PL B1 (13) B1 G02B 23/26. (54) Endoskop światłowodowy BUP 07/ WUP 03/95

Transkrypt

1 R Z E C Z P O SP O L IT A PO L SK A (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) (13) B1 (21) Num er zgłoszenia: Urząd Patentowy (22) Data zgłoszenia: R zeczypospolitej Polskiej (51) IntCl5: A 6 1 B 1 /0 4 G02B 23/26 (54) Endoskop światłowodowy (43) Z głoszenie ogłoszono: BUP 07/93 (73) Uprawniony z patentu: Podbielska Halina, Wrocław, PL (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: WUP 03/95 (72) Twórca wynalazku: Halina Podbielska, Wrocław, PL PL B1 (57)1. E ndoskop św iatłow odow y, zawierający układ obrazujący i układ oświetlający, w którym układ obrazujący jest utworzony z obiektywu, zespołu przenoszącego i okularu, posiadający zesp ół przenoszący utw orzony z wiązki koherentnej włókien św iatłow odow ych, zaś układ ośw ietlający utw orzony ze źródła światła i wiązki w łókien św iatłow odow ych, znamienny tym, że oświetlający układ jest utw orzony z koherentnej wiązki (4) w łókien św iatłow odow ych zaopatrzonej na wejściu w optyczny układ (5) projekcji siatki (6), która jest usytuow ana m iędzy tym optycznym układem (5) a soczew ką (7) źródła (8) światła, przy czym na wyjściu koherentnej wiązki (4) w łókien św iatłow odowych ośw ietlającego układu jest usytuow any op tyczny 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 videokam ery (12), której wyjście jest połączone z wejściem kom putera (15) poprzez analogow o-cyfrow y przetwornik (14). Fig 1

2 Endoskop światłowodowy 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 utw orzony 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 soczew ką (7) źródła (8) św iatła, przy czym na wyjściu koherentnej wiązki (4) w łókien św iatłow odowych oświetlającego układu jest usytuow any 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 kom putera (15) poprzez analogow o-cyfrow y przetw ornik (14). 2. Endoskop światłowodowy według zastrz. 1, znamienny tym, że wyjście video-kamery (12) jest połączone z wejściem m onitora (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 m onitorem, znamienny tym, że oświetlający układ jest utw orzony z koherentnej wiązki (4) włókien światłowodowych zaopatrzonej na wejściu w optyczny układ (5) projekcji siatki (6), która jest usytuow ana 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 analogow o-cyfrow y przetw ornik (14) z wejściem kom putera (15). * * * Przedmiotem wynalazku jest endoskop światłowodowy przeznaczony do stosowania zarówno w diagnostyce medycznej ja k i w technice celem obserwacji obiektu i pom iaru jego powierzchni. Znane są np. z publikacji H. H. Hopkins: Physics of the fibreoptic endoskope, str. 27, w G. Berci: Endoscopy A ppleton-century Crofts, New York 1976; F. Am m an: Technische Endoskopie Technischer Verlag Resch KG 1984; G. F. Buess: Endoscopy (from diagnosis to new surgery), Deutsche Aerzte Verlag 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 utw orzony z obiektywu, zespołu przenoszącego obraz oraz z okularu. Zespół przenoszący obraz w św iatłow odow ych endoskopach stanow i koherentna wiązka włókien światłowodow ych. W znanych endoskopach tylko obraz odwzorowany ostro na wejściu zespołu przenoszącego obraz może być widziany ostro przez okular. D la uzyskania głębi ostrości układ optyczny obiektywu posiada m ałą aperturę. W znanych, światłowodowych endoskopach obrazy obserwowanych obiektów są dwuwymiarowe, zaś wielkość obserwowanego obiektu może być ocenianą orientacyjnie. Z opisu patentow ego nr R epubliki 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 pom iar dwuwymiarowych powierzchni. Rozwiązanie według opisu patentow ego nr Republiki Federalnej Niemiec nie pozw ala na pom iar wym iarów przestrzennych, w kierunku obserwacji, a tym samym nie

3 umożliwia dokładnego pom iaru ani też szacunku profilów powierzchni obserwowanego elementu w trudnodostępnych w nękach, otw orach, jam ach. Pojawienie się video-chipów umożliwiło elektroniczne przenoszenie obrazu w endoskopie dając tym sam ym wygodę obserw acji i rejestracji obserw ow anego obiektu. Z nane endoskopy nie pozw alają na ocenę stosunków przestrzennych obserw ow anego obiektu. Endoskop światłowodow y, zawierający układ obrazujący i układ oświetlający, w którym układ obrazujący jest utw orzony z obiektyw u, zespołu przenoszącego i okularu, ma zespół przenoszący utw orzony z wiązki koherentnej włókien światłowodowych, zaś układ oświetlający jest utw orzony ze źródła św iatła i wiązki włókien światłowodowych charakteryzuje się tym, że ośw ietlający układ jest utw orzony 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 usytuow any optyczny układ projekcji siatki na badany obiekt pod kątem ostrym względem optycznej osi obrazującego układu. O kular obrazującego układu jest sprzężony z obiektywem kam ery video, której wyjście jest połączone z wejściem kom putera poprzez analogowo-cyfrowy przetwornik. Wyjście kamery video jest również połączone z wejściem m onitora. 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 m onitorem 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 soczew ką źródła światła. Na wyjście koherentnej wiązki włókien św iatłow o- dowych oświetlającego układu jest usytuowany optyczny układ projekcji siatki na badany obiekt pod kątem ostrym względem kierunku obserwacji. Wyjście video-chipu jest połączone poprzez analogow o-cyfrow y przetw ornik z wejściem kom putera. Rozw iązanie według w ynalazku, dzięki zastosowaniu ośw ietlającego 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 kom putera i znanych pow szechnie w profilom etrii zależności przeliczeniow ych stopnia o dkształcenia zakrzywienia linii prostych siatki od trzeciego wym iaru, wzdłuż osi optycznej obrazującego układu, pozwala na odtworzenie trójwymiarowych kształtów obserwowanego obiektu, czego nie można było uzyskać za pom ocą dotychczas znanych endoskopów (fiberoskopów). Znajom ość wymiarów przestrzennych obserwowanego obiektu w trudno dostępnych miejscach stwarza nowe możliwości poznawcze i diagnostyczne zarówno w całym szeregu zastosowań medycznych jak i w technice. Przykładow o, znajom ość wymiarów przestrzennych obserw ow anego obiektu m a p o d- stawowe znaczenie w chirurgii laserowej, gdzie moc stosowanego prom ieniow ania pow inna być w ścisłym związku z objętością operow anej, zmienionej tkanki (narośli). W ynalazek w przykładach wykonania jest przedstawiony na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schematycznie wzajemne usytuowanie i połączenia podzespołów tworzących przedm iot wynalazku, fig. 2 - usytuowanie i połączenie podzespołów tworzących drugą postać w ynalazku, fig. 3 przedstaw ia widok siatki na płaskim obiekcie, fig. 4 - widok odkształcenia siatki na obiekcie trójwymiarowym w postaci kaw ałka kredy, zaś fig. 5 - aproksym ację przestrzennego kształtu obiektu wyliczonego przez kom puter w oparciu o odkształcenia siatki zaw arte 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 utw orzony z koherentnej wiązki włókien światłowodowych. Z układem obrazującym jest sprzężony oświetlający układ utw orzony z koherentnej wiązki 4 włókien światłowodowych zaopatrzonej na wejściu w optyczny układ 5 projekcji siatki 6, która jest usytuow ana 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. O kular 3 obrazującego układu jest sprzężony z obiektyw em

4 video-kamery 12, której wyjście jest połączone jednocześnie z wejściem m onitora 13 oraz z wejściem analogow o-cyfrow ego przetw ornika 14, którego wyjście jest połączone z wejściem kom - putera 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 m onitorem 13 oraz z wejściem analogowo-cyfrowego przetw ornika 14, którego wyjście jest połączone z wejściem kom putera 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 jak o 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). D okonując kom puterowej analizy stopnia deformacji prążków siatki 6 wyznacza się wymiary przestrzenne obiektu 10, przykładowo kaw ałka kredy (fig. 5). Fig.2

5 Fig.3 Fig.4 Fig.5

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