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WO2012107065A1 - Endoskop mit einem kopfstück und drehbarem schaftrohr - Google Patents

Endoskop mit einem kopfstück und drehbarem schaftrohr Download PDF

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WO2012107065A1
WO2012107065A1 PCT/EP2011/006103 EP2011006103W WO2012107065A1 WO 2012107065 A1 WO2012107065 A1 WO 2012107065A1 EP 2011006103 W EP2011006103 W EP 2011006103W WO 2012107065 A1 WO2012107065 A1 WO 2012107065A1
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light guide
proximal
endoscope
light source
coupled
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PCT/EP2011/006103
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French (fr)
Inventor
Peter Schouwink
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Olympus Winter and Ibe GmbH
Original Assignee
Olympus Winter and Ibe GmbH
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Publication date
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    • G02B23/2484—Arrangements in relation to a camera or imaging device

Definitions

  • the invention relates to an endoscope referred to in the preamble of claim 1 and a head piece for it.
  • the object of the present invention is to avoid the problems mentioned in a generic endoscope.
  • the head piece is rotatably coupled to the shaft part.
  • the coupling of the LED light source to the annular end face of the proximal light guide results in a distribution of the LED light source over a ring of larger circumference. A strong heat concentration is thereby avoided and the resulting heat can be dissipated more easily.
  • the head piece can be easily removed, e.g. To connect with another shaft part, or to make it easier to clean.
  • the features of claim 2 are provided. This makes it possible that the light conveyed by the light guide is transmitted through the coupling surface, so the separation point between the proximal and the distal light guide on a larger cross-sectional area and thus with lower light density. The losses occurring at this point therefore have less effect, as well as disturbing mismatches. Heat losses from light losses at this point are also reduced. If the entire proximal light guide, which runs in the head piece, is of larger cross-section, be also reduces the problems in the coupling of the light at its proximal end face accordingly.
  • the LED light source can be z. B. in the axial direction radically coupled to the end face of the proximal light guide.
  • a beam deflecting device the z. B. by prisms or with a bent light guide can be realized, allows an arrangement of the LED light source radially outside the proximal light guide. This means that the LED light source is located on a larger radius and thus has more space available.
  • the LED light source forming individual LEDs can thus be arranged at a greater circumferential distance. This facilitates the construction and in turn, in turn, the heat dissipation, since z. B. larger heatsink are possible.
  • an elastic seal is provided, which is arranged in the region of the coupling between the light guide and the optical system and due to their elasticity ensures a very good light-tight seal to effectively suppress the disturbing over-irradiation of the light.
  • Fig. 2 is an enlarged view of the light guide of the endoscope of
  • Fig. 1 shows an endoscope 1, consisting of a shaft part 2 and a head piece 3, which abut separable in a coupling surface 4 together.
  • the shaft part 2 is surrounded by a housing 5 shown in dashed lines and the head part 3 of a housing also shown in broken lines 6.
  • the coupling surface 4 summarizes the housing 6 of the head piece 3 with a flange 7 on the housing 5 of the shaft part 2 and thus provides a Rotary guide, which allow a clean-guided rotation of the parts 2 and 3 of the endoscope 1 against each other.
  • a locking device can releasably secure the illustrated rotatable connection.
  • the rotation takes place about the axis of an optical system which consists of two parts, namely an objective 20 arranged in the head part 3 and an image conductor 21 arranged in the shaft part 2.
  • the objective 20 has a proximal system tube 8 and the image guide 21 has a distal system tube 9 on.
  • highly schematic lenses 10 are indicated in the system tubes 8 and 9, respectively.
  • the image conductor 21 may be formed as an eyepiece and in the main part of its length as an image guide with rod lenses in its proximal end portion lying towards the coupling surface 4.
  • the system tubes 8 and 9 may be closed at their ends lying to the coupling surface with windows to seal the sensitive image conductors 20 and 21.
  • the lens 20 is the lens of a camera 1 1.
  • the lens of the endoscope 1 which is oriented obliquely, so z. B. at an angle of 30 ° to the axis of the image guide looks.
  • the image taken by this lens is transmitted through the optical systems 20 and 21 to the proximal end that passes through the proximal end of the optical system proximal system tube 8 is formed.
  • the video camera 11 is arranged, which is connected to lines not shown outside for image transmission. Between the image conductors 20 and 21, the image must be transmitted without interference even at different angles of rotation. For this purpose, an exact coaxial alignment of the two system tubes 8, 9, is required.
  • system tubes 8 and 9 run concentrically formed optical fiber parts in the form of a proximal system tube 8 disposed proximal light guide 12 and a disposed outside the distal system tube 9 distal light guide 13.
  • all optical fibers are formed as glass fiber bundles, which are arranged rotationally symmetrical.
  • the distal optical fiber 13 is, as shown, of relatively small thickness.
  • the proximal light guide 12 is formed substantially thicker.
  • a conical ring 14 is arranged at the proximal end of the distal light guide 13, which captures the light arriving in the proximal light guide 12 on a large surface after passing through the gap on the coupling surface 4 with a correspondingly large cross section and conical to the smaller cross section of the distal light guide 13 reduced.
  • This cone ring is preferably formed as shown in FIG. 2 with conical fibers 15 and thus operates very low loss. It may be formed integrally with the distal light guide 13 or as an independent component.
  • the proximal end face of the proximal light guide 12 is formed as a coaxially circumferential ring.
  • an LED light source 17 is coupled, which is also arranged annularly and which is advantageously provided with heat sinks, not shown.
  • the light source is connected via a prismatic ring 18 and an intermediate ring 19, both of which are e.g. Made of glass, coupled at right angles.
  • the LED light source 17 therefore radiates radially inwards in order to radiate parallel to the axis through the light guide 12, 13 after deflection in the prism 18.
  • the parts 17, 18 and 19 may each be annular, or as a single circumferentially spaced components. This is especially true for the LED light source 17, which advantageously consists of individual LEDs, which are spaced at a distance of z. B. 20 ° are arranged.
  • a further prism may first be arranged, which redirects the light direction in the axial direction. This prism could then be connected by an LED light source radiating in the axial direction. All of these possibilities can be advantageous, in particular with regard to the heat dissipation from the LEDs, that is to say the arrangement of heat sinks, in particular with respect to an equally possible arrangement of LEDs directly on the end face of the proximal light guide 12.

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Abstract

Ein Endoskop (1) mit einem Schaftteil (2), das von einem optischen System (21) und einem Lichtleiter (13) durchlaufen ist und an dessen proximalem Ende ein Kopfstück (3) befestigt ist, in dem eine an das optische System (20, 21) gekuppelte Videokamera (11) und eine an den Lichtleiter (12, 13) gekuppelte LED-Lichtquelle (17) angeordnet sind, ist dadurch gekennzeichnet, dass das Kopfstück (3) an einer das Endoskop (1) durchsetzenden Kupplungsfläche (4) um die Achse des optischen Systems (20, 21) drehbar am Schaftteil (2) befestigt ist, dass die distale Stirnfläche des im Kopfstück (3) angeordneten proximalen Lichtleiters (12) und die proximale Stirnfläche des im Schaftteil (2) angeordneten Lichtleiters (13) konzentrisch ringförmig mit dem selben Radius ausgebildet sind und dass die LED-Lichtquelle (17) an die ringförmige proximale Stirnfläche des proximalen Lichtleiters (12) gekuppelt ist.

Description

ENDOSKOP MIT EINEM KOPFSTÜCK UND DREHBAREM SCHAFTROHR
Die Erfindung betrifft ein Endoskop der im Oberbegriff des Anspruches 1 genannten Art und ein Kopfstück dafür.
Bei Endoskopen mit proximal angeordneter Videokamera wird diese gern in einem trennbaren Kopfstück angeordnet, das zu Zwecken der Reinigung und der Wartung abnehmbar oder zur Wahl einer anderen Kombination auswechselbar gestaltet sein kann. Eine LED-Lichtquelle, die bei Endoskopen zunehmend verwendet wird, ist ebenfalls in diesem Kopfstück gut angeordnet, z. B. auch hinsichtlich der Versorgungsanschlüsse.
Die DE 10 2008 055 629 AI zeigt ein gattungsgemäßes Endoskop, das diese Bauweise zeigt. Diese bekannte Konstruktion weist jedoch eine Reihe von Nachteilen auf. Der Lichtleiter ist um die Kupplungsstelle herum außerhalb des Endoskopes verlegt. Dies ergibt eine technisch aufwändige Konstruktion. Die Kamera ist nicht gegenüber dem Schaftteil drehbar, was bei einem Endoskop mit seitlich blickendem Objektiv von Nachteil ist. Ferner bereitet die Anordnung der LED-Lichtquelle im Kopfstück Probleme bei der Abführung der anfallenden Wärme.
BESTÄTIGUNGSKOPIE Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, bei einem gattungsgemäßen Endoskop die genannten Probleme zu vermeiden.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Kennzeichnungsteils des Anspruches 1 und des Anspruches 6 gelöst.
Erfindungsgemäß ist das Kopfstück drehbar an das Schaftteil gekuppelt. Damit lassen sich die bekannten Probleme bei schrägblickenden Endoskopen beseitigen, bei denen bei einer Änderung der Blickrichtung durch Drehen des Schaftteiles das Bild verdreht wird und die Kamera entsprechend entgegengedreht werden kann, um das Bild wieder aufzurichten. An der Kupplungsfläche ist der das Endoskop durchlaufende Lichtleiter getrennt, wobei beide Lichtleiterteile an der Kupplungsfläche passend zueinander fluchtende Ringe ausbilden, die unabhängig von der Drehstellung eine Lichtübertragung ermöglichen. Die Ankupplung der LED-Lichtquelle an die ringförmige Stirnfläche des proximalen Lichtleiters ergibt eine Verteilung der LED-Lichtquelle über einen Ring größeren Umfanges. Eine starke Wärmekonzentration wird dadurch vermieden und die entstehende Wärme kann leichter abgeführt werden. Das Kopfstück kann leicht abgenommen werden, um es z.B. mit einem anderen Schaftteil zu verbinden, oder um es leichter reinigen zu können.
Vorteilhaft sind die Merkmale des Anspruches 2 vorgesehen. Hierdurch wird ermöglicht, dass das vom Lichtleiter beförderte Licht durch die Kupplungsfläche, also die Trennstelle zwischen dem proximalen und dem distalen Lichtleiter auf größerer Querschnittsfläche übertragen wird und somit mit geringerer Lichtdichte. Die an dieser Stelle auftretenden Verluste wirken sich daher weniger aus, e- benso wie störende Fehlanpassungen. Durch Lichtverluste auftretende Erwärmungen an dieser Stelle werden ebenso verringert. Wenn der gesamte proximale Lichtleiter, der im Kopfstück verläuft, von größerem Querschnitt ist, werden auch die Probleme bei der Einkupplung des Lichtes an seiner proximalen Stirnfläche entsprechend verringert.
Die LED-Lichtquelle kann z. B. in axialer Richtung strahlend an die Stirnfläche des proximalen Lichtleiters gekuppelt werden. Vorteilhaft sind jedoch die Merkmale des Anspruches 3 vorgesehen. Eine Strahlumlenkeinrichtung, die z. B. mittels Prismen oder mit einem abgebogenen Lichtleiter verwirklicht werden kann, ermöglicht eine Anordnung der LED-Lichtquelle radial außerhalb des proximalen Lichtleiters. Das bedeutet, dass die LED-Lichtquelle auf einem größerem Radius liegt und somit mehr Platz zur Verfügung hat. Gemäß Anspruch 4 die LED-Lichtquelle bildende einzelne LED's können somit in größerem Um- fangsabstand angeordnet sein. Das erleichtert die Konstruktion und insbesondere wiederum auch die Wärmeabfuhr, da z. B. größere Kühlkörper möglich sind.
Vorteilhaft gemäß Anspruch 5 ist eine elastische Dichtung vorgesehen, die im Bereich der Kupplung zwischen dem Lichtleiter und dem optischen System angeordnet ist und aufgrund ihrer Elastizität für eine sehr gut lichtdichte Abdichtung sorgt, um das störende Überstrahlen des Lichtes wirksam zu unterdrücken.
Ein erfindungsgemässes Kopfstück ist in Anspruch 6 angegeben.
In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise und schematisch dargestellt. Es zeigen:
Fig. 1 einen Achsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Endoskop im Bereich der Kupplungsstelle und
Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung des Lichtleiters des Endoskopes der
Fig. 1. Fig. 1 zeigt ein Endoskop 1, bestehend aus einem Schaftteil 2 und einem Kopfstück 3, die in einer Kupplungsfläche 4 trennbar aneinander stoßen.
Das Schaftteil 2 ist von einem gestrichelt dargestellten Gehäuse 5 umgeben und das Kopfteil 3 von einem ebenfalls gestrichelt dargestellten Gehäuse 6. Im Bereich der Kupplungsfläche 4 fasst das Gehäuse 6 des Kopfstückes 3 mit einem Flansch 7 über das Gehäuse 5 des Schaftteiles 2 und vermittelt somit eine Drehführung, die eine sauber geführte Drehung der Teile 2 und 3 des Endoskopes 1 gegeneinander ermöglichen. Eine nicht dargestellte Verriegelungseinrichtung kann die dargestellte drehbare Verbindung lösbar sichern.
Die Drehung erfolgt um die Achse eines optischen Systems, das aus zwei Teilen besteht, nämlich einem im Kopfteil 3 angeordneten Objektiv 20 und einem im Schaftteil 2 angeordneten Bildleiter 21. Das Objektiv 20 weist ein proximales Systemrohr 8 und der Bildleiter 21 weist ein distales Systemrohr 9 auf. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind in den Systemrohren 8 und 9 jeweils stark schematisierte Linsen 10 angedeutet. Dabei kann der Bildleiter 21 in seinem proximalen, zur Kupplungsfläche 4 hin liegenden Endteil als Okular und im Hauptteil seiner Länge als Bildleiter mit Stablinsen ausgebildet sein. In nicht dargestellter Weise können die Systemrohre 8 und 9 an ihren zur Kupplungsfläche liegenden Enden mit Fenstern verschlossen sein, um die empfindlichen Bildleiter 20 und 21 abzudichten.
Das Objektiv 20 ist das Objektiv einer Kamera 1 1. Am distalen, in Fig. 1 nicht mehr dargestellten distalen Ende des Schaftteiles 2, sitzt vor dem Ende des Bildleiters 21, z. B. im Endstück des distalen Systemrohres 9, ein nicht dargestelltes weiteres Objektiv, das Objektiv des Endoskopes 1, das schrägblickend ausgerichtet ist, also z. B. in einem Winkel von 30 ° zur Achse des Bildleiters blickt. Das von diesem Objektiv aufgenommene Bild wird durch die optischen Systeme 20 und 21 bis zum proximalen Ende übertragen, das durch das proximale Ende des proximalen Systemrohrs 8 gebildet ist. Dort ist die Videokamera 11 angeordnet, die mit nicht dargestellten Leitungen nach draußen zur Bildübertragung verbunden ist. Zwischen den Bildleitern 20 und 21 muss das Bild auch bei unterschiedlichen Drehwinkeln störungsfrei übertragen werden. Dazu ist eine exakt koaxiale Ausrichtung der beiden Systemrohre 8, 9, erforderlich.
Außerhalb der Systemrohre 8 und 9 verlaufen konzentrisch ausgebildete Lichtleiterteile in Form eines außerhalb des proximalen Systemrohres 8 angeordneten proximalen Lichtleiters 12 und eines außerhalb des distalen Systemrohres 9 angeordneten distalen Lichtleiters 13. Im Ausführungsbeispiel sind alle Lichtleiter als Glasfaserbündel ausgebildet, die rotationssymmetrisch angeordnet sind.
Der distale Lichtleiter 13 ist, wie dargestellt, von relativ geringer Dicke. Der proximale Lichtleiter 12 ist wesentlich dicker ausgebildet. Um dies auszugleichen ist am proximalen Ende des distalen Lichtleiters 13 ein Kegelring 14 angeordnet, der das im proximalen Lichtleiter 12 auf großer Fläche ankommende Licht nach Durchtritt durch den Spalt an der Kupplungsfläche 4 mit entsprechend großem Querschnitt auffangt und konisch auf den kleineren Querschnitt des distalen Lichtleiters 13 reduziert. Dieser Kegelring ist vorzugsweise wie dies die Fig. 2 zeigt mit konischen Fasern 15 ausgebildet und arbeitet somit sehr verlustarm. Er kann einstückig mit dem distalen Lichtleiter 13 oder als selbständiges Bauteil ausgebildet sein.
An dem Spalt zwischen dem proximalen Lichtleiter 12 und dem Kegelring 14 kann an der Kupplungsfläche 4 Licht nach innen austreten und durch den dort befindlichen Spalt zwischen den Systemrohren 8 und 9 nach innen in den das optische System 20, 21 gelangen. Dies würde zu starker Lichtüberstrahlung des übertragenen Bildes führen. Um dies zu verhindern ist in dem Spalt zwischen den Systemrohren 8 und 9 eine elastische Dichtung in Form des dargestellten, z. B. aus Gummi bestehenden O-Ringes 16 angeordnet. An der Kupplungsfläche 4 liegen sich in der dargestellten Anordnung die distale Stirnfläche des proximalen Lichtleiters 12 und die proximale Stirnfläche des Kegelringes 14 ringförmig fluchtend gegenüber. An der distalen Stirnfläche des proximalen Lichtleiters 12 können jedoch auch vereinzelte beabstandete Lichtquellen angeordnet sein, die in jeder Drehstellung von dem Kegelring 14 aufgefangen würden.
Bei der dargestellten Ausführungsform ist auch die proximale Stirnfläche des proximalen Lichtleiters 12 als koaxial umlaufender Ring ausgebildet. Dort ist eine LED-Lichtquelle 17 angekuppelt, die ebenfalls ringförmig angeordnet ist und die vorteilhaft mit nicht dargestellten Kühlkörpern versehen ist.
Im Ausführungsbeispiel ist die Lichtquelle über einen prismatischen Ring 18 und einen Zwischenring 19, die beide z.B. aus Glas bestehen, im rechten Winkel angekuppelt. Die LED-Lichtquelle 17 strahlt also radial nach innen, um nach Um- lenkung im Prisma 18 achsparallel durch den Lichtleiter 12, 13, zu strahlen. Die Teile 17, 18 und 19 können jeweils ringförmig ausgebildet sein, oder auch als einzelne über den Umfang beabstandete Komponenten. Dies trifft insbesondere für die LED-Lichtquelle 17 zu, die vorteilhaft aus einzelnen LED's besteht, die in einem Abstand von z. B. 20° angeordnet sind.
In einer weiteren, ebenfalls sehr vorteilhaften Ausführung, kann anstelle der LED-Lichtquelle 17 zunächst ein weiteres Prisma angeordnet sein, das die Lichtrichtung wieder in Achsrichtung umlenkt. An dieses Prisma könnte dann eine in Achsrichtung strahlende LED-Lichtquelle anschließen. Alle diese Möglichkeiten können insbesondere hinsichtlich der Wärmeabfuhr von den LED's, also der Anordnung von Kühlkörpern, vorteilhaft sein, insbesondere gegenüber einer ebenfalls möglichen Anordnung von LED's unmittelbar auf der Stirnfläche des proximalen Lichtleiters 12.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:
1. Endoskop (1) mit einem Schaftteil (2), das von einem optischen System (21) und einem Lichtleiter (13) durchlaufen ist und an dessen proximalem Ende ein Kopfstück (3) befestigt ist, in dem eine an das optische System (20, 21) gekuppelte Videokamera (11) und eine an den Lichtleiter (12, 13) gekuppelte LED-Lichtquelle (17) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Kopfstück (3) an einer das Endoskop (1) durchsetzenden Kupplungsfläche (4) um die Achse des optischen Systems (20, 21) drehbar am Schaftteil (2) befestigt ist, dass die distale Stirnfläche des im Kopfstück (3) angeordneten proximalen Lichtleiters (12) und die proximale Stirnfläche des im Schaftteil (2) angeordneten Lichtleiters (13) konzentrisch ringförmig mit dem selben Radius ausgebildet sind und dass die LED-Lichtquelle (17) an die ringförmige proximale Stirnfläche des proximalen Lichtleiters (12) gekuppelt ist.
2. Endoskop nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die distale Stirnfläche des proximalen Lichtleiters (12) größer ist, als der Querschnitt des distalen Lichtleiters (13) im Abstand zur Kupplungsfläche (4), wobei der proximale Endbereich (14) des distalen Lichtleiters (13) sich im Querschnitt in proximaler Richtung erweiternd ausgebildet ist.
3. Endoskop nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die LED-Lichtquelle (17) über eine Strahlumlenkungsein- richtung (18) an den Lichtleiter (12) gekuppelt ist.
4. Endoskop nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die LED-Lichtquelle (17) einzelne, umfangsverteilt angeordnete LED's aufweist.
5. Endoskop nach einem vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Kupplungsfläche (4) eine elastische Dichtung (16) zwischen dem Lichtleiter (12, 13, 14) und dem optischen System (20, 21) angeordnet ist.
6. Kopfstück (3) eines Endoskopes (1) nach einem der Ansprüche 1 - 5.
PCT/EP2011/006103 2011-02-11 2011-12-06 Endoskop mit einem kopfstück und drehbarem schaftrohr Ceased WO2012107065A1 (de)

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