WO2003043489A2 - Vorrichtung zum positionieren zumindest eines optischen bauelements innerhalb eines endoskopischen systems - Google Patents

Vorrichtung zum positionieren zumindest eines optischen bauelements innerhalb eines endoskopischen systems Download PDF

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WO2003043489A2
WO2003043489A2 PCT/EP2002/012705 EP0212705W WO03043489A2 WO 2003043489 A2 WO2003043489 A2 WO 2003043489A2 EP 0212705 W EP0212705 W EP 0212705W WO 03043489 A2 WO03043489 A2 WO 03043489A2
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component
housing
pivoted
pivot axis
beam path
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Ulrich Kehr
Siegfried HÖFIG
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Karl Storz Gmbh & Co. Kg
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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
    • A61B1/00188—Optical arrangements with focusing or zooming features
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    • A61B1/00163—Optical arrangements
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    • A61B1/00183—Optical arrangements characterised by the viewing angles for variable viewing angles
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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
    • A61B1/00195—Optical arrangements with eyepieces

Definitions

  • the invention relates to a device for positioning at least one optical component within an endoscopic system, with a housing through which an optical axis of the endoscopic system runs, and in which the at least one component is arranged, which is substantially parallel to a longitudinal axis of the The pivoting axis of the housing can be pivoted into the beam path and pivoted out of the beam path again, the at least one component being arranged on a support which can be pivoted about the pivot axis.
  • a device is known from DE 197 13 276 AI.
  • an optical component is understood to mean, for example, lenses, filters, diaphragms, polarizers and the like, which can be used in endoscope optics. Without restricting generality, an optical component can also comprise an assembly of the aforementioned elements.
  • an endoscopic system can be, for example, an endoscope in which the device mentioned at the beginning is integrated.
  • the beam path of the endoscopic system that propagates along the optical axis can be the beam path of illuminating light that propagates from proximal to distal and / or the beam path of observation light that propagates from distal to proximal.
  • a special application of the present invention is the use of an initially mentioned device in an endoscope for photodynamic diagnosis, photodynamic therapy or for fluorescence diagnosis.
  • the at least one optical component is usually a color filter in order to enable high-contrast observation of the tissue to be examined free of background radiation of the excitation light which interferes with the observation and which superimposes the observation light.
  • conventional observation of the tissue range with white light is desired, so that such color filters should not only be easily inserted into the beam path, but should also be removable again.
  • the device for positioning components within endoscopic systems known from DE 197 13 276 A1 mentioned in one embodiment has a turret wheel which can be rotated in the housing of the device about the longitudinal central axis of the housing.
  • the turret wheel carries three optical components distributed in one plane, which can be swiveled in and out again about the longitudinal axis of the housing as a swivel axis in the beam path of the endoscopic system.
  • the longitudinal axis of the housing runs parallel to the optical axis, but is spaced from it.
  • this is disadvantageous, in particular in the case of an endoscope, since in an endoscope the optical axis coincides with the longitudinal center axis of the sometimes thin shaft of the endoscope.
  • the diameter of the housing would have to be approximately the same if the diameter of the turret wheel remained unchanged and cannot be reduced due to the predetermined size of the optical components can be enlarged to 1.5 times, which would have the disadvantage of a very space-consuming device transverse to the longitudinal axis.
  • the distance between a respective center of the optical components to the pivot axis is disadvantageously relatively small due to the design of the carrier as a turret wheel, so that the adjustment path of an actuator to be applied by the operator of the device is very large in order to pivot the respective component into and out of the beam path.
  • This gap is often delimited in the axial direction by other components of the endoscopic system, for example imaging lenses or diaphragms.
  • the gap for the component to be pivoted in and out should, if possible, be only slightly larger in the direction of the optical axis than the axial dimension of this component. Due to the fact that the at least one component can be pivoted about a pivot axis running transversely to the optical axis and the pivoting range associated therewith, the at least one component requires a gap width in the axial direction which significantly exceeds the axial dimension of the component.
  • the disadvantage of this known device is therefore a design limitation of the optical system due to the considerable pivoting range of the component.
  • the invention is therefore based on the object of developing a device of the type mentioned at the outset in such a way that the disadvantages mentioned above are avoided, that in particular the housing of the device can be made as small as possible depending on the dimension of the at least one component, and a small size Adjustment path of an actuating element for pivoting the at least one component results.
  • this object is achieved with respect to the device mentioned at the outset in that a minimum distance between an inner wall of the housing and the pivot axis is smaller than a maximum distance between the pivot axis and an outer edge of the at least one component.
  • the at least one optical component as in the known device mentioned at the outset, can be pivoted about a pivot axis running parallel to the longitudinal axis of the housing, the turret wheel replaced by a carrier which avoids the disadvantages of the turret wheel, in that a minimum distance between an inner wall of the housing and the pivot axis is smaller than a maximum distance between the pivot axis "and an outer edge of the at least one component.
  • the pivot axis of the at least one component in contrast to the known turret wheel closer to the inner wall of the housing, which means that any driver elements of an actuating device can be arranged close to the inner wall of the housing, which leads to a structurally simple actuating device, and at the same time can be arranged close to the pivot axis, which results in a short actuation path
  • the at least one component can be pivoted into and out of the beam path about a pivot axis running parallel to the optical axis, so that the gap provided for this component can also be swung in Direction of the longitudinal axis are designed to be as narrow as it corresponds to the axial dimension or thickness of the optical component.
  • a dimension of the interior of the housing from the longitudinal axis to the inner wall of the housing in the pivot plane of the at least one component is approximately 1.5 to 2 times as large as the largest dimension of the at least one component in the pivot plane.
  • an optimally minimized size of the housing of the device is achieved depending on the dimension of the at least one component.
  • this corresponds to Diameter of the interior of the housing, for example, about three times the diameter of the optical component.
  • a distance of the outer edge of the at least one component from the pivot axis lies in the range between approximately half to approximately three quarters of a dimension of the interior of the housing from the longitudinal axis to the inner wall of the housing, preferably this distance is approximately two thirds the specified dimension.
  • This measure has the advantage that a very large pivoting movement of the at least one component can be achieved with a particularly small adjustment path of any actuator, thereby enabling the device according to the invention to be switched between the pivoted-in and the pivoted-out positions of the component.
  • At least two components are arranged in the housing, and a separate carrier is assigned to each of these two components.
  • the carriers are arranged at approximately the same axial position with respect to the longitudinal axis.
  • the pivot axes of the carriers are offset from one another by approximately 90 ° in the circumferential direction of the housing.
  • This measure in particular together with the above-mentioned embodiment, has the advantage that, with a minimal size of the housing of the device, the at least two components arranged in axially approximately the same position can be pivoted into and out of the beam path, thereby enabling the three switching states already mentioned become.
  • the carriers are arranged at axially different positions with respect to the longitudinal axis.
  • This measure has the advantage that two optical components can also be swiveled into the beam path at the same time, for example a filter and a polarizer, or a filter and an aperture, or two filters.
  • This measure can be combined not only alternatively, but also cumulatively with the above-mentioned embodiments, for example two components are arranged with their supports at the same axial position, while a further pair of components is then arranged axially spaced from the first pair.
  • a gap which is twice as large can be sufficient to pivot the four components into or out of the beam path.
  • an actuating mechanism which can be operated from outside the housing and which has at least one drive element which interacts with at least one driver element arranged on the carrier is provided for pivoting the at least one component, the distance of the at least one driver element from the pivot axis being small compared to the Distance of a center of the at least one component from the pivot axis.
  • this measure has the advantage that the driver element and the drive element can be arranged in the immediate vicinity of the housing wall in order to achieve a non-positive connection or force transmission between the at least one drive element and the at least one driver element.
  • a non-positive connection between the drive element and the driver element can be effected in the form of a mechanical connection (pin-hole), or, as is provided in a further preferred embodiment, a magnetic force transmission can be provided in the form of a magnetic coupling.
  • the actuating mechanism has an actuator on which at least one drive element is provided for each carrier, the drive elements interacting with the driver elements in such a way that when the actuator is adjusted from an initial position in which both components are out of the beam path are pivoted out into a first operating position in which one component is pivoted into the beam path, and when the actuator is moved from the starting position into a second operating position opposite the first operating position, the other component is pivoted into the beam path.
  • the advantage here is that only one actuator is required to selectively pivot the at least two optical components into or out of the beam path, or to pivot both components out of the beam path. As a result, the handling of the device according to the invention is further improved because it is possible to switch between the operating states of the device even faster.
  • the respective pivoted-out component is held in the pivoted-out position essentially by the interaction of the respective at least one drive element with the respective at least one driver element in the first and second operating positions.
  • the advantage here is that no components increasing the susceptibility to malfunction of the actuating mechanism are required in order to hold the at least two components in position in the pivoted-in or pivoted-out position.
  • the actuator can be locked in the starting position, the first and / or the second operating position.
  • the actuator can be released by the user without the actuator and thus the at least one component automatically becoming undesired, for example due to Gravity, misaligned.
  • the actuator is adjustable in the circumferential direction of the housing and has an operating lever.
  • the advantage here is that the operation or actuation of the device according to the invention is made possible in a very easy-to-use, essentially fatigue-free manner.
  • the at least one drive element and the at least one driver element are designed as magnetically acting elements and interact magnetically through the housing.
  • This measure has the advantage that the housing of the device as a whole can be made hermetically sealed, i.e. has no openings which have to be closed by means of seals, as a result of which the device according to the invention is suitable for sterilization in an autoclave. Furthermore, the device can be integrated in the remaining housing of an endoscopic system, for example an endoscope, so that the endoscopic system or endoscope as a whole can be formed with a hermetically sealed housing.
  • FIG. 1 shows an overall side view of an endoscopic system in the form of an endoscope
  • FIG. 2 shows section A in FIG. 1 in longitudinal section on an enlarged scale compared to FIG. 1, FIG. 2 being a section along line II-II in FIG. 3;
  • FIG. 3 shows a section along the line III-III in FIG. 2, the eyepiece cup being omitted in FIG. 2;
  • FIGS. 4a) to 4c) three schematic representations of three operating states of a device used in the endoscopic system in FIG. 1 for positioning optical components in the endoscopic system, FIGS. 4a) to c) a section along the line IV-IV in Fig. 2 correspond.
  • FIG. 1 shows an endoscope provided with the general reference number 10 as an endoscopic system for the photodynamic diagnosis or for the fluorescence diagnosis. Details of the endoscope 10 are shown in FIGS. 2 and 3, to which reference is also made below. The representation of the endoscope 10 in FIG. 1 is schematic and is only intended to serve as an explanation here.
  • the endoscope 10 has an elongated shaft 12, in which an optical imaging system (not shown in more detail) comprising a plurality of lenses arranged one behind the other or from an ordered optical fiber bundle and an unordered fiber bundle for the illumination light guide are contained.
  • a distal end 14 of the shaft 12 forms the end on the light entry side for observation light or the end on the light exit side for illuminating light.
  • An optical head 18 or eyepiece adjoins a proximal end 16 of the shaft 12 and has an eyepiece cup 20 at its proximal end.
  • the endoscope 10 has a device provided with the general reference symbol 22 for positioning at least one optical component within the endoscope 10, which is described in more detail below with reference to FIGS. 2 and 3.
  • the device 22 has a housing 24.
  • the housing 24 is round in cross section here, and is firmly connected to a housing 26 of the optical head 18, which is likewise round in cross section.
  • the housing 24 is also hermetically sealed, ie an interior 28 of the housing 24 is hermetically sealed from the outside environment.
  • the housing 24 has a light passage opening 32, which is hermetically sealed by a cover glass 34.
  • "Hermetically sealed” means that the endoscope 10 is sterically sealed in an autoclave. is lisizable without contamination or moisture can penetrate into the interior 28.
  • At least one optical component is in the housing 24, and in the present exemplary embodiment two optical components 40 and 42 are arranged in the housing.
  • the optical components 40 and 42 are, for example, two filters for different spectral ranges.
  • the optical component 40 can be pivoted about a pivot axis 44, which runs essentially, here exactly parallel to the longitudinal axis 36 or the optical axis 38, into the beam path, which is indicated in FIG. 2 by arrows 45, and can be pivoted out again from the beam path , FIGS. 2 and 3 show the optical component 40 in the state pivoted into the beam path.
  • the optical component 42 is pivoted out of the beam path.
  • the optical component 42 can be pivoted into and out of the beam path about a pivot axis 46, which likewise runs parallel to the longitudinal axis 36 or the optical axis 38.
  • the components 40 and 42 are arranged in the axially identical position with respect to the longitudinal axis 36.
  • the pivot axis 46 is offset with respect to the pivot axis 44 in the circumferential direction of the housing 24 by approximately 90 °.
  • the component 40 is arranged on or fastened to a carrier 48 which is pivotably mounted about the pivot axis 44 by means of a pin 50 on the housing 24 of the device 22.
  • the carrier 48 has a first section 52 and a second section 54.
  • the second section 54 serves as an enclosure of the optical component 40 and is considered to belong to the optical component 40 in the present description. However, it is also possible to fasten the component without the section 54 to the section 52, so that the carrier 48 means only the section 52.
  • the carrier 48 is generally elongated and points in the direction of the longitudinal axis 36, i.e. in the axial direction, a thickness that corresponds approximately to the thickness of the optical component 40.
  • the carrier 48 extends essentially continuously straight across the longitudinal axis 36.
  • the carrier 48 has a largest dimension a in the swivel plane of the optical component 40 (drawing plane in FIG. 3), which is smaller than or equal to a largest dimension d of the component 40 in the swivel plane.
  • the largest dimension d ie in the present case the configuration of a circular component 40, the diameter of the component 40, is also understood in the present case including the additional dimension of the second section 54 of the carrier 48 which surrounds the component 40.
  • the dimension a of the carrier 48 can thus also be as large as the diameter of the component 40 including the second section 54. This dimension is denoted by d in FIG. 3.
  • the carrier 48 in the shown Embodiment essentially has the shape of a rectangle, the carrier can also, for example, extend to the largest diameter of the second section 54, as indicated by a dash-dotted line 56.
  • the carrier 48 on the side which approaches the housing 24 when the component 40 is pivoted out of the beam path does not protrude or does not protrude significantly from the optical component 40, so that the carrier 48 does not protrude from the housing 24 comes into contact before the component 40 is pivoted completely out of the beam path.
  • a distance between a center point 58 of the component 40, which coincides with the longitudinal axis 36 or with the optical axis 38 in the state pivoted into the beam path, or an outer edge 59 from the pivot axis 44 is greater than half the dimension r of the interior 28 of the Housing 24 from the longitudinal axis 36 to an inner wall 60 of the housing 24 in the pivot plane of the component 40.
  • the distance between the center 58 of the component 40 and the pivot axis 44 is preferably in the range between approximately half the dimension r, ie half the radius of the interior 28 of the housing 24, to approximately three quarters of the dimension r of the interior 28 of the housing 24 from the longitudinal axis 36 to the inner wall 60 of the housing 24.
  • the distance of the center point 58 of the component 40 from the pivot axis 44 is approximately two thirds of the dimension r.
  • the dimension r of the interior 28 of the housing 24 from the longitudinal axis 36 to the inner wall 60 of the housing 24 in the pivoting plane of the component 40 is approximately 1.5 to 2 times as large as the dimension d, i.e. the diameter d of the component 40 (in the exemplary embodiment shown including the dimension of the second section 54 of the carrier 48). This choice of the dimension r of the interior 28 of the housing 24 is thus just sufficient that the component 40 can be pivoted completely out of the beam path, as indicated in FIG. 3 by broken lines of the component 40.
  • this choice of the dimension r of the interior 28 of the housing 24 enables the second component 42 to be arranged in the axially the same position as the optical component 40 in the housing 24, and also enables this component 42 to be pivoted completely out of the beam path with minimal housing dimensions.
  • the component 42 is arranged on a separate carrier 62 which, in the exemplary embodiment shown, is identical to the carrier 48 and therefore does not have to be described in more detail here.
  • the carrier 62 like the components 40 and 42, lies in the same axial position as the carrier 48 with respect to the longitudinal axis 36, only the pivot axis 46 of the carrier 62 being offset from the pivot axis 44 of the carrier 48 in the circumferential direction of the housing 24 by approximately 90 ° is arranged.
  • a smallest distance c of the pivot axis 46 from the inner wall 60 of the housing 24 is smaller than a greatest distance b of the pivot axis 46 to an outer edge 63 of the component 42 which is peripheral here.
  • one of the two components 40 and 42 can optionally be pivoted into the beam path, as will be described in more detail later.
  • a gap s in the direction of the longitudinal axis 36 which is provided for positioning the components 40 and 42 in the beam path, can be chosen so small that the gap s essentially the axial dimension or thickness of the Components 40 and 42 corresponds.
  • the device 22 builds not only transversely to the longitudinal axis 36, but also in the direction of the longitudinal axis 36, i.e. axial, very small.
  • An actuating mechanism 64 for pivoting the components 40 and 42 in and out of the beam path of the endoscope 10 is described in more detail below with reference to FIGS. 1 to 4.
  • S is the magnetic south pole and N is the magnetic north pole.
  • the distance of each driver element 66 and 68 from the pivot axis 44 is small compared to the distance of the center 58 of the component 40 from the pivot axis 44.
  • the carrier 48 is thus designed as a two-sided, here straight lever, one lever arm through the distance between the driver elements 66, 68 and the pivot axis 44, and the other lever arm of which is formed by the distance between the pivot axis 44 and the center point 58 of the component 40.
  • the ratio of the lever arm lengths is approximately 1: 4 in the exemplary embodiment shown.
  • Corresponding driver elements 70 and 72 are arranged on the carrier 62 and are positioned with respect to the pivot axis 46 in the same way as the driver elements 66 and 68 with respect to the pivot axis 44.
  • the driver elements 66, 68 are arranged on the side of the pivot axis 44 facing away from the component 40, just as the driver elements 70 and 72 are arranged on the carrier 62 on the side of the pivot axis 46 opposite the component 42.
  • the actuating mechanism 64 has an actuator 74 in the form of an adjusting ring which surrounds the housing 24 and is inhibited by means of O-rings 75 and 77 in order to produce an adjustment resistance which is favorable for handling.
  • a plurality of drive elements 76 and 79 are arranged on the actuator 74.
  • Four drive elements 79 are assigned to the driver elements 66 and 68 of the carrier 48, while four drive elements 79 are assigned to the driver elements 70 and 72 of the Carrier 62 are assigned.
  • the drive elements 76 and 79 are firmly connected to the actuator 74.
  • the actuator 74 can be •; be adjusted in the circumferential direction of the housing 24 in both directions of rotation about the longitudinal axis 36th
  • the drive elements 76 and 79 are likewise designed as magnetically acting elements, for example small magnets, and interact magnetically with the driver elements 66, 68 and 70, 72 through the housing 24.
  • the polarization or the poles of the drive elements 76 and 79 are again designated S and N.
  • the actuator 74 has an operating lever 78 which can be actuated, for example, with the thumb.
  • the actuation mechanism 64 enables three operating positions of the device 22.
  • FIG. 4a shows a starting position in which both components 40 and 42 are swung out of the beam path.
  • the components 40 and 42 are held in the pivoted-out position essentially solely by the magnetic interaction between the drive elements 76 and 79 and the driver elements 66, 68 and 70, 72.
  • a position-fixed additional magnet 80 is optionally provided in the housing for further position fixing.
  • the actuator 74 is adjusted counterclockwise (FIG. 4b), the component 42 is moved through the magnetic entrainment effect between the drive elements 79 and the driver elements 70 and 72 is pivoted into the beam path, while the component 40 is held in the pivoted-out position due to the magnetic interaction between the driver elements 66 and 68 and the drive elements 76 assigned to them.
  • the adjustment path of the actuator 74 for switching over or pivoting the component 42 into the beam path is very small, that is to say significantly less than the path covered by the component 42 when it is folded over.
  • the component 42 is pivoted out of the beam path again by adjusting the actuator 74 clockwise again to the starting position shown in FIG. 4a).
  • the actuator 74 clockwise to FIG. 4c
  • the component 40 can be pivoted into the beam path while the component 42 again due to the magnetic interaction between the driver elements 70, 72 and the associated drive elements 79, possibly with the support of the additional magnet 80, is held in the pivoted-out position.
  • the actuator 74 out of the second operating position shown in FIG. 4c) into the starting position shown in FIG. 4a) the component 40 is pivoted out of the beam path again.
  • the actuator 74 can be locked in the starting position, the first and second operating positions.
  • the drive elements 76 and 79 in the form of the magnets are chosen with regard to the polarization of the magnets so that they with the corresponding driver elements 66, 68 and 70, 72 in the pivoted-in position of the component 40 and 42 have a complete frictional connection, while the drive elements 76 in the pivoted-out state of the components 40 and 42 cooperate with the respective driver elements 66, 68 and 70, 72 so that they have a torque on the respective carrier 48 and 62, respectively Exercise towards the pivoted-out position, whereby the components 40 and 42 are held in their pivoted-out position.

Abstract

Eine Vorrichtung (22) zum Positionieren zumindest eines opti-schen Bauelements (40, 42) innerhalb eines endoskopischen Sys-tems weist ein Gehäuse (24) auf, durch das eine optische Achse (38) des endoskopischen Systems verläuft, und in dem das zumin-dest eine Bauelement (40, 42) angeordnet ist, das um eine im wesentlichen parallel zu einer Längsachse (36) des Gehäuses (24) verlaufende Schwenkachse (44, 46) in den Strahlengang ein-schwenkbar und aus dem Strahlengang wieder ausschwenkbar ist, wobei das zumindest eine Bauelement (40, 42) an einem um die Schwenkachse (44, 46) verschwenkbaren Träger (48, 62) angeord-net ist. Ein kleinster Abstand einer Innenwand (60) des Gehäu-ses (24) von der Schwenkachse (44, 46) ist kleiner als ein größter Abstand der Schwenkachse (44, 46) zu einer Außenkante (63) des zumindest einen Bauelements (40, 42).

Description

Vorrichtung zum Positionieren zumindest eines optischen Bauelements innerhalb eines endoskopischen Systems
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Positionieren zumindest eines optischen Bauelements innerhalb eines endoskopischen Systems, mit einem Gehäuse, durch das eine optische Achse des endoskopischen Systems verläuft, und in dem das zumindest eine Bauelement angeordnet ist, das um eine im wesentlichen parallel zu einer Längsachse des Gehäuses verlaufende Schwenkachse in den Strahlengang einschwenkbar und aus dem Strahlengang wieder ausschwenkbar ist, wobei das zumindest eine Bauelement an einem um die Schwenkachse verschwenkbaren Träger angeordnet ist. Eine derartige Vorrichtung ist aus der DE 197 13 276 AI bekannt .
Unter einem optischen Bauelement werden im Sinne der vorliegenden Erfindung bspw. Linsen, Filter, Blenden, Polarisatoren und dergleichen verstanden, die in einer Endoskopoptik verwendet werden können. Ohne Beschränkung der Allgemeinheit kann ein optisches Bauelement auch eine Baugruppe aus den zuvor genannten Elementen umfassen.
Ein endoskopisches System kann im Sinne der vorliegenden Erfindung bspw. ein Endoskop sein, in das die eingangs genannte Vorrichtung integriert ist.
Der Strahlengang des endoskopischen Systems, der sich entlang der optischen Achse ausbreitet, kann der Strahlengang von Beleuchtungslicht, das sich von proximal nach distal ausbreitet, und/oder der Strahlengang von Beobachtungslicht sein, das sich von distal nach proximal ausbreitet.
Ein spezieller Anwendungsfall der vorliegenden Erfindung ist die Verwendung einer eingangs genannten Vorrichtung in einem Endoskop für die photodynamische Diagnose, die photodynamische Therapie oder für die Fluoreszenzdiagnose. Bei diesem speziellen Anwendungsfall ist das zumindest eine optische Bauelement üblicherweise ein Farbfilter, um eine kontrastreiche Beobachtung des zu untersuchenden Gewebes frei von einer die Beobachtung störenden Hintergrundstrahlung des Anregungslichtes, die das Beobachtungslicht überlagert, zu ermöglichen. Darüber hinaus ist auch bei diesem speziellen Anwendungsfall der eingangs genannten Vorrichtung eine herkömmliche Beobachtung des Gewebe- bereiches mit Weißlicht erwünscht, so daß solche Farbfilter nicht nur möglichst einfach in den Strahlengang einbringbar, .sondern auch wieder herausnehmbar sein sollten.
Die aus der eingangs genannten DE 197 13 276 AI bekannte Vorrichtung zum Positionieren von Bauelementen innerhalb endosko- pischer Systeme weist in einem Ausführungsbeispiel ein Revolverrad auf, das in dem Gehäuse der Vorrichtung um die Längsmittelachse des Gehäuses drehbar ist. Das Revolverrad trägt in einer Ebene verteilt drei optische Bauelemente, die um die Längsachse des Gehäuses als Schwenkachse in den Strahlengang des endoskopischen Systems ein- und wieder ausgeschwenkt werden können. Die Längsachse des Gehäuses verläuft dabei parallel zur optischen Achse, ist von dieser jedoch beabstandet. Dies ist jedoch nachteilig, insbesondere bei einem Endoskop, da bei einem Endoskop die optische Achse mit der Längsmittelachse des mitunter dünnen Schafts des Endoskops zusammenfällt. Dies bedeutet bei der bekannten Vorrichtung, daß das Gehäuse der Vorrichtung nicht konzentrisch bzw. symmetrisch zur Längsachse des Schafts angeordnet werden kann, sondern den Schaft zu einer Seite hin' weiter überragt als zur gegenüberliegenden Seite.
Würde man diese bekannte Anordnung dahingehend abändern, daß das Gehäuse der Vorrichtung die optische Achse des endoskopischen Systems konzentrisch bzw. symmetrisch umgibt, müßte bei unverändertem Durchmesser des Revolverrades, der wegen der vorgegebenen Größe der optischen Bauelemente nicht verkleinert werden kann, das Gehäuse im Durchmesser etwa auf das 1,5-fache vergrößert werden, wodurch der Nachteil einer quer zur Längsachse sehr platzgreifenden Vorrichtung bestehen würde. Der Abstand eines jeweiligen Mittelpunktes der optischen Bauelemente zur Schwenkachse ist aufgrund der Ausgestaltung des Trägers als Revolverrad nachteiligerweise relativ klein, so daß der vom Bediener der Vorrichtung aufzubringende Verstellweg eines Stellgliedes sehr groß ist, um das jeweilige Bauelement in den Strahlengang ein- und wieder auszuschwenken. Dieser Nachteil wird noch dadurch verstärkt, daß der Abstand eines an dem Revolverrad vorgesehen Mitnehmerelements zur Schwenkachse demgegenüber relativ groß ist, da dieser Abstand einen gewissen minimalen Betrag nicht unterschreiten kann, da sonst der Materialsteg des Revolverrades zwischen zwei benachbarten Bauelementen zu schmal wird. Somit muß das Stellglied einen verhältnismäßig großen Weg zurücklegen, um das Revolverrad von einem Zustand in den nächsten zu schalten, was für ein schnelles und komfortables Umschalten der Vorrichtung hinderlich ist.
Um diesem Nachteil abzuhelfen, ist in der DE 199 03 437 AI vorgeschlagen worden, das zumindest eine optische Bauelement an einem L-förmigen Träger anzuordnen, der um eine quer zur Längsachse des Gehäuses und damit quer zur optischen Achse des endoskopischen Systems verlaufende Schwenkaσhse verschwenkbar ist. Durch diese Ausgestaltung der Vorrichtung wird gegenüber der zuvor genannten bekannten Vorrichtung eine geringere Abmessung des Gehäuses quer zur Längsachse des Gehäuses erreicht. Bei dieser bekannten Vorrichtung ergibt sich jedoch ein anderer Nachteil. Für das zumindest eine in den Strahlengang ein- und ausschwenkbare Bauelement ist üblicherweise ein sich entsprechend der Dicke des optischen Bauelements in Richtung der Längsachse erstreckender Spalt vorgesehen. Dieser Spalt ist in axialer Richtung häufig von anderen Bauelementen des endoskopischen Systems, bspw. Abbildungslinsen oder Blenden eingegrenzt. Der Spalt für das ein- und auszuschwenkende Bauelement sollte in Richtung der optischen Achse möglichst nur geringfügig größer als die axiale Abmessung dieses Bauelements sein. Aufgrund der Verschwenkbarkeit des zumindest einen Bauelements um eine quer zur optischen Achse verlaufende Schwenkachse und des damit verbundenen Schwenkbereichs benötigt das zumindest eine Bauelement jedoch eine Spaltbreite in axialer Richtung, die die axiale Abmessung des Bauelements deutlich überschreitet. Der Nachteil dieser bekannten Vorrichtung besteht somit aufgrund des erheblichen Schwenkbereichs des Bauelements in einer konstruktiven Einschränkung des optischen Systems.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, daß die vorstehend genannten Nachteile vermieden werden, daß insbesondere das Gehäuse der Vorrichtung in Abhängigkeit von der Abmessung des zumindest einen Bauelements möglichst kleinbauend ausgestaltet werden kann, und sich ein geringer Verstellweg eines Betätigungselements zum Ein- und Ausschwenken des zumindest einen Bauelements ergibt.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe hinsichtlich der eingangs genannten Vorrichtung dadurch gelöst, daß ein kleinster Abstand einer Innenwand des Gehäuses von der Schwenkachse kleiner ist als ein größter Abstand der Schwenkachse zu einer Außenkante des zumindest einen Bauelements.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung, bei der das zumindest eine optische Bauelement wie bei der eingangs genannten bekannten Vorrichtung um eine parallel zur Längsachse des Gehäuses verlaufende Schwenkachse verschwenkbar ist, ist das Revolverrad durch einen Träger ersetzt, der die Nachteile des Revolverrades vermeidet, indem ein kleinster Abstand einer Innenwand des Gehäuses von der Schwenkachse kleiner ist als ein größter Abstand der Schwenkaσhse" zu einer Außenkante des zumindest einen Bauelements. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung befindet sich demnach die Schwenkachse des zumindest einen Bauelements im Unterschied zu dem bekannten Revolverrad näher an der Gehäuseinnenwand, wodurch sich auch etwaige Mitnehmerelemente einer Betätigungseinrichtung zum einen nahe an der Gehäuseinnenwand, was zu einer konstruktiv einfachen Betätigungsvorrichtung führt, und zugleich nahe an der Schwenkachse anordnen lassen, wodurch sich ein geringer Betätigungsweg zum Ein- und Ausschwenken des zumindest einen Bauelements ergibt. Da das zumindest eine Bauelement um eine parallel zur optischen Achse verlaufende Schwenkachse in den Strahlengang ein- und ausschwenkbar ist, kann auch der für dieses Bauelement vorgesehene Spalt in Richtung der Längsachse so schmal ausgebildet werden, wie es gerade der axialen Abmessung bzw. Dicke des optischen Bauelements entspricht.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist eine Abmessung des Innenraums des Gehäuses von der Längsachse zur Innenwand des Gehäuses in der Schwenkebene des zumindest einen Bauelements etwa 1,5 bis 2 Mal so groß wie die größte Abmessung des zumindest einen Bauelements in der Schwenkebene.
Für diese Maßnahme wird eine in Abhängigkeit der Abmessung des zumindest einen Bauelements optimal minimierte Baugröße des Gehäuses der Vorrichtung erzielt. Im Falle eines im Querschnitt runden Gehäuses und eines runden Bauelements entspricht der Durchmesser des Innenraums des Gehäuses beispielsweise etwa dem dreifachen Durchmesser des optischen Bauelements.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung liegt ein Abstand der Außenkante des zumindest einen Bauelements von der Schwenkachse im Bereich zwischen etwa der Hälfte bis etwa zu drei Viertel einer Abmessung des Innenraums des -Gehäuses von der Längsachse zur Innenwand des Gehäuses, vorzugsweise beträgt dieser Abstand etwa zwei Drittel der genannten Abmessung.
Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß mit einem besonders kleinen Verstellweg eines etwaigen Stellgliedes eine sehr große Schwenkbewegung des zumindest einen Bauelements erzielt werden kann, wodurch das Umschalten der erfindungsgemäßen Vorrichtung zwischen der eingeschwenkten und der ausgeschwenkten Stellung des Bauelements ermöglicht wird. Im Falle eines im Querschnitt runden Gehäuses bedeutet dies, daß der Abstand des Mittelpunktes des zumindest einen Bauelements von der Schwenkachse im Bereich von etwa dem halben Radius bis etwa zu drei Viertel des Radius des Innenraums des Gehäuses von der Längsachse liegt, vorzugsweise bei etwa zwei Drittel des Innenradius des Gehäuses.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung sind zumindest zwei Bauelemente in dem Gehäuse angeordnet, und ist jedem dieser beiden Bauelemente ein separater Träger zugeordnet.
Während es auch denkbar wäre, zwei Bauelemente an nur einen Träger anzuordnen, deren Schwenkbewegungen dann zwangsläufig synchronisiert wären, hat diese Maßnahme den Vorteil, daß bei minimaler Baugröße des Gehäuses der Vorrichtung insgesamt drei Schaltzustände erreicht werden können, nämlich zwei Schaltzustände, bei denen wahlweise eines der beiden Bauelemente oder beide in den Strahlengang eingeschwenkt ist/sind, und einen dritten Schaltzustand, bei dem beide Bauelemente aus dem Strahlengang ausgeschwenkt sind.
Dabei ist es in einer bevorzugten Ausgestaltung vorgesehen, daß die Träger bezüglich der Längsachse an axial etwa gleicher Position angeordnet sind.
Hierbei ist von Vorteil, daß der bereits zuvor erwähnte Spalt, in dem das zumindest eine Bauelement in eingeschwenktem Zustand zu liegen kommt, nicht vergrößert werden muß, wodurch das optische System des endoskopischen Systems keine konstruktiven Einschränkungen erleidet.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung sind die Schwenkachsen der Träger in Umfangsrichtung des Gehäuses um etwa 90° zueinander versetzt.
Diese Maßnahme hat insbesondere zusammen mit der zuvor genannten Ausgestaltung den Vorteil, daß bei minimaler Baugröße des Gehäuses der Vorrichtung die zumindest zwei an axial etwa gleicher Position angeordneten Bauelemente in den Strahlengang ein- und ausgeschwenkt werden können und dabei insgesamt die bereits zuvor erwähnten drei Schaltzustände ermöglicht werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung sind die Träger bezüglich der Längsachse an axial unterschiedlichen Positionen angeordnet . Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß auch gleichzeitig zwei optische Bauelemente in den Strahlengang eingeschwenkt werden können, bspw. ein Filter und ein Polarisator, oder ein Filter und eine Blende, oder zwei Filter. Diese Maßnahme läßt sich nicht nur alternativ, sondern auch kumulativ mit den zuvor genannten Ausgestaltungen kombinieren, bspw. werden jeweils zwei Bauelemente mit ihren Trägern an axial gleicher Position angeordnet, während ein weiteres Paar von Bauelementen dann zu dem ersten Paar axial beabstandet angeordnet wird. Dadurch kann anstelle eines gegenüber einem einzelnen Bauelement vierfach so großen Spaltes ein doppelt so großer Spalt ausreichen, um die vier Bauelemente in den Strahlengang ein- bzw. auszuschwenken.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist zum Verschwenken des zumindest einen Bauelements ein von außerhalb des Gehäuses bedienbarer Betätigungsmechanismus vorgesehen, der zumindest ein Antriebselement aufweist, das mit zumindest einem am Träger angeordneten Mitnehmerelement zusammenwirkt, wobei der Abstand des zumindest einen Mitnehmerelements von der Schwenkachse klein gegen den Abstands eines Mittelpunkts des zumindest einen Bauelements von der Schwenkachse ist.
Diese Maßnahme, die durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Vorrichtung im Unterschied zu dem bekannten Revolverrad ermöglicht wird, hat nun den Vorteil, daß für das zumindest eine Bauelement ein Betätigungsmechanismus vorgesehen wird, der dem Bediener einen sehr kurzen Betätigungsweg und damit eine sehr schnelle Umschaltung zwischen dem eingeschwenkten und dem ausgeschwenkten Zustand des zumindest einen Bauelements ermöglicht. Dabei ist es weiterhin bevorzugt, wenn der Träger als zweiseitiger Hebel in bezug auf die Sσhwenkachse ausgebildet ist, wobei das zumindest eine Mitnehmerelement auf der dem zumindest einem Bauelement abgewandten Seite der Schwenkachse angeordnet ist.
Diese Maßnahme hat hinsichtlich der Konstruktion des Betätigungsmechanismus den Vorteil, daß das Mitnehmerelement und das Antriebselement in unmittelbarer Nähe der Gehäusewandung angeordnet werden können, um eine kraftschlüssige Verbindung oder Kraftübertragung zwischen dem zumindest einen Antriebselement und dem zumindest einem Mitnehmerelement zu erzielen. Eine kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Antriebselement und dem Mitnehmerelement kann dabei in Form einer mechanischen Verbindung (Stift-Loch) bewirkt sein, oder es kann, wie in einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung vorgesehen ist, eine magnetische Kraftübertragung in Form einer Magnetkupplung vorgesehen sein.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung weist der Betätigungsmechanismus ein Stellglied auf, an dem für jeden Träger zumindest ein Antriebselement vorgesehen ist, wobei die Antriebselemente mit den Mitnehmerelementen derart zusammenwirken, daß bei einer Verstellung des Ve Stellgliedes aus einer Ausgangsstellung, in der beide Bauelemente aus dem Strahlengang ausgeschwenkt sind, in eine erste Betriebsstellung, in der das eine Bauelement in den Strahlengang eingeschwenkt wird, und bei Verstellung des Stellgliedes aus der Ausgangsstellung in eine der ersten Betriebsstellung entgegengesetzte zweite Betriebsstellung das andere Bauelement in den Strahlengang eingeschwenkt wird. Hierbei ist von Vorteil, daß nur ein Stellglied erforderlich ist, um die zumindest zwei optischen Bauelemente wahlweise in den Strahlengang ein- bzw. auszuschwenken, oder beide Bauelemente aus dem Strahlengang auszuschwenken. Hierdurch wird die Handhabung der erfindungsgemäßen Vorrichtung noch weiter verbessert, weil zwischen den Betriebszuständen der Vorrichtung noch schneller umgeschaltet werden kann.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung wird in der ersten und zweiten Betriebsstellung das jeweils ausgeschwenkte Bauelement im wesentlichen durch das Zusammenwirken des jeweiligen zumindest einen Antriebselements mit dem jeweiligen zumindest einen Mitnehmerelement in der ausgeschwenkten Stellung festgehalten.
Hierbei ist von Vorteil, daß keine die Störanfälligkeit des Betätigungsmechanismus erhöhenden Bauteile erforderlich sind, um die zumindest zwei Bauelemente in der eingeschwenkten oder ausgeschwenkten Stellung lagefest zu halten.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist das Stellglied in der Ausgangsstellung, der ersten und/oder der zweiten Betriebsstellung verrastbar.
Hierbei ist von Vorteil, daß nach dem Ein- bzw. Ausschwenken des zumindest einen oder der vorzugsweise zumindest zwei Bauelemente das Stellglied vom Benutzer losgelassen werden kann, ohne daß sich das Stellglied und damit das zumindest eine Bauelement in unerwünschter Weise selbsttätig, bspw. aufgrund von Schwerkraft, lageverstellt. In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist das Stellglied in Umfangsrichtung des Gehäuses verstellbar und weist einen Bedienhebel auf.
Hierbei ist von Vorteil, daß die Bedienung bzw. Betätigung der erfindungsgemäßen Vorrichtung in sehr einfach zu handhabender, im wesentlichen ermüdungsfreier Weise ermöglicht wird.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung sind das zumindest eine Antriebselement und das zumindest eine Mitnehmerelement als magnetisch wirkende Elemente ausgebildet und wirken durch das Gehäuse hindurch magnetisch zusammen.
Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß das Gehäuse der Vorrichtung insgesamt hermetisch dicht geschlossen ausgebildet werden kann, d.h. keine Öffnungen aufweist, die mittels Dichtungen verschlossen werden müssen, wodurch die erfindungsgemäße Vorrichtung sich für eine Sterilisation in einem Autoklaven eignet. Des weiteren kann die Vorrichtung auf diese Weise in das übrige Gehäuse eines 'endoskopischen Systems, bspw. eines Endoskops, integriert werden, wodurch das endoskopische System bzw. Endoskop als Ganzes mit einem hermetisch dicht geschlossenen Gehäuse ausgebildet werden kann.
Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und der beigefügten Zeichnung.
Es versteht sich, daß die vorstehend genannten und nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird mit Bezug auf diese hiernach näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 eine Gesamtseitenansicht eines endoskopischen Systems in Form eines Endoskops;
Fig. 2 den Ausschnitt A in Fig. 1 im Längsschnitt in gegenüber Fig. 1 vergrößertem Maßstab, wobei Fig. 2 ein Schnitt entlang der Linie II-II in Fig. 3 ist;
Fig. 3 ein Schnitt entlang der Linie III-III in Fig. 2, wobei die Okularmuschel in Fig. 2 weggelassen wurde; und
Figuren 4a) bis 4c) drei schematische Darstellungen dreier Be- triebszustände einer in dem endoskopischen System in ' Fig. 1 verwendeten Vorrichtung zum Positionieren optischer Bauelemente in den endoskopischen System, wobei die Figuren 4a) bis c) einem Schnitt entlang der Linie IV-IV in Fig. 2 entsprechen.
In Fig. 1 ist ein mit dem allgemeinen Bezugszeichen 10 versehenes Endoskop als endoskopischen System für die photodynamische Diagnose bzw. für die Fluoreszenzdiagnose dargestellt. Einzelheiten des Endoskops 10 sind in Figuren 2 und 3 dargestellt, auf die nachfolgend ebenfalls Bezug genommen wird. Die Darstellung des Endoskops 10 in Fig. 1 ist schematisch und soll hier nur zur Erläuterung dienen.
Das Endoskop 10 weist einen langerstreckten Schaft 12 auf, in dem ein nicht näher dargestelltes optisches Abbildungssystem aus mehreren hintereinander angeordneten Linsen oder aus einem geordneten Lichtleitfaserbündel sowie ein ungeordnetes Faserbündel für die Beleuchtungslichtleitung enthalten ist. Ein distales Ende 14 des Schafts 12 bildet das lichteintrittsseiti- ge Ende für Beobachtungslicht bzw. das lichtaustrittsseitige Ende für Beleuchtungslicht.
An ein proximales Ende 16 des Schafts 12 schließt sich ein Optikkopf 18 bzw. Okular an, der an seinem proximalen Ende eine Okularmuschel 20 aufweist.
Das Endoskop 10 weist eine mit dem allgemeinen Bezugszeichen 22 versehene Vorrichtung zum Positionieren zumindest eines optischen Bauelements innerhalb des Endoskops 10 auf, das hiernach mit Bezug auf Figuren 2 und 3 näher beschrieben wird.
Die Vorrichtung 22 weist ein Gehäuse 24 auf. Das Gehäuse 24 ist hier im Querschnitt rund, und ist mit einem ebenfalls im Querschnitt runden Gehäuse 26 des Optikkopfes 18 fest verbunden. Das Gehäuse 24 ist ferner hermetisch dicht abgeschlossen, d.h. ein Innenraum 28 des Gehäuses 24 ist gegen die Außenumgebung hermetisch dicht verschlossen. An seinem proximalen Abschnitt 30, an dem die Okularmuschel 20 befestigt ist, weist das Gehäuse 24 eine Lichtdurchtrittsöffnung 32 auf, die durch ein Deckglas 34 hermetisch dicht abgeschlossen ist. "Hermetisch dicht" bedeutet dabei, daß das Endoskop 10 in einem Autoklaven steri- lisierbar ist, ohne daß Verunreinigungen oder Feuchtigkeit in den Innenraum 28 eindringen können.
Eine Längsachse 36 des Gehäuses 24, die hier die Längsmittelachse des Gehäuses bildet, und die auch die Längsmittelachse des Schaftes 12 bildet, fällt mit einer optischen Achse der En- doskopoptik des Endoskops 10 zusammen.
In dem Gehäuse 24 ist zumindest ein optisches Bauelement, und im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind in dem Gehäuse zwei optische Bauelemente 40 und 42 angeordnet. Die optischen Bauelemente 40 und 42 sind bspw. zwei Filter für unterschiedliche Spektralbereiche .
Das optische Bauelement 40 ist um eine Schwenkachse 44, die im wesentlichen, hier genau parallel zur Längsachse 36 bzw. zur optischen Achse 38 verläuft, in den Strahlengang, der in Fig. 2 mit Pfeilen 45 angedeutet ist, einschwenkbar und aus dem Strahlengang wieder ausschwenkbar. In Figuren 2 und 3 ist das optische Bauelement 40 im in den Strahlengang eingeschwenkten Zustand dargestellt. Das optische Bauelement 42 ist dagegen aus dem Strahlengang ausgeschwenkt. Das optische Bauelement 42 ist um eine Schwenkachse 46, die ebenfalls parallel zur Längsachse 36 bzw. zur optischen Achse 38 verläuft, in den Strahlengang einschwenkbar und aus diesem ausschwenkbar.
Die Bauelemente 40 und 42 sind auf axial gleicher Position in bezug auf die Längsachse 36 angeordnet.
Die Schwenkachse 46 ist bezüglich der Schwenkachse 44 in U - fangsrichtung des Gehäuses 24 um etwa 90° versetzt angeordnet. Das Bauelement 40 ist an einem Träger 48 angeordnet bzw. an diesem befestigt, der um die Schwenkachse 44 mittels eines Zapfens 50 am Gehäuse 24 der Vorrichtung 22 verschwenkbar gelagert ist.
Der Träger 48 weist einen ersten Abschnitt 52 sowie einen zweiten Abschnitt 54 auf. Der zweite Abschnitt 54 -dient als Einfassung des optischen Bauelements 40 und wird in der vorliegenden Beschreibung als zu dem optischen Bauelement 40 gehörig angesehen. Es ist jedoch auch möglich, das Bauelement ohne den Abschnitt 54 am Abschnitt 52 zu befestigen, so daß unter dem Träger 48 nur der Abschnitt 52 verstanden wird.
Der Träger 48 ist insgesamt länglich ausgebildet und weist in Richtung der Längsachse 36, d.h. in axialer Richtung, eine Dicke auf, die etwa der Dicke des optischen Bauelements 40 entspricht. Der Träger 48 erstreckt sich im wesentlichen durchgehend gerade quer zur Längsachse 36.
Der Träger 48 weist in der Schwenkebene des optischen Bauelements 40 (Zeichenebene in Fig. 3) eine größte Abmessung a auf, die kleiner oder gleich einer größten Abmessung d des Bauelements 40 in der Schwenkebene ist. Die größte Abmessung d, d.h. im vorliegenden Fall der Ausgestaltung eines kreisförmigen Bauelements 40 der Durchmesser des Bauelements 40, versteht sich dabei im vorliegenden Fall auch einschließlich der zusätzlichen Abmessung des zweiten Abschnitts 54 des Trägers 48, der das Bauelement 40 einfaßt. Die Abmessung a des Trägers 48 kann also auch so groß sein wie der Durchmesser des Bauelements 40 einschließlich des zweiten Abschnittes 54. Diese Abmessung ist in Fig. 3 mit d bezeichnet. Während der Träger 48 im gezeigten Ausführungsbeispiel im wesentlichen die Form eines Rechteckes aufweist, kann der Träger sich auch bspw. bis auf den größten Durchmesser des zweiten Abschnittes 54 erweitern, wie mit einer strichpunktierten Linie 56 angedeutet ist. Für die Zwecke der Erfindung ist es ausreichend, wenn der Träger 48 auf derjenigen Seite, die beim Ausschwenken des Bauelements 40 aus dem Strahlengang sich dem Gehäuse 24 annähert, das optische Bauelement 40 nicht oder nicht wesentlich überragt, so daß der Träger 48 nicht am Gehäuse 24 in Anlage kommt, bevor das Bauelement 40 vollständig aus dem Strahlengang ausgeschwenkt ist.
Ein Abstand eines Mittelpunktes 58 des Bauelements 40, der im in den Strahlengang eingeschwenkten Zustand mit der Längsachse 36 bzw. mit der optischen Achse 38 zusammenfällt, bzw. einer Außenkante 59 von der Schwenkachse 44 ist größer als eine Hälfte der Abmessung r des Innenraums 28 des Gehäuses 24 von der Längsachse 36 zu einer Innenwand 60 des Gehäuses 24 in der Schwenkebene des Bauelements 40. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel, in dem das Gehäuse 24 im Querschnitt rund ist, bedeutet dies, daß der Abstand des Mittelpunkts 58 des Bauelements 40 von der Schwenkachse 44 in der Schwenkebene des Bauelements 40 größer ist als der halbe Radius des Innenraums 28 des Gehäuses 24.
Der Abstand des Mittelpunkts 58 des Bauelements 40 von der Schwenkachse 44 liegt dabei vorzugsweise im Bereich zwischen etwa der Hälfte der Abmessung r, d.h. dem halben Radius des Innenraums 28 des Gehäuses 24 bis etwa zu drei Viertel der Abmessung r des Innenraums 28 des Gehäuses 24 von der Längsachse 36 zur Innenwand 60 des Gehäuses 24. Im gezeigten Ausführungsbei- spiel liegt der Abstand des Mittelpunktes 58 des Bauelements 40 von der Schwenkachse 44 etwa bei zwei Drittel der Abmessung r.
Die Abmessung r des Innenraums 28 des Gehäuses 24 von der Längsachse 36 zur Innenwand 60 des Gehäuses 24 in der Schwenkebene des Bauelements 40 ist etwa 1,5 bis 2 Mal so groß wie die Abmessung d, d.h. der Durchmesser d des Bauelements 40 (im gezeigten Ausführungsbeispiel einschließlich der Abmessung des zweiten Abschnitts 54 des Trägers 48). Diese Wahl der Abmessung r des Innenraums 28 des Gehäuses 24 ist somit gerade ausreichend, daß das Bauelement 40 vollständig aus dem Strahlengang ausgeschwenkt werden kann, wie in Fig. 3 mit unterbrochenen Linien des Bauelements 40 angedeutet ist. Des weiteren ermöglicht es diese Wahl der Abmessung r des Innenraums 28 des Gehäuses 24, das zweite Bauelement 42 auf axial gleicher Position wie das optische Bauelement 40 in dem Gehäuse 24 anzuordnen, und es auch diesem Bauelement 42 zu ermöglichen, vollständig aus dem Strahlengang ausgeschwenkt zu werden, bei gleichzeitig minimaler Gehäuseabmessung.
Das Bauelement 42 ist an einem separaten Träger 62 angeordnet, der im gezeigten Ausführungsbeispiel identisch mit dem Träger 48 ausgebildet ist und demnach hier nicht näher beschrieben werden muß. Der Träger 62 liegt wie die Bauelemente 40 und 42 in bezug auf die Längsachse 36 auf axial gleicher Position wie der Träger 48, wobei lediglich die Schwenkachse 46 des Trägers 62 von der Schwenkachse 44 des Trägers 48 in Umfangsrichtung des Gehäuses 24 um etwa 90° versetzt angeordnet ist.
Wie für das Bauelement 42 mit dem Träger 62 in Fig. 3 dargestellt ist, während das gleiche für das Bauelement 40 und den Träger 48 gilt, ist ein kleinster Abstand c der Schwenkachse 46 von der Innenwand 60 des Gehäuses 24 kleiner als ein größter Abstand b der Schwenkachse 46 zu einer hier umfänglichen Außenkante 63 des Bauelements 42.
Aufgrund der Anordnung der Bauelemente 40 und 42 kann jeweils eines der beiden Bauelemente 40 und 42 wahlweise in den Strahlengang eingeschwenkt werden, wie später noch näher beschrieben wird. Denkbar ist es jedoch auch, die Bauelemente 40 und 42 an axial unterschiedlichen Positionen anzuordnen, so daß beide Bauelemente dann gleichzeitig in den Strahlengang eingeschwenkt werden können, und dabei mehr als zwei Bauelemente vorzusehen.
Wie in Fig. 2 dargestellt ist, kann ein Spalt s in Richtung der Längsachse 36, der zur Positionierung der Bauelemente 40 und 42 in den Strahlengang vorgesehen ist, so klein gewählt werden, daß der Spalt s im wesentlichen der axialen Abmessung bzw. Dicke der Bauelemente 40 und 42 entspricht. Somit baut die Vorrichtung 22 nicht nur quer zur Längsachse 36, sondern auch in Richtung der Längsachse 36, d.h. axial, sehr klein.
Mit Bezug auf Figuren 1 bis 4 wird nachfolgend ein Betätigungsmechanismus 64 zum Ein- und Ausschwenken der Bauelemente 40 und 42 in und aus dem Strahlengang des Endoskops 10 näher beschrieben.
Am Träger 28 ist zumindest ein und sind im gezeigten Ausführungsbeispiel zwei Mitnehmerelemente 66 und 68 in Form magnetisch wirkender Elemente, bspw. kleiner Magnete, angeordnet, die entgegengesetzt polarisiert sind. Mit S ist der magnetische Südpol und mit N der magnetische Nordpol bezeichnet. Der Abstand jedes Mitnehmerelements 66 und 68 von der Schwenkachse 44 ist dabei klein gegenüber dem Abstand des Mittelpunktes 58 des Bauelements 40 von der Schwenkachse 44. Der Träger 48 ist somit als zweiseitiger, hier gerader Hebel ausgebildet, dessen einer Hebelarm durch die Strecke zwischen den Mitnehmerelementen 66, 68 und der Schwenkachse 44, und dessen anderer Hebelarm durch die Strecke zwischen der Schwenkachse 44 und dem Mittelpunkt 58 des Bauelements 40 gebildet wird. Das Verhältnis der Hebelarmlängen beträgt im gezeigten Ausführungsbeispiel etwa 1:4.
An dem Träger 62 sind entsprechende Mitnehmerelemente 70 und 72 angeordnet, die bezüglich der Schwenkachse 46 gleich positioniert sind wie die Mitnehmerelemente 66 und 68 in bezug auf die Schwenkachse 44.
Die Mitnehmerelemente 66, 68 sind auf der dem Bauelement 40 abgewandten Seite der Sσhwenkachse 44 angeordnet, ebenso wie die Mitnehmerelemente 70 und 72 auf der dem Bauelement 42 gegenüberliegenden Seite der Schwenkachse 46 am Träger 62 angeordnet sind.
Der Betätigungsmechanismus 64 weist ein Stellglied 74 in Form eines das Gehäuse 24 umgebenden Stellringes auf, der mittels O-Ringen 75 und 77 gehemmt ist, um einen für die Handhabung günstigen Verstellwiderstand zu erzeugen.
An dem Stellglied 74 ist eine Mehrzahl von Antriebselementen 76 bzw. 79 angeordnet. Dabei sind vier Antriebselemente 79 den Mitnehmerelementen 66 und 68 des Trägers 48 zugeordnet, während vier Antriebselemente 79 den Mitnehmerelementen 70 und 72 des Trägers 62 zugeordnet sind. Die Antriebselemente 76 und 79 sind fest mit dem Stellglied 74 verbunden. Das Stellglied 74 läßt •;sich in Umfangsrichtung des Gehäuses 24 in beiden Drehrichtungen um die Längsachse 36 verstellen.
Die Antriebselemente 76 und 79 sind ebenfalls als magnetisch wirkende Elemente, bspw. kleine Magnete ausgebildet und wirken mit den Mitnehmerelementen 66, 68 bzw. 70, 72 durch das Gehäuse 24 hindurch magnetisch zusammen.
Die Polarisierung bzw. die Pole der Antriebselemente 76 und 79 sind wiederum mit S und N bezeichnet.
Das Stellglied 74 weist zur Verstellung in Umfangsrichtung des Gehäuses 24 einen Bedienhebel 78 auf, der bspw. mit dem Daumen betätigbar ist.
Wie in Fig. 4a bis c) dargestellt ist, ermöglicht der Betätigungsmechanismus 64 drei Betriebsstellungen der Vorrichtung 22.
In Fig. 4a) ist eine Ausgangsstellung dargestellt, in der beide Bauelemente 40 und 42 aus dem Strahlengang ausgeschwenkt sind. Die Bauelemente 40 und 42 werden in dieser Ausgangsstellung im wesentlichen allein durch die magnetische Wechselwirkung zwischen den Antriebselementen 76 und 79 und den Mitnehmerelementen 66, 68 bzw. 70, 72 in der ausgeschwenkten Stellung gehalten. Zur weiteren Lagefixierung ist in dem Gehäuse noch ein lagefester Zusatzmagnet 80 optional vorgesehen.
Wird nun ausgehend von Fig. 4a) das Stellglied 74 entgegen dem Uhrzeigersinn (Fig. 4b) verstellt, wird das Bauelement 42 durch den magnetischen Mitnahmeeffekt zwischen den Antriebselementen 79 und den Mitnehmerelementen 70 und 72 in den Strahlengang eingeschwenkt, während das Bauelement 40 aufgrund der magnetischen Wechselwirkung zwischen den Mitnehmerelementen 66 und 68 und den diesen zugeordneten Antriebselementen 76 in der ausgeschwenkten Stellung gehalten wird. Wie aus einem Vergleich der Fig. 4a) und 4b) ersichtlich ist, ist de Verstellweg des Stellgliedes 74 zum Umschalten bzw. Einschwenken des Bauelements 42 in den Strahlengang sehr gering, d.h. wesentlich geringer als der von dem Bauelement 42 beim Umklappen zurückgelegte Weg.
Ausgehend von Fig. 4b) wird das Bauelement 42 wieder aus dem Strahlengang ausgeschwenkt, indem das Stellglied 74 im Uhrzeigersinn wieder in die in Fig. 4a) dargestellte Ausgangsstellung verstellt wird. Ausgehend von der in Fig. 4a) dargestellten Ausgangstellung kann nun durch Verstellen des Stellgliedes 74 im Uhrzeigersinn in die Fig. 4c) dargestellte zweite Betriebsstellung, die der ersten Betriebsstellung entgegengesetzt ist, das Bauelement- 40 in den Strahlengang eingeschwenkt werden, während das Bauelement 42 wiederum aufgrund der magnetischen Wechselwirkung zwischen den Mitnehmerelementen 70, 72 und den zugeordneten Antriebselementen 79, ggf. mit Unterstützung des Zusatzmagneten 80, in der ausgeschwenkten Stellung gehalten wird. Durch Zurückbewegen des Stellgliedes 74 aus der in Fig. 4c) dargestellten zweiten Betriebsstellung in die in Fig. 4a) dargestellte Ausgangsstellung wird das Bauelement 40 wieder aus dem Strahlengang ausgeschwenkt.
Das Stellglied 74 ist in der Ausgangsstellung, der ersten und zweiten Betriebsstellung verrastbar. Dazu ist der Bedienhebel 78 mit einer Raste in Form einer mittels einer Feder 82 belasteten Kugel 84 ausgestattet, wobei in dem Gehäuse 26 des Endoskops 10 gemäß der Ausgangsstellung, ersten und zweiten Be- :triebsstellung des Stellgliedes 74 umfänglich verteilt drei Aussparungen 86 vorgesehen sind, in die die Kugel 84 jeweils einspringt.
Wie aus Fig. 4a) bis c) hervorgeht, sind die Antriebselemente 76 und 79 in Form der Magnete hinsichtlich der Polarisierung der Magnete so gewählt, daß sie mit den entsprechenden Mitnehmerelementen 66, 68 bzw. 70, 72 in der jeweils eingeschwenkten Stellung des Bauelements 40 bzw. 42 einen vollständigen Kraftschluß besitzen, während die Antriebselemente 76 im jeweils ausgeschwenkten Zustand der Bauelemente 40 und 42 mit den jeweiligen Mitnehmerelementen 66, 68, bzw. 70, 72 so zusammenwirken, daß sie auf die jeweiligen Träger 48 bzw. 62 ein Drehmoment zur ausgeschwenkten Stellung hin ausüben, wodurch die Bauelement 40 und 42 in ihrer ausgeschwenkten Stellung festgehalten werden.

Claims

Patentansprüche
Vorrichtung zum Positionieren zumindest eines optischen Bauelements (40, 42) innerhalb eines endoskopischen Systems, mit einem Gehäuse (24), durch das eine optische Achse (38) des endoskopischen Systems verläuft, und in dem das zumindest eine Bauelement (40, 42) angeordnet ist, das um eine im wesentlichen parallel zu einer Längsachse (36) des Gehäuses (24) verlaufende Schwenkachse (44, 46) in den Strahlengang einschwenkbar und aus dem Strahlengang wieder ausschwenkbar ist, wobei das zumindest eine Bauelement (40, 42) an einem um die Schwenkachse (44, 46) verschwenkbaren Träger (48, 62) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein kleinster Abstand (c) einer Innenwand (60) des Gehäuses (24) von der Schwenkachse (44, 46) kleiner ist als ein größter Abstand (b) der Schwenkachse (44, 46) zu einer Außenkante (63) des zumindest einen Bauelements (40, 42) . •
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Abmessung (r) des Innenraums (28) des Gehäuses (24) von der Längsachse (36) zur Innenwand (60) des Gehäuses (24) in der Schwenkebene des zumindest einen Bauelements (40, 42) etwa 1,5 bis 2 Mal so groß ist wie die größte Abmessung (d) des zumindest einen Bauelements (40, 42) in der Schwenkebene.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Abstand der Außenkante (63) des zumindest ei- nen Bauelements (40, 42) von der Schwenkachse (36) im Bereich zwischen etwa der Hälfte bis etwa zu drei Viertel einer Abmessung (r) des Innenraums (28) des Gehäuses (24) von der Längsachse (36) zur Innenwand (60) des Gehäuses, liegt, vorzugsweise etwa zwei Drittel dieser Abmessung (r) beträgt.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest zwei Bauelemente (40, 42) in dem Gehäuse (24) angeordnet sind, und daß jedem Bauelement (40, 42) ein separater Träger (48, 62) zugeordnet ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Träger (48, 62) bezüglich der Längsachse (36) an axial etwa gleicher Position angeordnet sind.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkachsen (44, 46) der Träger (48, 62) in Umfangsrichtung des Gehäuses um etwa 90° zueinander versetzt sind.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6 , dadurch gekennzeichnet, daß die Träger (48, 62) bezüglich der Längsachse (36) an axial unterschiedlichen Positionen angeordnet sind.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 , dadurch gekennzeichnet, daß zum Verschwenken des zumindest einen Bauelements (40, 42) ein von außerhalb des Gehäuses (24) bedienbarer Betätigungsmechanismus (64) vorgesehen ist, der zumindest ein Antriebselement (76, 79) aufweist, das mit zumindest einem am Träger angeordneten Mitnehmerelement (66, 68, 70, 72) zusammenwirkt, wobei ein Abstand des zumindest einen Mitnehmerelements (66, 68, 70, 72) von der Schwenkachse (44, 46) klein gegen den Abstand eines Mittelpunkts (58) des zumindest einen Bauelements (40, 42) von der Schwenkachse (44, 46) ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (48, 62) als zweiseitiger Hebel in bezug auf die Schwenkachse (44, 46) ausgebildet ist, wobei das zumindest eine Mitnehmerelement (66, 68, 70, 72) auf der dem zumindest einen Bauelement (40, 42) abgewandten Seite der Schwenkachse (44, 46) angeordnet ist.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7 und nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Betätigungsmechanismus (64) ein Stellglied (74) aufweist, an dem für jeden Träger (48, 62) zumindest ein Antriebselement (76) vorgesehen ist, wobei die Antriebselemente (76, 79) mit den Mitnehmerelementen (66, 68, 70, 72) derart zusammenwirken, daß bei einer Verstellung des Stellgliedes (74) aus einer Ausgangsstellung, in der beide Bauelemente (40, 42) aus dem Strahlengang ausgeschwenkt sind, in eine erste Betriebsstellung das eine Bauelement (40, 42) in den Strahlengang eingeschwenkt wird, und bei Verstellung des Stellgliedes (74) aus der Ausgangsstellung in eine der ersten Betriebsstellung entgegengesetzte zweite Betriebsstellung das andere Bauelement (40, 42) in den Strahlengang eingeschwenkt wird.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß in der ersten und zweiten Betriebsstellung das jeweils ausgeschwenkte Bauelement (40, 42) im wesentlichen durch das Zusammenwirken des jeweiligen zumindest einen Antriebselements (76, 79) mit dem jeweiligen zumindest einen Mitnehmerelement (66, 68, 70, 72) in der ausgeschwenkten Stellung festgehalten wird.
12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied (74) in der Ausgangsstellung, der ersten und/oder der zweiten Betriebsstellung verrastbar ist.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied (74) in Umfangsrichtung des Gehäuses verstellbar ist und einen Bedienhebel aufweist.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das zumindest eine Antriebselement (76) und das zumindest eine Mitnehmerelement (66, 68, 70, 72) als magnetisch wirkende Elemente ausgebildet sind und durch das Gehäuse (24) hindurch magnetisch zusammenwirken.
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