Die Erfindung betrifft ein Endoskop mit einem langgestreckten Schaft und einem in dem Schaft angeordneten optischen System, wobei das optische System wenigstens ein Prisma umfasst, und wobei das Prisma in einem Prismenhalter gelagert ist, welcher in wenigstens zwei Hauptrichtungen Anschläge zur Ausrichtung des Prismas aufweist

Endoskope werden seit langem in der Medizin eingesetzt, um schwer zugängliche

Hohlräume im Körper eines menschlichen oder tierischen Patienten zu untersuchen und/oder zu behandeln. In der Technik werden Endoskope eingesetzt, um schwer zugängliche Hohlräume beispielsweise in technischen Anlagen zu inspizieren

Endoskope weisen dazu einen langgestreckten Schaft mit einem darin angeordneten optischen System auf. Je nach vorgesehenem Anwendungsfall kann der Schaft starr oder flexibel ausgestaltet sein. In dem Schaft ist regelmäßig ein optisches System angeordnet, welches ein Objektiv am distalen Ende des Schafts umfasst.

Ein von dem Objektiv abgebildetes Bild wird entweder von einem elektronischen Bildwandler in Videosignale umgewandelt, welche mittels elektrischer Leitungen oder drahtlos an ein Bildverarbeitungsgerät übermittelt werden, oder das Bild wird mittels eines optischen Bildleiters zu einem Okular am proximalen Ende des Endoskops weitergeleitet, wo es mit bloßem Auge oder mittels einer Videokamera betrachtet werden kann.

Im einfachsten Fall verläuft ein Strahlengang des optischen Systems durch das gesamte optische System gerade und parallel zu einer Längsachse des Endoskopschafts Oftmals jedoch ist es erforderlich, den Strahlengang in dem optischen System aus einer ersten Richtung in eine zweite Richtung abzulenken, beispielsweise um ein Endoskop mit schräg blickender Optik bereitzustellen, oder um die Anordnung eines elektronischen Bildwandlers in dem Endoskop günstiger zu gestalten. In diesen Fällen werden zumeist ein oder mehrere Prismen eingesetzt, um den Strahlengang abzulenken. In einigen Situationen kann es auch erforderlich sein, den Strahlengang eines optisches Systems durch ein optisches Element mit planparallelen Ein- und Austrittsflächen zu leiten. Ein solches optisches Element wird im Sinne der im Folgenden beschriebenen Erfindung ebenfalls als ein Prisma angesehen.

Für die Abbildungsqualität des Endoskops ist eine genaue und stabile Ausrichtung jedes Prismas erforderlich. Diese wird zumeist dadurch gewährleistet, dass ein Prisma in einem mechanischen Prismenhalter montiert wird, welcher in wenigstens zwei Hauptrichtungen Anschläge für das Prisma aufweist. Die Anschläge sind zumeist plane Anschlagflächen, an denen das Prisma mit entsprechenden Planflächen anliegt Ein entsprechendes Endoskop ist in der nicht vorveröffentlichten DE 10 2017 122 279 A1 der Anmelderin beschrieben.

Bei der Verwendung von zwei Anschlagflächen tritt allerdings das Problem auf, dass die Positionierung des Prismas in den beiden Hauptrichtungen mechanisch Oberbestimmt ist Das Prisma kann nur dann vollflächig an den beiden Anschlagflächen anliegen, wenn der Winkel zwischen den Anlageflächen genau mit dem entsprechenden Wnkel zwischen den Planflächen des Prismas Obereinstimmt Stimmen die Winkel hingegen nicht genau überein, so kommt es an einer der beiden Anschlagflächen zu einer unvollständigen Anlage des Prismas, wodurch einerseits eine ungenaue Positionierung auftreten kann, und andererseits hohe Flächenpressungen zwischen dem Prisma und dem Prismenhalter entstehen können, welche im schlimmsten Fall das Prisma beschädigen oder gar zerstören.

Es besteht daher die Aufgabe der Erfindung darin, ein Endoskop bereitzustellen, welches hinsichtlich der beschriebenen Problematik verbessert ist.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst durch ein Endoskop mit einem

langgestreckten Schaft und einem in dem Schaft angeordneten optischen System, wobei das optische System wenigstens ein Prisma umfasst, und wobei das Prisma in einem

Prismenhalter gelagert ist, welcher in wenigstens zwei Hauptrichtungen Anschläge zur Ausrichtung des Prismas aufweist, welches dadurch weitergebildet ist, dass ein erster Anschlag eine plane Anschlagfläche bildet, an welcher eine erste Planfläche des Prismas anliegt, und dass ein zweiter Anschlag eine linienförmige Anschlagkontur bildet, an welcher eine zweite Planfläche des Prismas anliegt

Durch die Ausführung des zweiten Anschlags als linienförmige Anschlagkontur wird die mechanische Überbestimmung der Anschläge aufgehoben. Das Prisma liegt somit immer mit seiner ersten Planfläche an der planen Anschlagfläche an, während die zweite Planfläche an der linienförmigen Anschlagkontur anliegt

Unter der Voraussetzung, dass die linienförmige Anschlagkontur nicht genau senkrecht zu der planen Anschlagfläche verläuft, ist die Lage des Prismas durch die beschriebenen Anschläge hinsichtlich dreier rotatorischer Freiheitsgrade und zweier translatorischer Freiheitsgrade festgelegt, ohne dass eine Überbestimmung entsteht

Die translatorische Festlegung entlang einer dritten Hauptrichtung kann durch einen weiteren Anschlag erfolgen. In vielen Fällen kann eine entsprechende Festlegung aber entbehrlich sein, wenn nämlich die dritte Hauptrichtung parallel zu einer optischen Achse des optischen Systems verläuft, entlang weicher weitere optische Komponenten längsjustiert werden müssen. Bei den weiteren optischen Komponenten kann es sich beispielsweise um Linsen des Objektivs handeln ln einer vorteilhaften Weiterbildung eines Endoskops gemäß der Erfindung kann die linienförmige Anschlagkontur des zweiten Anschlags in etwa parallel zur Anschlagfläche des ersten Anschlags verlaufen. Die linienförmige Anschlagkontur ist dann in etwa parallel zur Anschlagfläche des ersten Anschlags, wenn der Winkel zwischen der linienförmigen Anschlagkontur und einer Flächennormalen der Anschlagfläche etwa 90° beträgt. Dies kann beispielsweise Winkel einschließen, die zwischen 70° und 110° betragen, vorzugsweise zwischen 80° und 100° Eine entsprechende Ausrichtung der linienförmigen Anschlagkontur ermöglicht eine besonders sichere Anlage des Prismas

In einer bevorzugten Ausführung eines Endoskops gemäß der Erfindung kann der mittlere Abstand der linienförmigen Anschlagkontur des zweiten Anschlags zur Anschlagfläche des ersten Anschlags etwa der halben Erstreckung des Prismas in einer senkrecht zur

Anschlagfläche des ersten Anschlags verlaufenden Richtung entsprechen. Das Prisma wird somit etwa auf seiner halben Höhe über der planen Anschlagfläche abgestützt, wodurch die Lagerung besonders stabil ist. Gleichzeitig wird der Einfluss von Winkeltoleranzen der planen Anschlagfläche auf die Lage des Prismas durch die entsprechende Anordnung der linienförmigen Anschlagkontur minimiert.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführung eines Endoskops nach der Erfindung kann der zweite Anschlag zumindest abschnittsweise eine zylinderförmige Oberfläche aufweisen, und die linienförmige Anschlagkontur kann einer Mantellinie der zylinderförmigen Oberfläche entsprechen. Durch die entsprechende Ausführung wird gleichzeitig eine linienförmige Anlage zwischen dem Prisma und der linienförmigen Anschlagkontur und eine definierte Flächenpressung erreicht, welche durch den Radius der zylinderförmigen Oberfläche bestimmt ist Hierdurch wird Beschädigungen des Prismas durch unkontrolliert hohe Flächenpressungen entgegengewirkt. ln einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung eines Endoskops gemäß der Erfindung kann der Prismenhalter Andruckelemente aufweisen, welche das Prisma in Richtung der

Anschläge drücken. Die Andruckelemente können beispielsweise Kugeln oder kugelähnliche Körper aus Metall, Glas oder Keramik sein, welche durch Kanäle in dem Prismenhalter zu dem Prisma geführt und dort durch geeignete Mittel fixiert werden, dies kann z.B. eine Klebung umfassen. Die Andruckelemente wirken vorzugsweise auf Flächen des Prismas, welche den

Planflächen des Prismas gegenüber liegen, mit welchen das Prisma an den Anschlägen anliegt. So kann in einem Endoskop gemäß einer Ausführung der Erfindung ein erstes Andruckelement auf eine Fläche des Prismas wirken, welche der ersten Planfläche des Prismas gegenüber liegt Alternativ oder zusätzlich kann ein zweites Andruckelement auf eine Fläche des Prismas wirken, welche der zweiten Planfläche gegenüber liegt. Die Andruckelemente sichern auf diese Weise das Prisma gegen ein Verrutschen in dem Prismenhalter

In einer bevorzugten Ausführung eines Endoskops gemäß der Erfindung kann die Wirklinie einer von dem zweiten Andruckelement auf das Prisma ausgeübten Druckkraft die linienförmige Anschlagkontur des zweiten Anschlags schneiden oder in einem Abstand passieren, der geringer ist als die 0,1 -fache Erstreckung des Prismas in Richtung der Wirklinie Durch diese Ausführung wird das Einwirken von Scherkräften und/oder

Kippmomenten auf das Prisma vermieden.

In einer besonders vorteilhaften Ausführung eines Endoskops nach der Erfindung kann die erste Planfläche des Prismas eine Austrittsfläche für den Strahlengang des optischen Systems bilden, und ein elektronsicher Bildwandler kann nahe der ersten Planfläche des Prismas angeordnet sein. Auf diese Weise kann die Länge eines optischen Wegs zwischen der Austrittsfläche des Prismas und dem elektronischen Bildwandler besonders sicher vorgegeben werden. Dabei kann der erste Anschlag eine Ausnehmung aufweisen, in welcher der elektronische Bildwandler angeordnet ist.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand einiger Figuren näher erläutert, wobei die in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele lediglich zum besseren Verständnis der Erfindung dienen sollen, ohne diese einzuschränken.

Es zeigen;

Fig 1 : ein Endoskop,

Fig 2 einen Prismenhalter eines Endoskops im Längsschnitt,

Fig 3: einen Prismenhalter eines Endoskops im Querschnitt,

Fig 4; einen weiteren Prismenhalter eines Endoskops im Längsschnitt

Figur 1 zeigt ein Endoskop 1 , hier ein Videoendoskop, mit einem langgestreckten Schaft 2, in dessen distalem Ende ein optisches System in Form eines Objektivs 3 angeordnet ist Das Objektiv 3 kann eine seitliche Blickrichtung aufweisen, d.h., dass eine durch den Pfeil 4 angedeutete Blickrichtung des Objektivs 3 von einer Längsachse 5 des Videoendoskops 1 abweicht.

Weiterhin weist das Endoskop 1 einen Hauptkörper 10 auf, an dem ein erstes Griffelement 11 sowie ein zweites Griffelement 12 angeordnet sind.

Das erste Griffelement 11 ist als Drehrad am distalen Ende des Hauptkörpers ausgeführt Mittels des ersten Griffelements 11 können der Schaft 2, das Objektiv 3, und der

Hauptkörper 10 um die Längsachse 5 des Endoskops gedreht werden, so dass die

Blickrichtung des Videoendoskops ebenfalls um die Längsachse 5 des Videoendoskops rotiert. Dies ist durch den Doppelpfeil 15 angedeutet.

In dem Schaft 2 ist proximal von dem Objektiv 3 ein nicht dargestellter elektronischer Bildwandler angeordnet, beispielsweise ein CCD-Chip oder ein CMOS-Chip. Natürlich können auch mehrere Bildwandler vorgesehen sein, um verschiedene Farbkanäle oder Teilbilder einer Stereooptik abzubilden. Der elektronische Bildwandler setzt das von dem Objektiv 3 abgebildete Bild in elektrische Signale um, welche durch den Schaft 2 in den Hauptkörper 10 und von dort über ein Kabel 16 an ein nicht dargestelltes externes

Verarbeitungsgerät geleitet werden. Das Verarbeitungsgerät kann die elektrischen Signale beispielsweise zur Anzeige auf einem Monitor oder zum Abspeichern in einem

Speicherelement aufbereiten.

Um bei einer Drehung der Blickrichtung des Endoskops 1 die Horizontlage des Videobildes konstant zu halten, ist der Bildwandler drehbar in dem Schaft 2 angeordnet, und mit dem zweiten Griffelement 12 drehgekoppelt Dazu ist eine durch den Schaft oder durch die Wandung des Hauptkörpers 10 wirkende Magnetkupplung vorgesehen. Der Aufbau dieser Magnetkupplung ist an sich bekannt und braucht hier nicht näher erläutert werden.

Das zweite Griffelement 12 ist gegenüber dem ersten Drehkörper 11 und dem Hauptkörper 10 drehbar angeordnet. Wird nun die Blickrichtung des Endoskops durch Drehen des ersten Griffelements 11 rotiert, so kann gleichzeitig das zweite Griffelement 12 festgehalten werden, wodurch auch die Ausrichtung des elektronischen Bildwandlers konstant bleibt

Falls das Endoskop 1 eine gerade Blickrichtung aufweist, die Blickrichtung also parallel zur Längsachse 5 verläuft, können die beiden Griffelemente 11 und 12 entfallen, da das

Endoskop 1 dann einfach am Hauptkörper 10 gehalten werden kann und eine

Drehbewegung nicht erforderlich ist. Die Figuren 2 und 3 zeigen eines Prismenhalter 20, der Bestandteil eines optischen Systems des Endoskops 1 ist. Dabei zeigt Figur 2 einen Schnitt entlang der Linie B - B in Figur 3, und Figur 3 einen Schnitt entlang der Linie A - L der Figur 2

Der Prismenhalter 20 umfasst eine im wesentlichen zylindrische Hülse 21 , in welcher ein Prisma 22 aufgenommen ist. Das Prisma dient im vorliegenden Beispiel dazu, ein in eine Eintrittsfläche 23 eintretendes Strahlenbündel an einer Reflexionsfläche 24 um 90° abzulenken und zu einer Austrittsfläche 25 zu leiten.

An der Austrittsfläche 25 des Prismas 22 ist ein elektronsicher Bildwandler 26 angeordnet. Zwischen der Austrittsfläche 25 und dem Bildwandler 26 kann ein optisches Filterelement 27 vorgesehen sein, welches beispielsweise einen IR-cutoff-Filter oder einen Moire-Filter umfassen kann. Der Bildwandler 26 wird über ein elektrisches Verbindungselement 28 versorgt, über welches auch von dem Bildwandler 26 erzeugte Videosignale abgeführt werden. Das Verbindungselement 28 kann einen flexiblen Leiterbahnträger umfassen.

Für eine saubere optische Abbildung muss das Prisma 22 in den Hauptrichtungen x, y, z translatorisch und rotatorisch ausgerichtet werden. Hierbei kann ggf eine translatorische Ausrichtung in einer Hauptrichtung, z.B der Hauptrichtung z, entfallen, wenn diese

Hauptrichtung parallel zu einer optischen Achse des optischen Systems 3 verläuft, und das optische System in dieser Hauptrichtung separat justiert wird.

Zur Ausrichtung des Prismas 22 weist der Prismenhalter 20 einen ersten Anschlag auf, der durch eine plane Anschlagfläche 30 gebildet wird. Die Anschlagfläche 30 weist eine

Ausnehmung 31 auf, in welcher der Bildaufnehmer 26 angeordnet ist

Das Prisma 22 liegt mit der Austrittsfläche 25, die eine Planfläche ist, an der Anschlagfläche 30 an, dadurch ist das Prisma hinsichtlich einer Translation entlang der Hauptrichtung x und hinsichtlich einer Rotation um die Hauptrichtungen y und z festgelegt

Ein Andruckelement in Form einer Andruckkugel 32 drückt auf eine der Austrittsfläche 25 gegenüber liegende Fläche 33 des Prismas 22 und hält dieses somit in fester Anlage an der Anschlagfläche 30 Die Andruckkugel 32 ist in einen Kanal 34 der Hülse 21 eingesetzt und dort vorzugsweise fixiert, beispielsweise mittels eines Klebstoffs Der Klebstoff ist zur besseren Übersicht nicht dargestellt. Anstelle der Andruckkugel 32 können auch andere Andruckelemente verwendet werden, beispielsweise eine Feder oder eine Schraube

Zur Festlegung des Prismas 22 hinsichtlich einer Translation in der Hauptrichtung y und einer Rotation um die Hauptrichtung x könnte eine weitere Anschlagfläche vorgesehen werden, die senkrecht zur Hauptrichtung x verläuft. Allerdings würde eine solche Anschlagfläche ebenfalls eine erneute Festsetzung hinsichtlich einer Rotation um die Hauptrichtung z bewirken, somit wäre die Lage des Prismas 22 Oberbestimmt. Daher anstelle einer weiteren Anschlagfläche eine linienförmige Anschlagkontur 40 vorgesehen, die in Figur 3 als Berührungspunkt zwischen einer seitlichen Planfläche 41 des Prismas 22 und des zweiten Anschlags 42 erkennbar ist Die linienförmige Anschlagkontur 40 ist hier nur als Punkt erkennbar, da sie senkrecht zur Zeichenebene der Figur 3 verläuft. Die linienförmige Anschlagkontur 40 ist somit parallel zur Anschlagfläche 30 und senkrecht zur Hauptrichtung x, wobei gewisse Winkelabweichungen, beispielsweise um bis zu +7-10°, oder um bis zu +1-20°, toleriert werden können.

Die linienförmige Anschlagkontur 40 legt das Prisma 22 hinsichtlich einer Translation in der Hauptrichtung y und hinsichtlich einer Rotation um die Hauptrichtung x fest, ohne eine weitere Festlegung hinsichtlich einer Rotation um die Hauptrichtung z zu bewirken. Somit liegt hier keine Überbestimmung vor.

Ein Andruckelement in Form einer Andruckkugel 43 drückt auf eine der Planfläche 41 gegenüber liegende Fläche 44 des Prismas 22 und hält dieses somit in fester Anlage an der linienförmigen Anschlagkontur 40. Die Andruckkugel 43 ist in einen Kanal 45 der Hülse 21 eingesetzt und dort vorzugsweise fixiert, beispielsweise mittels eines ebenfalls nicht dargestellten Klebstoffs. Anstelle der Andruckkugel 43 können auch andere

Andruckelemente verwendet werden, beispielsweise eine Feder oder eine Schraube

Der zweite Anschlag 42 weist im Bereich der linienförmigen Anschlagkontur 40 eine zylinderförmige Außenkontur auf, wobei die linienförmige Anschlagkontur 40 eine Mantellinie der Zylinderkontur ist. Hierdurch wird eine Flächenpressung zwischen der Planfläche 41 und dem zweiten Anschlag 42 begrenzt.

Der Abstand der linienförmigen Anschlagkontur 40 von der Anschlagfläche 30 entspricht etwa der halber Erstreckung des Prismas in der Hauptrichtung x, hierdurch wird eine besonders stabile Anlage des Prismas 22 erreicht Gleichzeitig verläuft eine Wirklinie 50 einer von der Andruckkugel 42 auf das Prisma 22 so, dass sie die linienförmige

Anschlagkontur 40 schneidet bzw in einem Abstand passiert, der kleiner ist als die 0,1 fache Erstreckung des Prismas 22 in Richtung der Wirklinie 50 Hierdurch werden Kippmomente und Scherkräfte auf das Prisma 22 weitestmöglich reduziert.

Zur leichteren Platzierung der Andruckkugeln 32,43 weist die Hülse 21 Anflächungen 46, 47 auf. In Figur 4 ist ein weiterer Prismenhalter 120 eines Endoskops dargestellt in einem

Längsschnitt dargestellt.

Der Prismenhalter 120 umfasst wiederum eine im wesentlichen zylindrische Hülse 121 , in welcher ein Prisma 122 aufgenommen ist Das Prisma dient im vorliegenden Beispiel dazu, ein in eine Eintrittsfläche 123 eintretendes Strahlenbündel ohne Ablenkung zu einer Austrittsfläche 125 zu leiten.

An der Austrittsfläche 125 des Prismas 122 ist wiederum ein elektronsicher Bildwandler 126 angeordnet. Der Aufbau des Bildwandlers 126 sowie die Ausrichtung des Prismas 122 entlang der Hauptrichtungen x und y entsprechen den in den Figuren 2 und 3 für den Prismenhalter 20 dargestellten Lösungen