DE3416095C2 - Holographisches Endoskop - Google Patents

Abstract

Ein holographisches Endoskop ist mit einer Licht- und einer Bildübertragungseinrichtung versehen. Die Lichtübertragungseinrichtung wird zur Verwendung eines Objektes mit einem von zwei Strahlen verwendet, die von einem einzigen Laser abgeleitet werden, während die Bildübertragungseinrichtung verwendet wird, um das von dem Objekt reflektierte Licht zu übertragen. Dem Licht aus der Bildübertragungseinrichtung durch eine Feldlinse und dem anderen Strahl oder Interferenzstrahl wird eine Überlagerung ermöglicht, und das resultierende Interferenzmuster wird auf einer das Hologramm bildenden photographischen Platte aufgezeichnet.

Description

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Bert Eine photographische Platte 20, auf der ein Interfe- An der der Linse 8 gegenüberliegenden Seite ist ein

renzmuster aufgezeichnet wird, sollte zwischen der Lin- photographisches Aufnahmemedium in Form einer

se 8 und dem vergrößerten Bild /2 angeordnet sein. photographischen Platte 31 vorgesehen, auf der ein In-

Das derart aufgebaute holographische Endoskop ist terferenzmuster aufgezeichnet werden soll,
zwar in der Lage, für hohe Lichtenergiedichte pro Flä- 5 An dem Augenpunkt der Feldlinse 30 ist ein vergröcheneinheit durch Einstellen der axialen Position der ßertes Bild /3 des Bildes /1 gebildet Die Vergrößerung photographischen Platte 20 zu sorgen, um hierdurch ein wird entweder durch Bewegen des Ausgangsendes eisehr kontrastreiches und helles rekonstruiertes Bild zu ner Bildübertragungseinrichtung in Form eines bilderhaltenIn diesem Fall wird es jedoch schwierig, den übertragenden Faserbündels 5 oder der Fokussier-Linse durch die linse 6 aufgeweiteten Referenzstrahl auf die 108 längs der optischen Achse in derselben Weise wie bei photographische Platte 20 zu lenken, da die photogra- dem holographischen Endoskop in F i g. 2 vorgenomphische Platte 20 zu dicht an die linse 8 gebracht ist um men. Die Spiegel M 4 und M 5, die dazu bestimmt sind, eine hohe Lichtenergiedichte vorzusehen. Außerdem ist die optische Weglänge des Referenzstrahls gleich der das rekonstruierte Bild /2, das dahinter zu sehen ist nur des Beleuchtungsstrahls zu machen, reflektieren einen teilweise zu beobachten. Wenn es erforderlich ist das 15 der Strahlen den Referenzstrahl, der von einem einzigen gesamte Bild zu beobachten, ist ein optisches System 21 Laser mittels des Strahlteilers 2, beispielsweise eines

ΐ* zur Beobachtung unerläßlich. halbdurchlässigen Spiegels, abgeleitet ist und leiten

Die Aufgabe der Erfindung liegt demgegenüber dar- dann den Strahl zur Aufweitung und Beleuchtung der

in, ein holographisches Endoskop der eingangs genann- photographischen Platte 31 in Richtung auf die Zer-

ten Art bereitzustellen, welches bei einfachem Aufbau 20 Streuungslinse 6.

eine Hologramm-Aufnahme mit erhöhter Beleuch- Das derart aufgebaute holographische Endoskop ertungsdichte des photographischen Mediums und verein- möglicht eine Zunahme der Dichte der Lichtenergie pro fachte Betrachtung des gesamten rekonstruierten HoIo- Flächeneinheit durch Wegbewegen der photographic gramm-Bildes ermöglicht sehen Platte 31 von der Feldlinse 30 längs der optischen pl Zur Lösung dieser Aufgabe wird vorgeschlagen, daß 25 Achse. Dementsprechend wird erreicht, daß die Belich-Ia eine Feldlinse 30 im Objektstrahl zwischen der Bild- tungszeit zum Aufzeichnen eines Interferenzmusters J;¹ übertragungseinrichtung 5 und dem photographischen auf der photographischen Platte 31, das das Hologramm }■} Medium 31 angeordnet ist Die erfindungsgemäß vorge- bildet, verkürzt wird Dieser Aufbau ermöglicht eine Ho-ΙΪ sehene Feldlinse, bei der der Augenpunkt (Hauptebene) logrammaufnahme ohne wesentliche Beeinträchtigung Il mit dem Bild zusammenfällt dient zur Vergrößerung 30 durch Schwingungen, Fluktuationen der Luft und dgl. ti der Energiedichte des von der Feldlinse konvergierend Weiterhin erleichtert der Umstand, daß die photogra-Il abgelenkten Objektstrahls. Die Beleuchtungsdichte des phische Platte 31 mit ausreichendem Plaz hinter der ^f photographischen Mediums nimmt mit seinem Abstand Feldlinse 30 angeordnet werden kann, nicht nur, den fj zur Feldlinse entsprechend zu. Dieser Abstand kann oh- Referenzstrahl auf die photographische Platte zu rich- p ne weiteres so groß gewählt werden, daß der Referenz- 35 ten, sondern auch kleinformatige photographische Platin strahl problemlos auf das photographische Medium ge- ten zu verwenden.

!ι; richtet werden kann. Aufgrund der erhöhten Beleuch- Das photographische Endoskop kann ein rekonstru-

jj! tungsdichte kann die Belichtungszeit des photographi- iertes Bild liefern, das visuell von der Rückseite der

I?! sehen Mediums verkürzt werden. Vibrationen, Fluktua- Feldlinse 30 beobachtet wird. In diesem Fall sollten die

&; tionen der Luft oder dergleichen wirken sich dement- 40 Augen 11 in einem Abstand zum scharfen Sehen, das

Vi sprechend weniger aus mit dementsprechend kontrast- heißt, etwa 250 mm hinter der Feldlinse 30 zur geringe-

ijyj reicherem, schärferem belichtetem Hologramm. Die er- ren Ermüdung für die visuelle Beobachtung angeordnet

;i findungsgemäß erhältlichen rekonstruierten HoIo- werden.

^;: c gramm-Bilder sind äußerst realistisch. Das vollständig Um entweder das Bild /3 in dem Augenpunkt der

ί rekonstruierte Bild kann ohne Änderung der Position 45 Feldlinse 30 oder das rekonstruierte Bild IH von dem

;; des Auges des Beobachters betrachtet werden. Hologramm aufzuzeichnen ist, wie in Fig. 4 gezeigt

^! In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Weiterbil- eine Kamera vorgesehen, die eine Aufnahmelinse 32,

; düngen der Erfindung angegeben. beispielsweise eine Makrosammellinse, und einen pho-

: Die Figuren dienen der Erläuterung der Erfindung. Es tographischen Film 33 aufweist.

zeigt 50 Die Größe des Bildes /3 kann durch Bewegen der

F i g. 1 eine schematische Darstellung eines üblichen Fokussier-Linse 8 längs der optischen Achse zur Ände-

holographischen Endoskops; rung der Vergrößerung eingestellt werden. Anderer-

Fig. 2 eine schematische Darstellung, die eine Modi- seits kann die Lagekontrolle des Bildes /3 bekannter-

^; fikation von F i g. 1 zeigt; maßen beispielsweise durch Drehen des Ausgangsendes

>.:. Fig.3 eine schematische Darstellung eines erfin- 55 des bildübertragenden Faserbündels 5 innerhalb von

;,' dungsgemäßen holographischen Endoskops und 180° relativ zu seinem gegenüberliegenden Ende oder

■ F i g. 4 eine schematische Darstellung einer Photogra- mittels eines optischen Drehsystems vorgenommen

;■ phiereinrichtung, die zum Photographieren eines rekon- werden.

struierten Bildes verwendet wird. Es ist anzumerken, daß Kratzspuren und Staub auf

Bevor mit der Beschreibung einer Ausbildungsform 60 der Oberfläche der Feldlinse die Bildqualität verschlech-

der Erfindung begonnen wird, wird ausdrücklich darauf tern, da das Bild an dem Augenpunkt der Feldlinse ge-

niiigcivicscn

g g g g ,
gleiche Bezugszeichen für die Bezeichnung gleicher Be- ke Linse oder eine zusammengesetzte Linse als Feldlinstandteile der in den F i g. 1 und 2 dargestellten hologra- se zu verwenden, um Bilder mit guter Qualität zu schafphischen Endoskope verwendet werden. 65 fen.

F i g. 3 zeigt ein holographisches Endoskop nach einer Obgleich die obige Beschreibung sich auf holographi-

Ausbildungsform gemäß der Erfindung, das mit einer sehe Vorderansichtsendoskope befaßt, bei denen die Er-

Feldlinse 30 hinter einer Fokusiier-Linse 8 versehen ist. findung angewendet wird, kann die Erfindung auch bei

holographischen Seitenansichtsendoskopen und mit starren holographischen Endoskopen mit denselben Ergebnissen verwendet werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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Claims (3)

1 2 jekts /ο durch eine Lichtübertragungseinrichtung, insbe- PateEtansprüche: sondere ein optisches Faserbündel (das eine Einrichtung mit einer Kombination von Linsen sein kann), geleitet;

1. Holographisches Endoskop mit einer Licht- und das sich zurückziehbar durch einen Einsetzabschnitt eieiner Bildübertragungseinrichtung, umfassend 5 nes Endoskops erstreckt. Das von dem Objekt reflektierte Licht (das als »Objektstrahl« bezeichnet wird)

— eine Einrichtung (2) durch die zwei Strahlen von wird von einer Bildübertragungseinrichtung 5 wekergeeinem einzigen Laser (1) ableitbar sind, von de- leitet Eine Objektivlinse 4 an einer Endfläche der BiIdnen einer als Beleuchtungsstrahl zur Beleuch- übertragungseinrichtung 5 (optisches Faserbündel) ertung eines durch die Bildübertragungseinrich- io zeugt ein Bild /1 an der gegenüberliegenden Endfläche tung (5) zu beobachtenden Objekts (I₀), der an- Sa. Der andere vom Strahlteiler ausgehende Strahl wird dere dagegen als Referenzstrahl dient, und von Spiegeln M 2 und Af 3 reflektiert und als Referenz-

— eine Einrichtung zur Erzeugung eines auf einem strahl verwendet Der Referenzstrahl und der Objektphotographischen Medium (31) aufzuzeichnen- strahl werden dann überlagert, und das resultierende den Interferenzmusters durch Oberlagerung 15 Interferenzmuster, das das Hologramm 9 bildet auf eides Referenzstrahls mit dem vom Objekt (Io) ner photographischen Platte 7 aufgezeichnet Eine Zerreflektierten und von der Bildübertragungsein- Streuungslinse 6 erweitert den Referenzstrahl, ohne seirichtung (5) übertragenen Objektstrahl, » ne Kohärenz zu beeinträchtigen.

Das photographisch entwickelte Hologramm 9 wird

dadurch gekennzeichnet, daß eine Feldlin- 20 zur Rekonstruktion eines Bildes IH des aufgenomme-

se (30) im Objektstrahl zwischen der Bildübertra- nen Objekts mittels des Referenzstrahls beleuchtet Die-

gungseinrichtung (5) und dem photographischen ses Bild IH kann dann mit dem Auge 11 oder anderen

Medium (31) angeordnet ist. optischen Instrumenten beobachtet oder mit einer Ka-

2. Holographisches Endoskop nach Anspruch 1, mera aufgezeichnet werden. Zur Abschirmung des Begekennzeichnet durch eine Fokussierlinse (8) im Ob- 25 leuchtungsstrahls bei Beleuchtung des Hologramms 9 jektstrahl zwischen der Bildübertragungseinrich- durch den Referenzstrahl ist ein Verschluß 10 vorgesetung (5) und der Feldlinse (30). hen, wie in F i g. 1 dargestellt Es ist festzuhalten, daß das

3. Holographisches Endoskop nach Anspruch 2, holographische Endoskop bei Entfernen der photogragekennzeichnet durch eine Verschlußeinrichtung phischen Platte 7 als übliches Endoskop einsetzbar ist, (10) am Eingang einer Lichtübertragungseinrichtung 30 wobei das Beleuchtungslicht, das von einer Halogen-(3), um den Beleuchtungsstrahl am Eintreten in die oder Xenonlampe ausgestrahlt wird, durch die Licht-Lichtübertragungseinrichtung (3) bei der Rekon- übertragungseinrichtung 3 (optisches Faserbündel) gestruktion des Hologramms zu hindern. führt wird. In diesem Fall kann ein von der Linse 8

gebildetes virtuelles Bild IH des Bildes /1 entweder

35 visuell beobachtet oder mit einer Kamera aufgenommen werden.

Bei einem derartigen holographischen Endoskop ist

Die Erfindung betrifft ein holographisches Endoskop es schwierig, genug Platz vorzusehen, um den Referenzmit einer Licht- und einer Bildübertragungseinrichtung, strahl auf die photographische Platte 7 zu richten, wenn umfassend 40 der Abstand zwischen der Linse 8 und der photographi

schen Platte 7 gering ist. Wenn demgegenüber genug

— eine Einrichtung durch die zwei Strahlen von einem Platz dazwischen vorgesehen wird, wird der Objekteinzigen Laser ableitbar sind, von denen einer als strahl auf der Photoplatte aufgeweitet mit der Folge, Beleuchtungsstrahl zur Beleuchtung eines durch daß sich die Lichtintensität pro Flächeneinheit der Platdie Bildübertragungseinrichtung zu beobachtenden 45 te 7 verringert, was zu einer verlängerten Belichtungs-Objekts (Io), der andere dagegen als Referenzstrahl zeit zum Aufzeichnen des Hologramms führt. Die phodient, und tographische Platte ist bei einer langen Belichtungszeit

— eine Einrichtung zur Erzeugung eines auf einem sehr empfindlich gegenüber Vibrationen, Fluktuationen photographischen Medium aufzuzeichnenden In- von Luft und dergleichen, so daß der Kontrast des aufterferenzmusters durch Überlagerung des Refe- 50 gezeichneten Interferenzmusters schwach wird, was zu renzstrahls mit dem vom Objekt (I₀) reflektierten einem veschwommenen oder sogar nicht mehr erkenn- und von der Bildübertragungseinrichtung übertra- baren rekonstruierten Bild führt.

genen Objektstrahl. Überdies entsteht in dem zuvor erwähnten holographischen Endoskop das weitere Problem, daß das, was

Ein holographisches Endoskop dieser Art ist bekannt 55 man visuell von einer Stelle beobachten kann, nur ein (DE-AS 26 20 755). Hohlräume des menschlichen Kör- Teil des gesamten rekonstruierten Bildes IH ist. Um das pers, wie beispielsweise der Magen oder ein Darmtrakt vollständig rekonstruierte Bild IH zu beobachten, ist es können mit Hilfe eines derartigen Endoskops betrachtet unerläßlich, das Auge 11 vor und zurück und zudem werden oder in Form eines Hologramms aufgenommen nach rechts und nach links zu bewegen, da der Objektwerden. Die F i g. 1 gibt den prinzipiellen Aufbau des 60 strahl durch die Linse 8 aufgeweitet und der Abstand bekannten holographischen Endoskops wieder. Bei die- ü 2 zwischen der Linse 8 und dem Auge 11 groß ist.
sem holographischen Endoskop werden zwei Strahlen Im Hinblick auf die tatsächlichen Gegebenheiten von einem einzigen Laser 1, beispielsweise einem Ar- wurde ein holographisches Endoskop, wie in F i g. 2 gegonlaser, mittels eines Strahlteilers 2 abgeleitet. Ein zeigt, konzipiert. Bei F i g. 2, in der dieselben Bezugszei-Strahl, der als Beleuchtungsstrahl bezeichnet wird, wird 65 chen und Symbole ähnliche Teile wie in F i g. 1 bezeichvon einem Spiegel M1 reflektiert und zur Beleuchtung nen, wird das zu dem einen Ende der Bildübertragungsdes Objektes verwendet. Konkreter gesagt wird der Be- einrichtung (optisches Faserbündel) 5 übertragene Bild leuchtungsstrahl zur Beleuchtung des zu prüfenden Ob- /1 durch die Linse 8 zur Bildung eines Bildes /2 vergrö-