DE3204316A1

DE3204316A1 - Fibroskop

Info

Publication number: DE3204316A1
Application number: DE19823204316
Authority: DE
Inventors: Walter P. 06281 Woodstock Conn. Siegmund
Original assignee: American Optical Corp
Current assignee: Warner Lambert Technologies Inc
Priority date: 1981-02-09
Filing date: 1982-02-09
Publication date: 1982-09-02
Also published as: FR2499738A1; JPS57148468A; GB2092859A; CA1174089A; AU7942282A

Description

PATENTANWÄLTE · EUROPEAN PATENT ATTORNEYS

Zugelassen bei den deutschen und europäischen Patentbehörden

Flüggenstraße 17 · D-8000 München 19

-Μ

Α 1754-D

8. Februar 1982

American Optical Corporation 14, Mechanic Street
Southbridge, Mass. 01550 / USA

Fibroskop
15

Die Erfindung betrifft ein Fibroskop, d.h. eine faseroptische Bildübertragungsvorrichtung.

Flexible Lichtleiter enthalten gewöhnlich ein "kohärentes" Bildübertragungs-Faserbündel, um ein Bild von einem entfernten bzw. distalen Ende zu einem Okkular, einer Kamera, einem Bildschirm oder einer anderen Beobachtungs-

einrichtung' zu übertragen. Der Ausdruck "kohärent" soll sich hier auf eine identische geometrische Anordnung der Lichtleiter bzw. Fasern an den entgegengesetzten Enden der Faserbündel beziehen. Dies bedeutet, daß Tausende

von Fasern an beiden Enden eines kohärenten Bildüber-30

tragungs-Faserbündels in identischen Mustern ausgerichtet sein müssen. Dies ist mühsam und aufwendig und begrenzt stark die erreichbare Länge der Bildübertragungs-Faserbündel.
5

Nichtkohärente Faserbündel mit beliebig bzw. zufallsbedingt angeordneten Fasern, sind erheblich einfacher und billiger herzustellen und können in großen Längen gefertigt werden; man war jedoch der Ansicht, daß diese nicht zur Bildübertragung bei Fibroskopen geeignet sind, da die Zufälligkeit in der Anordnung die übertragenen Bilder unerkennbar macht.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Fibroskop zu schaffen, das mit "nichtkohärenten" Faserbündeln zur Bildübertragung auskommt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des Anspruches 1 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Die Erfindung schafft somit ein Fibroskop, bei dem ein nichtkohärentes Faserbündel zusammen mit einer Anzeigeeinrichtung verwendet wird, welche die durch das Bündel transportierten Bilder auf erkennbare Weise wiedergibt. Mit diesem Fibroskop ist es möglich, erkennbare Bilder über ungewöhnliche Entfernungen mittels Faseroptiken zu übertragen.

Das erfindungsgemäße Fibroskop verwendet ein Bündel beliebig angeordneter optischer Fasern zum Bildtransport. Solche Faserbündel, die in ungewöhnlich großen Längen herstellbar sind sowie aus Quarzglas für eine hohe übertragung

werden mit einer Bilddekodiereinrichtung vorgesehen, die eine erkennbare Anzeige der übertragenen Bilder erzeugt. Dies bedeutet, daß die durch das Faserbündel zu dessen Empfangsende transportierten Bilder aus dem fest vorgegebenen Zufalls-Muster der Faseranordnung des verwendeten besonderen Bündels wiedergewonnen werden.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
10

Fig. 1 ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines Fibroskops;

Fig. 2 eine Teildarstellung von einer Abwandlung des in Fig. 1 gezeigten Fibroskops;

Fig. 3 eine ähnliche Teildarstellung einer weiteren Abwandlung des in Fig. 1 gezeigten Fibroskops und

Fig. 4 eine Kodiervorrichtung.

In Fig. 1 ist ein Fibroskop 10 dargestellt. Es besteht aus einer Faseroptiksonde 12, die ein biegsames Bildübertragungs-Faserbündel 14, einen mit einer Lichtquelle 17 gekoppelten faseroptischen Lichtleiter 16 zum Beleuchten von mit dem Fibroskop 10 zu beobachtenden·Objekten und eine Objektivlinse 18 enthält, welche Bilder der Objekte an der Eingangsfläche 20 des Faserbündels 14 erzeugt. Eine biegsame oder flexible Hülle 22 bietet einen Schutz für die obigen Bauteile.

Die Faseroptik-Sonde 12 ist mit Ausnahme des Faserbündels 14 herkömmlich aufgebaut. Sie kann verschiedene zusätzliche Biopsie oder Absaugkanäle enthalten und/oder Objektiv-35

Fokussiermechanismen mit oder ohne distaler Artikulation. Einzelheiten hierfür sind in den üS-PSen 3 091 235 und 3 913 568 beschrieben, die Beispiele besonderer Ausführungsformen von Fibroskopsonden geben, auf welche die Erfindung ohne Einschränkung anwendbar, jedoch nicht beschränkt ist.

Das Bildübertragungs-Faserbündel 14 ist aus beliebig bzw. zufallsmäßig angeordneten optischen Fasern 24 aufgebaut, die dicht nebeneinander jeweils an den eritgegengesetzten Bildeingangs- bzw. Bildausgangsflächen 20 bzw.

26 liegen. Das Faserbündel 14 ist somit ein "inkohärentes" Bündel, d.h., die damit übertragenen Bilder erscheinen an der Bildausgangsfläche 26 durcheinandergebracht, d.h. in unerkennbarer und gewöhnlich nicht verwertbarer Weise.

Aufgrund der durch das Faserbündel durcheinandergebrachten und gewöhnlich nicht erkennbar an der Bildausgangsfläehe 26 empfangenen Bilder ist eine Einrichtung vorgesehen, welche dazu dient, die Zufallsanordnung der Fasern 24 zu dekodieren, so daß das inkohärente Faserbündel 14 zur Bildübertragung in dem Fibroskop 10 ausnutzbar wird. Hierzu ist die Bildausgangsfläche 26 des Faserbündels 14 direkt oder optisch an einem elektronischen Aufnehmer bzw. Geber 28 gekoppelt wie beispielsweise ein herkömmliches Vidikon oder eine ladungsgekoppelte Vorrichtung (CCD), aus dem elektrische Signale entsprechend dem Licht und Schatten des empfangenen durcheinandergebrachten Bildes zu einem Bildprozessor 30 geleitet.werden. Der Bildprozessor 30 umfaßt einen Mikrocomputer-Dekodierer 32 und eine Videoanzeige 34.

Mittels einer "Speicher"-Aufzeichnung des Eingabemusters der Fasern an der Bildeingangsfläche 20 des Faserbündels in dem Dekodierer 32 und dessen Empfang von Signalen entsprechend der Musterbildung des durcheinandergebrachten,

vom Geber 28 empfangenen Bildes, wird dieses dekodiert und als Signal wiedergewonnen, das zur Videoanzeige 34 für eine Beobachtung auf einer Elektronenstrahlröhre (CRT) 36 gespeist wird.
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Das .nichtkohärente Faserbündel 14 hat tia't·? seiner beliebigen Anordnung der Fasern 24 ein bestimmtes Zufallsmuster, das es ermöglicht, sobald es vom Dekodierer 30 erst dekodiert ist, unter Verwendung des Fibroskops 10 erkennbare kohärente Bilder auf der Elektronenstrahlröhre 36 zu erzeugen..

In Fig. 1 ist der Geber 28 an die Bildausgangsfläche 26 des Faserbündels 14 mittels einer herkömmlichen Abbildungslinse 38 gekoppelt, die keiner näheren Erläuterung bedarf. Alternativ kann eine direkte optische Kopplung des Gebers 28 in der in Fig. 2 gezeigten Weise durchgeführt werden, d.h., mittels eines konischen, faseroptischenAdapters 40. Geeignete Adapter sind in den US-PSen 2 992 516 und 2 992 587 beschreiben. Die Kopplung des Vidikons 42 an das Faserbündel 14 kann auf ähnliche Weise mittels eines entsprechenden konischen faseroptischen Adapters 44 erfolgen, wie dies in Fig. 3 gezeigt ist.

Zur Herstellung der oben erwähnten "Speicher"-Aufzeichnung im Dekodierer 32 kann die in Fig. 4 gezeigte Vorrichtung verwendet werden, z.B. als einmaliger Vorgang für jedes zu verwendende Faserbündel. Wie bereits erwähnt, bleibt die jeweilige Zufallsverteilung des Faser-Musters bei jedem speziellen Faserbündel 14 im endgültig eingebauten Faserbündel, d.h. vor dessen Verwendung in einem Fibroskop bestehen.

Wie in Fig. 4 dargestellt ist, wird das Faserbündel mit dem Dekodierer 32 eines Bildprozessors 30 mittels eines Gebers 28 und eines, eine konische Verjüngung enthaltenden Adapters 40a gekoppelt. Die Linse 38 von Fig. kann anstelle des Adapters 40a verwendet werden. Wenn die Bildeingangsfläche 20 mit einem eine Ansteuereinheit 50 aufweisenden Elektronenstrahlröhren-Punktabtaster 46 und einer Ubertragungslinse 48 ausgerichtet • ist, vermittelt eine punktförmige "Objekt"-Abtastung der Bildaufnahmefläche 20 und eine Aufzeichnung des sich dabei auf der Bildausgangsfläche 26 ergebenden Punktmusters im "Speicher" des Dekodierers 32 dem Dekodierer 32 die Fähigkeit, Bilder zu rekonstruieren, welche aufgrund der Zufallsverteilung in der Anordnung der Fasern im Faserbündel 14 durcheinandergebracht sind.

Es ist auch möglich, die obige "Speicher"-Aufzeichnung des durcheinandergebrachten Eingangsbildes durch mechanisches Abtasten der Bildeingangsfläche 20 des Faserbündels 14 mittels eines Lichtpunktes zu erhalten. Einzelheiten des Bildprozessors 30 hinsichtlich Elektronik und/oder Aufbau werden nicht näher erläutert, da sie im üblichen Rahmen liegen und nicht als solche Teil der Erfindung sind, Eine geeignete Ausrüstung ist beispielsweise von der Firma "Xycon of Saline", Michigan, USA, erhältlich.

Leerseite

Claims

PATENTANWÄLTE · EUROPEAN PATENT ATTORNEYS

Zugelassen bei den deutschen und europäischen Patentbehörden

Rüggenstraße 17 · D-8000 München 19

g. Februar 1982 A 17 54-D . D/m

American Ontical Corporation 14, Mechanic Street Southbridge, Mass. 01550 / USA

Fibroskop

' .

Patentansprüche

Fibroskop (10) mit einer länglichen Faseroptik-Sonde, die .eine distale Bildaufnahmefläche (20)und eine proxiiha-le Bildabgabefläche (26) enthält und mit Mitteln . (18), welche auf der Bildaufnahmefläche (20) der Faseroptik-Sonde (12) erkennbare optische Bilder erzeugen,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Faseroptik-Sonde (12) ein Eildübertragungs-

Faserbündel (14) mit zufallsmäßig nebeneinander liegenden Fasern (24) enthält, die sich vom distalen Ende (20) bis zum proximalen Ende (28) der Faseroptik-Sonde (12) erstrekken',

daß die entgegengesetzten Enden der Fasern (24) jeweils in Mustern festgelegt sind, die einer bestimmten Zu fallsverteilung entsprechen, wobei di<= Enden der Fasern bezüglich der geometrischen Anordnung unterschiedliche gemusterte Bildeingangs- und Bildausgangsflächen (24, 26) bilden,

und daß eine Empfangseinrichtung (30) vorgesehen ist, welche die von der Bildaufnahmefläche (20) durch die Fasern (24) zu der Bildabgabefläche (26) geleiteten und dabei durcheinandergebrachten Bilder elektrooptisch empfängt und für eine VJiedergabe in erkennbarer Form dekodiert.

· .
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Empfangseinrichtung (30) einen elektrooptischen Koppler (28) aufweist, der die durcheinandergebrachten Bilder der Bildausgangsfläche (26) des Faserbündeis (14) empfängt und daß der Koppler (28) elektrische Signale abgibt, die gemäß der Kodierung der Bilder durch das Faserbündel (14) moduliert sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Koppler (28) eine ladungsgekoppelte Vorrichtung aufweist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Koppler (28) ein Vidicon aufweist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Empfangseinrichtung (30) einen Signaldekodierer (32) zum Empfangen und Dekodieren der vom Koppler

(28) kommenden Signale und eine elektronische Videoanzeitje (34) zum Empfangen der vom Dekodierer (32) dekodierten Signale aufweist.
6. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansnrüche, gekennzeichnet durch einen Kodierer (46) zum einmaligen Kodieren der Unterschiede in den Zufallsverteilungen der Anordnung der Fasern -(24) en den entgegengesetzten Enden (2O, 26) des Bildübertragungs-Faserbündels (14).
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Kodierer (46) einen* Lichtpunktabtaster umfaßt.
8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtpunktabtaster eine Elektronenstrahlröhre (CRT) ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch eine optische Kopplung des Lichtpunktabtasters (46) mit der Bildeingangsfläche (20) des Faserbündels (14).
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die optische Kopplung eine Bildübertragungslinse (48) aufweist.