Lichtübertraqunqssvstem für eine endoskopische Anordnung Die Erfindung betrifft ein Lichtübertragungssystem für eine endoskopische Anordnung, mit zumindest einem ersten Licht- leiter, der Licht von einer Lichtquelle zuführt, und mit zumin- dest einem dem ersten Lichtleiter nachgeordneten zweiten Licht- leiter, wobei zwischen einer Lichtaustrittsfläche des ersten Lichtleiters und einer Lichteintrittsfläche des zweiten Licht- leiters eine Koppelstelle vorhanden ist, an der das Licht von dem ersten Lichtleiter in den zweiten Lichtleiter eingekoppelt wird, wobei die Koppelstelle so ausgebildet ist, daß solche aus dem ersten Lichtleiter austretende Lichtstrahlen, die im ersten Lichtleiter achsenparallel verlaufen, im zweiten Lichtleiter unter einem Winkel ß bezüglich dessen Längsachse verkippt ver-<BR> laufen. Ein derartiges Lichtübertragungssystem ist aus der US 3,874,783 bekannt.

Ein Lichtübertragungssystem der eingangs genannten Art fur eine endoskopische Anordnung umfaßt im allgemeinen einen ersten Lichtleiter in Form eines flexiblen Lichtleitkabels, das mit einem Ende an eine Lichtquelle anschließbar ist, die Licht in den ersten Lichtleiter einkoppelt. Das Lichtleitkabel ist mit dem anderen Ende an ein Endoskop anschließbar, in dessen Schaft ein zweiter Lichtleiter angeordnet ist. Der erste und der zwei- te Lichtleiter werden in der Regel jeweils aus einem Lichtleit- faserbündel gebildet.

Zwischen dem ersten Lichtleiter und dem zweiten Lichtleiter ist somit eine Koppelstelle vorhanden, an der das Licht aus dem ersten Lichtleiter in den zweiten Lichtleiter eingekoppelt wird. Im Falle des zuvor genannten Endoskops ist die Koppel- stelle an einem Gehäuse des Endoskops angeordnet, an dem der Anschluß für das Lichtleitkabel vorgesehen ist. Beim Anschlie- ßen des Lichtleitkabels an den Anschluß des Endoskops wird die Lichtaustrittsfläche des ersten Lichtleiters, d. h. die distale Endfläche des Lichtleitfaserbündels des Lichtleitkabels, in un- mittelbare Nähe der Lichteintrittsfläche des zweiten Licht- leiters, d. h. der proximalen Endfläche des Lichtleitfaser- bündels des Endoskops, gebracht.

Ein Lichtübertragungssystem der eingangs genannten Art kann aber auch mehr als zwei Lichtleiter aufweisen, beispielsweise wenn mehrere Lichtleitkabel hintereinander geschaltet werden, um ein insgesamt längeres Lichtleitkabel zu erhalten, wobei in einem solchen Fall entsprechend mehrere Koppelstellen entspre- chend der Anzahl der Lichtleiter vorhanden sind.

Bei derartigen Lichtübertragungssystemen besteht häufig das Problem, daß das aus dem zweiten Lichtleiter austretende Licht zur Beleuchtung eines Beleuchtungsfeldes eine Lichtintensitäts- oder Helligkeitsverteilung besitzt, die vom Zentrum des Be- leuchtungsfelds zum Rand hin rasch abnimmt und somit schmal ist. Dies beruht darauf, daß die allgemein verwendeten Licht- quellen eine Abstrahlcharakteristik aufweisen, bei der mit zu- nehmendem Abstrahlwinkel die Lichtstärke abnimmt. Eine weitere Ursache für die ungleichmäßige Intensitätsverteilung des aus dem ersten und dann aus dem zweiten Lichtleiter austretenden Lichts liegt darin, daß mit größerem Einfallswinkel in den er- sten Lichtleiter von der Lichtquelle einfallende Lichtstrahlen häufiger an der Mantelfläche des Lichtleiters bzw. an den Grenzflächen der einzelnen Lichtleitfasern, falls der Lichtlei- ter aus Lichtleitfasern aufgebaut ist, total reflektiert wer- den, und einen längeren Lichtweg zurücklegen als unter einem kleinen Winkel einfallende bzw. achsparallele Strahlen, und so- mit bei Übertragung durch den ersten Lichtleiter aufgrund höhe- rer Reflexions-und Absorptionsverluste stärker gedämpft wer- den. Häufig wird für den ersten Lichtleiter auch ein anderes Material als für den zweiten Lichtleiter verwendet, beispiels- weise wegen der größeren Lange eines mit geringerer Dämpfung, was auch eine schmale Helligkeitsverteilung im ersten Lichtlei- ter bedingen kann.

Wünschenswert ist jedoch eine gleichmäßigere und breitere Hel- ligkeitsverteilung im mit dem Lichtübertragungssystem auszu- leuchtenden Beleuchtungsfeld, d. h. eine vom Zentrum zum Rand hin im wesentlichen gleiche, zumindest nicht deutlich abnehmen- de Lichtstärkeverteilung.

Nach dem Stand der Technik wurden zur Erreichung dieses Zieles häufig Faserkegel zwischen dem ersten Lichtleiter und dem zwei- ten Lichtleiter eingesetzt, die aus einem Bündel von Glasfasern bestehen, dessen Durchmesser von seiner Lichteintrittsfläche zur Lichtaustrittsfläche hin abnimmt. Dies hat jedoch den Nach- teil, daß der Querschnitt der leuchtenden Fläche abnimmt, daß die Lichtaustrittsfläche sehr klein und damit heiß wird, was bei Anwendung eines derartigen Lichtübertragungssystems zur Ausleuchtung von Operationsgebieten zu ungewollten Verletzungen führen kann. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß die Lichtverluste hoch sind. Außerdem hat sich herausgestellt, daß mit einem derartigen Faserkegel der Rand des Beleuchtungsareals nicht beliebig hell ausgeleuchtet werden kann.

In der US 4,294,511 ist ein optisches System zur Verbindung von Lichtleitern für Endoskope beschrieben, bei dem zwischen dem ersten Lichtleiter und dem zweiten Lichtleiter ein Linsensystem angeordnet ist, wobei die Lichtaustrittsfläche des ersten Lichtleiters in der Nähe des proximalen Brennpunktes des Lin- sensystemes und die Lichteintrittsfläche des zweiten Lichtlei- ters in der Nähe des distalen Brennpunktes des Linsensystemes angeordnet ist, wobei der Durchmesser der Lichtaustrittsfläche des ersten Lichtleiters größer ist als die Lichteintrittsfläche des zweiten Lichtleiters. Mit dieser Anordnung soll eine gün- stigere Intensitätsverteilung des auf das Beleuchtungsfeld ab- gestrahlten Lichts erzeugt werden. Eine derartige Anordnung hat jedoch den Nachteil, daß sie technisch sehr kompliziert und aufwendig ist. Außerdem weist diese bekannte Anordnung eben- falls den Nachteil auf, daß der Querschnitt des zweiten Licht- leiters gegenüber dem ersten Lichtleiter verringert ist.

Das aus der eingangs genannten US 3,874,783 bekannte Lichtüber- tragungssystem weist eine Koppelstelle auf, die derart ausge- staltet ist, daß die Lichtaustrittsfläche des ersten Lichtlei- ters abgeschrägt ist und die Lichteintrittsfläche des zweiten Lichtleiters, die senkrecht zur Längsachse des zweiten Licht- leiters verläuft, an die abgeschrägte Lichtaustrittsfläche des ersten Lichtleiters angekoppelt ist. Dadurch wird erreicht, daß sich in den einzelnen Lichtleitfasern des ersten Lichtleiters achsenparallel ausbreitende Lichtstrahlen in den Lichtleitfa- sern des zweiten Lichtleiters nicht mehr parallel zu deren Längsachse verlaufen, sondern unter einem Winkel gekippt sind.

Dadurch wird erreicht, daß im ersten Lichtleiter nicht achsen- parallele Strahlen im zweiten Lichtleiter mitunter zu achsen- parallelen Strahlen werden, die nur wenig reflektiert und somit wenig gedämpft werden, während die zuvor intensitätsstarken achsenparallelen Lichtstrahlen des ersten Lichtleiters im zwei- ten Lichtleiter nicht achsenparallel zu den einzelnen Fasern sind und somit stärker gedämpft werden, wodurch das aus dem zweiten Lichtleiter austretende Licht insgesamt eine gleichmä- ßigere Intensitätsverteilung aufweist, d. h. eine vom Zentrum des Beleuchtungsfeldes zum Rand hin gleichmäßigen Helligkeit besitzen.

Ein ähnliches System ist aus der DE 37 04 162 A1 bekannt.

Mit den zuvor genannten Lichtübertragungssystemen kann somit im Prinzip eine gleichmäßigere Helligkeitsverteilung im Beleuch- tungsfeld vom Zentrum zum Rand hin erreicht werden. Dennoch ha- ben diese bekannten Lichtübertragungssysteme den Nachteil, daß die Einkopplung der Lichtstrahlen vom ersten Lichtleiter in den zweiten Lichtleiter unter einem festen Winkel erfolgt. Da die Helligkeitsverteilung im Beleuchtungsfeld, wie bereits erwähnt, nicht zuletzt von der Abstrahlcharakteristik der Lichtquelle abhängt, kann sich durch Benutzung unterschiedlicher Lichtquel- len jeweils eine andere Helligkeitsverteilung im Beleuchtungs- feld ergeben, und zwar auch solche, die wiederum vom Zentrum zum Rand hin abnehmen, oder die einen hell ausgeleuchteten Rand, jedoch ein dunkleres Zentrum aufweisen. Außerdem können unterschiedliche Längen der verwendeten Lichtleiter ebenfalls wieder zu einer ungleichmäßigen Helligkeitsverteilung führen.

Darüber hinaus kann es je nach Aufgabenstellung wünschenswert sein, zwischen einer besonders hellen Ausleuchtung eines schma- leren und einer weniger hellen, aber gleichmäßigen Ausleuchtung eines breiteren Bereichs wählen zu können.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Lichtüber- tragungssystem der eingangs genannten Art dahingehend weiterzu- bilden, daß eine breitere, gleichmäßigere Lichtverteilung im Beleuchtungsfeld in möglichst vielen Fällen erreicht wird, auch wenn eine andere Lichtquelle oder eine andere Lange der Licht- leiter gewählt wird.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe hinsichtlich des eingangs genannten Lichtübertragungssystems dadurch gelöst, daß die Kop- pelstelle so ausgebildet ist, daß der Winkel ß variabel ein- stellbar ist.

Durch die variable Einstellbarkeit des Winkels ß, unter dem die aus dem ersten Lichtleiter austretenden Lichtstrahlen bezüglich der Längsachse des zweiten Lichtleiters eingekoppelt werden bzw. unter dem diese Lichtstrahlen im zweiten Lichtleiter ver- laufen, wird der Vorteil erreicht, daß durch Verändern des Win- kels ß jeweils die gewünschte gleichmäßige breite Lichtvertei- lung im Beleuchtungsfeld eingestellt werden kann. Auch wenn das Lichtübertragungssystem mit unterschiedlichen Lichtquellen ver- wendet wird, können unterschiedliche Abstrahlcharakteristiken der Lichtquellen durch Ändern des Winkels ß kompensiert werden, um jeweils die breitere und gleichmäßigere Lichtverteilung zu erreichen. Auch bei Verwendung ein und derselben Lichtquelle hat die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Koppelstelle den Vorteil, daß der Anwender je nach seinen Bedürfnissen zwischen heller Ausleuchtung des Zentrums des Beleuchtungsfeldes, indem der Winkel ß klein gewählt wird, und einer breiten gleichmäßi- gen Lichtverteilung wählen kann, indem der Winkel ß vergrößert wird. Dies kann sogar soweit gehen, daß, wenn dies gewünscht ist, auch eine Lichtverteilung durch Variieren des Winkelsß eingestellt werden kann, die zum Rand hin heller ist als im Zentrum. Durch Variieren des Winkels ß können auch auf unter- schiedlichen Längen des ersten Lichtleiters oder des zweiten Lichtleiters beruhende Ungleichverteilungen der Lichtverteilung im Beleuchtungsfeld kompensiert werden.

Somit wird die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe vollkom- men gelöst.

In einer bevorzugten Ausgestaltung ist der Winkel ß in Abhän- gigkeit der Breite der Lichtintensitätsverteilung im ersten Lichtleiter einstellbar.

Es hat sich herausgestellt, daß die Wahl des günstigsten Win- kels ß zur Erreichung einer möglichst breiten gleichmäßigen Lichtverteilung von der Breite der Lichtintensitätsverteilung abhängt, so daß durch die genannte Maßnahme der optimale Winkel eingestellt werden kann.

Dabei ist es bevorzugt, wenn der Winkel ß auf einen Wert ein- stellbar ist, der etwa gleich der Breite der Lichtintensitäts- verteilung im ersten Lichtleiter an der Stelle des halben Maxi- mums der Lichtintensität ist.

Wenn die Koppelstelle so ausgebildet ist, daß der Winkel ß auf den vorgenannten Wert einstellbar ist, wird eine besonders gleichmäßige und breite Lichtverteilung im Beleuchtungsfeld er- reicht. Wird der Winkel ß kleiner als der vorgenannte Wert ge- wählt, wird die Lichtverteilung nur unwesentlich verbreitert, und wenn der Winkel ß wesentlich größer als die Breite der Lichtverteilung ist, entsteht eine ringförmige Lichtverteilung mit zentraler Verdunkelung.

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist der Winkel ß in einem Bereich von 0° bis etwa 50°, vorzugsweise von 0° bis 30°, einstellbar.

Dieser Winkelbereich hat sich bei Tests des erfindungsgemäßen Lichtübertragungssystems zur Erreichung einer gleichmäßigen breiten Lichtverteilung als besonders günstig herausgestellt. <BR> <BR> <P>In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist der Winkel ß dadurch variabel einstellbar, daß die Lichtaustrittsfläche des ersten Lichtleiters relativ zu der Lichteintrittsfläche des zweiten Lichtleiters variabel verkippbar ist. <BR> <BR> <P>Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß die Änderung des Winkelsß besonders einfach zu bewerkstelligen ist, indem einfach die beiden sich gegenüberstehenden Enden der beiden Lichtleiter ge- geneinander verkippt werden. Es können dabei Lichtleiter ver- wendet werden, deren Lichteintritts-bzw. Lichtaustrittsflächen senkrecht zu den Lichtleitfaserbündeln der Lichtleiter verlau- fen.

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung weist die Koppel- stelle ein Verbindungselement zum Verbinden des ersten Licht- leiters mit dem zweiten Lichtleiter auf, wobei das Verbindung- selement zweiteilig gelenkig ausgebildet ist, wobei ein erstes Verbindungsteil das lichtaustrittsseitige Ende des ersten Lichtleiters und ein zweites Verbindungsteil das lichtein- trittsseitige Ende des zweiten Lichtleiters aufnimmt, und wobei das erste und das zweite Teil um eine Schwenkachse gegeneinan- der verkippbar sind.

Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß einerseits eine technisch konstruktiv einfache Möglichkeit geschaffen wird, um die beiden Lichtleiter gegeneinander zu verkippen und dadurch den Winkelß zu variieren. Außerdem wird eine mechanisch sichere und die ge- genüberstehenden empfindlichen Enden der Lichtleiter schützende Verbindung geschaffen.

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung sind das erste Ver- bindungsteil und das zweite Verbindungsteil in zumindest zwei Kippstellungen arretierbar, denen zwei unterschiedliche Werte des Winkels ß zugeordnet sind.

Hierbei ist von Vorteil, daß zumindest zwei unterschiedliche Werte des Winkels ß fest eingestellt werden können, bspw. eine 0°-Stellung, in der die beiden Lichtleiter nicht gegeneinander verkippt sind, und eine Stellung, die dem vorgenannten Wert des Winkels ß entspricht, bei dem eine breite und gleichmäßige Lichtverteilung erreicht wird.

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist das zweite Ver- bindungsteil relativ zu dem ersten Verbindungsteil um eine quer zur Schwenkachse verlaufende Drehachse unabhängig von der ein- gestellten Kippstellung drehbar.

Hierbei ist von Vorteil, daß ein zusätzlicher Freiheitsgrad der Koppelstelle geschaffen wird, der beispielsweise bei abge- schrägten Lichtein-und-austrittsflächen auch eine Veränderung des Winkels ß erlaubt. Darüber hinaus wird dadurch auch die Handhabbarkeit der Lichtleiter verbessert.

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist die Licht- austrittsfläche des ersten Lichtleiters und/oder die Lichtein- trittsfläche des zweiten Lichtleiters abgeschrägt.

Dies hat den Vorteil, daß der zweite Lichtleiter in geradlini- ger Verlängerung des ersten Lichtleiters ohne Verkippung ange- ordnet werden kann, und in dieser fluchtenden Stellung bereits ein von null verschiedener Winkel ß eingestellt ist, wobei der Wert des Winkels ß in dieser Stellung durch den Abschrägungs- winkel bestimmt ist. Dieser Wert kann so vorgegeben sein, daß bereits eine relativ gleichmäßige Lichtverteilung besteht und diese zusätzlich durch geringfügiges Verkippen der Lichtleiter weiter optimiert werden kann. Der gleiche Effekt wird erzielt, wenn die Lichteintrittsfläche des zweiten Lichtleiters abge- schrägt oder sowohl die Lichtaustrittsfläche des ersten Licht- leiters als auch die Lichteintrittsfläche des zweiten Lichtlei- ters abgeschrägt sind. Eine Abschrägung der genannten Flächen kann beispielsweise durch einen entsprechenden Anschliff er- zielt werden.

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist die Licht- austrittsfläche des ersten Lichtleiters und/oder die Lichtein- trittsfläche des zweiten Lichtleiters kegelförmig ausgebildet.

Diese Maßnahme hat ebenfalls den zuvor genannten Vorteil, daß ohne Verkippung der beiden Lichtleiter relativ zueinander be- reits eine Voreinstellung des Winkels ß besteht.

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung weist die Koppel- stelle zumindest ein optisch ablenkendes Element auf, das zwi- schen der Lichtaustrittsfläche des ersten Lichtleiters und der Lichteintrittsfläche des zweiten Lichtleiters angeordnet ist.

Diese Maßnahme hat wiederum den Vorteil, daß vorhandene, her- kömmliche Lichtleiter verwendet werden können, wobei das op- tisch ablenkende Element eine Voreinstellung des Winkels ß be- wirkt. Als optisch ablenkende Elemente sind prismatische Ele- mente ausreichend. Diese Elemente müssen keine fokussierende Wirkung wie im Stand der Technik besitzen.

Dabei ist es bevorzugt, wenn das optisch ablenkende Element ein Glaskeil, eine Glaspyramide, ein Glaskegel oder ein ähnlicher Körper ist.

Diese Maßnahmen stellen konstruktiv vorteilhaft einfache Ele- mente dar.

Dabei ist es weiterhin bevorzugt, wenn das optisch ablenkende Element lageverstellbar ist.

Durch diese Maßnahme wird der Vorteil erzielt, daß auf kon- struktiv einfache Weise über die Lageverstellung des optisch ablenkenden Elements anstelle über eine variable Verkippung der Lichtleiter der Winkel ß variiert und damit die Helligkeit des Randes des Beleuchtungsfeldes im Verhältnis zur Helligkeit im Zentrum des Beleuchtungsfeldes eingestellt werden kann. Die La- geverstellbarkeit schließt sowohl translatorische Verstellungen als auch Winkelverstellungen ein.

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung sind Lichtleit- fasern des ersten Lichtleiters und/oder Lichtleitfasern des zweiten Lichtleiters im Bereich der Koppelstelle bezüglich einer Symmetrieachse des ersten bzw. zweiten Lichtleiters ver- kippt.

Diese Maßnahme stellt eine weitere vorteilhafte Möglichkeit dar, eine gegenüber dem ersten Lichtleiter veränderte Intensi- tätsverteilung des Lichts im zweiten Lichtleiter bereits ohne Verkippung zu erreichen, die zu einer höheren Helligkeit des Randes des Beleuchtungsfelds führt.

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist der erste Lichtleiter und/oder der zweite Lichtleiter im Bereich der Kop- pelstelle in zumindest zwei Teilstränge aufgeteilt, die gegen- einander verkippt sind.

Hierbei besteht der Vorteil darin, daß durch Verkippung der beiden Teilstränge zueinander, die auch variabel sein kann, so- wie durch ggf. zusätzliche Verkippung des zweiten gegenüber dem ersten Lichtleiter eine besonders gleichmäßige Lichtverteilung erreicht werden kann. Darüber hinaus werden durch den schmale- ren Luftspalt die Lichtverluste in der Koppelstelle verringert.

Die zuvor genannten Ausgestaltungen der Koppelstelle gemäß An- sprüchen 10 bis 15 werden auch ohne die variable Veränderung des Winkels ß als eigenständige Erfindung angesehen.

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist der erste Lichtleiter als Lichtleitkabel ausgebildet und der zweite Lichtleiter zumindest teilweise in einem Schaft eines Endoskops angeordnet, wobei die Koppelstelle im Bereich eines Anschlusses des Lichtleitkabels an das Endoskop angeordnet ist.

Das erfindungsgemäße Lichtübertragungssystem läßt sich somit vorteilhafterweise in einem endoskopischen System verwenden, wobei das aus dem Endoskop austretende Licht aufgrund der er- findungsgemäßen Ausgestaltung der Koppelstelle ein Beleuch- tungsfeld innerhalb des Beobachtungsraumes mit gleichmäßiger Helligkeitsverteilung ausleuchtet.

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist das Endoskop für medizinische oder technische Anwendungen ausgelegt. Weitere Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschrei- bung und der beigefügten Zeichnung.

Es versteht sich, daß die vorstehend genannten und die nachste- hend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils an- gegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung darge- stellt und werden hiernach mit Bezug auf die Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen : Fig. 1 ein Lichtübertragungssystem für eine endoskopische Anordnung in einer schematischen, teilweise ge- schnittenen, Gesamtdarstellung ; Fig. 2a) und b) das Lichtübertragungssystem im Bereich der Koppel- stelle im Längsschnitt in zwei verschiedenen Be- triebsstellungen ; Fig. 3 die Koppelstelle des Lichtübertragungssystems in Fig. 1 gemäß der vorliegenden Erfindung in zwei Teilbildern ; Fig. 4 eine einzelne Lichtleitfaser zur Erläuterung der Wirkung der Koppelstelle in Fig. 3 ; Fig. 5a) -d) eine erste Gruppe von weiteren Ausführungsbeispielen für die Ausgestaltung der Koppelstelle des Licht- übertragungssystems in Fig. 1 ; Fig. 6a) -d) eine zweite Gruppe von Ausführungsbeispielen für die Ausgestaltung der Koppelstelle ; Fig. 7a) -c) eine dritte Gruppe von Ausführungsbeispielen für die Koppelstelle ; Fig. 8a) -c) eine vierte Gruppe von Ausführungsbeispielen für die Ausgestaltung der Koppelstelle ; und Fig. 9 ein weiteres Ausführungsbeispiel für die Ausgestal- tung der Koppelstelle.

In Fig. 1 und 2 ist ein mit dem allgemeinen Bezugszeichen 10 versehenes Lichtübertragungssystem für eine endoskopische An- ordnung dargestellt.

Das Lichtübertragungssystem 10 weist einen ersten Lichtleiter 12 auf, der mit einem Ende an eine Lichtquelle 14 angeschlossen ist. Der Lichtleiter 12 ist in Form eines flexiblen Lichtleit- kabels ausgebildet, das aus einem Lichtleitfaserbündel 16 und einem dieses umgebenden Mantel 18 aufgebaut ist.

Das Lichtübertragungssystem 10 weist weiterhin einen zweiten Lichtleiter 20 auf, der dem ersten Lichtleiter 12 nachgeordnet ist.

Der zweite Lichtleiter 20 ist in einem Endoskop 22 angeordnet.

Der zweite Lichtleiter ist aus einem Lichtleitfaserbündel 24 aufgebaut, das durch einen Schaft 26 des Endoskops 22 von einem distalen Ende 28 des Endoskops 22 in ein Gehäuse 30 und von dort in einen Anschluß 32 geführt ist, der an dem Gehäuse 30 vorgesehen ist. Das Endoskop 22 weist ferner ein Okular 34 auf.

Der erste Lichtleiter 12 ist mit dem zweiten Lichtleiter 20 über eine Koppelstelle 36 optisch derart verbunden, daß von dem ersten Lichtleiter 12 von der Lichtquelle 14 aufgenommenes und zugeführtes Licht an der Koppelstelle 36 aus einer Licht- austrittsfläche 38 des ersten Lichtleiters 12 in eine Lichtein- trittsfläche 40 des zweiten Lichtleiters 20 eingekoppelt wird.

Die Lichtaustrittsfläche 38 und die Lichteintrittsfläche 40 werden durch Endflächen des Lichtleitfaserbündels 16 bzw. des Lichtleitfaserbündels 24 gebildet. Ein Verbindungselement 44 dient zur Fixierung des ersten Lichtleiters 12 an dem Endoskop 22.

Von der Lichtquelle 14 erzeugtes Licht wird über den ersten Lichtleiter 12 und den zweiten Lichtleiter 20 zum distalen Ende 28 des Endoskops 22 geleitet, wo es unter einem Öffnungswinkel a zur Beleuchtung eines Beleuchtungsfeldes 42 austritt, der im vorliegenden Fall die Breite der Lichtverteilung an der Stelle des halben Maximums der Lichtintensität bzw. Helligkeit dar- stellt.

Der Durchmesser des Lichtleitfaserbündels 16 ist in etwa gleich dem Durchmesser des Lichtleitfaserbündels 24.

Mit Bezug auf Fig. 2 wird nun das Verbindungselement 44 näher beschrieben.

Das Verbindungselement 44 weist ein erstes Verbindungsteil 200 auf, das das lichtaustrittsseitige Ende des ersten Lichtleiters 12, genauer gesagt des Lichtleitfaserbündels 16 aufnimmt. Ein zweites Verbindungsteil 202 nimmt das lichteintrittsseitige En- de des zweiten Lichtleiters 20, genauer gesagt dessen Licht- leitfaserbündel 24 auf, das bis in den Anschluß 32 reicht. Das Verbindungsteil 202 ist in Fig. 1 auf den Anschluß 32 aufge- steckt und dort gesichert, läßt sich jedoch von dem Anschluß 32 abnehmen.

Die Besonderheit des Verbindungselements 44 der Koppelstelle 36 besteht nun darin, daß das Verbindungsteil 202 gegenüber dem Verbindungsteil 200 verkippbar ist, und zwar um eine Schwen- kachse 204, über die das Verbindungsteil 202 mit dem Verbin- dungsteil 200 gelenkig verbunden ist.

Fig. 2a) zeigt einen Betriebszustand des Verbindungselements 44, in dem das Verbindungsteil 202 und das Verbindungsteil 200 eine Stellung aufweisen, in der das Lichtleitfaserbündel 16 und das Lichtleitfaserbündel 24 in geradliniger Verlängerung zuein- ander stehen, d. h. einen Winkel von 0° miteinander bilden. In Fig. 2b) ist eine Stellung dargestellt, in der das Verbindungs- teil 202 relativ zu dem Verbindungsteil 200 derart verkippt ist, daß das Lichtleitfaserbündel und das Lichtfaserbündel 24 einen Winkel ß miteinander bilden, dessen Bedeutung hiernach noch näher beschrieben wird.

In den in Fig. 2a) und b) gezeigten Stellungen sind die Verbin- dungsteile 202 und 200 in diesen Kippstellungen arretierbar, wozu am proximalen Ende des Verbindungselements 44 ein Ring 206 angeordnet ist, der durch eine Feder 208 in seine distale End- stellung vorgespannt ist. In der distalen Endstellung greift ein distaler hülsenartiger Fortsatz 210 des Rings 206 in kom- plementäre Aussparungen am proximalen Ende des Verbindungsteils 202 ein, wobei jeweils eine Aussparung für die Stellung in Fig.

2a) und eine Aussparung für die Stellung in Fig. 2b) vorgesehen ist.

Das Verbindungsteil 202 weist ferner eine Raste 212 zum Verra- sten des Verbindungselements 44 an dem Anschluß 32 des Endos- kops 22 auf. Zwischen den in Fig. 2a) und 2b) gezeigten Kipp- stellungen können alle dazwischenliegenden Kippstellungen zwi- schen 0° und etwa 50° eingestellt werden.

Durch Verkippen des Verbindungsteils 202 relativ zu dem Verbin- dungsteil 200 wird aus dem Lichtleitfaserbündel 16 des ersten Lichtleiters 12 austretendes Licht unter dem eingestellten Win- kel ß, d. h. dem Kippwinkel des Verbindungsteils 202 relativ zu dem Verbindungsteil 200, in das Lichtleitfaserbündel 24 einge- koppelt, wie hiernach mit Bezug auf Fig. 3 noch näher erläutert wird.

Weiterhin ist das Verbindungsteil 200 um eine Drehachse 214, die quer zur Schwenkachse 204 verläuft, über 360° relativ zu dem Verbindungsteil 200 verdrehbar, wie mit einem Pfeil 216 an- gedeutet ist.

Die Koppelstelle 36 des Lichtübertragungssystems 10 in Fig. 1 und 2 ist in Fig. 3 im unteren Teilbild ohne das Verbindungse- lement 44 isoliert dargestellt. Im oberen Teilbild in Fig. 3 sind der erste Lichtleiter 12 in verkippter Stellung und der zweite Lichtleiter 20 wie in Fig. 2 zur Veranschaulichung in einem größeren Abstand voneinander dargestellt.

Aus der Lichtaustrittsfläche 38 des ersten Lichtleiters 12 aus- tretende Lichtstrahlen 46 weisen in ihrer Gesamtheit eine In- tensitätsverteilung auf, die in Fig. 3 durch eine Einhüllende 48 veranschaulicht ist. Die Intensitätsverteilung gemäß der Einhüllenden 48 ist beispielhaft keulenförmig dargestellt mit Symmetrieachse 50.

Die Symmetrieachse 50 der Einhüllenden 48 bildet mit der Norma- len der Lichteintrittsfläche 40 des zweiten Lichtleiters 20 den eingestellten Winkel ß in Fig. 2b), der von Null verschieden ist. Die Symmetrieachse 50 der Intensitätsverteilung des aus dem ersten Lichtleiter 12 austretenden Lichtstrahlen ist somit gegen die Lichteintrittsfläche 40 des zweiten Lichtleiters 20 verkippt.

Bei Einkopplung der Lichtstrahlen 46 mit der gemäß der verkipp- ten Symmetrieachse 50 schräggestellten Intensitätsverteilung in die Lichteintrittsfläche 40 des zweiten Lichtleiters werden die intensitätsstärksten, in Richtung der Symmetrieachse 50 aus dem ersten Lichtleiter 12 austretenden Lichtstrahlen schräg in den zweiten Lichtleiter 20 eingekoppelt. Demgegenüber werden inten- sitätsschwächere Randstrahlen 52 und 54 unter einem kleineren Einfallswinkel in den zweiten Lichtleiter 20 eingekoppelt.

Aufgrund dieser Einkopplung der Lichtstrahlen 46, bei der die intensitätsstärkeren Lichtstrahlen schräg in den zweiten Licht- leiter 20 und intensitätsschwächere Lichtstrahlen im wesentli- chen senkrecht in die Lichteintrittsfläche 40 eingekoppelt wer- den, entsteht eine Intensitätsverteilung von aus dem zweiten Lichtleiter 20 austretenden Lichtstrahlen 56 gemäß einer Ein- hüllenden 58, die, wie in Fig. 3 dargestellt ist, etwa herzför- mig ausgebildet ist. Die durch die Einhüllende 58 beschriebene Intensitätsverteilung weist ein kreisringförmiges Intensitäts- maximum unter etwa demselben Winkel ß bezüglich einer Symme- trieachse 62 der durch die Einhüllende 48 beschriebenen Inten- sitätsverteilung auf. Die Intensitätsverteilung gemäß der Ein- hüllenden 58 ist breiter und gleichmäßiger, was gleichzeitig eine hellere Ausleuchtung des Randes des Beleuchtungsfeldes 42 in Fig. 1 und damit eine gleichmäßige Ausleuchtung des Beleuch- tungsfeldes 42 in Fig. 1 bedeutet.

Die Tiefe einer mittigen Einsenkung 60 der durch die Einhüllen- de 58 beschriebenen Intensitätsverteilung hängt von dem Winkel ß der Verkippung der Lichtstrahlen ab, derart, daß mit zuneh- mendem Winkel ß die Tiefe der Einsenkung 60 zunimmt. Die mit maximaler Intensität aus dem ersten Lichtleiter 12 austretenden Lichtstrahlen 49a werden in dem zweiten Lichtleiter 20 häufiger totalreflektiert und legen einen längeren Lichtweg zurück als die Randstrahlen 52 oder 54 und werden dementsprechend stärker gedämpft. Die Dämpfungsverluste der Lichtstrahlen 49a bewirken somit bereits einen Ausgleich der Einsenkung 60. Die Koppel- stelle 36 ist nun so ausgebildet, daß die Dämpfungsverluste die Einsenkung 60 der Intensitätsverteilung gemäß der Einhüllenden 58 ausgleichen, was zusätzlich über die variable Einstellbar- keit des Winkels ß durch Verkippen des Verbindungsteiles 200 relativ zu dem Verbindungsteil 202 erreicht wird.

Die Einstellbarkeit des Winkels ß erfolgt dabei in Abhängigkeit der Breite der Lichtverteilung gemäß der Einhüllenden 48 des ersten Lichtleiters 12. Es hat sich herausgestellt, daß eine besonders gleichmäßige Lichtverteilung des aus dem zweiten Lichtleiter 20 austretenden Lichts gemäß der Einhüllenden 58 erreicht wird, wenn der Winkel ß etwa gleich oder in der Grö- ßenordnung der Breite der Lichtverteilung des aus dem ersten Lichtleiter 12 austretenden Lichts an der Stelle des halben Ma- ximums der Lichtintensität eingestellt wird. Bei sehr kleinen Werten des Winkels ß, bspw. im Bereich von 0° bis 10°, ist die Lichtverteilung des aus dem zweiten Lichtleiter 20 austretenden Lichts schmaler, etwa gleich derjenigen des aus dem ersten Lichtleiter 12 austretenden Lichts. Bei sehr großen Werten des Winkels ß, bspw. über 40°, wird die Einsenkung 60 in der Licht- verteilung des aus dem zweiten Lichtleiter 20 austretenden Lichts noch tiefer, d. h. das Zentrum des Beleuchtungsfeldes 42 ist dunkler als der Rand des Beleuchtungsfeldes 42. Eine beson- ders gleichmaßige und breite Lichtverteilung des aus dem zwei- ten Lichtleiter 20 austretenden Lichts wird erreicht, wenn für den Winkel ß Werte zwischen etwa 15° und etwa 30° eingestellt werden. Dies hängt jedoch auch von der verwendeten Lichtquelle 14 und der Lange des Lichtleiters 12 bzw. der Lange des Licht- leiters 20 ab.

Die Intensitätsverteilung gemäß der Einhüllenden 58 ist rota- tionssymmetrisch, und zwar bezüglich der Symmetrieachse 62.

Dies soll anhand von Fig. 4 erläutert werden, in der eine ein- zelne Lichtleitfaser 64 dargestellt ist (bei folgender Betrach- tung wird die Brechung der Lichtstrahlen beim Eintritt in die Lichtleitfaser 64 nicht berücksichtigt). Diejenige Schar von Lichtstrahlen, von denen ein Lichtstrahl 66 beispielhaft darge- stellt ist, die unter dem Winkel ß in einer Ebene 68 einfallen, die die Symmetrieachse 70 der Lichtleitfaser 64 enthält, werden beim Durchtritt durch die Lichtleitfaser 64 an deren Mantelflä- che mehrfach total reflektiert (durch strichpunktierte Linie angedeutet), wobei der jeweils an der Mantelfläche reflektierte Lichtstrahl 66'nach jeder Reflexion weiterhin in der Ebene 68 liegt. Dies beruht darauf, daß auch eine Normale 72 am Auf- treffpunkt des Lichtstrahles 66 auf der Mantelfläche der Licht- leitfaser 64 in dieser Ebene 68 liegt.

Alle übrigen Scharen von Lichtstrahlen, von denen ein Licht- strahl 74 dargestellt ist, die in die Lichtleitfaser 64 in Ebe- nen einfallen, die zu der Ebene 68 parallel sind, jedoch nicht mit dieser zusammenfallen, werden bei jeder Reflexion an der Mantelfläche der Lichtleitfaser 64 aus ihrer Ebene heraus re- flektiert (mit gestrichelten Linien dargestellt), da auch die jeweiligen Normalen 76 mit der Ebene 68 einen Winkel bilden.

Während bei jeder Totalreflexion der Winkel ß erhalten bleibt, <BR> <BR> <BR> ändert sich bei jeder Totalreflexion der Azimutwinkel ç des re- flektierten Lichtstrahls 74'bezüglich einer x-Achse 78. Der <BR> <BR> <BR> Azimutwinkel p ist der Winkel zwischen der x-Achse 78 und der Normalen auf diejenige Ebene, die von der Symmetrieachse 70 und dem zu dem austretenden Lichtstrahl 74'parallelen, die Symmetrie- achse 70 in der Lichtaustrittsfläche schneidenden Lichtstrahl ge- bildet wird. Über die Gesamtheit der Lichtstrahlen 74 gesehen ergibt sich somit eine Mittelung über den Winkel, woraus die Rotationssymmetrie der Intensitätsverteilung gemäß der Einhül- lende 58 resultiert.

In Fig. 5 sind weitere Ausführungsbeispiele für Koppelstellen zwischen einem ersten Lichtleiter und einem zweiten Lichtleiter dargestellt, durch die eine gleichmäßige Ausleuchtung des Be- leuchtungsareals 42 in Fig. 1 erreicht wird. Eine Lichtrichtung ist dabei mit einem Pfeil 79 angedeutet.

In Fig. 5a) ist eine Koppelstelle 80 zwischen einem ersten Lichtleiter 82 und einem zweiten Lichtleiter 84 dargestellt, wobei der erste Lichtleiter 82 im Bereich der Koppelstelle 80 in bezug zu dem zweiten Lichtleiter 84 verkippt ist, also wie das bei der Koppelstelle 36 der Fall ist. In Fig. 5b) ist ein erster Lichtleiter 86 im Bereich einer Koppelstelle 88 gegen- über einem zweiten Lichtleiter 90 verkippt, wobei eine Licht- austrittsfläche 92 abgeschrägt ist, während eine Lichtein- trittsfläche 94 des zweiten Lichtleiters 90 rechtwinklig zur Längsachse des zweiten Lichtleiters 90 verläuft. In Fig. 5c) ist der zu Fig. 5b) umgekehrte Fall dargestellt, bei der eine Lichteintrittsfläche 96 eines zweiten Lichtleiters 98 abge- schrägt ist. In Fig. 5d) weist ein erster Lichtleiter 100 eine abgeschrägte Lichtaustrittsfläche 102 und ein zweiter Lichtlei- ter 106 eine abgeschrägte Lichteintrittsfläche 108 auf, während der erste Lichtleiter 100 und der zweite Lichtleiter 106 bei sich parallel gegenüberstehender Lichtaustrittsfläche 102 und Lichteintrittsfläche 108 gegeneinander verkippt sind.

Bei der vorstehend genannten Gruppe von Ausführungsbeispielen kann der Winkel ß durch größere oder kleinere Verkippung einge- stellt werden, wobei eine zunehmende Verkippung der Lichtleiter eine zunehmende Verkippung der Lichtstrahlen im zweiten Licht- leiter bewirkt. Dabei kann die Verkippung wiederum durch eine gelenkige Verbindung des ersten Lichtleiters mit dem zweiten Lichtleiter bewerkstelligt werden.

Fig. 6 zeigt eine weitere Gruppe von Ausführungsbeispielen, bei denen ein erster Lichtleiter und ein zweiter Lichtleiter im Be- reich einer Koppelstelle zwischen beiden nicht gegeneinander verkippt sind, sondern der zweite Lichtleiter in geradliniger Verlängerung hinter dem ersten Lichtleiter angeordnet ist.

Fig. 6a) stellt eine Koppelstelle 110 zwischen einem ersten Lichtleiter 112 und einem zweiten Lichtleiter 114 dar, wobei die Koppelstelle 110 so ausgebildet ist, daß eine Lichtein- trittsfläche 116 des zweiten Lichtleiters 114 abgeschrägt ist, während eine Lichtaustrittsfläche 118 des ersten Lichtleiters 112 rechtwinklig ausgebildet ist. Gemäß Fig. 6b) ist eine Lichtaustrittsfläche 120 eines ersten Lichtleiters 122 und ein Lichteintrittsfläche 124 eines zweiten Lichtleiters 126 kegel- förmig ausgebildet. Bei dem in Fig. 6c) dargestellten Ausfüh- rungsbeispiel ist der erste Lichtleiter 122 aus Fig. 6b) mit einem zweiten Lichtleiter 128 gekoppelt, der eine senkrecht zu seiner Längsachse verlaufende Lichteintrittsfläche 130 auf- weist. In Fig. 6d) ist der erste Lichtleiter 112 aus Fig. 6a) mit dem zweiten Lichtleiter 126 aus Fig. 6b) gekoppelt.

Fig. 7 zeigt eine weitere Gruppe von Ausführungsbeispielen, bei denen Lichtleitfasern im Bereich einer Koppelstelle zwischen einem ersten Lichtleiter und einem zweiten Lichtleiter verkippt sind.

In Fig. 7a) ist ein erster Lichtleiter 132 mit einem zweiten Lichtleiter 134 an einer Koppelstelle 136 gekoppelt. Lichtleit- fasern 138 des zweiten Lichtleiters 134 sind dabei bezüglich einer Lichtaustrittsfläche 140 des ersten Lichtleiters 132 im Bereich der Koppelstelle 136 dadurch verkippt, daß die Licht- leitfasern 138 um einen Kern 142 gelegt sind. Die Lichtleit- fasern 138 weisen dadurch im Bereich ihres der Lichtaustritts- fläche 140 gegenüberliegenden Endes eine Richtung auf, die be- züglich der Normalen der Lichtaustrittsfläche 140 verkippt ist.

In Fig. 7b) ist der umgekehrte Fall dargestellt, daß nämlich Lichtleitfasern 144 eines ersten Lichtleiters 146 gegenüber ei- ner Lichteintrittsfläche 148 eines zweiten Lichtleiters 150 verkippt sind. Fig. 7c) zeigt eine Kopplung zwischen dem ersten Lichtleiter 146 in Fig. 7b) und dem zweiten Lichtleiter 134 in Fig. 7a).

In Fig. 8 ist eine weitere Gruppe von Ausführungsbeispielen ei- ner Koppelstelle dargestellt, die ein optisch ablenkendes Ele- ment aufweisen, das zwischen einer Lichtaustrittsfläche des er- sten Lichtleiters und einer Lichteintrittsfläche des zweiten Lichtleiters angeordnet sind.

In Fig. 8a) weist eine Koppelstelle 152 zwischen einem ersten Lichtleiter 154 und einem zweiten Lichtleiter 156 ein optisch ablenkendes Element 158 in Form eines Glaskeils 160 auf. Der erste Lichtleiter 154 und der zweite Lichtleiter 156 sind dabei in einer Linie ausgerichtet, wobei eine Lichtaustrittsfläche 162 und eine Lichteintrittsfläche 164 parallel zueinander ange- ordnet sind. Der erste Lichtleiter 154 und der zweite Lichtlei- ter 156 könnten aber auch gegeneinander verschoben sein, um et- waige Verluste zu verringern. Der Glaskeil 160 wirkt als Prisma und bewirkt somit ebenfalls eine Verkippung der Symmetrieachse der Hüllkurve der aus der Lichtaustrittsfläche 162 austretenden Lichtstrahlen in bezug zu der Lichteintrittsfläche des zweiten Lichtleiters 156.

In Fig. 8b) ist als optisch ablenkendes Element ein Doppelkegel 166 und in Fig. 8c) ein Glaskörper 168 mit einer einseitig ke- gelförmigen Ausgestaltung seiner Oberfläche dargestellt.

Bei Verwendung eines optisch ablenkenden Elementes wie vorste- hend beschrieben kann zusätzlich für das optisch ablenkende Element eine Lageverstellung, die auch eine Winkelverstellung sein kann, für dasselbe vorgesehen sein, wobei durch eine Lage- verstellung des optisch ablenkenden Elements eine Verstellung des Winkels ß erreicht werden kann, um die Helligkeitsvertei- lung der Ausleuchtung des Beleuchtungsareals 42 den Erforder- nissen entsprechend einstellen zu können. Dies kann alternativ oder zusätzlich zu einer Verkippung der Lichtleiter zueinander vorgesehen sein.

In Fig. 9 ist in einem letzten Ausführungsbeispiel eine Koppel- stelle 169 zwischen einem ersten Lichtleiter 170 und einem zweiten Lichtleiter 172 dargestellt, wobei der erste Lichtlei- ter 170 in einen ersten Teilstrang 174 und einen zweiten Teil- strang 176 aufgeteilt ist, wobei der erste Teilstrang 174 ge- genüber dem zweiten Teilstrang 176 so verkippt ist, daß die Lichtaustrittsflächen 178 und 180 des ersten Lichtleiters 170 relativ zueinander und bezüglich einer Lichteintrittsfläche 182 des zweiten Lichtleiters 172 schräg gestellt sind. Durch Zusam- mendrücken der beiden Teilstränge 174 und 176 wird der Winkel zwischen den Lichtaustrittsflächen 178 und 180 verkleinert, durch Auseinanderbiegen entsprechend vergößert. Auf diese Weise läßt sich der Winkel ß ebenfalls variieren.

Es versteht sich, daß die vorstehend genannten zahlreichen Aus- führungsbeispiele von Koppelstellen miteinander kombiniert wer- den können, um die gewünschte Helligkeitsverteilung in dem Be- leuchtungsareal 42 zu erreichen. Des weiteren können mehrere derartiger Koppelstellen in dem Lichtübertragungssystem vorge- sehen sein, um die Intensitätsverteilung des Lichts im Übertra- gungsweg zu korrigieren.