Linsenlose Holographische Endoskopie

Stand der Technik für die Bildgebung in schwer zugänglichen Bereichen z.B. in der medizinischen Diagnostik sind Faserbündel-basierte Endoskope. Ihr Funktionsprinzip beruht auf der Übertragung von Intensitätsmustern. Um Szenen aus dem Inneren eines Volumens abzubilden, ist ein Linsensystem an der distalen Faserfacette integriert.  Dabei ergeben sich folgende Einschränkungen:

- Pixelierung: Faserbündel bieten bis zu 100.000 Pixel, was die Menge der auflösbaren Informationen begrenzt.
- 2D: Reine Intensitätsabbildung über Faserbündel bietet keine 3D-Informationen
- Größe: Die für die Bildgebung erforderliche distale Optik begrenzt die minimale Größedes Endoskops auf über einen mm und ihre Anwendbarkeit.

Die holografische Endoskopie erweitert das obige Prinzip, um die Phaseninformation zusätzlich zur Intensität auszuwerten. Dazu ist zunächst eine Kalibrierung der optischen Übertragungsfunktion des Faserbündels erforderlich. Wir haben eine Technik zur in-vivo-Kalibrierung entwickelt und patentiert [1,2]. Der Ansatz bietet entscheidende Vorteile wie:

- Minimale Invasivität: Durchmesser bis unter 300 µm, da keine distalen Optiken erforderlich sind.
- 3D mit Mikrometer-Auflösung: Volumetrische mikroskopische Bildgebung durch schnelle Rasterscantechniken oder Einzelbildholographie in der Biowissenschaft, aber auch für die Produktionsmetrologie
- Zusätzliche Flexibilität: Die Phasensteuerung des Sendelichts ermöglicht die Verwendung von Licht als Werkzeug z.B. für die Laserdissektion, die optogenetische Zellstimulation, den 3D-Druck oder die mechanische Zellmanipulation.

Kooperation: Wir sind immer auf der Suche nach Partnern aus der Medizin oder Biologie oder Industriepartnern zum Beispiel in den Bereichen 3D-in-vivo Endomikroskopie, Optogenetik, Betriebsüberwachung, Flussmesstechnik, Zellmechanik, Bioprinting, Produktionsmesstechnik oder anderen Bereichen, in denen Sie Licht in schwer zugänglichen in denen Sie Licht auf engem Raum kontrollieren oder detektieren wollen. 

[1]          J. Czarske and R. Kuschmierz, Method and fibre-optical system for illuminating and detecting an bject by means of light, US10520594B2, 2019.

[2]          R. Kuschmierz et al., Self-calibration of lensless holographic endoscope using programmable guide stars, Opt. Lett. 43 (12) (2018) 2997–3000