PL165949B1 - Endoskop światłowodowy - Google Patents

Abstract

Endoskop światłowodowy, zawierający układ obrazujący i układ oświetlający, w którym układ obrazujący jest utworzony z obiektywu, zespołu przenoszącego i okularu, posiadający zespół przenoszący utworzony z wiązki koherent nej włókien światłowodowych, zaś układ oświetlający utworzony ze źródła światła i wiązki włókien światłowodowych, znamienny tym, że oświetlający układ jest utworzony z koherentnej wiązki (4) włókien światłowodowych zaopatrzonej na wejściu w optyczny układ (5) projekcji siatki (6), która jest usytuowana między tym optycznym układem (5) a soczewką (7) źródła (8) światła, przy czym na wyjściu koherentnej wiązki (4) włókien światłowodowych oświetlającego układu jest usytuowany optyczny układ (9) projekcji siatki (6) na badany obiekt (10) pod kątem ostrym względem optycznej osi (11) obrazującego układu, podczas gdy okular (3) obrazującego układu jest sprzężony z obiektywem video- kamery (12), której wyjście jest połączone z wejściem komputera (15) poprzez analogowo-cyfrowy przetwornik (14).

Description

Przedmiotem wynalazku jest endoskop światłowodowy przeznaczony do stosowania zarówno w diagnostyce medycznej jak i w technice celem obserwacji obiektu i pomiaru jego powierzchni.

Znane są np. z publikacji H. H. Hopkins: „Physics of the fibreoptic endoskope“, str. 27, w G. Berci: „Endoscopy Appleton-Century Crofts, New York 1976; F. Amman: „Technische Endoskopie Technischer Verlag Resch KG 1984; G. F. Buess: Endoscopy (from diagnosis to new surgery), Deutsche Aerzte Verlag 1990 - endoskopy, z których każdy zawiera układ obrazujący i układ oświetlający. W endoskopie światłowodowym układ oświetlający tworzy niekoherentna wiązka zaopatrzona w źródło światła i odpowiedni układ optyczny, zaś układ obrazujący jest utworzony z obiektywu, zespołu przenoszącego obraz oraz z okularu. Zespół przenoszący obraz w światłowodowych endoskopach stanowi koherentna wiązka włókien światłowodowych. W znanych endoskopach tylko obraz odwzorowany ostro na wejściu zespołu przenoszącego obraz może być widziany ostro przez okular. Dla uzyskania głębi ostrości układ optyczny obiektywu posiada małą aperturę. W znanych, światłowodowych endoskopach obrazy obserwowanych obiektów są dwuwymiarowe, zaś wielkość obserwowanego obiektu może być ocenianą orientacyjnie. Z opisu patentowego nr 3 512602 Republiki Federalnej Niemiec jest znanym endoskop do ustalania wielkości obiektu w trudno dostępnych miejscach. Endoskop ten ma soczewkowy zespół przenoszenia obrazu umożliwiający zmianę odległości między poszczególnymi soczewkami i zmianę kąta obserwacji, co przy umieszczeniu podziałki w zespole przenoszenia obrazu i przesuwnym usytuowaniu zespołu przenoszenia względem zewnętrznego korpusu umożliwia pomiar dwuwymiarowych powierzchni. Rozwiązanie według opisu patentowego nr 3 512 602 Republiki Federalnej Niemiec nie pozwala na pomiar wymiarów przestrzennych, w kierunku obserwacji, a tym samym nie

165 949 3 umożliwia dokładnego pomiaru ani też szacunku profilów powierzchni obserwowanego elementu w trudnodostępnych wnękach, otworach, jamach.

Pojawienie się video-chipów umożliwiło elektroniczne przenoszenie obrazu w endoskopie dając tym samym wygodę obserwacji i rejestracji obserwowanego obiektu.

Znane endoskopy nie pozwalają na ocenę stosunków przestrzennych obserwowanego obiektu.

Endoskop światłowodowy, zawierający układ obrazujący i układ oświetlający, w którym układ obrazujący jest utworzony z obiektywu, zespołu przenoszącego i okularu, ma zespół przenoszący utworzony z wiązki koherentnej włókien światłowodowych, zaś układ oświetlający jest utworzony ze źródła światła i wiązki włókien światłowodowych charakteryzuje się tym, że oświetlający układ jest utworzony z koherentnej wiązki włókien światłowodowych zaopatrzonej na wejściu w optyczny układ projekcji siatki, które jest usytuowane między tym optycznym układem a soczewką źródła światła, przy czym na wyjściu koherentnej wiązki włókien światłowodowych oświetlającego układu jest usytuowany optyczny układ projekcji siatki na badany obiekt pod kątem ostrym względem optycznej osi obrazującego układu. Okular obrazującego układu jest sprzężony z obiektywem kamery video, której wyjście jest połączone z wejściem komputera poprzez analogowo-cyfrowy przetwornik. Wyjście kamery video jest również połączone z wejściem monitora.

Endoskop światłowodowy według drugiej postaci wynalazku, zawierający układ obrazujący i układ oświetlający, w którym układ oświetlający jest utworzony ze źródła światła i wiązki włókien światłowodowych, zaś układ obrazujący stanowi video-chip połączony z monitorem charakteryzuje się tym, że oświetlający układ jest utworzony z koherentnej wiązki włókien światłowodowych, zaopatrzonej na wejściu w optyczny układ projekcji siatki, która jest usytuowana między tym optycznym układem a soczewką źródła światła. Na wyjście koherentnej wiązki włókien światłowodowych oświetlającego układu jest usytuowany optyczny układ projekcji siatki na badany obiekt pod kątem ostrym względem kierunku obserwacji. Wyjście video-chipu jest połączone poprzez analogowo-cyfrowy przetwornik z wejściem komputera.

Rozwiązanie według wynalazku, dzięki zastosowaniu oświetlającego układu w postaci koherentnej wiązki włókien światłowodowych zaopatrzonej w wejściowy układ projekcji siatki prostych linii w głąb tego światłowodowego układu oświetlającego oraz w wyjściowy układ projekcji siatki na obserwowany obiekt pod kątem ostrym względem kierunku obserwacji, przy zastosowaniu komputera i znanych powszechnie w profilometrii zależności przeliczeniowych stopnia odkształcenia zakrzywienia linii prostych siatki od trzeciego wymiaru, wzdłuż osi optycznej obrazującego układu, pozwala na odtworzenie trójwymiarowych kształtów obserwowanego obiektu, czego nie można było uzyskać za pomocą dotychczas znanych endoskopów (fiberoskopów). Znajomość wymiarów przestrzennych obserwowanego obiektu w trudno dostępnych miejscach stwarza nowe możliwości poznawcze i diagnostyczne zarówno w całym szeregu zastosowań medycznych jak i w technice. Przykładowo, znajomość wymiarów przestrzennych obserwowanego obiektu ma podstawowe znaczenie w chirurgii laserowej, gdzie moc stosowanego promieniowania powinna być w ścisłym związku z objętością operowanej, zmienionej tkanki (narośli).

Wynalazek w przykładach wykonania jest przedstawiony na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schematycznie wzajemne usytuowanie i połączenia podzespołów tworzących przedmiot wynalazku, fig. 2 - usytuowanie i połączenie podzespołów tworzących drugą postać wynalazku, fig. 3 przedstawia widok siatki na płaskim obiekcie, fig. 4 - widok odkształcenia siatki na obiekcie trójwymiarowym w postaci kawałka kredy, zaś fig. 5 - aproksymację przestrzennego kształtu obiektu wyliczonego przez komputer w oparciu o odkształcenia siatki zawarte na fig. 4.

Endoskop światłowodowy, według wynalazku, ma układ obrazujący utworzony z obiektywu 1, z przenoszącego zespołu 2 i okularu 3. Przenoszący zespół 2 jest utworzony z koherentnej wiązki włókien światłowodowych. Z układem obrazującym jest sprzężony oświetlający układ utworzony z koherentnej wiązki 4 włókien światłowodowych zaopatrzonej na wejściu w optyczny układ 5 projekcji siatki 6, która jest usytuowana między tym optycznym układem 5 a soczewką 7 źródła 8 światła. Na wyjściu koherentnej wiązki 4 włókien światłowodowych oświetlającego układu jest usytuowany optyczny układ 9 projekcji siatki 6 na badany obiekt 10 pod kątem ostrym względem optycznej osi 11 obrazującego układu. Okular 3 obrazującego układu jest sprzężony z obiektywem

165 949 video-kamery 12, której wyjście jest połączone jednocześnie z wejściem monitora 13 oraz z wejściem analogowo-cyfrowego przetwornika 14, którego wyjście jest połączone z wejściem komputera 15.

W drugiej postaci wynalazku (fig. 2) obrazujący układ stanowi video-chip 16 osadzony przy końcu oświetlającego układu i tak usytuowany względem niego, że optyczny układ 9 dokonuje projekcji siatki 6 na badany obiekt 10 pod kątem ostrym, względem osi obserwacji. Wyjście video-chipu 16 jest połączone z monitorem 13 oraz z wejściem analogowo-cyfrowego przetwornika 14, którego wyjście jest połączone z wejściem komputera 15.

W przypadku, gdy badana powierzchnia, oświetlona wiązką światła z naniesioną na wiązkę siatką 6 linii prostych, równoległych jest płaską, wówczas obraz obserwowany przez obrazujący układ przedstawia prążki siatki jako prostoliniowe (fig. 3). W przypadku, gdy obserwowany obiekt 10 jest bryłą przestrzenną, np. kawałkiem kredy, wówczas prążki siatki obserwowane przez okular 3 są zdeformowane, krzywoliniowe (fig. 4). Dokonując komputerowej analizy stopnia deformacji prążków siatki 6 wyznacza się wymiary przestrzenne obiektu 10, przykładowo kawałka kredy (fig. 5).

Fig.2

Fig.3

Fig.4

O I I

Fig.5

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 1,00 zł.

Claims (3)

Zastrzeżenia patentowe

1. Endoskop światłowodowy, zawierający układ obrazujący i układ oświetlający, w którym układ obrazujący jest utworzony z obiektywu, zespołu przenoszącego i okularu, posiadający zespół przenoszący utworzony z wiązki koherentnej włókien światłowodowych, zaś układ oświetlający utworzony ze źródła światła i wiązki włókien światłowodowych, znamienny tym, że oświetlający układ jest utworzony z koherentnej wiązki (4) włókien światłowodowych zaopatrzonej na wejściu w optyczny układ (5) projekcji siatki (6), która jest usytuowana między tym optycznym układem (5) a soczewką (7) źródła (8) światła, przy czym na wyjściu koherentnej wiązki (4) włókien światłowodowych oświetlającego układu jest usytuowany optyczny układ (9) projekcji siatki (6) na badany obiekt (10) pod kątem ostrym względem optycznej osi (11) obrazującego układu, podczas gdy okular (3) obrazującego układu jest sprzężony z obiektywem video-kamery (12), której wyjście jest połączone z wejściem komputera (15) poprzez analogowo-cyfrowy przetwornik (14).

2. Endoskop światłowodowy według zastrz. 1, znamienny tym, że wyjście video-kamery (12) jest połączone z wejściem monitora (13).

3. Endoskop światłowodowy zawierający układ obrazujący i układ oświetlający, w którym układ oświetlający jest utworzony ze źródła światła i wiązki włókien światłowodowych, zaś układ obrazujący stanowi video-chip połączony z monitorem, znamienny tym, że oświetlający układ jest utworzony z koherentnej wiązki (4) włókien światłowodowych zaopatrzonej na wejściu w optyczny układ (5) projekcji siatki (6), która jest usytuowana między tym optycznym układem (5) a soczewką (7) źródła (8) światła, przy czym na wyjściu koherentnej wiązki (4) włókien światłowodowych oświetlającego układu jest usytuowany optyczny układ (9) projekcji siatki (6) na badany obiekt (10) pod kątem ostrym względem kierunku obserwacji, podczas gdy wyjście video-chipu (15) jest połączone poprzez analogowo-cyfrowy przetwornik (14) z wejściem komputera (15).