DE1253407B

DE1253407B - Endoscope with adjustable lens

Info

Publication number: DE1253407B
Application number: DE1963W0035691
Authority: DE
Inventors: Herbert Schubert
Original assignee: Richard Wolf GmbH
Current assignee: Richard Wolf GmbH
Priority date: 1963-11-23
Filing date: 1963-11-23
Publication date: 1967-11-02

Description

Endoskop mit einstellbarem Objektiv Die Erfindung bezieht sich auf ein Endoskop mit einer distal ausstrahlenden Beleuchtungseinrichtung für den zu beobachtenden Körperhöhlenteil und einem Bildleiter, von dem das beleuchtete Bild über ein einstellbares Objektiv aufgenommen und einem Okular oder einer Kamera zugeleitet wird.Endoscope with adjustable lens The invention relates to an endoscope with a distal illuminating device for the to observing body cavity part and an image guide from which the illuminated image Recorded via an adjustable lens and fed to an eyepiece or a camera will.

In der Endoskoptechnik ist es bekannt, das Objektiv einer Beobachtungsoptik, an die auch eine Kamera anschließbar ist, entsprechend dem gewünschten Objektfeld axial zu verstellen, um dadurch eine Bildschärfe entsprechend den Entfernungen der Objektive von den Gegenständen zu erhalten. Die axiale Objektiveinstellung geschieht z. B. bei Gastroskopen in kontinuierlicher Weise vom proximalen Instrumentenende her mittels Hebel und Zugstangen, die durch den Schaft bzw. biegsamen Schaft verlaufen und dadurch eine entsprechende Querschnittsvergrößerung des Instrumentes bedingen und während der Beobachtung ein fortlaufendes Bedienen des Zughebels erfordern. Die Unterbringung der Zugstangen war bisher für dünnkalibrige Endoskope schwierig oder sogar unmöglich. In endoscope technology it is known to use the objective of observation optics, to which a camera can also be connected, according to the desired object field to be adjusted axially in order to achieve an image sharpness corresponding to the distances of the Obtain lenses from the objects. The axial lens adjustment happens z. B. in gastroscopes in a continuous manner from the proximal end of the instrument by means of levers and tie rods that run through the shaft or flexible shaft and thereby cause a corresponding cross-sectional enlargement of the instrument and require continuous operation of the pull lever during observation. The accommodation of the tie rods was previously difficult for thin-caliber endoscopes or even impossible.

Es wurde nun festgestellt, daß die in den verschiedenen menschlichen Körperhöhlen vorkommenden Objektabstände vom Objektiv, die bei den Untersuchungen zu überbrücken sind, zur Anpassung an die Bildschärfe in vielen Fällen keine kontinuierliche Objektiveinstellung erfordern, so daß grundsätzlich nur wenige, im allgemeinen zwei Objektivverstellungen ausreichen, um eine scharfe Bildübertragung zu ermöglichen. It has now been found that the various human Body cavities occurring object distances from the lens during the examinations need to be bridged in order to adapt to the image sharpness in many cases no continuous Require lens adjustment, so basically only a few, generally two Lens adjustments are sufficient to enable sharp image transmission.

Die Erfindung geht von dieser Feststellung aus und besteht darin, daß das Objektiv für mindestens zwei Bildschärfeneinstellungen in axialer Richtung durch elektromagnetische Beeinflussung einer als Anker dienenden Objektivfassung von einer Stellung in eine andere Stellung gegenüber dem distalen Ende eines Bildleiters verstellbar ist. The invention is based on this finding and consists in that the lens for at least two focus adjustments in the axial direction by electromagnetic influence on a lens mount serving as an anchor from one position to another position opposite the distal end of an image guide is adjustable.

Es ist damit möglich, sehr dünnkalibrige Endoskope zu bauen, da die elektrischen Leiter für die elektromagnetische Verstellung des Objektives nur geringe Querschnitte erfordern, die die Endoskopquerschnitte nicht ungünstig beeinflussen. Weiter genügt für die eine oder eine andere Objektiveinstellung entsprechend den auftretenden Objektivabständen jeweils eine einzige Schalterbetätigung, ohne daß weitere Handhabungen erforderlich werden. It is thus possible to build very thin-caliber endoscopes, since the electrical conductor for the electromagnetic adjustment of the lens only small Require cross-sections that do not adversely affect the endoscope cross-sections. It is also sufficient for one or the other lens setting according to the Occurring lens distances each a single switch operation without further manipulations become necessary.

Nach der Erfindung kann der sich an das Objektiv anschließende Bildleiter eine übliche Optik sein, deren Linsen auch in einem biegsamen Schaft, z. B. für Gastroskope, untergebracht sind, oder es wird vorteilhaft ein biegsamer Fiber-Bildleiter verwendet, der allen Bewegungen folgen kann und eine einwandfreie Bildübertragung gewährleistet. According to the invention, the image guide adjoining the objective can be a common optics, the lenses also in a flexible shaft, z. B. for Gastroscopes, or it will advantageously be a flexible fiber image guide used, which can follow all movements and a flawless image transmission guaranteed.

Weiter kann die Beleuchtung des zu beobachtenden Gegenstandes aus einer am distalen Ende des Endoskopes angebrachten Beleuchtungslampe bestehen, oder das Licht kann von einer äußeren Lichtquelle über einen durch das Endoskop verlaufenden Lichtleiter dem Gegenstand zugeleitet werden, wobei der Lichtleiter, z. B. Fiberlichtleiter, neben dem Bildleiter liegt oder diesen ringförmig umgibt. Schließlich kann die Beobachtung je nach Endoskop- und Beleuchtungsart vor dem Endoskopende oder seitlich des Endoskops über Reflektoren erfolgen. The lighting of the object to be observed can also be switched off an illumination lamp attached to the distal end of the endoscope, or the light can come from an external light source via one passing through the endoscope Light guide are fed to the object, the light guide, for. B. fiber optic cables, lies next to the image conductor or surrounds it in a ring shape. Finally, observation can Depending on the type of endoscope and lighting, in front of the end of the endoscope or to the side of the endoscope take place via reflectors.

In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Objektivverstellung für Endoskope dargestellt, die nachstehend beschrieben werden, und zwar zeigt F i g. 1 einen vergrößerten Längsschnitt durch das distale Ende eines Endoskopes mit elektromagnetischer Umsteuerung der Obj ektiveinstellungen, F i g. 2 den gleichen Längsschnitt, jedoch lediglich mit einer einseitigen elektromagnetischen Einstellung des Objektivs. In the drawing are two embodiments of the invention Lens adjustment for endoscopes, which are described below, namely, FIG. 1 shows an enlarged longitudinal section through the distal end of a Endoscope with electromagnetic reversal of the lens settings, F i g. 2 shows the same longitudinal section, but only with a one-sided electromagnetic Adjustment of the lens.

Das im Ausführungsbeispiel dargestellte Endoskop besitzt einen Bildleiter 1 aus lichtleitenden Fibern, die in großer Anzahl zu einem Bündel zusammengefaßt sind, und dieses Fiberbündel ist von einem Schutzmantel 2 aus Kunststoff od. dgl., einer versteifenden Feder 3 und einem äußeren, vorteilhafterweise ebenfalls aus Kunststoff bestehenden Hüllschlauch 4 umgeben, der auch sterilisierbar ist. Der distale Instrumentenkopf 5 trägt in seinem freien Ende innerhalb einer transparenten Kappe 6 eine Beleuchtungslampe 7, die über eine isolierte Leitung 8 aus einer nicht dargestellten Stromquelle gespeist wird. The endoscope shown in the exemplary embodiment has an image guide 1 made of light-conducting fibers, which are combined in large numbers to form a bundle are, and this fiber bundle is of a protective sheath 2 made of plastic or the like., a stiffening spring 3 and an outer, advantageously also made Surrounding existing plastic casing tube 4, which can also be sterilized. Of the distal instrument head 5 carries in its free end within a transparent Cap 6 an illumination lamp 7, which via an insulated line 8 from a non power source shown is fed.

Im Fall des Beispiels ist der Lampenkopf mit dem flexiblen Fiberendoskop durch ein starres Zwischenstück 9 und eine Rohrhülse 10 verbunden.In the case of the example, the lamp head is with the flexible fiber endoscope connected by a rigid intermediate piece 9 and a tubular sleeve 10.

Das Objektiv ist vor dem distalen Ende des Fiberbildleiters 1 angeordnet und besteht aus einem Linsensystem 11, nämlich der Objektivlinse 11a, der Hinterlinse 11 b und der Achromatlinse 11 c. Für einen seitlichen Ausblick ist eine Reflektionsfläche vorgesehen. Im Ausführungsbeispiel ist dazu an die Objektivlinse 11 a ein Ablenkprisma 12 angekittet, wobei der Ausblick bzw. der Einfall der Bildstrahlen über eine seitliche, durch ein Glasplättchen 13 mit Fassung 13 a abgedeckte Wandungsdurchbrechung erfolgt. The objective is arranged in front of the distal end of the fiber image guide 1 and consists of a lens system 11, namely the objective lens 11a, the rear lens 11 b and the achromatic lens 11 c. There is a reflection surface for a side view intended. In the exemplary embodiment, a deflecting prism is attached to the objective lens 11a for this purpose 12 cemented, whereby the outlook or the incidence of the image rays via a lateral, is carried out by a glass plate 13 with socket 13 a covered wall opening.

Das Objektivlinsensystem 11 ist nun in einer magnetisierbaren Fassung 14 angeordnet, wobei die Einzellinsen in bekannter Weise innerhalb der Fassung 14 durch Blenden 15 in ihrer Abstandslage fixiert sind, so daß daS Linsensystem mit der Fassung 14 eine Einheit bildet. Die Fassung 14 mit dem Linsensystem ist axial verschiebbar zwischen zwei Begrenzungsanschlägen gelagert. Um diese axiale Verschiebung von einer in die andere Endlage zur Einstellung der gewünschten Bildschärfe auf einfachem Wege zu erreichen, ist die Fassung 14 von einem Magneteisenkern 16 umgeben, auf dessen Innenseite zwei Elektromagneten 17 und 18 in axialer Richtung getrennt voneinander untergebracht sind. Diese Magnetspulen werden über die isoliert verlegten Leitungsdrähte 17 a und 18 a aus einer Gleichspannungsquelle gespeist. Es ist möglich, einen Druck-oder Schiebeschalter vorzusehen, durch dessen Betätigung entweder die eine oder andere der beiden Spulen 17 oder 18 an die Gleichspannungsquelle angeschlossen wird. Der Spulenkern 16 ist mit drei radial nach innen gerichteten Ringflanschen versehen, von denen ein mittlerer Flansch 16 a die beiden Spulen 17 und 18 voneinander trennt. Der distale Flansch 16 b bildet einen Anschlag für den aus der Fassung 14 bestehenden Anker, während der proximale Anschlag aus einem nach innen gerichteten Ringflansch 9a des verbindenden Zwischenstückes 9 besteht. The objective lens system 11 is now in a magnetizable mount 14 arranged, the individual lenses in a known manner within the frame 14 are fixed in their spaced position by diaphragms 15, so that the lens system with the version 14 forms a unit. The frame 14 with the lens system is axial slidably mounted between two limit stops. About this axial displacement from one to the other end position to set the desired image sharpness easy to achieve, the socket 14 is surrounded by a magnetic iron core 16, on the inside thereof two electromagnets 17 and 18 separated in the axial direction are housed from each other. These solenoid coils are laid over the insulated Lead wires 17 a and 18 a fed from a DC voltage source. It is possible, to provide a push or slide switch, by actuating either the one or the other of the two coils 17 or 18 is connected to the DC voltage source will. The coil core 16 has three annular flanges directed radially inward provided, of which a central flange 16 a, the two coils 17 and 18 from each other separates. The distal flange 16 b forms a stop for the one from the mount 14 existing anchor, while the proximal stop consists of an inwardly directed Annular flange 9a of the connecting intermediate piece 9 is made.

Vorteilhaft sind die Abstandsblenden 15 beidseitig über die Fassung 14 hinaus verlängert und bestehen aus nicht magnetisierbarem Material, so daß bei der axialen Verschiebung des Objektives nicht die Fassung 14, sondern die Enden der Abstandsblenden gegen die Anschläge zur Anlage kommen. The spacer panels 15 are advantageous on both sides over the mount 14 also extended and made of non-magnetizable material, so that at the axial displacement of the lens not the mount 14, but the ends the spacer panels come to rest against the stops.

Für die Einstellung der Bildschärfe wird durch die Schalterbetätigung beispielsweise der Stromkreis für die Magnetspulel8 geschlossen; dadurch wird der Ankerl4 zum distalen Ende gegen den Anschlagflansch 16 b gezogen. Wird das zu betrachtende Bild unscharf, so schaltet man durch erneute Schalterbetätigung die Spule 18 ab und die Spule 17 an, so daß sich die Objektiveinheit in Richtung zum distalen Ende des Bildleiters 1 bis zum Flanschanschlag 9 a bewegt, womit die Bildschärfe wiederhergestellt ist. To adjust the sharpness of the image, press the switch For example, the circuit for Magnetspulel8 is closed; thereby becomes the Ankerl4 pulled to the distal end against the stop flange 16 b. Will be the one to look at If the image is out of focus, the coil 18 is switched off by actuating the switch again and the coil 17 so that the lens unit moves towards the distal end of the image guide 1 moved to the flange stop 9 a, thus restoring the image sharpness is.

Bei der Ausführung nach F i g. 2, bei der gleiche Teile mit den gleichen Bezugszeichen wie in F i g. 1 bezeichnet sind, ist die als Anker dienende Objektivfassung 14 mit einem Umfangsflansch 14a versehen. In the embodiment according to FIG. 2, with the same parts with the same Reference symbols as in FIG. 1 is the lens mount serving as an anchor 14 provided with a peripheral flange 14a.

Dieser kann einseitig gegen einen nach innen ragenden Anschlag 21 zur Anlage kommen und wird in diese Anlage durch eine vorteilhafterweise aus Bronze hergestellte Feder 22 gedrückt. Die Feder ist einerseits gegen den Ringflansch 14 a und andererseits gegen einen Magnetkern 20 abgestützt, wobei dieser U-förmig profilierte ringförmige Kern 20 eine Magnetspule 19 aufnimmt, die wieder über isolierten Lei- tern 19a aus einer Gleichspannungsquelle gespeist werden kann. Wird in der dargestellten Lage, in der der Anker 14 mit seinem Flansch 14 a gegen den Anschlag 21 liegt, das betrachtete Bild unscharf, so wird durch einen Schalter der Stromkreis für die Magnetspule 19 geschlossen, so daß der Anker 14 mit dem Objektiv gegen die Wirkung der Feder 22 anzieht, bis der Anker gegen den Spulenkern 20 zur Anlage kommt. Damit ist die erforderliche Bildschärfe wieder erreicht.This can on one side against an inwardly protruding stop 21 come to the plant and is in this plant by an advantageously made of bronze produced spring 22 pressed. On the one hand, the spring is against the annular flange 14 a and on the other hand supported against a magnetic core 20, this having a U-shaped profile ring-shaped core 20 accommodates a magnetic coil 19, which again via insulated lines tern 19a can be fed from a DC voltage source. Is shown in the Position in which the armature 14 is with its flange 14 a against the stop 21, the If the picture is out of focus, the circuit for the solenoid is switched on by a switch 19 closed so that the armature 14 with the lens against the action of the spring 22 attracts until the armature comes to rest against the coil core 20. So that is required image sharpness achieved again.

Es ist auch möglich, bei der Ausführung nach F i g. 1 an Stelle zweier Magnetspulen nur eine einzige Magnetspule in Verbindung mit einem permanenten Magnetkern anzuordnen, die aber in bezug auf die Gleichspannungsquelle polumschaltbar sein muß. Die als Anker dienende Objektivfassung 14 läßt sich dann durch die Polumschaltung in die eine oder andere axiale Richtung zur Einstellung der Bildschärfe verschieben. It is also possible, in the case of the embodiment according to FIG. 1 instead of two Magnet coils only a single magnet coil in connection with a permanent magnet core to be arranged, but which can be pole-changing with respect to the DC voltage source got to. The lens mount 14 serving as an anchor can then be changed by pole switching Move in one or the other axial direction to adjust the focus.

Für den Fall, daß mehr als zwei Objektiveinstellungen erwünscht sind, kann die als Anker dienende Objektivfassung auch durch mehr als zwei Magnetspulen beeinflußt werden, wobei durch die Einschaltung zusätzlicher Spulen der Anker verschoben und sodann in einer Zwischenstellung festgehalten wird, Dabei können aber auch Anschläge benutzt werden, die durch die magnetische Beeinflussung in die Verschiebebahn des Ankers gelangen und nach Abschalten der betreffenden Spule wieder zurücklaufen. In the event that more than two lens settings are required, the lens mount, which serves as an anchor, can also use more than two magnetic coils be influenced, the armature being shifted by switching on additional coils and is then held in an intermediate position, but stops can also be used are used, which by the magnetic influence in the displacement path of the Arrive armature and run back after switching off the relevant coil.

Es ist verständlich, daß durch die beschriebenen Ausführungen sehr dünukalibrige Instrumente verwendet werden können, da die Stromleiter für die Magnetspulen nur einen sehr geringen Raumbedarf erfordern. It is understandable that by the described embodiments very Thin-caliber instruments can be used as the conductors for the magnet coils only require very little space.

Ferner ist-die Bedienung zur Schärfeneinstellung durch eine einfache Schalterbetätigung besonders bequem durchzuführen. Der Schalter wird zweckmäßig am elektrischen Schaltgriff des Instruments vorgesehen, an welchem bei bekannten Geräten bereits der Bedienungsschalter für die Beleuchtung sitzt und der gleichzeitig zur Handhabung des Instruments dient. Furthermore, the operation for adjusting the focus is simple Switch actuation is particularly easy to carry out. The switch becomes functional provided on the electrical switch handle of the instrument, on which in known Devices, the control switch for the lighting is already seated and at the same time used to handle the instrument.

Claims

Claims: 1. Endoscope with a distally radiating lighting device for the part of the body cavity to be observed and an image guide from which it illuminated Image recorded via a lens that can be adjusted in the axial direction and an eyepiece or is fed to a camera, characterized in that the lens (11) for at least two focus adjustments due to electromagnetic interference a lens mount (14) serving as an anchor from one position to another Position relative to the distal end of an image guide (1) is adjustable.

2. Endoscope according to claim 1, characterized in that the lens mount (14) by the action of a spring (22) in the direction of the distal end of the endoscope a stop (21) rests and that at the proximal end of the lens mount an electromagnet (19, 20) is arranged, which when switched on to a DC voltage, the lens mount (14) against the force of the spring (22) in the direction of the magnetic core (20) or a stop attracts.

3. Endoscope according to claim 1, characterized in that the lens mount (14) is surrounded by two axially separated electromagnetic coils (17, 18), through which optional connection to a DC voltage, the lens mount serving as an anchor (14) is moved into a distal or proximal stop position.

4. Endoscope according to claim 1, characterized in that the lens mount (14) is surrounded by an electromagnetic coil, which can be switched pole-changing to a DC voltage source is switchable to the serving as anchor socket (14) with the lens in a distal or to move the proximal stop position.

5. Endoscope according to claim 2, characterized in that the lens mount is provided with an outer peripheral flange (14a) which by the action of the spring (22) against the radial flange of the endoscope serving as a stop is pressed, and that the proximal end of the socket is an electromagnet (19, 20) serving as a stop opposite, the magnetic force of which is greater than the force of the spring (22).

6. Endoscope according to claim 3, characterized in that the two axially adjacent magnet coils (17, 18) in a toroidal core (16) on both sides a central radial flange (16 a) and between the end flanges of the core lie, the distal end flange (16 b) the stop for the distal displacement the lens mount (14) and an inner flange ring (9a) of a connecting pipe piece (9) forms the stop for the proximal displacement of the lens mount (14). ~~~~~~~~~ References considered: USA.Patent No. 3090378.