DE9300529U1

DE9300529U1 - Stereo-Endoskop

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Publication number: DE9300529U1
Application number: DE9300529U
Authority: DE
Original assignee: OPTICON GESELLSCHAFT fur OPTIK und ELEKTRONIK MBH 7500 KARLSRUHE DE
Current assignee: OPTICON GESELLSCHAFT fur OPTIK und ELEKTRONIK MBH 7500 KARLSRUHE DE
Priority date: 1993-01-16
Filing date: 1993-01-16
Publication date: 1993-03-25
Anticipated expiration: 2003-01-17

Description

porta Patentanwälte

Dipl.Phys. Ulrich Twelmeier Dipl.lng. D.Jendryssek-Neumonn Dr. phi I. not. Rudolf Bauer -1990 Dipl.lng. Helmut Hubbuch -1991

14.01.1993 TW/Be

Opticon Gesellschaft für Optik und Elektronik mit beschränkter Haftung, D-7500 Karlsruhe

Stereo-Endoskop

Beschreibung:

Die Erfindung befaßt sich mit einem Stereo-Endoskop, welches an seinem proximalen Ende ein Gehäuse zur Aufnahme von optischen Elementen auf zwei optischen Achsen für seine beiden optischen Kanäle hat.
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Es ist bekannt, im Gehäuse am mesialen Ende des Endoskops Okulare vorzusehen, durch die hindurch das Gesichtsfeld des Endoskops unmittelbar stereoskopisch beobachtet werden kann. Es ist auch bekannt, dass man die über die beiden optischen Kanäle des Endoskops übermittelten Bilder mit elektronischen Kameras aufnehmen und stereoskopisch auf einem Bildschirm darstellen kann. In diesem Fall müssen die Kameras exakt auf die optischen Achsen der beiden optischen Kanäle ausgerichtet sein. Endoskope für medizinische Zwecke müssen regelmässig sterilisiert werden. Will man Endoskope für medizinische Zwecke mit elektronischen Kameras kombinieren, muss deshalb eine Mög-

Westliche Karl-Friedrich-Straße 29-31 D-7530 Ffor/heim Tel. (07231) 102270/90 Fax (07231) 101144 Telex 783929patma d

lichkeit bestehen, die Kameras abzunehmen, um das eigentliche Endoskop sterilisieren zu können.

Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Endoskop für medizinische Zwecke so auszubilden, dass

für die beiden optischen Kanäle vorgesehene Kameras auch von technisch ungeschultem Personal leicht angebracht und abgenommen werden können, wobei die exakte optische Ausrichtung der Kameras gewährleistet ist.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Stereo-Endoskop mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

Es ist ein wesentliches Merkmal der Erfindung, dass für das Anbringen der elektronischen Kameras am Gehäuse des Stereo-Endoskops ein Zwischenstück (Adapter) vorgesehen ist, welches zur Aufnahme der beiden Kameras in durch die Lage der beiden optischen Achsen des Gehäuses vorbestimmter Lage zwei Aufnahmeeinrichtungen hat, welche sich in Kanäle fortsetzen, die mit den optischen Achsen im Gehäuse fluchten. Soll das Stereo-Endoskop sterilisiert werden, werden nicht die einzelnen Kameras abgenommen, sondern es wird das Zwischenstück samt den daran befestigten Kameras abgenommen, welche am Zwischenstück verbleiben. Eine exakte Ausrichtung der Kameras auf die optischen Achsen im Gehäuse des Stereo-Endoskops setzt also voraus, dass erstens die Kameras eine vorbestimmte Lage

am Adapter einnehmen und zweitens der Adapter nur in vorbestimmter Lage am Gehäuse des Stereo-Endoskops angebracht werden kann. Die Anordnung der Kameras in vorbestimmter Lage auf dem Zwischenstück kann durch entsprechend genaue Fertigung und Justierung seitens des Herstellers gewährleistet werden; hieran ändert sich durch Anwendung in der ärztlichen Praxis nichts. Zur exakten Zentrierung des Zwischenstücks auf die beiden optischen Achsen des Gehäuses an der Schnittstelle zwischen Gehäuse und Zwischenstück sind zwei Paare von Zapfen und Bohrungen vorgesehen, wobei es im Prinzip gleichgültig ist, ob der jeweilige Zapfen am Zwischenstück und die Bohrung im Gegenstück des Gehäuses vorgesehen ist oder umgekehrt. Ein erster achsparalleler Zapfen, der in eine paßgenau dazu hergestellte Bohrung eingreift, sorgt dafür, dass das Zwischenstück und das Gehäuse bis auf eine gegenseitige Verdrehbarkeit relativ zueinander festgelegt sind. Der Zapfen sollte so dick gewählt sein, dass Kippbewegungen des Zwischenstücks gegen die optischen Achsen bei paßgenauer Fertigung des Zapfens und der zugehörigen Bohrung ausgeschlossen sind.

Um eine gegenseitige Verdrehbarkeit auszuschließen, ist ein zweiter achsparalleler Zapfen vorgesehen, der jedoch nicht in eine zylindrische Paßbohrung eingreift, denn das würde bei Einhaltung der erforderlichen engen Toleranzen leicht zu einer Klemmung führen; vielmehr greift der zweite Zapfen in ein Langloch ein, dessen kleiner Durchmesser paßgenau dem Durchmesser des zweiten Zapfens gleich ist und dessen

großer Durchmesser bezüglich des ersten Zapfens radial ausgerichtet ist. Wegen der paßgenauen Wahl des kleinen Durchmessers und der gewählten Ausrichtung des großen Durchmessers ist nach dem Eingreifen des zweiten Zapfens in das Langloch eine Verdrehung des Zwischenstücks um den ersten Zapfen nicht mehr möglich, durch die Ausbildung als Langloch aber genügend Toleranz vorhanden, um auch bei ungeschicktem Anbringen des Zwischenstücks am Gehäuse ein Verklemmen mit Sicherheit zu verhindern. In Richtung des großen Durchmessers des Langloches dürfen auch Fertigungstoleranzen auftreten, denn die stören die exakte Ausrichtung des Zwischenstücks auf die beiden optischen Achsen nicht. Nachdem auf diese Weise das Zwischenstück am Gehäuse zentriert ist, muss es in dieser Lage nur noch gesichert werden, z.B. dadurch, dass man eine Sicherungsschraube eindreht oder das Zwischenstück mit dem Gehäuse verklammert.

Die Anordnung der beiden Zapfen wird zweckmassigerweise so gewählt, dass das Zwischenstück und mit ihm die Schnittstelle zum Gehäuse möglichst klein sind. Der vorgegebene Abstand zwischen den beiden optischen Kanälen im Bereich der Schnittstelle reicht aus, um dort einen dicken ersten Zapfen anzuordnen. Für ihn wählt man zweckmassigerweise einen Durchmesser zwischen ca. 6 und 15 mm. Der zweite Zapfen, der in das Langloch eingreifen soll, wird zweckmassigerweise nicht zu dicht beim ersten Zapfen angeordnet; die Zentrierung ist um so genauer, je weiter er von dem dicken Zapfen entfernt liegt; er liegt deshalb zweckmassigerweise näher

bei dem einen als bei dem anderen optischen Kanal. Auf diese Weise hat man zugleich in der Nachbarschaft des anderen Kanals Platz für die Anordnung eines weiteren achsparallelen Stiftes, welcher in eine weitere Bohrung eingreift. Diesen Stift benötigt man nicht zur Zentrierung, er kann vielmehr zur Codierung verwendet werden, und zwar in dem Sinne, dass man durch Wahl der Gestalt des Stiftes und der zugehörigen Bohrung sicherstellt, dass zu einem bestimmten Endoskop stets nur ein bestimmtes Zwischenstück mit Kameras paßt, während andere Endoskope einer Endoskop-Familie sich im Durchmesser oder Querschnitt der Bohrung oder des Stiftes unterscheiden und nur mit einem anderen Zwischenstück verbunden werden können. Der Codierstift muss natürlich nicht besonders paßgenau in seine zugehörige Bohrung eingreifen, sondern kann mit reichlich Spiel in die Bohrung eingreifen.

Vorzugsweise sind der zweite Zapfen und der Codierstift bezüglich derselben Ebene, zu welcher die optischen Achsen spiegelsymmetrisch verlaufen, ebenfalls spiegelsymmetrisch angeordnet; das macht es möglich, im Gehäuse des Endoskops als Gegenstück zum Zwischenstück ein diesem gleiches oder spiegelbildlich gleiches Teil vorzusehen, wenn man das Langloch nachträglich ausfräst oder als aussen zylindrischen Einsatz in einer Zylinderbohrung vorsieht. Das erleichtert die Fertigung und ermöglicht in einfacher Weise, die Bohrungen im Zwischenstück und

seinem Gegenstück gemeinsam zu bohren.

Im Bereich zwischen den beiden optischen Kanälen ist nicht nur Platz für den dicken ersten Zapfen, sondern auch für einen achsparallelen Durchgang, durch welchen ein Instrument hindurchgeführt werden kann, z.B. ein Lichtleiter zur Beleuchtung des Gesichtsfeldes des Endoskops.

Sowohl dieses Instrument, z.B. der Lichtleiter, ebenso wie die zu den Kameras führenden Leitungen können zu einem einheitlichen Bündel zusammengefaßt nach hinten parallel zu den optischen Achsen v/eggeführt werden. Das erlaubt auch ein Arbeiten unter beengten Bedingungen, es entfällt das sonst übliche seitliche Herausführen eines Lichtleiters.

Besonders vorteilhaft ist eine Verriegelung des Zwischenstücks am Gehäuse mit Hilfe eines Stiftes, welcher formschlüssig, aber lösbar in eine Ausnehmung des ersten Zapfens eingreift, welcher zu diesem Zweck im Gegenstück am Gehäuse vorgesehen ist. Dadurch, dass der Zapfen eine doppelte Funktion erfüllt, erlaubt er einen sehr kompakten Aufbau der Schnittstelle. Der Stift wird dann von hinten her bis zu einem Anschlag durch das Zwischenstück hindurchgeführt. Der Anschlag kann durch das Zwischenstück selbst gebildet werden, befindet sich aber vorzugsweise an einer Haube, welche das Zwischenstück rückseitig zu einem zweiten Gehäuse ergänzt. Dieses Gehäuse dient dazu, die Kameras zu umgeben und zu schützen. In der ärztlichen Praxis hat das Personal deshalb

keine Veranlassung, die empfindlichen Kameras anzufassen und auch keine Gelegenheit, sie aus ihrer einjustierten Lage zu bringen, vielmehr hat das Personal nur das zweite Gehäuse, aus welcher ein Leitungsbündel herausführt, welches von einem gemeinsamen Mantel umhüllt sein kann, und durch welches ein Stift zum Verriegeln mit dem Gehäuse des Endoskops hindurchführt, zu handhaben.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den beigefügten schematischen Zeichnungen dargestellt.

Figur 1 zeigt einen Längsschnitt durch ein Gehäuse

eines Stereo-Endoskops mit daran angebrachtem zweiten Gehäuse mit zwei Video-Kameras, 15

Figur 2 zeigt eine Ansicht auf die Schnittstelle am Zwischenstück,

Figur 3 zeigt die Rückseite des Zwischenstücks, 20

Figur 4 zeigt eine Ansicht auf die Schnittstelle am Gegenstück des Gehäuses des Endoskops, und

Figur 5 zeigt eine Seitenansicht des Zwischenstücks mit angesetztem Gehäuse (im Schnitt) und des

zugehörigen Gegenstücks.

Figur 1 zeigt ein Stereo-Endoskop mit einem starren Schaft 1, an dessen proximelem Ende sich ein Gehäuse 2 befindet, in welchem die beiden im Schaft eng benachbarten Licht-

wege 3 und 4 beispielsweise durch ein System von Umlenkprismen 5 bis 8 auf einen größeren Abstand d der beiden optischen Achsen 9 und 10 gebracht werden. Linsensysteme 11 und fokussieren das Licht auf zwei elektronische Video-Kameras 13 und 14, welche mit dem Gehäuse 2 verbunden sind. Zu diesem Zweck ist ein Zwischenstück 15 (Adapter) vorgesehen, an welchem die beiden Kameras 13 und 14 in vorbestimmter Lage fixiert sind. Das Zwischenstück 15 ist durch Bolzen 16 und 17 zentriert an einem dem Zwischenstück 15 entsprechenden Gegenstück 18 befestigt, welches seinerseits am Gehäuse 2 befestigt ist. Die Schnittstelle 19, an welcher das Zwischenstück 15 mit den Kameras 13 und 14 vom Gehäuse 2 getrennt werden kann, liegt zwischen dem Zwischenstück 15 und seinem Gegenstück 18.

Das Zwischenstück hat zwei Bohrungen 20 und 21, deren Achsen mit den optischen Achsen 9 und 10 fluchten und rückseitig unter Bildung einer Bundfläche 22 und 23 einen größeren Durchmesser haben als im Bereich der Schnittstelle 19. In die Bohrungen 20 und 21 werden die Kameras 13 und 14 bis zum Anschlag an die Bundflächen 22 und 23 paßgenau eingeschoben und fixiert, so dass sie genau auf die Achsen der Bohrungen 20 und 21 ausgerichtet sind. Im Gegenstück 18 setzen sich die Bohrungen 20 und 21 fort in Kanäle 24 und 25, deren Achsen die optischen Achsen 9 und 10 sind. Im Bereich zwischen diesen beiden Kanälen 24 und 25, vorzugsweise gleich weit von ihren optischen Achsen entfernt, steckt in einer Bohrung 26a eine Buchse 26d mit einem Innengewinde 26c und einer vorzugsweise zylindrischen Aufnahme 26b, die zur Zentrierung dient.

Dicht daneben, ebenfalls vorzugsweise im gleichen Abstand zu den beiden optischen Achsen 9 und 10, befindet sich im Zwischenstück 15 eine Bohrung 28 und im Gegenstück 18 eine Bohrung 29, welche gemeinsam einen Kanal bilden, durch die hindurch ein Instrumente, z.B. ein Lichtleiter, hindurchgeführt und weiter durch das Schaft 1 hindurch bis zum distalen Ende des Endoskops geführt werden kann, um dort das Gesichtsfeld des Endoskops zu beleuchten. Neben der Bohrung 29, in der Nachbarschaft der Bohrung 24, befindet sich eine weitere Bohrung 30 mit einem Einsatz 31, in welchen ein Langloch 32 eingefräst ist. Das Langloch ist so orientiert, dass sein großer Durchmesser genau in radialer Richtung in Bezug auf die Achse der Buchse 26d liegt. In das Langloch 32 greift ein zweiter, dünnerer Zapfen 34 ein, dessen Durchmesser zum kleinen Durchmesser des Langlochs 32 paßt. Auf der dem Langloch 32 gegenüberliegenden Seite der Bohrung 29 befindet sich im Gegenstück 18 eine weitere Bohrung 35, in welche ein am Zwischenstück 15 angebrachter Codierstift 36 eingreift.

In der Buchse 26d befindet sich eine zentrische Gewindebohrung 26c, welche zur Aufnahme einer Schraube 40 dient, welche von der Rückseite her durch die Bohrung 27 des Zwischenstücks 15 geführt wird. Diese Schraube 40 hat ein Gewinde 26e und einen Zapfen 26, der paßgenau zu der Aufnahme 26b in der Buchse 26d ausgeführt ist. Der Kopf 37 der Schraube findet ein Widerlager an der Rückseite eines

zweiten Gehäuses 38, welches am Zwischenstück 15 befestigt ist und die Kameras 13 und 14 schützend umgibt (Figur 5).

Die Baueinheit aus Zwischenstück 15, zweitem Gehäuse 38 und Kameras 13 und 14 wird so auf das Gegenstück 18 aufgesteckt, dass die Zapfen 26 und 34 sowie der Codierstift 36 in die zugehörigen Bohrungen eingreifen. Dadurch ist die nötige optische Zentrierung bewirkt. Das Zwischenstück 15 wird dann fixiert, indem die Schraube 40 in das Innengewinde 26c der Buchse 26d eingedreht wird. Neben der Schraube 40 führt aus dem zweiten Gehäuse 38 hinten ein Leitungsbündel 39 heraus, welches die Zuleitungen zu den Kameras 13 und 14 enthält, sowie einen Lichtleiter enthalten kann, der durch die Bohrungen 27 und 29 hindurchgeführt ist.

Soll das Endoskop sterilisiert werden, kann es durch Lösen der Schraube 40 leicht von dem Gehäuse 38 mit den empfindlichen Kameras 13 und 14 getrennt werden. Damit mit dem Endoskop stets nur passende Kameras verbunden werden, ist der Codierstift 36 vorgesehen. Der Codierstift 36 und die ihm gegenüberliegende Bohrung 35 sind für unterschiedliche Endoskope in unterschiedlichem Durchmesser oder in unterschiedlicher Form ausgeführt.

Statt einer Verbindung mittels einer Schraube 40 und Gewindebohrung 26c in der Buchse 26d sind natürlich auch andere

Verbindungsarten möglich, z.B. mit Hilfe eines Bajonettverschlusses, wobei durch das Gehäuse 38 von hinten her der Bajonettstift hindurchgeführt wird bis in eine dazu passende Ausnehmung in der Buchse 26d, oder mittels einer Spannzange oder eines Federspannstiftes, welche in entsprechende Ausnehmungen der Buchse 26d eingreifen. Dabei kann die Buchse 26d durch einen Stift ersetzt werden, der z.B. von einer Spannzange umschlossen werden kann.

Claims

Ansprüche:

1. Stereo-Endoskop, welches an seinem proximalen Ende ein

Gehäuse zur Aufnahme von optischen Elementen auf zwei optischen Achsen für seine beiden optischen Kanäle hat,

dadurch gekennzeichnet, dass zum Anbringen von zwei elektronischen Kameras (13, 14) ein Zwischenstück (Adapter 15) vorgesehen ist, welches zur Aufnahme der beiden Kameras (13, 14) in durch die Lage der beiden optischen Achsen (9, 10) des Gehäuses (2) vorbestimmter Lage zwei Aufnahmeeinrichtungen (20, 21) hat, welche sich in Kanäle (24, 25) fortsetzen, die mit den optischen Achsen (9, 10) im Gehäuse (2) fluchten,

und dass zur Zentrierung des Zwischenstücks (15) auf die beiden optischen Achsen (9, 10) des Gehäuses (2) an der Schnittstelle (19) zwischen Gehäuse (2) und Zwischenstück (15)

(a) ein erster achsparalleler Zapfen (26), der in eine dazu passende Bohrung (26b) eingreift, und

(b) ein zweiter achsparalleler Zapfen (34), der in ein Langloch (32) eingreift, dessen kleiner Durchmesser

dem Durchmesser des zweiten Zapfens (34) gleich ist und dessen großer Durchmesser bezüglich des ersten Zapfens (26) radial ausgerichtet ist, vorgesehen sind.

2. Stereo-Endoskop nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

dass der zweite Zapfen (34) dicker als der erste Zapfen (26) ist.

3. Stereo-Endoskop nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, dass der erste Zapfen (26) im Bereich zwischen den zwei optischen Achsen (9, 10) angeordnet ist.

4. Stereo-Endoskop nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet:,

dass der erste Zapfen (26) von den beiden optischen Achsen (9, 10) gleich weit entfernt ist.

5. Stereo-Endoskop nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Zapfen (34) näher bei der einen (9) als bei der anderen optischen Achse (10) liegt.

6. Stereo-Endoskop nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der Schnittstelle (19) zusätzlich ein achsparalleler Stift (36) vorgesehen ist, welcher mit reichlich Spiel in eine Bohrung (35) eingreift.

7. Stereo-Endoskop nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,

dass der Stift (36) bezüglich derselben Ebene, zu welcher die optischen Achsen (9, 10) spiegelsymmetrisch verlaufen, spiegelsymmetrisch zum zweiten Zapfen (34) angeordnet ist.

8. Stereo-Endoskop nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2) als Gegenstück (18) zum Zwischenstück (15) ein diesem gleiches oder spiegelbildlich gleiches Teil hat.

9. Stereo-Endoskop nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Gehäuse (2) ebenso

wie im Zwischenstück (15) ein achsparalleler Durchgang (29, 27) zum Durchführen eines Instruments, z.B. eines Lichtleiters zur Beleuchtung des Gesichtsfeldes des Endoskops, vorgesehen ist.

10. Stereo-Endoskop nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,

dass der Durchgang (29, 27) von den beiden optischen Achsen (9, 10) gleich weit entfernt ist.

11. Stereo-Endoskop nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Verriegelung des Zwischenstücks (15) am Gehäuse (38) ein Stift (40) vorgesehen ist, welcher formschlüssig, aber lösbar, in eine Ausnehmung (26b/26c) der Buchse (26d) eingreift und zu diesem Zweck von hinten her bis zu einem Anschlag (38) durch das Zwischenstück (15) hindurchgeführt ist.

12. Stereo-Endoskop nach einem der vorstehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenstück (15) rückseitig durch eine Haube (38) zu einem zweiten Gehäuse ergänzt ist, welches die Kameras (13, 14) umgibt.

13. Stereo-Endoskop nach Anspruch 11 und 12, dadurch ge kennzeichnet, dass der Stift (40) durch die Rückseite

der Haube (38) nach aussen geführt ist.

14. Stereo-Endoskop nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmeeinrichtungen

(20, 21) Paßbohrungen für das Gehäuse der Kameras (13, 14) sind.