Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Endoskops mit variabler Bl ickrichtung, umfassend einen Endoskopschaft mit einem Lichteintrittsfenster, wobei die Blickrichtung in einer zentralen Schwenkebene durch Schwenken eines distalen Lichtumlenkelements um eine Schwenkachse veränderbar ist, und wenigstens einer neben dem Lichteintrittsfenster angeordneten Lichtaustrittsfläche, an der mit einer Lichtquelle verbundene oder verbindbare Lichtleitfasern in ein Matrixmaterial eingebettet sind, wobei die wenigstens eine Lichtaustrittsfläche plan geschliffen und/oder poliert wird, sowie ein entsprechendes Endoskop.

Bei den Optiken aktueller Endoskope und Videoendoskope werden planare Abdeckgläser bzw. Covergläser oder Lichteintrittsfenster, beispielsweise aus Saphir, in den Hüllrohren der Endoskope zum Schutz der Optik und zum Erzeugen eines hermetisch dichten Raumes verwendet. Solche Endoskope mit planaren Covergläsern bie- ten einen Geradeausbl ick oder einen starren seitlichen Bl ickwinkel . Nach dem Einziehen von Lichtleitfasern in das Hüllrohr zum Zwecke der Beleuchtung des vom Endoskop zu erfassenden Gesichtsfeldes werden die Lichtleitfasern verklebt, geschliffen und poliert. Die Lichtleitfasern werden so in einer Matrix eines Matrixmaterials, beispielsweise eines Klebstoffs, eines Kunststoffs oder ähnlichem, eingebettet. Das Schleifen und Pol ieren erfolgt in einer Ebene, die zum planen Coverglas parallel ist. Zumindest bei einer 0°-Bl ickrichtung ist diese Ebene rechtwinklig zur Achse des Hüllrohres.

Bei einem Endoskop mit variabler Bl ickrichtung, dem sogenannten v-DOV („variable direction of view") wird statt eines planaren Coverglases ein gekrümmter, insbesondere sphärischer, „Dom" aus Saphirglas verwendet. Dieser Dom steht konstruktionsbedingt zur Vermeidung von Bildbeschnitt über die Austrittsflächen der Lichtleitfasern heraus. Das Schleifen und Polieren der Lichtleitfasern zur Erzeugung einer Lichtaustrittsfläche ist daher mit der Gefahr verbunden, den Dom zu beschädigen . Solch ein Schleif- bzw. Polier- prozess, der gezielt nur die Bereiche der Lichtleitfasern bearbeitet, ist sehr aufwändig, schwierig und unsicher.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Herstellung eines Endoskops mit variabler Blickrichtung und planen Lichtaustrittsflächen zu vereinfachen und sicherer zu gestalten, wobei insbesondere die Beleuchtung des vom Endoskop einsehbaren Operationsfeldes oder Diagnosefeldes distal vor der Endoskopspit- ze erhalten bleiben soll .

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum Herstellen eines Endoskops mit variabler Bl ickrichtung, umfassend einen Endoskopschaft mit einem Lichteintrittsfenster, wobei die Blickrichtung in einer zentralen Schwenkebene durch Schwenken eines distalen Lichtumlenkelements um eine Schwenkachse veränderbar ist, und wenigstens einer neben dem Lichteintrittsfenster angeordneten Lichtaustrittsfläche, an der mit einer Lichtquelle verbundene oder verbindbare Lichtleitfasern in ein Matrixmaterial eingebettet sind oder werden, wobei die wenigstens eine Lichtaustrittsfläche plan geschl iffen und/oder poliert wird, das dadurch weitergebildet ist, dass das Lichteintrittsfenster gekrümmt ist und in Längsrichtung des Endoskopschafts über die wenigstens eine Lichtaustrittsfläche hinaussteht, wobei die wenigstens eine Lichtaustrittsfläche in wenigstens einer gegenüber der zentralen Schwenkebene nach außen geneigten Ebene erzeugt wird, die das Lichteintrittsfenster nicht schneidet.

Die Grundidee der Erfindung l iegt darin, dass nunmehr nicht mehr in einer Ebene geschl iffen bzw. poliert wird, die rechtwinklig zur Hüllrohrachse und zur zentralen Schwenkebene und somit parallel zur Schwenkachse ist, sondern dass die Austritte der Lichtleitfasern, also die planen Lichtaustrittsflächen, in einer geneigten bzw. schrägen Ebene nach außen abfallend bearbeitet werden . Diese geneigten Ebenen schneiden das Lichteintrittsfenster nicht. Hierdurch wird der hervorstehende Dom bzw. das hervorstehende Lichtaustrittsfenster nicht berührt bzw. gekreuzt, so dass der Dom bzw. das Lichteintrittsfenster bei der Bearbeitung der Lichtleitfasern nicht beschädigt wird .

Die zentrale Schwenkebene ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung so definiert, dass sie die Längsachse des Endoskopschafts beinhaltet und die Schwenkachse ein Normalvektor auf sie ist. Mit anderen Worten steht die Schwenkachse senkrecht auf die Schwenkebene. Geometrisch bedeutet das Merkmal, dass die Lichtaustrittsfläche, die in der geneigten Ebene erzeugt wird, gegenüber der Schwenkebene nach außen geneigt ist, dass die In- nenkante der Lichtaustrittsfläche in Längsrichtung des Endoskop- schafts weiter vorsteht als die Außenkante der Lichtaustrittsfläche.

Die Lichtaustrittsfläche bzw. die Lichtaustrittsflächen, die neben dem Lichteintrittsfenster angeordnet sind, ist bzw. sind insbesondere seitl ich neben dem Lichteintrittsfenster angeordnet, also abseits der zentralen Schwenkebene. Bevorzugt für eine gleichmäßige Ausleuchtung ist eine symmetrische Anordnung von Lichtaustrittsflächen links und rechts der zentralen Schwenkebene.

Die geneigte Ebene kann geeignet gewählt werden, solange sie nicht das Lichteintrittsfenster schneidet und somit eine Beschädigung des Lichteintrittsfensters als Mögl ichkeit mit einschließt. Bevorzugt ist, dass die wenigstens eine schräge Ebene, insbesondere bis auf einen Sicherheitsabstand, tangential zum Lichteintrittsfenster angeordnet ist. Dies bedeutet den geringstmögl ichen Winkel zur Längsachse des Endoskopschafts bzw. des Hüllrohrs und somit eine besonders gute Beleuchtung . Der Sicherheitsabstand ist gemäß den Toleranzen zu wählen, die bei der Herstellung des Endoskops eingehalten werden können . Diese sind u. a. von den verwendeten Maschinen und Werkzeugen abhängig .

Vorzugsweise umfasst der Endoskopschaft ein Hüllrohr und ein in dem Hüllrohr angeordnetes Faserrohr, zwischen denen wenigstens ein Bündel von Lichtleitfasern zu wenigstens einer Lichtaustrittsfläche geleitet wird . Diese Konstruktion führt zu einer sicheren Durchleitung der Lichtleitfasern .

Durch das Anschrägen der Austritte der Lichtleitfasern kann das austretende Licht durch Brechung an der nunmehr asymmetrischen, weil nach außen geneigten Austrittsfläche zur Hüllrohrachse hin abgelen kt werden . Dies kann dazu führen, dass die gesamte Aus- leuchtung nicht mehr breit genug ist und die Ecken somit zu dunkel werden . In diesem Zusammenhang ist es vorteilhaft, wenn die Lichtleitfasern am Ort der nach außen geneigten Ebene von einer 0°- Richtung in Bezug auf d ie Längsachse des Endoskopschafts abweichen, insbesondere einen Winkel zur Längsachse des Endoskopschafts einnehmen, der kleiner oder gleich groß ist wie der Winkel, den ein Normalvektor auf die nach außen geneigte Ebene zur Längsachse des Endoskopschafts einnimmt. Hierdurch wird die Asymmetrie des Schräganschnitts der Lichtleitfasern vermindert und gleichzeitig eine stärkere Ausrichtung auch auf die Bildkanten und Ecken erzielt. Die beiden Effekte ergänzen sich . Es resultiert eine gleichmäßigere vollflächige Ausleuchtung . Dies kann bis zu dem Punkt getrieben werden, an dem die Lichtleitfasern senkrecht oder annähernd senkrecht zu der planen Lichtaustrittsfläche stehen .

Um eine solche Vorbiegung zu erreichen, ist vorzugsweise vorgesehen, dass die Lichtleitfasern vor der Einbettung in das Matrixmaterial und/oder vor der Erzeugung der wenigstens einen planen Lichtaustrittsfläche unter eine Vorspannung von der Längsachse des Endoskopschafts weg gesetzt werden . Hiermit wird sichergestellt, dass die Lichtleitfasern auch tatsächlich von der Längsachse des Hüllrohrs bzw. des Endoskopschafts weg weisend in die Matrix eingebettet werden und somit am Ort der Lichtaustrittsfläche die gewünschte Ausrichtung erhalten .

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung sieht vor, dass beim Einziehen der Lichtleitfasern das Hüllrohr gegenüber dem im Hüllrohr angeordneten Faserrohr zurücksteht, wobei insbesondere der überstehende Teil des Faserrohrs zusammen mit einem kleineren Teil des Hüllrohrs über wenigstens eine nach außen geneigte Ebene übersteht und bei der Herstellung der wenigstens einen planen Lichtaustrittsfläche abgeschliffen und/oder -poliert wird . Das Zu- rückstehen des Hüllrohrs gegenüber dem Faserrohr, das innerhalb des Hüllrohrs angeordnet ist, erlaubt die Ausrichtung der Fasern in einer von der Längsachse weg weisenden schrägen Ausrichtung . Die entsprechenden Strukturen des Faserrohrs und des Hüllrohrs, die diese Vor-Richtungsauswahl begünstigen, werden bei der Bearbeitung des Hüllrohrs und des Faserrohrs sowie der Lichtleitfasern bei der Herstellung bzw. Erzeugung der planen Lichtaustrittsfläche entfernt. Durch das abgeschrägte Schleifen bzw. Polieren werden Faserrohre und Hüllrohre auf das gleiche Niveau gebracht, so dass keine scharfe Kante übrig bleibt.

Ein weiterer Vorteil hierbei ist, dass sich in Kombination mit der Rundung des Saphirdomes und der nach außen geneigten Austrittsflächen eine leicht in eine Öffnung einzuführende Endoskopspitze ergibt.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird auch durch ein Endoskop mit variabler Bl ickrichtung, umfassend einen Endoskopschaft mit einem Lichteintrittsfenster, wobei die Blickrichtung in einer zentralen Schwenkebene durch Schwenken eines distalen Lichtumlenkelements um eine Schwenkachse veränderbar ist, und wenigstens einer neben dem Lichteintrittsfenster angeordneten Lichtaustrittsfläche, an der mit einer Lichtquelle verbundene oder verbindbare Lichtleitfasern in ein Matrixmaterial eingebettet sind, wobei die wenigstens eine Lichtaustrittsfläche plan geschliffen und/oder pol iert ist, gelöst, das dadurch weitergebildet ist, dass das Lichteintrittsfenster gekrümmt ist und in Längsrichtung des Endo- skopschafts über die wenigstens eine Lichtaustrittsfläche hinaussteht, wobei die wenigstens eine Lichtaustrittsfläche in wenigstens einer gegenüber der zentralen Schwenkebene nach außen geneigten Ebene erzeugt oder angeordnet ist, die das Lichteintrittsfenster nicht schneidet. Vorzugsweise ist die wenigstens eine schräge Ebene, insbesondere bis auf einen Sicherheitsabstand, tangential zum Lichteintrittsfenster angeordnet.

Weiterhin umfasst vorteilhafterweise der Endoskopschaft ein Hüllrohr und ein in dem Hüllrohr angeordnetes Faserrohr, zwischen denen wenigstens ein Bündel von Lichtleitfasern zu wenigstens einer Lichtaustrittsfläche geleitet wird .

In einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Lichtleitfasern am Ort der nach außen geneigten Ebene von einer 0°- Richtung in Bezug auf d ie Langsachse des Endoskopschafts abweichen, insbesondere einen Winkel zur Längsachse des Endoskopschafts einnehmen, der kleiner als oder gleich groß ist wie der Winkel, den ein Normalvektor auf die nach außen geneigten Ebene zur Längsachse des Endoskopschafts einnimmt.

Das erfindungsgemäße Endoskop ist oder wird vorzugsweise in einem zuvor beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt.

Die zu dem erfindungsgemäßen zuvor beschriebenen Verfahren genannten Eigenschaften, Merkmale und Vorteile gelten ohne Einschränkungen auch für das erfindungsgemäße Endoskop.

Weitere Merkmale der Erfindung werden aus der Beschreibung erfindungsgemäßer Ausführungsformen zusammen mit den Ansprüchen und den beigefügten Zeichnungen ersichtl ich . Erfindungsgemäße Ausführungsformen können einzelne Merkmale oder eine Kombination mehrerer Merkmale erfüllen . Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, wobei bezüglich aller im Text nicht näher erläuterten erfindungsgemäßen Einzelheiten ausdrücklich auf die Zeichnungen verwiesen wird . Es zeigen:

Fig . 1 eine schematische Darstellung einer bekannten En- doskopspitze,

Fig . 2 eine schematische Darstellung der Herstellung planer

Lichtaustrittsflächen bei einem Endoskop mit variabler Bl ickrichtung,

Fig . 3a), b) schematische Darstellungen der planen Lichtaustrittsflächen bei einem erfindungsgemäßen Endoskop und

Fig . 4 eine schematische Detailansicht einer erfindungsgemäß zu bearbeitenden Endoskopspitze.

In den Zeichnungen sind jeweils gleiche oder gleichartige Elemente und/oder Teile mit denselben Bezugsziffern versehen, so dass von einer erneuten Vorstellung jeweils abgesehen wird .

In Fig . 1 ist eine bekannte Art der Lichtleitfaserbearbeitung am Beispiel einer bekannten Endoskopspitze schematisch gezeigt. Das Endoskop 1 02 weist einen Endoskopschaft 1 04 auf, in dessen distaler Spitze mehrere Elemente sichtbar sind . Ein äußeres Hüllrohr 1 14 bildet die äußerste Schicht des Endoskopschafts 1 04. In das Hüllrohr 1 14 ist ein Faserrohr 1 1 6 eingeschoben, in dessen zentraler Öffnung eine nicht dargestellte Optik eines zentralen Strahlenganges angeordnet ist. Diese zentrale Öffnung des Faserrohrs 1 1 6 ist durch ein planes Lichteintrittsfenster 1 06 hermetisch abgedeckt.

An einer Seite, in Fig . 1 links dargestellt, sind zwei Lichtaustrittsflächen 1 08 dargestellt, an denen Lichtleitfaserbündel enden, die proximal mit einer nicht dargestellten Lichtquelle verbunden sind . Die Lichtleitfasern der Lichtleitfaserbündel sind in eine Matrix eines Matrixmaterials, beispielsweise eines Klebstoffs, eines Kunststoffs oder ähnl ichem eingebettet, so dass auch die Lichtleitfaserbündel den Endoskopschaft hermetisch verschließen .

Die Endoskopspitze ist in einer Pol ierebene 1 1 0 pol iert, um die planen Lichtaustrittsflächen 1 08 zu erzeugen . Diese Polierebene ist außerdem plan bzw. um weniges versetzt zum planen Lichteintrittsfenster 1 06, so dass dieses beim Polieren bzw. Schleifen nicht beschädigt wird .

In Fig . 2 ist eine entsprechende Bearbeitung der Endoskopspitze eines Endoskops 202 mit variabler Bl ickrichtung dargestellt. Dieses Endoskop 202 weist an seinem Endoskopschaft 204 distal an Stelle eines planen Lichteintrittsfensters 1 06 ein gekrümmtes, im Wesentlichen sphärisches, Lichteintrittsfenster 206 auf. Dieses wird auch als„Dom" bezeichnet. Im Inneren ist ein Ablenkelement (nicht dargestellt) angeordnet, das um eine durch eine gestrichelte Linie schematisch kenntlich gemachte Schwenkachse 207 schwen kbar ist und Licht aus einer seitlichen oder Geradeaus-Bl ickrichtung in die längsaxiale Richtung des Endoskopschafts 204 umlenkt.

Beiderseits des Lichteintrittsfensters 206 befinden sich Strukturen mit Lichtaustrittsflächen 208 und 209, von denen die Lichtaustrittsflächen 208 geradeaus gerichtet sind, also in eine 0°-Bl ickrichtung, während die Lichtaustrittsflächen 209 abgeschrägt angeordnet sind und in etwa in einem 45°-Win kel zur Seite strahlen . Die Lichtaus- trittsflächen 208, 209 sind aus einer Struktur zwischen dem Hüllrohr 214 und dem Faserrohr 21 6 des Endoskopschafts 204 gebildet.

Ebene Lichtaustrittsflächen 208, 209 werden durch Schleifen und/oder Polieren in zwei Ebenen, nämlich einer Polierebene 210 für den Geradeausblick und einer Polierebene 21 2 für eine schräge Beleuchtung, gebildet. Diese Polierebenen 21 0, 21 2 durchschneiden das Lichteintrittsfenster 206, so dass sich zwei potentielle Schnittebenen 21 1 , 21 3 bilden, in denen die Gefahr besteht, dass der„Dom" beschädigt wird, indem eine Schleif- bzw. Pol ierscheibe oder eine Fräse das Lichteintrittsfenster 206 berührt. Am fertig hergestellten Endoskop soll das Lichteintrittsfenster 206 seine Kuppelform behalten und nicht die Schnittebenen 21 1 , 213 tatsächlich in Form von echten Schnittflächen aufweisen .

Fig . 3a) und Fig . 3b) zeigen eine Vorderansicht und eine Rückansicht eines Endoskopschafts 4 eines erfindungsgemäßen Endoskops 2, das ähnl ich aufgebaut ist wie das Endoskop 202 aus Fig . 2, wobei distal ebenfalls ein gekrümmtes Lichteintrittsfenster 6 in Form eines im Wesentlichen sphärischen Doms angeordnet ist. Ebenfalls kenntlich gemacht sind eine Schwenkachse 7, die senkrecht zur Längsachse des Endoskopschafts 4 verläuft, sowie eine zentrale Schwenkebene 5, die die zentrale Längsachse des Endoskopschafts 4 beinhaltet und senkrecht auf die Schwenkachse 7 steht.

Von dem Endoskopschaft 4 sind ein außen liegendes Hüllrohr 14 und ein darin angeordnetes Faserrohr 1 6 sichtbar, zwischen denen distal eine Öffnung für Lichtaustrittsflächen 8, 9 ausgebildet ist. Die Lichtleitfasern sind hier nicht dargestellt.

Eine schräge Ebene 1 0 ist auf der lin ken Seite von Fig . 3a) gezeigt, mit der eine plane und gegenüber der zentralen Schwenkebene 5 nach außen geneigte Fläche für eine Lichtaustrittsfläche 8 erzeugt wird . Die geneigte Ebene 10 stößt in die Zeichenebene hinein und ist daher durch eine gestrichelte Linie gekennzeichnet. Eine weitere geneigte Ebene 1 2 dient dazu, die Lichtaustrittsflächen 9 auf der linken Seite in Figur 3a) zu erzeugen . Beide geneigten Ebenen 1 0, 1 2 schneiden das Lichteintrittsfenster 6 nicht, sondern sind im Wesentlichen tangential zu dem sphärischen Dom angeordnet. Ein kleiner Sicherheitsabstand ist erkennbar. Spiegelbildlich sind auch für den rechts in Fig . 3a) dargestellten Teil geneigte Ebenen vorgesehen, die allerdings der Übersichtlichkeit halber weggelassen sind .

In Fig . 3b) ist die Rückseite des Endoskopschafts 4 des Endoskops 2 aus Fig 3a) gezeigt, wobei in diesem Fall nur die nach außen geneigte Ebene 10 dargestellt ist, d ie wiederum für eine Lichtaustrittsfläche 8 oben auf der distalen Spitze seitl ich des Lichteintrittsfensters 6 vorgesehen ist.

Wie in Fig . 3a) und Fig . 3b) erkennbar, ergibt sich eine abgerundete Spitze, die leicht in eine Kavität einführbar ist. Ohne die erfindungsgemäße nach außen gerichtete Abschrägung der Lichtaustrittsflächen 8, 9 würde sich eine Widerkante ergeben .

In Fig . 4 ist ein Detail dargestellt, nämlich ein Teil, gemäß Fig . 3a) rechts, mit einem Ausschnitt des Lichteintrittsfensters 6 sowie Strukturen des Hüllrohrs 14 und des Faserrohrs 1 6 des Endoskopschafts 4. Zwischen dem Hüllrohr 14 und dem Faserrohr 1 6 ist eine Öffnung für Lichtleitfasern 1 8, die schematisch dargestellt sind, vorgesehen, die zur Beleuchtung eines Operationsfeldes beispielsweise dienen . Wie aus Fig . 4 zu erkennen ist, ist das Hüllrohr 14 gegenüber dem Faserrohr 1 6 etwas zurückgezogen , so dass für die Lichtleitfasern 1 8 Platz geschaffen ist, etwas seitl ich geneigt aus der Öffnung herauszulaufen .

Schematisch ist außerdem eine schräge Ebene 1 0 gemäß den schrägen Ebenen 1 0 aus Fig . 3a) und Fig . 3b) dargestellt. Diese schräge Ebene definiert die Lichtaustrittsfläche 8, die in Fig . 4 noch nicht hergestellt ist. Hierfür werden entlang der schrägen Ebene 10 die Strukturen des Überstands 20 jenseits der schrägen Ebene 10 abgeschliffen und poliert. Die schräge Ebene 1 0 berührt das Lichteintrittsfenster 6 nicht. Damit sind Schäden am Lichteintrittsfenster 6 ausgeschlossen .

Zusätzlich kann durch den Versatz zwischen dem Hüllrohr 14 und dem Faserrohr 1 6 das Bündel von Lichtleitfasern 1 8 außerdem noch unter eine mechanische Spannung bzw. einen Zug nach außen gesetzt werden, um zu erreichen, dass die Lichtleitfasern 18 am Ort der schrägen Ebene 1 0 senkrecht auf d iese schräge Ebene 1 0 bzw. die Lichtaustrittsfläche 8 treffen . Es kann auch ein Win kel der Lichtleitfasern 1 8 gewählt werden, der zwischen der Längsachse des Endoskopschafts 4 und ein Normalenvektor auf die schräge Ebene 1 0 liegt, so dass d ie Ausleuchtung mittels der Lichtleitfasern 1 8, die in der Lichtaustrittsfläche 8 entsprechend angeschrägt und poliert sind, nach Wunsch eingestellt wird .

Alle genannten Merkmale, auch die den Zeichnungen allein zu entnehmenden sowie auch einzelne Merkmale, die in Kombination mit anderen Merkmalen offenbart sind, werden allein und in Kombination als erfindungswesentl ich angesehen . Erfindungsgemäße Ausführungsformen können durch einzelne Merkmale oder eine Kombination mehrerer Merkmale erfüllt sein . Im Rahmen der Erfindung sind Merkmale, die mit „insbesondere" oder „vorzugsweise" gekennzeichnet sind, als fakultative Merkmale zu verstehen . Bezugszeichenliste

2 Endoskop

4 Endoskopschaft

5 zentrale Schwenkebene

6 Lichteintrittsfenster

7 Schwenkachse

8, 9 Lichtaustrittsfläche

10, 12 schräge Ebene

14 Hüllrohr

16 Faserrohr

18 Lichtleitfasern

20 abzuschleifender Überstand

102 Endoskop

104 Endoskopschaft

106 Lichteintrittsfenster

108 Lichtaustrittsfläche

110 Polierebene

114 Hüllrohr

116 Faserrohr

202 Endoskop

204 Endoskopschaft

206 Lichteintrittsfenster

207 Schwenkachse

208, 209 Lichtaustrittsfläche

210 Polierebene

211 Schnittebene

212 Polierebene

213 Schnittebene

214 Hüllrohr

216 Faserrohr