DE19927724A1 - Endoscope, microscope or endomicroscope for two-photon excitation of tissue - Google Patents
Endoscope, microscope or endomicroscope for two-photon excitation of tissueInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft das Gebiet der Endoskopie und Mi kroskopie, u. a. der Endomikroskopie, und insbesondere der Endoskopie und Mikroskopie (u. a. Endomikroskopie) mit Licht wellenleitern bzw. optischen Fasern.The invention relates to the field of endoscopy and Mi. microscopy and a. endomicroscopy, and in particular Endoscopy and microscopy (including endomicroscopy) with light waveguides or optical fibers.
Wird im folgenden von Mikroskopen gesprochen, sollte verständlich sein, daß sich dies auch auf Endoskope bezieht.In the following we speak of microscopes, should understand that this also applies to endoscopes.
In letzter Zeit entwickelte Ti : Saphir-Laser mit ultra kurzen Impulsen können extrem hohe optische Spitzenleistungen am Brennpunkt einer Linse mit hoher NA erzeugen, wodurch sich nichtlineare optische Effekte mit hohem Wirkungsgrad erzeugen lassen. Festgestellt wurde, daß Techniken mit Zweiphotonen-Ab tastpunktanregung Vorteile für den Einsatz in herkömmlichen Tischmikroskopen haben.Recently, Ti: sapphire laser with ultra short pulses can produce extremely high optical excellence at the focal point of a lens with high NA, resulting in Produce nonlinear optical effects with high efficiency to let. It has been found that techniques with two-photon Ab Touch point excitation Advantages for use in conventional Have benchtop microscopes.
Obwohl die klinische Nutzung der Zweiphotonenanregung potentiell die Fähigkeit bieten könnte, Bilder aus größerer Tiefe unter der Oberfläche eines Gewebes, reduzierte Photo ausbleichung und das Vermögen zum Anregen von UV-Farbstoffen und Indikatoren ohne Einsatz von unzuverlässigen UV-Lasern und Speziallinsen zu erhalten, war bisher nicht klar, wie die Zweiphotonenanregung im Bereich der klinischen Endomikrosko pie sinnvoll realisiert werden könnte. Zum Beispiel sind die hohen Kosten des Kurzimpulslasers ein Hauptnachteil für einen breiteren Einsatz der Zweiphotonen-Abtastpunktmikroskopie.Although the clinical use of two-photon excitation could potentially offer the ability to take pictures from larger Depth below the surface of a fabric, reduced photo bleaching and the ability to stimulate UV dyes and indicators without the use of unreliable UV lasers and getting special lenses has never been clear like that Two-photon excitation in the field of clinical endomicroscopy pie could be realized sensibly. For example, they are high cost of the short pulse laser a major disadvantage for one broader use of two-photon scanning point microscopy.
Kritischer im Hinblick auf die Erfindung ist, daß der Gebrauch einer optischen Faser zum Liefern des Laserlichts (wie bei früheren Endomikroskop-Konstruktionen) den Impuls dehnt, was die Spitzenintensität erheblich verringert. Da durch reduziert sich der Wirkungsgrad der nichtlinearen Wech selwirkung, was die Signalstärke senkt. Eine Impulsverbreite rung in einer Faser im linearen Bereich kommt durch chromati sche zeitliche Dispersion zustande, deren Grad sich anhand der Fourier-Transformierten der Impulseinhüllenden oder an hand der Heisenbergschen Unschärferelation voraussagen läßt. Beim Impulsdurchgang durch die Faser bewegt sich das blaue Ende der Fourier-Transformierten langsamer als das rote, und ein breiter Chirpimpuls tritt aus der Faser aus.More critical with regard to the invention is that the Use of an optical fiber to deliver the laser light (as in previous endomicroscope designs) the pulse stretches, which significantly reduces the peak intensity. There this reduces the efficiency of the nonlinear changes interaction, which lowers the signal strength. A pulse spread tion in a fiber in the linear range comes from chromati time dispersion, the degree of which is based on the Fourier transform of the pulse envelope or can be predicted using the Heisenberg uncertainty principle. The blue moves as the pulse passes through the fiber End of the Fourier transform slower than the red, and a broad chirp pulse emerges from the fiber.
Somit schließen offenbar allein schon diese beiden Fak toren jede Berücksichtigung des Zweiphotonen-Endoskops als klinisches Diagnoseinstrument aus.Thus, these two facts alone seem to conclude any consideration of the two-photon endoscope as clinical diagnostic tool.
Daher besteht eine Aufgabe der Erfindung darin, ein ver bessertes Endoskop, Mikroskop oder Endomikroskop unter Ein satz der Zweiphotonenanregung eines Gewebes bereitzustellen.Therefore, it is an object of the invention to provide a ver improved endoscope, microscope or endomicroscope under one To provide the set of two-photon excitation of a tissue.
Diese Aufgabe wird mit dem Gegenstand gemäß den Ansprü chen gelöst.This task is accomplished with the subject according to the claims Chen solved.
Somit stellt die Erfindung ein Endoskop oder Mikroskop
bereit, das aufweist:
eine optische Faser zum Übertragen eines gepulsten
Hauptstrahls über mindestens einen Abschnitt eines optischen
Wegs zwischen einer Strahlquelle und einem Gewebe oder einer
anderen Probe; und
eine Dispergiereinrichtung;
wodurch in der optischen Faser auftretende Dispersion
durch Dispersion umgekehrt wird, die durch die Dispergierein
richtung erzeugt wird.The invention thus provides an endoscope or microscope which has:
an optical fiber for transmitting a pulsed main beam over at least a portion of an optical path between a beam source and a tissue or other sample; and
a disperser;
whereby dispersion occurring in the optical fiber is reversed by dispersion generated by the dispersing device.
Vorzugsweise verfügt die Dispergiereinrichtung über eine optisch nach der optischen Faser angeordnete Kompressionsein richtung zum Komprimieren des Strahls, nachdem der Strahl die optische Faser verläßt, um die Spitzenleistung des Haupt strahls innerhalb der optischen Faser zu reduzieren. The dispersing device preferably has a compression optically arranged after the optical fiber Direction to compress the beam after the beam hits the optical fiber leaves to the peak power of the main to reduce the beam within the optical fiber.
Die Dispergiereinrichtung kann optisch vor oder nach der optischen Faser angeordnet sein und kann selbst eine weitere optische Faser aufweisen.The dispersing device can be optically before or after optical fiber and can be another have optical fiber.
Vorzugsweise verfügt das Endoskop oder Mikroskop ferner über eine optisch vor der optischen Faser angeordnete Disper sionseinrichtung zum Dispergieren des Hauptstrahls, bevor der Hauptstrahl in die optische Faser eintritt.The endoscope or microscope preferably also has via a disper optically arranged in front of the optical fiber Sionseinrichtung for dispersing the main beam before the Main beam enters the optical fiber.
Die Dispersionseinrichtung und/oder die Kompressionsein richtung weisen jeweils vorzugsweise einen Glasblock, ein Gitter oder ein Prisma auf.The dispersion device and / or the compression device direction preferably each have a glass block Grid or a prism on.
Vorzugsweise weisen die Dispersionseinrichtung und/oder die Kompressionseinrichtung hochdispergierendes Glas auf.Preferably, the dispersion device and / or the compression device on highly dispersing glass.
Vorzugsweise hat die optische Faser einen Kern mit gro ßem Durchmesser und somit niedriger normierter Frequenz bzw. V-number, um die Flächenleistungsdichte im Kern zu reduzie ren.Preferably, the optical fiber has a large core ß diameter and thus lower standardized frequency or V-number to reduce the area power density in the core ren.
Die optische Faser kann einen reinen Siliziumoxidkern und einen fluoriddotierten Mantel haben, um nichtlineare op tische Effekte innerhalb der Faser zu minimieren.The optical fiber can be a pure silicon oxide core and have a fluoride-doped cladding to make nonlinear op minimize table effects within the fiber.
Außerdem stellt die Erfindung ein Verfahren zur Zweipho
tonen-Endoskopie oder Mikroskopie mit den folgenden Schritten
bereit:
Übertragen eines gepulsten Hauptlaserstrahls längs einer
optischen Faser über mindestens einen Abschnitt eines opti
schen Wegs zwischen einer Strahlquelle und einem Gewebe oder
einer anderen Probe; und
Dispergieren des Strahls mittels einer Dispergierein
richtung;
wodurch in der optischen Faser auftretende Dispersion
durch Dispersion umgekehrt wird, die durch die Dispergierein
richtung erzeugt wird.The invention also provides a method for two-phase endoscopy or microscopy with the following steps:
Transmitting a main pulsed laser beam along an optical fiber over at least a portion of an optical path between a beam source and a tissue or other sample; and
Dispersing the beam by means of a dispersing device;
whereby dispersion occurring in the optical fiber is reversed by dispersion generated by the dispersing device.
In einem besonderen Aspekt der Erfindung wird ein Endo
skop oder Mikroskop bereitgestellt, das aufweist:
eine Strahlteilereinrichtung zum Teilen eines gepulsten
Hauptlaserstrahls in einen ersten und zweiten Strahl;
eine erste optische Faser zum Übertragen des Haupt
strahls zur Strahlteilereinrichtung;
eine Antidispersionseinrichtung zum Reduzieren der Dis
persion des ersten und zweiten Strahls;
eine optische Kopplereinrichtung zum Rekombinieren min
destens eines Abschnitts des jeweiligen ersten und zweiten
Strahls zu einem rekombinierten Strahl; und
eine zweite optische Faser zum Übertragen des rekombi
nierten Strahls von der optischen Kopplereinrichtung zu einem
Endoskop- oder Mikroskopkopf;
wobei der Hauptstrahl durch die Strahlteilereinrichtung
in den ersten und zweiten Strahl geteilt werden kann, deren
Dispersion anschließend durch die Antidispersionseinrichtung
reduziert werden kann und die dann durch die optische Kopp
lereinrichtung rekombiniert werden können, um einen rekombi
nierten Zweiphotonenstrahl zur Übertragung längs der zweiten
optischen Faser zum Kopf zu bilden.In a special aspect of the invention, an endoscope or microscope is provided which has:
beam splitter means for splitting a main pulsed laser beam into first and second beams;
a first optical fiber for transmitting the main beam to the beam splitter device;
anti-dispersion means for reducing the dispersion of the first and second beams;
an optical coupler for recombining at least a portion of the respective first and second beams into a recombined beam; and
a second optical fiber for transmitting the recombined beam from the optical coupler to an endoscope or microscope head;
wherein the main beam can be divided by the beam splitter device into the first and second beams, the dispersion of which can subsequently be reduced by the anti-dispersion device and which can then be recombined by the optical coupler device to form a recombined beam for transmission along the second optical fiber To form head.
Dadurch kann ein gepulster Laserstrahl in einen Zweipho tonenstrahl zur Verwendung in einem Endoskop oder Mikroskop umgewandelt werden. Die Antidispersionseinrichtung reduziert die Dispersion oder komprimiert den ersten und zweiten Strahl. Verständlich sollte sein, daß die Kompression außer halb der Antidispersionseinrichtung oder auch im Endoskop- oder Mikroskopkopf oder sogar in einer Gewebeprobe auftreten oder abgeschlossen werden kann.This allows a pulsed laser beam to enter a two-phi tone beam for use in an endoscope or microscope being transformed. The anti-dispersion device is reduced the dispersion or compresses the first and second Beam. It should be understandable that the compression except half of the anti-dispersion device or in the endoscope or Microscope head or even occur in a tissue sample or can be completed.
Vorzugsweise weist das Endoskop oder Mikroskop eine La serquelle auf, um den Hauptstrahl bereitzustellen.The endoscope or microscope preferably has a La source to provide the main beam.
Vorzugsweise ist die Laserquelle ein Ultrakurzimpulsla ser und stärker bevorzugt ein Femtosekundenlaser.The laser source is preferably an ultrashort pulse and more preferably a femtosecond laser.
Vorzugsweise ist die Laserquelle ein Titan-Saphir-Laser oder ein Cr : LiSrAlF6-Laser.The laser source is preferably a titanium sapphire laser or a Cr: LiSrAlF 6 laser.
Vorzugsweise ist die erste optische Faser eine Monomo denfaser bei der Wellenlänge des Hauptstrahls.The first optical fiber is preferably a monomo the fiber at the wavelength of the main beam.
Vorzugsweise ist die Strahlteilereinrichtung ein opti scher Koppler und stärker bevorzugt ein geschweißter Doppel konus-Taperkoppler.The beam splitter device is preferably an opti coupler and more preferably a welded double cone taper coupler.
Vorzugsweise teilt die Strahlteilereinrichtung den Hauptstrahl etwa gleich in den ersten und zweiten Strahl. The beam splitter device preferably divides the Main beam roughly equal to the first and second beams.
Vorzugsweise ist die optische Kopplereinrichtung ein op tischer Koppler und stärker bevorzugt ein geschweißter Dop pelkonus-Taperkoppler.The optical coupler device is preferably an op table coupler and more preferably a welded dop Pelkonus taper coupler.
Vorzugsweise sind die Strahlteilereinrichtung und die optische Kopplereinrichtung durch einen einzelnen optischen Koppler und stärker bevorzugt durch einen einzelnen ge schweißten Doppelkonus-Taperkoppler gebildet.The beam splitter device and the optical coupler device by a single optical Coupler and more preferably by a single ge welded double cone taper coupler.
Vorzugsweise verfügt die Antidispersionseinrichtung über eine Umkehrchirp-Bragg-Gitterfaser, deren enger beabstandete Gitter optisch näher an der Strahlteilereinrichtung angeord net sind, und stärker bevorzugt über eine erste und zweite Umkehrchirp-Bragg-Gitterfaser, eine zum Empfangen des jewei ligen ersten und zweiten Strahls, deren jeweilige enger beab standete Gitter optisch näher an der Strahlteilereinrichtung angeordnet sind.The anti-dispersion device preferably has a reverse chirp Bragg grating fiber whose more closely spaced Grid optically arranged closer to the beam splitter device are net, and more preferably over a first and a second Reverse chirp Bragg grating fiber, one for receiving the jewei leagues first and second beam, their respective closer grid was optically closer to the beam splitter device are arranged.
Dadurch können Bragg-Gitterfasern verwendet werden, um den ersten und zweiten Strahl zu komprimieren. Diese wirken auch als dichroitische Spiegel zum Auswählen des durch ein Gewebe oder eine andere Probe emittierten Fluoreszenzlichts durch dichroitische Strahlteilung.This allows Bragg lattice fibers to be used compress the first and second beams. These work also used as a dichroic mirror to select the by one Tissue or other sample emitted fluorescent light through dichroic beam splitting.
Vorzugsweise weist das Endoskop oder Mikroskop ferner eine optische Faser mit großem Durchmesser und einen Mantel modenkoppler auf, wobei der Mantelmodenkoppler die zweite op tische Faser und die Faser mit großem Durchmesser so koppelt, daß Weitwinkel-Streulicht vom Kopf durch den Koppler im we sentlichen in die Faser mit großem Durchmesser zur Übertra gung zu einem Photodetektor eingekoppelt wird.The endoscope or microscope preferably also has a large diameter optical fiber and a cladding mode coupler, with the cladding mode coupler the second op table fiber and the large diameter fiber so couples that wide-angle scattered light from the head through the coupler in the we significant in the large diameter fiber for transfer is coupled to a photodetector.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Endoskop oder Mikroskop eine optisch nach der zweiten optischen Faser angeordnete Kompressionseinrichtung zum Komprimieren des re kombinierten Strahls auf, nachdem der rekombinierte Strahl die zweite optische Faser verläßt, wodurch die Spitzenlei stung des Hauptstrahls innerhalb der ersten optischen Faser und des rekombinierten Strahls in der zweiten optischen Faser reduziert ist.In a preferred embodiment, the endoscope or microscope optically after the second optical fiber arranged compression device for compressing the right combined beam after the recombined beam leaves the second optical fiber, causing the tip line Main beam within the first optical fiber and the recombined beam in the second optical fiber is reduced.
Vorzugsweise weist das Endoskop oder Mikroskop ferner eine optisch vor der ersten optischen Faser angeordnete Dis persionseinrichtung zum Dispergieren des Hauptstrahls auf, bevor der Hauptstrahl in die erste optische Faser eintritt.The endoscope or microscope preferably also has a Dis optically arranged in front of the first optical fiber dispersion device for dispersing the main jet, before the main beam enters the first optical fiber.
Die Dispersionseinrichtung und/oder die Kompressionsein richtung weisen vorzugsweise einen Glasblock, ein Gitter oder ein Prisma auf.The dispersion device and / or the compression device direction preferably have a glass block, a grid or a prism on.
Vorzugsweise weisen die Dispersionseinrichtung und/oder Kompressionseinrichtung hochdispergierendes Glas auf.Preferably, the dispersion device and / or Compression device on highly dispersing glass.
In einer speziellen Ausführungsform haben die erste op tische Faser und die zweite optische Faser jeweils einen Kern mit großem Durchmesser und damit niedriger V-number, um die Flächenleistungsdichte in den Kernen zu reduzieren.In a special embodiment, the first op table fiber and the second optical fiber each have a core with a large diameter and thus a lower V-number to achieve the Reduce area power density in the cores.
In einer weiteren speziellen Ausführungsform haben die erste optische Faser und die zweite optische Faser reine Si liziumoxidkerne und fluoriddotierte Mäntel, um nichtlineare optische Effekte innerhalb der Fasern zu minimieren.In a further special embodiment, the first optical fiber and the second optical fiber pure Si silicon oxide cores and fluoride-doped shells to make nonlinear to minimize optical effects within the fibers.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Endo
skop oder Mikroskop bereitgestellt, das aufweist:
eine Dispegiereinrichtung zum zeitweiligen spektroskopi
schen Dispergieren eines gepulsten Hauptlaserstrahls; und
eine optische Faser zum Übertragen des dispergierten
Hauptstrahls zu einem Endoskop- oder Mikroskopkopf und Redu
zieren der Dispersion durch Komprimieren des dispergierten
Hauptstrahls.According to a further aspect of the invention, an endoscope or microscope is provided which has:
a dispenser for temporarily spectroscopically dispersing a pulsed main laser beam; and
an optical fiber for transmitting the dispersed main beam to an endoscope or microscope head and reducing the dispersion by compressing the dispersed main beam.
Statt zunächst zu erlauben, daß Dispersion in einer op tischen Faser usw. auftritt und dann diese Dispersion zu kor rigieren, kann somit die Dispersion anfangs in eine Gegen richtung eingeführt und dann bei der Übertragung des Strahls durch die Faser zur Probe entfernt werden.Instead of first allowing dispersion in an op table fiber etc. occurs and then this dispersion to cor rig, the dispersion can initially be in a counter direction introduced and then in the transmission of the beam be removed through the fiber to the sample.
Die optische Faser kann die durch die Dispergiereinrich tung eingeführte Dispersion im wesentlichen umkehren. Alter nativ kann der Endoskop- oder Mikroskopkopf eine optisch nach der optischen Faser angeordnete Kompressionseinrichtung zum Fördern oder Abschließen der Kompression des dispergierten Hauptstrahls aufweisen, um die Spitzenleistung des Haupt strahls innerhalb der optischen Faser zu reduzieren.The optical fiber can pass through the dispersing device essentially reverse the dispersion introduced. Dude natively, the endoscope or microscope head can optically look like the optical fiber arranged compression device for Promote or complete the compression of the dispersed Main beam to show the peak power of the main to reduce the beam within the optical fiber.
Vorzugsweise ist die Dispergiereinrichtung auch eine Strahlteilereinrichtung zum Auswählen des durch ein Gewebe oder eine andere Probe emittierten Fluoreszenzlichts. The dispersing device is preferably also a Beam splitter device for selecting through a tissue or another sample of fluorescent light emitted.
Vorzugsweise weist die Dispergiereinrichtung ein Paar Beugungs- oder Brechungselemente und stärker bevorzugt ein Paar Blaze-Gitter und ein Prisma auf.The dispersing device preferably has a pair Diffractive or refractive elements, and more preferably one Pair of blaze grids and a prism on.
Erfindungsgemäß wird außerdem ein Endoskop oder Mikro
skop mit einem Kopf bereitgestellt, wobei das Endoskop oder
Mikroskop aufweist:
eine Saug- oder Unterdruckquelle, die nahe dem Kopf an
geordnet ist;
eine Lichtauffangeinrichtung zum Auffangen von Licht von
einer Probe; und
eine Probenaufnahmeeinrichtung, die mit der Saugquelle
gekoppelt ist, zum Aufnehmen der Probe, wenn die Probe durch
die Saugquelle daran gedrückt wird;
wobei die Saugquelle verwendet wird, um die Probe zur
Aufnahmeeinrichtung zu drücken, wodurch die Probe so verformt
wird, daß die Lichtauffangeinrichtung einen Teil des durch
die probe vom Kopf weg emittierten Lichts auffangen kann.According to the invention, an endoscope or microscope with a head is also provided, the endoscope or microscope having:
a suction or vacuum source, which is arranged close to the head;
a light interceptor for intercepting light from a sample; and
sample receiving means, coupled to the suction source, for receiving the sample when the sample is pressed thereon by the suction source;
the suction source being used to urge the sample toward the pickup, deforming the sample so that the light interceptor can trap some of the light emitted by the sample away from the head.
Vorzugsweise ist die Probenaufnahmeeinrichtung napfför mig oder alternativ kegelstumpfförmig.The sample receiving device is preferably cup-shaped or alternatively frustoconical.
Vorzugsweise ist die Lichtauffangeinrichtung im Gebrauch durch die Probenaufnahmeeinrichtung von der Probe getrennt, und die Probenaufnahmeeinrichtung ist für das Licht zwischen der Probe und der Lichtauffangeinrichtung im wesentlichen durchlässig.The light interception device is preferably in use separated from the sample by the sample receiving device, and the sample holder is for the light between the sample and the light interception device essentially permeable.
Die Lichtauffangeinrichtung kann eine optische Faser aufweisen.The light interception device can be an optical fiber exhibit.
Alternativ kann die Lichtauffangeinrichtung einen Spie gel aufweisen. Das Endoskop oder Mikroskop kann eine Linse zum Fokussieren von Licht vom Spiegel aufweisen.Alternatively, the light interception device can play a game have gel. The endoscope or microscope can be a lens to focus light from the mirror.
Vorzugsweise ist die Lichtauffangeinrichtung eine von mehreren Lichtauffangeinrichtungen.The light interception device is preferably one of several light interception devices.
Außerdem stellt die Erfindung ein Verfahren zur Zweipho
tonen-Endoskopie oder Mikroskopie mit den folgenden Schritten
bereit:
The invention also provides a method for two-phase endoscopy or microscopy with the following steps:
- 1) Übertragen eines gepulsten Hauptlaserstrahls längs einer optischen Faser;1) Longitudinal transmission of a pulsed main laser beam an optical fiber;
- 2) Teilen des Hauptstrahls in einen ersten und zweiten Strahl; 2) Split the main beam into first and second Beam;
- 3) Komprimieren des ersten und zweiten Strahls;3) compressing the first and second beams;
- 4) Kombinieren mindestens eines Abschnitts des ersten und zweiten Strahls;4) combining at least a portion of the first and second beam;
- 5) Übertragen des ersten und zweiten Strahls längs einer optischen Faser zu einem Endoskop- oder Mikroskopkopf.5) transmitting the first and second beams along one optical fiber to an endoscope or microscope head.
In einer spezifischen Ausführungsform stellt die Erfin
dung ein Endoskop- oder Mikroskopsystem bereit, das aufweist:
ein Endoskop oder Mikroskop mit einem Photodetektor;
eine Beleuchtungseinrichtung zur Bereitstellung von Um
gebungsbeleuchtung;
eine Schalteinrichtung zum Ein- und Ausschalten der Be
leuchtungseinrichtung; und
eine Synchronisationseinrichtung zum Synchronisieren der
Schalteinrichtung mit Erfassungsperioden des Endoskops oder
Mikroskops;
wobei die Synchronisationseinrichtung so betreibbar ist,
daß sie die Schalteinrichtung steuert, um die Beleuchtungs
einrichtung während der Erfassungsperioden aus- und zwischen
aufeinanderfolgenden Erfassungsperioden einzuschalten.In a specific embodiment, the invention provides an endoscope or microscope system that includes:
an endoscope or microscope with a photodetector;
a lighting device for providing ambient lighting;
a switching device for switching the lighting device on and off; and
a synchronization device for synchronizing the switching device with acquisition periods of the endoscope or microscope;
wherein the synchronization device is operable to control the switching device in order to switch the lighting device off during the detection periods and on between successive detection periods.
Vorzugsweise ist die Synchronisationseinrichtung so be treibbar, daß sie die Schalteinrichtung steuert, um die Be leuchtungseinrichtung so zu schalten, daß die Beleuchtungs einrichtung während der Rücklaufperiode des Endoskops oder des Mikroskops eingeschaltet ist.The synchronization device is preferably so drivable that it controls the switching device to the loading lighting device to switch so that the lighting device during the return period of the endoscope or the microscope is switched on.
Der Photodetektor kann so betreibbar sein, daß er ausge schaltet ist, wenn die Beleuchtungseinrichtung eingeschaltet ist.The photodetector can be operated so that it is out is switched on when the lighting device is switched on is.
Vorzugsweise hat der Photodetektor eine Stromversorgung, die so betreibbar ist, daß sie ausgeschaltet ist, wenn die Beleuchtungseinrichtung eingeschaltet ist.The photodetector preferably has a power supply, which can be operated in such a way that it is switched off when the Lighting device is switched on.
Vorzugsweise weist der Photodetektor eine Photoverviel
facherröhre auf, und die Stromversorgung ist eine Höchstspan
nungs-Stromversorgung (EHT-Stromversorgung)
In einer weiteren spezifischen Ausführungsform stellt
die Erfindung ein Endoskop- oder Mikroskopsystem bereit, das
aufweist:
ein Endoskop oder Mikroskop min einem Photodetektor;
eine Beleuchtungseinrichtung zur Bereitstellung von Um
gebungsbeleuchtung; und
eine Filtereinrichtung zum Reduzieren der Detektion der
Umgebungsbeleuchtung durch den Photodetektor.Preferably, the photodetector has a photomultiplier tube, and the power supply is a high voltage power supply (EHT power supply). In another specific embodiment, the invention provides an endoscope or microscope system that includes:
an endoscope or microscope with a photodetector;
a lighting device for providing ambient lighting; and
a filter device for reducing the detection of the ambient lighting by the photodetector.
Vorzugsweise emittiert die Beleuchtungseinrichtung Licht, das durch die Filtereinrichtung bevorzugt blockiert wird.The lighting device preferably emits Light that is preferably blocked by the filter device becomes.
Alternativ ist die Filtereinrichtung eine erste Filter einrichtung, und das System verfügt über eine zweite Filter einrichtung zum Absorbieren von Licht von der Beleuchtungs einrichtung, das durch die erste Filtereinrichtung bevorzugt durchgelassen wird, und Übertragen von Licht von der Beleuch tungseinrichtung, das durch die Filtereinrichtung bevorzugt blockiert wird.Alternatively, the filter device is a first filter device, and the system has a second filter device for absorbing light from the lighting device preferred by the first filter device is transmitted, and transmitting light from the lighting tion device preferred by the filter device is blocked.
Vorzugsweise weist das System eine Schalteinrichtung zum Ein- und Ausschalten der Beleuchtungseinrichtung und eine Synchronisationseinrichtung zum Synchronisieren der Schalt einrichtung mit Erfassungsperioden des Endoskops oder Mikro skops auf, wobei die Synchronisationseinrichtung so betreib bar ist, daß sie die Schalteinrichtung steuert, um die Be leuchtungseinrichtung während der Erfassungsperioden aus- und zwischen aufeinanderfolgenden Erfassungsperioden einzuschal ten.The system preferably has a switching device Switching the lighting device on and off and one Synchronization device for synchronizing the switching device with acquisition periods of the endoscope or micro skops, with the synchronization device operating in this way bar is that it controls the switching device to the loading Illumination device off during the acquisition periods between successive acquisition periods ten.
Vorzugsweise weist das System ferner eine Verschlußein richtung zum Abdecken des Photodetektors auf, wobei die Syn chronisationseinrichtung so betreibbar ist, daß sie die Ver schlußeinrichtung steuert, um den Photodetektor abzudecken, wenn die Beleuchtungseinrichtung eingeschaltet ist, und den Photodetektor während der Erfassungsperioden freizulegen.Preferably the system further includes a shutter direction to cover the photodetector, the syn Chronization device is operable so that it ver closing device controls to cover the photodetector, when the lighting device is switched on, and the Expose the photodetector during the acquisition periods.
Dadurch wird die Lichtdetektionseinrichtung (allgemein eine Photovervielfacherröhre) vor Belichtung mit dem Umge bungslicht im Verlauf von Nichterfassungsperioden geschützt, um Rauschpegel zu reduzieren.The light detection device (in general a photomultiplier tube) before exposure to the reverse exercise light protected in the course of non-detection periods, to reduce noise levels.
Zur Verdeutlichung der Erfindung werden im folgenden be vorzugte Ausführungsformen der Erfindung als Beispiele anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen: To clarify the invention in the following be preferred embodiments of the invention as examples of the accompanying drawings. Show it:
Fig. 1A eine schematische Ansicht eines optischen Zwei- Photonen-Faserendomikroskops gemäß einer bevorzugten Ausfüh rungsform der Erfindung; Fig. 1A is a schematic view of an optical two-photon Faserendomikroskops according to a preferred exporting approximately of the invention;
Fig. 1B eine schematische Ansicht eines optischen Zwei photonen-Faserendomikroskops gemäß einer alternativen bevor zugten Ausführungsform der Erfindung; Fig. 1B is a schematic view of an optical two-photon Faserendomikroskops according to an alternative before ferred embodiment of the invention;
Fig. 2A eine schematische Ansicht eines optischen Zwei photonen-Faserendomikroskops gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung; Fig. 2A is a schematic view of an optical two-photon Faserendomikroskops according to another preferred embodiment of the invention;
Fig. 2B eine nähere Ansicht mit dem Kopf des Endomikro skops von Fig. 2A; Fig. 2B is a closer view with the head of the endomicroscope of Fig. 2A;
Fig. 3A eine schematische Ansicht eines optischen Zwei- Photonen-Faserendomikroskops gemäß noch einer weiteren bevor zugten Ausführungsform der Erfindung; Fig. 3A is a schematic view of an optical two-photon Faserendomikroskops according to yet another before ferred embodiment of the invention;
Fig. 3B eine vergrößerte Ansicht einer Einzelheit von Fig. 3A; Figure 3B is an enlarged view of a detail of Figure 3A;
Fig. 4 eine Ansicht eines Abschnitts eines Endomikro skops gemäß noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung; Fig. 4 is a view of a portion of an endomicroscope according to yet another preferred embodiment of the invention;
Fig. 5 eine Ansicht der Endomikroskop-Kopfanordnung zur Verwendung mit dem Endomikroskop von Fig. 2 oder 3; Figure 5 is a view of the endomicroscope head assembly for use with the endomicroscope of Figures 2 or 3;
Fig. 6 eine Ansicht einer weiteren Endomikroskop-Kopfan ordnung zur Verwendung mit dem Endomikroskop von Fig. 2 oder 3; Fig. 6 is a view of another endomicroscope Kopfan arrangement for use with the endomicroscope of Fig. 2 or 3;
Fig. 7 eine Ansicht einer Endomikroskop-Kopfanordnung zur Verwendung mit einem erfindungsgemäßen Endomikroskop; Fig. 7 is a view of an endomicroscope head assembly for use with an inventive endomicroscope;
Fig. 8 eine Ansicht einer weiteren Endomikroskop-Kopfan ordnung zur Verwendung mit einem erfindungsgemäßen Endomikro skop; Fig. 8 is a view of another endomicroscope-Kopfan arrangement for use with an endomicroscope according to the invention;
Fig. 9 eine Ansicht noch einer weiteren Endomikroskop-Kopf anordnung zur Verwendung mit einem erfindungsgemäßen En domikroskop; Fig. 9 is a view of still another endomicroscope head assembly for use with an inventive En domikroskop;
Fig. 10 eine Ansicht einer anderen Endomikroskop-Kopfan ordnung zur Verwendung mit einem erfindungsgemäßen Endomikro skop, die eine Variante der Anordnung von Fig. 9 ist; Fig. 10 is a view of another endomicroscope Kopfan arrangement for use with an endomicroscope according to the invention, which is a variant of the arrangement of Fig. 9;
Fig. 11A, 11B und 11C schematische Diagramme zur Dar stellung eines Verfahrens zur Verwendung eines erfindungsge mäßen Endomikroskops; und Figs. 11A, 11B and 11C are schematic diagrams for Dar provision of a method for using a erfindungsge MAESSEN endomicroscope; and
Fig. 12 eine Ansicht eines Abschnitts eines Endomikro skops gemäß noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung. Fig. 12 is a view of a portion of an endomicroscope according to yet another preferred embodiment of the invention.
Ein optisches Zweiphotonen-Faserendomikroskop gemäß ei ner bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist schematisch bei 10 in Fig. 1A gezeigt. Das Endomikroskop 10 verfügt über eine Laserquelle in Form eines Femtosekundenlasers 12 zum Er zeugen eines schnell gepulsten Strahls 14, eine Linse 16 zum Fokussieren des Strahls 14 und eine optische Faser 20 mit ei nem Kern 18. Die Linse 16 dient dazu, den Strahl 14 in den Kern 18 zu fokussieren. Die optische Faser 20 ist eine Mono modenfaser bei der Wellenlänge des Lasers 12.An optical two-photon fiber endomicroscope according to a preferred embodiment of the invention is shown schematically at 10 in FIG. 1A. The endomicroscope 10 has a laser source in the form of a femtosecond laser 12 for generating a rapidly pulsed beam 14 , a lens 16 for focusing the beam 14 and an optical fiber 20 with a core 18 . The lens 16 serves to focus the beam 14 into the core 18 . The optical fiber 20 is a single mode fiber at the wavelength of the laser 12 .
Jeder Impuls des Strahls 14 durchläuft die Faser 20 zu einem Strahlteiler in Form eines geschweißten Doppelkonus-Ta perkopplers 22. Der Koppler 22 teilt den Hauptstrahl 14 et wa gleichmäßig in zwei Strahlen auf, so daß Impulse jedes dieser Strahlen vom Koppler 22 längs der beiden Ausgangszwei ge des Kopplers, optischen Fasern 24 bzw. 26, übertragen wer den. Die optischen Fasern 24 und 26 weisen jeweils eine Anti dispersionseinrichtung in Form von Umkehrchirp-Bragg-Git terfasern 28 bzw. 30 auf, die mit den kürzer beabstandeten Gitterelementen 28a und 30a näher am Koppler 22 als mit den länger beabstandeten Gitterelementen 28b und 30b angeordnet sind. Dadurch treffen die Impulse jedes dieser Strahlen nach Verlassen des Kopplers 22 auf ein Gitter 28 bzw. 30.Each pulse of the beam 14 passes through the fiber 20 to a beam splitter in the form of a welded double cone Ta perkopplers 22nd The coupler 22 divides the main beam 14 et wa evenly into two beams, so that pulses of each of these beams from the coupler 22 along the two output branches of the coupler, optical fibers 24 and 26 , who transmit the. The optical fibers 24 and 26 each have an anti-dispersion device in the form of reverse chirp Bragg grating fibers 28 and 30 , which are closer to the coupler 22 with the shorter spaced grating elements 28 a and 30 a than with the longer spaced grating elements 28 b and 30 b are arranged. As a result, the pulses of each of these beams hit a grating 28 or 30 after leaving the coupler 22 .
Die Impulse werden von den Gittern 28 und 30 zurück zum Koppler 22 reflektiert, wobei die blauen, kürzeren Wellenlän genkomponenten jedes Impulses den roten, längeren Wellenlän genkomponenten des Impulses voreilen. Am Koppler 22 treffen die Impulse nahe beieinander, aber nicht genau gleichphasig ein. Versucht wird nicht, die Faserentfernungen von den Bragg-Gittern 28 und 30 zum Koppler 22 genau anzugleichen. Jeder Impuls wird durch den Koppler 22 erneut so aufgeteilt, daß zwei (eine Komponente jedes von den Gittern 28 und 30 re flektierten Impulses) längs der Faser 20 zurück zum Laser 12 geleitet werden und zwei Impulse (ebenfalls eine Komponente jedes von den Gittern 28 und 30 reflektierten Impulses) längs einer Faser 32 geleitet werden. Die Impulse in der Faser 32 bündeln sich allmählich, wenn die roten Komponenten die blau en einholen. Die eine Faserspitze 34 verlassenden Impulse sind damit nahezu als ein Impuls rekombiniert (unter Berück sichtigung der Kompensation letzter chromatischer Differenz verzögerungen in Linsen 36 und 38 des Endomikroskopkopfs 40).The pulses are reflected from gratings 28 and 30 back to coupler 22 with the blue, shorter wavelength components of each pulse leading the red, longer wavelength components of the pulse. The pulses arrive at the coupler 22 close to one another, but not exactly in phase. No attempt is made to exactly match the fiber distances from the Bragg gratings 28 and 30 to the coupler 22 . Each pulse is redistributed by coupler 22 such that two (a component of each pulse reflected by gratings 28 and 30 ) are passed along fiber 20 back to laser 12 and two pulses (also a component of each of gratings 28 and 30 reflected pulse) are passed along a fiber 32 . The impulses in fiber 32 gradually concentrate as the red components catch up with the blue ones. The pulses leaving a fiber tip 34 are thus almost recombined as one pulse (taking into account the compensation of the last chromatic difference delays in lenses 36 and 38 of the endomicroscope head 40 ).
Die längs der Faser 32 geleiteten Impulse werden durch die Linsen 36 und 38 zu einer Gausschen Einschnürung 42 in nerhalb des zu untersuchenden Gewebes 44 fokussiert. Das Ab tasten der Gausschen Einschnürung 42 innerhalb des Gewebes kann durch einen Mechanismus 46 erreicht werden, der Bewegun gen der Faserspitze 34 in einem Raster auslöst, oder durch Spiegelabtastung oder eine andere gewünschte Abtastmusterer zeugung.The pulses guided along the fiber 32 are focused by the lenses 36 and 38 to form a Gaussian constriction 42 within the tissue 44 to be examined. From scanning the Gaussian constriction 42 within the tissue can be achieved by a mechanism 46 which triggers movements of the fiber tip 34 in a grid, or by mirror scanning or other desired scan pattern generation.
An der Gausschen Einschnürung 42 durch Zweiphotonenanre gung von Fluorophoren innerhalb des Gewebes 44 erzeugte Fluo reszenz läuft durch die Linsen 38 und 36 zurück und wird in den Kern der Faser 32 zurück fokussiert. Danach durchläuft das Fluoreszenzlicht die Faser 32 zum Koppler 22. Anschlie ßend wird es durch den Koppler 22 geteilt und durchläuft die Fasern 24 und 26. Das Fluoreszenzlicht, das eine viel kürzere Wellenlänge als der Hauptstrahl 14 hat, durchläuft die Bragg-Spie gel 28 und 30 (die somit als dichroitische Strahlteiler wirken) zu den Enden 48 und 50 der Fasern 24 und 26, von de nen es zur Photovervielfacherröhre 52 läuft, nachdem es ein BG39-Spektralfilter 54 durchlaufen hat. Für dieses System sind herkömmliche Fasern mit Acrylbeschichtung und Kommunika tionskoppler recht geeignet.Fluorescence generated at the Gaussian constriction 42 by two-photon excitation of fluorophores within the tissue 44 runs back through the lenses 38 and 36 and is focused back into the core of the fiber 32 . The fluorescent light then passes through fiber 32 to coupler 22 . It is then divided by the coupler 22 and passes through the fibers 24 and 26 . The fluorescent light, which has a much shorter wavelength than the main beam 14 , passes through the Bragg mirrors 28 and 30 (which thus act as dichroic beam splitters) to the ends 48 and 50 of the fibers 24 and 26 , from which it leads to the photomultiplier tube 52 runs after it has passed through a BG39 spectral filter 54 . Conventional acrylic-coated fibers and communication couplers are quite suitable for this system.
Ein optisches Zweiphotonen-Faserendomikroskop gemäß ei ner alternativen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist schematisch in Fig. 1B gezeigt, in der gleiche Bezugszah len zur Bezeichnung gleicher Komponenten wie in Fig. 1A die nen. Im Gegensatz zur Ausführungsform von Fig. 1A sind aber eine Dispegiereinrichtung mit einem ersten und zweiten Blaze-Git ter 55a und 55b sowie ein 90°-Retroreflektorprisma 56 op tisch zwischen dem Laser 12 und der Linse 16 angeordnet. Die Stellen von Maxima im Licht, das durch das erste Gitter 55a gebeugt wird, sind wellenlängenabhängig, so daß der Strahl 14 räumlich wirksam in seine Bestandteilsfrequenzen aufgeteilt wird: Schematisch ist dies mit Licht 14a kürzerer Wellenlänge und Licht 14b längerer Wellenlänge dargestellt. Danach wird der Strahl durch das zweite Gitter 55b zum Prisma 56 (oder alternativ zu einem Spiegel) reflektiert, das das Licht über das zweite Gitter 55b zum ersten Gitter 55a zurückführt. Die Kombination aus den Gittern 55a und 55b und dem Prisma 56 führt eine Wegdifferenz zwischen den Komponenten 14a und 14b des Strahls 14 mit kürzerer und längerer Wellenlänge und ei nen Versatz am ersten Gitter 55a ein, so daß der Strahl da nach zur Linse 16 gerichtet wird. Die Linse 16 fokussiert die Komponenten der jetzt dispergierten Strahlimpulse in eine op tische Faser 58, wobei die Komponenten kürzerer Wellenlänge den Komponenten längerer Wellenlänge voreilen. Bei der Bewe gung dieser Komponenten längs der Faser 58 holen die Kompo nenten längerer Wellenlänge allmählich die Komponenten kürze rer Wellenlänge ein. Damit sind die eine Faserspitze 59 ver lassenden Impulse nahezu wieder als ein Impuls rekombiniert (unter Berücksichtigung der Kompensation letzter chromati scher Differenzverzögerungen in den nachfolgenden Linsen des Endomikroskopkopfs gemäß der vorstehenden Diskussion).An optical two-photon fiber endomicroscope according to an alternative preferred embodiment of the invention is shown schematically in FIG. 1B, in which the same reference numbers denote the same components as in FIG. 1A. In contrast to the embodiment of FIG. 1A, however, a dispensing device with a first and second blaze grating 55 a and 55 b and a 90 ° retroreflector prism 56 are arranged optically between the laser 12 and the lens 16 . The locations of maxima in the light that is diffracted by the first grating 55 a are wavelength-dependent, so that the beam 14 is spatially effectively divided into its component frequencies: this is shown schematically with light 14 a of shorter wavelength and light 14 b of longer wavelength. Then the beam is reflected by the second grating 55 b to the prism 56 (or alternatively to a mirror), which returns the light via the second grating 55 b to the first grating 55 a. The combination of the gratings 55 a and 55 b and the prism 56 introduces a path difference between the components 14 a and 14 b of the beam 14 with a shorter and longer wavelength and an offset on the first grating 55 a, so that the beam there after is directed to the lens 16 . The lens 16 focuses the components of the now dispersed beam pulses into an optical fiber 58 , the components of shorter wavelengths leading the components of longer wavelengths. As these components move along fiber 58 , the longer wavelength components gradually catch up with the shorter wavelength components. Thus, the pulses leaving a fiber tip 59 are almost recombined as one pulse (taking into account the compensation of the last chromatic difference delays in the subsequent lenses of the endomicroscope head according to the discussion above).
Wie in der Ausführungsform von Fig. 1A wird in der Probe erzeugte Fluoreszenz in den Kern der Faser 58 zurück fokus siert, durchläuft die Faser 5B zur Linse 16 und wird vom er sten Gitter 55a zur Photovervielfacherröhre 52 reflektiert, nachdem sie ein (nicht gezeigtes) BG39-Spektralfilter durch läuft. Die zurückgeführte Fluoreszenz ist zweiphotonenindu ziert, so daß sie einen anderen Wellenlängenbereich als der Strahl 14 hat. Somit wird sie in einem anderen Winkel als der gepulste Strahl 14 gebeugt und läßt sich durch die Photover vielfacherröhre 52 zweckmäßig detektieren, ohne den optischen Weg der Komponenten 14a und 14b des Strahls 14 zu stören.As in the embodiment of Fig. 1A fluorescence produced is in the sample Siert back focus in the core of the fiber 58, the fiber passes through 5 B to the lens 16 and is reflected by it most grid 55 a to the photomultiplier tube 52 after a (not shown) BG39 spectral filter runs through. The returned fluorescence is two-photon induced so that it has a different wavelength range than the beam 14 . Thus, it is diffracted at a different angle than the pulsed beam 14 and can be appropriately detected by the photo multiplier tube 52 without disturbing the optical path of the components 14 a and 14 b of the beam 14 .
In Fig. 2A ist ein Endomikroskop gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung bei 60 dargestellt. Das Endomikroskop 60 ähnelt dem Endomikroskop 10 von Fig. 1A und verfügt über eine Laserquelle 62, eine Linse 64, eine op tische Faser 66, einen Koppler 68 mit zwei Ausgangszweigen (Fasern 70 und 72), die jeweils eine Umkehrchirp-Bragg-Git terfaser 74 und 76 aufweisen, außer daß das letzte Teilstück einer optischen Glasmantelfaser 78, das vom Koppler 68 zum Endomikroskopkopf 80 führt, mit einem (in der Darstellung nicht gezeigten) Material niedriger Brechzahl, z. B. Silikon gummi niedriger Brechzahl, ummantelt ist, was die Übertragung von Mantelmoden erlaubt. Gepulstes Laserlicht, das aus einer Faserspitze 82 austritt, wird durch Linsen 84 und 86 zu einer Gausschen Einschnürung 88 im Gewebe 90 fokussiert.In Fig. 2A, an endomicroscope is shown according to another preferred embodiment of the invention at 60. The endomicroscope 60 is similar to the endomicroscope 10 of FIG. 1A and has a laser source 62 , a lens 64 , an optical fiber 66 , a coupler 68 with two output branches (fibers 70 and 72 ), each having a reverse chirp Bragg grating fiber 74 and 76 have, except that the last section of an optical glass cladding fiber 78 , which leads from the coupler 68 to the endomicroscope head 80 , with a material (not shown in the illustration) of low refractive index, e.g. B. silicone rubber low refractive index, is coated, which allows the transmission of cladding modes. Pulsed laser light that emerges from a fiber tip 82 is focused by lenses 84 and 86 to form a Gaussian constriction 88 in the tissue 90 .
Infolge von "Schlangenlicht" 92 (Vorwärtsstreuung des 2ω-angeregten Fluoreszenzlichts mit geringem Winkel) das vom Gausschen Einschnürbereich 88 emittiert wird, verfehlt ein Großteil der Fluoreszenz den Kern 94 der Faser 78 beim Rücklauf, tritt aber in den Glasmantel der Faser 78 ein. Die se Schlangenlichtstrahlen sind durch den Silikongummimantel niedriger Brechzahl begrenzt und breiten sich als Mantelmoden 96 und 98 aus, bis sie auf einen Mantelmodenkoppler 100 tref fen.As a result of "snake light" 92 (forward scattering of the 2ω-excited fluorescent light at a small angle) which is emitted by the Gaussian constriction region 88 , a large part of the fluorescence misses the core 94 of the fiber 78 during the return, but enters the glass jacket of the fiber 78 . These snake light beams are limited by the silicone rubber jacket with a low refractive index and spread as jacket modes 96 and 98 until they hit a jacket mode coupler 100 .
An diesem Punkt weist das Endomikroskop 60, gekoppelt durch den Mantelmodenkoppler 100 mit der Faser 78, eine Faser 102 mit großem Durchmesser auf. Dadurch werden die Mantelmo den 96 und 98 zum Großteil in die Faser 102 mit großem Durch messer ausgekoppelt und bewegen sich längs dieser Faser 102 zur Photovervielfacherröhre 104, die ein Signal für ein (nicht gezeigtes) geeignetes Bilderfassungssystem erzeugt.At this point, endomicroscope 60 , coupled by cladding mode coupler 100 to fiber 78 , has a large diameter fiber 102 . As a result, the Mantelmo the 96 and 98 are largely decoupled into the large diameter fiber 102 and move along this fiber 102 to the photomultiplier tube 104 , which generates a signal for a suitable imaging system (not shown).
Fig. 2B ist eine nähere Ansicht des Endomikroskopkopfs 80 von Fig. 2A. Erzeugte Zweiphotonenfluoreszenz 92 wird am Laserfokalpunkt 88 im Gewebe 90 emittiert. Die Zweiphotonen fluoreszenz kürzerer Wellenlänge unterliegt einer stärkeren Vorwärtsstreuung in kleinem Winkel ("Schlangenstreulicht"), wodurch sich beschreibungsgemäß das die Linsen 86 und 84 des Endomikroskopkopfs 80 durchlaufende Rücklauflicht nicht zum Kern 94 der Faser 78 refokussiert. Statt dessen tritt das Schlangenstreulicht in den Glasmantel 95 ein und wird durch den durchsichtigen Silikongummimantel 106 niedriger Brechzahl eingefangen. Ein Mantelmodenkoppler 100 übernimmt den größten Teil dieses Lichts in die Faser mit großem Durchmesser und führt es zur Photovervielfacherröhre 104. FIG. 2B is a closer view of the endomicroscope head 80 of FIG. 2A. Generated two-photon fluorescence 92 is emitted at the laser focal point 88 in the tissue 90 . The two-photon fluorescence of shorter wavelength is subject to greater forward scattering at a small angle ("snake scattering light"), as a result of which, as described, the return light passing through the lenses 86 and 84 of the endomicroscope head 80 does not refocus to the core 94 of the fiber 78 . Instead, the stray light enters the glass cladding 95 and is captured by the clear silicone rubber cladding 106 of low refractive index. A cladding mode coupler 100 takes most of this light into the large diameter fiber and leads it to the photomultiplier tube 104 .
Fig. 3A ist eine Ansicht noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Endomikroskops 110. In dieser Ausführungsform weist das Endomikroskop 110 ein sehr flachwinkliges Prisma 112 auf, das im optischen Weg zwi schen den Linsen 114 und 116 eingefügt ist. Fig. 3A is a view of yet another preferred embodiment of an endomicroscope 110 according to the invention. In this embodiment, the endomicroscope 110 has a very flat-angled prism 112 which is inserted in the optical path between the lenses 114 and 116 .
Ansonsten ähnelt das Endomikroskop 110 dem Endomikroskop 60 von Fig. 2A und 2B. Somit verfügt das Endomikroskop 110 über eine Laserquelle 118, eine Linse 120, eine optische Fa ser 122, einen Koppler 124 mit zwei Ausgangszweigen (Fasern 126 und 128), die jeweils eine Umkehrchirp-Bragg-Gitterfaser 130 und 132 aufweisen, und eine optische Faser 134 vom Kopp ler 124 zu einem Endomikroskopkopf 136. Die optische Faser 134 hat einen Glasmantel 138 (der Einfachheit halber nur im Bereich eines Mantelmodenkopplers 140 und des Endomikroskop kopfs 136 gezeigt).Otherwise, the endomicroscope 110 is similar to the endomicroscope 60 of FIGS . 2A and 2B. Thus, the endomicroscope 110 has a laser source 118 , a lens 120 , an optical fiber 122 , a coupler 124 with two output branches (fibers 126 and 128 ), each having a reverse chirp Bragg grating fiber 130 and 132 , and an optical fiber 134 from coupler 124 to an endomicroscope head 136 . The optical fiber 134 has a glass cladding 138 (for the sake of simplicity only shown in the area of a cladding mode coupler 140 and the endomicroscope head 136 ).
Außerdem weist das Endomikroskop 110 den genannten Man telmodenkoppler 140 und eine Faser 142 mit großem Durchmesser auf.In addition, the endomicroscope 110 has the mentioned Man telmodenkoupler 140 and a fiber 142 with a large diameter.
Das Prisma 112 hat keine ausreichende Dispersion, um den Anregungsstrahl am Gausschen Einschnürbereich 144 erheblich zu verteilen, lenkt aber die kürzeren Fluoreszenzwellenlängen um einen ausreichenden Betrag so ab, daß sie seitenverschoben zur Seite 146 des die Anregungswellenlängen emittierenden Kerns 148 zurückgeführt werden.The prism 112 does not have sufficient dispersion to distribute the excitation beam significantly at the Gaussian constriction region 144 , but deflects the shorter fluorescence wavelengths by a sufficient amount so that they are shifted sideways to the side 146 of the core 148 emitting the excitation wavelengths.
Dadurch ist gewährleistet, daß die meiste oder sämtliche 2ω-angeregte Fluoreszenz als Mantelmoden in der Lichtzufuhr faser 134a zurückgeführt wird. Diese Moden werden durch den Mantelmodenkoppler 140 in die Faser 142 mit großem Durchmes ser ausgekoppelt und durch die Faser 142 zur Photovervielfa cherröhre 150 geführt.This ensures that most or all of the 2ω-excited fluorescence is returned as cladding modes in the light supply fiber 134 a. These modes are coupled into the fiber 142 with a large diam ser through the Mantelmodenkoppler cherröhre 140 and through the fiber 142 to the Photovervielfa out 150th
Damit wäre ein einfacherer optischer Rückweg für die Fluoreszenz gegeben, der völlig über die Faser des Mantelmo denkopplers 140 verläuft.This would provide a simpler optical return path for the fluorescence, which runs entirely over the fiber of the Mantelmo denkopplers 140 .
Obwohl nicht gezeigt, könnte ein ähnlicher Effekt er reicht werden, ohne das Prisma 112 zu benötigen, wenn die Linsen 114 und 116 einen geringen chromatischen Aberrations wert haben. Although not shown, a similar effect could be achieved without the need for prism 112 if lenses 114 and 116 were low in chromatic aberration.
Fig. 3B ist eine vergrößerte Ansicht des Endomikroskop kopfs 136 von Fig. 3A mit der Faser 138, der Faser 142 mit großem Durchmesser und dem Mantelmodenkoppler 140. In dieser Darstellung ist die Seitenverschiebung der Fluoreszenzstrah len kürzerer Wellenlänge zur Seite 146 des Kerns 148 der Fa ser 138 deutlicher. Fig. 3B is an enlarged view of the endomicroscope head 136 of FIG. 3A with the fiber 138 of the fiber 142 having a large diameter and the Mantelmodenkoppler 140th In this representation, the lateral shift of the fluorescence beams of shorter wavelength to the side 146 of the core 148 of the fiber 138 is clearer.
Fig. 4 ist eine schematische Ansicht eines Endomikro skops 160 gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung. Das Endomikroskop 160 verfügt über eine Laser quelle in Form eines Ti:Saphir-Lasers 162 zum Bereitstellen eines Laserstrahls 164, eine Fokussierlinse 166 und eine op tische Faser 168. Die optische Faser 168 richtet den Strahl 164 zu einem geschweißten Doppelkonus-Taperkoppler 170, der den Strahl 164 in zwei etwa gleiche Strahlen teilt, die durch Fasern 172 bzw. 174 geleitet werden. Wie in anderen zuvor be schriebenen bevorzugten Ausführungsformen weisen die Fasern 172 und 174 jeweils eine Umkehrchirp-Bragg-Gitterfaser 176 bzw. 178 auf. Diese Bragg-Gitter 176 und 178 sind mit den kürzer beabstandeten Gitterelementen 176a und 178a näher am Koppler 170 als mit den länger beabstandeten Gitterelementen 176b und 178b orientiert. Fig. 4 is a schematic view of a Endomikro Skops 160 according to another preferred embodiment of the invention. The endomicroscope 160 has a laser source in the form of a Ti: sapphire laser 162 for providing a laser beam 164 , a focusing lens 166 and an optical fiber 168 . The optical fiber 168 directs the beam 164 to a welded double-cone taper coupler 170 , which divides the beam 164 into two approximately equal beams that are passed through fibers 172 and 174 , respectively. As in other preferred embodiments previously described, fibers 172 and 174 each have a reverse chirp Bragg grating fiber 176 and 178, respectively. These Bragg gratings 176 and 178 are oriented closer to the coupler 170 with the shorter spaced grating elements 176 a and 178 a than with the longer spaced grating elements 176 b and 178 b.
Vorgesehen ist ein Endomikroskopkopf 180, der durch eine optische Faser 182 optisch mit dem Koppler 170 verbunden ist. Fig. 4 veranschaulicht den Kopf 180 in seiner Anordnung zur Untersuchung einer Gewebeprobe 184.An endomicroscope head 180 is provided which is optically connected to the coupler 170 by an optical fiber 182 . Fig. 4 illustrates the head 180 in its arrangement for examining a tissue sample 184th
Fluoreszenzlicht wird durch eine Photovervielfacherröhre 175 detektiert, nachdem es ein BG39-Spektralfilter 177 durch laufen hat.Fluorescent light is detected by a photomultiplier tube 175 after it has passed through a BG39 spectral filter 177 .
Außerdem weist das Endomikroskop 160 zwei Prismensätze 186 und 188 auf, die optisch zwischen dem Laser 162 und der Fokussierlinse 166 angeordnet sind.In addition, the endomicroscope 160 has two prism sets 186 and 188 , which are arranged optically between the laser 162 and the focusing lens 166 .
Jeder Prismensatz 186 und 188 verfügt über ein Paar eng positionierte optische Keilprismen 186a, b bzw. 188a, b.Each prism set 186 and 188 has a pair of closely positioned optical wedge prisms 186 a, b and 188 a, b, respectively.
Die Prismen 186a, b und 188a, b sind auf Bahnen 187a, b bzw. 189a, b beweglich, entweder durch einen oder mehrere Be tätigungsmotoren (nicht gezeigt) oder manuell, so daß die vom Strahl zurückgelegte optische Weglänge innerhalb des Endomi kroskops 160 eingestellt werden kann. Die Prismenbewegung verläuft parallel zu den schrägen benachbarten Flächen jedes Prismensatzes 186 oder 188. In der dargestellten Form dieser Ausführungsform sind alle vier Prismen beweglich. Der Ein fachheit halber kann aber bevorzugt sein, daß die Prismen 186a und 188a oder 186b und 188b beweglich sind.The prisms 186 a, b and 188 a, b are movable on tracks 187 a, b and 189 a, b, either by one or more actuation motors (not shown) or manually, so that the optical path length traveled by the beam within the Endomi microscope 160 can be adjusted. The prism movement is parallel to the sloping adjacent surfaces of each prism set 186 or 188 . In the illustrated form of this embodiment, all four prisms are movable. For the sake of simplicity, however, it may be preferred that the prisms 186 a and 188 a or 186 b and 188 b are movable.
Die Prismen 186a und 186b bestehen aus Quarzglas oder Germanium-dotiertem Siliziumoxid (oder einem anderen Material mit relativ linearer Dispersion) und können so eingestellt werden, daß sie die Variabilität der Gesamtfaserlänge zwi schen Systemen kompensieren.The prisms 186 a and 186 b consist of quartz glass or germanium-doped silicon oxide (or another material with a relatively linear dispersion) and can be adjusted so that they compensate for the variability of the total fiber length between systems.
Die Primen 188a und 188b sind aus Flintglas oder einem anderen Material mit stark gewölbten Dispersionskurven herge stellt und können hinein- und herausbewegt werden, um die Chirplinearität einzustellen. Beide Prismensätze 186 und 188 sind einzusetzen, um Abweichungen der optischen Weglängenent fernung im Glas und auch Abweichungen zu kompensieren, die eingeführt werden könnten, wenn die letzten Linsen 190 und 192 des Kopfs 180 gewechselt werden.The primes 188 a and 188 b are made of flint glass or another material with strongly curved dispersion curves and can be moved in and out to adjust the chirplinearity. Both prism sets 186 and 188 are to be used to compensate for deviations in the optical path length in the glass and also for deviations that could be introduced when the last lenses 190 and 192 of the head 180 are changed.
Danach erlauben die Prismensätze 186 und 188 (mittels der Bragg-Gitterfasern 176 und 178) die Abstimmung des über kompensierten Systems. Außerdem können mit den Prismensätzen 186 und 188 Einstellungen der optischen Weglängenentfernung vorgenommen werden, um die Variabilität zwischen den Fasersy stemen innerhalb der optischen Weglängenentfernung zu halten.Then the prism sets 186 and 188 (by means of the Bragg grating fibers 176 and 178 ) allow the over-compensated system to be tuned. In addition, the prism sets 186 and 188 can be used to adjust the optical path length in order to keep the variability between the fiber systems within the optical path distance.
Fig. 5 ist eine Ansicht des Kopfbereichs eines Endomi kroskops gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung im Gebrauch. In dieser Ausführungsform nutzt das Endomikroskop eine Saugwirkung, um zu untersuchendes Gewebe in einen Napf einzuziehen, der benachbart zur optischen Frontfläche des Endomikroskopkopfs vorgesehen ist. Fig. 5 is a view of the head portion of an Endomi microscope according to another preferred embodiment of the invention in use. In this embodiment, the endomicroscope uses a suction effect to draw tissue to be examined into a well, which is provided adjacent to the optical front surface of the endomicroscope head.
So weist das Endomikroskop dieser Ausführungsform einen Kopf 200 mit Linsen 202 und 204 sowie einer optischen Front platte 206 auf. Vorgesehen ist ferner ein Saugschlauch 208 (der an einer nicht gezeigten geeigneten Vakuum- oder Unter druckquelle angeschlossen ist), um zu untersuchendes Gewebe 210 in einen Napf 212 einzusaugen, der durch eine transparen te Wand 214 und die optische Frontplatte 206 des Endomikro skopkopfs 200 gebildet ist. Der Schlauch 208 ist am Napf 212 so angeschlossen, daß die durch den Schlauch 208 bereitge stellte Saugwirkung das Gewebe 210 in den Napf und an die Platte 206 zieht.The endomicroscope of this embodiment has a head 200 with lenses 202 and 204 and an optical front plate 206 . Also provided is a suction hose 208 (which is connected to a suitable vacuum or vacuum source, not shown), in order to suck tissue to be examined 210 into a cup 212 , which is formed by a transparent wall 214 and the optical front plate 206 of the endomicroscope head 200 is. The hose 208 is connected to the bowl 212 so that the suction provided by the hose 208 pulls the tissue 210 into the bowl and onto the plate 206 .
Eine oder mehrere optische Fasern 216a, b sind um die Wand 214 des Napfs 212 angeordnet, wobei ihre Enden zum Be reich weisen, der im Napf 212 untersucht wird. Diese Fasern 216 fangen das Fluoreszenzlicht von einem Fokalpunkt 218 auf, das nicht in die Linse 204 eintritt und damit sonst nicht zum Signal beitragen würde. Dadurch wird mindestens ein Teil von solchem Licht, das zur Wand 214 gerichtet ist, durch die op tischen Fasern 216 empfangen und zu einer Photovervielfacher röhre 220 übertragen.One or more optical fibers 216 a, b are arranged around the wall 214 of the cup 212, with their ends have rich for loading, which is examined in the well 212th These fibers 216 capture the fluorescent light from a focal point 218 that does not enter the lens 204 and would not otherwise contribute to the signal. As a result, at least a portion of such light directed toward the wall 214 is received by the optical fibers 216 and transmitted to a photomultiplier tube 220 .
Fig. 6 zeigt eine ähnliche Anordnung wie Fig. 5, die sich nur darin unterscheidet, daß ein Napf 222 kegelstumpf förmig ist und optische Fasern 224a, b jeweils getaperte "Strahlungsbündler"-Faserspitzen 226a, b haben, um den Durch messer des zum Photodetektor 220 führenden Faserbündels zu verringern. Fig. 6 shows a similar arrangement as Fig. 5, which differs only in that a cup 222 is frustoconical and optical fibers 224 a, b each have tapered "radiation bundle" fiber tips 226 a, b to the diameter of to the fiber bundle leading to the photodetector 220 .
Fig. 7 ist eine schematische Ansicht einer erfindungsge mäßen Anordnung, in der zusätzliches Fluoreszenzlicht nicht dadurch aufgefangen wird, daß optische Fasern benachbart zum Fokalpunkt des Lasers im untersuchten Gewebe plaziert sind, sondern daß ein oder mehrere Spiegel zum Einsatz kommen. Fig. 7 is a schematic view of an arrangement according to the invention, in which additional fluorescent light is not collected by placing optical fibers adjacent to the focal point of the laser in the examined tissue, but by using one or more mirrors.
So weist ein Endoskopkopf 230, der über Linsen 232 und 234 verfügt und an einer optischen Faser 236 befestigt ist, auch Spiegel 238a, b auf, die sich am vorderen Ende 240 des Kopfs 230 befinden. Fluoreszenzlicht, das in der Ausführungs form von Fig. 5 und 6 von den Fasern 216 oder 224 eingefangen würde, wird statt dessen durch die Spiegel 238 in Fasern 242a, b reflektiert, die sich parallel zur Hauptachse des En domikroskopkopfs 230 erstrecken. Linsen 244a, b sind zwischen den Spiegeln 238a, b bzw. Fasern 242a, b angeordnet, um Licht in die Fasern 242a, b zu fokussieren und damit möglichst viel Licht einzufangen.An endoscope head 230 , which has lenses 232 and 234 and is attached to an optical fiber 236 , also has mirrors 238 a, b, which are located at the front end 240 of the head 230 . Fluorescent light in the execution form of Fig. Would be captured by the fibers 216, or 224 5 and 6, instead of by the mirrors 238 in fibers 242 a, reflecting b which extend parallel to the main axis of the En domikroskopkopfs 230th Lenses 244 a, b are arranged between the mirrors 238 a, b or fibers 242 a, b in order to focus light into the fibers 242 a, b and thus to capture as much light as possible.
Allerdings sind diese Linsen 244 fakultativ, und gemäß Fig. 8 kann es (zwecks Kompaktheit oder leichten Gewichts des Endomikroskopkopfs oder aus anderen Gründen) erwünscht sein, sie auszuschließen. Eine solche Anordnung ist in Fig. 8 ge zeigt, in der Bezugszahlen denen von Fig. 7 entsprechen.However, these lenses 244 are optional and, as shown in Figure 8, it may be desirable to exclude them (for compactness or light weight of the endomicroscope head or for other reasons). Such an arrangement is shown in FIG. 8, in which reference numerals correspond to those of FIG. 7.
Die Anordnungen von Fig. 7 und 8 vermeiden gebogene Fa sern, die wie in den Ausführungsformen von Fig. 5 und 6 von dem die Spitze umgebenden Bereich ausgehen.The arrangements of FIGS. 7 and 8 avoid curved fibers which, as in the embodiments of FIGS. 5 and 6, originate from the region surrounding the tip.
Jedoch können diese Anordnungen auch einen Saugschlauch und einen Napf (z. B. gemäß Fig. 5 und 6) verwenden, wobei die Spiegel 238 benachbart zum Napf und außerhalb davon ange ordnet sind.However, these arrangements can also use a suction hose and a cup (e.g., as shown in FIGS. 5 and 6), with the mirrors 238 arranged adjacent to and outside of the cup.
Zu beachten ist, daß in jeder der Ausführungsformen un ter Einsatz von Saugwirkung, um Gewebe in einen Napf einzu saugen, das Auffangen von Licht aus einem Raumwinkel erfolgen kann, der 2π Sterad übersteigt, d. h. ein viel höherer Auf fangwirkungsgrad als der, der für ein herkömmliches LSCM-Ein photonenendoskop möglich ist.Note that in each of the embodiments, un The use of suction to insert tissue into a bowl suck, the light is collected from a solid angle can, which exceeds 2π sterad, d. H. a much higher up trapping efficiency than that of a conventional LSCM-In photon endoscope is possible.
Durch "Napfziehen" infolge von Vakuum- oder Saugwirkung kann es in der Tendenz dazu kommen, daß der zu untersuchende Bereich mit Blut anschwillt, indem das Mikrogefäßsystem künstlich dilatiert wird. Potentiell verringert sich dadurch der Signalpegel aus der Fluoreszenz, da Hämoglobin starke Ab sorptionsbanden im blauen, grünen und gelben Bereich hat. Ein Weg zur Überwindung dieses Problems wäre der Einsatz eines Fadens um den Rand des "Napfs". Durch Zusammenziehen dieses Fadenrings wird ein "Knopf" aus Gewebe komprimiert und das Blut bis zum Erbleichen herausgequetscht, während der Kontakt des Gewebes mit der optischen Frontfläche des Endomikroskops immer noch erhalten bleibt.By "cup pulling" due to vacuum or suction the tendency is that the person to be examined The area swells with blood by the microvasculature is artificially dilated. This potentially reduces it the signal level from fluorescence since hemoglobin is strong Ab sorption bands in the blue, green and yellow range. On One way to overcome this problem would be to use a Thread around the edge of the "bowl". By contracting this Thread ring is a "button" compressed from tissue and that Blood squeezed out to pale during contact of the tissue with the optical front surface of the endomicroscope still remains.
Eine alternative Möglichkeit, einen oder mehrere dieser Vorteile (größerer Raumwinkel beim Lichteinfang und Ausschluß zusätzlichen Bluts) zu realisieren, ist das Einklemmen und Festhalten eines Probengewebelappens an der ersten optischen Oberfläche des Endomikroskops. In diesem Fall läßt sich opti scher Rücklauf auch von der Lappenrückseite erhalten. Bei spiele für diese Ausführungsformen sind in Fig. 9 und 10 ge zeigt.An alternative way of realizing one or more of these advantages (larger solid angle when capturing light and excluding additional blood) is to clamp and hold a sample tissue flap on the first optical surface of the endomicroscope. In this case, optical return can also be obtained from the back of the flap. Examples of games for these embodiments are shown in FIGS. 9 and 10.
In einer Ausführungsform der Erfindung (die in Fig. 9 dargestellt ist) ist das Endomikroskop mit einer Einklemmein richtung in Form von transparenten Platten 250 und 252 zum Einklemmen einer Gewebeprobe 254 versehen. Außerdem dient die Platte 250 als vorderes optisches Element eines Endomikro skopkopfs 256, der auch Linsen 258 und 260 aufweist. Der Kopf 256 ist an einer optischen Faser 262 befestigt, aus der ein gepulster Laserstrahl abgegeben wird.In one embodiment of the invention (which is shown in FIG. 9), the endomicroscope is provided with a clamping device in the form of transparent plates 250 and 252 for clamping a tissue sample 254 . In addition, the plate 250 serves as a front optical element of an endomicroscope head 256 , which also has lenses 258 and 260 . Head 256 is attached to an optical fiber 262 from which a pulsed laser beam is emitted.
Weiterhin verfügt diese Anordnung über einen ersten Spiegel 264, der hinter der Platte 252 angeordnet ist, eine Linse 266 und einen zweiten Spiegel 268. Fluoreszenzlicht, das aus dem Gewebe 254 durch die Platte 252 zurückgestreut wird, wird durch den Spiegel 264 reflektiert, durch die Linse 266 fokussiert und dann durch den zweiten Spiegel 268 in eine optische Faser 270 reflektiert, was den detektierten Gesamt raumwinkel erhöht.Furthermore, this arrangement has a first mirror 264 , which is arranged behind the plate 252 , a lens 266 and a second mirror 268 . Fluorescent light that is scattered back from the tissue 254 through the plate 252 is reflected by the mirror 264 , focused by the lens 266 and then reflected by the second mirror 268 into an optical fiber 270 , which increases the detected total solid angle.
Werden die Platten 250 und 252 stärker an das Gewebe 254 gedrückt, lassen sie das Gewebe 254 gemäß der vorstehenden Beschreibung erbleichen, was die übermäßige Blutansammlung im Gewebe 254 reduziert.When the plates 250 and 252 are pressed harder against the tissue 254 , they cause the tissue 254 to become pale as described above, which reduces the excessive blood accumulation in the tissue 254 .
Deutlich ist, daß die Spiegel 264 und 268 in dieser An ordnung entfallen könnten und Licht durch die Linse 266 di rekt in die Faser 270 fokussiert werden könnte, indem die Linse 266 gegenüber der Position von Fig. 9 im 90°-Winkel orientiert und die Faser 270 direkt hinter der Platte 252 an geordnet wird. Wegen ihrer größeren Kompaktheit ist die ge zeigte Anordnung aber bevorzugt.It is clear that the mirrors 264 and 268 could be omitted in this arrangement and light could be focused directly through the lens 266 into the fiber 270 by the lens 266 being oriented at a 90 ° angle with respect to the position of FIG. 9 and the Fiber 270 is arranged directly behind the plate 252 . Because of their greater compactness, the arrangement shown is preferred.
Alternativ könnten die Spiegel 264 und 268, die Linse 266 und die Faser 270 entfallen, wenn die Platte 252 durch eine Retroreflektorplatte gemäß Fig. 10 ersetzt wird.Alternatively, mirrors 264 and 268 , lens 266 and fiber 270 could be eliminated if plate 252 is replaced with a retroreflector plate as shown in FIG. 10.
In dieser Anordnung ist das Gewebe 254 wiederum einge spannt, aber zwischen der Platte 250 und einer Retroreflek torplatte 272. Eine Retroreflektorplatte vermag Licht in Par allelrichtung zur Einfallsrichtung, aber räumlich verschoben, zurück zu reflektieren. Dadurch wird aus dem Gewebe 254 zu rück zur Platte 272 gestreutes Licht durch das Gewebe 254 zu rück reflektiert und durch ein geeignetes Verfahren aufgefan gen, z. B. die zuvor anhand von Fig. 1, 2A, 3A oder 4 be schriebenen. In this arrangement, the tissue 254 is in turn clamped, but between the plate 250 and a retroreflector plate 272 . A retroreflector plate can reflect light back in parallel to the direction of incidence, but spatially shifted. As a result, light scattered from the tissue 254 back to the plate 272 is reflected back through the tissue 254 and caught by a suitable method, e.g. B. the previously described with reference to Fig. 1, 2A, 3A or 4 be.
Aufgrund des breiten Winkelbereichs beim optischen Auf fangen können aber die Eckenkuben 274 der Retroreflektorplat te 272 nicht auf interne Totalreflexion bauen, weshalb die Retroreflektorplatte 272 metallisiert ist.Because of the wide angular range in the optical catch, the corner cubes 274 of the retroreflector plate 272 cannot build on total internal reflection, which is why the retroreflector plate 272 is metallized.
Nunmehr wird ein Verfahren zur Erleichterung des Einsat zes des Zweiphotonen-Endomikroskops in Situationen, in denen ein hoher Beleuchtungspegel bei klinischen Untersuchungen be nötigt wird, anhand von Fig. 11A, 11B und 11C beschrieben.A method of facilitating use of the two-photon endomicroscope in situations where a high level of illumination is required in clinical studies will now be described with reference to FIGS . 11A, 11B and 11C.
Bei der konfokalen Einphotonenmikroskopie und -endomi kroskopie wird das Rücklauflicht durch die Lochblende räum lich gefiltert, was Störungen aus Raumlicht wirksam besei tigt. Im Zweiphotonen-Endomikroskop wäre es wünschenswert, eine größere Apertur zu haben, um "schlangenförmig gestreute" Rücklaufphotonen aufzufangen und das Signal zu verstärken. Allerdings kann dies zu einem höheren Pegel von Umgebungs falschlicht führen, insbesondere wenn ein vernünftig hoher Beleuchtungspegel in der -klinischen Untersuchungsumgebung er forderlich war. Besonders wichtig kann dieser Effekt sein, wenn zusätzliche Fasern zum Einsatz kommen, um den Signalwert zum Photodetektor wie in der Ausführungsformen der Erfindung von Fig. 5 bis 8 zu erhöhen.In confocal single-photon microscopy and endomicroscopy, the return light is spatially filtered through the pinhole, which effectively eliminates interference from ambient light. In the two-photon endomicroscope, it would be desirable to have a larger aperture in order to collect "serpentine" return photons and to amplify the signal. However, this can lead to a higher level of ambient false light, especially if a reasonably high level of illumination in the clinical examination environment was necessary. This effect can be particularly important if additional fibers are used to increase the signal value to the photodetector as in the embodiments of the invention from FIGS. 5 to 8.
Sowohl bei Endoskopen als auch bei Mikroskopen (u. a. Endomikroskopen) läßt sich dieser Effekt reduzieren, indem der Kopf oder die Objektivlinse in eine Hülle oder andere Ab deckung eingeschlossen wird, die das untersuchte Gewebe um gibt oder im wesentlichen daran abdichtbar ist. Wird aber Um gebungslicht immer noch detektiert, läßt sich dieser Effekt weiter reduzieren oder beseitigen, indem die allgemeine oder Umgebungsbeleuchtung von einer Lichtquelle geliefert wird, die Licht nur während der Rücklaufperiode des Systems erzeugt, z. B. ein System vom Strobe-Typ. Unter extremen Umständen könnten auch die Photovervielfacherröhrenspannungen (PMT-Spannungen) während der Rücklaufbeleuchtungsperiode unterbro chen werden, um PMT-Sättigung und Überlastung zu verhindern.Both endoscopes and microscopes (including Endomicroscopes) this effect can be reduced by the head or the objective lens in a case or other Ab cover is included, which covers the tissue under investigation there or is essentially sealable to it. But will um this light effect can still be detected further reduce or eliminate the general or Ambient lighting is supplied by a light source that Light only generated during the system's flyback period e.g. B. a strobe type system. In extreme circumstances could also use the photomultiplier tube voltages (PMT voltages) interrupted during the return lighting period to prevent PMT saturation and overload.
Alternativ oder zusätzlich kann die Raumbeleuchtung Licht einer Farbe oder eines Bereichs von Farben sein, und die PMT könnte mit einem Filter versehen sein, das diese Far be(n) nicht wesentlich durchläßt. So könnte z. B. die Umge bungsbeleuchtungsquelle eine Rotlichtquelle oder eine Licht quelle hinter einem Rotfilter sein, und die PMT könnte mit einem Blau- oder Blau-/Grünfilter versehen sein.Alternatively or additionally, the room lighting Be light of a color or a range of colors, and the PMT could be provided with a filter that this Far be (n) does not let through significantly. For example, B. the reverse lighting source, a red light source or a light source behind a red filter, and the PMT could be with be provided with a blue or blue / green filter.
Ferner kann zur Reduzierung der Lichtpegel, die auf die PMT in Nichterfassungsperioden auftreffen, jede dieser Tech niken durch einen Verschluß (z. B. einen mechanischen Ver schluß oder einen elektrooptischen Verschluß) über der PMT ergänzt sein. Dieser Verschluß wäre in Nichterfassungsperi oden geschlossen (um die PMT vor Umgebungslicht zu schützen, das zu Rauschpegeln beitragen könnte), aber in Erfassungspe rioden offen.It can also be used to reduce the light level on the PMT hit in non-acquisition periods, each of these tech niken by a closure (e.g. a mechanical ver or an electro-optical shutter) over the PMT be supplemented. This lock would be in non-detection peri oden closed (to protect the PMT from ambient light, that could contribute to noise levels), but in detection pe open periods.
Fig. 11A ist eine grafische Darstellung der variierenden Position des Abtastspiegels eines Endomikroskops. Die Abtast position ändert sich im wesentlichen als Sinuswelle 280 mit (in diesem Beispiel) einer Frequenz von 750 Hz. Figure 11A is a graphical representation of the varying position of the scanning mirror of an endomicroscope. The scanning position changes essentially as a sine wave 280 with (in this example) a frequency of 750 Hz.
Bilderfassungsperioden 282 und 284 sind in Fig. 11B ge zeigt, wobei ihre Zeitsteuerung relativ zur Spiegelabtastpo sition durch Strichlinien 282a und 284a dargestellt ist.Image acquisition periods 282 and 284 are shown in FIG. 11B with their timing relative to the Spiegelabtastpo position shown by dashed lines 282 a and 284 a.
Dadurch ist Umgebungsbeleuchtung auf jene Perioden be schränkt, in denen keine Erfassung erfolgt, was in Fig. 11C mit schraffierten Bereichen 286 und 288 gezeigt ist.As a result, ambient lighting is limited to those periods in which no detection takes place, which is shown in FIG. 11C with hatched areas 286 and 288 .
In einigen speziellen Anwendungen kann es erwünscht oder notwendig sein, hohe Strahlleistungen zu verwenden, z. B. können bei tiefer Gewebeabbildung bis zu 500 mW erwünscht sein. Allerdings können nichtlineare optische Effekte im Glas der Faser infolge von Eigenmodulation schwerwiegenden. Lei stungsverlust und kurze Wellenlängenerzeugung bei Spitzenlei stungen über etwa 50 mW bei einer Impulsrate von 100 fs in einer optischen Standardfaser bewirken.In some special applications it may be desirable or be necessary to use high beam powers, e.g. B. can be desired with deep tissue imaging up to 500 mW his. However, nonlinear optical effects can occur in the glass the fiber due to self-modulation serious. Lei Power loss and short wavelength generation at peak performance over 50 mW at a pulse rate of 100 fs in a standard optical fiber.
Erfindungsgemäß läßt sich dieses Problem auf mehreren Wegen reduzieren.According to the invention, this problem can be solved in several ways Because of reduce.
Die erste dieser Anordnungen ist in Fig. 12 veranschau licht, die ein Endomikroskop 290 ähnlich wie Fig. 4 zeigt. Klar sollte aber sein, daß diese und die weiteren nachfolgend beschriebenen Anordnungen mit Endomikroskopen gemäß jeder der Ausführungsformen der Erfindung verwendet werden können.The first of these arrangements is illustrated in FIG. 12, which shows an endomicroscope 290 similar to FIG. 4. However, it should be clear that these and the further arrangements described below can be used with endomicroscopes according to any of the embodiments of the invention.
Gemäß Fig. 12 verfügt ein Endomikroskop 290 über eine Laserquelle 292, zwei Prismensätze 294 und 296, eine Fokus sierlinse 298, eine erste optische Faser 300, einen Doppelko nus-Taperkoppler 302, Fasern 304 und 306 mit Umkehr chirp-Bragg-Gitterfasern 308 bzw. 310, die mit den kürzer beabstan deten Gitterelementen näher am Koppler 302 als mit den länger beabstandeten Gitterelementen orientiert sind, und einen En domikroskopkopf 312, der mit dem Koppler 302 optisch durch eine zweite optische Faser 314 gekoppelt ist. Fig. 12 zeigt den Kopf 312 in der Anordnung zur Untersuchung einer Gewebe probe 316. Von der Gewebeprobe 316 emittiertes Fluoreszenz licht wird durch eine Photovervielfacherröhre 318 detektiert, nachdem es ein BG39-Spektralfilter 320 durchlaufen hat.According to FIG. 12, an endomicroscope 290 has a laser source 292 , two prism sets 294 and 296 , a focusing lens 298 , a first optical fiber 300 , a double cone taper coupler 302 , fibers 304 and 306 with reverse chirp Bragg grating fibers 308 and 308, respectively 310 , which are oriented closer to the coupler 302 with the shorter spaced grating elements than with the longer spaced grating elements, and an endomicroscope head 312 which is optically coupled to the coupler 302 by a second optical fiber 314 . Fig. 12312 shows the head in the arrangement for examining a tissue sample 316th Fluorescent light emitted from the tissue sample 316 is detected by a photomultiplier tube 318 after it has passed through a BG39 spectral filter 320 .
Das Endomikroskop 290 arbeitet ähnlich wie das Endomi kroskop 160 von Fig. 4. Allerdings verfügt das Endomikroskop 290 zusätzlich über eine Dispersionseinrichtung in Form eines ersten Blocks 322 aus hochdispergierendem Glas, der zwischen der Laserquelle 292 und dem Prismenpaar 294 angeordnet ist, und eine Kompressionseinrichtung in Form eines zweiten Blocks 324 aus hochdispergierendem Glas, der innerhalb des Endomi kroskopkopfs 312 zwischen der ersten Linse 326 und der zwei ten Linse 328 angeordnet ist. Die Längen der ersten und zwei ten optischen Faser 300 und 314 sind reduziert, damit zusätz liche Dispersionseffekte durch den ersten und zweiten Glas block 322 und 324 eingeführt werden können.The endomicroscope 290 works similarly to the endomicroscope 160 of FIG. 4. However, the endomicroscope 290 additionally has a dispersion device in the form of a first block 322 made of highly dispersing glass, which is arranged between the laser source 292 and the pair of prisms 294 , and a compression device in Form of a second block 324 made of highly dispersing glass, which is arranged within the Endomi microscope head 312 between the first lens 326 and the second lens 328 . The lengths of the first and second optical fibers 300 and 314 are reduced so that additional dispersion effects can be introduced through the first and second glass blocks 322 and 324 .
Durchläuft der gepulste Strahl von der Laserquelle 292 den ersten Glasblock 322, wird der Strahl einer Anfangsdis persion unterzogen, bevor er in die erste optische Faser 300 eintritt. Dadurch reduziert sich die Spitzenleistung des Strahls in der ersten optischen Faser 300 gegenüber ihrem Wert ohne Verwendung des Glasblocks 322, wodurch nichtlineare optische Effekte im Glas der ersten und zweiten optischen Fa ser 300 und 314 reduziert sind.If the pulsed beam from the laser source 292 passes through the first glass block 322 , the beam is subjected to an initial dispersion before it enters the first optical fiber 300 . This reduces the peak power of the beam in the first optical fiber 300 from its value without using the glass block 322 , thereby reducing nonlinear optical effects in the glass of the first and second optical fibers 300 and 314 .
Im Gegensatz zum Endomikroskop 160, in dem die Rekom pression des Strahls praktisch bis zu der Zeit abgeschlossen ist, zu der der Strahl aus der zweiten optischen Faser 182 austritt, verläßt im Endomikroskop 290 der Strahl die zweite optische Faser 314 ohne abgeschlossene Rekompression, so daß die Spitzenleistung in der zweiten optischen Faser 314 auf einem reduzierten Wert bleibt. Der zweite Glasblock 324 sorgt für die zusätzliche erforderliche Rekompression erst, nachdem der Strahl die zweite optische Faser 314 verlassen hat, und das Problem nichtlinearer optischer Effekte innerhalb der zweiten Faser 314 ist umgangen.In contrast to the endomicroscope 160 , in which the recompression of the beam is practically completed by the time the beam emerges from the second optical fiber 182 , in the endomicroscope 290 the beam leaves the second optical fiber 314 without recompression being completed, so that the peak power in the second optical fiber 314 remains at a reduced value. The second glass block 324 provides the additional required recompression only after the beam has left the second optical fiber 314 , and the problem of nonlinear optical effects within the second fiber 314 is avoided.
Normalerweise bestehen die Glasblöcke 322 und 324 aus hochdispergierendem Bleiglas, wobei aber auch andere hochdis pergierende Elemente geeignet sind, u. a. Gitter oder andere Prismenformen.The glass blocks 322 and 324 normally consist of highly dispersing lead glass, although other highly dispersing elements are also suitable, including grids or other prism shapes.
Wie zuvor erwähnt wurde, sind die Längen der ersten und zweiten optischen Faser 300 und 314 reduziert, um die Einfüh rung der Glasblöcke 322 und 324 zu kompensieren. Jedoch ist zu beachten, daß die Länge der Glasblöcke 322 und 324 nicht gleich zu sein braucht, d. h., jede Ungleichheit ihrer Längen kann durch Einstellen der einzelnen Längen der ersten opti schen Faser 300 und/oder zweiten optischen Faser 314 oder durch Einstellen der Gitter 308 und 310 kompensiert werden. In einigen Anwendungen kann es sehr erwünscht sein, die Länge des zweiten Glasblocks 324 zu minimieren, so daß dem Endomi kroskopkopf 312 minimales Gewicht und minimale Länge zugefügt werden. In manchen Anwendungen kann es tatsächlich akzeptabel oder erwünscht sein, den ersten Glasblock 322 völlig entfal len zu lassen.As previously mentioned, the lengths of the first and second optical fibers 300 and 314 are reduced to compensate for the introduction of the glass blocks 322 and 324 . However, it should be noted that the length of the glass blocks 322 and 324 need not be the same, ie any inequality in their lengths can be adjusted by adjusting the individual lengths of the first optical fiber 300 and / or second optical fiber 314 or by adjusting the gratings 308 and 310 can be compensated. In some applications, it may be very desirable to minimize the length of the second glass block 324 so that minimal weight and length are added to the endomicroscope head 312 . In some applications, it may actually be acceptable or desirable to completely remove the first glass block 322 .
Eine zweite erfindungsgemäße Anordnung, durch die das Problem nichtlinearer optischer Effekte in der optischen Fa sern reduziert werden kann, besteht in der Verwendung von Mo nomodenfaser mit einem Kern mit großem Durchmesser für die erste und zweite optische Faser (z. B. die Fasern 168 und 182 in der Ausführungsform von Fig. 4 oder die Fasern 300 und 314 in der Ausführungsform von Fig. 12). Damit hätten die erste und zweite Faser eine niedrige V-number und somit eine wirk sam niedrige NA. Im Prinzip können solche Monomodenfasern mit einem Kern mit großem Durchmesser auch zwischen dem Koppler und den Bragg-Gittern verwendet werden, wobei dies aber nicht entscheidend ist, da an dieser Stelle im optischen Weg der Strahl stark dispergiert ist.A second arrangement according to the invention, by means of which the problem of nonlinear optical effects in the optical fibers can be reduced, consists in using monomode fibers with a core with a large diameter for the first and second optical fibers (for example fibers 168 and 182 in the embodiment of FIG. 4 or fibers 300 and 314 in the embodiment of FIG. 12). The first and second fibers would therefore have a low V number and thus an effectively low NA. In principle, such single-mode fibers with a core with a large diameter can also be used between the coupler and the Bragg gratings, but this is not critical since the beam is highly dispersed in the optical path at this point.
Daher ist die Flächenleistungsdichte im Kern reduziert, was das Problem nichtlinearer Effekte im Kern der ersten und zweiten optischen Faser beseitigt. Nachteilig bei dieser An ordnung ist, daß sich aufgrund des größeren Durchmessers der optischen Fasern nur allmählichere Kurven bzw. Bogen in der Faser herstellen lassen. In einigen Anwendungen ist dies aber möglicherweise nicht unzweckmäßig.Therefore the area power density is reduced in the core, what the problem of nonlinear effects at the core of the first and second optical fiber eliminated. A disadvantage of this type order is that due to the larger diameter of the optical fibers only gradual curves or curves in the Have fiber made. However, in some applications this is may not be inappropriate.
Ein drittes Verfahren zum Reduzieren des Problems nicht linearer optischer Effekte in den optischen Fasern wäre der Einsatz optischer Fasern mit reinen Siliziumoxidkernen und fluoriddotierten Mänteln, wobei in diesen Fasern nichtlineare Effekte im Vergleich mit herkömmlichen GeO2-dotierten Kernen mit reinen Siliziumoxidmänteln reduziert sind.A third method for reducing the problem of non-linear optical effects in the optical fibers would be to use optical fibers with pure silicon oxide cores and fluoride-doped shells, in which fibers non-linear effects are reduced in comparison with conventional GeO 2 -doped cores with pure silicon oxide shells.
Schließlich läßt sich eine Kombination aus jeder dieser Techniken verwenden. Zum Beispiel kann ein Paar besonders kurzer Glasblöcke auf die mit dem Endomikroskop 290 von Fig. 12 gezeigte Weise genutzt werden, wobei die Länge der Blöcke unter Berücksichtigung von Raumbedarf und Gewicht minimal ge halten wird, aber optische Monomodenfasern mit einem Kern mit großem Durchmesser für die erste und zweite optische Faser zum Einsatz kommen. Anschließend läßt sich der kombinierte Effekt dieser beiden Abwandlungen nutzen, um die Spitzenlei stung des Strahls in der ersten und zweiten optischen Faser auf einem akzeptablen Wert zu halten.Finally, a combination of any of these techniques can be used. For example, a pair of particularly short glass blocks can be used in the manner shown with the endomicroscope 290 of FIG. 12, the length of the blocks being kept to a minimum taking space and weight into account, but single-mode optical fibers with a large diameter core for them first and second optical fibers are used. The combined effect of these two modifications can then be used to keep the peak power of the beam in the first and second optical fibers at an acceptable level.
Vom Fachmann können Abwandlungen innerhalb des Grundge dankens und Schutzumfangs der Erfindung leicht vorgenommen werden. Daher sollte verständlich sein, daß die Erfindung nicht auf die speziellen Ausführungsformen beschränkt ist, die zuvor beispielhaft beschrieben wurden.Variations within the Grundge thanks and scope of the invention easily made become. Therefore, it should be understood that the invention is not limited to the specific embodiments, which were previously described as examples.
Claims (41)
einer optischen Faser zum Übertragen eines gepulsten Hauptstrahls über mindestens einen Abschnitt eines opti schen Wegs zwischen einer Strahlquelle und einem Gewebe oder einer anderen Probe; und
einer Dispergiereinrichtung;
wodurch in der optischen Faser auftretende Dispersion durch Dispersion umgekehrt wird, die in der Dispergier einrichtung erzeugt wird.1. Endoscope or microscope with:
an optical fiber for transmitting a pulsed main beam over at least a portion of an optical path between a beam source and a tissue or other sample; and
a disperser;
whereby dispersion occurring in the optical fiber is reversed by dispersion which is generated in the dispersing device.
Übertragen eines gepulsten Hauptlaserstrahls längs einer optischen Faser über mindestens einen Abschnitt eines optischen Wegs zwischen einer Strahlquelle und einem Ge webe oder einer anderen Probe; und
Dispergieren des Strahls mittels einer Dispergierein richtung;
wodurch in der optischen Faser auftretende Dispersion durch Dispersion umgekehrt wird, die durch die Disper giereinrichtung erzeugt wird.7. Procedure for two-photon endoscopy or microscopy with the following steps:
Transmitting a main pulsed laser beam along an optical fiber over at least a portion of an optical path between a beam source and a tissue or other sample; and
Dispersing the beam by means of a dispersing device;
whereby dispersion occurring in the optical fiber is reversed by dispersion generated by the disperser.
einer Strahlteilereinrichtung zum Teilen eines gepulsten Hauptlaserstrahls in einen ersten und zweiten Strahl;
einer ersten optischen Faser zum Übertragen des Haupt strahls zur Strahlteilereinrichtung;
einer Antidispersionseinrichtung zum Reduzieren der Dis persion des ersten und zweiten Strahls;
einer optischen Kopplereinrichtung zum Rekombinieren mindestens eines Abschnitts des jeweiligen ersten und zweiten Strahls zu einem rekombinierten Strahl; und
einer zweiten optischen Faser zum Übertragen des rekom binierten Strahls von der optischen Kopplereinrichtung zu einem Endoskop- oder Mikroskopkopf;
wobei der Hauptstrahl durch die Strahlteilereinrichtung in den ersten und zweiten Strahl geteilt werden kann, deren Dispersion anschließend durch die Antidispersions einrichtung reduziert werden kann und die dann durch die optische Kopplereinrichtung rekombiniert werden können, um einen rekombinierten Zweiphotonenstrahl zur Übertra gung längs der zweiten optischen Faser zum Kopf zu bil den. 8. Endoscope or microscope with:
beam splitter means for splitting a pulsed main laser beam into first and second beams;
a first optical fiber for transmitting the main beam to the beam splitter device;
an anti-dispersion device for reducing the dispersion of the first and second beams;
an optical coupler for recombining at least a portion of the respective first and second beams into a recombined beam; and
a second optical fiber for transmitting the recombined beam from the optical coupler to an endoscope or microscope head;
wherein the main beam can be divided by the beam splitter device into the first and second beams, the dispersion of which can subsequently be reduced by the anti-dispersion device and which can then be recombined by the optical coupler device in order to transmit a recombined two-photon beam for transmission along the second optical fiber Form your head.
einer Dispegiereinrichtung zum zeitweiligen spektrosko pischen Dispergieren eines gepulsten Hauptlaserstrahls;
und
einer optischen Faser zum Übertragen des dispergierten Hauptstrahls zu einem Endoskop- oder Mikroskopkopf und Reduzieren der Dispersion durch Komprimieren des disper gierten Hauptstrahls.19. Endoscope or microscope with:
a dispenser for temporarily spectroscopically dispersing a pulsed main laser beam;
and
an optical fiber for transmitting the dispersed main beam to an endoscope or microscope head and reducing the dispersion by compressing the dispersed main beam.
eine Saug- oder Unterdruckquelle, die nahe dem Kopf an geordnet ist;
eine Lichtauffangeinrichtung zum Auffangen von Licht von einer Probe; und
eine Probenaufnahmeeinrichtung, die mit der Saugquelle gekoppelt ist, zum Aufnehmen der Probe, wenn die Probe durch die Saugquelle daran gedrückt wird;
wobei die Saugquelle verwendet wird, um die Probe zur Aufnahmeeinrichtung zu drücken, wodurch die Probe so verformt wird, daß die Lichtauffangeinrichtung einen Teil des durch die Probe vom Kopf weg emittierten Lichts auffangen kann.25. Endoscope or microscope with a head, the endoscope or microscope having:
a suction or vacuum source, which is arranged close to the head;
a light interceptor for intercepting light from a sample; and
sample receiving means, coupled to the suction source, for receiving the sample when the sample is pressed thereon by the suction source;
the suction source being used to urge the sample toward the receiver, deforming the sample so that the light interceptor can capture a portion of the light emitted by the sample from the head.
- 1) Übertragen eines gepulsten Hauptlaserstrahls längs einer optischen Faser;
- 2) Teilen des Hauptstrahls in einen ersten und zweiten Strahl;
- 3) Komprimieren des ersten und zweiten Strahls;
- 4) Kombinieren mindestens eines Abschnitts des ersten und zweiten Strahls;
- 5) Übertragen des ersten und zweiten Strahls längs einer optischen Faser zu einem Endoskop- oder Mikroskop kopf.
- 1) transmitting a pulsed main laser beam along an optical fiber;
- 2) splitting the main beam into first and second beams;
- 3) compressing the first and second beams;
- 4) combining at least a portion of the first and second beams;
- 5) Transfer the first and second beams along an optical fiber to an endoscope or microscope head.
einem Endoskop oder Mikroskop mit einem Photodetektor;
einer Beleuchtungseinrichtung zur Bereitstellung von Um gebungsbeleuchtung;
einer Schalteinrichtung zum Ein- und Ausschalten der Be leuchtungseinrichtung; und
einer Synchronisationseinrichtung zum Synchronisieren der Schalteinrichtung mit Erfassungsperioden des Endo skops oder Mikroskops;
wobei die Synchronisationseinrichtung so betreibbar ist, daß sie die Schalteinrichtung steuert, um die Beleuch tungseinrichtung während der Erfassungsperioden aus- und zwischen aufeinanderfolgenden Erfassungsperioden einzu schalten.33. Endoscope or microscope system with:
an endoscope or microscope with a photodetector;
a lighting device for providing ambient lighting;
a switching device for switching the lighting device on and off; and
a synchronization device for synchronizing the switching device with detection periods of the endoscope or microscope;
wherein the synchronization device is operable to control the switching device in order to switch the lighting device off during the detection periods and on between successive detection periods.
einem Endoskop oder Mikroskop mit einem Photodetektor;
einer Beleuchtungseinrichtung zur Bereitstellung von Um gebungsbeleuchtung; und
einer Filtereinrichtung zum Reduzieren der Detektion der Umgebungsbeleuchtung durch den Photodetektor.37. Endoscope or microscope system with:
an endoscope or microscope with a photodetector;
a lighting device for providing ambient lighting; and
a filter device for reducing the detection of the ambient lighting by the photodetector.
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