können auch zueinander passende Orientierungsmarkierungen, etwa Nut oder Feder oder geeignete andere Formen im Endoskopschaft und an deren Gehäuse vorgesehen sein, die sicherstellen, dass das Gehäuse im Endoskopschaft eine korrekte Orientierung einnimmt.
Vorzugsweise weist die Videooptikeinheit eine Blickrichtung von 0° auf und ist der Endoskopschaft wenigstens in einem distalen Bereich biegbar ausgebildet. In diesem Fall ist das Trägerrohr vorzugsweise wenigstens abschnittsweise biegbar ausgebildet, insbesondere als Spiralrohr oder mit einem Spiralrohrabschnitt.
Alternativ kann die Videooptikeinheit auch eine seitliche Blickrichtung aufweisen, die insbesondere festgelegt ist, in Stufen oder stufenlos veränderbar ist. Ebenfalls kann ein starrer Endoskopschaft verwendet werden. Diese Auswahlmöglichkeiten können nach Be- darf miteinander kombiniert werden.
Das erfindungsgemäße Videoendoskop ist mit wenig Aufwand herstellbar. Die beim Autoklavieren zu schützenden Teile sind in dem Gehäuse der erfindungsgemäßen Videooptikeinheit hermetisch abgedichtet und eingeschlossen. Der Videoendoskopschaft kann aufgrund des Platzgewinnes, da er nicht über seine gesamte Länge hermetisch abgedichtet sein muss, stabiler ausgebildet sein.
Schließlich wird die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe auch durch ein Videoendoskopsystem mit wenigstens Videooptikeinheit eines erfindungsgemäßen, zuvor beschriebenen Videoendoskops und einem oder mehreren Endoskopen mit starren und/oder biegbaren Endoskopschäften, gelöst, in die zur Herstellung eines zuvor beschriebenen, erfindungsgemäßen Videoendoskops die wenigstens eine Videooptikeinheit einsetzbar ist. Auf diese Weise wird ein Modulsystem geschaffen, in dem eine oder mehrere verschiedene Videooptikeinheiten mit verschiedenen Spezifikationen oder verschiedenen Typs flexibel mit verschiedenen Videoendoskopschäften verschiedener Länge oder verschiedenen Typs kombiniert werden können. Auf diese Weise ist mit einem Bausatz des erfindungsgemäßen Videoendoskopsystems eine Vielzahl unterschiedlicher erfindungsgemäßer Videoendoskope mit geringem Aufwand zusammensetzbar, so dass mit einem geringen Aufwand sehr verschiedene Funktionalitäten erreicht werden können, für die nach dem Stand der Technik eine Vielzahl verschiedener Endoskope einzeln angeschafft werden müsste. Ebenso kann der Hersteller der Videoendoskope die bestellten Videoendoskope nach Bedarf zusammensetzen, wobei nach der Herstellung das Videoendoskop nicht mehr verändert wird. Dies senkt die Lagerhaltungskosten und Herstellungskosten des Herstellers. Die zu den genannten Erfindungsgegenständen, also der Videoen- doskopeinheit, dem Videoendoskop und dem Videoendoskopsys- tem, genannten Vorteile, Eigenschaften und Merkmale gelten ohne Einschränkung auch für die jeweils anderen Erfindungsgegenstände, die sich aufeinander beziehen und aufeinander aufbauen.
Weitere Merkmale der Erfindung werden aus der Beschreibung erfindungsgemäßer Ausführungsformen zusammen mit den Ansprüchen und den beigefügten Zeichnungen ersichtlich. Erfindungsgemäße Ausführungsformen können einzelne Merkmale oder eine Kombination mehrerer Merkmale erfüllen.
Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, wobei bezüglich aller im Text nicht näher erläuterten erfindungsgemäßen Einzelheiten ausdrücklich auf die Zeichnungen verwiesen wird. Es zeigen:
Fig. 1 einen Querschnitt durch den distalen Bereich eines erfindungsgemäßen Videoendoskops und
Fig. 2 eine schematische Übersichtsdarstellung eines Endo- skopschafts mit erfindungsgemäßer Videooptikeinheit.
In den Zeichnungen sind jeweils gleiche oder gleichartige Elemente und/oder Teile mit denselben Bezugsziffern versehen, so dass von einer erneuten Vorstellung jeweils abgesehen wird.
In Fig. 1 ist die distale Spitze eines Endoskopschafts 2 eines erfindungsgemäßen Videoendoskops 1 dargestellt. Die Ansicht beinhaltet einen Teil einer erfindungsgemäßen Videooptikeinheit 3. Die Videooptikeinheit 3 umfasst ein im Wesentlichen zylindrisches Ge- häuse 5, das an der distalen Spitze etwas erweitert ist und dort formschlüssig mit einem Faserrohr 31 und einem Hüllrohr 33 des Endoskopschafts 2 verbunden ist. Das Faserrohr 31 führt nicht dargestellte Lichtleitfasern, mit denen Licht zur Beleuchtung eines Operationsfeldes an der distalen Spitze des Endoskopschafts 2 vom proximalen Ende her durchgeleitet wird.
An der distalen Spitze des Gehäuses 5 befindet sich ein Eingangsfenster 7, beispielsweise aus Saphir-Glas, an das sich ein System von Linsen 21 bis 24 anschließt, die das eintretende Licht durch ein Abdeckfenster 25 auf einem Bildsensor 13 einer Bildsensoreinheit 11 abbilden. Die Linsen 21 bis 24 bilden ein Objektiv 9.
Zwischen den Linsen 21 und 22 befinden sich zwei Teilprismen 26, 27, die zusammen ein Umlenkprisma bilden, mit denen das aus einer seitlichen Richtung einfallende Licht in die optische Längsachse des Gehäuses 5 der Videooptikeinheit 3 umgelenkt wird.
Der Bildsensor 13 ist mit einer Auswerte- und Steuerelektronik 16 verbunden, die mit einem flexiblen Signalleiter 14 Signale proximal durch Signalleiter 15, 15', 15" führt.
Das Gehäuse 5 der Videooptikeinheit 3 ist in dem Hüllrohr 33 drehfest verbunden angeordnet. Dies gilt auch für das Eintrittsfenster und die Linse 21. Die Teilprismen 26, 27 werden durch einen Prismenhalter 41 gehalten, der ebenfalls mit dem Gehäuse 5 der Videooptikeinheit 3 drehfest verbunden ist. Der Prismenhalter 41 dient auch als Halterung für die Linse 22.
Die Linsen 23 und 24 werden durch einen Objektivhalter 43 gehalten, der drehbar gegenüber dem Gehäuse 5 auf einem inneren Ringmagneten 49 einer Magnetkupplung 45 gelagert ist, der auch die Bildsensoreinheit 1 1 trägt. Damit ist auch die Bildsensoreinheit 1 1 drehbar gegenüber dem Gehäuse 5 und dem Endoskopschaft 2 als solchem gelagert.
Die Magnetkupplung 45 weist außerhalb des Gehäuses 5 einen äußeren Ringmagneten 47 auf mit Polschuhen 48, 48', dem nicht dargestellte Polschuhe des inneren Ringmagneten 49 gegenüber stehen. Eine Drehung des äußeren Ringmagneten 47 führt daher zu einer Mitdrehung des inneren Ringmagneten 49 sowie des Objektivhalters 43 mit den Objektiven 23, 24 und der Bildsensoreinheit 11 mit dem Bildsensor 13. Anstelle von Ringmagneten 47, 49 können auch Magnetringe mit mehreren Magneten verwendet werden.
Der rückwärtige Raum im Inneren des Gehäuses 5 ist durch eine in Fig. 1 nicht dargestellte hermetische Durchführung hermetisch abgedichtet.
Eine Drehübertragung an den äußeren Ringmagneten 47 erfolgt durch ein Trägerrohr 35, das im Inneren des Hüllrohrs 33 und des Faserrohrs 31 drehbar gelagert ist und mit einer entsprechenden Kupplung im Handgriff verbunden ist.
In Fig. 2 ist das Videoendoskop 1 aus Fig. 1 in einer Ansicht dargestellt, die die gesamte Videooptikeinheit 3 umfasst. Die distalen Elemente sind die gleichen, wie in Fig. 1 dargestellt. Im proximalen Bereich der Videooptikeinheit 3 ist gezeigt, dass die Signalleiter 15, 15', 15" in einen Leiterträger 17 übergehen, der durch eine hermetische Durchführung 18 durchgeführt ist. Die hermetische Durchführung 18 schließt den Innenraum des Gehäuses 5 der erfindungsgemäßen Videooptikeinheit 3 sowohl nach außen als auch nach innen zum Leiterträger 17 hin hermetisch dicht ab. Der weitere Verlauf des Leiterträgers bzw. der Leiter ist in Fig. 2 der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt. Auch wurden Details der Halterungen im distalen Bereich der Videooptikeinheit 3 der Übersichtlichkeit halber in Fig. 2 teilweise nicht dargestellt.
Neben den in den Fig. 1 und 2 gezeigten Ausführungsbeispielen mit fest eingestellter Blickrichtung ist es auch möglich, eine veränderbare seitliche Blickrichtung in einer erfindungsgemäßen Videooptikeinheit unterzubringen. Eine entsprechende Mechanik und Aktua- torik für eine in Stufen einzustellende Blickrichtung ist beispielsweise aus der deutschen Patentanmeldung Nr. 10 2011 005 255.0 der Anmelderin bekannt, deren Offenbarungsgehalt vollinhaltlich in die vorliegende Patentanmeldung aufgenommen sein soll.
Alle genannten Merkmale, auch die den Zeichnungen allein zu entnehmenden sowie auch einzelne Merkmale, die in Kombination mit anderen Merkmalen offenbart sind, werden allein und in Kombination als erfindungswesentlich angesehen. Erfindungsgemäße Ausführungsformen können durch einzelne Merkmale oder eine Kombination mehrerer Merkmale erfüllt sein.
Bezugszeichenliste
1 Videoendoskop
2 Endoskopschaft
3, 4 Videooptikeinheit
5, 6 Gehäuse
7 Eingangsfenster
9 Objektiv
1 1 Bildsensoreinheit
13 Bildsensor
14 Flexibler Signalleiter
15 - 15" Signalleiter
16 Auswerte- und Steuerelektronik
17 Leiterträger
18 hermetische Durchführung
21 - 24 Linsen
25 Abdeckfenster
26, 27 Teilprisma
31 Faserrohr
33 Hüllrohr
35 Trägerrohr
41 Prismenhalter
43 Objektivhalter
45 Magnetkupplung
47 äußerer Ringmagnet
48, 48' Polschuh
49 innerer Ringmagnet

Claims

Patentansprüche
1. Videoendoskop (1 ) mit einem längserstreckten Endoskopschaft (2), in dem eine hermetisch eingehauste Videooptikeinheit (3, 4) angeordnet ist, wobei die Videooptikeinheit (3, 4) als Einhaltung ein, insbesondere wenigstens im Wesentlichen zylindrisches, hermetisch abgedichtetes Gehäuse (5, 6) mit einem distal angeordneten Eingangsfenster (7), einem Objektiv (9, 10), einer Bildsensoreinheit (1 1 ) sowie einem oder mehreren Signalleitern (14, 15 - 15", 17) umfasst, wobei das Gehäuse (5, 6) drehfest mit einem äußeren Hüllrohr (33) des Endoskopschafts (2) verbunden ist, wobei die Bildsensoreinheit (1 1 ) im Gehäuse (5, 6) um eine Längsachse des Endoskopschafts (2) drehbar gelagert ist und wenigstens einen Bildsensor (13) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass zur Drehung der Bildsensoreinheit (1 1 ) im Bereich einer distalen Spitze des Endoskopschafts (2) eine Magnetkupplung (45) mit einem äußeren Ringmagnet (47) oder einem äußeren Magnetring und einem inneren Ringmagnet (49) oder einem inneren Magnetring angeordnet ist, der mit dem äußeren Ringmagnet (47) oder Magnetring magnetisch in Wirkverbindung steht, wobei der innere Ringmagnet (49) oder Magnetring im Inneren der Einhau- sung angeordnet und mit der Bildsensoreinheit (11 ) verbunden ist und der äußere Ringmagnet (47) oder Magnetring außerhalb der Einhausung angeordnet und mit einem außerhalb der Ein- hausung angeordneten torsionssteifen Trägerrohr (35) verbunden ist, das gegenüber einem Hüllrohr (33) des Endoskops (1 ) drehbar gelagert ist und an einem proximalen Ende des Endoskops (1 ) mit einer Drehvorrichtung verbunden ist.
Videoendoskop (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Drehvorrichtung am proximalen Ende des Endoskops (1 ) als Magnetkupplung ausgebildet ist.
Videoendoskop nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Videooptikeinheit (3, 4) im Bereich einer distalen Spitze des Endoskopschafts (2) angeordnet ist, wobei das Gehäuse (5, 6) der Videooptikeinheit (3, 4) an seinem proximalen Ende eine das Gehäuse (5, 6) hermetisch abdichtende Durchführung (18, 19) aufweist, durch die der oder die Signalleiter (14, 15 - 15", 17) in den Endoskopschaft (2) hinein durchgeführt ist oder sind.
Videoendoskop (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die proximale hermetische Durchführung (18, 19) des Gehäuses (5) aus einer Hochtemperatur- Mehrlagenkeramik, einem Druckverguss, einem hermetischen Verguss, einem eingelöteten Planglas, einer Lötverbindung und/oder einer Schweißverbindung hergestellt ist.
Videoendoskop (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Videooptikeinheit (4) eine 0°-Blick- richtung, eine fest eingestellte oder in Stufen oder stufenlos einstellbare seitliche Blickrichtung aufweist. 6. Videoendoskop (1 ) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Umlenkprisma (26, 27) mit fester oder einstellbarer Blickrichtung in der Videooptikeinheit (3) angeordnet ist.
Videoendoskop (1 ) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetkupplung (45) zusätzlich zur Einstellung eines Polarwinkels einer seitlichen Blickrichtung der Videooptikeinheit (3) ausgebildet ist, wobei der innere Ringmagnet (49) oder Magnetring mit einem verstellbaren Teil einer Halterung einer seitlich blickenden optischen Baugruppe der Videooptikeinheit (3) verbunden ist und insbesondere in axialer Richtung des Endoskopschafts (2) beweglich gelagert ist.
Videoendoskop (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (5, 6) der Videooptikeinheit (3, 4) an seiner Außenseite angepasst ist, in einen Endoskopschaft (2) eines Videoendoskops (1 ) durch Formschluss und/oder Kraftschluss mit entsprechenden Haltemitteln des Endoskopschafts (2) eingesetzt und gehalten zu werden. 9. Videoendoskop (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Videooptikeinheit (4) eine Blickrichtung von 0° aufweist und der Endoskopschaft (2) wenigstens in einem distalen Bereich biegbar ausgebildet ist. 10. Videoendoskop (1 ) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerrohr (35) wenigstens abschnittsweise biegbar ausgebildet ist, insbesondere als Spiralrohr oder mit einem Spiralrohrabschnitt.
Videoendoskopsystem mit wenigstens einer Videooptikeinheit (3, 4) eines Videoendoskops (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 10 und einem oder mehreren Endoskopen (1 ) mit starren und/oder biegbaren Endoskopschäften (2), in die zur Herstellung eines Videoendoskops (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 10 die wenigstens eine Videooptikeinheit (3, 4) einsetzbar ist.
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