DE3740416A1

DE3740416A1 - Endoscope optics with a distal window

Info

Publication number: DE3740416A1
Application number: DE19873740416
Authority: DE
Inventors: Heinz Hluchy
Original assignee: Olympus Winter and Ibe GmbH
Current assignee: Olympus Winter and Ibe GmbH
Priority date: 1987-11-28
Filing date: 1987-11-28
Publication date: 1989-06-08

Abstract

A rigid endoscope optics which has a tube which holds the lenses and is closed at the distal end by a window whose edge is fixed to the tube inner surface, is characterised by the fact that the window consists of a single-crystal synthetic sapphire.

Description

Die Erfindung betrifft eine Endoskopoptik der im Ober begriff des Anspruches 1 genannten Art. Solche Endo skopoptiken werden bei technischen Endoskopen und insbesondere auch bei medizinischen Endoskopen insbe sondere für die Urologie verwendet.The invention relates to an endoscope optics in the upper Concept of claim 1 mentioned type. Such Endo scope optics are used in technical endoscopes and especially with medical endoscopes in particular used especially for urology.

Solche Endoskopoptiken weisen ein Rohr auf, in dem die zur Bildführung dienenden Linsen angeordnet sind. Das Rohr muß nach außen hermetisch abgedichtet werden, um Verunreinigungen der Linsen zu verhindern. Das distale Ende des Rohres ist zu diesem Zweck mit einem Fenster verschlossen, das mit einer Bindungsmasse abdichtend befestigt ist.Such endoscope optics have a tube in which the lenses used for image guidance are arranged. The Pipe must be hermetically sealed to the outside To prevent contamination of the lenses. The distal For this purpose the end of the tube is with a window sealed, sealing with a binding compound is attached.

Dieses Rohr kann unmittelbar als Endoskopoptik verwendet werden, ist in der Regel aber in einem Hüll rohr vorgesehen, in dem neben dem Rohr noch Licht leitfasern verlegt sind, die der Beleuchtung des zu betrachtenden Bereiches dienen.This tube can be used directly as endoscope optics used, but is usually in an envelope tube provided in the light next to the tube Conducting fibers are laid that the lighting of the serving area.

Bekannte Endoskopoptiken der eingangs genannten Art verwenden als Fenstermaterial Glassorten, insbesondere optische Gläser. Diese leisten die geforderte Abdich tung, haben aber auch wesentliche Nachteile. Zum einen sind sie kratzempfindlich. Bei Berührung mit metalle nen Gegenständen, wie sie beim Hantieren sowohl in der Technik als auch in der Medizin unvermeidlich sind, werden die Fenster zerkratzt, was die optische Quali tät bis zur Unbrauchbarkeit mindern kann. Auch bei der Herstellung ergeben sich Nachteile, da zur Feinbear beitung die distale Endfläche der Endoskopoptik ge schliffen werden muß. Glasfenster verkratzen dabei und müssen nachpoliert werden. Die niedrige Temperaturbe lastung der verwendeten Gläser schränkt außerdem die Wahl der Befestigungsverfahren ein. Es kann daher nur geklebt werden.Known endoscope optics of the type mentioned use types of glass as window material, in particular optical glasses. These perform the required Abdich tion, but also have major disadvantages. On the one hand they are sensitive to scratches. When touching metals objects such as those found in handling both Technology as well as medicine are inevitable the windows are scratched what the optical quality can reduce to the point of uselessness. Even with the There are disadvantages to production because of the fine bear processing the distal end surface of the endoscope optics must be ground. Glass windows scratch and have to be polished. The low temperature The load on the glasses used also limits the Choice of fastening methods. It can therefore only be glued.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, eine Endoskopoptik der eingangs genannten Art zu schaffen, die hinsichtlich des Fensters sowohl bei der Handhabung des Gerätes als auch bei der Herstel lung unempfindlicher ist.The object of the present invention is therefore in an endoscope optics of the type mentioned to create both the window the handling of the device as well as the manufacturer lung is less sensitive.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Kennzeichnungsteiles des Anspruches 1 gelöst.This object is achieved with the features of the characterizing part of claim 1 solved.

Die erfindungsgemäße Endoskopoptik weist ein Fenster auf, das hochkratzfest ist. Bei Berührung mit Metallen oder Gläsern, wie sie sowohl in der Technik als auch in der Medizin häufig vorkommt, ergeben sich keine Kratzer und bleibt somit die optische Güte vollständig erhalten. Es kann wesentlich sorgloser und somit für den Bedienungsmann effizienter gearbeitet werden. Auch bei der Herstellung ergeben sich erhebliche Vorteile. The endoscope optics according to the invention has a window on that is highly scratch resistant. When touching metals or glasses, as they are both in technology and occurs frequently in medicine, there are none Scratches and thus the optical quality remains complete receive. It can be much more carefree and therefore for the operator can be worked more efficiently. Also there are considerable advantages in production.

So kann insbesondere die distale Endfläche der Endo skopoptik sorgfältig plangeschliffen werden, ohne daß dabei das Fenster verkratzt wird und nachpoliert werden muß. Der als Fenstermaterial verwendete Saphir zeichnet sich ferner durch weit über der von Gläsern liegende Temperaturbeständigkeit aus. Es kann ins besondere also das Fenster eingelötet werden, was gegenüber Klebebefestigungen erhebliche Vorteile bringt hinsichtlich der Temperaturbelastbarkeit des fertigen Instrumentes.In particular, the distal end surface of the endo scope optics are carefully ground without the window is scratched and polished must become. The sapphire used as window material is also characterized by far above that of glasses lying temperature resistance. It can go special so the window be soldered what significant advantages over adhesive fasteners brings with regard to the temperature resistance of the finished instrument.

Vorteilhaft wird dabei gemäß Anspruch 2 als Bindungs masse Metallot verwendet, das aber auf Saphir normalerweise nicht haften würde. Daher sieht die Erfindung vor, die Fenster in dem mit der Bindungs masse in Kontakt kommenden Randbereich mit einem Metallfilm zu beschichten, wozu übliche Technologien verwendet werden können. Auf der Metallfilmbeschich tung haftet das Metallot, kann also normal gelötet werden. Je nach Temperaturbeständigkeit des Fenster materiales können Weichlote oder sogar Hartlote ver wendet werden. Der kritische Fensterbereich wird auf diese Weise hochtemperaturbeständig. Bei Verwendung in der Medizin kann also insbesondere mit Heißdampf bei ca. 140°C sterilisiert werden, was bisher nicht mög lich war. Auch bei Verwendung in der Technik ver schiebt sich der Anwendungsbereich hinsichtlich der Umgebungstemperaturen weit nach oben.It is advantageous according to claim 2 as a binding Mass Metallot used, but on sapphire wouldn't normally stick. Hence the Invention before, in the window with the binding mass contacting edge area with a To coat metal film, which is common technology can be used. On the metal film cover tung sticks, so it can be soldered normally will. Depending on the temperature resistance of the window material can use soft solders or even hard solders be applied. The critical window area will open this way resistant to high temperatures. When used in medicine can be used especially with superheated steam approx. 140 ° C, which was not possible until now was. Even when used in technology ver the scope shifts in terms of Ambient temperatures far up.

In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise und schematisch dargestellt. Es zeigen:In the drawing, the invention is for example and shown schematically. Show it:

Fig. 1 einen Schnitt durch den distalen Endbereich einer Endoskopoptik und Fig. 1 shows a section through the distal end region of an endoscope optics and

Fig. 2 einen stark vergrößerten Ausschnitt aus Fig. 1 im Randbereich des Fensters. Fig. 2 shows a greatly enlarged detail from Fig. 1 in the edge region of the window.

Die in Fig. 1 dargestellte starre Endoskopoptik weist einen üblichen Aufbau auf, bei dem der äußere Mantel von einem Hüllrohr 1 gebildet wird. In diesem sind Lichtleitfasern 2 verlegt, die zu Beleuchtungszwecken dienen und vom nicht dargestellten proximalen Ende der Endoskopoptik her Licht zu deren distaler Endfläche 3 transportieren und dort abstrahlen.The rigid endoscope optics shown in Fig. 1 has a conventional structure in which the outer jacket is formed by a cladding tube 1 . In this, optical fibers 2 are laid, which are used for illumination purposes and transport light from the proximal end of the endoscope optics ( not shown) to its distal end surface 3 and emit it there.

Die Lichtleitfasern 2 sind zwischen dem Hüllrohr 1 und einem innen liegenden Führungsrohr 4 angeordnet, welches den für die Lichtleitfasern zur Verfügung ste henden Raum innen begrenzt und zur Führung eines ein geschobenen Optikrohres 5 dient, welches das optische System in Form von Linsen 6 aufnimmt.The optical fibers 2 are arranged between the cladding tube 1 and an inner guide tube 4 , which limits the space available for the optical fibers, and serves to guide a pushed optical tube 5 , which receives the optical system in the form of lenses 6 .

Zum Schutz des optischen Systems, also der Linsen 6 gegen Verunreinigung von außen ist zur distalen End fläche 3 hin liegend ein Fenster 7 vorgesehen, das an seinem umlaufenden Rand 8 mit Metallot 9 mit der Innenfläche des Führungsrohres 4 verlötet ist.To protect the optical system, that is, the lenses 6 against contamination from the outside, a window 7 is provided lying towards the distal end surface 3 , which is soldered to its inner edge 8 with Metallot 9 with the inner surface of the guide tube 4 .

Alternativ kann, wie gestrichelt dargestellt, das Fen ster 7 auch im Optikrohr 5 eingelötet sein. Dies ins besondere dann, wenn das Optikrohr 5 allein als Endo skopoptik verwendet wird oder wenn unter Einsparung des Führungsrohres 4 das Optikrohr 5 direkt an die Lichtleitfasern 2 der dargestellten Konstruktion grenzt. In diesem Falle würde das Optikrohr 5 in der distalen Endfläche 3 enden, wie dies in der darge stellten Ausführungsform das Führungsrohr 4 tut.Alternatively, as shown in dashed lines, the window 7 can also be soldered into the optical tube 5 . This is particularly the case if the optical tube 5 is used solely as an endoscope optic or if the optical tube 5 borders directly on the optical fibers 2 of the construction shown, while saving the guide tube 4 . In this case, the optical tube 5 would end in the distal end face 3 , as does the guide tube 4 in the embodiment shown.

Das Metallot 9 würde nicht ohne weiteres auf dem Material des Fensters 7 haften. Zu diesem Zweck ist, wie Fig. 2 zeigt, zuvor auf der Fläche des Randes 8 des Fensters 7 ein Metallfilm 10 aufgebracht. Auf einem solchen Metallfilm 10 kann in üblicher Weise gelötet werden. Die zu verlötenden Rohre 4 bzw. 5, auf denen ebenfalls verlötet wird, sind, wie bei Endosko pen ohnehin üblich, aus lötfähigem Metall ausgebildet.Metallot 9 would not readily adhere to the material of window 7 . For this purpose, as shown in FIG. 2, a metal film 10 is previously applied to the surface of the edge 8 of the window 7 . Such a metal film 10 can be soldered in the usual way. The pipes 4 and 5 to be soldered, on which soldering is also carried out, are, as is customary with Endosko pen, made of solderable metal.

Für den Metallfilm 10 können geeignete Metalle oder Metalle oder Metallegierungen verwendet werden, die einerseits als Film gut auf dem Fenstermaterial haften und andererseits gut lötbar sind sowie gegen die beim Löten verwendeten Hilfsmittel resistent sind. Kupfer ist als Filmmaterial geeignet oder vorzugsweise auch Kupfer/Nickel-Legierungen. Für besondere Ansprüche hat sich Gold als Filmmaterial bewährt.Suitable metals or metals or metal alloys can be used for the metal film 10 , which on the one hand adhere well to the window material as a film and on the other hand are easy to solder and are resistant to the aids used in the soldering. Copper is suitable as film material or preferably also copper / nickel alloys. Gold has proven itself as film material for special requirements.

Das Fenster 7 besteht aus einem einkristallinen syn thetischen Saphir. Daraus ergibt sich zum einen der Vorteil, daß auch unter hohen Temperaturen am Fenster gelötet werden kann. Sogar Hartlote mit Löttemperatu ren von etwa 600°C sind verwendbar. Zum anderen er gibt sich der Vorteil, daß dieses Fenstermaterial sehr kratzfest ist. Bei versehentlicher Berührung des Fen sters mit harten Gegenständen bleibt das Fenster unbe schädigt und optisch klar. Insbesondere kann aber in der distalen Endfläche 3 nach Abschluß der Endmontage der in Fig. 1 dargestellten Endoskopoptik ein Plan schliff erfolgen, um über alle dargestellten Rohrenden und die Enden der Lichtleitfasern 2 hinweg eine ebene Oberfläche zu erzielen und insbesondere überstehende Metallotreste zu entfernen. Dabei wird die Oberfläche des aus Saphir bestehenden Fensters 7 nicht ange griffen und braucht somit nicht nachpoliert zu werden.The window 7 consists of a single-crystal synthetic sapphire. On the one hand, this results in the advantage that the window can be soldered even at high temperatures. Even hard solders with soldering temperatures of around 600 ° C can be used. On the other hand, there is the advantage that this window material is very scratch-resistant. If the window is accidentally touched by hard objects, the window remains undamaged and optically clear. In particular, a plan can be made in the distal end face 3 after completion of the final assembly of the endoscope optics shown in FIG. 1 in order to achieve a flat surface over all the tube ends shown and the ends of the optical fibers 2 and in particular to remove protruding metal residues. The surface of the sapphire window 7 is not attacked and therefore does not need to be polished.

Alternativ zur beschriebenen Ausführungsform kann an stelle von Metallot als Bindemasse zum Befestigen und Versiegeln des Fensters 7 auch ein hier üblicherweise verwendeter Kitt oder Kunststoffkleber verwendet werden, der allerdings den Temperaturverwendungsbe reich der Endoskopoptik einschränkt. In diesem Fall können die das Fenster aufnehmenden Rohre auch als anderem Material als Metall bestehen.As an alternative to the described embodiment, a putty or plastic adhesive that is usually used here can be used in place of Metallot as a binding compound for fastening and sealing the window 7 , but this limits the range of temperature use of the endoscope optics. In this case, the tubes receiving the window can also be made of a material other than metal.

Claims

1. Rigid endoscope optics with a lens receiving tube, which is closed at the distal end by a window, the edge of which is attached to the inner surface of the tube, characterized in that the window ( 7 ) consists of single-crystal synthetic sapphire.

2. Optics according to claim 1, characterized in that the edge surface region ( 8 ) of the window ( 7 ) is coated with a metal film ( 10 ) and with the Innenflä surface of the metal tube ( 4 ) with metal solder ( 9 ) is connected .