ไฟเบอร์สโคป

ไฟเบอร์สโคปคือ ชุด ใยแก้วนำแสง ที่มีความยืดหยุ่น โดยมีเลนส์อยู่ที่ปลายด้านหนึ่งและช่องมองภาพหรือกล้องอยู่ที่ปลายอีกด้านหนึ่ง ใช้สำหรับตรวจสอบและสำรวจสถานที่ขนาดเล็กที่เข้าถึงยาก เช่น ภายในเครื่องจักร กุญแจ และร่างกายมนุษย์
ประวัติศาสตร์
การนำแสงโดยการหักเห ซึ่งเป็นหลักการที่ทำให้ใยแก้วนำแสงเป็นไปได้นั้น ได้รับการสาธิตครั้งแรกโดยDaniel ColladonและJacques Babinetในปารีสในช่วงต้นทศวรรษ 1840 ต่อมาในปี 1930 Heinrich Lammนักศึกษาแพทย์ชาวเยอรมัน ได้กลายเป็นบุคคลแรกที่รวบรวมใยแก้วนำแสงเพื่อนำภาพ การค้นพบเหล่านี้นำไปสู่การประดิษฐ์เอนโดสโคปและไฟเบอร์สโคป[ 1 ] ในช่วงทศวรรษ 1960 เอนโดสโคปได้รับการปรับปรุงด้วยใยแก้วซึ่งเป็นวัสดุที่ยืดหยุ่นได้ ทำให้แสงสามารถส่งผ่านได้แม้ในขณะที่โค้งงอ แม้ว่าสิ่งนี้จะทำให้ผู้ใช้สามารถสังเกตการณ์แบบเรียลไทม์ได้ แต่ก็ไม่ได้ทำให้พวกเขาสามารถถ่ายภาพได้ ในปี 1964 ไฟเบอร์สโคป ซึ่งเป็นกล้องส่องตรวจกระเพาะอาหารตัวแรก ได้ถูกประดิษฐ์ขึ้น นับเป็นครั้งแรกที่เอนโดสโคปมีกล้องที่สามารถถ่ายภาพได้ นวัตกรรมนี้ทำให้การสังเกตการณ์มีความละเอียดมากขึ้น และการวินิจฉัยแม่นยำยิ่งขึ้น[ 2 ]
ทัศนศาสตร์
กล้องส่องตรวจตาแบบไฟเบอร์ออปติกทำงานโดยใช้หลักการทางวิทยาศาสตร์ของชุดใยแก้วนำแสง ซึ่งประกอบด้วยสายเคเบิลใยแก้วนำแสงจำนวนมาก สายเคเบิลใยแก้วนำแสงทำจากแก้วบริสุทธิ์ทางแสงและบางเท่าเส้นผมของมนุษย์ ส่วนประกอบหลักสามส่วนของสายเคเบิลใยแก้วนำแสง ได้แก่:
- แกนกลาง – ส่วนตรงกลางที่ทำจากแก้วบริสุทธิ์สูง
- วัสดุหุ้ม – วัสดุชั้นนอกที่ห่อหุ้มแกนกลางเพื่อป้องกันแสงลอดผ่าน
- ชั้นเคลือบป้องกัน – ชั้นเคลือบพลาสติกป้องกัน
ต่อไปนี้คือใยแก้วนำแสงสองประเภทที่แตกต่างกันในกล้องส่องตรวจแบบไฟเบอร์ออปติก:
- ชุดไฟส่องสว่าง – ออกแบบมาเพื่อนำแสงไปยังบริเวณด้านหน้าเลนส์
- ชุดภาพ – ออกแบบมาเพื่อส่งภาพจากเลนส์ไปยังช่องมองภาพ[ 3 ]
การสะท้อนภายในทั้งหมด
สายเคเบิลใยแก้วนำแสงใช้การสะท้อนภายในทั้งหมดเพื่อส่งข้อมูล เมื่อแสงเดินทางจากตัวกลางหนึ่งไปยังอีกตัวกลางหนึ่ง แสงจะหักเห หากแสงเดินทางจากตัวกลางที่มีความหนาแน่นน้อยกว่าไปยังตัวกลางที่มีความหนาแน่นมากกว่า แสงจะหักเหออกจากแนวตั้งฉาก ในทางกลับกัน หากแสงเดินทางจากตัวกลางที่มีความหนาแน่นมากกว่าไปยังตัวกลางที่มีความหนาแน่นน้อยกว่า แสงจะหักเหออกจากแนวตั้งฉาก ในสายเคเบิลใยแก้วนำแสง แสงจะเดินทางผ่านแกนแก้วที่มีความหนาแน่นสูง (ดัชนีหักเหสูง) โดยการสะท้อนอย่างต่อเนื่องจากปลอกหุ้มที่มีความหนาแน่นน้อยกว่า (ดัชนีหักเหต่ำ) สิ่งนี้เกิดขึ้นเนื่องจากพื้นผิวของแกนทำหน้าที่เหมือนกระจกเงาที่สมบูรณ์แบบ และมุมของแสงจะมีขนาดใหญ่กว่ามุมวิกฤตเสมอ[ 4 ]
ส่วนประกอบ
- ช่องมองภาพ – ขยายภาพที่ส่งกลับมาโดยชุดรับภาพเพื่อให้ดวงตาของมนุษย์สามารถมองเห็นได้
- ชุดสร้างภาพ – เส้นใยแก้วยืดหยุ่นต่อเนื่องที่ส่งภาพไปยังเลนส์ใกล้ตา
- เลนส์ปลายทาง – การรวมกันของเลนส์ขนาดเล็กที่รับภาพและโฟกัสภาพเหล่านั้นไปยังชุดเลนส์รับภาพขนาดเล็ก
- ระบบให้แสงสว่าง – ตัวนำแสงใยแก้วนำแสงที่ส่งผ่านแสงจากแหล่งกำเนิดแสงไปยังพื้นที่เป้าหมาย
- ระบบการขยับ – ความสามารถของผู้ใช้ในการควบคุมการเคลื่อนไหวของส่วนโค้งงอของไฟเบอร์สโคปที่ติดอยู่กับเลนส์ด้านปลายโดยตรง
- ตัวกล้องไฟเบอร์สโคป – ส่วนควบคุมที่ออกแบบมาเพื่อช่วยในการใช้งานด้วยมือเดียว
- ท่อสอด – ส่วนที่ยาวที่สุดของกล้องไฟเบอร์สโคป ทำจากวัสดุที่ทนทานและยืดหยุ่นได้ ทำหน้าที่ปกป้องชุดใยแก้วนำแสงและสายเคเบิลเชื่อมต่อต่างๆ
- ส่วนโค้งงอ – เป็นส่วนที่ยืดหยุ่นที่สุดของไฟเบอร์สโคป ทำหน้าที่เชื่อมต่อท่อสอดเข้ากับส่วนมองภาพด้านปลาย
- ส่วนปลาย – บริเวณที่เป็นจุดสิ้นสุดของทั้งชุดใยแก้วนำแสงสำหรับการส่องสว่างและการถ่ายภาพ[ 5 ]
การประยุกต์ใช้ทางการแพทย์
กล้องไฟเบอร์สโคปเป็นเครื่องมือที่ใช้ในทางการแพทย์เพื่อช่วยให้แพทย์และศัลยแพทย์ตรวจสอบปัญหาภายในร่างกายของผู้ป่วยโดยไม่ต้องทำการผ่าตัดใหญ่ กระบวนการนี้เรียกว่าการส่องกล้อง แพทย์จะใช้เมื่อสงสัยว่าอวัยวะของผู้ป่วยติดเชื้อ เสียหาย หรือเป็นมะเร็ง มีหลายประเภทขึ้นอยู่กับบริเวณของร่างกายที่ต้องการตรวจสอบ ได้แก่:
- การส่องกล้องตรวจข้อต่อ – ข้อต่อ
- การส่องกล้องหลอดลม – ปอด
- การส่องกล้องตรวจลำไส้ใหญ่ – ลำไส้ใหญ่
- การส่องกล้องตรวจกระเพาะปัสสาวะ – กระเพาะปัสสาวะ
- การส่องกล้องตรวจลำไส้เล็ก – ลำไส้เล็ก
- การส่องกล้องตรวจโพรงมดลูก – มดลูก
- การผ่าตัดส่องกล้อง – ช่องท้อง/เชิงกราน
- การส่อง กล่องเสียง – กล่องเสียง ( Laryngoscopy )
- การส่องตรวจช่องกลางปอด – บริเวณระหว่างปอด
- การส่องกล้องตรวจระบบทางเดินอาหารส่วนบน – หลอดอาหารและทางเดินอาหารส่วนบน
แม้ว่าเทคนิคทางการแพทย์ทุกอย่างจะมีโอกาสเสี่ยงอยู่บ้าง แต่การใช้ไฟเบอร์สโคปในการส่องกล้องตรวจภายในมีความเสี่ยงต่ำมากที่จะทำให้เกิดการติดเชื้อและเสียเลือด
แอปพลิเคชันอื่นๆ
ช่างทำกุญแจใช้กล้องไฟเบอร์สโคปเพื่อตรวจสอบตำแหน่งของหมุดช่างเทคนิคและผู้ตรวจสอบใช้กล้องไฟเบอร์สโคปเพื่อดูภายในเครื่องจักรโดยไม่ต้องถอดชิ้นส่วน นอกจากนี้ กล้องไฟเบอร์สโคปยังสามารถใช้ใน งานด้าน การทหารหรือตำรวจเพื่อตรวจสอบใต้ประตูหรือรอบมุม หรือเพื่อทำการเฝ้าระวังหรือลาดตระเวนได้ อีกด้วย
ในสื่อยอดนิยม
- ภาพยนตร์เรื่องWho Dares Wins ในปี 1982 ซึ่งเกี่ยวกับหน่วยปฏิบัติการพิเศษทางอากาศ (Special Air Service ) ได้แสดงให้เห็นถึงการใช้กล้องไฟเบอร์สโคปในการต่อต้านการก่อการร้าย
- กล้องไฟเบอร์สโคปเป็นเครื่องมือสำคัญใน วิดีโอเกม ยิงปืนเชิงกลยุทธ์เช่นTom Clancy's Rainbow Six , Splinter Cell , SWAT , Ready or NotและDoor Kickersโดยใช้ในการตรวจสอบใต้ประตูหรือรอบมุมโดยไม่เปิดเผยตำแหน่งของผู้เล่นหรือทำให้เสี่ยงต่อการโจมตีของศัตรู
ดูเพิ่มเติม
- กล้องส่องภายใน
- กล้องเอนโดสโคป
- ยูเลกไซต์หรือ "หินทีวี" คือกลุ่มเส้นใยที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติ
- กล้องซ่อน