DE3537155C2

DE3537155C2 -

Info

Publication number: DE3537155C2
Application number: DE19853537155
Authority: DE
Inventors: Susumu Takahashi; Akihiro Hachioji Tokio/Tokyo Jp Taguchi
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1984-10-19
Filing date: 1985-10-18
Publication date: 1988-03-17
Also published as: JPH0349406B2; JPS6198316A; DE3537155A1

Description

Die Erfindung betrifft ein optisches Schrägblicksystem für Endoskope mit Sichtrichtungswechselprisma gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Ein derartiges Schrägblicksystem für Endoskope ist beispielsweise in der japanischen Patentanmeldung Nr. Sho 58-56848 offenbart worden. In Fig. 1, die der Fig. 1 der japanischen Anmeldung entspricht, ist der Objektiv-Linsen-Teil eines derartigen optischen Systems dargestellt. Dabei ist eine Objektiv-Linse L₀ aus der Kombination einer vorderen Linsengruppe L₁, die in Reihe angeordnet eine schräge konkave Linse 1, ein erstes Prisma 2, ein zweites Prisma 3 und eine konvexe Linse 4 aufweist, und aus einer hinteren Linsengruppe L₂ gebildet. Das auftreffende Licht, das relativ zur Längsrichtung des harten Endoskopes schräg auftrifft und die Grenze zwischen dem ersten Prisma 2 und dem zweiten Prisma 3 passiert hat, wird der Reihe nach von der ersten reflektierenden Oberfläche 5 und anschließend von der zweiten reflektierenden Oberfläche 6 des Prismas 3 reflektiert und in einer Richtung ausgestrahlt, die mit der Längsrichtung des harten Endoskopes zusammenfällt.

Bei diesem bekannten Schrägblicksystem bildet jedoch die erste reflektierende Oberfläche 5 des zweiten Prismas 3 einen vergleichsweise großen Winkel zur Längsrichtung des harten Endoskopes und dementsprechend erfordert dies, daß der äußere Durchmesser des zweiten Prismas 2 entsprechend reduziert ist. Wenn in Betracht gezogen wird, daß es notwendig ist, daß das zweite Prisma 3 im vorderen Ende des Endoskopes angeordnet einen schmalen Durchmesser haben muß, ergibt sich das Problem, daß die Herstellung des zweiten Prismas 3 und die Montage der Objektiv- Linsen L₀ sehr kompliziert wird. Da bei diesem optischen System auch die Länge des zweiten Prismas 3 naturgemäß begrenzt ist und notwendigerweise schmal sein muß, hat sich das Problem ergeben, daß, wenn das Endoskop gedreht wird, die Ablenkung der Blickrichtung dazu neigt, groß zu werden.

Darüber hinaus hat sich im Hinblick darauf, daß die Weite der hinteren Endoberfläche 7 des zweiten Prismas 3 gleichfalls begrenzt ist und nicht anders als schmal ausgebildet sein kann, das Problem gezeigt, daß in dem Fall, daß das optische System zur Aufnahme eines Lichtbündels mit einem großen Durchmesser beispielsweise eines hellen Lichtes vorgesehen ist, dieses Lichtbündel notwendigerweise geschnitten wird, was einen großen Verlust an Lichtmenge zur Folge hat. Bei diesem bekannten Schrägblicksystem ist darüber hinaus noch eine Luftschicht 8 in der Begrenzungsschicht zwischen dem ersten Prisma 2 und dem zweiten Prisma 3 vorgesehen, um die Unterschiede der Brechungsindizes zwischen der Luftschicht 8 und der entsprechenden Prismen 2 und 3 auszunutzen, um dabei eine Übertragung und Reflektion des auftreffenden Lichtes in diesen Zwischenraum zu erreichen. Es ist jedoch schwierig, eine Luftschicht in der vorderen Linsengruppe L₁ einer sehr schmal ausgebildeten Objektiv-Linse L₀ zu schaffen. Im Ergebnis hat sich dabei das Problem gezeigt, daß der Zusammenbau der Objektiv-Linse L₀ noch komplizierter wird.

Ein entsprechendes System, bei dem diese Nachteile gelöst sein sollen, ist in der japanischen Offenlegungsschrift Nr. Sho 60-140313 offenbart worden. Hierbei ist, wie in Fig. 2 dargestellt, die vordere Linsengruppe L₁ der Objektiv-Linse L₀ aus einer konvexen Linse 4 und einem blickrichtungswechselnden Prismensystem, das eine schräge konkave Linse 1 aufweist, einem ersten Prisma 9, dessen lichtaufnehmende Oberfläche rechtwinklig zur Blickrichtung angeordnet ist, und einem zweiten Prisma 11, dessen erste reflektierende Oberfläche 10 parallel zur Längsrichtung des harten Endoskopes angeordnet ist, gebildet. Bei diesem System kann das Bild der Aperturblende des optischen Systems, weil eine Einheit des harten Endoskopes, die bei dem optischen System durch ein Übertragungslinsensystem, Okularlinsensystem etc. begrenzt ist, hinter der Frontlinsengruppe L₁ angeordnet ist, als imaginärer Stop 12 angesehen werden. Dabei ist der Zwischenraum zwischen dem ersten Prisma 9 und dem zweiten Prisma 11 so angeordnet, daß er einen scharfen Winkel relativ zur Längsrichtung des harten Endoskopes bildet und dabei wird dieser Zwischenraum so genutzt, daß er als zweite reflektierende Oberfläche 13 des zweiten Prismas 11 dient, und die entsprechenden Oberflächen, die diesen Zwischenraum bilden, sind miteinander verklebt. Gleichzeitig ist das optische System so angeordnet, daß die folgende Bedingung erfüllt wird:

wobei

mit αder Winkel der Blickrichtung, mit n _Cder Brechungsindex des Klebstoffs und mit n _Gder Brechungsindex der beiden Prismen

bezeichnet ist, um so zu gewährleisten, daß das auftreffende Licht von der ersten reflektierenden Oberfläche 10 reflektiert und dann von der zweiten reflektierenden Oberfläche 13 nochmals reflektiert wird, um in Längsrichtung des harten Endoskopes vorzudringen.

Bei diesem bekannten optischen System hat sich eine Vergrößerung der Länge des zweiten Prismas 11 ergeben und gleichzeitig wurde die Montage des Endoskopes durch eine einfachere Struktur durch das Verkleben des ersten Prismas 9 und des zweiten Prismas 11 erleichtert, und es wurden die üblichen Nachteile der bekannten Systeme gelöst.

Bei diesem bekannten optischen System wird jedoch, wie in Fig. 3 dargestellt, der Lichtstrahl B, der den Grund für ein Geist-Licht bildet, durch den Zwischenraum zwischen dem ersten Prisma 9 und dem zweiten Prisma 11 bei dem Punkt a des Zwischenraumes übertragen und anschließend, nachdem das Licht bei Punkt b der ersten reflektierenden Oberfläche des Prismas 11 total reflektiert worden ist, bei dem Punkt c des Zwischenraumes zwischen dem zweiten Prisma 11 und dem Klebstoff wiederum reflektiert, so daß dieses Licht mit der Übertragungsrichtung des normalen Lichtstrahles A zusammenfällt. Als Ergebnis hat sich der Nachteil gezeigt, daß ein Bild von schlechter Qualität erhalten wird.

Ein anderes optisches System dieser Art ist durch die japanische Patentschrift Nr. Sho 58-56848 und die US-PS 41 38 192 bekannt. Dieses bekannte optische System ist aus einem Objektiv, einer mit dem Objektiv verbundenen Übertragungslinse, einer Feldlinse und einem Okular gebildet. Das Objektiv besteht aus einer Frontlinsengruppe L₁, die in Kombination eine schräge Konkavlinse, ein aus einem ersten Prisma, einem zweiten Prisma und aus einer konvexen Linse bestehendes Sichtrichtungswechselprisma umfaßt, und weiterhin aus einer hinteren Linsengruppe L₂ besteht, die die miteinander verklebten Konvexlinse und Konkavlinse umfaßt, so daß schräg zur Axialrichtung des Endoskopes einfallendes Licht einmal durch die Grenzen des ersten Prismas und des zweiten Prismas läuft, sodann wieder von der ersten Reflexionsfläche und der zweiten Reflexionsfläche (Grenzfläche mit erstem Prisma) des zweiten Prisma reflektiert wird, und die in die mit der Axialrichtung zusammenfallende Richtung gerichtet wird, wobei die erste Reflexionsfläche verspiegelt ausgebildet sein kann, jedoch ergibt sich im Falle dieses optischen Schrägblicksystems ein Problem, daß - da die erste Reflexionsfläche des zweiten Prismas in einem beträchtlich großen Winkel zur Axialrichtung des Endoskopes steht - die äußeren Abmessungen des zweiten Prismas so klein sind, daß es außerordentlich schwierig ist, das zweite Prisma herzustellen und einzusetzen, um das Objektiv zusammenbauen zu können, und zwar im Hinblick darauf, daß der Durchmesser eines gewöhnlichen Endoskopes zur Untersuchung von Kleinkindern nur 1 mm beträgt. Es ergibt sich weiterhin ein Problem insofern, als die Länge des zweiten Prismas so gering ist, daß die Abweichung in der Sichtrichtung durch die Positionsabweichung sehr wahrscheinlich groß wird. Weiterhin ergibt sich ein Problem, daß, da die Weite der hinteren Endfläche des zweiten Prismas nicht dazu beitragen kann, im Falle eines optischen Systems eines ausgedehnten (hellen) Lichtbündels klein zu werden, das Lichtbündel abgeschnitten wird und der Lichtverlust groß wird. Ebenfalls besteht im Falle dieses optischen Systems zwischen der Grenze des ersten Prismas und des zweiten Prismas eine Luftschicht, so daß das Licht auf dieser Grenze durch Nutzung der Brechungszahldifferenz zwischen der Luftschicht und den Prismen übertragen und reflektiert werden kann. Dabei ergibt sich das Problem, daß es derartig schwierig ist, die Luftschicht in der Frontlinsengruppe L₁ des wie voranstehend beschriebenen extrem kleinen Objektives vorzusehen, daß es als Ergebnis daraus noch schwieriger ist, das Objektiv zusammenzubauen.

Zur Lösung dieses Problems ist bereits ein optisches Schrägblicksystem für Endoskope vorgeschlagen worden, umfassend ein Sichtrichtungswechselprisma, bestehend aus einem ersten Prisma, das eine Eintrittsfläche hat, die in rechten Winkeln die Sichtrichtung schneidet, und aus einer Austrittsfläche und einem zweiten Prisma, welches eine erste Reflexionsfläche und eine zweite Reflexionsfläche aufweist, die gleichzeitig seine eigene Eingangsfläche ist und vermittels eines Klebstoffes mit seiner eigenen Eintrittsfläche an die Austrittsfläche des ersten Prisma geklebt ist, und einem Bildfokussierungslinsensystem, welches rückwärtig auf der Austrittsseite des Sichtrichtungswechselprismensystem angeordnet ist, wobei das Prismensystem einen äußeren Durchmesser hat, der im wesentlichen dem äußeren Durchmesser der Linsen, welche das Bildfokussierungslinsensystem darstellen, gleich ist, bei dem erfindungsgemäß vorgesehen worden ist, daß die erste Reflexionsfläche mit der optischen Achse des Bildfokussierungslinsensystems parallel ist und die folgende Formel erfüllt wird:

wobei

α einen von der ersten Reflexionsfläche des zweiten Prismas und der Sichtrichtung gebildeten Winkel, n _C die Brechzahl des Klebstoffes und n _G die Brechzahl des ersten Prismas und zweiten Prismas darstellt.

Dieses Schrägblicksystem für Endoskope ist aus der nicht vorveröffentlichten DE-OS 34 47 894 bekannt.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein optisches Schrägblicksystem der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem im Hinblick auf die voranstehend aufgezeigten Probleme ein geringer Durchmesser erreichbar ist, die Herstellung der optischen Teile und deren Zusammenbau einfach ist und mit dem Bilder von guter Qualität ohne das Auftreten von störenden Reflexen ermöglicht werden.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst.

Dabei ist vorgesehen, daß auf der Außenseite der ersten reflektierenden Oberfläche des blickrichtungswechselnden Prismas des Endoskopes eine Schicht angeordnet wird, die einen geringeren Brechungsindex als das Prisma aufweist, das zur Reflexion der schräg einfallenden Lichtstrahlen auf seiner ersten reflektierenden Oberfläche und zur anschließenden Reflexion auf seiner zweiten reflektierenden Oberfläche zur entsprechend ausgerichteten Abstrahlung des Lichtes in Längsrichtung des Endoskopes vorgesehen ist.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß auf der außenliegenden Seite der transparenten Schicht eine lichtabsorbierende Schicht angeordnet ist.

Bei einer derartigen Ausbildung ist festzustellen, daß bei der Anordnung einer Schicht mit geringem Brechungsindex auf der Außenseite der ersten reflektierenden Oberfläche des blickrichtungswechselnden Prismas, das normale Licht, das durch die Totalreflektion auf der ersten reflektierenden Oberfläche des Prismas und die anschließende Reflektion auf der zweiten reflektierenden Oberfläche des Prismas erhalten wird, zu einem nicht dargestellten Okularsystem geführt werden kann, während verhindert wird, daß das Licht, das sich als Geist-Licht durch die Reflektion der ersten reflektierenden Oberfläche ergibt, zu dem Okularsystem abgestrahlt wird.

Darüber hinaus wird durch die Anordnung einer lichtabsorbierenden Schicht auf der äußeren Seite der Schicht mit dem geringen Brechungsindex das Licht, das durch die erste reflektierende Oberfläche übertragen wird und im anderen Fall zu einem Geist-Licht würde, von dieser Schicht absorbiert, um zu verhindern, daß dieses Licht zu einem Geist-Licht wird, zu dem es würde, wenn das übertragene Licht auf der auf der äußeren Seite der Schicht mit dem geringen Brechungsindex befindlichen Oberfläche reflektiert würde. Gleichzeitig hat die lichtabsorbierende Schicht die Funktion einer Blockierung gegen von außen in das Endoskop eintretende Lichtsignale.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, daß der Brechungsindex der transparenten Schicht so gewählt wird, daß der kritische Winkel für Totalreflektion der ersten reflektierenden Oberfläche zwischen 38° und 52° liegt.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, daß die transparente Schicht unter Verwendung von MgF₂ ausgebildet ist.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 ein bekanntes optisches Schrägblicksystem für Endoskope in einer schematischen Darstellung,

Fig. 2 ein weiteres bekanntes optisches Schrägblicksystem für Endoskope in einer schematischen Darstellung,

Fig. 3 einen Teil des optischen Schrägblicksystems für Endoskope gemäß Fig. 2 in einer vergrößerten Ausschnittsdarstellung,

Fig. 4 ein optisches Schrägblicksystem für Endoskope gemäß der vorliegenden Erfindung in einer schematischen Darstellung, und

Fig. 5 das optische Schrägblicksystem für Endoskope in einer schematischen Darstellung.

Die Fig. 1 bis 3 betreffen im wesentlichen den Stand der Technik, der in der Beschreibungseinleitung dargestellt worden ist. Die vorliegende Erfindung wird nachstehend anhand der Fig. 4 und 5 beschrieben, wobei die optischen Elemente und Teile im wesentlichen identisch mit den in Fig. 1 bis 3 dargestellten Elementen und Teilen sind und daher mit den in den Fig. 1 bis 3 verwandten Bezugszeichen und Symbolen versehen wurden.

Die Fig. 4 und 5 zeigen in einem vergrößerten Maßstab einen Ausschnitt aus dem blickrichtungswechselnden Prismensystem, das am vorderen Ende einer Objektiv-Linse vorgesehen ist und der Aufbau des nicht dargestellten Teils ist ähnlich zu der Anordnung, wie sie in Fig. 3 dargestellt und hierzu beschrieben wurde. Gemäß Fig. 4 besteht das blickwinkelwechselnde Prismensystem aus einem ersten Prisma 9, dessen lichtaufnehmende Oberfläche so geformt ist, daß sie relativ zum Blickwinkel in einem rechten Winkel liegt, und einem zweiten Prisma 11, dessen erste reflektierende Oberfläche 10 parallel mit der Längsrichtung des harten Endoskopes angeordnet ist. Der Zwischenraum zwischen dem ersten Prisma 9 und dem zweiten Prisma 11 ist so angeordnet, daß er einen spitzen Winkel relativ zur Längsrichtung des harten Endoskopes bildet und zusätzlich ist der Zwischenraum dazu vorgesehen, als zweite reflektierende Oberfläche des zweiten Prismas 11 zu dienen. Die hierzu genutzten Oberflächen, die den Zwischenraum zwischen diesen beiden Prismen bilden, sind mit einem Kleber, beispielsweise einem anorganischen Bindemittel, miteinander verbunden. Dabei ist das vorstehend beschriebene blickwinkelwechselnde Prismensystem so ausgebildet und angeordnet, daß es die folgende Bedingung erfüllt:

wobei

mit αder Winkel der Blickrichtung, d. h. der Winkel, der zwischen der Blickrichtung und der Längsrichtung des harten Endoskopes gebildet wird, mit n _Cder Brechungsindex des Bindemittels und mit n _Gder Brechungsindex der zwei Prismen

bezeichnet ist.

Auf der Außenseite der ersten reflektierenden Oberfläche 10 ist eine transparente Schicht 14 angeordnet, die aus einem geeigneten Material, wie MgF₂ besteht und einen Brechungsindex aufweist, der kleiner ist als der Brechungsindex des zweiten Prismas 11. Auf der äußeren Seite dieser transparenten Schicht 14 ist außerdem eine lichtabsorbierende Schicht 15 angeordnet, die aus einem schwarzen Überzug, beispielsweise aus Carbon, besteht.

Zwischen dem Winkel α der Blickrichtung, dem Brechungsindex n _G des zweiten Prismas 11 und dem Brechungsindex n _M der transparenten Schicht 14 ist wünschenswerterweise folgende Beziehung einzuhalten:

Durch die Erfüllung dieser Beziehung wird das auftreffende Licht, das parallel zur Blickrichtung eintritt, d. h. das Licht, das auf der ersten reflektierenden Oberfläche 10 des zweiten Prismas 11 unter einem Winkel von 90°-α auftrifft, hierauf total reflektiert, während das Licht, das als Geist-Licht mit der Bahn des voranstehend genannten auftreffenden Lichtes zusammenfällt, d. h. das Licht, das auf die erste reflektierende Oberfläche 10 des zweiten Prismas 11 unter einem Winkel von 90°-2α auftrifft, hindurchgeführt wird.

Bevorzugterweise ist vorgesehen, daß die Filmdicke der lichtübertragenden Schicht 14 so bemessen ist, daß der Wert der Filmdicke t _M der transparenten Schicht 14 multipliziert mit dem Brechungsindex n _M der transparenten Schicht 14 1,2mal so groß oder größer ist als die verwendete Wellenlänge des Lichtes und das auftreffende Licht in diesem Fall sichtbares Licht ist, so daß die maximale Wellenlänge bei 700 nm liegt. Bei einer derartigen Ausbildung der Filmdicke der transparenten Schicht 14 ist es möglich, Lichtverluste im wesentlichen zu vermeiden und daher kann eine Verdunkelung des Abbildes infolge eines Lichtverlustes vermieden werden.

Anhand der Fig. 5 ist die Funktion des voranstehend beschriebenen Systemes dargestellt und erläutert. Das der Erläuterung zugrunde gelegte "normale" Licht A trifft auf das zweite Prisma 11 über die schräge konkave Linse 1 und über das erste Prisma 9 und dieses Licht wird nach einer totalen Reflektion auf der ersten reflektierenden Oberfläche 10 nochmals auf der zweiten reflektierenden Oberfläche 13 reflektiert und durchtritt eine in der Zeichnung nicht dargestellte Blende, um zum Okularsystem gerichtet zu werden. Das andererseits betrachtete Licht B, das zum Geist-Licht wird und in der Eintrittsbahn des vorgenannten normalen Lichtes A zusammenfällt, trifft auf dem zweiten Prisma 11 über die schräge Linse 1 und über das erste Prisma 9 auf. Jedoch ist aufgrund dessen, daß die transparente Schicht 14 aus MgF₂ besteht, die auf der ersten reflektierenden Oberfläche 10 aufgebracht ist, der kritische Winkel auf dieser Oberfläche so groß, daß dieses Licht die Oberfläche 10 durchtritt, ohne reflektiert zu werden. Und wenn dieses Licht B dann die lichtabsorbierende Schicht 15 erreicht, wird es von dieser lichtabsorbierenden Schicht 15 aufgenommen und kann daher nicht zu einem Geist-Licht werden.

Der Zusammenhang zwischen den Brechungsindizes und der konkreten Anordnung zwischen den einzelnen Prismen ist nachstehend erläutert. Als Beispiel wird ein Prisma genommen, das einen Blickwinkeländerungswinkel α von 30° aufweist. Die entsprechenden Daten ergeben sich dann wie folgt:

Brechungsindex n _G des ersten Prismas 9: n _G = 1.7859
Brechungsindex n _G des zweiten Prismas 11: n _G = 1.7859
Brechungsindex n _C des Klebstoffs: n _C = 1.56
Brechungsindex n _M der transparenten Schicht 14: n _M = 1.38
Filmdicke d der transparenten Schicht 14: d = 0.7 µm
Maximale Wellenlänge des verwendeten Lichtes: λ = 700 nm
Der zwischen der schrägen konkaven Linse 1 des ersten Prismas 9 und des zweiten Prismas 11 eingeschlossene Winkel R₁ : R₁ = 45°
Der zwischen dem zweiten Prisma 11 und dem ersten Prisma 9 und der lichtübertragenen Schicht 14 eingeschlossene Winkel R₂ : R₂ = 15°

Aus den voranstehend aufgeführten Daten ergibt sich, daß der Totalreflektionswinkel des Klebstoffs und des zweiten Prismas 11 60,8° und der Totalreflektionswinkel der transparenten Schicht 14 und des zweiten Prismas 11 50,6° beträgt. Wenn das parallel zur Blickrichtung eintretende Licht bei der durch die voranstehenden Daten gekennzeichneten Anordnung betrachtet wird, ergibt sich folgendes. Das normale Licht A, das innerhalb des Prismas 11 zweimal reflektiert wird, und eine in der Zeichnung nicht dargestellte Blende durchtritt, wird durch die schräge konkave Linse 1, und, weil der Auftreffwinkel R₃ an dem Punkt c, der in dem Zwischenraum zwischen dem Klebstoff und den entsprechenden Prismen 9 und 11 angeordnet ist, 45° beträgt, tritt das Licht hindurch. Da an dem Punkt d, der in dem Zwischenraum zwischen der transparenten Schicht 14, die aus MgF₂ besteht, und dem zweiten Prisma 11 der Auftreffwinkel R₄ 60° beträgt, unterliegt das Licht einer totalen Reflektion. Auch am Punkt e zwischen dem Klebstoff und dem zweiten Prisma 11 beträgt der Auftreffwinkel R₅ 75°, so daß das Licht wiederum einer Totalreflektion unterliegt und das Licht durch das Endoskop geführt wird und durch eine in der Zeichnung nicht dargestellte Okularlinse betrachtbar ist.

Andererseits tritt das Licht B, das mit dem voranstehend genannten normalen Licht A zusammenfällt und das innerhalb des zweiten Prismas 11 viermal reflektiert wird, um zu einem Geist-Licht zu werden, durch die schräge Linse 1 und dann am Punkt a durch den Zwischenraum zwischen dem Klebstoff und den entsprechenden Prismen 9 und 11, da an dieser Stelle der Auftreffwinkel R₆ 15° beträgt. Am Punkt b zwischen der transparenten Schicht 14 aus MgF₂ und dem zweiten Prisma 11 hat das Licht einen Auftreffwinkel R₇ von 30°, so daß das Licht die transparente Schicht 14 aus MgF₂ an diesem Punkt b durchtritt und durch die lichtabsorbierende Schicht 15 absorbiert wird, so daß dementsprechend dieses Licht B nicht zu einem Geist- Licht wird.

Wie voranstehend angegeben, sollte bei der Ausbildung und Anordnung des erfindungsgemäßen Systems folgende Formel erfüllt werden:

Bei Erfüllung dieser Formel ist zu beobachten, daß der Betrag des Lichtverlustes wesentlich verringert wird.

Hierzu ist das voranstehend beschriebene Beispiel zu betrachten, bei dem weder eine transparente Schicht 14 aus MgF₂ noch eine lichtabsorbierende Schicht 15 vorgesehen war, d. h. das Beispiel, bei dem die reflektierende Oberfläche 10 des zweiten Prismas 11 zur Luft freigelegt war. Weil der kritische Winkel R zwischen Luft und dem Prisma 11 34° beträgt, durchtritt das voranstehend angesprochene Licht, das zu einem Geist-Licht werden kann, die erste reflektierende Oberfläche 10, wo das zweite Prisma 11 mit der Luft in Kontakt steht, und verläßt das zweite Prisma 11. Dieses Licht wird daher nicht zu einem Geist-Licht an dieser Stelle. Jedoch bei der Verwendung eines üblichen Beobachtungslichtes tritt innerhalb von Glas eine Zerstreuung unter einem Winkel von etwa 8° zu beiden Seiten auf und damit entsprechend weiter von der Blickrichtung. Als Ergebnis enthält das Licht einige Lichtkomponenten, die der Totalreflektion auf der ersten reflektierenden Oberfläche 10 des zweiten Prismas 11 unterliegen und zu Geist-Lichtern werden. Gleichzeitig besteht die Besorgnis, daß Flackerlichter von außen auf die erste reflektierende Oberfläche 10 des zweiten Prismas 11 auftreffen. Bei der Montage des Systems neigt der Klebstoff dazu, leicht an dieser Oberfläche anzuhaften. Sobald er hier anhaftet, durchtritt das normale Licht diese Oberfläche ohne Totalreflektion.

Aus diesem Grunde könnte als Methode zur Vermeidung eines Kontaktes dieses zweiten Prismas 11 mit Luft erwogen werden, nur den begrenzten Bereich, der von dem normalen Licht durchtreten wird, mit einer aufgedampften Beschichtung aus Aluminium zu versehen und auf den anderen Bereichen eine Beschichtung vorzusehen, die als lichtabsorbierende Schicht dient. Jedoch würde der Bereich, bei dem diese Methode angewendet würde, auf die Anwendungsfälle beschränkt sein, bei denen die Stellen auf der reflektierenden Oberfläche, auf die das normale Licht und das Geist-Licht auftreffen, voneinander verschieden sind und daher wäre diese Methode für die vorliegende Anordnung ungeeignet. Aber auch wenn diese Methode anwendbar wäre, ist die Aufdampfung von Aluminium auf nur einen bestimmten abgegrenzten Bereich mit einer großen Schwierigkeit verbunden, da das Prisma von sehr kleiner Größe ist.

Nachstehend werden die geeigneten Bedingungen für einen Brechungsindex eines aufgedampften Materials bei einer Ausführungsform gemäß der voranstehend angegebenen Daten aufgezeigt.

Wenn der Auftreffwinkel des normalen Lichtes auf der ersten reflektierenden Oberfläche des zweiten Prismas 11 betrachtet wird, ist festzustellen, daß das Licht, das parallel mit der Blickrichtung ist, unter einem Winkel R _c von 60° auftrifft. Wenn dabei der Diffusionswinkel von 8° des Lichtes in Betracht gezogen wird, fällt der Auftreffwinkel in einen Bereich von 52°-68°. Andererseits beträgt der Startwinkel R _c auf der ersten reflektierenden Oberfläche des Lichtes, das viermal innerhalb des Prismas 11 reflektiert worden ist und das zu einem mit dem Normallicht übereinstimmenden Geist-Licht wird, 30°. Daher fällt dieser Auftreffwinkel in den Bereich von 22°-38°. Es ist daher ersichtlich wünschenswert, daß der Brechungsindex der transparenten Schicht 14 so ausgewählt wird, daß der kritische Winkel in den Bereich von 38°-52° fällt. Aus diesem Grunde und weil der Brechungsindex n _G des zweiten Prisma 11, 1,7859 beträgt, wird der Brechungsindex der transparenten Schicht 14 wünschenswerterweise in folgendem Bereich gewählt: n _M = 1.1-1.407.

Wie voranstehend beschrieben, ist erfindungsgemäß erreichbar, daß mit dem vorliegenden optischen Schrägblicksystem ein Bild einer guten Qualität durch die Anordnung einer Schicht mit einem geringen Brechungsindex auf der Außenseite der ersten reflektierenden Oberfläche des blickwinkelwechselnden Prismas erreicht werden, da sichergestellt ist, daß das normale Licht reflektiert und zu dem Okularsystem geführt wird, während das Licht, das ein Geist-Licht werden könnte, so übertragen wird, daß es nicht in das Okularsystem eintreten kann.

Entsprechend der vorliegenden Erfindung kann das optische Schrägblicksystem mit hoher Präzision bei einer vergleichsweise einfachen Struktur und mit leicht zu montierenden Komponenten ausgebildet werden. Gleichzeitig ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß auf der Außenseite der Schicht mit einem geringen Brechungsindex eine lichtabsorbierende Schicht angeordnet wird und dieses ermöglicht eine perfekte Elimination von Geist-Lichtern und verhindert gleichzeitig das Eindringen von Lichtstrahlen von außen in das System.

Insgesamt ist vorgesehen, daß, um den Durchmesser eines optischen Schrägblicksystems für Endoskope zu verringern und eine einfache Herstellung und Montage der optischen Teile dieses Systems zu ermöglichen und gleichzeitig den Erhalt von Abbildungen guter Qualität und frei von Geist- Lichtern zu erreichen, daß das System ein blickwinkelwechselndes Prisma mit einer ersten und einer zweiten reflektierenden Oberfläche, die ein schräg eintretendes Licht in die Längsrichtung des Endoskopes überführen, eine transparente Schicht auf der Außenseite der ersten reflektierenden Oberfläche aufweist und daß die Schicht einen geringeren Brechungsindex als das blickwinkelrichtungswechselnde Prisma aufweist und daß eine lichtabsorbierende Schicht auf der äußeren Seite der transparenten Schicht vorgesehen ist.

Claims

1. Optisches Schrägblicksystem für Endoskope mit Sichtrichtungswechselprisma, das zur Reflexion eines aus einer zur Längsrichtung des Endoskopes schrägen Richtung auftreffenden Lichtes auf einer ersten reflektierenden Oberfläche des Sichtrichtungswechselprismas so angeordnet und ausgebildet ist, daß das Licht in Längsrichtung des Endoskopes gerichtet wird, wobei das Sichtrichtungswechselprisma spitzwinklig ausgebildet ist, die dem spitzen Winkel anliegenden Flächen des Sichtrichtungswechselprismas als erste und zweite Reflektionsflächen ausgebildet sind, von denen die erste im wesentlichen parallel zur Achse des Endoskopes ausgerichtet ist und der Winkel zwischen der optischen Achse des eintretenden Lichtes und der Endoskopachse einen durch die Dimensionierung des Sichtrichtungswechselprismas festgelegten Wert α hat, dadurch gekennzeichnet,

- daß eine transparente Schicht (14) mit einem geringeren Brechungsindex n _M als der Brechungsindex n _G des Sichtrichtungswechselprismas (11) auf der ersten Reflexionsfläche (10) des Sichtrichtungswechselprismas (11) aufgebracht ist,
- daß zwischen dem Winkel α und dem Brechungsindex des Sichtrichtungswechselprismas n _G und dem Brechungsindex der transparenten Schicht (14) die folgende Bedingung erfüllt ist
- und daß die Dicke t _M der transparenten Schicht (14) und der Brechungsindex n _M der transparenten Schicht (14) und eine Wellenlänge λ des verwendeten Lichtes die folgende Bedingung erfüllen:

t _M × n _M < 1,2 λ.

2. Optisches Schrägblicksystem für Endoskope nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf der außenliegenden Seite der transparenten Schicht (14) eine lichtabsorbierende Schicht (15) angeordnet ist.

3. Optisches Schrägblicksystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Brechungsindex der transparenten Schicht (14) so gewählt wird, daß der kritische Winkel für Totalreflexion der ersten reflektierenden Oberfläche zwischen 38° und 52° liegt.

4. Optisches Schrägblicksystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die transparente Schicht (14) unter Verwendung von MgF₂ ausgebildet ist.