WO2005031435A1 - Konfokales endomikroskop mit sich im durchmesser verjüngenden lichtleitfasern - Google Patents

Konfokales endomikroskop mit sich im durchmesser verjüngenden lichtleitfasern Download PDF

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WO2005031435A1
WO2005031435A1 PCT/DE2004/002035 DE2004002035W WO2005031435A1 WO 2005031435 A1 WO2005031435 A1 WO 2005031435A1 DE 2004002035 W DE2004002035 W DE 2004002035W WO 2005031435 A1 WO2005031435 A1 WO 2005031435A1
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light
proximal end
proximal
optical fibers
endomicroscope
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Ingo Krohne
André EHRHARDT
Klaus M. Irion
Herbert Stepp
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Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V.
Karl Storz Gmbh & Co. Kg
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    • G02B23/2407—Optical details
    • G02B23/2461—Illumination

Definitions

  • the invention relates to a confocal endomicroscope comprising a light source, a light guide bundle having a proximal and a distal end and a micromirror unit for coupling the light of the light source into the proximal end of the light guide bundle.
  • An endomicroscope of the type mentioned at the outset is known, for example, from the publication "New Concept for the Development of a Confocal Endomicroscope" by I. Krohne, et al., 36th Annual Meeting of the DGBMT, 2002, Volume 47, pages 206 to 208 Confocal microscopy is based on the imaging of a punctiform light source by means of suitable optics onto the measurement object.
  • the light is emitted onto the measurement object via a light guide or via a plurality of light guides of a bundle If the measurement object is located in the focal point of the distal end of the light guide, the full intensity of the reflected light is imaged on the detector.
  • the measurement object can be scanned by coupling the light from the light source successively into the proximal ends of the individual optical fibers of the bundle. For this it is necessary to have an assignment of the position of the distal ends of the individual light guides to their proximal ends. It is also possible, using light spot patterns, to couple several light spots simultaneously into different optical fibers in order to shorten the measurement time. For the targeted coupling of the light into the proximal ends of the individual optical fibers, a micromirror unit is used, with the aid of which the individual fibers are illuminated one after the other for the screening.
  • US Pat. No. 4,938,205 describes an endoscope for imaging areas of the interior of the body and for treating these areas by irradiation with high-energy radiation.
  • it has one or more channels, which in turn can contain individual light guides or light guide bundles.
  • An exemplary design relates to a scanner camera, e.g. B. with a laser as a light source with which the area of interest is scanned.
  • a high-energy laser beam can be coupled into one or more fibers for therapy, depending on the desired application. It is stated that in conventional endoscopes this high-energy laser radiation often leads to the confirmation of the fibers at the proximal end.
  • the optical fibers of an optical channel at the proximal end can be widened so that, for example, they have the shape of an elongated truncated cone, the diameter of the fibers at the proximal end being substantially larger than that at the distal end. This enables a higher heat capacity and better cooling options to be achieved. Values of 10: 1 and 4: 1 are given for the ratio of the diameter of the fibers at the proximal and distal ends. The fibers are fixed at both ends of the fiber bundle in order to ensure coherence.
  • tapered fibers for purposes other than the introduction of high-energy radiation for treatment is not intended and is also not indicated, in particular no use for image recording.
  • the photosensors are mostly attached to the distal end of the endoscope.
  • Light radiation into the proximal ends of the individual light guides can be increased considerably compared to the prior art.
  • the smallest possible diameter of the optical fibers is desired in order to be able to achieve a high resolution.
  • the larger diameter of the optical fibers at their proximal end simultaneously ensures the possibility of being able to couple a sufficient light intensity into the individual light guides. Annoying side effects, such as the lighting of the light guide jacket or the gaps between the light guides, can be reduced or even completely avoided.
  • the endomicroscope according to the invention can also be designed such that the optical fibers taper essentially conically from the proximal to the distal end. This results in a uniform, monotonous taper, which means that the slightest interference for the light guide can be expected.
  • the endomicroscope according to the invention can be designed in such a way that the ratio of the diameter of the optical fibers at the proximal end to the diameters of the optical fibers at the distal end is at most 3.
  • the endomicroscope according to the invention can be used in addition to a relatively short one
  • Optical fiber bundles with diameters of the optical fibers tapering towards the distal end have a further optical fiber bundle with a constant diameter adjoining the proximal end of the first optical fiber bundle.
  • the endomicroscope according to the invention can be designed such that the optical fibers are arranged in a fixed grid at the proximal end of the optical fiber bundle.
  • proximal optical fiber ends in a grid is an important measure in order to be able to control the individual optical fiber ends specifically and precisely for the light coupling. It makes sense to choose the grid so that no two optical fiber ends directly adjoin each other in order to largely avoid coupling into several fibers at the same time. For this purpose, the optical fibers would have to be separated at their proximal end.
  • the arrangement of the optical fiber ends in the grid can be, for example, hexagonal or square.
  • the hexagonal arrangement has the advantage of a higher packing density in the fiber bundle and thus a better resolution.
  • a hexagonal structure is particularly favorable with regard to the production of the fiber bundle.
  • the fiber receiving unit can be manufactured micromechanically, which allows a very high positioning accuracy of the individual fibers relative to one another. Knowing the exact positions of the individual fibers at the proximal end simplifies the calibration of the endomicroscope, so that the use of incoherent optical fiber bundles is also possible. With the use of incoherent fiber optic bundles, the costs of the overall system can be reduced. Machining processes or z. B. silicon technology into consideration to achieve the desired position accuracy.
  • the endomicroscope according to the invention can be designed such that a microlens unit is arranged in the radiation direction in front of the proximal end of the light guide bundle in such a way that the light is focused on the proximal end of the illuminated optical fibers by the individual microlenses.
  • the coupling efficiency can be further improved.
  • a larger linear spacing of the microlenses in the microlens unit can be selected with the same packing density compared to a square arrangement, as a result of which a correspondingly better addressability and thus a better coupling efficiency can be achieved.
  • Fig. 2 a lateral cross section through a single optical fiber and 3: sections of the proximal end of the light guide bundle.
  • FIG. 1 shows schematically and in a highly simplified manner the structure of an endomicroscope for examining a measurement object 1.
  • the light from a light source 2 is directed onto a micromirror unit 4 via a source optics 3.
  • the micromirror unit 4 consists of hundreds of individual micromirrors, each of which can be controlled individually for tilting movements.
  • only some of the micromirrors 5 are shown schematically and greatly enlarged in FIG.
  • the light is directed into the proximal end 8 of a light guide bundle via mirror optics 6 and a beam splitter 7
  • FIG. 3 An enlarged view of the proximal end 8 of the light guide bundle 9 is shown in detail in FIG. 3. Accordingly, the individual light guides 10 are separated at the proximal end 8 and arranged in a grid.
  • a fiber receiving unit 11 is provided, which has passages 12 for the individual light guides 10, which are adapted to the diameter of the light guides 10 at the proximal end 8.
  • the light guides 10 can be arranged in the fiber receiving unit 11, for example in a hexagonal pattern or in a square pattern.
  • a microlens unit 13 is provided in front of the proximal end 8 of the light guides 10, so that a microlens 14 is arranged in front of each proximal end 8 of each light guide 10.
  • the incident light beams are reflected back into the light guide bundle from the surface of the measurement object 1 or also from structures within the measurement object 1.
  • the reflected light essentially arrives in the same light guide 10 from which it previously emerged.
  • the reflected light reaches the detector unit 18, for example a CCD camera, via the light guide bundle 9, the microlens unit 13, the beam splitter 7 and a detector optics 17.
  • Each picture element of the detector unit 18 can be assigned to a proximal end of a specific light guide 10. If a coherent optical fiber bundle 9 is used, the assignment of each image element to a distal optical fiber end also results from this without further ado.
  • its calibration must first be carried out. This is done, for example, by coupling predetermined light / dark patterns into the proximal end 8 and evaluating the light / dark distribution found at the distal end 15.
  • Late 8 z. B. are greater by a factor of 2.5 than at their distal end 15.
  • FIG. 2 shows in cross section in shortened form an optical fiber 10, the diameter of which decreases monotonically and conically from the proximal end 8 to the distal end 15.
  • the course of a coupled-in light beam 19 at the entrance, within an optical fiber core 20 and at its exit at the distal end 15 is shown.
  • the light beam 19 is reflected within the light guide 10 on the light guide jacket 21.
  • micromirror unit 5 micromirror 6 mirror optics 7 beam splitter 8 proximal end 9 optical fiber bundle

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Abstract

Es wird ein konfokales Endomikroskop vorgestellt, bei dem der Durchmesser von Lichtleitfasern am proximalen Ende (8) eines Lichtleiterbündels (9) größer ist als am distalen Ende (15). Hierdurch wird die Effizienz der Einkopplung von Licht einer Lichtquelle erhöht, ohne hierdurch die Auflösung des Endomikroskops zu verringern. Des Weiteren wird vorgeschlagen, die Lichtleiter (10) an ihrem proximalen Ende (8) in einem Raster, zum Beispiel mittels einer die einzelnen Lichtleiter (10) aufnehmenden Faseraufnahme-Einheit (11), anzuordnen. Des Weiteren kann eine Mikrolinsen-Einheit (13) vorgesehen sein, durch die jedem Lichtleiterende eine Mikrolinse (14) zugeordnet ist.

Description

KONFOKALES ENDOMIKROSKOP MIT SICH IM DURCHMESSER VERJÜNGENDEN LICHTLEITFASERN
Die Erfindung betrifft ein konfokales Endomikroskop umfassend eine Lichtquelle, ein ein proximales und ein distales Ende aufweisendes Lichtleiterbündel und eine Mikrospiegel- Einheit zur Einkopplung des Lichts der Lichtquelle in das proximale Ende des Lichtleiterbundels.
Ein Endomikroskop der eingangs genannten Art ist zum Beispiel aus der Veröffentlichung „New Concept for the Development of a Confocal Endomicroscope" von I. Krohne, et al., 36. Jahrestagung der DGBMT, 2002, Band 47, Seite 206 bis 208 bekannt. Die konfokale Mikroskopie basiert auf der Abbildung einer punktförmigen Lichtquelle durch eine geeignete Optik auf das Messobjekt. Bei einem Endomikroskop wird das Licht über einen Lichtleiter oder über eine Vielzahl von Lichtleitern eines Bündels auf das Messobjekt gegeben. Das Licht wird vom Objekt zurück durch den oder die Lichtleiter über einen Strahlteiler auf das Detektorelement reflektiert. Befindet sich das Messobjekt im Brennpunkt des distalen Endes des Lichtleiters, so wird das reflektierte Licht in seiner vollständigen Intensität auf den Detektor abgebildet. Dies ist nicht der Fall, wenn sich das Messobjekt außerhalb des Brennpunktes befindet. In diesem Fall hält eine Lochblende vor dem Detektorelement einen Teil des reflektierten Lichtes zurück. Die axiale Höheninformation ist daher in einer für die konfokale Mikroskopie typischen Intensitätsverteilung verschlüsselt. Bei der Verwendung eines Lichtleiterbundels kann das Messobjekt abgerastert werden, indem das Licht der Lichtquelle nacheinander in die proximalen Enden der einzelnen Lichtleiter des Bündels eingekoppelt wird. Dazu ist es notwendig, eine Zuordnung der Position der distalen Enden der einzelnen Lichtleiter zu ihren proximalen Enden zur Verfügung zu haben. Es ist auch möglich, unter Verwendung von Lichtpunktmustern mehrere Lichtpunkte gleichzeitig in unterschiedliche Lichtleitfasern einzukoppeln, um die Messzeit zu verkürzen. Für die gezielte Einkopplung des Lichts in die proximalen Enden der einzelnen Lichtleitfasern wird eine Mikrospiegel-Einheit verwendet, mit deren Hilfe die einzelnen Fasern für die Rasterung nacheinander beleuchtet werden.
Problematisch ist es, eine hohe Effizienz der Lichteinkopplung in die proximalen Enden der Lichtleitfasern zu erreichen. So muss weitestgehend sichergestellt werden, dass das für einen bestimmten Lichtleiter vorgesehene Licht nicht in benachbarte Lichtleiter eingekoppelt wird, da hierdurch ansonsten die Auflösung erheblich eingeschränkt würde. Lichtphotonen, die auf das Mantel material der Lichtleiter oder in die Lücken zwischen den Lichtleitern gelangen, verringern ebenfalls die Effizienz, da sie zurückgestreut und dabei möglicherweise den Kontrast erniedrigen oder aber in benachbarte Lichtleiter eingestreut werden.
Das US-Patent 4,938,205 beschreibt ein Endoskop zur Bildgebung aus Bereichen des Körperinneren und zur Behandlung dieser Bereiche durch Bestrahlung mit energiereicher Strahlung. Dazu verfügt es über einen oder mehrere Kanäle, die wiederum einzelne Lichtleiter oder Lichtleiterbündel enthalten können. Es werden mehrere Bauformen mit verschiedenen Anordnungen von optischen Kanälen und dazugehörigen Lichtquellen und/oder Sensoren beschrieben. Eine beispielhafte Bauweise betrifft eine Scanner-Kamera, z. B. mit einem Laser als Lichtquelle, mit der der interessierende Bereich abgerastert wird. Zur Therapie kann alternativ oder zusätzlich ein hochenergetischer Laserstrahl in eine oder mehrere Fasern, je nach gewünschter Anwendung, eingekoppelt werden. Es wird ausgeführt, dass bei üblichen Endoskopen diese hochenergetische Laserstrahlung häufig zur Bestätigung der Fasern am proximalen Ende führt. Problematisch sind dabei nicht die optischen Fasern selbst, da diese die Energie zum größten Teil nur durchleiten, sondern das sie umgebende Halte- und Verkleidungsmaterial, das durch zu große Erwärmung oder Hitzeschock angegriffen wird. Zur Lösung dieses Problems können die optischen Fasern eines optischen Kanals am proximalen Ende aufgeweitet werden, so dass sie z.B. die Form eines gestreckten Kegelstumpfes aufweisen, wobei der Durchmesser der Fasern am proximalen Ende wesentlich größer ist als derjenige am distalen Ende. Dadurch können eine höhere Wärmekapazität und bessere Möglichkeiten zur Kühlung erzielt werden. Zum Verhältnis der Durchmesser der Fasern am proximalen und am distalen Ende werden Werte von 10:1 und 4:1 genannt. An den beiden Enden des Faserbündels sind die Fasern jeweils fixiert, um eine Kohärenz zu gewährleisten. Eine Verwendung derart sich verjüngender Fasern zu anderen Zwecken als für die Einleitung hochenergetischer Strahlung zur Behandlung ist nicht vorgesehen und wird auch nicht angedeutet, insbesondere keine Anwendung zur Bildaufnahme. In den beschriebenen Ausbildungsformen und Beispielen sind die Photosensoren größtenteils am distalen Ende des Endoskops angebracht.
Methoden für die Herstellung von ein- und zweidimensionalen Arrays optischer Fasern für eine parallele, schnelle Datenübertragung werden in der Dissertation „Parallele optische Verbindungsnetzwerke mit zweidimensionalen Koppelelementen" von Uwe Danzer beschrieben. Es werden unterschiedliche Aufbautechnologien für ein- und zweidimensionale Fasermatrizen vorgestellt, die es ermöglichen, die Enden optischer Fasern mit hoher Genauigkeit in einem definierten Raster anzuordnen. Dabei wird auch ein Zusammenwirken mit Mikrolinsenzeilen oder -feldern dargestellt und eine damit aufgebaute, parallele Punkt-zu-Punkt-Verbindung aus 256 Fasern beschrieben. Die Anwendungsgebiete finden sich vorzugsweise in der Datenübertragung und im Aufbau von Kommunikationsnetzen.
Es ist nun Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein konfokales Endomikroskop der eingangs genannten Art zur Verfügung zu stellen, bei dem die Effizienz der ι '
Lichteinstrahlung in die proximalen Enden der einzelnen Lichtleiter gegenüber dem Stand der Technik erheblich erhöht werden kann.
Diese Aufgabe wird mit einem Endomikroskop der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass der Durchmesser der Lichtleitfasern des Lichtleiterbundels am proximalen Ende größer ist als am distalen Ende.
Am distalen Ende des Lichtleiterbundels ist ein möglichst geringer Durchmesser der Lichtleitfasern gewünscht, um eine hohe Auflösung erreichen zu können. Der größere Durchmesser der Lichtleitfasern an ihrem proximalen Ende gewährleistet gleichzeitig die Möglichkeit, eine hinreichende Lichtintensität in die einzelnen Lichtleiter einkoppeln zu können. Störende Nebeneffekte, wie die Beleuchtung der Lichtleitermäntel oder der Lücken zwischen den Lichtleitern, können reduziert oder auch völlig vermieden werden.
Das erfindungsgemäße Endomikroskop kann auch so ausgebildet sein, dass sich die Lichtleitfasern vom proximalen zum distalen Ende im Wesentlichen konisch verjüngen. Hierdurch ist eine gleichmäßige, monotone Verjüngung gegeben, die die geringsten Störungen für die Lichtleitung erwarten lässt.
Des Weiteren kann es vorteilhaft sein, das erfindungsgemäße Endomikroskop so auszubilden, dass das Verhältnis der Durchmesser der Lichtleitfasern am proximalen Ende zu den Durchmessern der Lichtleitfasern am distalen Ende maximal 3 beträgt. Das erfindungsgemäße Endomikroskop kann neben einem relativ kurzen
Lichtleiterbündel mit sich zum distalen Ende hin verjüngenden Durchmessern der Lichtleitfasern ein weiteres, am proximalen Ende des ersten Lichtleiterbundels anschließendes Lichtleiterbündel mit konstantem Durchmesser aufweisen.
Weiterhin kann das erfindungsgemäße Endomikroskop so ausgebildet sein, dass die Lichtleitfasern am proximalen Ende des Lichtleiterbundels in einem festen Raster angeordnet sind.
Das Festlegen der proximalen Lichtleitfaserenden in einem Raster ist eine wichtige Maßnahme, um die einzelnen Lichtleitfaserenden für die Lichteinkopplung gezielt und genau ansteuern zu können. Dabei ist es sinnvoll, das Raster so zu wählen, dass keine zwei Lichtleitfaserenden unmittelbar aneinander grenzen, um das Einkoppeln in mehrere Fasern gleichzeitig weitgehend vermeiden zu können. Hierfür wären die Lichtleitfasern an ihrem proximalen Ende zu vereinzeln.
Die Anordnung der Lichtleitfaserenden im Raster kann zum Beispiel hexagonal oder quadratisch sein. Gegenüber der quadratischen hat die hexagonale Anordnung den Vorteil einer höheren Packungsdichte im Faserbündel und somit einer besseren Auflösung. Darüber hinaus ist ein hexagonaler Aufbau besonders günstig hinsichtlich der Fertigung des Faserbündels.
Alternativ zu einem zweidimensionalen Raster wäre auch eine lineare Anordnung der Lichtleitfäserenden denkbar. Um eine zweidimensionale Bildinformation übertragen zu können, wären dann mehrere lineare Bündelungen aufeinander zu stapeln. Dies hat gegenüber dem zweidimensionalen Raster den Nachteil einer zusätzlichen Fehlerquelle auf Grund der Stapelung. Um die Faserenden in ihrer Position zu fixieren, kann es sinnvoll sein, das Endomikroskop so auszubilden, dass zur Anordnung im Raster eine Faseraufnahme- Einheit mit Durchführungen zur Aufnahme, der proximalen Faserenden vorgesehen ist.
Die Faseraufnahmeeinheit kann mikromechanisch gefertigt werden, was eine sehr hohe Positioniergenauigkeit der einzelnen Fasern relativ zueinander erlaubt. Mit dem Wissen über die exakten Positionen der einzelnen Fasern am proximalen Ende wird die Kalibrierung des Endomikroskops vereinfacht, so dass auch die Verwendung inkohärenter Lichtleiterbündel möglich ist. Mlit dem Einsatz inkohärenter Lichtleiterbündel lassen sich die Kosten des Gesamtsystems reduzieren. Für die mikromechanische Fertigung der Faseraufnahmeeinheit kommen zerspanende Verfahren oder auch z. B. Siliziumtechnologie in Betracht, um die gewünschte Positionsgenauigkeit zu erreichen.
Schließlich kann das erfindungsgemäße Endomikroskop so ausgebildet sein, dass in Strahlungsrichtung vor dem proximalen Ende des Lichtleiterbundels eine Mikrolinsen- Einheit derart angeordnet ist, dass durch die einzelnen Mikrolinsen das Licht auf das proximale Ende der beleuchteten Lichtleitfasern fokussiert ist. Auf diese Weise kann die Einkopplungseffizienz weiter verbessert werden. Bei einer hexagonalen Anordnung kann bei gleicher Packungsdichte gegenüber einer quadratischen Anordnung ein größerer linearer Abstand der Mikrolinsen in der Mikrolinseneinheit gewählt werden, wodurch eine entsprechend bessere Adressierbarkeit und damit eine bessere Einkoppeleffizienz erreicht werden kann.
Im Folgenden wird eine bevorzugte Ausbildungsform des erfindungsgemäßen Endomikroskops anhand von Figuren erläutert.
Es zeigt schematisch
Fig. 1 : den Aufbau eines Endomikroskops im Einsatz,
Fig. 2: einen seitlichen Querschnitt durch eine einzelne Lichtleitfaser und Fig. 3: ausschnittsweise das proximale Ende des Lichtleiterbundels.
Figur 1 zeigt schematisch und stark vereinfacht den Aufbau eines Endomikroskops zur Untersuchung eines Messobjekts 1. Das Licht einer Lichtquelle 2 wird über eine Quelloptik 3 auf eine Mikrospiegeleinheit 4 gerichtet. Die Mikrospiegeleinheit 4 besteht aus hunderten von einzelnen Mikrospiegeln, die jeweils einzeln für Kippbewegungen steuerbar sind. Für die vereinfachte Darstellung sind in Figur 1 lediglich einige der Mikrospiegel 5 schematisch und stark vergrößert dargestellt. Über eine Spiegeloptik 6 und einen Strahlteiler 7 wird das Licht in das proximale Ende 8 eines Lichtleiterbundels
9 eingekoppelt. Eine vergrößerte Darstellung des proximalen Endes 8 des Lichtleiterbundels 9 ist ausschnittsweise in Figur 3 dargestellt. Demnach sind die einzelnen Lichtleiter 10 am proximalen Ende 8 vereinzelt und in einem Raster angeordnet. Zur Fixierung der Enden der Lichtleiter 10 am proximalen Ende 8 ist eine Faseraufnahme-Einheit 11 vorgesehen, die für die einzelnen Lichtleiter 10 Durchführungen 12 aufweist, die an die Durchmesser der Lichtleiter 10 am proximalen Ende 8 angepasst sind. Die Lichtleiter 10 können in der Faseraufnahme-Einheit 11 zum Beispiel in einem Hexagonalmuster oder in einem quadratischen Muster angeordnet sein. Vor dem proximalen Ende 8 der , Lichtleiter 10 ist eine Mikrolinseneinheit 13 vorgesehen, so dass vor jedem proximalen Ende 8 eines jeden Lichtleiters 10 eine Mikrolinse 14 angeordnet ist.
Für die Einkopplung des Lichts in das proximale Ende 8 des Lichtleiterbundels 9 gibt es zwei unterschiedliche Vorgehensweisen: iZurn einen kann ein einzelner Lichtstrahl nacheinander in die proximalen Enden d der einzelnen Lichtleiter 10 eingekoppelt werden. Zum anderen ist es möglich, gleichzeitig mehrere Lichtleiterenden mit jeweils einem Lichtstrahl zu beaufschlagen, um Messzeiten zu verringern.
Am distalen Ende 15 des Lichtleiterbundels 9 tritt das Licht aus und gelangt über eine Auskoppeloptik 16 auf das Messobjekt 1. Von der Oberfläche des Messobjekts 1 oder auch von Strukturen innerhalb des Messobjekts 1 werden die auftreffenden Lichtstrahlen zurück in das Lichtleiterbündel reflektiert. Dabei gelangt das reflektierte Licht im Wesentlichen in denselben Lichtleiter 10, aus dem es zuvor ausgetreten ist. Das reflektierte Licht gelangt über das Lichtleiterbündel 9, die Mikrolinseneinheit 13, den Strahlteiler 7 und über eine Detektoroptik 17 auf eine Detektoreinheit 18, zum Beispiel eine CCD-Kamera. Jedes Bildelement der Detektoreinheit 18 kann einem proximalen Ende eines bestimmten Lichtleiters 10 zugeordnet werden. Wird ein kohärentes Lichtleiterbündel 9 verwendet, ergibt sich hieraus ohne weiteres auch die Zuordnung jedes Bildelements zu einem distalen Lichtleitfaserende. Bei Verwendung eines inkohärenten Lichtleiterbundels 9 ist zunächst dessen Kalibrierung durchzuführen. Dies geschieht beispielsweise durch die Einkopplung vorgegebener Hell-/Dunkelmuster in das proximale Ende 8 und Auswertung der am distalen Ende 15 festgestellten Hell- /Dunkelverteilung.
Auf Grund der Anordnung der Lichtleiter 10 an ihrem proximalen Ende 8 in einem vorgegebenen Raster sowie auf Grund der Verwendung der Mikrolinsen - Einheit 13 ist i bereits eine effiziente Einkopplung des Lichts in die einzelnen Lichtleiter 10 möglich. Diese Effizienz wird ohne Reduktion der Auflösung des Endomikroskops noch weiter dadurch erhöht, dass die Durchmesser der Lichtleiterenden 10 an ihrem proximalen
Ende 8 z. B. um etwa den Faktor 2,5 größer sind als an ihrem distalen Ende 15.
Figur 2 zeigt im Querschnitt in verkürzter Form eine Lichtleitfaser 10, deren Durchmesser sich vom proximalen Ende 8 zum distalen Ende 15 hin monoton konisch verringert. Der Verlauf eines eingekoppelten Lichtstrahls 19 beim Eintritt, innerhalb eines Lichtleiterkerns 20 und bei seinem Austritt am distalen Ende 15 ist dargestellt. Der Lichtstrahl 19 wird innerhalb des Lichtleiters 10 am Lichtleitermantel 21 reflektiert.
Bezugszeichenliste
1 Messobjekt 2 Lichtquelle 3 Quelloptik
4 Mikrospiegel-Einheit 5 Mikrospiegel 6 Spiegeloptik 7 Strahlteiler 8 proximales Ende 9 Lichtleiterbündel
10 Lichtleiter
11 Faseraufnahme-Einheit
12 Durchführungen
13 Mikrolinsen-Einheit
14 Mikrolinsen
15 distales Ende
16 Auskopplung
17 Detektoroptik
18 Detektoreinheit
19 Lichtstrahl
20 Lichtleiterkern
21 Lichtleitermantel

Claims

Patentansprüche
1. Konfokales Endomikroskop umfassend eine Lichtquelle (2), ein ein proximales (8) und ein distales Ende (15) aufweisendes Lichtleiterbündel (9) und eine Mikrospiegel-Einheit (4) zur Einkopplung des Lichts der Lichtquelle (2) in das proximale Ende (8) des Lichtleiterbundels (9), dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser der Lichtleitfasern (10) des Lichtleiterbundels (9) am proximalen
Ende (8) größer ist als am distalen Ende (15).
2. Endomikroskop nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass sich die Lichtleitfasern (10) vom proximalen (8) zum distalen Ende (15) im Wesentlichen konisch verjüngen.
3. Endomikroskop nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der Durchmesser der Lichtleitfasern (10) am proximalen Ende (8) zu den Durchmessern der Lichtleitfasern (10) am distalen Ende (15) maximal 3 beträgt.
4. Endomikroskop nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtleitfasern (10) am proximalen Ende (8) des
Lichtleiterbundels (9) in einem festen Raster angeordnet sind.
5. Endomikroskop nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zur Anordnung im Raster eine Faseraufnahme-Einheit (11) mit Durchführungen zur Aufnahme der proximalen Faserenden vorgesehen ist.
6. Endomikroskop nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass in Strahlungsrichtung vor dem proximalen Ende (8) des Lichtleiterbundels (9) eine Mikrolinsen-Einheit (13) derart angeordnet ist, dass durch die einzelnen Mikrolinsen (14) das Licht auf das proximale Ende (8) der beleuchteten Lichtleitfasern (10) fokussiert ist.
PCT/DE2004/002035 2003-09-22 2004-09-10 Konfokales endomikroskop mit sich im durchmesser verjüngenden lichtleitfasern WO2005031435A1 (de)

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