DE10039182A1 - Endoskopsystem,optisches Abtastsystem und Polygonspiegel - Google Patents

Abstract

Ein Endoskopsystem liefert ein tomografisches Bild nach dem Verfahren der optischen Kohärenztomografie (OCT). Ein OCT-Teil des Endoskopsystems enthält einen ersten Wellenleiter (F1), einen zweiten Wellenleiter (F2), einen Optokoppler (238), eine Superlumineszenzdiode (231), einen Fotodetektor (232) und einen Referenzspiegel (233). Der erste Wellenleiter (F1) liegt mit seinem proximalen Ende der Superlumineszenzdiode (231) gegenüber. Der zweite Wellenleiter (F2) liegt mit seinem proximalen Ende dem Fotodetektor (232) gegenüber. Der Optokoppler (238) sorgt für eine optische Verbindung zwischen den Wellenleitern (F1, F2). Der Referenzspiegel (233) ist bewegbar vor dem distalen Ende des zweiten Wellenleiters (F2) angeordnet. Das distale Ende des ersten Wellenleiters (F1) ist in eine OCT-Abtasteinheit (15) eingeführt, die sich an der Spitze des Endoskops befindet. Die OCT-Abtasteinheit (15) enthält einen Polygonspiegel (152) mit mehreren Reflexionsflächen (Mn), die sich in ihren Kippwinkeln voneinander unterscheiden. Die OCT-Abtasteinheit (15) erzeugt mehrere Abtastlinien, die über ein zu untersuchendes Objekt in regelmäßigen Abständen parallel zueinander ausgerichtet sind. Die OCT-Abtasteinheit (15) bestrahlt das Objekt mit Licht, das aus dem distalen Ende des ersten Wellenleiters (F1) ausgesendet wird, und führt das an dem Objekt reflektierte Licht dem ersten Lichtwellenleiter (F1) zu.

Description

Die Erfindung betrifft ein Endoskopsystem, mit dem tomografische Bilder eines Objektes im Inneren eines lebenden Körpers oder dergleichen aufgenommen werden können, ein optisches Abtastsystem, das zur Verwendung in einem sol­ chen Endoskopsystem geeignet ist, sowie einen Polygonspiegel, der zur Verwen­ dung in einem solchen Abtastsystem geeignet ist.

Ein Endoskopsystem, das zur Beobachtung des Inneren einer Körperhöhle ver­ wendet wird, hat ein in die Körperhöhle einführbares Endoskop und eine an dieses Endoskop angeschlossene externe Einheit. Die externe Einheit enthält einen Lichtquellenteil und einen Prozessor.

Das Endoskop hat ein langgestrecktes Einführrohr, das in die Körperhöhle ein­ führbar ist. Weiterhin hat das Endoskop ein optisches Beleuchtungssystem, ein optisches Objektivsystem und eine CCD. Das Beleuchtungssystem, das mit dem Lichtquellenteil in der externen Einheit verbunden ist, beleuchtet ein Objekt, näm­ lich eine Innenwand der Körperhöhle, durch ein am distalen Ende des Einführ­ rohrs vorgesehenes Beleuchtungsfenster. Das Objektivsystem erzeugt ein Bild des Objektes durch ein am distalen Ende des Einführrohrs vorgesehenes Beob­ achtungsfenster. Die CCD befindet sich nahe einer Bildebene des Objektivsy­ stems und ist an den in der externen Einheit vorgesehenen Prozessor ange­ schlossen. Durch das Einführrohr ist ein Instrumentenkanal geführt, der zum distalen Ende des Einführrohrs hin offen ist. Durch den Instrumentenkanal sind eine Zange oder verschiedene andere operative Instrumente zum distalen Ende des Einführrohrs ausgehend von dessen proximalem Ende geführt.

Durch Verwendung eines solchen Endoskopsystems kann der Benutzer das In­ nere der Körperhöhle des Patienten beobachten. Dazu führt der Benutzer das Endoskop in die Körperhöhle ein und beleuchtet deren Innenwand durch das Be­ leuchtungssystem. Das Objektivsystem erzeugt dann das Bild der Innenwand der Körperhöhle auf einer Aufnahmeebene der CCD-Fläche. Die CCD wandelt dieses Bild in Bildsignale und übermittelt diese an den Prozessor in der externen Einheit. Der Prozessor in der externen Einheit verarbeitet dann die empfangenen Bildsi­ gnale der Innenwand der Körperhöhle, um das Bild der Innenwand auf einem Mo­ nitor darzustellen. In diesem Zustand beobachtet der Benutzer das auf dem Mo­ nitor dargestellte Innere der Körperhöhle.

Findet der Benutzer im Rahmen dieser Beobachtung eine Stelle, die möglicher­ weise von Krebs oder einem Tumor befallen ist, so führt er eine Zange oder eine Biopsienadel durch den Instrumentenkanal des Endoskops in die Körperhöhle ein, um aus dieser Stelle Gewebe herauszuschneiden. Das herausgeschnittene Gewebe wird dann pathologischen Tests unterzogen, auf Grundlage deren Er­ gebnisse dann die Diagnose gestellt wird.

Bei dem herkömmlichen Endoskopsystem mit dem eben erläuterten Aufbau ist das, was in Form von Bildern dargestellt wird, nichts anderes als die Oberfläche der Innenwand der Körperhöhle. Um den Zustand des Gewebes unter der Ober­ fläche der Innenwand der Körperhöhle in Erfahrung zu bringen, ist deshalb eine Biopsie erforderlich. Insbesondere ist eine solche Biopsie dann absolut erforder­ lich, wenn Krebs, kleine Tumore und dergleichen im Frühstadium erfaßt werden sollen. Da jedoch die pathologischen Tests an dem durch die Biopsie entnomme­ nen Gewebe zwangsläufig einige Zeit beanspruchen, verzögert sich die ab­ schließende Diagnose, was ein Problem darstellen kann.

Unter Berücksichtigung der Belastung des Patienten muß darüber hinaus die Biopsie im Hinblick auf den zu untersuchenden Bereich sowie auf die Anzahl beschränkt sein, wie oft sie durchzuführen ist. Falls auch außerhalb der Steile, die vom Benutzer für die Biopsie festgelegt worden ist, Schädigungen vorhanden sein können, verspricht deshalb die schlichte Verordnung pathologischer Tests nicht in jedem Fall eine genaue Diagnose.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Endoskopsystem anzugeben, das eine genaue Diagnose in kurzer Zeit ermöglicht.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch das Endoskopsystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1.

Das von der Quelle ausgesendete schwach kohärente Licht wird von dem Opto­ koppler zweigeteilt, wobei der eine Teil des Lichtes dem ersten Wellenleiter und der andere Teil dem zweiten Wellenleiter zugeführt wird. Das von dem distalen Ende des ersten Wellenleiters ausgesendete schwach kohärente Licht wird über das optische Eintrittssystem auf eine Reflexionsfläche des Polygonspiegels geführt. An dieser Reflexionsfläche wird das Licht auf die Oberfläche des Objek­ tes reflektiert. Zu diesem Zeitpunkt rotiert der Polygonspiegel um seine Dreh­ achse. Die Reflexionsflächen des Polygonspiegels unterscheiden sich voneinan­ der in ihrem Kippwinkel bezüglich der Rotationsachse. Auf diese Weise erzeugt das auf die Oberfläche des Objektes treffende schwach kohärente Licht mehrere Abtastlinien, die parallel zueinander verschoben sind. Die einzelnen Abtastlinien sind dabei den einzelnen Reflexionsflächen des Polygonspiegels zugeordnet. Das schwach kohärente Licht tastet so einen vorgegebenen zweidimensionalen Bereich auf dem Objekt ab. Das an dem Objekt reflektierte schwach kohärente Licht tritt als Meßlicht wieder in den ersten Wellenleiter ein. Unterdessen wird das Licht, das durch den Optokoppler halbiert und durch den zweiten Wellenleiter geführt wird, aus dem zweiten Wellenleiter ausgesendet und an dem Reflexions­ element reflektiert. Das an dem Reflexionselement reflektierte schwach kohärente Licht gelangt als Referenzlicht zurück in den zweiten Wellenleiter. Das Meßlicht und das Referenzlicht interferieren in dem Optokoppler miteinander und erzeugen so Interferenzlicht, das der Fotodetektor als Signal erfaßt. Zu diesem Zeitpunkt ändert der Einstellmechanismus die optische Weglänge so, daß der Signalpro­ zessor ein auf den dreidimensionalen Bereich bezogenes tomografisches Bild erzeugen kann. Dieses Bild reicht von dem zweidimensionalen Bereich auf der Oberfläche des Objektes bis in eine vorbestimmte Tiefe unterhalb der Oberfläche.

Der Polygonspiegel kann dadurch ausgebildet sein, daß die einzelnen Seitenflä­ chen eines geraden Prismas oder die einzelnen Seitenflächen eines geraden oder regulären Prismoids geeignet geneigt sind. Der Polygonspiegel hat z. B. sechs oder zwölf Reflexionsflächen. Er kann jedoch auch eine andere Anzahl an Reflexionsflächen haben.

Die schwach kohärente Lichtquelle ist vorteilhaft als Superluminiszenzdiode ausgebildet. Die schwach kohärente Lichtquelle kann an dem proximalen Ende des ersten Wellenleiters angeordnet sein, wobei sich der Fotodetektor an dem proximalen Ende des zweiten Wellenleiters befindet. Alternativ kann gerade umgekehrt die schwach kohärente Lichtquelle an dem proximalen Ende des zweiten Wellenleiters und der Fotodetektor an dem proximalen Ende des ersten Wellenleiters angeordnet sein.

Einer in die Tiefe gerichteten Abtastung an einem bestimmten Abtastpunkt auf der Oberfläche des Objektes kann eine in die Tiefe gerichtete Abtastung an einem nächsten Abtastpunkt folgen. Alternativ kann zunächst eine zweidimensionale Abtastung im wesentlichen parallel zur Oberfläche des Objektes in einer festen, auf die Tiefe bezogenen Abtastposition durchgeführt werden, der eine zweidi­ mensionale Abtastung folgt, die in einer in die Tiefe verschobenen Position von neuem beginnt.

Die Wellenleiter können jeweils als Einzelmode-Lichtwellenleiter ausgebildet sein oder aus einem Lichtwellenleiter-Faserbündel bestehen.

Der Optokoppler kann ein Lichtwellenleiter-Koppelelement oder ein aus einem Prisma oder dergleichen bestehender Strahlteiler sein. Die beiden Wellenleiter und der Optokoppler können zusätzlich Polarisationseigenschaft haben.

Der Einstellmechanismus kann so ausgebildet sein, daß er das Reflexionsele­ ment in der Weise bewegt, daß sich dieses dem distalen Ende des zweiten Wel­ lenleiters nähert oder von diesem entfernt, um so die Länge desjenigen optischen Weges, der sich von dem Optokoppler über den zweiten Wellenleiter zu dem Reflexionselement hin erstreckt, gegenüber der Länge desjenigen optischen Weges zu ändern, der sich von dem Optokoppler über den ersten Wellenleiter zu dem Objekt hin erstreckt. Als Mechanismus zum Antreiben des Reflexionsele­ mentes kann ein Piezoelement eingesetzt werden. Alternativ kann auch ein Tauchspulenmotor, ein Servomotor oder dergleichen verwendet werden.

Der Einstellmechanismus ändert die Länge des sich von dem Optokoppler über den ersten Wellenleiter zu dem Objekt hin erstreckenden optischen Weges vor­ teilhaft, während das Reflexionselement fest, d. h. unbeweglich gehalten wird. Das Reflexionselement kann ein Spiegel, ein Tripelelement (Tripelspiegel) oder der­ gleichen sein.

Das Endoskopsystem kann Normal- und Fluoreszenzbeobachtungen durchführen.

Die Anzeigevorrichtung kann eine Kathodenstrahlröhre, kurz CRT, eine Flüssig­ kristallanzeige, eine Plasmaanzeige oder dergleichen sein.

Gemäß weiteren Aspekten der Erfindung sind ein optisches Abtastsystem mit den Merkmalen des Anspruchs 11 sowie ein Polygonspiegel mit den Merkmalen des Anspruchs 8 vorgesehen.

Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Un­ teransprüche sowie der folgenden Beschreibung.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Figuren näher erläutert. Darin zeigen:

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Endoskopsystems in einem Blockdiagramm,

Fig. 2 die optischen Wege in einem OCT-Teil in perspektivischer Darstel­ lung,

Fig. 3 den optischen Aufbau einer OCT-Abtasteinheit in einer Schnittan­ sicht,

Fig. 4 den Schnitt entlang der in Fig. 3 dargestellten Linie IV-IV,

Fig. 5 eine Ansicht in Blickrichtung des in Fig. 3 dargestellten Pfeils V,

Fig. 6 die Konfiguration einer Reflexionsfläche eines Polygonspiegels in perspektivischer Darstellung,

Fig. 7 ein Diagramm zur Darstellung der Kippwinkel der Reflexionsflächen des Polygonspiegels, und

Fig. 8 die Konfiguration einer Reflexionsfläche des Polygonspiegels ge­ mäß einem abgewandelten Ausführungsbeispiel in perspektivischer Darstellung.

Erstes Ausführungsbeispiel

Das Endoskopsystem nach der Erfindung hat ein Endoskop 1, eine externe Ein­ heit 2, einen Monitor 3 als Anzeigevorrichtung, und ein Eingabegerät 4. Die externe Einheit 2 ist an das Endoskop 1 angeschlossen. Der Monitor 3 und das Eingabegerät 4 sind jeweils mit der externen Einheit 2 verbunden. Fig. 1 zeigt dieses Endoskopsystem in einem schematischen Blockdiagramm.

Zunächst wird der Aufbau des Endoskops 1 beschrieben. Das Endoskop 1 hat einen Einführteil und einen nicht dargestellten Steuerteil. Der Einführteil hat eine langgestreckte und im wesentlichen zylindrische Form, die für die Einführung in den lebenden Körper geeignet ist. Der Steuerteil ist an ein proximales Ende des Einführteils angeschlossen und mit verschiedenen Steuerschaltern versehen.

Der Einführteil des Endoskops 1 enthält ein optisches Beleuchtungssystem 12, ein optisches Objektivsystem 13, eine als Bildaufnahmevorrichtung dienende CCD 14 und eine OCT-Abtasteinheit 15. Das Beleuchtungssystem 12 enthält eine Zerstreuungslinse 12a und ein Lichtwellenleiter-Faserbündel 12b, das im folgen­ den kurz als Lichtleiter bezeichnet wird. Die Zerstreuungslinse 12a ist in einer Ausnehmung untergebracht, die an einem distalen Ende des Einführteils ausge­ bildet ist. Der Lichtleiter 12b ist so durch das Endoskop 1 geführt, daß sein dista­ les Ende der Zerstreuungslinse 12a gegenüberliegt und sein proximales Ende an die externe Einheit 2 anschließbar ist.

Das Objektivsystem 13 hat eine nicht dargestellte Objektivlinse, die in einer an­ deren, an dem distalen Ende des Einführteils ausgebildeten Ausnehmung unter­ gebracht ist, und ein Kanten- oder Sperrfilter, mit dem ultraviolettes Licht gesperrt wird. Das Objektivsystem 13 bündelt von einem Objekt stammende Lichtstrahlen, die im folgenden als Objektlicht bezeichnet werden, auf eine Bildaufnahmeebene der CCD 14 und erzeugt dabei ein Bild des Objektes, d. h. der das Testojekt bildenden Innenwand der Körperhöhle.

Die CCD 14 wandelt das auf ihrer Bildaufnahmeebene erzeugte Bild in Bildsi­ gnale und überträgt diese über einer Signalleitung 14a an die angeschlossene externe Einheit 2.

Der Aufbau der OCT-Abtasteinheit 15 wird später genauer erläutert.

Das wie eben erläutert aufgebaute Endoskop 1 ist an die externe Einheit 2 ange­ schlossen. Im folgenden wird der Aufbau der externen Einheit 2 beschrieben. Wie in Fig. 1 dargestellt, enthält die externe Einheit 2 einen Lichtquellenteil 21, einen Prozessor 22 und einen OCT-Teil 23.

Von den Komponenten der externen Einheit 2 wird zunächst der Lichtquellenteil 21 beschrieben. Der Lichtquellenteil 21 hat eine Weißlichtquelle 211 und eine Anregungslichtquelle 212. Die Weißlichtquelle 211 dient als Quelle sichtbaren Lichtes und sendet weißes, d. h. sichtbares Licht aus. Dagegen sendet die Anre­ gungslichtquelle 212 Anregungslicht aus. Das Anregungslicht ist ultraviolettes bis blaues Licht mit einem Wellenlängenband von etwa 350 bis 400 nm. Das Anre­ gungslicht regt lebendes Körpergewebe zur Eigenfluoreszenz in einem Bereich von etwa 420 bis 600 nm an.

In dem Strahlengang des von der Weißlichtquelle 211 ausgesendeten Weißlich­ tes sind eine Kollimatorlinse La, ein Umschaltspiegel 213, eine Blende 215, eine Kondensorlinse Lc und ein Drehfilter C angeordnet. Der Umschaltspiegel 213 ist an einen Lichtquellen-Schaltsteuermechanismus 214 gekoppelt. Der Um­ schaltspiegel 213 und der Lichtquellen-Schaltsteuermechanismus 214 dienen als Lichtquellen-Schaltvorrichtung. Der Lichtquellen-Schaltsteuermechanismus 214 bringt nämlich den Umschaltspiegel 213 entweder in eine Stellung außerhalb des Strahlenganges des Weißlichtes, in der das Weißlicht durchgelassen wird, oder in eine Stellung, in der der Umschaltspiegel 213 das Weißlicht unterbricht, d. h. sperrt.

Die Blende 215 ist an einen nicht dargestellten Blendensteuermechanismus gekoppelt. Der Blendensteuermechanismus steuert die Blende 215 so an, daß die Beleuchtungslichtmenge eingestellt wird. Das Drehfilter C ist scheibenförmig und hat vier sektorförmige Ausnehmungen gleichen Sektorwinkels. In den Ausneh­ mungen sind drei Farbfilter für B, G und R (Blau, Grün und Rot) sowie ein trans­ parentes Filter untergebracht. Das Drehfilter C ist an einen Drehfilter-Steuerme­ chanismus 216 gekoppelt. Der Drehfilter-Steuermechanismus 216 dreht das Drehfilter C so, daß die einzelnen Farbfilter für B, G und R und das transparente Filter in der Reihenfolge B → G → R → transparent in den Strahlengang gebracht werden.

Sendet die Weißlichtquelle 211 bei diesem optischen Aufbau Weißlicht auf die Kollimatorlinse La, so kollimiert letztere das ausgesendete Weißlicht. Befindet sich zu diesem Zeitpunkt der Umschaltspiegel 213 in der Stellung, in der das Weißlicht durchgelassen wird, so schreitet das Weißlicht zur Blende 215 voran. Das Weißlicht wird hinsichtlich seiner Menge von der Blende 215 eingestellt und dann durch die Kondensorlinse Lc so gebündelt, daß es durch das Drehfilter C tritt. Das Drehfilter C wird durch den Drehfilter-Steuermechanismus 215 so ge­ dreht, daß die einzelnen Farbfilter für B, G und R und das transparente Filter nacheinander in den Strahlengang gebracht werden. Das Weißlicht wird so sukzessive in blaues Licht, grünes Licht, rotes Licht und wiederum weißes Licht verwandelt und trifft auf das proximale Ende des Lichtleiters 12b.

Unterdessen sind in dem Strahlengang des von der Anregungslichtquelle 212 ausgesendeten Anregungslichtes eine Kollimatorlinse Lb und ein Prisma P ange­ ordnet. Das von der Anregungslichtquelle 212 stammende Anregungslicht wird von der Kollimatorlinse Lb kollimiert und dann an dem Prisma P auf den Um­ schaltspiegel 213 reflektiert. Der Umschaltspiegel 213 reflektiert das Anregungs­ licht auf die Blende 215, wenn er sich in der Stellung befindet, in der er das Weißlicht sperrt. Das an dem Umschaltspiegel 213 reflektierte Anregungslicht wird dann hinsichtlich seiner Menge von der Blende 215 eingestellt. Das Anre­ gungslicht wird dann von der Kondensorlinse Lc so konzentriert, daß es durch das Drehfilter C tritt. Zu diesem Zeitpunkt hält der Drehfilter-Steuermechanismus 216 das Drehfilter C mit in den Strahlengang gebrachtem transparentem Filter fest, d. h. unbeweglich, so daß das Anregungslicht durch das transparente Filter des Drehfilters C tritt und auf das proximale Ende des Lichtleiters 12b trifft.

Zusammengefaßt nimmt also der Umschaltspiegel 213 einen der folgenden bei­ den Zustände an. Der eine Zustand ist ein der üblichen Beobachtung (Normalbe­ obachtung) dienender Zustand, in dem das aus der Weißlichtquelle 211 stam­ mende Weißlicht der Blende 215 zugeführt wird. Der andere Zustand ist ein der Fluoreszenzbeobachtung dienender Zustand, in dem nur das aus der Anre­ gungslichtquelle 212 stammende Anregungslicht der Blende 215 zugeführt wird. Das Drehfilter C nimmt also einen der beiden folgenden Zustände an. In dem der Normalbeobachtung dienenden Zustand rotiert das Drehfilter C so, daß die ein­ zelnen Filter nacheinander so in den Strahlengang gebracht werden, daß das Weißlicht als blaues Licht, grünes Licht, rotes Licht und weißes Licht in der ge­ nannten Reihenfolge ausgesendet wird. In dem anderen, der Fluoreszenzbeob­ achtung dienenden Zustand wird das Drehfilter C fest, d. h. unbeweglich gehalten, wobei sich das transparente Filter in dem Strahlengang befindet.

Im folgenden wird der Prozessor 22 beschrieben. Der Prozessor 22 enthält eine CPU 221 und einen Zeitsteuergenerator 222. Die CPU 221 ist an den Lichtquel­ len-Schaltsteuermechanismus 214, den Drehfilter-Steuermechanismus 216 und den nicht dargestellten Blendensteuermechanismus angeschlossen, die sich in dem Lichtquellenteil 21, dem Zeitsteuergenerator 222 bzw. dem Eingabegerät 4 befinden. Synchron mit den Referenzsignalen läuft eine Vielfalt von Verarbei­ tungsprozessen in dem Prozessor 22 und eine Vielfalt von Verarbeitungsprozes­ sen in einem OCT-Teil 23 ab. Die CPU 221 steuert den Zeitsteuergenerator 222 so an, daß dieser die Steuerung über die Verarbeitungsprozesse der einzelnen Vorrichtungen in dem Prozessor 22 sowie über die Verarbeitungsprozesse der einzelnen Vorrichtungen in dem OCT-Teil 23 ausübt.

Die CPU 221 ist weiterhin mit einem an dem Steuerteil des Endoskops 1 vorge­ sehenen Schalter 16 verbunden, mit dem zwischen dem Zustand der Normalbe­ obachtung und dem Zustand der Fluoreszenzbeobachtung gewählt werden kann. Die CPU 221 erfaßt auf Grundlage des Schaltzustandes des Schalters 16 den gerade ausgewählten Betriebszustand. Dann steuert die CPU 221 den Lichtquel­ len-Schaltsteuermechanismus 214 so an, daß der Umschaltspiegel 213 in den durch den Schalter 16 ausgewählten Zustand gebracht wird. Weiterhin steuert die CPU 221 den Drehfilter-Steuermechanismus 216 so an, daß das Drehfilter C in den durch den Schalter 16 ausgewählten Zustand gebracht wird.

Der Prozessor 22 enthält weiterhin eine Signalvorverarbeitungsschaltung (Erst­ stufen-Signalverarbeitungsschaltung) 223, einen RGB-Speicher 224, eine Bildsi­ gnal-Verarbeitungsschaltung 225 und eine Videoschaltung (Videoaufnahme) 226. Die Signalvorverarbeitungsschaltung 223 ist über die Signalleitung 14a an die CCD 14 des Endoskops 1 angeschlossen. Der RGB-Speicher 224 ist mit den Ausgangsanschlüssen der Signalvorverarbeitungsschaltung 223 verbunden. Die Bildsignal-Verarbeitungsschaltung 225 ist an die Ausgangsanschlüsse des RGB- Speichers 224 angeschlossen. Die mit den Ausgangsanschlüssen der Bildsignal- Verarbeitungsschaltung 225 verbundene Videoschaltung 226 ist an den Monitor 3 anschließbar. Nebenbei sind die Signalvorverarbeitungsschaltung 223, der RGB- Speicher 224, die Bildsignal-Verarbeitungsschaltung 225 sowie die Videoschal­ tung 226 über eine Signalleitung 100 an den Zeitsteuergenerator 222 ange­ schlossen.

Sind der Umschaltspiegel 213 und das Drehfilter C auf den Zustand der Normal­ beobachtung eingestellt, so führt die Signalvorverarbeitungsschaltung 223 fol­ gende Operationen durch. Von den aus der CCD 14 übertragenen Bildsignalen erhält die Signalvorverarbeitungsschaltung 223 diejenigen Signale, die erhalten werden, wenn blaues Licht, grünes Licht oder rotes Licht durch die Zerstreu­ ungslinse 12a des Beleuchtungssystems 12 ausgesendet werden, und die Si­ gnalvorverarbeitungsschaltung 223 läßt diejenigen Bildsignale gleichsam fallen, die während der Aussendung des Weißlichtes erhalten werden. Dann verarbeitet die Signalvorverarbeitungsschaltung 223 die einzelnen, während der Aussendung des blauen, des grünen und des roten Lichtes erhaltenen Bildsignale gemäß einer vorgegebenen Technik, um deren Format von analog nach digital zu wandeln. Die durch diese Wandlung erhaltenen digitalen Bilddaten werden in Bereichen des RGB-Speichers 224 gespeichert, die Blau, Grün bzw. Rot zuge­ ordnet sind.

Sind der Umschaltspiegel 213 und das Drehfilter C auf den Fluoreszenzbeob­ achtungszustand eingestellt, so verarbeitet die Signalvorverarbeitungsschaltung 223 die aus der CCD 14 übertragenen Bildsignale gemäß einer vorgegebenen Technik, um deren Formate von analog nach digital zu wandeln. Die durch diese Wandlung erhaltenen digitalen Bilddaten werden zur gleichen Zeit in alle Berei­ che für B, G und R in dem RGB-Speicher 224 gespeichert. In diesem Fall werden die in diesen Bereichen gespeicherten digitalen Bilddaten als monochrome Bild­ daten verarbeitet.

Die Bildsignal-Verarbeitungsschaltung 225 liest die in dem RGB-Speicher 224 gespeicherten digitalen Bilddaten in einer vorbestimmten zeitlichen Festlegung aus und verarbeitet diese so, daß Bilddarstellungssignale erzeugt werden. Die Bilddarstellungssignale werden an die Videoschaltung 226 übertragen. Die Vi­ deoschaltung 226 fängt die Bilddarstellungssignale ein und stellt diese auf dem Monitor 3 dar.

Der Prozessor 22 enthält weiterhin eine OCT-Signalvorverarbeitungsschaltung (OCT-Erststufen-Signalverarbeitungsschaltung) 227, einen OCT-Speicher 228, und eine OCT-Bildsignal-Verarbeitungsschaltung 229. Die OCT-Signalvorverar­ beitungsschaltung 227 ist an den OCT-Teil 23 angeschlossen. Die OCT-Signal­ vorverarbeitungsschaltung 227 verarbeitet als Signalprozessor die aus dem später erläuterten OCT-Teil 23 übertragenen Signale und wandelt deren Format von analog nach digital. Die resultierenden Signale werden in dem OCT-Speicher 228 gespeichert. Die OCT-Bildsignal-Verarbeitungsschaltung 229 liest die in dem OCT-Speicher 228 gespeicherten Daten mit einer vorbestimmten zeitlichen Festlegung aus und verarbeitet diese zu Bilddarstellungssignalen. Die Bilddar­ stellungssignale werden an die Videoschaltung 226 übertragen. Die Videoschal­ tung 226 fängt die Bilddarstellungssignale ein und stellt sie auf dem Monitor 3 dar.

Im folgenden wird der OCT-Teil 23 erläutert. Fig. 2 zeigt die optischen Wege, d. h. die Strahlengänge indem OCT-Teil 23 in perspektivischer Darstellung. Der OCT- Teil 23 ist ein Mechanismus, mit dem man nach den Prinzipien der optischen Kohärenztomografie, kurz OCT, tomografische Bilder der Innenwand der Körper­ höhle in Bereichen erhält, die unter der Oberfläche liegen. Der OCT-Teil 23 hat eine Superluminiszenzdiode 231, kurz SLD, einen Fotodetektor 232, einen Refe­ renzspiegel 233, einen Spiegelantriebsmechanismus 234 und eine Abtaststeuer­ schaltung 235.

Die SLD 231 ist eine Lichtquelle, die Licht aussendet, das im nahen Infrarotbe­ reich liegt und schwach kohärent ist. Das von der SLD 231 ausgesendete Licht hat eine extrem kurze Kohärenzlänge in der Größenordnung von beispielsweise 10 bis 1000 µm. Der aus einer Fotodiode bestehende Fotodetektor 232 ist an die in dem Prozessor 22 vorgesehene OCT-Signalvorverarbeitungsschaltung 227 angeschlossen.

Der Spiegelantriebsmechanismus 234 ist als Einstellmechanismus für die opti­ sche Weglänge dazu bestimmt, den als reflektierendes Element dienenden Refe­ renzspiegel 233 schnell zu bewegen. Der Spiegelantriebsmechanismus 234 ist an den in dem Prozessor 22 vorgesehenen Zeitsteuergenerator 222 angeschlossen. Die Abtaststeuerschaltung 235 ist mit der OCT-Abtasteinheit 15 in dem Endoskop 1 und mit dem Zeitsteuergenerator 222 in dem Prozessor 22 verbunden.

Der OCT-Teil 23 enthält einen ersten Lichtwellenleiter F1, einen zweiten Licht­ wellenleiter F2, einen Optokoppler 238 und ein Piezomodulationselement 239. Die Lichtwellenleiter F1 und F2 bestehen jeweils aus einem Einzelmode-Lichtwel­ lenleiter. Der Optokoppler 238 besteht aus einem Lichtwellenleiter-Koppelele­ ment.

Mit seinem der SLD 231 gegenüberliegenden proximalen Ende ist der als erster Wellenleiter dienende Lichtwellenleiter F1 so durch das Innere des Endoskops 1 geführt, daß sein distales Ende der OCT-Abtasteinheit 15 in dem Endoskop 1 ge­ genüberliegt. Der als zweiter Wellenleiter dienende zweite Lichtwellenleiter F2 ist so durch das Innere des OCT-Teils 23 geführt, daß sein proximales Ende dem Fotodetektor 232 gegenüberliegt. Das distale Ende des zweiten Lichtwellenleiters F2 liegt dem Referenzspiegel 233 gegenüber. Der Referenzspiegel 233 kann von dem Spiegelantriebsmechanismus 234 so angetrieben werden, daß er sich in Längsrichtung des zweiten Lichtwellenleiters F2 hin und her bewegt.

Die Lichtwellenleiter F1 und F2 sind über den Optokoppler 238 optisch miteinan­ der gekoppelt. Die optische Länge ausgehend von dem Optokoppler 238 zu dem distalen Ende des ersten Lichtwellenleiters F1 und die optische Länge ausgehend von dem Lichtwellenleiter 238 zu dem distalen Ende des zweiten Lichtwellenlei­ ters F2 sind so eingestellt, daß sie einander gleich sind. Der erste Lichtwellenlei­ ter F1 ist um den Umfang des über eine zylindrische Form verfügenden Piezomo­ dulationselement 239 gewunden, und zwar an einer bestimmten Stelle auf seinem Weg von dem Optokoppler 238 zu seinem distalen Ende. Das Piezomodulati­ onselement 239 kann wiederholt radiale Expansionen und Kontraktionen mit hoher Geschwindigkeit ausführen, so daß das Licht, das durch den um sich selbst gewundenen Lichtwellenleiter F1 tritt, in Frequenz und Phase moduliert wird.

Bei der eben erläuterten Anordnung bilden die SLD 231, der Fotodetektor 232, der Referenzspiegel 233, die beiden Lichtwellenleiter F1 und F2 und der Opto­ koppler 238 ein Michelson-Interferometer. Ist das distale Ende des Einführteils des Endoskops dem Objekt, d. h. der Innenwand der Körperhöhle, gegenüberlie­ gend angeordnet, kann so der die eben genannten Vorrichtungen enthaltende OCT-Teil 23 tomografische Bilder des Objektes aufnehmen. Im folgenden werden die Prinzipien erläutert, nach denen ein solches tomografisches Bild erhalten werden kann.

Das von der SLD 231 ausgesendete, schwach kohärente Licht gelangt in den ersten Lichtwellenleiter F1. Das Licht wird durch den Optokoppler 238 zweigeteilt, um so zu den jeweiligen distalen Enden des ersten und des zweiten Lichtwellen­ leiters F1, F2 voranzuschreiten. Das in dem ersten Lichtwellenleiter F1 laufende Licht wird in der OCT-Abtasteinheit 15 des Endoskops 1 in später gezeigter Weise abgelenkt und aus dem Endoskop 1 ausgesendet. Das ausgesendete Licht wird von dem Gewebe an der Oberfläche und in verschiedenen Tiefen unterhalb der Oberfläche der Körperhöhlenwand reflektiert. Ein gewisser Anteil des reflek­ tierten Lichtes gelangt wieder in das Endoskop 1, tritt durch die OCT-Abtastein­ heit 15 wieder in den Lichtwellenleiter F1 ein und läuft als Meßlicht weiter zu dem Optokoppler 238. Unterdessen wird das Licht, das von dem Optokoppler 238 zum Zwecke des Eintritts in den zweiten Lichtwellenleiter F2 halbiert worden ist, von dem distalen Ende des Lichtwellenleiters ausgesendet und an dem Referenzspie­ gel 233 reflektiert. Das an dem Referenzspiegel 233 reflektierte Licht gelangt wieder in den zweiten Lichtwellenleiter F2 und läuft als Referenzlicht weiter zu dem Optokoppler 238.

Das in dem ersten Lichtwellenleiter F1 laufende Meßlicht und das in dem zweiten Lichtwellenleiter F2 laufende Referenzlicht interferieren in dem Optokoppler 238 miteinander. Das Meßlicht kommt an dem Optokoppler 238 mit einer gewissen zeitlichen Ausdehnung an, da es aus Lichtstrahlen besteht, die in verschiedenen Gewebetiefen unterhalb der Oberfläche der Körperhöhlenwand reflektiert worden sind. So kommt der an der Oberfläche der Körperhöhlenwand reflektierte Licht­ strahl an dem Optokoppler 238 früher an als solche Strahlen, die in Schichten reflektiert werden, die tiefer als die Oberfläche liegen. Letztgenannte Strahlen kommen also an dem Optokoppler 238 mit einer gewissen Verzögerung an. Dagegen erreicht das Referenzlicht den Optokoppler 238 mit einer geringen zeitli­ chen Ausdehnung, da es an dem Referenzspiegel 233 reflektiert worden ist. Von dem Meßlicht interferieren also diejenigen Lichtstrahlen tatsächlich mit dem Referenzlicht, die einen optischen Weg zurückgelegt haben, der gleich der Strecke ausgehend von dem Optokoppler 238 über den zweiten Lichtwellenleiter F2 zu dem Referenzspiegel 233 ist. Von dem Meßlicht verursachen also nur diejenigen Lichtstrahlen tatsächlich eine Interferenz mit dem Referenzlicht, die an einer Schicht in einer bestimmten Tiefe unterhalb der Oberfläche der Körper­ höhlenwand reflektiert worden sind.

Die in dem Optokoppler 238 die Interferenz verursachenden Lichtstrahlen, d. h. das Interferenzlicht, laufen dann in dem Lichtwellenleiter F2 zu dessen proxima­ lem Ende und werden von dem Fotodetektor 232 erfaßt. Ändert der Spiegelan­ triebsmechanismus 234 die Position des Referenzspiegels 233, so variiert also die optische Weglänge für das Referenzlicht, wodurch die Meßstelle der Körper­ höhlenwand in Bezug auf die Tiefe verschoben wird. In Abhängigkeit des Zustan­ des des unter der Oberfläche der Körperhöhlenwand liegenden Gewebes unter­ scheiden sich die reflektierten Strahlen in ihrer Intensität. Auf diese Weise erhält man in einem Bereich ausgehend von der Oberfläche der Innenwand der Körper­ höhle bis zu einer vorgegebenen Tiefe ein eindimensionales tomografisches Bild entsprechend der Intensitätsverteilung der an dem Gewebe reflektierten Licht­ strahlen.

Wie vorstehend beschrieben, gibt der Fotodetektor 232 ein dem Interferenzlicht entsprechendes Signal sowie ein dem nicht interferierenden Licht entsprechen­ des, niederpegeliges Rauschen aus. Geringe Signal-Rausch-Verhältnisse können eine hochgenaue Signalgewinnung verhindern. Angesichts dessen wird vorlie­ gend ein optisches Heterodyn-Erfassungsverfahren eingesetzt, um das Signal- Rausch-Verhältnis zu verbessern. Das durch den ersten Lichtwellenleiter F1 laufende Licht wird nämlich durch das Piezomodulationselement 239 in Frequenz und Phase demoduliert. Dadurch werden geringe Abweichungen in Frequenz und Phase zwischen Meßlicht und Referenzlicht erzeugt, wodurch in dem Interferenz­ licht Schwebungen verursacht werden. Wird das Interferenzlicht in diesem Zu­ stand von dem Fotodetektor 232 empfangen, gibt dieser ein Schwebungssignal aus. Die OCT-Signalvorverarbeitungsschaltung 227 in dem Prozessor 22 kann das von dem Fotodetektor 232 ausgegebene Schwebungssignal demodulieren, um so die Signalkomponente mit hoher Genauigkeit zu extrahieren. Die OCT- Signalvorverarbeitungsschaltung 227 führt weiterhin eine A/D-Wandlung an dem demodulierten und extrahierten Signal aus und speichert das resultierende Signal in dem OCT-Speicher 228.

Um ein zweidimensionales tomografisches Bild zu erhalten, muß die eben erläu­ terte tiefengerichtete Abtastung an mehreren Abtastpunkten ausgeführt werden, die virtuell über die Innenwand der Körperhöhle verteilt sind. Dies macht es erforderlich, daß die Stelle auf der Körperhöhlenwand, die mit dem aus dem ersten Lichtwellenleiter F1 ausgesendeten, schwach kohärenten Licht bestrahlt wird, innerhalb eines vorbestimmten Bereichs bewegt wird. Die OCT-Abtasteinheit 15 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist in der Lage, die Bestrah­ lungsstelle des schwach kohärenten Lichtes innerhalb einer vorgegebenen Ebene auf der Körperhöhlenwand zu bewegen. Im folgenden wird diese OCT-Abtastein­ heit 15 unter Bezugnahme auf die Fig. 3, 4 und 5 im Detail erläutert.

Fig. 3 zeigt den Bereich nahe dem distalen Ende des Endoskops 1 in einem Schnitt längs einer Ebene, die parallel zu dessen Mittelachse verläuft. Fig. 4 ist ein Querschnitt entlang der in Fig. 3 dargestellten Linie IV-IV. Fig. 5 ist eine Darstellung in Blickrichtung V (vgl. Fig. 3).

Der Einführteil des Endoskops 1 hat an seinem distalen Ende ein Gehäuse 11. Das Gehäuse 11 hat eine im wesentlichen zylindrische Form. In Fig. 3 ist das Gehäuse 11 lediglich in seiner Außenform angedeutet. In Fig. 5 ist das Gehäuse 11 weggelassen.

Das Gehäuse 11 hat an den Umfangsabschnitten seiner Endfläche glatte, abge­ rundete Kanten. Die OCT-Abtasteinheit 15 befindet sich in dem Gehäuse 11, und zwar nahe dessen distalem Ende. Das Gehäuse 11 hat also die Funktion eines Haltemechanismus für die als optisches Abtastsystem dienende OCT-Abtastein­ heit 15. Der erste Lichtwellenleiter F1 ist von dem OCT-Teil 23 aus so durch das Endoskop 1 geführt, daß sein distales Ende der OCT-Abtasteinheit 15 gegen­ überliegt.

Die OCT-Abtasteinheit 15 hat längs des Strahlenganges in nachstehender Rei­ henfolge eine Kollimatorlinse 151, einen Polygonspiegel 152 und eine fθ-Linse 153, die als optisches fθ-Element dient.

Die Kollimatorlinse 151 hat eine Form äquivalent zu der einer rotationssymmetri­ schen, plankonvexen Linse, die mit Seitenflächen abgekantet ist, die ein gerades, zur optischen Achse der Linse koaxiales Prisma bilden. Die Kollimatorlinse 151 ist so angeordnet, daß der Brennpunkt auf der Seite ihrer konvexen Fläche mit der Mitte des distalen Endes des Lichtwellenleiters F1 zusammenfällt und ihre opti­ sche Achse koaxial zur Achse des Lichtwellenleiters F1 ist. Die Kollimatorlinse 151 kollimiert so das von dem Lichtwellenleiter F1 ausgesendete Licht. Nebenbei arbeitet die Kollimatorlinse 151 als optisches Einführelement, welches das aus dem Lichtwellenleiter F1 stammende Licht in die OCT-Abtasteinheit 15 einführt.

Der Polygonspiegel 152 hat einen Aufbau ähnlich dem eines hexagonalen Pris­ mas. Die einzelnen Seitenflächen des Polygonspiegels 152 sind als Reflexions­ flächen Mn ausgebildet, wobei n die Flächennummer angibt (n = 1, 2, . . ., 6). Der Aufbau des Polygonspiegels 152 wird später im Detail erläutert. Der Polygonspie­ gel 152 ist drehbar an einer Rotationsachse 152a gehalten, die durch die Mitte des Polygonspiegels 152 verläuft. Die Rotationsachse 152a ist senkrecht zur Mittelachse des Gehäuses 11 ausgerichtet. Ein Kegelrad 155 ist an einem Ende der Rotationsachse 152a des Polygonspiegels 152 befestigt. Das Kegelrad 155 steht mit einem weiteren Kegelrad 156 in Eingriff, die an einem Ende einer paral­ lel zur Mittelachse des Gehäuses 11 verlaufenden Antriebswelle 157 befestigt ist. Das andere Ende der Antriebswelle 157 ist an einen Abtastmotor 158 gekoppelt, der durch die Abtaststeuerschaltung 235 angesteuert wird.

Die fθ-Linse 153 hat eine Form äquivalent der einer rotationssymmetrischen, plankonvexen Linse mit fθ-Charakteristik, wobei die Linse mit Seitenflächen abgekantet ist, die ein gerades, zur optischen Achse der Linse koaxiales Prisma bilden. Mit fθ-Charakteristik ist damit eine Charakteristik gemeint, bei der eine Bildhöhe h proportional zu einem Winkel θ ist, der von einem Hauptstrahl des eintretenden Lichtes und der optischen Achse der Linse eingeschlossen wird. Die fθ-Linse 153 ist so befestigt, daß von den beiden Paaren ihrer einander gegen­ überliegenden Seitenflächen das Paar der breiteren Seitenflächen senkrecht zur Rotationsachse 152a des Polygonspiegels 152 und parallel zur Mittelachse des Gehäuses 11 ausgerichtet ist, daß das andere Paar der schmaleren Seitenflä­ chen parallel zur Rotationsachse 152a des Polygonspiegels 152 ausgerichtet ist, und daß ihre ebene, zur optischen Achse senkrechte Fläche dem Polygonspiegel 152 gegenüberliegt. Die fθ-Linse 153 bildet zudem mit der Kollimatorlinse 151 ein afokales optisches System. Die fθ-Linse 153 bündelt an dem Polygonspiegel 152 reflektiertes, paralleles Licht so, daß außerhalb des Endoskops 1 ein Lichtpunkt erzeugt wird. Die fθ-Linse 153 arbeitet als optisches Aussendeelement, welches das an dem Polygonspiegel 152 reflektierte Licht in einen Raum außerhalb des Endoskops aussendet.

Im folgenden wird der Aufbau des in der OCT-Abtasteinheit 15 vorgesehenen Polygonspiegels 152 beschrieben. Ein herkömmlicher Polygonspiegel ist so ausgebildet, daß er die Form eines geraden Prismas, z. B. eines hexagonalen Prismas hat und jede seiner Seitenflächen eine Reflexionsfläche bilden. Infolge der eingeschränkten Maschinengenauigkeit tritt jedoch zwangsläufig eine Facet­ tenverkippung auf. Mit Facettenverkippung ist dabei gemeint, daß die tatsächliche Reflexionsfacette gegenüber der Sollrichtung der Reflexionsfläche verkippt ist. Diese Facettenverkippung ist üblicherweise in einem Bereich innerhalb 0,01° steuerbar. Dagegen ist der Polygonspiegel 152 des vorliegenden Ausführungs­ beispiels so geformt, daß jede der Reflexionsflächen Mn bewußt mit einem be­ stimmten Winkel gegenüber den Seitenflächen eines hexagonalen Referenzpris­ mas verkippt ist. Während die auf einem herkömmlichen Polygonspiegel zwangsläufig auftretenden Facettenverkippungen in der Größenordnung von Bogensekunden liegen, sind die Reflexionsflächen des Polygonspiegels 152 so ausgebildet, daß sie in der Größenordnung von Graden verkippt sind.

Fig. 6 zeigt den Aufbau des Polygonspiegels 152 in perspektivischer Darstellung. In Fig. 6 ist ein hexagonales Prisma H als gerades Referenzprisma zusammen mit einer Reflexionsfläche Mn des Polygonspiegels 152 gezeigt. Bezeichnet man eine Seitenfläche des hexagonalen Prismas H als Referenzseitenfläche, so fällt die Reflexionsfläche Mn mit einer Ebene zusammen, die um einen bestimmten Winkel ξn, nämlich einem Kippwinkel der Reflexionsfläche Mn gegenüber der Mittelachse des Polygonspiegels 152, um die Mittellinie R der Referenzseitenfläche gedreht ist, die senkrecht zur Mittelachse des hexagonalen Prismas H angeordnet ist. Der Wert des Winkels ξn hängt von den einzelnen Flächen (n = 1, 2, . . ., 6) ab.

Im folgenden wird davon ausgegangen, daß die vertikalen Beziehungen in Fig. 6 identisch denen in Fig. 5 sind. Es wird weiter davon ausgegangen, daß ein Kipp­ winkel ξn mit positiver Polarität versehen ist, wenn die Reflexionsfläche Mn so verkippt ist, daß ihre obere Kante außerhalb der Referenzseitenfläche des hexagonalen Prismas H und ihre untere Kante innerhalb der Referenzseitenfläche des hexagonalen Prismas H liegt, wie in Fig. 6 gezeigt ist. Dagegen wird im folgenden vorausgesetzt, daß der Kippwinkel ξn mit negativer Polarität versehen ist, wenn die obere Kante der Reflexionsfläche Mn innerhalb und die untere Kante der Reflexionsfläche Mn außerhalb der Referenzseitenfläche des hexagonalen Prismas H liegt, womit gerade der zu Fig. 6 entgegengesetzte Zustand vorliegt.

Fig. 7 zeigt ein Diagramm mit den Kippwinkeln ξn für die jeweiligen Reflexionsflä­ chen Mn unter oben angegebenen Voraussetzungen. Wie in Fig. 7 gezeigt, haben die Reflexionsflächen Mn folgende Kippwinkel ξn: M1: ξ1 = -2,5°; M2: ξ2 = - 1,5°; M3: ξ3 = -0,5°; M4: ξ4 = +0,5°; M5: ξ5 = +1,5° und M6: ξ6 = +2,5°. Die Refle­ xionsflächen Mn unterscheiden sich also voneinander in ihrem Kippwinkel ge­ genüber der Mittelachse des Polygonspiegels 152.

In der OCT-Abtasteinheit 15 mit dem eben erläuterten Aufbau wird das von dem Lichtwellenleiter F1 ausgesendete Licht von der Kollimatorlinse 151 gebündelt und schreitet weiter zu dem Polygonspiegel 152 voran. Das Licht wird dann an ei­ ner der an dem Polygonspiegel 152 ausgebildeten Reflexionsfläche Mn reflektiert und daraufhin von der fθ-Linse 153 so konzentriert, daß außerhalb des Endo­ skops 1 ein Lichtfleck erzeugt wird.

Zur gleichen Zeit dreht der Abtastmotor 158 die Antriebswelle 157 mit konstanter Geschwindigkeit, wodurch der Polygonspiegel 152 über die Kegelräder 156, 155 ebenfalls mit konstanter Geschwindigkeit gedreht wird. Infolgedessen tritt das nacheinander an den einzelnen Reflexionsflächen des Polygonspiegels 152 reflektierte Licht durch die fθ-Linse 153 und tastet so die Körperhöhlenwand außerhalb des Endoskops 1 ab. Das Licht, das die Körperhöhlenwand während der von einer Reflexionsfläche Mn des Polygonspiegels 152 verursachten Abta­ stung bestrahlt, erzeugt mit seiner Spur eine Abtastlinie.

Die einzelnen Reflexionsflächen Mn des Polygonspiegels 152 sind in dem erläu­ terten Ausführungsbeispiel um bestimmte Kippwinkel ξn gegenüber der Mittel­ achse des hexagonalen Referenzprismas H verkippt. Deshalb sind die Abtastlinie, die durch die Abtastung mit dem an einer Reflexionsfläche Mn des Polygonspie­ gels 152 reflektierten Licht erzeugt wird, und die Abtastlinie, die durch die durch die nächste Reflexionsfläche Mn bewirkte Reflexion erzeugt wird, parallel zuein­ ander verschoben. Die einzelnen Abtastlinien, die in Richtung senkrecht zur Ebene nach Fig. 4 erzeugt werden, sind in Fig. 4 längs der lateralen Richtung gegeneinander verschoben. Je größer der Wert des Kippwinkels ξn einer Refle­ xionsfläche Mn ist, desto näher ist die Abtastlinie, die durch das an der Refle­ xionsfläche Mn reflektierte Licht erzeugt wird, in Fig. 4 zur rechten Seite hin verschoben.

In diesem Zustand rotiert der Polygonspiegel 152 bezogen auf Fig. 3 im Ge­ genuhrzeigersinn, so daß die Reflexionsflächen Mn des Polygonspiegels 152 in der Reihenfolge ihrer Flächennummern Umdrehungen vollziehen, um das von der Kollimatorlinse 151 ausgesendete Licht zu reflektieren und es so über die Kör­ perhöhlenwand abtasten zu lassen. Vollziehen die Reflexionsflächen Mn zum Zwecke der Lichtabtastung ihre Umdrehungen in der Reihenfolge der Flächen­ nummern (M1 → M2 → M3 → M4 → M5 → M6), so verschiebt sich die entspre­ chende Abtastlinie in Fig. 4 von links nach rechts. Mit Vollenden der Abtastung durch die Reflexionsfläche M6 wird dann wiederum mit der Abtastung durch die Reflexionsfläche M1 begonnen, um die Abtastzeile in Fig. 4 an die am weitesten links gelegene Position zurückzuführen. Folglich wird also in einer Ebene, die im wesentlichen parallel zur Oberfläche der Körperhöhlenwand ist, ein im wesentli­ chen rechteckiger Bereich virtuell mit den durch die einzelnen Reflexionsflächen erzeugten Abtastlinien abgedeckt, wobei die Längsseiten dieses Bereichs von der durch die Reflexionsfläche M1 erzeugten Abtastlinie und der von der Reflexions­ fläche M6 erzeugten Abtastlinie gebildet werden. Wie in Fig. 7 gezeigt, nimmt der Kippwinkel ξn in Schritten eines vorgegebenen Verstellwinkels (1,0°) von der Reflexionsfläche M1 zur Reflexionsfläche M6 zu. Die Abtastlinien, die von den an den jeweiligen Reflexionsflächen Mn des Polygonspiegels 152 reflektierten Licht­ strahlen erzeugt werden, sind also an der Körperhöhlenwand in regelmäßigen Abständen voneinander ausgerichtet. Die vorstehend erläuterten, in die Tiefe gerichteten Abtastungen sind an jedem Abtastpunkt auf jeder der sechs Abtastli­ nien auszuführen, wobei die Abtastlinien in regelmäßigen Abständen parallel zueinander ausgerichtet sind. So sind die Abtastpunkte zweidimensional verteilt.

Ein Teil des Lichtes, das an jedem Punkt der über die Körperhöhlenwand er­ zeugten Linien reflektiert wird, gelangt als Meßlicht zurück in das Endoskop 1 und durchläuft den Strahlengang in umgekehrter Richtung. Das Meßlicht tritt also in nachstehender Reihenfolge durch die fθ-Linse 153, den Polygonspiegel 152 und die Kollimatorlinse 151 und gelangt dann in den Lichtwellenleiter F1. Unterdessen bewegt der Spiegelantriebsmechanismus 234 des in der externen Einheit 2 vor­ gesehenen OCT-Teils 23 den Referenzspiegel 233 in Richtung parallel zur Achse des Lichtwellenleiters F2 schnell hin und her. Zu jedem Moment, zu dem davon ausgegangen wird, daß der Polygonspiegel 152 anhält, vollzieht der Referenz­ spiegel 233 schnell eine Hin- und Herbewegung. Dadurch wird es möglich, an einem bestimmten Abtastpunkt auf einer bestimmten Abtastlinie eine Abtastung durchzuführen, die von der Oberfläche der Körperhöhlenwand bis in eine vorbe­ stimmte Meßtiefe, z. B. 2 mm, reicht. Dieser Vorgang wird wiederholt, um über die Gesamtheit der auf einer bestimmten Abtastlinie in regelmäßigen Abständen virtuell angeordneten Abtastpunkte die in die Tiefe gerichtete Abtastung durch­ zuführen. Weiterhin wird dieser Vorgang für aufeinanderfolgende Abtastlinien wiederholt, wodurch die in die Tiefe gerichtete Abtastung an allen Abtastpunkten in dem vorbestimmten rechteckigen Bereich vollendet wird. Auf diese Weise erhält man ein dreidimensionales tomografisches Bild.

Die Zerstreuungslinse 12a des Beleuchtungssystems 12 und die Objektivlinse des Objektivsystems 13 sind nahe der fθ-Linse 153 angeordnet, was aus Gründen der einfacheren Darstellung jedoch nicht explizit gezeigt ist.

Im folgenden wird die Funktionsweise des Endoskopsystems mit dem eben er­ läuterten Aufbau beschrieben. Zu Beginn schaltet der Benutzer die externe Ein­ heit 2 ein, um so die Weißlichtquelle 211 und die Anregungslichtquelle 212 auf­ leuchten zu lassen. In diesem Anfangsstadium befinden sich der Umschaltspiegel 213 und das Drehfilter C im Normalbeobachtungszustand. Infolgedessen erreicht nur Weißlicht aus der Weißlichtquelle 211 die Blende 212 und die Kondensor­ linse Lc.

Der Drehfilter-Steuermechanismus 216 führt nun die einzelnen Filter des Drehfil­ ters C in den Strahlengang ein. Das durch die Kondensorlinse Lc tretende Weiß­ licht wird deshalb nacheinander in blaues Licht, grünes Licht, rotes Licht und wieder Weißlicht gewandelt und auf das proximale Ende des Lichtleiters 12b gebündelt. Das auf den Lichtleiter 12b treffende Licht wird durch diesen geführt und durch die Zerstreuungslinse 12a ausgesendet. Im Ergebnis wird also das Beleuchtungslicht, d. h. das blaue Licht, das grüne Licht, das rote Licht und das Weißlicht durch die Zerstreuungslinse 12a in zeitlicher Aufeinanderfolge ausge­ sendet.

Der Benutzer führt dann den Einführteil des Endoskops 1 in die Körperhöhle des Patienten ein. Liegen die Zerstreuungslinse 12a des Beleuchtungssystems 12, die Objektivlinse 13a des Objektivsystems 13 und die fθ-Linse 153 der OCT- Abtasteinheit 15 dem zu beobachtenden Objekt, d. h. der Körperhöhlenwand, gegenüber, so beleuchtet das durch die Zerstreuungslinse 12a ausgesendete Beleuchtungslicht die Körperhöhlenwand in zeitlicher Aufeinanderfolge. Die Bilder der Körperhöhlenwand, die nacheinander mit dem Beleuchtungslicht beleuchtet worden ist, werden dann durch das Objektivsystem 13 auf der Bildaufnahmeebe­ ne der CCD 14 erzeugt. Die CCD 14 wandelt die Bilder der Körperhöhlenwand in Bildsignale und sendet diese an die Signalvorverarbeitungsschaltung 223. Die Signalvorverarbeitungsschaltung 223 empfängt die Bildsignale und hält lediglich diejenigen Bildsignale, die erhalten worden sind, wenn blaues Licht, grünes Licht, rotes Licht durch die Zerstreuungslinse 12a ausgesendet worden ist. Diejenigen Bildsignale, die während der Aussendung von Weißlicht erhalten worden sind, werden an dieser Stelle gleichsam fallengelassen. Die Signalvorverarbeitungs­ schaltung 223 führt dann an den einzelnen gehaltenen Bildsignalen eine Verstär­ kung sowie andere Signalverarbeitungsoperationen und daraufhin eine Analog- Digital-Wandlung aus. Die durch diese Wandlung erhaltenen digitalen Bilddaten werden nacheinander in die jeweiligen Bereiche für Blau, Grün und Rot gespei­ chert, die in dem RGB-Speicher 224 vorgesehen sind. Insbesondere werden die digitalen Bilddaten, die auf denjenigen Bilddaten basieren, die bei Aussendung von blauem Licht durch die Zerstreuungslinse 12a erhalten worden sind, in einem B-Bereich in dem RGB-Speicher 224 gespeichert. Die digitalen Bilddaten, die auf denjenigen Bildsignalen basieren, die bei Aussendung von grünem Licht erhalten worden sind, werden in einem G-Bereich in dem RGB-Speicher 224 gespeichert. Schließlich werden die digitalen Bilddaten, die auf denjenigen Bildsignalen basieren, die bei Aussendung von rotem Licht erhalten worden sind, in einem R- Bereich in dem RGB-Speicher 224 gespeichert.

Die Bildsignal-Verarbeitungsschaltung 225 liest die digitalen Bilddaten in dem RGB-Speicher 224 mit einer bestimmten zeitlichen Festlegung aus und verarbei­ tet diese zu Farbbilddarstellungssignalen. Die so erzeugten Farbbilddarstellungs­ signale werden an die Bildaufnahme 226 übertragen. Die Bildaufnahme 226 stellt auf dem Monitor 3 auf Grundlage der Farbbilddarstellungssignale ein übliches Farbbild dar. In diesem Stadium kann der Benutzer die Oberfläche der Körper­ höhlenwand auf dem Monitor 3 beobachten, also eine Normalbeobachtung durchführen.

Schaltet der Benutzer den an der Steuereinheit vorgesehenen Schalter ein und wählt damit die Fluoreszenzbeobachtung, so erfaßt die CPU 221 diese Umschal­ tung und sorgt dann zum einen für eine Ansteuerung des Lichtquellen-Schalt­ steuermechanismus 214 derart, daß der Umschaltspiegel 213 in den Fluores­ zenzbeobachtungszustand umgeschaltet wird, und zum anderen für eine An­ steuerung des Drehfilter-Steuermechanismus 215 derart, daß der Drehspiegel C in den Fluoreszenzbeobachtungszustand gebracht wird. Dadurch wird das Weiß­ licht aus der Weißlichtquelle 211 unterbrochen und das Anregungslicht aus der Anregungslichtquelle 213 dem Lichtleiter 12b zugeführt. Das in den Lichtleiter 12b eingeführte Licht wird durch die Zerstreuungslinse 12a des Endoskops 1 ausge­ sendet, um so die Körperhöhlenwand zu bestrahlen.

Mit Empfang des Anregungslichtes, d. h. des Lichtes im Ultraviolettbereich, sendet das Gewebe auf der Oberfläche der Körperhöhlenwand Eigenfluoreszenz­ strahlung aus, deren Wellenlänge von der des Anregungslichtes verschieden ist. Die Wellenlänge der Eigenfluoreszenzstrahlung liegt dabei im Grünlichtbereich. Gewebe mit einer Schädigung, die von Krebs, einem Tumor oder dergleichen herrührt, weist eine Eigenfluoreszenzstrahlung auf, die schwächer ist als die normalen Gewebes. Zusammen mit dem an der Körperhöhlenwand reflektierten Anregungslicht gelangt die Eigenfluoreszenzstrahlung in das Objektivsystem 13. Das Objektivsystem 13 unterbricht das Anregungslicht mit seinem Sperrfilter, so daß allein die Eigenfluoreszenzstrahlung übertragen wird. Dann bündelt des Objektivsystem 13 die Eigenfluoreszenzstrahlung auf die Bildaufnahmeebene der CCD 14. Auf der Bildaufnahmeebene der CCD 14 wird so ein Eigenfluoreszenz­ bild erzeugt.

Die CCD 14 wandelt dieses Bild in Bildsignale und überträgt diese an die Signal­ vorverarbeitungsschaltung 223. Die Signalvorverarbeitungsschaltung 223 emp­ fängt die Bildsignale und führt an ihnen eine Verstärkung und andere Signalver­ arbeitungsoperationen durch, bevor es eine A/D-Wandlung vornimmt. Die durch die Wandlung erhaltenen digitalen Bilddaten werden zur gleichen Zeit in alle in dem RGB-Speicher 224 vorgesehenen Bereiche für B, G und R geschrieben. Die Bildsignal-Verarbeitungsschaltung 225 liest die in dem RGB-Speicher 224 ge­ speicherten digitalen Bilddaten mit einer vorbestimmten zeitlichen Festlegung aus und verarbeitet diese zu monochromen Bilddarstellungssignalen. Die monochro­ men Bilddarstellungssignale werden an die Videoschaltung 226 übertragen. Die Videoschaltung 226 stellt auf dem Monitor 3 auf Grundlage der eingefangenen monochromen Bilddarstellungssignale ein Fluoreszenzbild dar. In diesem Zu­ sammenhang ist zu erwähnen, daß das Fluoreszenzbild in Bezug auf die Eigen­ fluoreszenzintensität oder dergleichen auch eingefärbt sein kann. In diesem Stadium kann der Benutzer auf dem Monitor 3 den Zustand der von der Körper­ höhlenwand erzeugten Eigenfluoreszenzstrahlung beobachten, also eine Fluo­ reszenzbeobachtung durchführen. Dies ermöglicht es dem Benutzer, eine Stelle zu identifizieren, die eine schwächere Eigenfluoreszenz als andere Stellen zeigt und damit eine hohe Wahrscheinlichkeit hat, von Krebs oder Tumorschädigungen befallen zu sein.

Wird eine Stelle, die in Verdacht steht, geschädigt zu sein, im Rahmen der Nor­ malbeobachtung oder der Fluoreszenzbeobachtung identifiziert, so führt der Benutzer dann zum Zwecke der weiteren Diagnose eine Beobachtung auf Grundlage der tomografischen Bilder aus. Der Benutzer betätigt also die Steuer­ einheit des Endoskops 1, um eine tomografische Aufnahme in die Wege zu leiten, so daß die CPU 221 den OCT-Teil 23 so steuert, daß dessen SLD 231 schwach kohärentes Licht aussendet. Weiterhin steuert die CPU 221 den Spiegelantriebs­ mechanismus 234 und die Abtaststeuerschaltung 235 so an, daß mit der tomo­ grafischen Aufnahme begonnen wird.

Die Abtaststeuerschaltung 235 steuert den Abtastmotor 158 der in dem Endoskop 1 vorgesehenen OCT-Abtasteinheit 15 so an, daß der Polygonspiegel 158 mit konstanter Geschwindigkeit rotiert. In dem in Fig. 3 dargestellten Zustand wird das aus dem distalen Ende des Lichtleiters F1 ausgesendete Licht an der Refle­ xionsfläche M1 des Polygonspiegels 152 auf die fθ-Linse 153 reflektiert. Die fθ- Linse 153 bündelt das auftreffende Licht und erzeugt so auf der Körperhöhlen­ wand einen Lichtfleck. Zu dieser Zeit rotiert der Polygonspiegel 152 mit konstan­ ter Geschwindigkeit. Das an der Reflexionsfläche M1 reflektierte Licht tritt deshalb durch die fθ-Linse 153, um so entlang einer auf der Körperhöhlenwand virtuell ausgebildeten Abtastlinie mit konstanter Geschwindigkeit eine Abtastung durch­ zuführen. Rotiert der Polygonspiegel 152 weiter, wird das von dem distalen Ende des Lichtleiters F1 ausgesendete Licht an der nächsten Reflexionsfläche M2 reflektiert und bildet so eine andere Abtastlinie. Diese Abtastlinie ist in einem vorbestimmten Abstand gegenüber der von der Reflexionsfläche M1 erzeugten Abtastlinie parallel verschoben. So werden die den Reflexionsflächen Mn zuge­ ordneten Abtastlinien jeweils gegenüber der unmittelbar zuvor erzeugten Abtastli­ nie in dem vorgegebenen Abstand parallel verschoben. Der von den Abtastlinien abgedeckte rechteckige Bereich wird also aufeinanderfolgend abgetastet.

Unterdessen bewegt der Spiegelantriebsmechanismus 234 den Referenzspiegel 233 in Längsrichtung des Lichtleiters F2 mit hoher Geschwindigkeit hin und her. Der Spiegelantriebsmechanismus 234 und die Abtaststeuerschaltung 235 sind auf Grundlage der aus dem Zeitsteuergenerator 222 stammenden Referenzsignale miteinander synchronisiert. Dies ermöglicht an jedem Abtastpunkt einer jeden Abtastlinie eine Abtastung, die von der Oberfläche der Körperhöhlenwand bis in eine vorbestimmte Meßtiefe, z. B. 2 mm, reicht.

In Realität wird die tiefenwärts gerichtete Abtastung an jedem Abtastpunkt an einer Position gestartet, die dem Endoskop 1 näher ist also die Oberfläche der Körperhöhlenwand. Weiterhin wird die Abtastung bis in eine Tiefenposition durchgeführt, die tiefer liegt als die vorbestimmte Meßtiefe. Während der Abta­ stung zeichnet die OCT-Signalvorverarbeitungsschaltung 227 das Ausgangs­ signal des Fotodetektors 232 fortgesetzt auf. Zu diesem Zeitpunkt erfaßt die OCT- Signalvorverarbeitungsschaltung 227 so lange kein Signal, bis die auf die Tiefe bezogene Meßposition an einem Abtastpunkt die Oberfläche der Körperhöhlen­ wand erreicht. Die OCT-Signalvorverarbeitungsschaltung 227 beginnt zu dem Zeitpunkt mit der Erfassung eines Signals, zu dem die auf die Tiefe bezogene Meßposition die Oberfläche der Körperhöhlenwand erreicht. Dann führt die OCT- Signalvorverarbeitungsschaltung 227 einen Nullabgleich mit der Tiefe aus, in der das Signal zum ersten Mal in diesem Abtastpunkt als Oberfläche der Körperhöh­ lenwand erfaßt worden ist. Die OCT-Signalvorverarbeitungsschaltung 227 erkennt die Tiefe, in der das erste Signal erfaßt worden ist, als Oberfläche der Körper­ höhlenwand (Tiefe 0) und richtet die Messung auf diejenigen Signale aus, die in dem Bereich erhalten werden, der mit der oben genannten Position beginnt und bis in eine vorbestimmte Tiefe, z. B. 2 mm, reicht.

Die OCT-Signalvorverarbeitungsschaltung 227 führt dann an den Signalen, die den Gegenstand der Messung bilden, eine Verstärkung, eine Demodulation und eine A/D-Wandlung durch. Die durch diese Verarbeitung erhaltenen Daten wer­ den in dem OCT-Speicher 228 gespeichert. Die OCT-Bildsignalverarbeitungs­ schaltung 229 liest die in dem OCT-Speicher 228 gespeicherten Daten mit einer vorbestimmten zeitlichen Festlegung aus und verarbeitet diese zu Bilddarstel­ lungssignalen. Dies so erzeugten Bilddarstellungssignale werden an die Vi­ deoschaltung 226 übertragen. Die Videoschaltung 226 stellt auf dem Monitor 3 auf Grundlage der eingefangenen Bilddarstellungssignale ein Bild dar. Auf dem Monitor 3 wird also ein tomografisches Bild dargestellt, das von der Oberfläche der Körperhöhlenwand bis in die vorbestimmte Tiefe reicht.

Das tomografische Bild auf dem Monitor 3 wird synchron mit der Rotation des in der OCT-Abtasteinheit 15 vorgesehenen Polygonspiegels 152 aufeinanderfol­ gend aktualisiert. Ein auf dem Monitor 3 in einem bestimmten Moment darge­ stelltes tomografisches Bild ist ein zweidimensionales tomografisches Bild, das von der Oberfläche der Körperhöhlenwand bis zu der vorbestimmten Tiefe unter­ halb der Abtastlinie reicht, die einer bestimmten Reflexionsfläche Mn entspricht. Das tomografische Bild wird so aktualisiert, wenn sich die Abtastlinie zu den nächsten Positionen verschiebt. Der Benutzer kann den Zustand des Gewebes unter der Oberfläche der Körperhöhleninnenwand dreidimensional dadurch er­ kennen, daß er die tomografischen Bilder für eine Rotation des Polygonspiegels 152 kontinuierlich beobachtet. Die Videoschaltung 226 kann diese tomografi­ schen Bilder und das Normalbeobachtungs- oder das Fluoreszenzbeobachtungs­ bild nebeneinander auf dem Monitor 3 darstellen.

Die CPU 221 kann die tomografischen Bilder, die in oben erläuterter Weise nacheinander erhalten werden, in einer nicht dargestellten Speichervorrichtung speichern. Auf Grundlage dieser gespeicherten tomografischen Bilder kann die CPU 221 ein dreidimensionales Bild des Objektes rekonstruieren. Der Benutzer kann das Eingabegerät 4 betätigen, um Befehle an die CPU 221 zu geben, so daß das rekonstruierte dreidimensionale Bild in ein tomografisches Bild gewan­ delt wird, das längs einer beliebigen Ebene aufgenommen ist, und dieses tomo­ grafische Bild auf dem Monitor 3 dargestellt wird.

Durch diese Beobachtungen kann der Benutzer den Zustand der Körperhöhlen­ wand unterhalb der Oberfläche erkennen und so eine schnelle und genaue Dia­ gnose durchführen. So ist es dem Benutzer möglich, allein durch die mit dem Endoskop 1 vorgenommenen Beobachtungen Krebs, kleine Tumore und derglei­ chen im Frühstadium ausfindig zu machen.

Die genaue und schnelle Vollendung der Diagnose versetzt den Benutzer darüber hinaus in die Lage, die erforderlichen Behandlungen entsprechend dem Ergebnis der Diagnose unmittelbar einzuleiten. Es ist sogar möglich, eine Zange, ein La­ serinstrument und/oder andere operative Instrumente durch den durch den Ein­ führteil des Endoskops 1 geführten Instrumentenkanal zu führen, um so unter­ schiedliche Behandlungen durchzuführen. Infolgedessen verringert sich die Belastung des Patienten.

Wie vorstehend erläutert, hat die OCT-Abtasteinheit 15 gemäß dem erläuterten Ausführungsbeispiel den Polygonspiegel 152, der eine zweidimensionale Abta­ stung durchführen kann. Dadurch sind weitere optische Nebenabtastelemente nicht erforderlich. Dagegen kann mit dem herkömmlichen Polygonspiegel, der die Form eines geraden Prismas hat, nur eine eindimensionale Abtastung längs einer vorbestimmten Hauptabtastrichtung vorgenommen werden, wobei die Hauptab­ tastrichtung die Richtung der Abtastlinie ist. Deshalb war bisher ein Galvanospie­ gel oder dergleichen für eine weitere Reflexion des Lichtes an dem Polygonspie­ gel erforderlich, um eine zweidimensionale Abtastung durchzuführen. Die zweidi­ mensionale Abtastung wurde nur durch diesen Galvanospiegel oder dergleichen erreicht, der die Abtastlinie in Nebenabtastrichtung senkrecht zur Hauptabtast­ richtung verschiebt.

Die OCT-Abtasteinheit 15 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel kann eine zweidimensionale Abtastung durchführen, wobei auf optische Nebenabtast­ elemente verzichtet werden kann. Dies ermöglicht einen kompakteren Aufbau als bisher. Durch die Miniaturisierung der OCT-Abtasteinheit 15 können auch die Abmessungen des Einführteils des Endoskops 1 verringert werden, wodurch die Belastung des Patienten reduziert wird.

Zweites Ausführungsbeispiel

Im folgenden wird ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert. Das vorstehend erläuterte erste Ausführungsbeispiel verwendet den Polygonspiegel 152, der basierend auf einem hexagonalen Prisma H als Referenz ausgebildet ist. Dagegen verwendet das modifizierte zweite Ausführungsbeispiel einen Polygon­ spiegel, der basierend auf einer hexagonalen Pyramide H' als Referenz ausgebil­ det ist, wie in Fig. 8 dargestellt ist. Im übrigen ist der Aufbau des zweiten Ausfüh­ rungsbeispiels der gleiche wie der des ersten Ausführungsbeispiels, so daß auf die zugehörige Beschreibung an dieser Stelle verzichtet wird.

Die als Referenz für den Polygonspiegel 152 dienende hexagonale Pyramide H' hat eine reguläre hexagonale Basis und mehrere identische gleichschenklige, trapezförmige Seitenflächen. Der Polygonspiegel 152 hat sechs Reflexionsflä­ chen Mn'. Bezeichnet man eine Seitenfläche der hexagonalen Pyramide H' als Referenzseitenfläche, so fällt die Reflexionsfläche Mn' mit einer Ebene zusam­ men, die um einen vorbestimmten Kippwinkel ξn' um die Mittellinie R' der Refe­ renzseitenfläche gedreht ist, die senkrecht zur Mittelachse der hexagonalen Pyramide H' angeordnet ist. Der Wert des Kippwinkels ξn' hängt von der einzel­ nen Reflexionsfläche Mn' ab. Da der Polygonspiegel 152 mit der hexagonalen Pyramide H' als Basisform gefertigt ist, haben alle Reflexionsflächen Mn' Kippwin­ kel identischer Polarität bezüglich der Mittelachse des Polygonspiegels 152.

Das zweite Ausführungsbeispiel hat infolge der Verwendung des wie eben erläu­ tert aufgebauten Polygonspiegels 152 die gleichen Funktionen und Wirkungen wie das erste Ausführungsbeispiel.

Zusammenfassend läßt sich feststellen, daß der Polygonspiegel und das optische Abtastsystem gemäß der Erfindung eine zweidimensionale Abtastung mit einem vergleichsweise einfachen Aufbau ermöglichen.

Außerdem erhält man mit dem Endoskopsystem nach der Erfindung ein tomogra­ fisches Bild in einem dreidimensionalen Bereich, der von der Oberfläche des Objektes bis in eine vorbestimmte Tiefe unterhalb eines vorgegebenen, auf dem Objekt ausgebildeten zweidimensionalen Bereichs reicht. Der Benutzer ist so in die Lage versetzt, auch eine Schädigung unterhalb der Oberfläche des Objektes genau und schnell zu identifizieren.

Claims (13)

1. Endoskopsystem mit
einem ersten Wellenleiter (F1),
einem zweiten Wellenleiter (F2),
einem Optokoppler (238), über den die die Wellenleiter (F1, F2) optisch miteinander gekoppelt sind,
einer Quelle (231) für schwach kohärentes Licht, die an das proximale Ende eines der beiden Wellenleiter (F1) angekoppelt ist,
einem Polygonspiegel (152) mit mehreren um seine Mittelachse angeord­ neten Reflexionsflächen (Mn), die sich in ihren auf die Mittelachse bezoge­ nen Kippwinkeln in vorbestimmter Weise voneinander unterscheiden,
einem Haltemechanismus, der den Polygonspiegel (152) hält und ihn um seine Mittelachse dreht,
einem optischen Einführelement (151), welches das von dem distalen Ende des ersten Wellenleiters (F1) ausgesendete schwach kohärente Licht auf eine Reflexionsfläche (Mn) des Polygonspiegels (152) leitet,
einem optischen Aussendeelement (153), welches das an dem Polygon­ spiegel (152) reflektierte schwach kohärente Licht bündelt,
einem Reflexionselement (233), das das aus dem distalen Ende des zweiten Wellenleiters (F2) ausgesendete schwach kohärente Licht so reflektiert, daß das Licht als Referenzlicht zurück in den zweiten Wellenleiter (F2) gelangt,
einem Einstellmechanismus (239) für die optische Wegfänge, der eine rela­ tive Änderung zwischen der Länge eines von dem Optokoppler (238) über den ersten Wellenleiter (F1) zu einem Objekt verlaufenden optischen Weges und der Länge eines anderen, von dem Optokoppler (238) über den zweiten Wellenleiter (F2) zu dem Reflexionselement (233) verlaufenden optischen Weges bewirkt,
einem Fotodetektor (232), der an dem proximalen Ende desjenigen Wellen­ leiters (F2) angeordnet ist, an dessen proximalem Ende die Quelle (231) für schwach kohärentes Licht nicht angeordnet ist, und von diesem Wellenleiter (F2) Licht empfängt,
und einem Signalprozessor (227), der auf Grundlage eines von dem Foto­ detektor (232) ausgegebenen Erfassungssignals ein tomografisches Bild des Objektes erzeugt, während der Einstellmechanismus (239) für die rela­ tive Änderung der Längen der beiden optischen Wege sorgt und der Halte­ mechanismus den Polygonspiegel (152) dreht.

2. Endoskopsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Signalprozessor (227) ein tomografisches Bild erzeugt, das sowohl die Oberfläche des Objektes als auch den unter der Oberfläche liegenden Be­ reich des Objektes erfaßt.

3. Endoskopsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Einstellmechanismus (239) das Reflexionselement (233) so bewegt, daß es sich dem distalen Ende des zweiten Wellenleiters (F2) nähert oder von diesem entfernt, um so die Länge des von dem Optokoppler (238) über den zweiten Wellenleiter (F2) zu dem Reflexionselement (233) verlaufenden op­ tischen Weges gegenüber der Länge des von dem Optokoppler (238) über den ersten Wellenleiter (F1) zu dem Objekt verlaufenden optischen Weges zu ändern.

4. Endoskopsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Quelle für schwach kohärentes Licht eine Super­ luminiszenzdiode (231) enthält.

5. Endoskopsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekenn­ zeichnet durch
ein optisches Beleuchtungssystem (12), das das Objekt mit sichtbarem Licht oder zum Zwecke der Anregung der Objekt-Eigenfluoreszenz mit Anre­ gungslicht bestrahlt,
ein optisches Objektivsystem (13), das von der Oberfläche des Objektes stammendes Licht so bündelt, daß ein Bild der Oberfläche des Objektes er­ zeugt wird,
und eine Aufnahmevorrichtung (14), die ein Bild der Oberfläche des Objek­ tes aufnimmt.

6. Endoskopsystem nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch
eine Quelle (211) für sichtbares Licht,
eine Quelle (212) für Anregungslicht,
und einen Umschaltmechanismus, mit dem auswählbar ist, ob das sichtbare Licht oder das Anregungslicht in das Beleuchtungssystem gelangt,
wobei das Objektivsystem (13) ein Objektbild mit sichtbarem Licht erzeugt, wenn dem Beleuchtungssystem (12) von dem Umschaltmechanismus sicht­ bares Licht zugeführt wird, und ein Objektbild mit Eigenfluoreszenzstrahlung erzeugt, wenn dem Beleuchtungssystem (12) von dem Umschaltme­ chanismus Anregungslicht zugeführt wird.

7. Endoskopsystem nach Anspruch 5 oder 6, gekennzeichnet durch eine Anzeigevorrichtung (3) zum Darstellen des von der Aufnahmevorrichtung (14) aufgenommenen Bildes der Oberfläche des Objektes und des von dem Signalprozessor (227) erzeugten tomografischen Bildes des Objektes.

8. Polygonspiegel (152), der um seine Mittelachse drehbar ist und mehrere um seine Mittelachse angeordnete Reflexionsflächen (Mn) hat, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Reflexionsflächen (Mn) bezüglich der Mittelachse vorbestimmte, voneinander verschiedene Kippwinkel haben.

9. Polygonspiegel (152) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß mit Ausnahme der Reflexionsfläche (Mn), die den kleinsten Kippwinkel hat, die Reflexionsflächen (Mn) jeweils einen Kippwinkel haben, der um einen vor­ bestimmten Wert größer ist als der Kippwinkel derjenigen Reflexionsfläche (Mn), die in einer bestimmten Drehrichtung um die Mittelachse der jeweiligen Reflexionsfläche (Mn) benachbart ist.

10. Polygonspiegel (152) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß alle Reflexionsflächen (Mn) Kippwinkel identischer Polarität bezüglich der Mittel­ achse haben.

11. Optisches Abtastsystem mit
einem Polygonspiegel (152) mit mehreren um seine Achse angeordneten Reflexionsflächen (Mn), die sich in ihren auf die Mittelachse bezogenen Kippwinkeln in vorbestimmter Weise voneinander unterscheiden,
einem Haltemechanismus, der den Polygonspiegel (152) hält und ihn um seine Mittelachse dreht,
und einem bezüglich des Haltemechanismus fixierten optischen Einführ­ element (151), das Licht auf die Reflexionsflächen (Mn) des Polygonspiegels (152) leitet.

12. Optisches Abtastsystem nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch ein bezüglich des Haltemechanismus fixiertes optisches Aussendeelement (153), das das an den Reflexionsflächen (Mn) des Polygonspiegels (152) re­ flektierte Licht bündelt.

13. Optisches Abtastsystem nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeich­ net, daß das optische Aussendeelement eine fθ-Linse (153) ist.