DE8103790U1 - Optisches bilduebertragungssystem mit glasfasern - Google Patents

Description

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Die Erfindung berifft optische BildUbertragungssysteme mit Glasfasern nach dem Oberbegriff des Mauptanspruchs. Solche Bildübertragungssysteme werden beispielsweise in Technoskopen oder Endoskopen benutzt und zwar meist unter Verwendung von langen, flexiblen Faserbündeln. Weiterhin sind Bildübertragungssysteme bekannt, die starre Faserplatten zur Bildübertragung aus hermetisch abgeschlossenen Räumen, beispielsweise aus dem evakuierten Innern eines Elektronenmikroskops verwenden.

Bei der Beobachtung von Bildern, die durch Faseroptiken übertragen werden, wird häufig die konstruktionsbedingte Rasterung des Bildes als störend empfunden. Diese Rasterung beruht darauf, daß faseroptische Bildleiter aus einer endlichen Anzahl von Einzelfasern bestehen, die jede für sich lediglich Intensität fortleiten, deren Gesamtheit aber zur übertragung von Bild information benutzt werden. Dadurch entsteht an dem beobachtungsseitigen Ende eines Bildleiters eine Intensitätsverteilung in Form einer Punktema trix, deren Einzelpunkte im endlichen Abstand zueinander angeordnet sind, so daß zwischen den Intensitätsmaxima dunkle Stege entstehen.

Diese Rasterung erschwert beispielsweise das stereoskopische Sehen mittels Faseroptiken, da es für den menschlichen Betrachter nahezu unmöglich ist, zwei so struktuierte Halbbilder zu einem stereoskopischen Bild zu verschmelzen, insbesondere dann, wenn fertigungsbedingte Abweichungen in den Strukturen der beiden Einzelfasernbündeln auftreten.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, die vorstehend beschriebene Rasterung des Bildes in faseroptischen Bildübertragungssystemen zu unterdrücken.

Diese Aufgabe wird gemäß dem kennzeichnenden Teil des Hauptanspruches dadurch gelöst, άαΆ die Beobachtungsoptik ein Ortsfrequenzfilter enthält, das in einer Ebene angeordnet ist, in der ein Beugungsbild der Lichtaustrittsseite des Faserbündels entsteht, und dessen Durchlaßcharakteristik so gewählt ist, daß eine Ausblendung der von der Struktur des Faserbündels herrührenden Beugungsordnungen stattfinde*·,

Derartige Ortsfrequenzfilter sind an sich bekannt und werden hauptsächlich zur Muster- und Zeichenerkennung auf Bildvorlagen mittels kohärenter Optik verwendet (US-PS 37 43 422, US-PS 35 20 610, US-PS 36 58 420, US-PS 36 66 359, US-PS 36 36 512). Vorteilhaft werden derartige Ortsfrequenzfilters

aus photoempfindlich beschichtetem transparentem Material hergestellt, das mit dem holografisch erzeugtem Beugungsbild der zu filternden Struktur belichtet und anschließend entwickelt wurde.

Im allgemeinen ist für eine Strukturerkennung mittels Ortsfrequenzfilter ein kohärente Beleuchtung erforderlich. Diese Voraussetzung läßt sich für Bildübertragungssysteme, die zur Beobachtung realer Gegenstände verwendet werden, nicht immer erfüllen. Bei der Endoskopie wird z.B. notwendigerweise ein farbiges Bild des zu untersuchenden Objektes übertragen, das demzufolge mit weißem Licht einer inkohärenten Quelle beleuchtet wird. Die dennoch mit der Erfindung erzielbare Ausblendung der Rasterstruktur des bildleitenden Glasfaserbündels auch bei Verwendung inkohärenter Beleuchtung beruht darauf, daß das von den Glasfasern übertragene Licht im Bereich einer Faser zumindest teilkohärente Eigenschaften besitzt. Diese sind umso stärker ausgeprägt, je geringer der Durchmesser des lichtleitenden Kerns der Faser ist. Da die wegzufilternde Struktur sich aus Einzelelementen zusammensetzt, deren Größe mit dem Durchmesser der Faser vergleichbar ist, tritt der gewünschte Erfolg ein.

Mit der erfindungsgemäßen Einrichtung läßt sich selbstverständlich keine Auflösungssteigerung des übertragenen Bildes erzielen. Die Auflösung ist nach wie vor durch die Anzahl der Fasern des übertragenden Bündels festgelegt. Die Einrichtung erleichtert jedoch das Betrachten faseroptischer Bilder ganz ungemein, da die mit scharfem Kontrast überlagerte, stark störende Struktur des Faserbündels unterdrückt wird, und eröffnet auch die Möglichkeit der stereoskopischen Übertragung mit Faseroptiken. Besondere Vorteile ergeben sich deshalb bei der Verwendung der Erfindung als technoskopisches bzw. endoskopisches Bildübertragungssystem.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel anhand der Figuren 1 und 2 der beigefügten Zeichnungen näher erläutert:

Fig. 1 skizziert den Aufbau der Optik des erfindungsgemäßen Bildübertragungssystems ;

Fig. 2 skizziert die Faserstrukturen der Stirnseiten zwei gebräuchlicher Bildleitertypen.

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Das Bildübertragungssysteiti in Figur 1 enthält ein Objektiv 2, das ein Bild des Objektes 1 auf der distalen Stirnseite des Bildleiters 3 entwirft. Das durch die Fasern des Bildleiters 3 übertragene Licht tritt nahezu parallel aus der proximalen Stirnseite des Lichtleiters 3 wieder aus und beleuchtet eine Linse 4. An der Stelle, an der die Linse 4 ein Beugungsbild der proximalen Stirnseite des Bildleiters 3 erzeugt, ist eine Transparenz 5 angeo ordnet, die diejenigen Ortsfrequenzen im Beugungsbild unterdrückt, die der Matrixstruktur des Bildleiters 3 zugeordnet sind. Eine weitere Linse 6 transformiert das Beugungsbild zurück und entwirft von der Stirnseite des Bildleiters 3 ein reelles Bild 7, in dem die scharfen Strukturdetails der Faseranordnung weitgehend unterdrückt sind. In diesem Bild 7 ist lediglich die von den Einzelbildleitern übertragene Intensitötsverteilung des Lichtes vom Objekt 1 vorhanden.

Bild 2a zeigt einen Ausschnitt der Stirnfläche des Bildleiters 3. Die gebräuchlichsten Ausführungen enthalten die Einzelfasern in hexagonaldichtester Packung. Daneben sind auch Faserbündel im Handel, die den in Figur 2b skizzierten, kubischen Aufbau besitzen. Das Ortsfrequenzfilter 5 muß auf den verwendeten Bildleitertyp abgestimmt sein. Es kann in an sich bekannter Weise auf holografischen Wege als Negativ eines Beugungsbildes der Stirnseite des Bildleiters hergestellt werden.

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1. Optisches Bildübertragungssystem mit Glasfasern bestehend aus einem Objektiv, einem Bündel bzw. einer Platte aus lichtleitenden Fasern, dessen erste Stirnseite (Lichteintrittsseite) in der Bildebene des Objektivs angeordnet ist, und einer Beobachtungsoptik, die auf die zweite Stirnseite (Hchtaustrittsseite) des Faserbündels fokussiert ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Beobachtungsoptik (4,6) ein Ortsfrequenzfilter (5) enthält, das in einer Ebene angeordnet ist, in der ein Beugungsbild der Lichtaustrittseite des Faserbündels (3) entsteht, und dessen Durchlaßcharakteristik so gewählt ist, daß eine Ausblendung der von der Struktur des Faserbündels (3) herrührenden Beugungsordnungen stattfindet.

2. Optisches Bildübertragungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ortsfrequenzfilter (5) aus einer mittels holografischer Belichtung hergestellten Transparenz besteht.

3. Optisches Bildübertragssystem nach einem der Ansprüche 1-2, gekennzeichnet durch seine Verwendung in einem Technoskop bzw. Endoskop.