DE19718189C2 - Vorrichtung zur Lageveränderung eines optischen Abbildungssystems - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Lageveränderung eines opti­ schen Abbildungssystems, mit einem das optische Abbildungssystem wenigstens teilweise umgebenden Tragering, in dem wenigstens eine magnetfelderzeugende oder magnetfeldempfindliche Einheit vorgesehen ist, einem den Tragering samt opti­ schen Abbildungssystem wasserdicht umgebenden Gehäuseteil, in dem der Trage­ ring bewegbar geführt ist sowie einer das Gehäuseteil wenigstens teilweise umge­ benden Verstelleinrichtung zur Verstellung des optischen Abbildungssystem, die in radialer oder axialer Richtung zu der magnetfelderzeugenden oder magnetfeldemp­ findlichen Einheit im Tragering ebenfalls wenigstens eine magnetfelderzeugende oder magnetfeldempfindliche Einheit vorsieht, durch die kontaktfrei und mittels ma­ gnetischer Kraft der Tragering samt optischen Abbildungssystems in Richtung seiner optischen Achse verschiebbar ist.

Der Einsatz von Videokameras in der Medizintechnik, die insbesondere in Verbin­ dung mit Endoskopen zur Beobachtung intrakorporaler Bereiche verwendet werden, ist seit langem bekannt. Mit Hilfe der in der Medizintechnik eingeführten Videotechnik ist es möglich, kleinste intrakorporale Bereiche auf einem Monitor darzustellen, um zum einen den zu behandelnden Bereich vergrößert beobachten zu können und zum anderen mehreren Personen die Möglichkeit zu bieten, am operativen Eingriff wenig­ stens visuell teilzuhaben. Um die hohen in der Chirurgie üblichen Sterilitätsbedin­ gungen einhalten zu können, müssen die für den endoskopischen, videotechnisch unterstützten operativen Eingriff verwendeten Instrumente höchst steril sein, was je­ doch eine Forderung ist, die in der üblichen Aufnahme und Videotechnik weder von Interesse noch bei der Ausgestaltung und Konstruktion derartiger Geräte bislang be­ rücksichtigt worden ist.

Die in der Medizintechnik eingesetzten "Endoskop-Videosysteme" bestehen aus ei­ nem Sichtendoskop, das mittels einer Kupplung, wie sie beispielsweise in der DE 37 10 648 C2 beschrieben ist, über eine Abbildungsoptik mit einer Videokameraeinheit verbunden ist. Die Sterilisationsanforderungen an die bekannten Endoskope sowie die im Markt eingesetzten Videokameras erfüllen aufgrund ihrer technischen Ausge­ staltungen die heutigen medizinischen Standards, die eine leichte Sterilisierbarkeit voraussetzen.

Die bislang im Einsatz befindlichen Abbildungsoptiken, die zur Scharfstellung der mittels eines Sichtendoskops betrachteten intrakorporalen Bereiche auf die in der Videokamera befindlichen Abbildungsebene dienen, weisen mechanische Verstell­ mechanismen auf, durch die die Abbildungsoptik entlang ihrer optischen Achse ver­ schiebbar sind. Derartige Verstellmechanismen bestehen im allgemeinen aus einem kleinen Fokussierhebel, der an der Außenwand eines die Abbildungsoptik umschlie­ ßenden Gehäuses angebracht ist. Mittels entsprechend ineinandergreifenden Zahn­ räder bzw. Schneckengewinden, kann die im Gehäuseinneren befindliche Abbil­ dungsoptik durch Verkippen des äußeren Fokussierhebels im Inneren des Gehäuses axial verstellt werden. Dies jedoch erfordert wenigstens eine Antriebswelle, die durch die Gehäusewand verläuft. Um den Sterilitätsbedingungen zu genügen, müssen ent­ sprechende Dichtungsvorkehrungen getroffen werden, die ein Eindringen von Flüs­ sigkeit in das Gehäuseinnere, in der sich die Abbildungsoptik befindet, verhindert. Insbesondere sind hierzu die Durchführungskanäle mit geeigneten Dichtungen zu versehen, durch die die Verbindungswelle zwischen Fokushebel und einem Ver­ stellmechanismus zur Lageveränderung der Abbildungsoptik geführt ist.

Neben aufwendigen Abdichtungsvorkehrungen, die bei den bekannten Verstellme­ chanismen zur Fokussierung der Abbildungsoptik erforderlich sind, kommt als weite­ rer Nachteil der Verschleiß dieser Dichtungen hinzu, die durch die von der Fokus­ sierbewegung herrührende Reibung einen steten Materialabtrag unterworfen sind, so daß derartige Abdichtungsvorkehrungen nach einer gewissen Zeit gewartet und entsprechend ausgetauscht werden müssen.

Aus der DE 195 21 654 A1 geht eine Optische Vorrichtung hervor, bei der eine kon­ zentrisch zur einem äußeren Verstellring angebrachte Abbildungsoptik längs ihrer optischen Achse verschiebbar ist. Der Verstellmechanismus beruht auf Magnetkräf­ ten, so daß die Abbildungsoptik weitgehend berührungsfrei bewegt werden kann. Hierzu sind Magnete sowohl am Verstellring als auch an der Abbildungsoptik vorge­ sehen. Der besondere Vorteil dieser Verstellart für eine Abbildungsoptik liegt im Vermeiden aufwendiger Abdichtmaßnahmen, da zum Verstellen der Optik keine Durchführungen zwischen Verstellring und Abbildungsoptik erforderlich sind und so­ mit auch keine abzudichtenden Kanäle oder Zwischenräume vorhanden sind.

Ähnliche Konstruktionen gehen überdies aus folgenden Druckschriften hervor: US 5,359,992, DE G 88 10 044.8, DE 43 42 873 A1, US 5,056,902, US 4,639,084, DE 42 11 203 A1.

Bei allen vorstehend genannten Verstellmechanismen zur Lageveränderung der Ab­ bildungsoptik ist jedoch die Bedienungsfreundlichkeit unbefriedigend, da bei derarti­ gen Verstellmechanismen eine Einhandbedienung wenn nicht unmöglich, so doch äußerst umständlich und sehr gewöhnungsbedürftig ist. Auch bieten die bekannten Verstellmechanismen keine Symmetrie für die Handhabung von Links- und Rechts­ händer.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Lageveränderung eines optischen Abbildungssystems, mit einem das optische Abbildungssystem we­ nigstens teilweise umgebenden Tragering, in dem wenigstens eine magnetfelder­ zeugende oder magnetfeldempfindliche Einheit vorgesehen ist, einem den Tragering samt optischen Abbildungssystem wasserdicht umgebenden Gehäuseteil, in dem der Tragering bewegbar geführt ist sowie einer das Gehäuseteil wenigstens teilweise umgebenden Verstelleinrichtung zur Verstellung des optischen Abbildungssystem, die in radialer oder axialer Richtung zu der magnetfelderzeugenden oder magnetfel­ dempfindlichen Einheit im Tragering ebenfalls wenigstens eine magnetfelderzeugen­ de oder magnetfeldempfindliche Einheit vorsieht, durch die kontaktfrei und mittels magnetischer Kraft der Tragering samt optischen Abbildungssystems in Richtung seiner optischen Achse verschiebbar ist, derart weiterzubilden, daß eine unkomplizierte Einhandbedienung sowohl für Links- als auch Rechtshänder möglich ist. Insbesondere soll der Verstellmechanismus des optischen Abbildungs­ systems derart ausgebildet sein, daß er leicht sterilisierbar ist und jeglichen heutigen Anforderungen in der Medizintechnik genügt. Der Aufbau einer solchen Vorrichtung soll insbesondere auf jegliche Verschleißteile verzichten, so daß auf einem Ver­ schleiß unterliegende Dichtungen verzichtet werden kann. Überdies soll insbesonde­ re die Gesamtbauform nicht größer ausfallen, als die bei den bisher bekannten Vor­ richtungen zur Lageveränderung derartiger Abbildungssysteme.

Die der Erfindung zugrundeliegende Lösung ist im Anspruch 1 angegeben. Vorteil­ hafte Ausführungsformen sind Gegenstand der Ansprüche 2ff.

Erfindungsgemäß ist die Verstelleinrichtung relativ zu dem, den Tragering umgeben­ den Gehäuseteil um 360° drehbar gelagert, wobei zwei Drehbereiche vorgesehen sind und durch vollständiges Verdrehen der Verstelleinrichtung innerhalb eines jeden Drehbereiches das optische Abbildungssystem in seinem vollständigen Fokusbereich verfahrbar ist, so daß die Steuereinheit sowohl links- als auch rechtshändig bedien­ bar ist.

Hierzu ist das optische Abbildungssystem wenigstens teilweise mit einem Tragering umgeben, in dem wenigstens eine Magnetfeld-erzeugende oder -empfindliche Ein­ heit vorgesehen ist. Der Tragering selbst ist weitgehend berührungsfrei von dem vorstehend genannten Gehäuseteil umgeben, das den Tragering samt optischem Abbildungssystem wasserdicht umgibt. Das Gehäuseteil ist wiederum wenigstens teilweise von einer Verstelleinrichtung, die in radialer und/oder axialer Richtung rela­ tiv zu der Magnetfeld-erzeugenden oder -empfindlichen Einheit im Tragering eben­ falls wenigstens eine Magnetfeld-erzeugende oder empfindliche Einheit vorsieht, so daß durch die magnetische Wechselwirkung der sich gegenüberstehenden Magnet­ feld-erzeugenden bzw. -empfindlichen Einheiten eine rotatorische oder axiale Bewe­ gungsübertragung durch die Steuereinheit auf den inneren Tragering erfolgt. Auf diese Weise können auf jegliche Durchführungskanäle zur mechanischen Ansteue­ rung zwischen Steuereinheit und Tragering verzichtet werden, die man aufwendig abdichten müßte.

Das optische Abbildungssystem kann grundsätzlich als Okularlinsensystem in einem Sichtendoskop integriert oder als Projektionsoptik ausgebildet sein. Von besonderem Interesse ist jedoch die Kombination aus einem Sichtendoskop, der Abbildungsoptik und einer Kameraeinheit. Hierbei ist das den Tragering umgebende Gehäuseteil fest lösbar mit der Kameraeinheit wasserdicht verbunden.

Vorzugsweise ist die Steuereinheit als Ring oder als flacher Betätigungshebel aus­ gebildet und weist auf ihrer Außenseite eine Handhabungsvorrichtung zur radialen oder axialen Lageveränderung der Verstelleinrichtung auf, die vorzugsweise mittels eines Daumens der Bedienperson betätigt werden kann. Da die Verstelleinrichtung in besonders geeigneter Weise als Ring ausgebildet ist, wird sie nachstehend auch als Verstellring bezeichnet.

Alternativ ist die Lageverschiebung des Trageringes auch über magnetfelderzeugen­ de Spulen realisierbar, die radial zum Verstellring angeordnet sind.

Aufgrund der kontaktfreien Kraftübertragung zwischen dem von einer Bedienperson manipulierbaren Verstellring und dem die Abbildungsoptik tragenden Tragering kön­ nen auf jegliche Gleitdichtungen, Dichtungsmittel und Gehäusedurchbrüche verzich­ tet werden.

Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsge­ dankens anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnun­ gen exemplarisch beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 schematisierte Darstellung der Verbindung zwischen einem Sichtendoskop und einer Kameraeinheit,

Fig. 2a, b Querschnittsdarstellung durch eine erfindungsgemäß ausgebildete Ausführungsform,

Fig. 3 Tragering mit Abbildungsoptik,

Fig. 4a, b schematisierte Querschnittsdarstellungen zur Verdeutlichung des Verstellmechanismuses,

Fig. 5a, b Ausführungsbeispiel mit nur einem einzigen Magneten im Verstellring,

Fig. 6a, b alternative Ausführung zu Fig. 5,

Fig. 7 Ausführungsbeispiel mit Feldspule im Verstellring und Führungsnut im Tragering,

Fig. 8 Ausführungsbeispiel mit Feldspule im Verstellring sowie mit Druckfeder,

Fig. 9 Ausführungsbeispiel wie Fig. 8 ohne Druckfeder und mit zusätzlichem Magnetring sowie

Fig. 10 Ausführungsbeispiel mit Autofokusspule.

Fig. 1 soll den grundsätzlichen Aufbau einer "Endosko-Videoeinheit" verdeutlichen. Ein schematisiert dargestellter proximaler Okularbereich eines Sichtendoskopes 1 mündet in eine Kupplungseinheit 2, an der die in einem Gehäuse 3 gefaßte Abbil­ dungsoptik zur Scharfstellung des Bildes für die nachgeschaltete Videokamera 4 an­ geordnet ist. Die Abbildungsoptik innerhalb des Gehäuses 3 ist durch äußere Ver­ stellmechanismen 5 axial zur optischen Achse verstellbar. Die damit verbundenen Nachteile sind im vorstehenden Beschreibungsteil ausgeführt worden.

In den Fig. 2a und b sind jeweils Querschnittsdarstellungen durch eine erfin­ dungsgemäß ausgeführte Vorrichtung zur Lageveränderung des optischen Abbil­ dungssystems dargestellt. Das optische Abbildungssystem 6 ist von Außen mit ei­ nem Tragering 7 umgeben, der in dieser Ausführungsform vier jeweils auf dem Tragering 7 gleich beabstandete Permanentmagnete 8 aufweist. Zusätzlich ist im Außenumfang des Tragerings 7 eine Führungsnut FN eingearbeitet, die insbesonde­ re aus der Seitensichtdarstellung des Tragerings nebst optischer Abbildungsoptik aus Fig. 3 deutlicher hervorgeht.

Nahezu kontaktfrei, mit Ausnahme der Berührung des Trageringes 7 über eine Füh­ rungskugel bzw. eines Führungsstiftes 11 ist der Tragering 7 von einem Gehäuseteil 10 umgeben. Distalseitig ist das Gehäuseteil 10 mit entsprechender Abdichtung fest mit dem proximalseitigen Ende des Kameragehäuses verbunden.

Distalseitig ist das Gehäuseteil 10 mit einer Glasscheibe G abgedichtet. Auf diese Weise umschließt das Gehäuseteil 10 das im Inneren befindliche optische Abbil­ dungssystem 6 wasserdicht. Der einzige Berührungspunkt zwischen dem Tragering 7 und Gehäuseteil 10 ist an der Stelle, an der der Führungsstift bzw. Führungskugel 11 in die Führungsnut FN innerhalb des Trageringes gleitend ein­ greift. Da das Gehäuseteil 10 relativ zum Kameragehäuse ortsfest verbleibt, kann durch Relativdrehung des Trageringes 7 eine Lageveränderung des optischen Abbil­ dungssystems 6 in Richtung der optischen Achse erzeugt werden. Die Re­ lativdrehung des Trageringes 7 wird von einem, das Gehäuseteil 10 umgebenden Verstellring 12 injiziert, in dem entsprechend der Anzahl der Permanentmagnete 8 im Tragering 7 radial gegenüberliegende, größer ausgebildete Permanentmagnete 13 vorgesehen sind. Besonders vorteilhaft ist die größere Ausgestaltung der Permanentmagnete 13, deren Magnetfelder über einen größeren Winkelbereich und axialen Bereich mit den ihnen radial gegenüberliegenden kleineren Magneten in Wechselwirkung treten. Durch Verdrehen des Verstellrings 12 gegenüber dem Ge­ häuseteil 10 wird der innere Tragering 7 durch die magnetischen Kräfte mitbewegt, so daß dieser geführt über die Führungsnut FN eine gesteuerte axiale Lageverände­ rung erfährt.

Vorzugsweise sieht der Verstellring 12 an der Außenseite Handhabungsvorrichtun­ gen 14 vor, die im dargestellten Ausführungsbeispiel aus zwei Stegelementen beste­ hen, die der Ergonomie eines Daumens D angepaßt sind und von diesem um 180° verdreht werden kann. Die Schneckenbahn der Führungsnut FN ist dabei derart ausgebildet, daß bei einer ergonomisch günstigen Daumenbewegung innerhalb ei­ nes Schwenkbereiches von 0°-180° der Vollfokusbereich abgefahren werden kann.

Zur ergonomischen Bedienung des Verstellrings 12 für Linkshänder wird dieser auf einfache Weise aufgrund der wirkenden magnetischen Kräfte in dem Bereich zwi­ schen 180° und 360°, wie in Fig. 2a dargestellt, gedreht. Gleichzeitig kann jedoch mit der gleichen Handhabungsvorrichtung, die jedoch nur um 180° ver­ dreht ist, siehe hierzu Fig. 2b, ein Rechtshänder die erfindungsgemäße Vorrichtung bedienen. Auf diese Weise kann erfindungsgemäß ein und die gleiche Vorrichtung gleichberechtigt von Links- bzw. Rechtshändern bedient werden, ohne dabei die Gesamtanordnung auseinandernehmen zu müssen oder andersartige konstruktive Umarbeiten vornehmen zu müssen.

In Fig. 3 ist der Tragering 7 nebst optischem Abbildungssystem 6 im Querschnitt dargestellt und zeigt die Führungsnut FN sowie die auf dem Außenumfang ange­ brachten Magnete 8.

Die Fig. 4a und 4b verdeutlichen den axialen Verschiebemechanismus des Trage­ rings 7 nebst optischen Abbildungssystems 6 innerhalb des Gehäuseteils 10. Durch Verdrehen des Verstellrings 12 erfährt der Tragering 7 eine gleichsinnige Drehbewe­ gung, die durch das Ineinandergreifen des Führungsstifts bzw. Kugel 11 in die Füh­ rungsnut FN in eine Axialbewegung umgesetzt wird. In der oberen Darstellung ge­ mäß Fig. 4a befindet sich das optische Abbildungssystem 6 in der hintersten linken Stellung, wo­ hingegen sich das optische Abbildungssystem 6 gemäß Fig. 4b in der vordersten Verstellposition befindet. Wichtig hierbei ist, daß das wirksame Magnetfeld der Ma­ gnete 13 innerhalb des Verstellringes 12 derart groß ausgebildet ist, daß eine Wechselwirkung zwischen den Magneten 13 und 8 entlang der gesamten Lagever­ änderung stattfindet. Siehe hierzu insbesondere die das Magnetfeld symbolisch be­ grenzenden strichlierten Linien in den Fig. 4a und 4b, die zugleich auch den axialen Bewegungsbereich der Magnete 8 innerhalb des Tragerings 7 dar­ stellen.

In den weiteren Figuren werden bereits beschriebene und mit den entsprechenden Bezugsziffern versehene Baugruppen mit den eingeführten Bezugsziffern in den Zeichnungen versehen, ohne dabei im einzelnen die bekannten Baugruppen erneut zu beschreiben. Eine weitere alternative Ausbildungsform besteht darin, anstelle des vorstehend ausgebildeten Verstellrings mit den darin eingearbeiteten Permanentma­ gneten als stabförmigen Magnetträger zu reduzieren, der axial zur optischen Achse des Abbildungssystems auf dem Gehäuseteil 10 verschiebbar angeordnet ist. Auf diese Weise kann die Führungsnut mit Führungsstift entfallen, da die Axialverschie­ bung des stabförmig ausgebildeten Magnetträgers direkt auf den Tragering übertra­ gen werden kann.

In Fig. 5a ist eine Querschnittsdarstellung senkrecht zur optischen Achse des Abbil­ dungssystems 6 eines erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels dargestellt. Zur axialen Lageverschiebung des Abbildungssystems 6, das mit dem Tragering 7 ver­ bunden ist, der als magnetfeldempfindliche Einheit einen Eisenkern 8' aufweist, ist im Verstellring 12 nur ein einziger Magnet 13 vorgesehen, durch dessen magneti­ sierbare Wirkung der Eisenkern 8' erfaßt wird und bei Bewegung des Verstellrings 12 nebst Magnet 13 eine unmittelbare Nachführung des Tragerings 7 aufgrund der ma­ gnetischen Wechselwirkung zwischen Magnet 13 und Eisenkern 8' erfährt.

Durch die heutigen Fortschritte in der Materialtechnik sind Magnetwerkstoffe be­ kannt, die ein derart hohes Magnetfeld erzeugen, so daß zur axialen Lageverschie­ bung der Abbildungsoptik 6 parallel zur optischen Achse nur ein einziger Magnet, wie das Ausführungsbeispiel zeigt, ausreicht.

In Fig. 5b ist die gleiche Anordnung im Längsquerschnitt dargestellt, aus der hervor­ geht, daß im Verstellring 12 ein einziger Magnet 13 vorgesehen ist, der ein Magnet­ feld erzeugt, von dem der Eisenkern 8' erfaßt wird. Durch radiale Verdrehung des Verstellrings 12 relativ zum Gehäuseteil 10 erfährt der Tragering 7 aufgrund der me­ chanischen Zwangsführung des Führungsstiftes 11 innerhalb der Führungsnut FN eine Rotation, die den Tragering 7 axial zur optischen Achse des Abbildungssystems 6 verfährt.

Im Unterschied zur vorstehenden Ausführungsform ist in Fig. 6a am Tragering 7 ei­ ne Vielzahl von Permanentmagneten 8 derart angeordnet, so daß eine Verdrehung des Verstellrings 12 unmittelbar zu einer axialen Lageverschiebung der Abbildungs­ optik 6 führt, ohne daß für die Lageverschiebung eine Zwangsführung des Trage­ rings 7 durch die Führung des Führungsstiftes 11 innerhalb der Führungsnut FN er­ forderlich ist. Die Führungsnut FN ist im gezeigten Beispiel gemäß Fig. 6a und 6b parallel zur optischen Achse, linear ausgebildet. Anstelle der in den Ausführungsbei­ spielen dargestellten Permanentmagnete 13 und 8 können jedoch auch magnetische Spulenanordnungen verwendet werden, die mit Hilfe geeigneter elektronischer An­ steuerschaltungen betrieben werden können.

Eine weitere, alternative Ausführungsform zur Lageverschiebung des Tragerings 7, allerdings ohne die Verwendung von Permanentmagneten innerhalb des Verstellrings 12, ist in Fig. 7 dargestellt. Der Verstellring 12 ist mit einer Feldspule 13' fest an das Gehäuseteil 10 angebracht. Durch entsprechende Stromversorgung der Feldspule 13' mit Hilfe eines Steuerverstärkers SV und eine entsprechende An­ ordnung von Permanentmagneten in Form von Stabmagneten 8, die radial um den Tragering 7 angeordnet sind, kann im Wege der magnetischen Wechselwirkung eine Rotation des Tragerings 7 nebst Abbildungsoptik 6 erzwungen werden, wodurch der Tragering 7 aufgrund der Zwangsführung des Führungsstiftes 11 in der Führungsnut FN zu einer Axialverschiebung der Abbildungsoptik 6 führt. Nur der Vollständigkeit halber sei angemerkt, daß das Gehäuseteil 10 einseitig mit einem Glasfenster G abgeschlossen ist. Der Abbildungsoptik 6 unmittelbar gegenüber liegend befindet sich ein Bildsensor B, der mit dem Steuerverstärker SV verbunden ist.

In Fig. 8 ist eine Weiterentwicklung zum vorstehend gezeigten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 7 dargestellt, bei der auf eine Zwangsführung des Tragerings 7 mittels Führungsstift und Führungsnut verzichtet wurde. Hierzu ist der Tragering 7 nebst Abbildungsoptik 6 mittels einer Druckfeder DF in einer bestimmten Ausgangslage vorgespannt. Am Tragering 7 ist lediglich ein Eisenring 8' angebracht. Mit Hilfe einer induktiven Feldspule 13', die über einen Stromfühler SF an einem Steuerverstärker angeschlossen ist und auf diese Weise mit elektrischem Strom versorgt wird, SV kann aufgrund der magnetischen Wechselwirkung zwischen dem Magnetfeld der in­ duktiven Feldspule 13' und dem magnetisierbaren Eisenring 8' bei entsprechender Bestromung der Spule eine entsprechende Kraft auf den Tragering 7, beispielsweise entgegen der Federkraft der Druckfeder DF erzeugt werden, wodurch eine steuerba­ re Lageverschiebung der Abbildungsoptik 6 parallel zur optischen Achse möglich ist. Mit Hilfe eines geeigneten Stromfühlers SF ist es überdies möglich, die genaue Lage des magnetisierbaren Eisenringes 8' relativ zur fest an dem Gehäuseteil 10 angebrachten induktiven Feldspule 13' festzustellen, wodurch bei geeigneter Regelung unter Verwendung der vom Bildsensor B erhaltenen Informationen eine Autofokusfunktion der Abbildungsoptik 6 möglich ist. Anstelle der Druckfeder DF kann gemäß Ausführungsbeispiel nach Fig. 9 ein Magnetring 15 verwendet werden, dessen Magnetpolung derart orientiert ist, daß die Magnetpolung von einer Vielzahl von Permanent-Stabmagneten 8, die radial im Tragering 7 vorgesehen sind, sich gleichpolig gegenüberstehen. Im übrigen gleicht der Aufbau dem Ausführungsbei­ spiel gemäß Fig. 8 und ermöglicht ebenso die Standortermittlung der Abbildungsop­ tik mit Hilfe eines extra vorgesehenen Stromfühlers SF. In Erweiterung zur vorste­ hend genannten Ausführungsform gemäß Fig. 9 sieht die Ausführungsform gemäß Fig. 10 eine extra für die Positionsbestimmung der Abbildungsoptik relativ zur opti­ schen Achse eine Sensorspule 16 vor, die vorzugsweise aktiv im 100 Hz-Betrieb be­ trieben wird, wobei die Spannungsamplitude, die durch die Induktionswirkung des Permanentmagneten 8, der auf dem Tragering 7 beispielsweise in Form eines Stab­ magneten vorgesehen ist, beeinflußt wird und als Meßwert verwendet wird. Der üb­ rige Aufbau gleicht dem der vorbeschriebenen Ausführungsformen. Zusätzlich ist zum Betrieb der Arbeitsspule 13' ein mit Gleichspannung überlagerter Generator Ge vorgesehen, der vorzugsweise im 100 Hz-Betrieb arbeitet. Ferner filtert ein Schärfe­ detektor SD hohe Frequenzen aus dem Videosignal, das mittels Bildsensor B erhal­ ten wird. In Abhängigkeit der hochfrequenten Flanken ist der Schärfewert des Vi­ deosignals zu ermitteln. Zusätzlich wird die Sensorspule 16 durch einen Positions­ detektor Po angesteuert.

Durch den Fortfall aller nach dem Stand der Technik erforderlichen Dichtungsvorkeh­ rungen, wie beispielsweise Gleitdichtungen, entsteht eine besonders leichtgängige verschleißfreie und einfache Konstruktion zur Lageveränderung optischer Abbil­ dungssysteme. Auf jegliche übliche Bohrungen für einen mechanischen Antrieb kann verzichtet werden. Da der aus antimagnetischem Metall oder Kunststoff oder Kera­ mik gefertigte Gehäuseteil auf der einen Seite vorzugsweise über eine Glasscheibe und auf der anderen Seite durch ein abgedichtetes Gewindeteil mit der Kameraein­ heit verbunden ist und das darin befindliche optische Abbildungssystem wasserdicht einschließt, erfüllt die erfindungsgemäß ausgebildete Vorrichtung jeglichen heutigen Sterilisationserfordernissen in der Medizintechnik.

Bezugszeichenliste

1

Sichtendoskop

2

Kupplungseinheit

3

Gehäuse

4

Videokamera

5

Verstellmechanismus

6

optisches Abbildungssystem

7

Tragering

8

Permanentmagnet

8

' Eisenkern, Stabmagnet

9

Führungsstift

10

Gehäuseteil

11

Führungskugel, -stift

12

Verstellring

13

Permanentmagnet

13

' Feldspule

14

Handhabungsmechanismus

15

Magnetring

16

Sensorspule
FN Führungsnut
G Glasscheibe
D Daumen
SV Steuerverstärker
B Bildsensor
SF Stromfühler
DF Druckfeder
Ge Generator
SD Schärfedetektor
Po Positionsdetektor

Claims (19)

1. Vorrichtung zur Lageveränderung eines optischen Abbildungssystems, mit

• - einem das optische Abbildungssystem wenigstens teilweise umgebenden Trage­ ring, in dem wenigstens eine magnetfelderzeugende oder magnetfeldempfindli­ che Einheit vorgesehen ist,
• - einem den Tragering samt optischen Abbildungssystem wasserdicht umgeben­ den Gehäuseteil, in dem der Tragering bewegbar geführt ist sowie
• - einer das Gehäuseteil wenigstens teilweise umgebenden Verstelleinrichtung zur Verstellung des optischen Abbildungssystem, die in radialer oder axialer Richtung zu der magnetfelderzeugenden oder magnetfeldempfindlichen Einheit im Trage­ ring ebenfalls wenigstens eine magnetfelderzeugende oder magnetfeldempfindli­ che Einheit vorsieht, durch die kontaktfrei und mittels magnetischer Kraft der Tra­ gering samt optischen Abbildungssystems in Richtung seiner optischen Achse verschiebbar ist,

dadurch gekennzeichnet, daß die Verstelleinrichtung relativ zu dem, den Tragering umgebenden Gehäuseteil um 360° drehbar ist, wobei zwei Drehbereiche vorgese­ hen sind und durch vollständiges Verdrehen der Verstelleinrichtung innerhalb eines jeden Drehbereiches das optische Abbildungssystem in seinem vollständigen Fokus­ bereich verfahrbar ist, so daß die Steuereinheit sowohl links- als auch rechtshändig bedienbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Drehbereich von 0° bis 180° und der zweite Drehbereich von 180° bis 360° vorgesehen ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß an der Außenseite der Verstelleinrichtung, die ring­ förmig oder als flächiger Hebel ausgebildet ist, eine Handhabungsvorrichtung vorge­ sehen ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß vier magnetfelderzeugende oder -empfindliche Ein­ heiten gleichverteilt auf dem Tragering und der Verstelleinrichtung angeordnet sind, wobei für jede magnetfeldempfindliche Einheit auf dem Tragering eine magnetfelder­ zeugende Einheit auf der Verstelleinrichtung und für jede magnetfeldempfindliche Einheit auf der Verstelleinrichtung eine magnetfelderzeugende Einheit auf dem Tra­ gering angeordnet ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetfelderzeugende Einheit ein Permanentma­ gnet, in Form eines Stabmagneten oder eines Hohlzylinders ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die anguläre und axiale Ausdehnung der magnetfel­ derzeugenden Einheiten in der Verstelleinrichtung größer ist als die anguläre Aus­ dehnung der magnetfelderzeugenden oder magnetfeldempfindlichen Einheiten im Tragering.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die radial nach Außen gerichtete Magnetpolung der magnetfelderzeugenden Einheiten im Tragering umgekehrt ist zu der radial nach In­ nen gerichteten Magnetpolung der magnetfelderzeugenden Einheiten in der Steuer­ einheit.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Handhabungseinrichtung an der Steuereinheit aus zwei abstehenden Stegelementen besteht, zwischen denen ein Daumen des Bedienpersonals legbar ist, um auf diese Weise die Steuereinheit ein­ händig in beide Drehrichtungen zu verdrehen.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Handhabungseinrichtung an der Verstelleinrich­ tung eine, an einen Daumen eines Benutzers ergonomisch angepaßte Kontur auf­ weist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß an der dem Tragering gegenüberliegenden Innen­ seite des Gehäuseteils ein Führungselement angeordnet ist, das in eine Führungsnut in dem Tragering gleitend eingreift.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstelleinrichtung in Richtung der optischen Achse verschiebbar ist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetfelderzeugenden Einheiten elektrisch an­ steuerbare Spulen sind.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstelleinrichtung als elektrisch ansteuerbare Spule ausgebildet ist.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß eine, an einen Meßkreis angeschlossene Indukti­ onsspule vorgesehen ist, die zur Positionsbestimmung des Trageringes samt Abbil­ dungsoptik vorgesehen ist.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß vom koaxial zum Tragering in Richtung der optischen Achse beabstandet ein Magnetring vorgesehen ist, dessen Magnetpolung der der magnetfelderzeugenden Einheit entgegengesetzt gerichtet ist.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Tragering durch ein Federelement in eine Rich­ tung parallel zur optischen Achse des Abbildungssystems vorgespannt ist.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuseteil wenigstens einseitig mit einem Fen­ ster abgedichtet ist.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß das optische Abbildungssystem zwischen einem Ob­ jekt und der Kameraeinheit anbringbar ist.

19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuseteil wasserdicht an die Kameraeinheit lösbar anbringbar ist.