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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Endoskop zur Verwendung bei ärztlichen
Untersuchungen, und mehr im Besonderen eine endoskopische Bildaufnahmeanordnung
mit einem Objektivlinsenantriebsmechanismus, um mehrere Linsengruppen
eines optischen Objektivlinsensystems durch Fernsteuerung zu bewegen,
die in ein Beobachtungsfenster an einem starren Kopfendeabschnitt
am distalen Ende eines langen Einführinstruments eines Endoskops
eingebaut werden sollen, beispielsweise zu dem Zweck, mindestens
die Fokaldistanz bzw. Brennweite, die Bildvergrößerungsrate oder den Gesichtsfeldwinkel
einzustellen.
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Stand der
Technik
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Im
Allgemeinen bestehen Endoskope, die zu medizinischen Zwecken verwendet
werden, im Großen
und Ganzen aus einer Bedienungskopfanordnung, die von einer Bedienperson
mit der Hand zu erfassen und manuell zu betätigen ist, einem langen Einführinstrument,
das sich von der Vorderseite der Bedienungskopfanordnung zur Einführung in
die Körperhöhle eines
Patienten erstreckt, und einem Universalkabel, das aus der Bedienungskopfanordnung herausführt und
trennbar mit einer Lichtquelle verbunden ist. Für seine Funktionen besteht
das lange Einführinstrument
eines Endoskops nacheinander, beginnend bei seinem vorderen distalen
Ende, aus einem starren Kopfendeabschnitt, einem Winkelabschnitt
und einem biegsamen Tubusabschnitt zusammen. Der biegsame Tubusabschnitt
nimmt den Großteil
der Länge
des langen Einführinstruments
von einem proximalen Endabschnitt ein, der mit der Bedienungskopfanordnung
verbunden und so angeordnet ist, dass er in beliebigen Richtungen
entlang einem Einführungsweg
biegbar ist. Der starre Kopfendeabschnitt enthält ein oder mehrere Beleuchtungsfenster,
eine Bildaufnahmeeinrichtung und eine Öffnung eines Biopsiekanals,
durch welche eine Zange oder ein anderes Instrument in eine Körperhöhle eingeführt werden.
Der Winkelabschnitt kann von der Bedienungskopfanordnung durch Fernsteuerung
eckig gebogen werden, um den starren Kopfendeabschnitt in eine beliebige
Richtung zu drehen.
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Wie
vorstehend erwähnt,
enthält
der starre Kopfendeabschnitt wenigstens ein Beleuchtungsfenster
und eine Bildaufnahmeeinrichtung. Innerhalb des Beleuchtungsfensters
befindet sich ein Licht emittierendes Ende einer Lichtführung, die
aus einem Glasfaserbündel
besteht. Die Lichtführung
erstreckt sich so weit wie das vorstehend erwähnte Universalkabel über die
Bedienungskopfanordnung und ist trennbar mit einer Lichtquelle verbunden.
Dagegen ist als Bildaufnahmeeinrichtung ein optisches Objektivlinsensystem
in ein Beobachtungsfenster am starren Kopfendeabschnitt eingepasst.
Bei einem elektronischen Endoskop ist eine Festbildsensorvorrichtung
im Fokus des optischen Objektivlinsensystems positioniert. Bei einem
optischen Endoskop ist ein Bildaufnahmeende einer Lichtführung, die
aus einem Glasfaserbündel
besteht, im Fokus des optischen Objektivlinsensystems positioniert.
Ein Signalkabel, das von der Festbildsensorvorrichtung oder der
Bildführung
her verbunden ist, wird durch das Einführinstrument zusammen mit der
Lichtführung hindurchgeführt und
erstreckt sich zur Bedienungskopfanordnung. Ein elektronisches Endoskop,
das in der folgenden Beschreibung erscheint, kann als optisches
Endoskop gelesen und verstanden werden, wenn eine Festbildsensorvorrichtung
und ein Signalkabel durch eine Bildführung ersetzt werden.
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Zusätzlich zu
den vorstehend erwähnten Komponententeilen
ist eine Ausgangsöffnung
eines Biopsiekanals an dem starren Kopfendeabschnitt vorgesehen.
Verbunden mit der Ausgangsöffnung
ist ein Biopsiekanal, der aus einem biegsamen Schlauch besteht.
Des Weiteren ist eine Waschdüse an
dem starren Kopfendeabschnitt vorgesehen, um das Beobachtungsfenster
zu spülen,
wenn es verunreinigt ist. Ein Luft-/Wasserzufuhrschlauch ist mit
der Waschdüse
verbunden. Dieser Biopsiekanal und dieser Luft-/Wasserzufuhrschlauch
erstrecken sich so weit wie die Bedienungskopfanordnung durch das lange
Einführinstrument
des Endoskops.
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Wie
vorstehend beschrieben wurde, ist normalerweise ein langes Einführinstrument
eines Endoskops erforderlich, um Glasfaserbündel, Signalkabel, Biopsiekanal
und mehrere Zufuhrschläuche
unterzubringen. Um den Winkelabschnitt wie vorstehend beschrieben
zu biegen, werden auch ein Paar obere und untere Betätigungsdrähte oder
zwei Paar vertikale und horizontale Betätigungsdrähte ebenfalls durch das Einführinstrument
hindurchgeführt.
Die vorderen Enden dieser Betätigungsdrähte sind
entweder an dem starren Kopfendeabschnitt oder an einem Bauelement
in nächster
Nähe des
starren Kopfendeabschnitts befestigt. Innerhalb des Winkelabschnitts
sind die Positionen der Betätigungsdrähte in der
Umfangsrichtung beschränkt.
Des Weiteren erstrecken sich die jeweiligen Betätigungsdrähte so weit wie die Bedienungskopfanordnung
durch den biegsamen Abschnitt des Endoskop-Einführinstruments.
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Das
optische Objektivlinsensystem der Bilderfassung, das normalerweise
aus mehreren Linsen besteht, sollte vorzugsweise zu Einstellungen
der Fokaldistanz bzw. Brennweite, Bildvergrößerung und des Gesichtsfeldwinkels
fähig sein,
je nach der Position des zu untersuchenden intrakavitären Abschnitts oder
des Untersuchungszwecks. In dieser Hinsicht ist es bekannt, einen
Teil der Linsen des optischen Objektivlinsensystems in Richtung
der Sehachse zur Einstellung der Fokaldistanz, Bildvergrößerung oder des
Gesichtsfeldwinkels beweglich zu machen.
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Was
Antriebseinrichtungen zum Bewegen einer beweglichen Linse in Richtung
der Sehachse des Objektivlinsensystems betrifft, ist es allgemeine
Praxis, ein Steuerkabel zum Verschieben der Position einer beweglichen
Linse oder von beweglichen Linsen durch eine Fernsteuerung zu verwenden.
In einem solchen Fall ist das vordere Ende eines Steuerkabels mit
der beweglichen Linse verbunden, während sich das proximale Ende
des Kabels so in die Bedienungskopfanordnung erstreckt, dass eine
Bedienperson die Position einer beweglichen Linse in Richtung der
Sehachse durch Fernsteuerung von der Kopfanordnung verschieben kann.
Mehr im Besonderen besteht ein Steuerkabel dieser Art normalerweise
aus einer biegsamen Hülse
und mehreren Übertragungselementen,
die in den biegsamen Schlauch eingepasst sind.
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Um
dem optischen Objektivlinsensystem beispielsweise eine Funktion
zum Variieren einer Vergrößerungsrate
hinzuzufügen,
ist es in dieser Hinsicht allgemeine Praxis, eine aus einer oder
mehreren Linsengruppen bestehende bewegliche Linsenanordnung in
Richtung der Sehachse zu bewegen. Bei einem optischen Objektivlinsensystem,
das stärkere Bildvergrößerungen
erlaubt, begegnet man jedoch Schwierigkeiten beim strikten Positionieren
jeweiliger Linsenkompo nenten, und Ausfälle in dieser Hinsicht führen unweigerlich
zu unklaren, unscharfen Bildern. Daher wird es notwendig, Einstellungen
vorzunehmen, um nicht nur Bearbeitungsfehler, die möglicherweise
in den Bearbeitungsstufen der Linsenrahmen, tragenden Elemente und
anderer Komponenten der Bildaufnahmevorrichtung aufgetreten sind,
sondern auch Fehler beim Zusammenbau auszumerzen, die eventuell
in einer Montagestufe der Bildaufnahmevorrichtung aufgetreten sind.
Zu diesem Zweck sind nach dem Zusammenbauen eines optischen Objektivlinsensystems
und einer Bildsensoreinrichtung einer endoskopischen Beobachtungseinheit
normalerweise Feineinstellungen von Linsenpositionen im Hinblick
auf mindestens einen Teil der Linsenkomponenten erforderlich, die
in der endoskopischen Beobachtungseinheit verwendet werden.
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Eine
endoskopische Beobachtungseinheit mit einer Bildaufnahmeanordnung
erfordert Feineinstellungen der Linsenpositionen eines optischen
Objektivlinsensystems in einer Stufe, die auf die Stufe ihres Zusammenbaus
folgt, wie beispielsweise in der japanischen offengelegten Patentanmeldung H11-47074
offenbart ist. Bei dieser endoskopischen Beobachtungseinheit befindet
sich eine Abdecklinse, die so entworfen ist, dass sie als erste
Linse des Objektivlinsensystems fungiert, an einem vorderen distalen
Ende eines Einführinstruments,
und ein beweglicher Linsenschlauch, der mehrere bewegliche Linsen
trägt,
ist hinter der Abdecklinse positioniert und beweglich auf einem
Objektivlinsenrahmen gehalten. Der Objektivlinsenrahmen wird vor
und zurück
geschoben, um den Abstand zwischen den beweglichen Linsen und einer
Festbildsensorvorrichtung zu variieren. Um den Fokus auf dem Bildsensor
nach dem Zusammenbauen des Optiksystems in der endoskopischen Beobachtungseinheit
einzustellen, wird der bewegliche Linsenschlauch in Richtung der Sehachse
auf den Objektivlinsenrahmen zu oder von ihm weg bewegt. Zu diesem
Zweck ist ein Linseneinstellloch durch den Objektivlinsenrahmen
gebohrt, und der Linsenschlauch wird mit einem Justierstäbchen, das
in das Einstellungsloch eingeführt
wird, bewegt. Bei Vollendung der Einstellung in eine Im-Fokus-Position
wird der Linsenschlauch an dem Objektivlinsenrahmen durch Anziehen
von Justierschrauben an dem Objektivlinsenrahmen festgeklemmt.
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In
diesem Zusammenhang ist, wie im Stand der Technik allgemein bekannt
ist, die Beobachtungseinheit, die in ein Einführinstrument eines Endoskops
eingepasst werden soll, extrem klein, vor allem in Durchmesser und
Dicke des optischen Objektivlinsensystems, wobei bewegliche Linsen
in einen Linsenschlauch eingepasst sind, der in Richtung der Sehachse
extrem kurz ist. Dementsprechend genügt es für den beweglichen Linsenschlauch,
der auf einem Objektivlinsenschlauch oder einem anderen tragenden
Teil befestigt ist, über
eine äußerst kurze
Distanz in Richtung der Sehachse bewegt zu werden. Dies bedeutet,
dass die Feineinstellung des Abstands zwischen dem beweglichen Linsenschlauch und
einer Bildsensorvorrichtung sehr schwierig ist und peinlich genaue
Fertigkeiten erfordert. Außerdem
tritt aufgrund der Schwierigkeit, eine ausreichende Länge von
passendem Eingriff des beweglichen Linsenschlauchs mit dem tragenden
Teil sicherzustellen, mit großer
Wahrscheinlichkeit eine Fehlausrichtung oder Abweichung der Sehachse
auf, wenn der Linsenschlauch durch Benutzung von Justierschrauben
in einer eingestellten Position befestigt wird. Des Weiteren besteht
in einem Fall, in dem ein beweglicher Linsenschlauch so angeordnet
wird, dass er auf und entlang eines Linsenrahmens gleitet, noch
ein weiteres Problem, indem Abriebteilchen oder Staub, die in gleitenden
Abschnitten des Linsenschlauchs auftreten, sich auf Linsenoberflächen ablagern
können.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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In
Anbetracht der vorstehend erwähnten Probleme
ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine endoskopische Bildaufnahmeanordnung
zur Verfügung
zu stellen, die so angeordnet ist, dass sie Feineinstellungen der
Position eines optischen Objektivlinsensystems nach dem Zusammenbau
desselben zur Bildaufnahmeanordnung erleichtert, und welche das
optische Objektivlinsensystem nach Feineinstellungen präzise in
einer korrekten Position fixieren kann.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird zur Erreichung des vorstehend angeführten Ziels
eine in einen starren Kopfendeabschnitt eines Endoskop-Einführinstruments
einzubauende endoskopische Bildaufnahme zur Verfügung gestellt, wobei die Bildaufnahme
folgendes umfasst: ein tragendes Element; eine auf dem tragenden
Element befestigte optische Anordnung, bestehend aus einem Objektivlinsensystem
mit wenigstens einer feststehenden Linse und einer beweglichen Linse,
die so angepasst ist, dass sie sich in Richtung der Sehachse auf
die feststehende Linse zu und von der feststehenden Linse weg bewegt,
und einer Antriebseinrichtung für
die bewegliche Linse; eine Bildsensoreinrichtung mit einer Festbildsensorvorrichtung,
die im Fokus des Objektivlinsensystems zu positionieren ist; eine
mit der Bildsensoreinrichtung verbundene Führungseinrichtung zum Führen des
tragenden Elements der optischen Anordnung in Richtung der Sehachse
des Objektivlinsensystems; und ein Optikanordnungs-Fixierungsmittel
zum Fixieren des tragenden Elements an der Führungseinrichtung nach dem
Verschieben des tragenden Elements entlang der Führungseinrichtung, um das Objektivlinsensystem
in eine Im-Fokus-Position in Bezug auf die Bildsensorvorrichtung zu
bringen.
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Das
optische Objektivlinsensystem umfasst mindestens eine feststehende
Linse und eine bewegliche Linse, die jede aus einem oder mehreren
Linsenelementen bestehen. Die bewegliche Linse kann sich entweder
aus einer beweglichen Linsengruppe (die aus einem oder mehreren
Linsenelementen besteht) oder zwei beweglichen Linsengruppen zusammensetzen,
die unabhängig
voneinander bewegbar sind. Bei einem Objektivlinsensystem mit zwei
beweglichen Linsengruppen kann die Antriebseinrichtung aus einem
Nockenelement, das mit Linsenrahmen der beiden beweglichen Linsengruppen
verbunden ist, und einem Rotationsantriebselement bestehen, das
mit dem Nockenelement gekoppelt ist. Das tragende Element besteht
aus einem Gehäuse,
das Bewegungen der beiden Linsengruppen gestattet. Ein fixierter
Linsenrahmen wird fest auf dem Gehäuse zurückgehalten, der einen Optiksystem-Halteabschnitt
aufweist, der so angepasst ist, dass er Schiebebewegungen der beweglichen
Linsenrahmen entlang der inneren Umfangsflächen des Gehäuses führt, und
zwar zusammen mit einem Nockenbefestigungsabschnitt, der so angepasst
ist, dass er das Nockenelement umhüllt. In einer besonderen Form besteht
die vorstehend erwähnte
Führungseinrichtung
beispielsweise aus einer Schiebeführung, die mit einer gebogenen
Führungsfläche zum
verschieblichen Aufnehmen des Optiksystem-Halteabschnitts des Gehäuses versehen
ist, und einer Auslassöffnung,
um wenigstens einen Teil des Nockenbefestigungsabschnitts des Gehäuses zur
Außenseite
hindurch zu geben. Eine Eingangsöffnung
ist an einem Ende der Schiebeführung
zur Installation des Optiksystem-Halteabschnitts
vorgesehen. Die Optikanordnungs-Fixierungsmittel können Justierschrauben oder
ein Klebemittel sein, das in Lückenräume zwischen
der Auslassöffnung
der Schiebeführung
und dem Gehäuse
eingefüllt
wird, um die Optikanordnung an Ort und Stelle zu fixieren. Wenn
die Bildsensoreinrichtung ein Prisma umfasst, um den Strahlengang um
90° von
dem Objektivlinsensystem abzulenken, kann ein Ende der Schiebeführung durch
die Verwendung eines Klebemittels oder dergleichen fest mit dem
Prisma verbunden sein, wobei das Ende von der vorstehend erwähnten Ausgangsöffnung entfernt
ist.
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Die
vorstehenden und weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden
Erfindung werden aus der folgenden besonderen Beschreibung der Erfindung
ersichtlich, die in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen zu verstehen
ist, welche exemplarisch einige bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung
zeigen.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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In
den beigefügten
Zeichnungen zeigt:
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1 eine schematische Ansicht
eines Endoskops, das eine Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung darstellt;
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2 eine Außenansicht
einer distalen Endseite eines Einführinstruments des Endoskops;
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3 einen schematischen Längsschnitt durch
die distale Endseite des Endoskop-Einführinstruments;
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4 eine schematische Ansicht
eines Beleuchtungsabschnitts des Endoskop-Einführinstruments;
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5 einen schematischen Längsschnitt
einer Bildaufnahmeanordnung;
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6 eine der 5 ähnliche
Ansicht, die aber die Bildaufnahmeanordnung in einer anderen Betriebsphase
zeigt;
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7 eine linke Seitenansicht
der Bildaufnahmeanordnung der 5;
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8 eine der 5 ähnliche
Ansicht, die aber eine optische Systemanordnung in zerlegtem Zustand
zeigt; und
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9 eine linke Seitenansicht
der in 8 gezeigten optischen
Systemanordnung.
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BEVORZUGTE
AUSFÜHRUNGSFORMEN
DER ERFINDUNG
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Es
sei zunächst
auf 1 Bezug genommen,
worin der allgemeine Aufbau eines Endoskops schematisch gezeigt
ist. Wie in dieser Figur zu sehen ist, besteht das Endoskop 1 zum
größten Teil
aus einer Bedienungskopfanordnung 2, einem langen Einführinstrument 3,
das sich auf der Vorderseite der Bedienungskopfanordnung 2 zur
Einführung
in die Körperhöhle oder
dergleichen eines Patienten erstreckt, und einem Universalkabel,
das am rückwärtigen Ende
der Bedienungskopfanordnung 2 herausführt. Für die erforderlichen Funktionen
besteht das Einführinstrument 3,
angefangen von seinem vorderen distalen Ende, aus einem starren
Kopfendeabschnitt 3a, einem Winkelabschnitt 3b und
einem biegsamen Tubusabschnitt 3c.
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Der
starre Kopfendeabschnitt 3a ist mit einer Ummantelung aus
einem starren Material umschlossen und mit Beleuchtungsfenstern 10,
einem Beobachtungsfenster 11, einer Auslassöffnung 12 eines Biopsiekanals,
einer Waschdüse 13 und
so weiter versehen. Im vorliegenden Beispiel sind, wie in der Zeichnung
gezeigt ist, die Beleuchtungs fenster 10 normalerweise an
mehreren Stellen auf den gegenüberliegenden
Seiten des Beobachtungsfensters 11 vorgesehen. Durch Betätigen eines
Winkelreglers 5, der auf der Bedienungskopfanordnung 2 vorgesehen ist,
kann der Winkelabschnitt 3b in die Aufwärts-, Abwärts-, rechte und linke Richtung
gebogen werden, um den starren Kopfendeabschnitt 3a in
eine gewünschte
Richtung zu drehen. Des Weiteren ist der biegsame Tbusabschnitt 3c,
der einen größeren Abschnitt
der Gesamtlänge
des Einführinstruments 3 einnimmt,
so angeordnet, dass er eine Struktur hat, die beim Richtungsbiegen
Flexibilität
sowie Bruchwiderstand aufweist, so dass er auf einem Einführweg, der
Windungen und Biegungen enthalten kann, in willkürliche Richtungen gebogen werden
kann.
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In 3 ist ein Querschnitt durch
einen vorderen Endabschnitt des Einführinstruments 3 gezeigt.
Wie in dieser Figur zu sehen ist, ist der starre Kopfendabschnitt 3a mit
einem Ummantelungsblock 20 mit mehreren axialen Durchgangslöchern oder -bohrungen
versehen. An der vorderen Endfläche des
Ummantelungsblocks 20 ist eine Aufsatzkappe 21 angepasst,
die mit Anschlagschrauben 22 sicher an dem Ummantelungsblock 20 fixiert
ist. Der Winkelabschnitt 3b besteht aus mehreren Winkelringen 23,
die durch Verwendung von Drehzapfenstiften 24 nach Art
von drehbar verbundenen flexiblen Knotenringen aufeinanderfolgend
und einer nach dem anderen verbunden sind. Um die Knotenringstruktur
des Winkelabschnitts 3b ist ein Abdeckelement 25 eingepasst,
das normalerweise aus einer Innenschicht aus Metalldrahtgeflecht
und einer Außenhautschicht
aus EPDM oder dergleichen besteht. Der vorderste der Winkelringe 23,
d. h. ein Winkelring 23a an vorderster Stelle, ist fest
auf dem Kernblock 20 des starren Kopfendeabschnitts 3a angebracht.
Dagegen ist der Winkelring 23b auf der Seite des proximalen
Endes des Winkelabschnitts 3a, d. h. der Winkelring 23b an hinterster
Stelle, fest durch Anschweißen
oder Anlöten
an einen Verbindungsring 26, der den Winkelabschnitt 3a mit
dem biegsamen Tubusabschnitt 3c verbindet, befestigt. Der
biegsame Tubusabschnitt 3c besteht aus einem Metallspulenschlauch,
Metalldrahtgeflecht, das um den Metallspulenschlauch herum angebracht
ist, und einer weiterhin rund um das Metalldrahtgeflecht geformten
Außenhautschicht. Die
Konstruktion des biegsamen Tubusabschnitts 3c ist in den
Zeichnungen weggelassen, da sie im Stand der Technik gut bekannt
ist.
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Wie
in 4 gezeigt ist, bestehen
die Beleuchtungsfenster 10 jeweils aus einer Öffnung 10a, die
durch den Ummantelungsblock 20 gebohrt ist, einer Beleuchtungslinse 30,
die in die Öffnung 10a eingepasst
ist, und eine Lichtführung 31.
Von dem vorderen Ende der Lichtführung 31 emittiertes
Beleuchtungslicht wird von der Beleuchtungslinse 30 gestreut,
um breite Flächen
zu bestrahlen. Die Lichtführung 31 besteht
aus einem Bündel
vieler feiner Glasfasern. Außer
einem vorderen Endabschnitt, der in einen Rahmenring 32 der
Fensteröffnung 10a eingepasst
ist, ist die Lichtführung 31 in
einem frei biegsamen Zustand durch Verwendung eines biegsamen Schlauchs
oder dergleichen lose gebündelt
und erstreckt sich in das Universalkabel 4 durch das Einführinstrument 3 und über die
Bedienungskopfanordnung 2.
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Eine
Bildaufnahmeanordnung 33 ist hinter dem Beobachtungsfenster 11 am
vorderen distalen Ende des Endoskopis-Einführinstruments an Ort und Stelle
eingepasst. Wie in den 5 und 6 zu sehen ist, wird die
Bildaufnahmeanordnung 33 in einer zylindrischen Ausnehmung 20a gehalten,
die in den Ummantelungsblock 20 in der Axialrichtung des
Einführinstruments 3 gebohrt
ist. Die Bildaufnahmeanordnung 33 besteht aus einer optischen
Teilanordnung 34 und einer Bildsensorteilanordnung 35.
Die optische Teilanordnung 34 be steht aus einem optischen
Objektivlinsensystem 36 und dessen Antriebseinrichtung 37.
Die Bildsensorteilanordnung 35 umfasst ein Prisma 39 zum
Umlenken des Strahlengangs des optischen Objektivlinsensystems 36 um 90° und ein
Festbildsensorelement 39, das im Fokus des optischen Objektivlinsensystems 36 positioniert ist.
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Das
optische Objektivlinsensystem 36 besteht aus feststehenden
Linsengruppen 40a und 40b, die jeweils aus einer
einzigen oder einer Gruppe mehrerer Linsenelemente bestehen, und
aus beweglichen Linsengruppen 41a und 41b, die
jeweils aus einer einzigen oder mehreren Linsenelementen bestehen,
die in Richtung der Sehachse des Objektivlinsensystems 36 beweglich
und mit einem Gehäuse 42 ummantelt
sind. In diesem Beispiel befinden sich die beweglichen Linsengruppen 41a und 41b zwischen den
feststehenden Linsengruppen 40a und 40b und werden
aufeinander zu und voneinander weg bewegt, um beispielsweise eine
Zoombewegung vorzusehen.
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Die
feststehenden Linsengruppen 40a und 40b sind jeweils
auf fixierten Linsenrahmen 43F und 43L angebracht.
Zwischen den fixierten Linsenrahmen 43F und 43L sind
bewegliche Linsenrahmen 44F und 44L für die beiden
beweglichen Linsengruppen 41a bzw. 41b vorgesehen.
Die beweglichen Linsenrahmen 44F und 44L werden
durch ein Nockenelement in Richtung der Sehachse bewegt. Arme 45a und 45b sind
mit den beweglichen Linsenrahmen 44F bzw. 44L verbunden.
Vordere distale Enden der Arme 45a und 45b enden
in Ringelementen 46a bzw. 46b. In Bezug auf das
optische Objektivlinsensystem ist die vorliegende Erfindung selbstverständlich nicht auf
die besonderen gezeigten Anordnungen beschränkt. Beispielsweise kann es,
wenn dies gewünscht
ist, so angeordnet sein, dass es nur eine feststehende Linsengruppe
und eine bis drei bewegliche Linsengruppen aufweist.
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An
einer von dem optischen Objektivlinsensystem 36 entfernten
Stelle befindet sich eine Nockenwelle 47 in paralleler
Beziehung zur Sehachse des optischen Objektivlinsensystems 36.
Die Nockenwelle 47 ist auf ihrer Umfangsoberfläche mit zwei
Nockennuten 48a und 48b versehen. Dagegen sind
Nockenstifte 49a und 49b auf den Ringelementen 46a und 46b zum
Eingriff mit den Nockennuten 48a bzw. 48b vorgesehen.
Wenn die Nockenwelle 47 in eine Vorwärts- oder Rückwärtsrichtung gedreht wird, werden
die Nockenstifte 49a und 49b in eine Vorwärts- oder
Rückwärtsrichtung
in den und entlang der Nockennuten 48a bzw. 48b geschoben
und bewirken, dass sich die beweglichen Linsengruppen 41a und 41b auf
den beweglichen Rahmen 44F und 44L vorwärts oder
rückwärts in Richtung
der Sehachse des Objektivlinsensystems durch die Ringelemente 46a und 46b und
die Arme 45a und 45b versetzt werden.
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Ein
Steuerkabel 50 ist als Rotationsantriebsmittel für die Nockenwelle 47 vorgesehen.
In der gezeigten besonderen Ausführungsform
bewirkt das Steuerkabel 50, dass die biegsame Welle 52 eng
gewundener Spulen als biegsame Rotationsübertragungselemente durch eine
biegsame Hülse 51,
die mit dem Gehäuse 42 verbunden
ist, geschoben wird. Das vordere Ende der biegsamen Welle 52 ist
mit der Nockenwelle 47 verbunden, während ihr rückwärtiges Ende mit einem Rotationsantriebsmittel
wie etwa einem elektrischen Motor oder dergleichen verbunden ist.
Wenn das rückwärtige Ende
der biegsamen Welle 52 durch das Rotationsantriebsmittel
um ihre Längsachse
rotiert wird, wird die Rotation auf die Nockenwelle 47 übertragen.
Wenn die Nockenwelle 47 in Rotation versetzt wird, werden
die beweglichen Linsenrahmen 44F und 44L aufeinander
zu oder voneinander weg in Richtung der Sehachse bewegt.
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Wie
in 7 zu sehen ist, ist
das Gehäuse 42 als
tragendes Element für
die optische Teilanordnung 34 vorgesehen und mit einem
Optiksystem-Halteabschnitt 42a und einem Nockenbefestigungsabschnitt 42b auf
seiner oberen bzw. unteren Seite ausgebildet. Der Optiksystem-Halteabschnitt 42a und der
Nockenbefestigungsabschnitt 42b bestehen beide aus einem
runden Element und sind miteinander durch einen Brückenabschnitt 42c von
schmaler Breite verbunden. Die feststehenden Linsenrahmen 43F und 43L sind
in dem Optiksystem-Halteabschnitt 42a fest angebracht,
der mit einer Führungsfläche zum
Führen
axialer Bewegungen der beweglichen Linsenrahmen 44F und 44L versehen
ist. Dagegen ist die Nockenwelle 47 in den Nockenbefestigungsabschnitt 42b eingepasst,
und die Arme 45a und 45b der beweglichen Linsenrahmen 44F und 44L sind
im Inneren des Brückenabschnitts 42c positioniert.
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Das
Gehäuse 42 ist
an seinem vorderen Ende offen, durch welches der feststehende Linsenrahmen 43b mit
der feststehenden Linsengruppe 40b, die Nockenwelle 47 und
die beweglichen Linsenrahmen 44F und 44L mit den
beweglichen Linsengruppen 41a und 41b und der
feststehende Linsenrahmen 43F mit der feststehenden Linsengruppe 40a nacheinander
in das Gehäuse 42 hinein
zusammengesetzt werden. Im Wesentlichen steht ein vorderer halber
Abschnitt des feststehenden Linsenrahmens 43F aus dem Gehäuse 42 vor,
und sein Linsenelement in einer vordersten Position dient auch als Abdeckglas.
Des Weiteren wird nach dem Zusammenbauen dieser Komponententeile
das vordere Ende des Gehäuses 42 mit
einer Endabdeckung 53 verschlossen, um seinen Inhalt im
Wesentlichen in einem geschützten
Zustand zu halten. Eine rückwärtige Ausdehnung
des Nockenbefestigungsabschnitts 42b ragt auf die hintere
Seite des Gehäuses 42 hinaus
und das vordere distale Ende der biegsamen Hülse 51 des Steuerkabels 50 ist
sicher an der rückwärtigen Verlängerung
des Nockenbefestigungsabschnitts 42b fixiert.
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Des
Weiteren ist, wie in den 8 und 9 gezeigt ist, eine Schiebeführung 54 an
dem Prisma 38 befestigt, und das Gehäuse 42 des optischen
Objektivlinsensystems 34 und die Antriebseinrichtung 37 sind
auf der Schiebeführung 54 angebracht.
Diese Schiebeführung 54 besteht
aus einem Element, das im Wesentlichen in U-Form und in einer vorher
festgelegten Länge
ausgebildet und mit einer Fugenoberfläche 54a an einem Ende
versehen ist, die sicher an einer Fläche des Prismas 38 durch
Verwendung eines Klebemittels oder anderer Befestigungsmittel befestigt
ist. Auf der gegenüberliegenden
Endfläche der
Schiebeführung 54 von
der Fugenoberfläche 54a (d.
h. der Endfläche,
die sich auf der Vorderseite befindet, wenn sie auf dem starren
Kopfendeabschnitt 3a angebracht wird) weg vorgesehen befindet
sich eine Eingangsöffnung 54b zum
Aufnehmen der optischen Teilanordnung 34. Auf der Innenseite
der Schiebeführung 54 befindet
sich neben der Eingangsöffnung 54b liegend
eine gebogene Führungsfläche 54c,
die darauf den Optiksystem-Halteabschnitt 42a des Gehäuses verschiebbar
führt.
Des Weiteren ist am und entlang des oberen Endes der Schiebeführung 54 eine
Durchgangsöffnung 54d vorgesehen,
die sich über
die gesamte axiale Länge
der Schiebeführung 54 erstreckt.
Die obere Durchgangsöffnung 54d der
Schiebeführung 54 ist
in einer Breite ausgebildet, die den Durchgang durch den Brückenabschnitt 42c des
Gehäuses 42 gestattet.
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Die
optische Teilanordnung 34, an der alle Linsengruppen des
optischen Objektivlinsensystems 36 angebracht sind, wird
separat von der Bildsensoreinrichtung 35 zusammengebaut.
Dann wird die Fugenoberfläche 54a der
Schiebeführung 54 an
einer Fläche
des Prismas 38 der Bildsensoreinrichtung 35 durch
Verwendung eines Kle bemittels befestigt, worauf die Einführung des
Optiksystem-Halteabschnitts 42a des Gehäuses 42 der optischen
Teilanordnung 34 in die Schiebeführung 54 durch die
Eingangsöffnung 54b und
entlang der inneren Führungsfläche 54c folgt,
bis die optische Teilanordnung 34 in einer vorher festgelegten
Position innerhalb der Schiebeführung 54 positioniert
ist.
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In
dieser Hinsicht muss das optische Objektivlinsensystem 36 eingestellt
und in einer solchen Position positioniert werden, dass Bilder auf
der Bildsensorvorrichtung 39 genau im Fokus sind. Zu diesem
Zweck wird das Gehäuse 42 entlang
der Führungsfläche 54c der
Schiebeführung 54 bewegt.
Dabei sollte die Position des Objektivlinsensystems 36 sehr
genau eingestellt werden. Die Position des Gehäuses 42 kann entweder
durch Halten des Nockenbefestigungsabschnitts 42b des Gehäuses 42,
das durch die Ausgangsöffnung 54d der
Schiebeführung 54 vorsteht,
in einer Hand oder durch Ineingriffbringen einer geeigneten Vorspannvorrichtung
mit dem Nockenbefestigungsabschnitt 42b in Richtung der Sehachse
verschoben werden. Diese Einstellung der Position des Objektivlinsensystems 36 ist
abgeschlossen, sobald es exakt in einer Im-Fokus-Position in Bezug
auf die Bildsensorvorrichtung positioniert ist. Dann wird als Befestigungsmittel
ein Klebemittel 55 in die Lücken zwischen der Auslassöffnung 54b der
Schiebeführung 54 und
den Brückenabschnitt 42c des
Gehäuses 42 gefüllt.
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Innerhalb
des Gehäuses 42 sind
alle Linsen des optischen Objektivlinsensystems 36 angebracht, einschließlich der
vorderen und hinteren feststehenden Linsengruppen 40a und 40b und
der beweglichen Linsengruppen 41a und 41b, die
zwischen den feststehenden Linsengruppen 40a und 40b positioniert
sind, zusammen mit der beweglichen Linsenantriebseinrichtung 37 einschließlich des
Nockenele ments, das die beweglichen Linsengruppen 41a und 41b antreibt.
Dementsprechend stellt sich die Bildaufnahmeanordnung insgesamt
als relativ großer Block
dar. Genauer gesagt kann sie, da der Optiksystem-Halteabschnitt 42a in
Richtung der Sehachse relativ lang ist, in passendem Eingriff mit
der Schiebeführung 54 über eine
erweiterte Länge
gehalten werden. Daraus folgt, dass die Bildaufnahmeanordnung leicht
in eine justierte Position versetzt werden kann, ohne Fehlausrichtungs-
oder Abweichungsfehler des Optiksystem-Halteabschnitts 42a zu
erleben, d. h., ohne Fehlausrichtungs- oder Abweichungsfehler der Sehachse
des Objektivlinsensystems 36 zu erleben.
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Im übrigen kann
die Bildaufnahmeanordnung, die in Gestalt eines relativ großen Blocks
vorliegt, beim genauen Einstellen des optischen Objektivlinsensystems 36 in
eine In-Fokus-Position, wie vorstehend beschrieben, leicht gehandhabt
werden. Des Weiteren ist das Nockenelement des Antriebsmittels 37 sowie
das Steuerkabel 50, das das Nockenelement rotierend antreibt,
mit dem Gehäuse 42 verbunden,
so dass es nicht notwendig ist, die Position des Antriebsmittels 37 im
Nachhinein einzustellen, sobald das Objektivlinsensystem 36 auf
eine In-Fokus-Position eingestellt ist. Außerdem wird die Position des
Objektivlinsensystems 36 durch Verschieben des Gehäuses 42,
das sich im Wesentlichen in einem geschlossenen Zustand befindet,
entlang der Schiebeführung 54 eingestellt.
Daher sind die jeweiligen Linsenelemente des Objektivlinsensystems
vor der Ablagerung von Fremdmaterie oder Abriebteilchen, die als
Ergebnis von gleitendem Kontakt zwischen dem Gehäuse 42 und der Schiebeführung 54 auftreten
können,
auf geeignete Weise geschützt.
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Darüber hinaus
werden beim Einstellen der Fokussierposition die gesamten Linsengruppen
des Objektivlinsensystems zusammen verschoben. Daher erfordern die
vorstehend beschriebenen Anordnun gen eine kleinere Einstellmarge
für das
Objektivlinsensystem im Vergleich bei dem Fall, in dem ein Teil
der Linsen zur Einstellung der Brennweite bewegt wird. Es wird nämlich möglich, den
Versetzungsabstand des Gehäuses 42 in
der Schiebeführung 54 beim
Einrücken
des Objektivlinsensystems in eine Im-Fokus-Position zu verringern.
Infolgedessen wird es möglich,
die axiale Länge
der Bildaufnahmeanordnung 33 als Ganzes zu reduzieren und
die axiale Gesamtlänge
des starren Kopfendeabschnitts 3a des Endoskop-Einführinstruments
zu verringern.