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Dokumentenidentifikation DE102004014183A1 16.12.2004
Titel Optische Bildaufnahmebaueinheit mit Objektivlinsen-Antriebsmechanismus für Endoskope
Anmelder Fuji Photo Optical Co. Ltd., Saitama, JP
Erfinder Mitsumori, Naotake, Saitama, JP
Vertreter BEETZ & PARTNER Patentanwälte, 80538 München
DE-Anmeldedatum 23.03.2004
DE-Aktenzeichen 102004014183
Offenlegungstag 16.12.2004
Veröffentlichungstag im Patentblatt 16.12.2004
IPC-Hauptklasse A61B 1/05
IPC-Nebenklasse A61B 1/00   
Zusammenfassung Die Erfindung bezieht sich auf eine optische Bildaufnahmebaueinheit (10) für Endoskope, die einen Linsenantriebsmechanismus für ein Objektivlinsensystem (11) aufweist, das mindestens ein bewegliches Linsenelement (18) aufweist, das in Richtung der optischen Achse des Objektivlinsensystems beweglich ist, um mindestens die Bildvergrößerung, den Bildfeldwinkel oder die Fokustiefe zu verändern. Das Objektivlinsensystem (11) enthält ferner einen Anschlag in Form einer Anschlagplatte (34), die fest mit einem Anschlagtrageelement (35) verbunden und von ihm getragen wird, das in Richtung der optischen Achse des Objektivlinsensystems beweglich ist. Das Anschlagtrageelement (35) weist eine vorgegebene Ausdehnungslänge in Richtung der optischen Achse und einen bogenförmig gekrümmten äußeren Aufbau auf, der so ausgebildet ist, dass es in bündiger Anlage an den Innenflächen eines Gehäuses (30) der optischen Bildaufnahmebaueinheit über einen Winkel von mehr als 180° in im Gehäuse (30) befestigtem Zustand gehalten werden kann. Eine ausgenommene Öffnung (35a) ist in dem Anschlagtrageelement (35) zur bündigen Anlage an einem Linsenhalterahmen einer beweglichen Linse oder von beweglichen Linsen vorgesehen.

Beschreibung[de]
Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung betrifft Endoskope zur Verwendung auf medizinischen Gebieten und insbesondere eine optische Bildaufnahmebaueinheit für Endoskope, die einen Objektivlinsen-Antriebsmechanismus zur Verschiebung mindestens eines Linsenelements eines Objektivlinsensystems in Richtung der optischen Achse durch Fernsteuerung zur Änderung mindestens des Bildvergrößerungsmaßstabs, des Bildfeldwinkels oder der Fokustiefe aufweist.

Allgemein bestehen auf medizinischen Gebieten verwendete Endoskope im Wesentlichen aus einer Betätigungskopfeinheit, die von einer Bedienungsperson mit einer Hand ergriffen wird, einem Einführungsschlauch, der sich von der Vorderseite der Betätigungskopfeinheit erstreckt und zur Einführung in einen Körperhohlraum dient, sowie einem Universalkabel, das an der Rückseite der Betätigungskopfeinheit herausgeführt ist, um das Endoskop lösbar mit einer Lichtquelle, etc. zu verbinden. Der Einführungsschlauch umfasst, von seinem vorderen distalen Ende aus, einen starren Spitzenendabschnitt, einen Abwinkelungsabschnitt und einen länglichen flexiblen Körperabschnitt, der einen Hauptteil der gesamten Länge des Einführungsschlauchs von seinem proximalen Ende her einnimmt, das mit der Betätigungskopfeinheit verbunden ist und als flexible Struktur auf gebaut ist, die in beliebigen Richtungen längs eines Einführungsweges abbiegbar ist. Neben einem Beleuchtungsfenster oder Beleuchtungsfenstern ist ein endoskopisches Beobachtungsfenster mit einer optischen Bildaufnahmeeinrichtung am starren Spitzenendabschnitt am vorderen distalen Ende des Einführungsschlauchs vorgesehen. Ferner ist ein Ausgangsloch eines Biopsiekanals am starren Spitzenendabschnitt vorgesehen, um daraus ein Biopsieinstrument oder ein chirurgisches Instrument herauszuschieben, das in den Biopsiekanal eingeführt wurde. Zur Einstellung des starren Spitzenendabschnitts in eine gewünschte Richtung kann der Abwinkelungsabschnitt durch Fernsteuerung von einem Abwinkelungssteuermechanismus, der an der Betätigungskopfeinheit vorgesehen ist, bogenförmig abgebogen werden.

An dem starren Spitzenendabschnitt sind zumindest das oben erwähnte Beleuchtungsfenster und das Beobachtungsfenster vorgesehen. Im Beleuchtungsfenster ist das lichtemittierende Ende eines Lichtleiters in Form eines Faseroptikbündels angeordnet. Der Lichtleiter erstreckt sich durch den Einführungsschlauch und das Universalkabel über die Betätigungskopfeinheit. Auf der anderen Seite ist ein optisches Objektivlinsensystem im Beobachtungsfenster angebracht; ferner ist, im Fall eines elektronischen Endoskops, eine Festkörper-Bildsensorvorrichtung im Fokus des Objektivlinsensystems angeordnet. Ähnlich wie der Lichtleiter ist ein Signalkabel von der Festkörper-Bildsensorvorrichtung ebenfalls durch den Einführungsschlauch hindurchgeführt. Die folgende Beschreibung bezieht sich auf ein Endoskop vom elektronischen Typ, kann jedoch auch für ein optisches Endoskop gelten, in dem die Festkörper-Bildsensorvorrichtung und das Signalkabel durch einen optischen Lichtleiter ersetzt sind. Ferner ist ein Biopsiekanal in Form eines flexiblen Schlauchs mit einem Biopsiekanal-Ausgangsloch verbunden, das in einem Gehäuse des starren Spitzenendabschnitts vorgesehen ist; ferner ist ein Luft/Wasser-Versorgungsschlauch mit einer Waschdüse verbunden, die im Gehäuse des starren Spitzenendabschnitts vorgesehen und gegen das Beobachtungsfenster gerichtet ist.

Wie oben beschrieben, sind mindestens ein Faseroptikbündel, ein Signalkabel, ein Biopsiekanalschlauch, ein Luft/Wasser-Versorgungsschlauch, etc. durch den Einführungsschlauch des Endoskops hindurchgeführt. Ferner sind zum Abbiegen des oben erwähnten Abwinkelungsabschnitts des Einführungsschlauchs ein oberer und ein unterer Abwinkelungssteuerdraht oder eine Kombination von einem oberen und einem unteren Abwinkelungssteuerdraht und einem rechten und einem linken Abwinkelungssteuerdraht durch den Einführungsschlauch hindurchgeführt. Die vorderen Enden dieser Abwinkelungssteuerdrähte sind in Positionen am oder in der Nähe des starren Spitzenendabschnitts befestigt. Innerhalb des Abwinkelungsabschnitts befinden sich die Abwinkelungssteuerdrähte in in Radialrichtung eingeschränkten Positionen und werden in diesen Positionen gehalten, und ihre hinteren Enden erstrecken sich durch den flexiblen Körperabschnitt des Einführungsschlauchs bis zur Betätigungskopfeinheit.

In diesem Zusammenhang besteht das endoskopische Objektivlinsensystem, das im Beobachtungsfenster des starren Spitzenendabschnitts des Einführungsschlauchs angebracht ist, normalerweise aus mehreren Linsenelementen. Je nach dem Ort einer interessierenden Stelle innerhalb eines Hohlraums oder dem Zweck der therapeutischen Beobachtung ist es wünschenswert, dass das Objektivlinsensystem in der Lage ist, die Bildvergrößerung, den Bildfeldwinkel und/oder die Fokustiefe zu ändern. Um eine Einstellung der Bildvergrößerung, des Bildfeldwinkels und/oder der Fokustiefe zu ermöglichen, ist es erforderlich, solche konstruktiven Vorkehrungen zu treffen, dass ein Teil der Linsenelemente des Objektivlinsensystems in Richtung seiner optischen Achse beweglich ist. Diesbezüglich ist ein Endoskop-Objektivlinsensystem mit beweglichen Linsenelementen aus dem Stand der Technik bekannt, zum Beispiel aus der offengelegten japanischen Patentanmeldung 2001-100114. Bei dem endoskopischen Objektivlinsensystem nach diesem Stand der Technik werden zwei Gruppen von beweglichen Linsen simultan in Richtung der optischen Achse mittels eines Kurvensteuermechanismus bewegt. In diesem Fall ist, gesehen von der Objektseite, ein Anschlag ausgebildet, der mit einem beweglichen Linsenrahmen, der eine rückwärtige bewegliche Linsengruppe trägt, integriert ist.

In den letzten Jahren liegt, um die Genauigkeit von endoskopischen Untersuchungen oder Diagnosen zu verbessern, ein steigender Bedarf an Endoskopen vom sogenannten Vergrößerungstyp vor, die ein Objektivlinsensystem aufweisen, das befähigt ist, vergrößerte Bilder einer unter Beobachtung stehenden Stelle innerhalb eines Hohlraums zu liefern. Wenn ein Anschlag an einem beweglichen Linsenrahmen vorgesehen und mit einer beweglichen Linse mitbewegt wird, wie dies bei dem oben erwähnten Objektivlinsensystem nach dem Stand der Technik der Fall ist, tritt das Problem auf, dass es schwierig ist, periphere Bildfehler zu verbessern, was bedeutet, dass es schwierig ist, Bilder hoher Qualität und mit hohem Vergrößerungsmaßstab zu erhalten. Zur Verbesserung der Bildfehler muss ein Anschlagelement allein und unabhängig von den beweglichen Linsenelementen genau in einer vorgegebenen Position des optischen Objektivlinsensystems angebracht werden, wobei das Anschlagelement genau rechtwinklig zur optischen Achse vorgesehen werden muss. Es ist daher erforderlich, ein Anschlagelement in einem stabilisierten Zustand auf einem Trageelement zu montieren, das so angeordnet ist, dass Störungen mit beweglichen Linsenelementen ausgeschlossen sind. Wenn allerdings die Manövrierfähigkeit des Endoskop-Einführungsschlauchs beim Einführen in einen Körperhohlraum in Betracht gezogen wird, sowie vom Standpunkt der Verringerung der Belastung auf Seiten des Patienten ist es von außerordentlicher Bedeutung, den Durchmesser des Einführungsschlauchs zu verringern.

Hierzu sollte wünschenswerterweise das am Einführungsschlauch anzubringende optische Objektivlinsensystem so klein und in seiner Konstruktion so kompakt wie möglich sein. Die Realisierung eines festen Anschlagelements sollte nicht zu einer Vergrößerung einer Einheit des optischen Objektivlinsensystems führen.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Im Hinblick auf das oben Ausgeführte ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine optische Bildaufnahmebaueinheit für Endoskope anzugeben, die ein Objektivlinsensystem einer kompakten Konstruktion aufweist, das ein Anschlagelement in einer Position unabhängig von einer beweglichen Linsengruppe oder Linsengruppen des Objektivlinsensystems aufweist.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die oben angegebene Aufgabe dadurch gelöst, dass eine optische Bildaufnahmebaueinheit für Endoskope mit einem Objektivlinsen-Antriebsmechanismus zur Bewegung mindestens eines Linsenelements eines Objektivlinsensystems in Richtung der optischen Achse zur optischen Änderung zumindest der Bildvergrößerung, des Bildfeldwinkels oder der Fokustiefe des Objektivlinsensystems angegeben wird, die dadurch gekennzeichnet ist, dass das Objektivlinsensystem in einer Ebene, welche die optische Achse des Objektivlinsensystems senkrecht schneidet, einen Anschlag in Form einer Anschlagplatte aufweist, die fest mit einem bogenförmig gekrümmten Anschlagtrageelement verbunden ist und von ihm getragen wird, wobei das Anschlagtrageelement eine vorgegebene Ausdehnungslänge in Richtung der optischen Achse und einen äußeren Aufbau aufweist, der in ein Gehäuse der optischen Bildaufnahmebaueinheit hineinpasst und in befestigtem Zustand in bündiger Anlage an den Innenflächen des Gehäuses über einen Winkel von mehr als 180° in Radialrichtungen steht, wobei die oberen Enden des Anschlagtrageelements durch eine ausgenommene Öffnung voneinander beabstandet sind, die eine vorgegebene Größe zur Anlage in Passung an einem beweglichen Linsenrahmen aufweist.

Hierbei ist es zur Verbesserung der Wirkung des Anschlags günstig, vorzusehen, dass die Position des Anschlags nach dem Einbau des Objektivlinsensystems in ein Gehäuse des starren Spitzenendabschnitts des Endoskop-Einführungsschlauchs eingestellt werden kann. Hierzu ist eine Einstellvorrichtung an dem Anschlagtrageelement vorgesehen, die eine Justierung des Anschlags nach dem Zusammenbau erlaubt. Zur Einstellung der Position des Anschlags oder des Anschlagtrageelements durch dessen Verschiebung in Richtung der optischen Achse ist es günstig, eine Begrenzungseinrichtung zur Begrenzung der axialen Verschiebung des Anschlags oder des Anschlagtrageelements auf einen bestimmten Bereich vorzusehen, um Störungen mit Linsen, die auf der Vorderseite und der Rückseite des Anschlags angeordnet sind, zu verhindern.

Die obige Aufgabe sowie andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen aus der nachstehenden Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen hervor, in denen eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung beispielhaft dargestellt ist. Die vorliegende Erfindung ist selbstverständlich nicht in dem Sinne auszulegen, dass sie auf die bestimmten, in den Zeichnungen dargestellten Formen beschränkt wäre.

KURZE BESCHREIBUNG DER BEIGEFÜGTEN ZEICHNUNGEN

In den beigefügten Zeichnungen zeigen:

1 eine schematische Darstellung der allgemeinen Konstruktion eines Endoskops, auf das die vorliegende Erfindung angewandt wird;

2 eine schematische Ansicht eines Querschnitts durch eine Bildaufnahmebaueinheit eines Endoskops, die ein Objektivlinsensystem enthält;

3 eine Ansicht ähnlich 2, die jedoch das optische Objektivlinsensystem in einer unterschiedlichen Betätigungsphase zeigt;

4 eine schematische Ansicht eines Querschnitts längs der Linie X-X in 2;

5 eine schematische Vorderansicht eines Anschlagelements und eines Anschlagtrageelements und

6 eine Seitenansicht des in 5 dargestellten Anschlagelements und Anschlagtrageelements von links.

BESCHREIBUNG VON BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand einer bevorzugten Ausführungsform näher im Einzelnen erläutert. Zunächst wird auf 1 Bezug genommen; sie zeigt den allgemeinen Aufbau eines Endoskops 1, das ein Endoskop-Objektivlinsensystem gemäß der vorliegenden Erfindung aufweist. Wie in dieser Figur dargestellt ist, besteht das Endoskop im Wesentlichen aus einer Betätigungskopfeinheit 2, einem Einführungsschlauch 3, der sich aus der Vorderseite der Betätigungskopfeinheit 2 heraus erstreckt und zur Einführung in einen Körperhohlraum dient, sowie einem Universalkabel, das aus der Betätigungskopfeinheit 2 herausgeführt ist. Ausgehend vom vorderen distalen Ende ist der Einführungsschlauch 3 hintereinander versehen mit einem starren Spitzenendabschnitt 3a, einem Abwinkelungsabschnitt 3b und einem länglichen flexiblen Körperabschnitt 3c.

Der starre Spitzenendabschnitt 3a ist so ausgebildet, dass er eine starre Trägerstruktur zur Halterung einer endoskopischen Bildaufnahmebaueinheit 10 darin zusammen mit einem Beleuchtungssystem bildet, wie in den 2 und 3 dargestellt ist. Die Bildaufnahmebaueinheit 10 enthält ein optisches Objektivlinsensystem 11, ein Prisma 12 zur Ablenkung des Lichtwegs des Objektivlinsensystems 11 um 90 Grad sowie eine Bildsensoreinrichtung 13, die im Fokus des Objektivlinsensystems 11 angeordnet ist. Das Objektivlinsensystem 11 besteht im Wesentlichen aus einer festen Linsengruppe 15 auf der Objektseite, die in einem Linsenhalterahmen 14 montiert ist, der fest an der optischen Bildaufnahmebaueinheit 10 vorgesehen ist, und die aus einer oder mehreren optischen Linsenelementen zusammengesetzt ist, einer festen Linsengruppe 17 auf der Bilderzeugungsseite, die in einem Linsenhalterahmen 16 montiert und aus einem oder mehreren optischen Linsenelementen aufgebaut ist, einer beweglichen Linsengruppe 18 auf der Objektseite und einer beweglichen Linsengruppe 19 auf der Bilderzeugungsseite, die zwischen den beiden festen Linsengruppen 15 und 17 angeordnet sind, in Richtung der optischen Achse bewegt werden können und jeweils aus einem oder mehreren optischen Linsenelementen zusammengesetzt sind.

Wie oben erwähnt, ist das Prisma 12 zur Ablenkung der optischen Achse des Objektivlinsensystems 11 um einen rechten Winkel vorgesehen. Die Bildsensoreinrichtung 13, die im Fokus des Objektivlinsensystems 11 angeordnet ist, ist aus einer Festkörper-Bildsensorvorrichtung und einer Anschlusssubstratplatte aufgebaut. Eine große Zahl von Drähten von der Anschlussplatte sind unter Verwendung eines flexiblen Mantelrohrs oder eines Bandes zu einem einzigen Kabel zusammengefasst und erstrecken sich durch den Einführungsschlauch 3 und die Betätigungskopfeinheit 2 hindurch in das Universalkabel 4.

Die beiden beweglichen Linsengruppen 18 und 19 des Objektivlinsensystems 11 sind in Richtung der optischen Achse beweglich und auf beweglichen Linsenrahmen 20 bzw. 21 montiert. Aus diesen beweglichen Rahmen erstrecken sich Arme 22 und 23, die an ihren äußeren Enden mit Ringelementen 24 bzw. 25 versehen sind. Eine Steuerwelle 26 ist parallel zur optischen Achse des Objektivlinsensystems 11 und davon beabstandet angeordnet. Die Steuerwelle 26 ist an zwei diskreten Positionen auf und um ihre Umfangsfläche herum mit Steuernuten 27a und 27b versehen. Ferner sind Steuerstifte 28a und 28b an den Ringelementen 24 und 25 angebracht, die mit den Steuernuten 27a bzw. 27b im Eingriff stehen. Wenn dementsprechend die Steuerwelle 26 in Vorwärtsrichtung und in Rückwärtsrichtung gedreht wird, gleiten oder rollen die Steuerstifte 28a und 28b im Eingriff mit den Steuernuten 27a und 27b in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung längs den entsprechenden Steuernuten 27a und 27b. Dementsprechend werden die beweglichen Linsengruppen 18 und 19 an den beweglichen Linsenrahmen 20 und 21, die mit den Steuerstiften 28a und 28b durch die Ringelemente 24 und 25 und die Arme 22 und 23 verbunden sind, in Richtung der optischen Achse des Objektivlinsensystems 11 in Rückwärts- und Vorwärtsrichtung bewegt.

Hierbei ist jede der beiden Steuernuten 27a und 27b in einer vorgegebenen Länge in Umfangsrichtung mit einem vorgegebenen Neigungswinkel in Bezug auf die Längsachse der Steuerwelle 26 ausgebildet. Die beiden Steuernuten 27a und 27b unterscheiden sich ferner voneinander in ihrem Neigungswinkel. Dementsprechend werden die beweglichen Linsengruppen 18 und 19 zu unterschiedlichen Bewegungen veranlasst, wenn sich die Steuerwelle 26 um ihre Achse dreht. In diesem Zusammenhang wird die Bewegung der beweglichen Linsengruppen 18 und 19 umso weicher, je kleiner der Neigungswinkel der Steuernuten 27a und 27b ist. Eine Minimierung des Neigungswinkels führt allerdings zu einer Steuernut, die entsprechend größere Länge aufweist und daher eine Vergrößerung des Außendurchmessers der Steuerwelle 26 erfordert. Auf der anderen Seite äußert sich ein größerer Neigungswinkel der Steuernuten 27a und 27b in einer schwereren Bewegung der beweglichen Linsengruppen 18 und 19 und einer größeren Last beim Antrieb der beweglichen Linsenrahmen. Es ist daher bevorzugt, die Steuernuten 27a und 27b mit einem Neigungswinkel im Bereich von 5 bis 30 Grad in Bezug auf die Längsachse der Steuerwelle 26 auszubilden. Zum Drehantrieb der Steuerwelle 26 ist eine Drehantriebseinrichtung (nicht dargestellt), wie etwa ein Elektromotor oder eine flexible Transmissionswelle, am hinteren Ende der Steuerwelle 26 angeschlossen.

Wie in 4 dargestellt ist, ist die optische Bildaufnahmebaueinheit 10 in einem Gehäuse 30 angeordnet, das im Wesentlichen aus einem Montageteil 31 für die optische Einheit und einem Montageteil 32 für die Antriebseinrichtung aufgebaut ist, die jeweils im Wesentlichen rohrförmig ausgebildet sind. Die sie verbindenden Wandbereiche zwischen dem Montageteil 31 für die optische Einheit und dem Montageteil 32 für die Antriebseinrichtung sind in bündiger Anlage an den lateralen Seiten der beweglichen Linsenrahmen 20 und 21 gehalten und wirken als Führungswände 33, die eine Drehbewegung der beweglichen Linsenrahmen 20 und 21 unterbinden. Wenn daher die Steuerwelle 26 um ihre Längsachse gedreht wird, werden die Arme 22 und 23, die aus den beweglichen Linsenrahmen 20 und 21 herausstehen, in gleitendem Kontakt mit den Führungswänden gehalten, und die beweglichen Linsengruppen 18 und 19 auf der Objektseite und auf der Bilderzeugungsseite können sich lediglich in Richtung der optischen Achse bewegen, beispielsweise bei Veränderung des Bildvergrößerungsverhältnisses.

Zwischen den beweglichen Linsenrahmen 20 und 21 ist eine Anschlagplatte 34 angeordnet. Die Anschlagplatte 34 besteht aus einer dünnen Platte mit einer Öffnung mit vorgegebenem Durchmesser in der Mittelposition in Ausrichtung mit der optischen Achse des Objektivlinsensystems 11. Zur Verhinderung von Positionsabweichungen in Bezug auf die optische Achse ist die Anschlagplatte 34 in einer Position unabhängig von den beweglichen Linsenrahmen 20 und 21 fest montiert.

Zur festen Halterung der Anschlagplatte 34 in einer vorgegebenen Position zwischen den beweglichen Linsenrahmen 20 und 21 ist ein im Wesentlichen U-förmiges Anschlagtrageelement 35 an einer Seite der Anschlagplatte 34 und damit integriert vorgesehen. Wie in den 5 und 6 dargestellt ist, besitzt das Anschlagtrageelement 35 eine größere Dicke als die Anschlagplatte 34 und weist eine bogenförmige äußere Ausbildung auf. Das Anschlagtrageelement 35 erstreckt sich in Richtung der optischen Achse zu dem Linsenhalterahmen 14 der festen Linsengruppe 15 auf der Objektseite, wobei die Außenumfangsfläche des Anschlagtrageelements 35 in engem Kontakt mit der Innenumfangsfläche des Montageteils 31 für die optische Einheit des Gehäuses 30 steht. Die äußere Umfangsfläche des Anschlagtrageelements 35 liegt an der Innenumfangsfläche des Montageteils 31 für die optische Einheit über einen Winkel von mehr 180 Grad in Radialrichtung an. Demzufolge wird die Anschlagplatte 34 stabil auf solche Weise gehaltert, dass Positionsabweichungen oder Neigungen in Bezug auf die optische Achse verhindert sind.

Da sich das Anschlagtrageelement 35 in Richtung auf den Linsenhalterahmen 14 erstreckt, befindet sich der bewegliche Linsenrahmen 20 der beweglichen Linsengruppe 18 auf der Objektseite sowie der Arm 22 des beweglichen Linsenrahmens 20 innerhalb des Anschlagtrageelements 35. In dieser Hinsicht ist es erforderlich, eine Störung zwischen dem Anschlagtrageelement und dem beweglichen Linsenrahmen 20 und dem Arm 22 zu verhindern, die in Richtung der optischen Achse bewegt werden, zum Beispiel bei Änderung des Bildvergrößerungsverhältnisses. Hierzu sind die beiden oberen Enden des Anschlagtrageelements 35 auf der Seite der Führungswandabschnitte 33 durch eine ausgenommene oder unterbrochene Öffnung 35a einer Größe voneinander beabstandet, die mindestens größer ist als der Außendurchmesser des beweglichen Linsenrahmens 20. Die Kanten des Anschlagtrageelements 35 könnten Störungen mit dem Arm 22 hervorrufen, wenn sich die Unterbrechungsöffnung 35a nicht genau in der dargestellten oberen Position befindet. Es ist daher notwendig, eine Justierung in Drehrichtung beim Einbau der Anschlagplatte 34 und des Anschlagtrageelements 35 in das Objektivlinsensystem 11 vorzunehmen. Hierzu sind zwei ausgenommene Nuten 36 an einer Endfläche des Trageelements 35 an einer Endfläche auf der Vorderseite des Anschlagtrageelements 35 in Richtung der optischen Achse vorgesehen. Bei der Justierung der Position des Trageelements 35 in Drehrichtung wird ein Schabloneneinsatz in die ausgenommene Nut 36 eingesetzt.

Darüber hinaus wird die Anschlagplatte 34 zwischen der beweglichen Linsengruppe 18 auf der Objektseite und der beweglichen Linsengruppe 19 auf der Bilderzeugungsseite in einer justierten Position in Richtung der optischen Achse eingebaut. Um eine weitere axiale Justierung der Anschlagplatte 34 in montiertem Zustand zu ermöglichen, ist eine Justiernut 37 um den Außenumfang des Trageelements 35 vorgesehen, die mit einem Positionsjustierstift in Eingriff zu bringen ist. Andererseits ist eine Öffnung 38 durch den Montageteil 31 für die optische Einheit des Gehäuses 30 an einer Stelle gebohrt, die in der Nähe des Trageelements 35 liegt. Daher kann ein Justierstift durch die Öffnung 38 in den Montageteil 31 für die optische Einheit eingeführt und mit der Justiernut 37 in Eingriff gebracht werden. Die Position der eingebauten Anschlagplatte 34 kann durch Schieben des Anschlagtrageelements 35 in Richtung der optischen Achse mit dem Justierstift eingestellt werden.

Es ist allerdings bei der Justierung der Anschlagposition notwendig, die Verschiebung der Anschlagplatte 34 auf einen bestimmten Bereich zu begrenzen. Wenn sich die Anschlagplatte 34 in unbegrenzter Weise verschieben ließe, könnte sie an den beweglichen Linsengruppen 18 und 19 anstoßen und die Linsenoberflächen beschädigen. Zur Verhinderung solcher Störungen sollte der Bereich der Verschiebung der Anschlagplatte 34 auf einen bestimmten Bereich begrenzt werden. Der Bereich der Verschiebung sollte einerseits auf die gegenüberliegende Endfläche des Linsenhalterahmens 14 der festen Linsengruppe 15 auf der Objektseite und andererseits auf einen abgestuften Wandteil 31a am Innenumfang des Montageteils 31 für die optische Einheit begrenzt sein. In diesem Fall kann nämlich das Anschlagtrageelement 35 zwischen der angrenzenden Endfläche des Linsenhalterahmens 14 und dem abgestuften Wandteil 31a am Innenumfang des Montageteils 31 für die optische Einheit vor- und zurückbewegt werden.

Bei der optischen Bildaufnahmebaueinheit 10 mit dem Aufbau des Linsenantriebsmechanismus wie oben beschrieben werden die bewegliche Linsengruppe 18 auf der Objektseite und die bewegliche Linsengruppe 19 auf der Bilderzeugungsseite, die nahe aneinander an den gegenüberliegenden Seiten der Anschlagplatte 34 angeordnet sind, wie aus 2 ersichtlich ist, durch Drehen der Steuerwelle 26 voneinander wegbewegt, um das Objektivlinsensystem in eine Bildvergrößerungsposition zu bringen, um Bilder einer Wand innerhalb eines Hohlraums in vergrößertem Maßstab aufzunehmen. Hierbei wird, unabhängig von der Verschiebung der beiden beweglichen Linsengruppen 18 und 19, die Anschlagplatte 34 konstant in einer festen Position gehalten, so dass scharfe und klare Bilder in einem vergrößerten Maßstab erhalten werden können, ohne dass damit größere Bildstörungen verbunden sind, die anderenfalls auftreten würden.

Die Anschlagplatte 34 wird in folgender Weise in das Objektivlinsensystem eingebaut. Zuerst werden die feste Linsengruppe 17 auf der Bilderzeugungsseite und ihr Linsenhalterahmen 16, die bewegliche Linsengruppe 19 auf der Bilderzeugungsseite und der bewegliche Linsenrahmen 21, der Arm 23 und das Ringelement 25 im Gehäuse 30 angeordnet, wobei das Ringelement mit der Steuerwelle 26 verbunden wird. In diesem Zustand werden die Anschlagplatte 34 und ihr Anschlagtrageelement 35 von der Vorderseite des Montageteils 31 für die optische Einheit eingeführt, bis sie an dem abgestuften Wandteil 31a zur Anlage kommen. Hierbei kann das Anschlagtrageelement 35 in gleitendem Kontakt mit den Innenwandflächen des Montageteils 31 für die optische Einheit ohne Neigungs- oder Abweichungsbewegungen in Bezug auf die optische Achse bewegt werden. Hierbei kann allerdings eine Positionsabweichung in einer Drehrichtung oder Radialrichtung bei der Anschlagplatte 34 auftreten. Im Fall einer Positionsabweichung kann die Position der Anschlagplatte 34 durch Einführen einer Justierschablone in die ausgenommenen Nuten 36 in der vorderen Endfläche des Trageelements 35 und deren Drehung justiert werden, um die unterbrochene Öffnung 35 im Trageelement 35 in die in 4 dargestellte obere Position zu bringen. Danach werden die bewegliche Linsengruppe 18 auf der Objektseite und die feste Linsengruppe 15 auf der Objektseite nacheinander in ihre Position eingesetzt.

Hierbei sind sowohl die Anschlagplatte 34 als auch die Anschlagtrageplatte 35, die damit integriert auf einer Seite der Anschlagplatte 34 vorgesehen ist, noch nicht in einem befestigten Zustand und in Richtung des Linsenrahmens 14 der festen Linsengruppe 15 auf der Objektseite beweglich. In diesem Stadium wird daher eine Endjustierung durchgeführt, indem aktuell Bilder eines Gegenstands durch die Bildsensorvorrichtung 13 aufgenommen werden. Das Anschlagtrageelement 35 wird so in Richtung der optischen Achse unter Verwendung eines Justierstifts, der durch die Öffnung 38 in dem Montageteil 31 für die optische Einheit des Gehäuses 30 vorgesehen ist und mit der Justiernut 37 in Eingriff kommt, vor- und zurückbewegt. Sobald die Anschlagplatte 34 in eine Position kommt, in der die erfassten Bilder des Gegenstands im schärfsten werden, wird der Justierstift aus der Öffnung 38 herausgezogen. Anschließend wird ein Kleber in die Öffnung 38 gefüllt, um die Anschlagplatte 34 in einer günstigsten Position zu fixieren und zu halten.


Anspruch[de]
  1. Optische Bildaufnahmebaueinheit (10) für Endoskope, die einen Objektivlinsen-Antriebsmechanismus zur Bewegung mindestens eines Linsenelements eines Objektivlinsensystems (11) in Richtung der optischen Achse zur optischen Änderung zumindest der Bildvergrößerung, des Bildfeldwinkels oder der Fokustiefe des Objektivlinsensystems (11) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass

    – das Objektivlinsensystem (11) in einer Ebene, welche die optische Achse des Objektivlinsensystems (11) senkrecht schneidet, einen Anschlag in Form einer Anschlagplatte (34) aufweist, die fest und integral mit einem bogenförmig gekrümmten Anschlagtrageelement (35) verbunden ist und von ihm getragen wird, und

    – das Anschlagtrageelement (35) eine vorgegebene Ausdehnungslänge in der Richtung der optischen Achse und einen äußeren Aufbau aufweist, der in ein Gehäuse (30) der optischen Bildaufnahmebaueinheit (10) hineinpasst und in befestigtem Zustand in bündiger Anlage an den Innenflächen des Gehäuses (30) über einen Winkel von mehr als 180° in Radialrichtungen steht, wobei die oberen Enden des Anschlagtrageelements (35) durch eine ausgenommene Öffnung (35a) voneinander beabstandet sind, die eine vorgegebene Größe zur Anlage in Passung an einem beweglichen Linsenrahmen aufweist.
  2. Optische Bildaufnahmebaueinheit (10) für Endoskope nach Anspruch 1, bei der das Anschlagtrageelement (35) mit einer Einrichtung (37, 38) zur Justierung der Position des Anschlagtrageelements (35) in Richtung der optischen Achse versehen ist.
  3. Optische Bildaufnahmebaueinheit (10) für Endoskope nach Anspruch 1 oder 2, die ferner eine Einrichtung (31a) zur Begrenzung der Justierung der Position des Anschlagtrageelements (35) in Richtung der optischen Achse auf einen Bereich aufweist, der keine Störungen mit auf der Vorderseite und der Rückseite des Anschlagtrageelements (35) angeordneten Linsen hervorruft.
Es folgen 5 Blatt Zeichnungen






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