DE2413071B2 - Anordnung zum optischen Abtasten einer zu untersuchenden Oberfläche durch ein Endoskop - Google Patents

Description

genügen, worin η eine ganze Zahl und X eine von Null verschiedene Frequenz ist,

b) einen magnetischen Teil zum Erzeugen von Magnetfeldern, der durch einen Generator (5), der ein Dauermagnetfeld erzeugt, dessen Nord-Süd-Richtung mit den zwei Ebenen, in denen die Streifen (2, 4) liegen, einen Winkel von 45° bildet, und durch einen Generator (6) gebildet ist, der ein Wechselmagnetfeld mit den Frequenzen Fi und F^ erzeugt und dessen Magnetisierungsrichtung im wesentlichen der Längsrichtung der Streifen parallel ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Streifen (2) mit niedrigerer Resonanzfrequenz (F2) an einem seiner Enden angeklemmt ist und am anderen Ende über ein Verbindungsstück (3) den Streifen (4) mit der höheren Resonanzfrequenz (Fi) trägt, dessen Ende frei bewegbar ist.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der ein Dauermagnetfeld "to erzeugende Generatoi ein ringförmiger Dauermagnet (5) ist, der in der Verlängerung des beweglichen Teils in der Nähe seines freien Endes montiert ist, und daß der das Wechselmagnetfeld erzeugende Generator durch eine den beweglichen Teil koaxial umschließende Spule (6) gebildet ist, die im Betriebszustand von einem aus zwei Strömen, deren Frequenzen den Resonanzfrequenzen (Fi, F₂) entsprechen, zusammengesetzten Strom durchflossen wird.

4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Streifen (2,4) im beweglichen Teil aus Stahl sind.

5. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Lichtzuführungseinrichtung (10) zum Anstrahlen der abzutastenden Oberfläche mit aus einer Lichtquelle herrührendem Licht vorgesehen ist.

6. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtaufnehmer durch mindestens einen flexiblen Lichtleiter (9) gebildet ist, der auf den Streifen (2, 4) parallel zu deren Längsrichtung befestigt und durch deren Verbindungsstück (3) verlegt ist.

7. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich in der öffnung des ringförmigen Dauermagneten (5) eine Linse (8) befindet.

8. Anordnung nach Anspruch 6 zum Erzeugen

eines Farbbildes, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtaufnehmer durch zwei nebeneinander in der Längsrichtung der Streifen befestigte flexible Lichtleiter gebildet wird, wobei der eine für Grün vorgesehene Lichtleiter ungefähr halb so dick ist wie der andere für Blau und Rot vorgesehene Lichtleiter. 9. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtzuführungseinrichtung durch eine Anzal Lichtleiter (10) gebildet ist. die um den beweglichen Teil koaxial verteilt sind und durch ein Gehäuse (7) getragen werden, das auch den Dauermagneten (5) trägt

Die Erfindung betrifft eine Anordnung gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruches.

Seit einiger Zeit sind Anordnungen für die Analyse durch Endoskopie bekannt, die beim Einführen in Körperinnenräume eine genaue Untersuchung der Wandungen dieser Innenräume erlauben.

Bei der medizinischen Endoskopie sind derartige Anordnungen zur Untersuchung der Speiseröhre, der Luftröhre usw. bekannt; der Durchmesser dieser Anordnungen beträgt wenige Millimeter (4 bis 5 mm) und wird durch die Abmessungen ihrer Abtastanordnung bestimmt

Die FR-PS 14 75 008 beschreibt eine Abtastanordnung für ein Endoskop, in der ein Prisma und ein in bezug auf die Endoskopachse geneigt aufgestellter Spiegel vorgesehen sind; diese beiden Elemente rotieren und befinden sich einander gegenüber auf den Achsen zweier Koaxialmikromotoren, deren Drehzahlen voneinander abweichen; dem auf diese Weise gebildeten Ganzen wird eine Linse und zwei Lichtleiter für die Lichtübertragung zugefügt.

Bei dieser bekannten Abtastanordnung sind die Abmessungen des Mikromotors für die Außenabmessungen des Endoskops bestimmend. Beim heutigen Stand der Technik ist es nicht möglich, die Abmessungen eines Mikromotors weiter als auf 4 bis 5 mm zu verkleinern, und infolgedessen beschränkt man die Anwendungen des Endoskops, bei dem ein derartiger Mikromotor eines der zusammensetzenden Elemente ist, auf die Untersuchung von Körperhöhlen, deren Abmessungen derart sind, daß in der medizinischen Endoskopie der behandelte Patient durch das Einführen des Endoskops in die Körperhöhle nicht zu stark belästigt wird. Daneben ist jedoch ein Endoskop mit äußerst geringen Abmessungen erforderlich, das die Untersuchung z. B. der Harnwege, des Gehirns usw. erlaubt.

Aufgabe der Erfindung ist die Angabe einer Abtastanordnung, die sich für ein derartiges Mikroendoskop eignet. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Hauptanspruch angegebenen Maßnahmen gelöst.

Die vom Dauermagnetfeld magnetisierten Streifen schwingen auf den Frequenzen Fl bzw. F2 unter dem Einfluß des Wechselmagnetfeldes; durch das Verhältnis zwischen den Frequenzen Fl und F2 wird die Anzahl der Analysenraster / pro Sekunde (was als die Bildfrequenz bezeichnet werden kann) durch die Zahl pro Sekunde der Phasengleichheit zwischen den Frequenzen F1 und F2 bestimmt; je nach den Werten der erwähnten Frequenzen und des Parameters η wird der Parameter f gleich X oder dem größten gemein-

schaftlichen Teiler von Fl und Xsein.

Bekanntlich entspricht die mechanische Resonanzfrequenz eines Streifens der Formel F= k ■ e/L², worin k eine Konstante ist, die vom Streifenmaterial anhängt, während e die Dicke und L die Länge des Streifens darstellen. Aus dieser Formel geht hervor, daß die Resonanzfrequenz rasch abnimmt, wenn die Länge des Streifens wächst Weiter wird sich die Abtastung verbessern, je höher die Resonanzfrequenz ist, und muß die Dicke des Streifens klein sein, um die Ausübung to eines kräftigen Momentes zu vermeiden. Hieraus folgt, daß es möglich ist, bestimmte Streifen mit geringer Länge und Dicke zu wählen, wodurch der Anordnung äußerst geringe Abmessungen erteilt werden.

Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Mikroendoskops, in dem eine derartige Abtastanordnung vorgesehen ist, sind dadurch gekennzeichnet, daß das Mikroendoskop mit einer Lichtzuführungseinrichtung zum Anstrahlen der abzutastenden Oberfläche mit aus einer Lichtquelle herrührendem Licht versehen und die fest mit dem beweglichen Teil verbundene Lichtrückführungseinrichtung ein flexibler Lichtleiter ist

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 eine Explosivzeichnung einer erfindungsgemä-Den Anordnung zum Abtasten einer Oberfläche und

F i g. 2 einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Mikroendoskop.

Die in der F i g. 1 wiedergegebene Anordnung enthält einen ersten Streifen 2, der mit einem Ende in einen Block 1 eingeklemmt ist und dessen anderes Ende in einem Verbindungsstück 3 befestigt ist. Die Richtung der Normalen auf der Ebene des Streifens 2 ist in der Figur mit χ angegeben. In der Anordnung ist ferner ein zweiter Streifen 4 vorgesehen, der in der Verlängerung des Streifens 2 liegt und dessen eines Ende im Verbindungsstück 3 befestigt ist und dessen anderes Ende sich frei bewegen kann. Die Ebene des Streifens 4 steht senkrecht auf der des Streifens 2. Die Richtung der Normalen auf dieser Ebene ist in der F i g. 1 mit y *° angegeben. Die zwei Streifen 2 und 4 sind aus magnetisierbarem Material und werden von einem ringförmigen Dauermagneten 5 magnetisiert, dessen Nord-Süd-Richtung gemäß einer Richtung, die einen Winkel von 45° mit der x- und der y-Richtung bildet, orientiert ist. Diese Richtung ist in der F i g. 1 mit N-S angegeben. Der von den zwei Streifen gebildete bewegliche Teil der Anordnung ist in einer Spule 6 koaxial angeordnet. Der Streifen 2 hat eine mechanische Resonanzfrequenz F2, der Streifen 4 weist eine mechanische Resonanzfrequenz Ft auf.

Wenn die Spule 6 ein elektrischer Strom durchfließt, der sich aus zwei elektrischen Strömen mit den Frequenzen F1 und F2 zusammensetzt, beginnt jeder Streifen auf der Eigenfrequenz zu schwingen.

Wenn die Gleichung Fl = π ■ F2 + X erfüllt ist und die Amplituden der Ströme auf die geeignete Weise geregelt sind, beschreibt das freie Ende des Streifens 4 pro Sekunde /-mal eine Lissajous-Figur in einem Rechteck, wobei /der größte gemeinsame Teiler von F2und*ist.

Wenn man bedenkt, daß die beschriebene Anordnung durch Anwendung von Stahlstreifen mit einer Dicke in der Größenordnung von 0,3 mm, einer Breite in der Größenordnung von 0,5 mm und einer Länge von wenigen Millimetern die Möglichkeit bietet, den Parameter /gleich einigen Bildern pro Sekunde und Resonanzfrequenzen in der Größenordnung von einigen hundert Hertz zu wählen, ist es vollkommen deutlich, daß die Anordnung sich zum Einsatz in einem Mikroendeskop für medizinische Anwendung ausgezeichnet eignet. Der Durchmesser des ringförmigen Dauermagneten 4 kann dabei ungefähr 2,5 mm betragen, während die Spule 6 mit Strömen mit einem Wert von einigen hundert Milliampere gespeist wird, was keine zu große Erwärmung einer Spule verursacht, deren Durchmesser dem des Magneten entspricht

F i g. 2 zeigt ein erfindungsgemäßes Mikroendoskop, in dem die oben beschriebene Anordnung angewandt wird.

In dem nach Fig.2 dargestellten Mikroendoskop findet man erneut die zusammensetzenden Elemente der Abtastanordnung nach der Fig. 1, die mit den gleichen Bezugsziffern angedeutet sind.

Das auf diese Weise gebildete Ganze befindet sich in einem röhrenförmigen Gehäuse 7, dessen eines Ende (das rechte) den Block 1 und dessen anderes Ende den Dauermagneten 5 umschließt der mit einem Verbindungsring 51 versehen ist In der zentralen öffnung des Magneten 5 befindet sich eine Linse 8 zur Bildung einer Darstellung in der Ebene, die vom freien Ende eines flexiblen Lichtleiters 9 abgetastet wird, der durch die Streifen 4 und 2 getragen wird und durch das Verbindungsstück 3 und den Block 1 geht Das Gehäuse 7 und der Dauermagnet 5 weisen gleichmäßig über die Außenoberfläche dieser Elemente verteilte Nuten auf, in denen sich für die Lichtzuführung eine Anzahl Lichtleiter 10 befinden. An der rechten Seite des Blockes 1 ist der flexible Lichtleiter 9 mit einem Mantel 11 versehen und zusammen mit den Lichtleitern 10 (und den nicht dargestellten Speisedrähten der Spule 6) durch einen geschmeidigen Außenmantel 12 umgeben, um auf diese Weise ein Anschlußkabel zu bilden.

Die abzutastende Fläche wird somit über die Lichtleiter 1 beleuchtet, die zum Übertragen des Lichtes benutzt werden, das durch eine (nicht gezeichnete) Lampe mit sehr großer Helligkeit ausgestrahlt wird, z. B. durch eine Hochdruckquecksilberdampflampe. An der Stelle des Endes des flexiblen Lichtleiters 9, der mit den Streifen 2 und 4 fest verbunden ist, werden auf diese Weise Teilbilder der erwähnten Fläche gebildet, die durch die Bewegung der Abtastanordnung abgetastet werden.

Abwandlungen der beschriebenen Ausführung sind möglich, die Lichtzuführung kann z. B. über einen in der Nähe des flexiblen Lichtleiters 9 befindlichen Beleuchtungsleiter erfolgen.

Das vom flexiblen Lichtleiter 9 gesammelte Licht kann durch einen einfachen Photovervielfacher aufgefangen werden, wenn es sich um ein Schwarz-Weiß-Bild handelt, und durch drei Photovervielfacher, wenn es ein Farbbild betrifft, wobei diesen drei Photovervielfachern ein optischer Bündelverteiler und ein Rotfilter, ein Grünfilter und ein Blaufilter vorangehen.

Es ist gleichfalls möglich, bei einem Farbbild zwei flexible Lichtleiter zu verwenden. Diese Lichtleiter werden nebeneinander angeordnet, was eine größere Lichtausbeute ergibt und wodurch es möglich wird, damit zu rechnen, daß rote und blaue Bilder gegebenenfalls weniger scharf als das grüne Bild zu sein brauchen; deshalb verwendet man für das Grün einen Lichtleiter mit einem Durchmesser von 20 μ, während der für das Blau und das Rot benutzte Lichtleiter einen Durchmesser von 40 μ hat

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Anordnung zum optischen Abtasten einer zu untersuchenden Oberfläche durch ein Endoskop mittels eines Lichtaufnehmers, der zur Gewinnung eines eine bildliche Darstellung ermöglichenden elektrischen Signals mit einem Photodetektor verbunden ist, gekennzeichnet durch

a) einen an einem Ende angeklemmten Bewegli- ι ο chen Teil, an dem der Lichtaufnehmer befestigt ist und den zwei Federstreifen (2, 4) aus magnetisierbarer!! Material bilden, die fluchtend montiert sind, in zwei zueinander senkrechten Ebenen angeordnet und derart bemessen sind, is daß ihre mechanischen Resonanzfrequenzen Fi und F₂ der Gleichung

Ft=n- Fi+X