У німецьких ендоскопах часто замість конкретних кутових величин значення кута поля зору вказується, як стандартне (порядку 85±5°) або широке - WA (порядку 135±30°)

1.2.2. Освітлювальна система ендоскопа

Оскільки при спостереженні в ендоскоп відсутнє зовнішнє освітлення, то від освітлювальної системи залежить сама можливість спостереження біологічного об'єкту за допомогою ендоскопа. Тому основне завдання освітлювальної системи ендоскопа полягає в забезпеченні високої освітленості поля зору і створенні колориметричної подібності зображення об'єкту.

Для оцінки необхідної величини освітленості спостережуваного об'єкту у полі зору ендоскопа використовуються формули прикладної оптики для розрахунку величини освітленості зображення, побудованого оптичною системою, які стосовно оптичної системи ендоскопа можна записати у вигляді:

, (1.9)

де - освітленість на осі зображення в наочній площині окуляра ендоскопа;

- яскравість об'єкта спостереження;

, - коефіцієнти пропускання об'єктиву і системи перенесення зображення (обертаючої системи);

- апертурний кут в просторі зображень об'єктиву (див. рисунок 1.3);

- лінійне збільшення системи перенесення зображення.

Відповідно до закону Ламберта для дифузно відзеркалювальних поверхонь співвідношення між яскравістю об'єкту і його освітленістю визначається коефіцієнтом дифузного розсіяння: .

Підставляючи в закон синусів вираз для лінійного збільшення об'єктиву і взявши до уваги, що , отримаємо вираз для числової апертури в просторі зображень об'єктиву , при цьому відрізки і при проведенні світлотехнічного розрахунку можна прийняти рівними.

З врахуванням вищесказаного, вираз (1.9) при однократному збільшенні системи перенесення зображення набуде вигляду:

.

Використовуючи останнє вираження, можна таким чином сформулювати вимогу до величини освітленості об'єкта: освітлювальна система повинна створювати величину освітленості спостережуваного в ендоскоп об'єкту в раз вище, ніж бажана величина освітленості зображення в наочній площині окуляра (тут - діафрагмове число об'єктиву).

Кількісна оцінка показує, що освітленість об'єкта повинна перевищувати бажану освітленість зображення на три порядки. Оскільки діафрагмове число об'єктиву визначається наглядовою системою ендоскопа і не може бути малим через необхідність забезпечення певної глибини різко змальовуваного простору, то в оптичних системах ендоскопів велике значення мають міри з підвищення коефіцієнтів пропускання об'єктиву і системи перенесення зображення.

Освітлювальні системи сучасних ендоскопів створюють величину освітленості спостережуваного біологічного об'єкта від декількох тисяч до десятків тисяч люкс.

• Дистальний освітлювальний пристрій ендоскопа - освітлювальний пристрій ендоскопа, джерело світла якого розташоване в дистальному, тобто протилежному від спостерігача, кінці ендоскопа.

• Проксимальний освітлювальний пристрій - освітлювальний пристрій ендоскопа, джерело світла якого розташоване в проксимальному, тобто зверненому до спостерігача, кінці ендоскопа [9].

У дистальних освітлювальних пристроях використовуються мініатюрні лампи розжарювання [15]. Така система має ряд істотних недоліків: мала освітленість об'єкту; розігрівання ламп може викликати опік слизової оболонки; довжина дистального кінця збільшується на довжину лампи; поперечні розміри дистального кінця при прямому напрямі спостереження значно зростають (лампа розташовується поряд з оптичною трубкою).

Вказані недоліки усунені в жорстких ендоскопах з волоконним світлопроводом, конструкція яких дозволяє встановлювати потужне джерело світла на проксимальному кінці. Випромінювання, що поступає в порожнину, в цьому випадку буде "холодним". Довжина дистального кінця скоротиться на довжину лампи. Його діаметр при прямому напрямі спостереження в певного конструктивного виконання зменшиться. Освітленість ділянок спостереження буде значно вища. Саме такий освітлювальні пристрої використовуються в більшості сучасних моделей ендоскопів.

У освітлювачах застосовують або лінзові, або дзеркальні конденсори. Наприклад, відбивач освітлювача ОС-150-01 є еліпсоїдом обертання, виготовленим із скла, в задньому фокусі якого розташовується нитка накалювання галогенної лампи типа КГИ 150/15, а в передньому фокусі відбивача - вхідний торець кабелю світлопровода ендоскопа (рис. 1.4). На внутрішню поверхню відбивача наноситься багатошарове інтерференційне покриття з високими коефіцієнтами віддзеркалення у видимої області спектру і пропускання - в інфрачервоній. Для поглинання останнього в освітлювачах з лінзовими конденсорами встановлюють теплофільтри.

Рис. 1.4. Принципова схема джерела «холодного» світла

Реальний колір біологічного об'єкта визначається при освітленні його білим світом, наприклад, джерелом типа В або С з колірною температурою 4800 і 6500 К відповідно. При ендоскопії біологічний об'єкт освітлює випромінюванням, формованим освітлювальним каналом ендоскопа. Галогенні лампи, використанні в освітлювачах ендоскопів, мають нижчу колірну температуру від 3150 до 3500 К, причому вітчизняні освітлювачі дають жовтий відтінок [11].

Крім того, оптичні деталі спостерігаючого каналу, особливо виготовлені з важкого скла, наприклад, СТФ11, ТФ12, ще більше змінюють результуючий колір спостережуваного біологічного об'єкта. Оскільки всі компоненти оптичної системи ендоскопа вносять зміни в спектральний склад світлового випромінювання, що досягає ока спостерігача, то важко досягти колориметричної подібності. Це ускладнює верифікацію патології, особливо у випадках проведення хромоендоскопії із застосуванням вітальних барвників [11], оскільки спостережуваний колір біологічного об'єкта не відповідатиме його реальному кольору. Тому питання колориметричної подібності необхідно враховувати при розробці як освітлювальних, так і спостерігаючих систем ендоскопів.

Date: 2015-05-09; view: 524; Нарушение авторских прав