具有可調視向的視頻內窺鏡的制作方法
【專利摘要】本發明涉及具有可調的視向的視頻內窺鏡(1)，其具有近側手柄(2)和帶有包套管(9)的內窺鏡軸(3)，其中具有至少兩個棱鏡(12,14,18)的棱鏡單元(10)在內窺鏡軸(3)中在遠側以不旋轉固定的方式連接至包套管(9)，棱鏡單元(10)的至少一個遠側設置的棱鏡(12)能繞與內窺鏡軸(3)的縱軸線交叉的旋轉軸線(A)旋轉以改變視角。根據本發明的視頻內窺鏡的特征是，設有內定位系統，其包括至少一個旋轉體(32,72)和至少一個可軸向移動的平移體(34,74)，該旋轉體布置在內窺鏡軸(3)的中心旋轉軸線上、被軸向緊固并且可繞內窺鏡軸(3)的縱軸線旋轉，至少一個圖像傳感器(102)被緊固至旋轉體的遠末端，其中驅動裝置(30,70)是如此設計的，即，當致動第一控制元件(7)時，僅旋轉體(32,72)旋轉，當致動第二控制元件(8)時，平移體(34,74)移動且旋轉體(32,72)旋轉，使得在所述至少一個圖像傳感器(102)上所形成的圖像的水平位置保持恒定。
【專利說明】具有可調視向的視頻內窺鏡
[0001]說明
[0002]本發明涉及視頻內窺鏡，其具有可調的視向、近側的手柄和內窺鏡軸，所述內窺鏡軸具有以旋轉固定的方式連接至手柄的包套管，其中:具有至少兩個棱鏡的棱鏡單元在內窺鏡軸內在遠側以旋轉固定的方式連接至包套管；至少一個圖像傳感器在近側安置在棱鏡單元的后面；該棱鏡單元的至少一個遠側布置的棱鏡可以繞與內窺鏡軸的縱軸線交叉的旋轉軸線被旋轉以改變視角；該棱鏡單元和至少一個圖像傳感器布置在包套管中的氣密腔內，所述氣密腔室從內窺鏡軸伸出到手柄中。
[0003]已經知道了用以通過光學系統將來自手術視野而進入內窺鏡的內窺鏡軸的遠末端的光聚焦到一個或多個圖像傳感器上的內窺鏡且尤其是視頻內窺鏡的多個不同實施方式。因此，存在直視型即具有所謂0°視向的內窺鏡，或者具有側視向的內窺鏡，該具有側視向的內窺鏡具有相對于0°視向例如相差30°、45°、70°或類似角度的側視向。在這里，所述角度是指中心觀測軸線和內窺鏡軸的縱軸線之間的角度。另外，存在具有可調的側視向的內窺鏡或視頻內窺鏡，借此可以調節視角和因此可以調節直視偏差。
[0004]伴隨視角和進而直視偏差的調節，視向和因此方位角度也可繞內窺鏡軸的縱軸線被調節，做法是使內窺鏡整體繞內窺鏡軸的縱軸線旋轉。
[0005]雖然在側視內窺鏡的情況下，一般采用術語“視向”(觀測的方向，D0V)，但在當前專利申請和發明的范圍內，區分“視向”和“視角”，所述視向是要對應于內窺鏡繞內窺鏡軸的縱軸線的旋轉的方位角度，而視角是指極角即直視偏差。
[0006]利用這樣的視頻內窺鏡，就視頻內窺鏡的圖像傳感器也被旋轉且因而顯示圖像的水平位置或水平取向變化情況下而言，視向變化和因此繞內窺鏡軸的縱軸線的旋轉是一項挑戰。這能以電子方式被修正，在這里，于是必須設有用于確定實際水平位置的機構例如重力傳感器。另一可能性是將一個或多個圖像傳感器以可旋轉的方式安裝在視頻內窺鏡中，從而水平位置可通過圖像傳感器在視頻內窺鏡中的旋轉被修正或保持。
[0007]歐洲專利申請EP2369395A1示出了一種用于視頻內窺鏡的光學系統，其中，視角變化如此完成，即，使得具有三個棱鏡的棱鏡單元的一個棱鏡繞旋轉軸線旋轉，該旋轉軸線垂直于或者說橫向于內窺鏡軸的縱軸線。另兩個棱鏡與第一棱鏡一起限定出光路并且不隨第一棱鏡旋轉，從而被旋轉的第一棱鏡的反射面相對于第二棱鏡的相應反射面被旋轉。這造成顯示圖像的水平位置變化。為此，在EP2369395A1中提出了圖像傳感器的旋轉應伴隨第一棱鏡的樞轉。為此，圖像傳感器安置在可旋轉的管中。棱鏡單元被保持在遠離該管的管處，其中所述兩個管可以彼此相對旋轉。該內窺鏡軸的固定部段與帶有圖像傳感器的可旋轉管相接。
[0008]基于此現有技術，本發明的目的是規定一種具有可調的視向的視頻內窺鏡，借助該視頻內窺鏡，能在視角變化和視向變化過程中以簡單方式保持水平位置，在這里，該視頻內窺鏡還應該是可熱壓處理的。
[0009]該目的通過一種具有可調的視向的視頻內窺鏡來實現，該視頻內窺鏡具有近側手柄和內窺鏡軸，該內窺鏡軸具有以旋轉固定的方式連接至所述手柄的包套管，其中:在所述內窺鏡軸中，具有至少兩個棱鏡的棱鏡單元在遠側以旋轉固定的方式連接至所述包套管；至少一個圖像傳感器在近側布置在所述棱鏡單元的后面；所述棱鏡單元的至少一個遠側布置的棱鏡能繞與所述內窺鏡軸的縱軸線交叉的旋轉軸線旋轉以改變視角；所述棱鏡單元和所述至少一個圖像傳感器布置在所述包套管內的氣密腔中，所述氣密腔從所述內窺鏡軸伸出而延伸到所述手柄中，該視頻內窺鏡的進一步改善在于，在所述氣密腔的外部布置有用于設定所采集的圖像的水平位置的第一控制元件和用于設定可旋轉的所述棱鏡的視角的第二控制元件，其中在所述氣密腔中布置有內定位系統，該內定位系統包括至少一個旋轉體和至少一個可軸向移動的平移體，所述旋轉體被布置在所述內窺鏡軸的中心旋轉軸線上、被軸向緊固并且能繞所述內窺鏡軸的縱軸線旋轉，所述至少一個圖像傳感器被緊固至所述旋轉體的遠末端，所述平移體在所述內窺鏡軸的遠端部中連接至齒輪機構，該齒輪機構將所述平移體的平移運動轉化為所述至少一個可旋轉棱鏡的旋轉，其中設有包括所述第一控制元件和所述第二控制元件的驅動裝置，該驅動裝置被設計成使所述旋轉體和所述平移體移動，其中所述驅動裝置是如此設計的，即，當致動所述第一控制元件時，僅所述旋轉體旋轉，當致動所述第二控制元件時，所述平移體移動且所述旋轉體旋轉，使得在所述至少一個圖像傳感器上所形成的圖像的水平位置保持恒定。
[0010]根據本發明，利用平移體和旋轉體來轉換視向的改變和視角的改變，在這里，所述平移體對視向的變化負責，這是因為在平移期間所述平移體與遠端區域中的遠側棱鏡相互作用并使其旋轉。所述旋轉體支撐所述圖像傳感器并且對其旋轉負責，其目的是獲得所顯示的圖像的恒定水平位置。
[0011]一個或多個透鏡也可布置在所述棱鏡單元和所述至少一個圖像傳感器之間。
[0012]設置有根據本發明的視頻內窺鏡的驅動裝置將所述旋轉體的旋轉和所述平移體的平移同步，從而在任何情況下，隨著視角的變化以及視向的變化并因此一方面隨著視角相對于內窺鏡軸的縱軸線的變化且另一方面隨著方位位置或相應方位角度的變化，在繞該縱軸線旋轉的情況下，所顯示的圖像的水平位置保持不變。
[0013]這需要平移體和旋轉體為此都移動的視角的變化和為此僅移動旋轉體的視向的變化之間有差異。
[0014]因為根據本發明的圖像傳感器布置在旋轉體的遠端處，因此不再需要實現包套管或者管段的旋轉。因此，也可以利用平移體達至內窺鏡的遠端，而到達以下區域，在該區域中，遠側棱鏡布置在棱鏡單元中。這是無法利用以下布置形式做到的，在該布置中，圖像傳感器單元被保持在單獨的可旋轉管段中，而其中的所有零部件沒有穿透氣密腔的氣密封閉。
[0015]因此，根據本發明的視頻內窺鏡明顯更好地也適用于利用高壓釜的消毒作業，這是因為敏感的內定位系統位于氣密腔的內部并因此不受高壓釜的影響。
[0016]所述驅動裝置優選地包括至少一個用于將旋轉從氣密腔的外部傳遞至旋轉體的磁耦合器。磁耦合器包括至少一個外磁體和一個內磁體。外磁體形成在氣密腔的外部并且例如連接至手柄。磁耦合器還具有位于氣密腔中的另一內磁環。所述內磁環直接或間接地連接至旋轉體，從而視頻內窺鏡的一部分(例如與磁耦合器的外磁環相連的手柄)的旋轉導致旋轉體的相應旋轉。因此，對于所述圖像傳感器或者相應的圖像傳感器相對于視頻內窺鏡的位置產生一參考系，但不限制圖像傳感器在視頻內窺鏡內的運動性。
[0017]所述驅動裝置還有利地包括至少一個用于將平移體的軸向運動和/或繞平移體的縱軸線的旋轉從氣密腔的外部傳遞至平移體的磁耦合器。相應的磁耦合器也具有內磁環和外磁環，所述內磁環和外磁環均布置在氣密腔中或者布置在氣密腔的外部。這些磁環或者極靴是如此設計的，即，可以實現力傳遞，因此也可實現軸向運動和/或呈旋轉形式的周向運動。于是，或是因為外磁環的滑動運動，因此該內磁環和隨著該內磁環的平移體被挾帶而因此滑動，或是外磁環的旋轉在內部被轉換為平移體的平移運動。同樣，平移體也可因而被挾帶旋轉。
[0018]可另選地或疊加地使用的磁耦合器提供了以直接方式從氣密腔的外部到氣密腔中的力傳遞，而不必為此穿過氣密腔。
[0019]還有利的是，在工作狀態下造成旋轉體旋轉的電驅動馬達布置在作用于旋轉體上的磁耦合器的內磁體支撐件上。此時的電驅動馬達位于內磁體支撐件上，而旋轉體又可以相對于內磁體支撐件旋轉。當磁耦合器旋轉時，內磁體支撐件隨之旋轉。相應控制元件的進一步操作造成電驅動馬達(例如電馬達、線性馬達、壓電馬達、致動器或類似的適當驅動裝置)的啟動，并造成旋轉體相對于內磁體支撐件旋轉。這樣，通過內磁體支撐件位于磁耦合器中的基準框與該旋轉體的實際旋轉有效地分隔開，以便進行水平跟蹤。將電驅動馬達的操作傳遞至旋轉體可利用齒輪、蝸輪等類似部件來產生。
[0020]還有利的是，在工作狀態下造成平移體的軸向運動的電驅動馬達布置在作用于平移體上的磁耦合器的內磁體支撐件上。在此情況下，磁耦合器適當地如此設計，即，僅導致繞平移體的縱軸線的旋轉的傳遞。平移運動由電驅動馬達造成，該電驅動馬達可以是電馬達、線性驅動裝置、壓電馬達、致動器和類似的適當馬達。該傳遞可利用齒輪傳動機構、蝸輪或類似部件進行。
[0021]如果所述兩個電驅動馬達能有利地被同步致動或者通過電子控制裝置來控制，則可以在保持所生成的圖像的水平位置的情況下實現視頻內窺鏡的視向和視角的有效控制。
[0022]作為電子同步化的另選方式，優選且有利地設有同步驅動機構，該同步驅動機構具有第一齒輪傳動部和第二齒輪傳動部，所述第一齒輪傳動部連接至平移體或與平移體成一體，所述第二齒輪傳動部以旋轉固定的方式連接至旋轉體或與旋轉體成一體，其中第二齒輪傳動部包括大致圓柱形主體，該主體具有形成螺旋線或螺紋的一部分的周向槽，第一齒輪傳動部的凸出部或螺紋接合在該周向槽中。在從單個力源(例如電馬達)或機械地尤其是手動操作的控制元件施加力的情況下，同步驅動機構確保了旋轉體的旋轉和平移體的平移和進而在保持所生成的圖像的水平位置的情況下進行視向和視角的期望的設定。在這里，既不需要兩個電馬達，也不需要兩個未同步化的機械力源。同步化利用同步驅動機構產生。
[0023]同步驅動機構包括兩個齒輪傳動部，這兩個齒輪傳動部相互接合，從而平移體的平移導致旋轉體旋轉，旋轉體因為形成螺旋線或螺紋的一部分的周向槽和第一齒輪傳動部的相應接合而運動。
[0024]有利地，第二控制元件以滑動開關或杠桿的形式形成，所述滑動開關或杠桿經由轉換機構尤其是齒輪機構或杠桿機構連接至保持件，所述保持件能在內窺鏡軸的軸向方向上進行平移運動，并且可軸向移動的磁耦合器的外磁體安裝在所述保持件中。這種在氣密腔外的設計允許經由軸向作用的磁耦合器將平移運動有效地傳遞至氣密腔內。運動的轉換既可利用齒輪傳動機構也可利用杠桿機構以機械上簡單且可靠的方式實現，在這里，減速機構提供了操作者設定的良好控制。
[0025]優選地，第一控制元件以尤其具有成型外周的旋轉輪的形式設計，所述旋轉輪尤其沿周向至少在多個部分中具有大于手柄的半徑。因此，旋轉輪可以在操作期間保持固定不動，從而僅通過可靠地保持作為第一控制元件的旋轉輪，無論視向和/或視角是否變化，所顯示的圖像的水平位置也始終得以保持。
[0026]在有利的另一改進方案中，該平移體以平移管的形式設計和/或該旋轉體以旋轉管的形式設計。平移體以平移管和/或旋轉體以旋轉管的形式的設計允許信號線安放在其內部。另外，該旋轉體例如可以布置在平移體內，不與之接觸。
[0027]從對根據本發明的實施方式的描述以及權利要求和附圖中，本發明的其它特征將變得清楚。根據本發明的實施方式可以實現單獨特征或幾個特征的組合。
[0028]以下，基于示例性實施方式并參照附圖來描述本發明，但不限制本發明的總體目的，為此關于未用文字更加詳細地解釋的根據本發明的所有細節的公開，請明確參照附圖，附圖所示為:
[0029]圖1是根據本發明的視頻內窺鏡的示意立體圖；
[0030]圖2是棱鏡單元的示意側視圖；
[0031]圖3是棱鏡單元的示意俯視圖；
[0032]圖4是穿過根據本發明的驅動裝置的截面的示意圖；
[0033]圖5是穿過根據本發明的另一驅動裝置的截面的示意圖；
[0034]圖6是穿過根據本發明的內窺鏡的截面的示意橫截面圖；
[0035]圖7是外齒輪傳動裝置的示意立體圖；
[0036]圖8是控制元件的示意立體圖；
[0037]圖9是穿過根據本發明的驅動裝置的外側部分的截面的示意圖；
[0038]圖10是穿過根據本發明的驅動裝置的內側部分的截面的示意圖；
[0039]圖11是齒輪傳動部件的系統立體圖；以及
[0040]圖12是根據本發明的另選驅動裝置的示意立體圖。
[0041]在附圖中，類型相同或相似的元件和/或部件帶有相同的附圖標記，因而可以省掉相應的重復說明。
[0042]圖1示出了根據本發明的視頻內窺鏡I的示意立體圖，該視頻內窺鏡具有近側手柄2和剛性內窺鏡軸3。視窗5布置在內窺鏡軸3的遠末端4處，在該視窗的后面布置了內窺鏡軸的遠側部分6，該遠側部分6具有未示出的棱鏡單元和未示出的圖像傳感器單元。
[0043]位于遠末端4處的視窗5是彎曲的并且是非對稱的。于是，形成該視窗5以支持可變的側視角。視向的變化和因此圍繞內窺鏡軸3的縱軸線的方位角度的變化通過使手柄2繞內窺鏡軸3的中心旋轉軸線或者縱軸線旋轉來實現。內窺鏡軸3的包套管與手柄相連。位于遠末端4處的未示出的棱鏡單元也隨著手柄2的旋轉而旋轉。
[0044]手柄2具有作為第一控制元件形成的旋轉輪7和作為滑動開關8形成的第二控制元件。
[0045]旋轉輪7在手柄2的旋轉期間保持固定以維持所顯示的圖像的水平位置。這樣做的效果是使位于內窺鏡軸3的內部中的圖像傳感器不進行運動。
[0046]為了改變視角和因此改變相對于直視的視向偏差，移動該滑動開關8。滑動開關8的指向遠側的滑動例如導致了視角增大；滑動開關8的指向近側的回位此時造成視角減小達至直視。滑動開關8的致動伴隨著圖像傳感器的旋轉，以便即使在棱鏡單元旋轉的情況下也保持所顯示的圖像的水平位置。
[0047]圖2示出了合適的棱鏡單元10的示意側視圖。在左側，以點劃線表示的中心光路21的光穿過視窗5進入，并且穿過進入透鏡11而進入第一遠側棱鏡12中。光照中鏡面13并被沿向下方向反射到第二棱鏡14和第二棱鏡的鏡面15上。鏡面15相對于第二棱鏡14的下側17成銳角，從而中心光路最初在下側17的也被鏡面化的中心部分被反射，并從那里被反射向第二棱鏡14的第二鏡面16。該第二鏡面16也朝向下側17具有銳角，從而中心光路被再次向上反射(軸線B)。在那里，光進入具有鏡面19的第三棱鏡18中，中心光路21的光通過鏡面19再次在平行于內窺鏡軸3的縱軸線的方向上被中心反射，并且通過出口透鏡20在那里離開棱鏡單元10。在棱鏡單元10的上方，還示出了光纖束25的一部分，光借助該部分從近端被引導向遠末端以照亮其它黑暗的手術區域。
[0048]第一棱鏡12可繞垂直軸線A旋轉以調節側向視角。由此,鏡面13和15也彼此相反地旋轉，從而在近側被進一步引導的圖像的水平位置在第一棱鏡12繞軸線A旋轉的過程中被改變。這必須通過圖像傳感器的旋轉來補償。
[0049]圖3示出了圖2的棱鏡單元10的示意俯視圖。左側示出了第一棱鏡12如何布置于0°視向(實線)。也如用虛線示出了第一棱鏡12連同進入透鏡11 一起繞旋轉軸線A旋轉。在此情況下，使第一棱鏡12的鏡面13和第二棱鏡14的鏡面15之間的重疊區域旋轉。水平位置因此也被旋轉。
[0050]形象化而言，該水平旋轉可以解釋如下。如果棱鏡單元10被布置成使得圖2中的旋轉軸線A向上，即垂直于作為假想水平線的水平線布置，則該水平線以在棱鏡12的鏡面13上處于一定高度的線的形式來表示。這在第一棱鏡12繞旋轉軸線旋轉的情況下與旋轉角度無關。作為水平線的假想水平線保持為反射鏡面13上的水平線。如果如圖3中用實線所示的將0°設定為視向，則該假想水平線再次在第二棱鏡14的第一鏡面15上的線上來畫出，該線處于一定高度，或者垂直于內窺鏡I的縱軸線布置。當如由圖3中的虛線所示使第一棱鏡12繞旋轉軸線A旋轉時，水平線也隨著鏡面13旋轉，并且因而相對于第二棱鏡14的鏡面15旋轉。該水平線現在越過鏡面15并因而被旋轉。這必須加以補償。
[0051]圖4以示意截面圖示出了根據本發明的視頻內窺鏡的根據本發明的驅動裝置30的第一示例實施方式。這涉及到手柄2和內窺鏡軸3之間的過渡區域。手柄2具有遠側旋轉輪7。手柄2的內部和作為手柄2的部件的旋轉輪7位于氣密封閉腔36中，該氣密封閉腔在遠側埋設在內窺鏡軸3的包套管9內，且還延伸到手柄2中。旋轉體32和平移體34對中地布置在氣密腔36中。旋轉體32在其未示出的遠末端上支承一具有圖像傳感器的單元，而平移體34在其未使出的末端處造成圖2、3的第一棱鏡旋轉。
[0052]旋轉輪7相對于手柄2以可旋轉的方式布置。旋轉輪7包括如此形成的磁耦合器38，即，使得旋轉輪7相對于手柄2的旋轉被傳遞至磁耦合器38的內磁環。該內磁環以旋轉固定的方式與磁體支撐件42連接。附裝至磁體支撐件42的電馬達46經由齒輪50使與槽體58相連的齒輪54移動，所述槽體具有傾斜的周向槽。中心旋轉體32就像齒輪54和槽體58 —樣以可旋轉的方式安裝在磁體支撐件42中。
[0053]銷60確保了平移體34在槽體58的槽內移動，并因而確保了槽體58的旋轉導致平移體34的平移。與此同時，磁體支撐件42可以被固定至旋轉輪7，由此針對水平位置設定了基準。
[0054]視向因為手柄2的旋轉而變化。這影響到遠側棱鏡單元的位置，而沒有影響圖像傳感器的位置。在手柄2中，還存在具有外磁環和內磁體的第二磁耦合器40，借助該第二磁耦合器還可以將旋轉傳遞給第二磁體支撐件44。第二電馬達48以旋轉固定的方式布置在磁體支撐件44上；馬達繼而經由齒輪52和56實現了旋轉體32在磁體支撐件44和其它部件中旋轉。這實現了水平位置的基準。
[0055]但是，圖4中未示出的第二控制元件能以電開關的形式來實現以設定視角，該電開關經由電動的或電子的同步裝置使得兩個電馬達46、48的致動。
[0056]圖4的驅動裝置30如此發揮功能，即，使得用于改變視角的馬達46使平移體34在氣密腔36內移動，其中，馬達的運動借助齒輪50、54被轉換。馬達48用于通過使旋轉體32旋轉而追蹤在內窺鏡軸3的軸線上的圖像傳感器。這兩個電馬達各自位于磁體支撐件42、44上，兩個電馬達的位置由布置在旋轉輪7和手柄2上的磁耦合器38和40以及這兩者的范圍所決定。該水平位置通過旋轉輪7的旋轉被改變，其中，由在磁體座42上的安裝被限制的馬達46跟隨旋轉輪7的運動。
[0057]圖5示出了沒有電馬達的另選示例實施方式的示意截面圖。驅動裝置70包括同步驅動機構71，該同步驅動機構作用于旋轉體72和平移體74。旋轉體72安裝在支承套筒73內。
[0058]布置在手柄2 上的滑動控制元件82經由齒輪傳動機構84和滑塊86作用而使磁率禹合器78的外磁環79軸向運動。于是，軸向運動被傳遞給磁I禹合器78的內磁環81,并因此傳遞到氣密腔76中。
[0059]內磁環81在一側直接連接至平移體74，從而內磁環81的軸向運動導致平移運動，因此使平移體74滑動，這對應于視角的相應變化。在另一側，內磁環79在遠側連接至齒條90，齒條在其遠端區域中具有捕獲件91，該捕獲件在其遠端區域中接合到槽支撐件88的槽89中。槽支撐件88是一筒狀體，具有形成螺旋線的一部分的周向槽89，所述周向槽以旋轉固定的方式連接至旋轉體72。內磁環81在軸向方向上的滑動運動導致捕獲件91也運動，由此，軸向固定的旋轉體在相應的旋轉中移位。因此，滑動控制元件82的運動通過平移體74的滑動而造成視角的同時變化并且通過旋轉體72的旋轉而造成該圖像傳感器或相應的圖像傳感器的相應旋轉。
[0060]如果滑動控制元件82不移動，則手柄2相對于作為第一控制元件的旋轉輪7的旋轉仍然造成遠側棱鏡組旋轉，而與此相反，平移體74和旋轉體72保持固定不動，并且不旋轉。
[0061]圖6示出了根據本發明的具有驅動裝置70的視頻內窺鏡I的示意截面圖。驅動裝置70基本對應于圖5的驅動裝置。
[0062]另外，圖6示出了內窺鏡軸3的具有彎曲視窗5的遠端區域，在該視窗5的后面布置有配備有齒輪106的棱鏡組10的第一棱鏡12。也示出了棱鏡單元10的第三棱鏡18，而第二棱鏡14位于橫截平面之外。平移體74設有與齒輪106的齒嚙合的帶齒遠端部。帶有透鏡104的物鏡在近側與棱鏡單元10和其上的具有至少一個圖像傳感器102的傳感器單元100相鄰接。多個圖像傳感器可用于改善圖像質量，產生立體視頻圖像或允許在不同的顏色區域中記錄。
[0063]根據本發明的具有同步驅動機構71的驅動裝置70對中地位于手柄2的中央區域內。手柄2具有滑動控制元件8以及位于遠側的旋轉輪7。旋轉輪7連接至磁耦合器78的外磁體79，借助該外磁體來設定視頻內窺鏡I的水平位置。磁耦合器78的內磁環81在遠側經由推壓連接機構75連接至平移體74，這也允許平移體74的近端區域相對于遠端區域旋轉。通過這種方式，棱鏡單元10可在旋轉方面與磁耦合器78無關聯。旋轉體72旋轉地安裝在內磁環81的內部中。旋轉體在其遠末端上支撐傳感器單元100。平移體74現在在旋轉體72的外部相對于內窺鏡軸3的中心縱軸線行進。
[0064]旋轉體72在近側連接至槽支撐件88，而內磁環81在近側連接至具有捕獲件91的齒條90，所述捕獲件接合在槽支撐件88的槽中。槽支撐件88在近側利用彈簧92從外側被預加載，從而槽支撐件88被軸向固定至旋轉體72。
[0065]氣密腔76在近側通過氣密通道被氣密密封，在氣密通道內埋設有接觸銷，借助這些接觸銷可以實現與氣密腔76的外部的電連接。氣密通道94例如可以是澆注玻璃體，在該澆注玻璃體中成型有接觸銷96。
[0066]在氣密腔76的外部具有齒輪傳動機構84，該齒輪傳動機構在一側與滑動控制元件8接合，滑動控制元件經由連接元件連接至帶齒的連接桿83，所述連接桿通過滑動控制元件8的運動也在內窺鏡軸3的軸向方向上被推動。連接桿83的齒結構與齒輪傳動機構84的第一齒輪哨合。齒輪傳動機構84將該運動轉換為在磁稱合器78的外磁環79的軸向方向上的平移運動。
[0067]圖7示出了齒輪傳動機構84或其外側部分的示意立體圖。齒輪傳動機構84包括具有中心鉆孔的齒輪傳動體110，氣密腔76的包套管插入該中心鉆孔中。第一齒輪112被對中地布置或者說布置在中心，并且隨著圖6中所示的滑動控制元件8在箭頭116的方向上的運動而在相應的方向上旋轉。齒輪傳動機構84的其它齒輪設置有合適的旋轉箭頭方向。齒輪傳動機構的最后齒輪114與推動臂122的齒哨合,推動臂以可軸向移動的方式安裝在齒輪傳動體110的槽120內。在這里，推動臂122在箭頭118的方向被推動。設有支承保持件124的兩個對稱的推動臂122，該保持件保持并推動磁耦合器78的外磁環79。
[0068]圖8示意地示出了控制元件變型的截面。在這里，該變型是位于軸128上的杠桿132或搖臂，其中通過使杠桿132傾轉，軸128也旋轉。軸128安裝在兩個軸座126內。第一齒輪130安置在軸128上且像在圖7中那樣與其它齒輪嚙合，以實現推動臂122在齒輪傳動體110的槽120內的滑動。通過這種方式設定相應的視頻內窺鏡的視角。
[0069]圖9以示意性立體輪廓和截面圖示出了驅動裝置70的外側部分。在近側示出了具有齒輪傳動體110、第一齒輪112和保持件124的齒輪傳動機構84。在保持件124中具有固定裝置140，調節環142借助緊固螺釘143被固定在所述固定裝置中；調節環在遠側由磁耦合器78的外磁環79接合，磁耦合器具有遠側極靴80和近側極靴80’。外磁環79以可軸向滑動的方式安裝，在這里，滑動空間144設置為用于使磁耦合器軸向移動。滑動空間144在遠側結束于滑動空間連接件146中，滑動空間連接件146還具有一止擋件148作為用于限制方位旋轉即視向的止動件。
[0070] 圖10以示意輪廓和立體圖示出了內側部分，該內側部分是驅動裝置70的位于氣密腔76內的部分。在中間具有一槽體88，該槽體具有與旋轉體操作接合的槽152，在此示出了旋轉體的一部分155。設有鉆孔170以將旋轉體的部分155固定至槽體88的內側。在近側，槽體88安裝在支承套筒150內，并且在近側由壓簧92施加彈簧壓力，從而槽體88和旋轉體被軸向固定。槽體88在遠側可旋轉安裝在球軸承154內。
[0071 ] 在槽體的88外部具有齒條90，該齒條具有接合在槽體88的槽152中的捕獲件91。在遠側區域中，齒條90具有與近側推動套筒156的外輪廓接合的內輪廓，該近側推動套筒以可軸向運動的方式連接至磁耦合器78的內磁環81。借此，磁環81的軸向運動導致近側推動套筒156和齒條90的相應的軸向運動，其中該齒條90和近側推動套筒156在旋轉上是無關聯的。
[0072]在遠側，內磁環81被連接至遠側推動套筒160，該遠側推動套筒將內磁環81的軸向運動進一步引導至未示出的棱鏡組。
[0073]尤其是，槽體88和齒條90的組合形成了同步驅動機構71。在旋轉體的內部具有槽道162，例如電線可放置在該槽道中。
[0074]圖11以立體圖示出了圖10的槽體88。在槽體88的圓柱形部分中具有槽152，該槽描繪了繞槽體88的外周的1/4圈。布置在槽體的遠端區域內的擴寬區域具有鉆孔170以緊固至旋轉體。在近側，在槽體上設置有止動環174，彈簧92可被擠壓在該止動環上以軸向固定槽體88和旋轉體。圖11示出了位于遠端處的角度范圍172，該角度范圍172對應于可通過槽152設定的角度范圍。槽體88允許旋轉體和圖像傳感器旋轉90°。
[0075]圖12示出了另一示例實施方式的輪廓，在這個實施方式中，與根據圖6和圖7的實施方式相反，沒有設置用于將滑動開關8的運動傳遞給磁耦合器78的保持件124的齒輪傳動機構，而是設有杠桿機構。為此，滑動開關8具有銷184，該銷接合于在導軌185中被引導的連接桿183的相應凹部中。連接桿183在其遠端處接合在杠桿機構的杠桿186的聯接部187中，桿186以可樞轉的方式安裝在下部區域內的栓軸188上。略微在栓軸188之上，滑塊189附接至杠桿186，杠桿186連接至磁耦合器78的保持件124。通過這種方式，將滑動開關8和連接桿183的軸向運動根據杠桿機構的杠桿臂之比轉換成滑塊189的較小軸向運動。此實施方式在機械方面更容易實現并且允許無游隙或游隙很小地非常準確地控制磁率禹合器78。
[0076]包括僅從附圖中得到的那些特征的所有上述特征以及結合其它特征所公開的單獨特征被單獨和組合地認為是對本發明重要的。根據本發明的實施方式能通過單獨特征或幾個特征的組合來實現。
[0077]附圖標記列表
[0078]I視頻內窺鏡；
[0079]2 手柄；
[0080]3內窺鏡軸；
[0081]4遠末端；
[0082]5 視窗；
[0083]6遠側部；
[0084]7旋轉輪；
[0085]8滑動開關；
[0086]9包套管；
[0087]10棱鏡單元；
[0088]11進入透鏡；
[0089]12 第一棱鏡；
[0090]13 鏡面；
[0091]14 第二棱鏡；
[0092]15，16 射鏡面；
[0093]17 下側；
[0094]18第三棱鏡；
[0095]19 鏡面；
[0096]20 出口透鏡；
[0097]21中心光路；
[0098]25光纖束；
[0099]30驅動裝置；
[0100]32旋轉體；
[0101]34平移體；
[0102]36氣密腔；
[0103]38, 40磁稱合器；
[0104]42,44磁體支撐件；
[0105]46,48 電馬達；
[0106]50, 52 齒輪；
[0107]54,56 齒輪；
[0108]58 槽體；
[0109]60 銷；
[0110]70驅動裝置；
[0111]71同步驅動機構；
[0112]72旋轉體；
[0113]73支承套筒；
[0114]74平移體；
[0115]75推動連接機構；
[0116]76氣密腔；
[0117]78磁稱合器；
[0118]79外磁環；
[0119]80,80’ 極靴；
[0120]81內磁環；
[0121]82滑動控制元件；
[0122]83帶齒的連接桿；
[0123]84齒輪傳機構；
[0124]86 滑塊；
[0125]88槽支撐件；
[0126]89槽；
[0127]90帶捕獲件的齒條；
[0128]91捕獲件；
[0129]92彈簧；
[0130]94氣密穿透；
[0131]96接觸銷；
[0132]100傳感器單元；
[0133]102圖像傳感器；
[0134]104帶透鏡的物鏡；
[0135]106 齒輪；
[0136]108平移體的齒段；
[0137]110齒輪傳動體；
[0138]112 第一齒輪；
[0139]114最后齒輪；
[0140]116,118 推動方向；
[0141]120 槽；
[0142]122 推動臂；
[0143]124 保持件；
[0144]126 軸軸承；
[0145]128 軸；
[0146]130 第一齒輪；
[0147]132 杠桿；
[0148]140固定裝置；
[0149]142 調節環；
[0150]143緊固螺釘；
[0151]144滑動間隙；
[0152]146滑動間隙連接件；
[0153]148 止擋件；
[0154]150支承套筒；
[0155]152 槽；
[0156]154 球軸承；
[0157]155旋轉體的部分；
[0158]156近側推動套筒；
[0159]158平移了聯接件；
[0160]160遠側推動套筒；
[0161]162 槽道；
[0162]170 鉆孔；
[0163]172角度范圍；
[0164]174止動環；
[0165]183連接桿；
[0166]184銷；
[0167]185導軌；
[0168]186杠桿；
[0169]187聯接部；
[0170]188栓軸；
[0171]189 滑塊。
【權利要求】
1.一種具有可調的視向的視頻內窺鏡(I)，該視頻內窺鏡具有近側手柄(2)和內窺鏡軸(3)，該內窺鏡軸具有以旋轉固定的方式連接至所述手柄(2)的包套管(9)，其中:在所述內窺鏡軸(3)中，具有至少兩個棱鏡(12，14，18)的棱鏡單元(10)在遠側以旋轉固定的方式連接至所述包套管(9);至少一個圖像傳感器(102)在近側布置在所述棱鏡單元(10)的后面；所述棱鏡單元(10)的至少一個遠側布置的棱鏡(12)能繞與所述內窺鏡軸(3)的縱軸線交叉的旋轉軸線(A)旋轉以改變視角；所述棱鏡單元(10)和所述至少一個圖像傳感器(102)布置在所述包套管(9)內的氣密腔(36，76)中，所述氣密腔從所述內窺鏡軸(3)伸出而延伸到所述手柄(2)中，其特征是，在所述氣密腔(36，76)的外部布置有用于設定所采集的圖像的水平位置的第一控制元件(7)和用于設定可旋轉的所述棱鏡(12)的視角的第二控制元件(8)，其中在所述氣密腔(36，76)中布置有內定位系統，該內定位系統包括至少一個旋轉體(32，72)和至少一個可軸向移動的平移體(34，74)，所述旋轉體被布置在所述內窺鏡軸(3)的中心旋轉軸線上、被軸向緊固并且能繞所述內窺鏡軸(3)的縱軸線旋轉，所述至少一個圖像傳感器(102)被緊固至所述旋轉體的遠末端，所述平移體(34，74)在所述內窺鏡軸(3)的遠端部(6)中連接至齒輪機構(106，108)，該齒輪機構將所述平移體(34，74)的平移運動轉化為所述至少一個可旋轉棱鏡(12)的旋轉，其中設有包括所述第一控制元件(7)和所述第二控制元件(8)的驅動裝置(30，70)，該驅動裝置被設計成使所述旋轉體(32，72)和所述平移體(34，74)移動，其中所述驅動裝置(30，70)是如此設計的，SP，當致動所述第一控制元件(7)時,僅所述旋轉體(32,72)旋轉，當致動所述第二控制元件(8)時，所述平移體(34，74)移動且所述旋轉體(32，72)旋轉，使得在所述至少一個圖像傳感器(102)上所形成的圖像的水平位置保持恒定。
2.根據權利 要求1所述的視頻內窺鏡(I)，其特征是，所述驅動裝置(30，70)包括至少一個用于將旋轉從所述氣密腔(36，76)的外部傳遞至所述旋轉體(32，72)的磁耦合器(40)。
3.根據權利要求1或2所述的視頻內窺鏡(I)，其特征是，所述驅動裝置(30，70)包括至少一個用于將所述平移體(34，74)的軸向移動和/或繞所述平移體(34，74)的縱軸線的旋轉從所述氣密腔(36，76)的外部傳遞至所述平移體(34，74)的磁耦合器(38，78)。
4.根據權利要求2或3所述的視頻內窺鏡(I)，其特征是，電驅動馬達(48)布置在作用于所述旋轉體(32)上的所述磁耦合器(40)的內磁體支撐件(44)上并且在工作狀態下造成所述旋轉體(32)旋轉。
5.根據權利要求2至4中任一項所述的視頻內窺鏡(I)，其特征是，電驅動馬達(46)布置在作用于所述平移體(34)上的所述磁耦合器(38)的內磁體支撐件(42)上并且在工作狀態下造成所述平移體(34)軸向移動。
6.根據權利要求4和5所述的視頻內窺鏡(I)，其特征是，那兩個電驅動馬達(46，48)能被控制或經由電子控制裝置控制。
7.根據權利要求1至5中任一項所述的視頻內窺鏡(I)，其特征是，包括有同步驅動機構(71)，該同步驅動機構具有第一齒輪傳動部(90)和第二齒輪傳動部，所述第一齒輪傳動部連接至所述平移體(74)或與所述平移體(74)成一體，所述第二齒輪傳動部以旋轉固定的方式連接至所述旋轉體(72)或與所述旋轉體(72)成一體，其中所述第二齒輪傳動部包括大致圓柱形主體(88)，該主體具有周向槽(152)，所述周向槽形成螺旋線或螺紋的一部分，所述第一齒輪傳動部(90)的凸起部(91)或螺紋接合在所述周向槽中。
8.根據權利要求3至7中任一項所述的視頻內窺鏡(I)，其特征是，所述第二控制元件(8)以滑動開關或杠桿的形式形成，所述滑動開關或杠桿經由轉換機構尤其是齒輪機構(84)或杠桿機構(186-189)連接至保持件(124)，所述保持件能在所述內窺鏡軸(3)的軸向方向上進行平移運動，并且可軸向移動的所述磁耦合器(78)的外磁體(79)安裝在所述保持件中。
9.根據權利要求1至8中任一項所述的視頻內窺鏡(I)，其特征是，所述第一控制元件(7)以尤其具有成型外周的旋轉輪的形式形成，所述旋轉輪尤其沿周向方向至少在多個部分中具有大于所述手柄(2)的半徑。
10.根據權利要求1至9中任一項所述的視頻內窺鏡(1)，其特征是，所述平移體(34，74)以平移管的 形式形成和/或所述旋轉體(32，72)以旋轉管的形式形成。
【文檔編號】A61B1/05GK104080389SQ201380006686
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2013年2月13日 優先權日:2012年2月20日
【發明者】M·克洛恩, J·羅斯 申請人:奧林匹斯冬季和Ibe有限公司