WO2015169696A1 - Endoskop mit schwenkbarer optik - Google Patents

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WO2015169696A1
WO2015169696A1 PCT/EP2015/059576 EP2015059576W WO2015169696A1 WO 2015169696 A1 WO2015169696 A1 WO 2015169696A1 EP 2015059576 W EP2015059576 W EP 2015059576W WO 2015169696 A1 WO2015169696 A1 WO 2015169696A1
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WO
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endoscope
prism holder
magnetic material
adjusting element
prism
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PCT/EP2015/059576
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Inventor
Martin Wieters
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Olympus Winter and Ibe GmbH
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Olympus Winter and Ibe GmbH
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    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B1/00—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor
    • A61B1/00163—Optical arrangements
    • A61B1/00174—Optical arrangements characterised by the viewing angles
    • A61B1/00183—Optical arrangements characterised by the viewing angles for variable viewing angles
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    • A61B1/00—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor
    • A61B1/00064—Constructional details of the endoscope body
    • A61B1/00071—Insertion part of the endoscope body
    • A61B1/0008—Insertion part of the endoscope body characterised by distal tip features
    • A61B1/00096—Optical elements
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B23/00—Telescopes, e.g. binoculars; Periscopes; Instruments for viewing the inside of hollow bodies; Viewfinders; Optical aiming or sighting devices
    • G02B23/24—Instruments or systems for viewing the inside of hollow bodies, e.g. fibrescopes
    • G02B23/2407—Optical details
    • G02B23/2423—Optical details of the distal end
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/04—Prisms

Definitions

  • the invention relates to an endoscope with a pivotable optical system, comprising an endoscope shaft closed distally by a cover glass, an optical system arranged in the endoscope shaft and at least one prism arranged between the cover glass and the optical system, which is arranged in a prism holder which is perpendicular to the longitudinal extension
  • the rotation of the endoscope shaft is pivotally mounted, wherein the prism holder at least partially has a circular circumference with a toothing, in which engages a longitudinally extended and axially reversible in the direction of the longitudinal extent of the endoscope actuator with an at least partially formed tooth complementary structure.
  • Endoscopes and in particular video endoscopes, in which the light entering an operating field at a distal tip of an endoscope shaft of the endoscope is directed to one or more image sensors by an optical system are available in various types.
  • endoscopes with straight-ahead view a so-called 0 ° direction of illumination
  • endoscopes with lateral direction of vision for example a lateral direction of 30 °, 45 °, 70 ° or the like, deviating from the 0 ° direction - have.
  • degree numbers is meant the angle between the central axis of vision and the longitudinal axis of the endoscope shaft.
  • endoscopes or video endoscopes with adjustable lateral direction of view in which the viewing angle, ie the deviation from the straight-ahead view, can be adjusted.
  • the generic endoscopes for the present invention include so-called “swing prisms” or “swing prism assemblies” for adjusting the angle of view.
  • the viewing direction ie the azimuth angle
  • the viewing direction can also be adjusted around the longitudinal axis of the endoscope shaft by rotating the endoscope as a whole about the longitudinal axis of the endoscope shaft.
  • a slip-free change of the Bl ick angle is realized in various ways.
  • prisms are used for this purpose, which are arranged behind a curved cover glass and are arranged on a prism holder which can be rotated about an axis of rotation. These guide the light from different angles to an optical system in the endoscope.
  • To pivot the prism is an axially aligned, elongated actuator, which is designed for example as a rack and engages in a toothing on the prism holder.
  • a direct articulated connection with a hinge on the prism holder is known.
  • Schl intel I can also be used a rotation of the corresponding actuating element, when the actuator has a worm thread, which in teeth on the prism holder intervenes.
  • Corresponding examples are known from US 201 0/0030031 A1.
  • the present invention has the object, a compact design endoscope with simple slip-free and play-free Bl ickwinkelver ein in a wide range of angles to ermöen.
  • an endoscope with a pivotable optical system comprising an endoscope shaft closed distally by a cover glass, an optical system arranged in the endoscope shaft and at least one prism arranged between the cover glass and the optical system, which is arranged in a prism holder which is perpendicular to one the rotation axis arranged to extend the endoscope shaft is pivotally mounted, wherein the prism holder at least partially has a circular circumference with a toothing, in which engages a longitudinally extended and axially reversible in the direction of the longitudinal extension of the endoscope actuator with an at least partially formed tooth complementary structure, which is further developed in that the actuating element is pulled or pressed by means of a magnetic force in the direction of the prism holder or is.
  • the magnetic force is large enough to allow backlash, but also small enough so that an adjustment is still possible with little effort.
  • the actuator comprises a hard magnetic material or a soft magnetic material.
  • a support element which has a bearing surface for the actuator and is disposed between the actuator and the prism holder, a soft magnetic or hard magnetic material and / or the prism holder comprises a soft magnetic or hard magnetic material. In this way, a corresponding magnetic flux between the actuator and a support element for the actuator or the actuator and the prism holder can be achieved, so that the magnetic force can be achieved in a simple manner.
  • the support element and / or the prism holder comprises a soft magnetic material
  • the actuator comprises a hard magnetic material
  • the support element and / or the prism holder comprise a hard magnetic material
  • the actuating element comprises a soft magnetic material
  • a hard magnetic material is in the context of the invention, in particular a ferromagnetic material having a permanent magnetic property understood.
  • a soft magnetic material is understood in particular to mean ferromagnetic materials which can be easily magnetized in a magnetic field, in particular iron or steel with a low carbon content. Proportion of substance.
  • a hard-magnetic material is understood in particular to mean a material which can be permanently magnetized, for example ferromagnets and particularly preferably SmCo or NdFeB-containing magnets.
  • the two parts that interact with each other ie. the adjusting element on the one side and on the other side of the prism holder and / or the support element, be made of hard magnetic material or hard magnetic material.
  • the actuating element, the support element and / or the prism holder at least partially, preferably completely, consist of a plastic with embedded hard magnetic or soft magnetic particles.
  • the hard magnetic particles are SmCo or NdFeB particles. This is a cost-effective and precise production possible.
  • the adjusting element is formed bendable and guided in an at least partially formed around the prism holder around guide channel.
  • German Patent Application 1 0 201 2 220 578 which was filed on January 1, 2001, 201 2 at the German Patent and Trademark Office.
  • This solution combines the advantage of the rack-and-pinion solution, namely a large achievable swivel angle or angle range, with a compact design, since now no rigid tooth rod more must be accommodated.
  • the bendable actuator inserts distally into the already existing space behind the cover glass. The result is a slip-free transmission of a translational movement in a rotational movement in a small space.
  • the adjusting element is preferably formed shear and tensile. In this way, a linear translational movement of the actuating element is implemented without play in a pivoting of the prism holder with the prism.
  • the adjusting element is at least partially formed as a flexible rod, chain or belt.
  • the proximal portion which bends around the prism holder, formed transversely to its longitudinal extent flexible.
  • the tooth complement structure preferably has tooth receptacles which are designed as toothing, as a series of closed tooth receiving openings or as a series of laterally open tooth receiving openings.
  • the series of closed or laterally open tooth receiving openings allow a particularly advantageous thin and flexible and thus compact design of the actuating element, while the formation of teeth allows not only flexibility but also a particularly high shear and tensile strength.
  • the variant with a toothing is preferably formed as involute toothing, which allows a particularly uniform and smooth transmission of force and movement.
  • the recesses or tooth receiving openings do not have to be closed sideways. For easier production, these can also be made as a comb.
  • tärpatented has two lateral rows of teeth.
  • the teeth of the toothing are beveled on the circumference of the prism holder in the direction of engagement.
  • This is in any case given in an involute toothing, in another toothing, in particular in a variant with an actuating element having a series of closed or laterally open tooth receiving openings, also advantageous.
  • This ensures that the engagement of the subsequent tooth is made possible, however, at the base of the tooth with the tooth-receiving openings as little as possible, if any, at all.
  • the magnetic force of the invention also significantly reduces the game.
  • the prism holder is preferably pivotable by more than 60 °, in particular by more than 80 °. This makes it possible to set a wide field of view.
  • the actuating element is at least partially made of a hard magnetic material.
  • the support element for the control element which provides a support of the control element in the direction of the prism holder, may be made at least partially of a ferromagnetic material, for example of a soft magnetic material, so that a magnetic flux is created between the control element and the support element.
  • a force is generated, which pulls the actuating element against a bearing surface of the support element.
  • the force is small enough to make the actuator continues to be displaced, but large enough to hold the actuator securely on the support surface of the support element.
  • a play-free guidance of the actuating element is already possible.
  • the actuator may be made entirely of a hard magnetic material or at least partially made of a hard magnetic material such as SmCo or for example, have only cuboid or cylindrical magnets. Particularly advantageous is the design as a plastic injection molded part with embedded hard magnetic particles.
  • the execution can also be reversed, ie. the actuator is at least partially made of a soft magnetic material and the support of the support element at least partially made of a hard magnetic material.
  • the adjusting element is made of hard magnetic material, or at least partially thereof and the prism holder made of a soft magnetic, for example, ferromagnetic material, so that attract these two parts and the teeth is free of play.
  • the choice of material can be reversed, ie. the actuator or the rack may be ferromagnetic or soft magnetic and the prism holder or the gear hard magnetic.
  • the invention can be compensated in particular also further manufacturing fluctuations in the Zahngeometriefertigung and the game and a decentration of a rotary bearing of the gear or the prism holder.
  • the invention also makes possible a very small-sized endoscope with a pivotable optics.
  • Fig. 1 is a schematic cross-sectional view through the distal part of an endoscope according to the invention.
  • Fig. 2 is a schematic sectional view of part of an endoscope according to the invention in a front view.
  • Fig. 1 is an endoscope 1 according to the invention with a pivoting prism arrangement shown schematically in cross section.
  • the distal end of the endoscope shaft 4, which is closed to the outside by a cladding tube 6, is formed by a cover glass 1 0, which hermetically seals the interior.
  • Behind the cover glass 1 0 a prism holder 1 6 is arranged, which is pivotable about an axis of rotation 1 8, which extends transversely, in particular perpendicular to the longitudinal extension of the endoscope shaft 4.
  • the prism holder 16 holds a prism 14 and also with-pivoted materialsl inse 1 2.
  • It is also an annular cavity 24 is shown, which is present so that the prism holder 1 6 with its toothing 22 has room for rotation. Further details of the housing at the distal tip of the endoscope shaft 4 of the endoscope 1 are not shown for the sake of clarity.
  • the inlet lens 1 2 and the prism After light has passed through the cover glass 1 0, the inlet lens 1 2 and the prism, it passes to an exit lens 9, which forwards the light to the optical system 8 of the endoscope 1.
  • This may be a combination of lenses with a video sensor or image sensor or a set of reverse lenses that redirects the light to the proximal end and optionally a camera head and / or an eyepiece.
  • the geometry of Prisma 1 4, prism holder 1 6 and cover glass 1 0 is broken.
  • the distance between cover glass 1 0 and entrance lens 1 2 is greater than when looking vertically down.
  • the angles of the boundary surfaces of the cover glass 1 0 in relation to the ceramicsl inse 1 2 are different in the different positions I. This effect is caused by the mechanics with which the prism holder 1 6 is pivotable.
  • the prism holder 16 is formed in a substantially circular manner with at least one circular peripheral portion 20, which is partially covered by a circumferential number. 22 has.
  • FIG. Figure 1 shows the straight-ahead view with the rack 40 shown in its most retracted position.
  • the rack 40 To pivot the viewing angle to 90 °, the rack 40 must be moved linearly axially in the direction of the cover glass 1 0.
  • the rack 40 projects significantly beyond the prism holder 16.
  • the cover glass 1 0 is provided in the extension of the rack 40 with a slight curvature to provide space for the rack 40 accordingly.
  • the rack or the adjusting element 40 from a hard magnetic material or has a hard magnetic material.
  • the actuator 40 in the distal end region, where the toothing 42 is provided or provided the tooth complementary structure 42 with hard magnetic material. It is preferably an injection molded part.
  • the prism holder 1 6 comprehensive toothing 22 or the prism holder is then accordingly soft magnetic material or has soft magnetic material. As a result, a magnetic flux is generated, which ensures that the adjusting element 40 and the prism holder 1 6 tighten, so that the adjustment of the prism holder is possible without play.
  • FIG. 1 Another variant is optionally shown with dashed or dotted lines.
  • a permanent magnet 41 in Cuboid shape provided in the control element 40 and a ring-shaped soft magnetic portion 43 in the prism holder 1 6.
  • Figure 2 shows a schematic Thomasdargna a part of an endoscope according to the invention in a front view. From the front then, for example, the entrance lens 1 2 can be seen, which is arranged on the prism holder 16. In the upper region of the prism holder 1 6, the toothing 22 is shown, which is in engagement with the toothing 42 and the tooth complementary structure 42 of the actuating element 40.
  • the adjusting element 40 is arranged in a guide or a guide channel 44.
  • the guide channel 44 has a support element 46, on the bearing surface 47 corresponding projections of the actuating element 40 rest.
  • the adjusting element 40 may comprise hard-magnetic materials which stand in the magnetic flux with soft-magnetic material from the support element 46.
  • the soft magnetic materials are here, for example, preferably arranged below the support surface 47.
  • a particularly precise production is possible if the support element 46 and / or the adjusting element 40 are manufactured as injection-molded parts.
  • a partially flexible control element 40 can be realized in order, for example, to be able to use a symmetrical cover glass 10 and thus to adapt the optical properties of the different directions of view.
  • a partially flexible control element 40 can be realized in order, for example, to be able to use a symmetrical cover glass 10 and thus to adapt the optical properties of the different directions of view.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Endoskop (1) mit schwenkbarer Optik, umfassend einen distal durch ein Abdeckglas (10) abgeschlossenen Endoskopschaft (4), ein im Endoskopschaft (4) angeordnetes optisches System (8) sowie wenigstens ein zwischen dem Abdeckglas (1 0) und dem optischen System (8) angeordnetes Prisma (14), das in einem Prismenhalter (16) angeordnet ist, der um eine senkrecht zur Längserstreckung des Endoskopschafts (4) angeordnete Drehachse (18) schwenkbar gelagert ist, wobei der Prismenhalter (16) wenigstens abschnittsweise einen kreisförmigen Umfang (20) mit einer Zahnung (22) aufweist, in die ein längserstrecktes und axial in Richtung der Längserstreckung des Endoskopschafts (4) reversibel verschiebbares Stellelement (40) mit einer wenigstens abschnittsweise ausgebildeten Zahnkomplementärstruktur (42) eingreift. Das erfindungsgemäße Endoskop (1) zeichnet sich dadurch aus, dass das Stellelement (40) mittels einer Magnetkraft in Richtung des Prismenhalters (16) gezogen oder gedrückt wird oder ist.

Description

Endoskop mit schwenkbarer Optik Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Endoskop mit schwenkbarer Optik, umfassend einen distal durch ein Abdeckglas abgeschlossenen Endoskopschaft, ein im Endoskopschaft angeordnetes optisches System sowie wenigstens ein zwischen dem Abdeckglas und dem optischen System angeordnetes Prisma, das in einem Prismenhalter angeordnet ist, der um eine senkrecht zur Längserstreckung des Endoskop- schafts angeordnete Drehachse schwenkbar gelagert ist, wobei der Prismenhalter wenigstens abschnittsweise einen kreisförmigen Umfang mit einer Zahnung aufweist, in die ein längserstrecktes und axial in Richtung der Längserstreckung des Endoskopschafts reversibel verschiebbares Stellelement mit einer wenigstens abschnittsweise ausgebildeten Zahnkomplementärstruktur eingreift.
Endoskope, und insbesondere Videoendoskope, bei denen das an einer distalen Spitze eines Endoskopschafts des Endoskops eintretende Licht eines Operationsfeldes durch ein optisches System auf einen oder mehrere Bildsensoren gelenkt wird, sind in verschiede- nen Ausführungen bekannt. So gibt es Endoskope mit Geradeausbl ick, einer so genannten 0°-Bl ickrichtung, oder Endoskope mit seitlicher Bl ickrichtung, die beispielsweise eine seitl iche Bl ickrichtung von 30°, 45°, 70° oder ähnliches abweichend von der 0°-Bl ickrich- tung aufweisen . H ierbei ist mit den genannten Gradzahlen der Winkel zwischen der zentralen Bl ickachse und der Längsachse des En- doskopschafts gemeint. Weiter gibt es Endoskope bzw. Videoendo- skope mit verstellbarer seitl icher Bl ickrichtung, bei denen der Blickwinkel, also die Abweichung von dem Geradeausblick, einstellbar ist. Die für die vorliegende Erfindung gattungsgemäßen Endoskope umfassen sogenannte „Schwenkprismen" oder „Schwenkprismenanordnungen" zur Verstellung des Blickwinkels.
Neben einer Einstellung des Blickwinkels, also der Abweichung vom Geradeausblick, kann auch die Bl ickrichtung, also der Azimutwinkel, um die Längsachse des Endoskopschafts eingestellt werden, indem das Endoskop als Ganzes um die Längsachse des Endoskopschafts gedreht wird .
Eine schlupffreie Änderung des Bl ickwinkels wird auf verschiedene Weise realisiert. In einigen Endoskopen kommen hierzu Prismen zum Einsatz, die hinter einem gekrümmten Abdeckglas angeordnet sind und auf einer um eine Drehachse drehbaren Prismenhalter angeordnet sind . Diese leiten das Licht aus verschiedenen Blickwinkeln weiter zu einem optischen System im Endoskop. Zur Ver- schwenkung des Prismas dient ein axial ausgerichtetes, längserstrecktes Stellelement, das beispielsweise als Zahnstange ausgeführt ist und in eine Zahnung am Prismenhalter eingreift. Auch eine direkte gelenkige Verbindung mit einem Scharnier am Prismenhalter ist bekannt. Schl ießl ich kann auch eine Drehung des entsprechenden Stellelements verwendet werden, wenn das Stellelement ein Schneckengewinde aufweist, das in Zähne an dem Prismenhalter eingreift. Entsprechende Beispiele sind aus US 201 0/0030031 A1 bekannt.
Bei diesen Lösungen ist die schlupffreie und spielfreie Drehung des Stellelements mit einem Schneckengetriebe aufwändig zu erzeugen, während die Steuerung mit einem axial linear bewegl ichen Stellglied entweder viel Platz an der distalen Spitze benötigt, um einen großen Bl ickwinkel zu erreichen, oder aber bei wenig vorhandenem Platz der einstellbare Stellwinkel sehr begrenzt ist.
Demgegenüber liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein kompaktbauendes Endoskop mit einfacher schlupffreier und spielfreier Bl ickwinkelverstellung in einem großen Blickwinkelbereich zu ermögl ichen .
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Endoskop mit schwenkbarer Optik, umfassend einen distal durch ein Abdeckglas abgeschlossenen Endoskopschaft, ein im Endoskopschaft angeordnetes optisches System sowie wenigstens ein zwischen dem Abdeckglas und dem optischen System angeordnetes Prisma, das in einem Prismenhalter angeordnet ist, der um eine senkrecht zur Längserstreckung des Endoskopschafts angeordnete Drehachse schwenkbar gelagert ist, wobei der Prismenhalter wenigstens abschnittsweise einen kreisförmigen Umfang mit einer Zahnung aufweist, in die ein längserstrecktes und axial in Richtung der Längserstreckung des Endoskopschafts reversibel verschiebbares Stellelement mit einer wenigstens abschnittsweise ausgebildeten Zahnkomplementärstruktur eingreift, das dadurch weitergebildet ist, dass das Stellelement mittels einer Magnetkraft in Richtung des Prismenhalters gezogen oder gedrückt wird oder ist.
Hierdurch kann die Bl ickwinkelverstellung schlupffrei und spielfrei durchgeführt werden . Insbesondere ist es bevorzugt, wenn die Magnetkraft groß genug ist, um eine Spielfreiheit zu ermöglichen, aber auch klein genug, so dass eine Verstellung noch mit wenig Kraftaufwand möglich ist.
Vorzugsweise umfasst das Stellelement einen hartmagnetischen Werkstoff oder einen weichmagnetischen Werkstoff. Durch diese Maßnahme ist eine sehr einfache und kostengünstige Konstruktion und Fertigung möglich . Vorzugsweise umfasst ein Auflageelement, das eine Auflagefläche für das Stellelement aufweist und zwischen dem Stellelement und dem Prismenhalter angeordnet ist, einen weichmagnetischen oder hartmagnetischen Werkstoff und/oder der Prismenhalter einen weichmagnetischen oder hartmagnetischen Werkstoff. Hierdurch kann ein entsprechender magnetischer Fluss zwischen dem Stellelement und einem Auflageelement für das Stellelement bzw. dem Stellelement und dem Prismenhalter erzielt werden, so dass auf einfache Weise die Magnetkraft erzielt werden kann .
Besonders bevorzugt ist es, wenn das Auflageelement und/oder der Prismenhalter einen weichmagnetischen Werkstoff umfasst, wobei das Stellelement einen hartmagnetischen Werkstoff umfasst oder dass das Auflageelement und/oder der Prismenhalter einen hartmagnetischen Werkstoff umfassen, wobei das Stellelement einen weichmagnetischen Werkstoff umfasst.
Unter einem hartmagnetischen Werkstoff wird im Rahmen der Erfindung insbesondere ein ferromagnetischer Werkstoff, der eine dauermagnetische Eigenschaft hat, verstanden . Unter einem weichmagnetischen Werkstoff werden insbesondere ferromagnetische Materialien verstanden, die sich in einem Magnetfeld leicht magnetisieren lassen, wie insbesondere Eisen oder Stahl mit niedrigem Kohlen- Stoffanteil . Unter einem hartmagnetischen Material wird insbesondere ein Material verstanden, das sich dauermagnetisieren lässt, beispielsweise Ferromagnete und besonders bevorzugt SmCo- oder NdFeB-haltige Magnete. Bei Verwendung von nicht zu stark magne- tisierten Dauermagneten bzw. hartmagnetischen Werkstoffen können auch die beide miteinander agierenden Teile, d .h . das Stellelement auf der einen Seite und auf der anderen Seite der Prismenhalter und/oder das Auflageelement, aus hartmagnetischem Werkstoff sein bzw. hartmagnetischen Werkstoff umfassen .
Besonders bevorzugt ist es, wenn das Stellelement, das Auflageelement und/oder der Prismenhalter wenigstens teilweise, vorzugsweise vollständig, aus einem Kunststoff mit eingebetteten hartmagnetischen oder weichmagnetischen Partikeln bestehen . Dieses hat den Vorteil , dass das Stellelement, das Auflageelement und/oder der Prismenhalter sehr genau gefertigt werden können, beispielsweise als Kunstoffspritzgussteile, in denen die hartmagnetischen Partikel oder die weichmagnetischen Partikel eingebettet sind . Es handelt sich beispielsweise bei den hartmagnetischen Partikeln um SmCo- oder NdFeB-Partikel . Hiermit ist eine kostengünstige und präzise Fertigung möglich .
Vorzugsweise ist das Stellelement biegbar ausgebildet und in einem wenigstens abschnittsweise um den Prismenhalter herum ausgebildeten Führungskanal geführt. Hierzu wird insbesondere auf die deutsche Patentanmeldung 1 0 201 2 220 578 der Anmelderin verwiesen, d ie am 1 2.1 1 .201 2 beim Deutschen Patent- und Markenamt eingereicht wurde.
Diese Lösung vereinigt den Vorteil der Zahnstangenlösung, näml ich einen großen erreichbaren Schwenkwinkel bzw. Bl ickwinkelbereich, mit einer kompakten Bauweise, da nunmehr keine starre Zahnstan- ge mehr untergebracht werden muss. Das biegbare Stellelement fügt sich distal in den ohnehin vorhandenen Raum hinter dem Ab- deckglas ein . Es ergibt sich eine schlupffreie Übertragung einer translatorischen Bewegung in eine rotatorische Bewegung auf kleinem Raum .
Das Stellelement ist vorzugsweise schub- und zugfest ausgebildet. Auf diese Weise wird eine lineare Translationsbewegung des Stellelements spielfrei in eine Verschwenkung des Prismenhalters mit dem Prisma umgesetzt.
Vorzugsweise ist das Stellelement wenigstens abschnittsweise als flexible Stange, Kette oder Riemen ausgebildet. Dabei ist der proximale Abschnitt, der sich um den Prismenhalter biegt, quer zu seiner Längserstreckung flexibel ausgebildet.
Die Zahnkomplementärstruktur weist vorzugsweise Zahnaufnahmen auf, die als Zahnung, als Reihe von geschlossenen Zahnaufnahmeöffnungen oder als Reihe von seitlich offenen Zahnaufnahmeöffnungen ausgebildet sind . Die Reihen von geschlossenen oder seitlich offenen Zahnaufnahmeöffnungen erlauben eine besonders vorteilhafte dünne und flexible und somit kompakte Ausbildung des Stellelements, während die Ausbildung als Zahnung neben einer Flexibilität auch eine besonders hohe Schub- und Zugfestigkeit erlaubt. Die Variante mit einer Zahnung ist vorzugsweise als Evolventenverzahnung ausgebildet, die eine besonders gleichmäßige und ruckelfreie Kraft- und Bewegungsübertragung erlaubt. Die Aussparungen bzw. Zahnaufnahmeöffnungen müssen seitl ich nicht geschlossen sein . Zur einfacheren Fertigung können diese auch als Kamm gefertigt werden . Es kann beispielsweise auch beidseitig um einen Mittelsteg je eine Reihe von als Einkerbungen oder Einbuchtungen ausgebildeten Öffnungen vorgesehen sein . Die Zahnkomplemen- tärstruktur weist in diesem Fall zwei seitl iche Reihen von Zähnen auf. Beim Verschieben des Stellelements mit der Zahnkomplementärstruktur wird durch den Eingriff der Zähne der rotatorisch gelagerte Prismenhalter um seine Achse gedreht.
Vorteilhafterweise sind die Zähne der Zahnung am Umfang des Prismenhalters in Eingriffsrichtung abgeschrägt. Dies ist bei einer Evolventenverzahnung ohnehin gegeben, bei einer anderen Verzahnung, insbesondere in einer Variante mit einem Stellelement, das eine Reihe von geschlossenen oder seitlich offenen Zahnaufnahmeöffnungen aufweist, auch von Vorteil . Hierdurch wird erreicht, dass der Eingriff des nachfolgenden Zahns ermögl icht wird jedoch am Grund des Zahnes mit den Zahnaufnahmeöffnungen möglichst wenig bis gar kein Spiel entsteht. Durch die erfindungsgemäße Magnetkraft wird zudem das Spiel deutlich verringert.
Der Prismenhalter ist vorzugsweise um mehr als 60°, insbesondere um mehr als 80°, verschwenkbar. So ist ein großer Bl ickwinkelbereich einstellbar.
Um die Führung des Stellelements und insbesondere einer Zahnstange, die als Stellelement dient, zu verbessern, wird das Stellelement zumindest teilweise aus einem hartmagnetischen Material ausgeführt. Das Auflageelement für das Stellelement, das eine Auflage des Stellelementes in Richtung des Prismenhalters vorsieht, kann zumindest teilweise aus einem ferromagnetischen Material hergestellt sein, beispielsweise aus einem weichmagnetischen Material , so dass zwischen dem Stellelement und dem Auflageelement ein magnetischer Fluss entsteht. Durch den magnetischen Fluss wird eine Kraft erzeugt, die das Stellelement gegen eine Auflagefläche des Auflageelements zieht. Hierbei ist die Kraft klein genug, um das Stellelement weiterhin verschiebbar zu gestalten, jedoch groß genug, um das Stellelement sicher auf der Auflagefläche des Auflageelements zu halten . Hierdurch wird schon eine spielfreie Führung des Stellelements ermöglicht.
Zudem kann ein oberer Anschlag einer Führung, also eine Führung oberhalb des Stellelements wegfallen, da das Stellelement auf der unteren Fläche gehalten wird . Hierdurch kann Bauraum gespart werden .
Das Stellelement kann vollständig aus einem hartmagnetischen Werkstoff oder zumindest teilweise aus einem hartmagnetischen Werkstoff wie beispielsweise SmCo gefertigt sein oder beispielsweise nur quader- oder zylinderförmige Magnete aufweisen . Besonders vorteilhaft ist die Ausführung als Kunststoffspritzgussteil mit eingebetteten hartmagnetischen Partikeln .
Die Ausführung kann auch umgekehrt erfolgen, d .h . das Stellelement ist wenigstens teilweise aus einem weichmagnetischen Material und die Auflage des Auflageelements wenigstens teilweise aus einem hartmagnetischen Material .
Zudem ist eine Ausführung möglich, bei der das Stellelement aus hartmagnetischem Material ist, oder wenigstens teilweise hieraus und der Prismenhalter aus einem weichmagnetischen beispielsweise ferromagnetischen Material, so dass sich diese beiden Teile anziehen und die Verzahnung spielfrei ist. Auch bei dieser Ausführungsform kann die Materialwahl umgedreht werden, d .h . das Stellelement bzw. die Zahnstange kann ferromagnetisch bzw. weichmagnetisch sein und der Prismenhalter bzw. das Zahnrad hartmagnetisch . Durch die Erfindung können insbesondere auch weitere Fertigungsschwankungen bei der Zahngeometriefertigung sowie das Spiel und eine Dezentrierung einer rotatorischen Lagerung des Zahnrades bzw. des Prismenhalters ausgeglichen werden .
Durch die Erfindung ist auch ein sehr kleinbauendes Endoskop mit schwenkbarer Optik mögl ich .
Weitere Merkmale der Erfindung werden aus der Beschreibung erfindungsgemäßer Ausführungsformen zusammen mit den Ansprüchen und den beigefügten Zeichnungen ersichtl ich . 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 eine schematische Querschnittsdarstellung durch den distalen Teil eines erfindungsgemäßen Endoskops und
Fig . 2 eine schematische Schnittsdarstellung eines Teils eines erfindungsgemäßen Endoskops in einer Ansicht von vorne.
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 ein erfindungsgemäßes Endoskop 1 mit einer Schwenk- prismenanordnung schematisch im Querschnitt dargestellt. Das distale Ende des Endoskopschafts 4, der nach außen hin durch ein Hüllrohr 6 abgeschlossen wird, wird durch ein Abdeckglas 1 0 gebildet, das den Innenraum hermetisch abschließt. Hinter dem Abdeckglas 1 0 ist ein Prismenhalter 1 6 angeordnet, der um eine Drehachse 1 8 verschwenkbar ist, die quer, insbesondere senkrecht zur Längserstreckung des Endoskopschafts 4 verläuft. Der Prismenhalter 16 hält ein Prisma 14 sowie eine ebenfalls mit-verschwenkte Eintrittsl inse 1 2. Es ist ferner ein ringförmiger Hohlraum 24 gezeigt, der vorhanden ist, damit der Prismenhalter 1 6 mit seiner Zahnung 22 Platz zum Verdrehen hat. Weitere Details des Gehäuses an der d istalen Spitze des Endoskopschafts 4 des Endoskops 1 sind der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt.
Nachdem Licht durch das Abdeckglas 1 0, die Eintrittslinse 1 2 und das Prisma hindurchgetreten ist, gelangt es zu einer Austrittslinse 9, die das Licht zum optischen System 8 des Endoskops 1 weiterleitet. Dies kann eine Linsenkombination mit einem Videosensor bzw. Bildsensor sein oder ein Satz von Umkehrlinsen, die das Licht bis zum proximalen Ende und gegebenenfalls einem Kamerakopf und/oder einem Okular weiterleitet.
Die Geometrie von Prisma 1 4, Prismenhalter 1 6 und Abdeckglas 1 0 ist gebrochen . Bei einem Geradeausblick, wie er in Fig . 1 dargestellt ist, ist der Abstand zwischen Abdeckglas 1 0 und Eintrittslinse 1 2 größer als bei einem Blick senkrecht nach unten . Auch die Winkel der Grenzflächen des Abdeckglases 1 0 in Bezug auf die Eintrittsl inse 1 2 sind in den verschiedenen Stellungen unterschiedl ich . Dieser Effekt wird hervorgerufen durch die Mechanik, mit der der Prismenhalter 1 6 verschwenkbar ist. Der Prismenhalter 1 6 ist im Wesentlichen kreisförmig mit zumindest einem kreisförmigen Umfangsab- schnitt 20 ausgebildet, der abschnittsweise eine umfängl iche Zah- nung 22 aufweist. In diese Zahnung 22 greift eine Zahnung 42 einer starren Zahnstange 40 ein, die proximal, also vom Handgriff her, eine lineare axiale Bewegung, dargestellt durch einen geraden Doppelpfeil , vermittelt. Durch die axiale l ineare Bewegung der Zahnstange 40 wird der Prismenhalter 16 gedreht, was durch einen gekrümmten Doppelpfeil am Prismenhalter 1 6 dargestellt ist.
In Fig . 1 ist der Geradeausbl ick dargestellt, wobei die Zahnstange 40 in ihrer am weitesten zurückgezogenen Position dargestellt ist. Zur Verschwenkung des Blickwinkels bis 90° muss die Zahnstange 40 in Richtung auf das Abdeckglas 1 0 linear axial weiterbewegt werden . Dabei ragt im Endzustand die Zahnstange 40 deutlich über den Prismenhalter 1 6 hinaus. Aus diesem Grund ist das Abdeckglas 1 0 in der Verlängerung der Zahnstange 40 mit einer schwachen Krümmung versehen, um entsprechend Platz für die Zahnstange 40 zu schaffen .
Erfindungsgemäß ist nun beispielsweise die Zahnstange bzw. das Stellelement 40 aus einem hartmagnetischen Werkstoff bzw. weist einen hartmagnetischen Werkstoff auf. Besonders bevorzugt ist das Stellelement 40 im distalen Endbereich, dort wo die Zahnung 42 vorgesehen ist bzw. die Zahnkomplementärstruktur 42 mit hartmagnetischem Werkstoff versehen . Es handelt sich vorzugsweise um ein Spritzgussteil . Die den Prismenhalter 1 6 umfassende Zahnung 22 oder der Prismenhalter ist entsprechend dann aus weichmagnetischem Material bzw. weist weichmagnetisches Material auf. Hierdurch wird ein magnetischer Fluss erzeugt, der dafür sorgt, dass das Stellelement 40 und der Prismenhalter 1 6 sich anziehen, so dass die Verstellung des Prismenhalters spielfrei möglich ist.
Zudem ist eine weitere Variante optional mit gestrichelten bzw. gepunkteten Linien dargestellt. Hierbei sind ein Dauermagnet 41 in Quaderform, im Stellelement 40 und ein ringabschnittsförmiger weichmagnetischer Abschnitt 43 im Prismenhalter 1 6 vorgesehen.
Figur 2 zeigt eine schematische Schn ittdarstellung eines Teils eines erfindungsgemäßen Endoskops in einer Frontansicht. Von vorne ist dann beispielsweise die Eintrittslinse 1 2 zu erkennen, die auf dem Prismenhalter 16 angeordnet ist. Im oberen Bereich des Prismenhalters 1 6 ist die Zahnung 22 dargestellt, die im Eingriff mit der Zahnung 42 bzw. der Zahnkomplementärstruktur 42 des Stellelements 40 ist. In d iesem Ausführungsbeispiel ist das Stellelement 40 in einer Führung bzw. einem Führungskanal 44 angeordnet. Der Führungskanal 44 weist ein Auflageelement 46 auf, auf dessen Auflagefläche 47 entsprechende Auskragungen des Stellelements 40 aufliegen .
In dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 2 kann das Stellelement 40 hartmagnetische Materialien umfassen, die im magnetischen Fluss mit weichmagnetischem Material aus dem Auflageelement 46 stehen . Die weichmagnetischen Materialen sind hier beispielsweise vorzugsweise unterhalb der Auflagefläche 47 angeordnet.
Eine besonders präzise Fertigung ist dann möglich, wenn das Auflageelement 46 und/oder das Stellelement 40 als Spritzgusteile gefertigt sind .
Anstelle einer starren Zahnstange 40 bzw. eines starren Stellelements 40 kann auch ein zum Teil flexibles Stellelement 40 real isiert sein, um beispielsweise ein symmetrisches Abdeckglas 1 0 verwenden zu können und damit die optischen Eigenschaften der verschiedenen Bl ickrichtungen anzupassen . Hierzu wird insbesondere auf die DE 1 0 201 2 220 578 der Anmelderin verwiesen . 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 erfindungswesentl ich angesehen . Erfindungsgemäße Ausfüh- rungsformen können durch einzelne Merkmale oder eine Kombination mehrerer Merkmale erfüllt sein .
Bezugszeichenliste
1 Endoskop
4 Endoskopschaft
6 Hüllrohr
8 optisches System
9 Austrittslinse
1 0 Abdeckglas
1 2 Eintrittslinse
14 Prisma
1 6 Prismenhalter
1 8 Drehachse
20 kreisförmiger Umfangsabschnitt
22 Zahnung
24 Hohlraum
40 Stellelement
41 Dauermagnet
42 Zahnkomplementärstruktur
43 weichmagnetischer Abschnitt
44 Führungskanal
46 Auflageelement
47 Auflagefläche
48 Zahnaufnahme

Claims

Patentansprüche
1 . Endoskop (1 ) mit schwenkbarer Optik, umfassend einen distal durch ein Abdeckglas (1 0) abgeschlossenen Endoskopschaft (4), ein im Endoskopschaft (4) angeordnetes optisches System (8) sowie wenigstens ein zwischen dem Abdeckglas (10) und dem optischen System (8) angeordnetes Prisma (14), das in einem Prismenhalter (16) angeordnet ist, der um eine senkrecht zur Längserstreckung des Endoskopschafts (4) angeordnete Drehachse (18) schwenkbar gelagert ist, wobei der Prismenhalter (16) wenigstens abschn ittsweise einen kreisförmigen Umfang (20) mit einer Zahnung (22) aufweist, in die ein längserstrecktes und axial in Richtung der Längserstreckung des Endoskopschafts (4) reversibel verschiebbares Stellelement (40) mit einer wenigstens abschnittsweise ausgebildeten Zahnkomplementärstruktur (42) eingreift, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellelement (40) mittels einer Magnetkraft in Richtung des Prismenhalters (16) gezogen oder gedrückt wird oder ist.
2. Endoskop (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Stellelement einen hartmagnetischen Werkstoff oder einen weichmagnetischen Werkstoff umfasst.
3. Endoskop (1 ) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Auflageelement (46), das eine Auflagefläche (47) für das Stellelement (40) aufweist und zwischen dem Stellelement (40) und dem Prismenhalter (1 6) angeordnet ist, einen weichmagnetischen oder hartmagnetischen Werkstoff umfasst und/oder der Prismenhalter (1 6) einen weichmagnetischen oder hartmagnetischen Werkstoff umfasst.
4. Endoskop (1 ) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Auflageelement (46) und/oder der Prismenhalter (16) einen weichmagnetischen Werkstoff umfasst, wobei das Stellelement (40) einen hartmagnetischen Werkstoff umfasst.
5. Endoskop (1 ) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Auflageelement (46) und/oder der Prismenhalter (16) einen hartmagnetischen Werkstoff umfasst, wobei das Stellelement (40) einen weichmagnetischen Werkstoff umfasst.
6. Endoskop (1 ) nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellelement (40), das Auflageelement (46) und/oder der Prismenhalter (1 6) wenigstens teilweise, vorzugsweise vollständig, aus einem Kunststoff mit eingebetteten hartmagnetischen oder weichmagnetischen Partikeln besteht.
7. Endoskop (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellelement (40) schub- und zugfest ausgebildet ist.
8. Endoskop (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch ge- kennzeichnet, dass die Zahnkomplementärstruktur (42) Zahnauf- nahmen (48) aufweist, die als Zahnung, als Reihe von geschlossenen Zahnaufnahmeoffnungen oder als Reihe von seitl ich offenen Zahnaufnahmeöffnungen ausgebildet sind.
9. Endoskop (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Zähne der Zahnung (22) am Umfang (20) des Prismenhalters (1 6) in Eingriffsrichtung abgeschrägt sind .
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