本發(fā)明涉及光學，尤其涉及一種光纖成像系統(tǒng)及光學檢測設備。

背景技術：

1、在傳統(tǒng)的內(nèi)窺鏡成像系統(tǒng)中，自物鏡系統(tǒng)對測物體w成像之后需要將清晰的基于對測物體w所形成的圖像放大并傳輸至后端光電轉換模塊進行接收并轉換為圖像信號。光學在物鏡系統(tǒng)與光電轉換模塊之間通常需要引入中繼鏡系統(tǒng)和放大鏡系統(tǒng)等光學系統(tǒng)。中繼鏡系統(tǒng)和放大鏡系統(tǒng)在內(nèi)窺鏡成像系統(tǒng)中旨在起到對物鏡系統(tǒng)獲取的光線進行圖像傳輸與圖像放大。

2、在現(xiàn)有技術的圖像傳輸結構中，通常需要通過中繼鏡系統(tǒng)和放大鏡系統(tǒng)等光學系統(tǒng)以實現(xiàn)由圖1中被測物體w所形成的圖像的遠距離傳輸及圖像放大，這對于內(nèi)窺鏡成像系統(tǒng)需要插入人體特定區(qū)域的組織所決定，尤其是對較小的神經(jīng)元細胞及需要插入深度較深的胃腸道內(nèi)窺鏡的探測場景而言尤為重要。由于中繼鏡系統(tǒng)及放大鏡系統(tǒng)需要引入多組凹透鏡、凸透鏡等透鏡或者光闌等光學器件，并由此導致光線在連續(xù)穿透前述光學器件時存在諸如光損失較高、透鏡間存在安裝偏心、光學畸變等缺陷，由此導致圖像傳輸質量低，并最終影響圖像信號的成像質量。

3、此外，中繼鏡系統(tǒng)需要被封裝在呈細長的鏡鞘中，鏡鞘準直度在加工時若存在細微偏差或者內(nèi)窺鏡成像系統(tǒng)在使用時因受力導致鏡鞘即使發(fā)生輕微形變，也會進一步導致前述技術問題進一步惡化，并存在鏡鞘中布置的多組凹透鏡、凸透鏡因受力不均而導致錯位、相對于中心光軸發(fā)生偏轉甚至破損。

4、因此，現(xiàn)有技術中的光學系統(tǒng)，尤其是內(nèi)窺鏡成像系統(tǒng)存在光學器件結構復雜及圖像傳輸質量低的缺陷，并亟待解決。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于揭示一種光纖成像系統(tǒng)及光學檢測設備，用于解決前述技術問題，并尤其旨在現(xiàn)有技術中通過鏡鞘封裝的凹透鏡、凸透鏡或者光闌等光學器件所在的光學器件結構復雜、圖像傳輸質量低及圖像信號成像質量較差的技術問題。

2、第一方面，本發(fā)明提供了一種光纖成像系統(tǒng)，包括：自物側起沿光軸依次設置的成像單元，光纖傳像單元，以及周向圍設于所述光纖傳像單元外側的至少一層外圈照明光纖組；

3、所述光纖接收端沿光軸相對于照明端沿垂直于光軸的徑向方向呈間隔設置，所述光纖傳像單元包括：沿光軸設置于所述光纖接收端的第一透鏡；

4、所述照明光纖組沿光軸形成朝向物側的照明端，所述第一透鏡沿光軸形成朝向物側的物端面與所述照明端的端面同處于垂直于光軸的平面；

5、所述第一透鏡沿光軸的厚度的計算公式為：

6、其中，δl是指所述第一透鏡沿光軸的厚度，n是指所述第一透鏡的折射率，x是指所述光纖傳像單元不包含所述第一透鏡時所述成像單元的像面與所述成像單元后焦面的距離；

7、所述光纖傳像單元，被整體封裝于外殼中，包括：

8、具備多根傳像光纖的光纖束，隔離層，所述光纖束沿光軸形成朝向物側的光纖接收端以及朝向像側的光纖出射端，多根所述傳像光纖緊密排布于所述隔離層內(nèi)，傳像光纖的橫截面為正三角形、正四邊形、正六邊形中的一種；

9、所述傳像光纖于所述光纖接收端形成接收圖像的接收端面，于所述光纖出射端形成輸出圖像的出射端面；

10、所述接收端面面積與所述出射端面面積比為1:n，n大于1，所述傳像光纖沿垂直于光軸的橫向截面面積自所述光纖接收端至所述光纖出射端均勻增加，以通過所述出射端面輸出放大圖像；

11、所述光纖接收端完全覆蓋由位于物側的成像單元匯聚后的出射光線。

12、作為本發(fā)明的進一步改進，所述光纖束由多根沿所述光軸均具相同截面規(guī)格尺寸的傳像光纖呈簇狀排列組成。

13、作為本發(fā)明的進一步改進，當n等于4時，傳像光纖于接收端面處的邊長與于出射端面處的邊長比為1:2，所述接收端面面積與所述出射端面面積比為1:4，由所述接收端面接收的圖像經(jīng)所述出射端面放大四倍輸出。

14、作為本發(fā)明的進一步改進，所述光纖接收端配置抗反射光學薄膜。

15、作為本發(fā)明的進一步改進，所述外圈照明光纖組包括：周向圍設于所述光纖傳像單元外側的多根入射光纖。

16、最后，本申請還揭示了一種光學檢測設備，包括：同光軸排布的如前述第二方面所述的光纖成像系統(tǒng)，以及位于像側的圖像采集單元。

17、與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果是：

18、在本申請中，自物側起沿光軸依次設置的成像單元，光纖傳像單元，周向圍設于光纖傳像單元外側的至少一層外圈照明光纖組；光纖接收端沿光軸相對于照明端沿垂直于光軸的徑向方向呈間隔設置，光纖傳像單元包括沿光軸設置于光纖接收端的第一透鏡；照明光纖組沿光軸形成朝向物側的照明端，第一透鏡沿光軸形成朝向物側的物端面與照明端的端面同處于垂直于光軸的平面；第一透鏡沿光軸的厚度的計算公式為：δl是指第一透鏡沿光軸的厚度，n是指第一透鏡的折射率，x是指光纖傳像單元不包含第一透鏡時成像單元的像面與成像單元后焦面的距離；通過多根沿光軸排布的傳像光纖所組成的光纖束，傳像光纖沿垂直于光軸的橫向截面面積自光纖接收端至光纖出射端均勻增加，以通過出射端面輸出放大圖像，從而通過光纖束實現(xiàn)圖像的遠距離傳輸與圖像放大，并解決了包含光纖傳像單元的光學檢測設備所存在的結構復雜、圖像傳輸質量低及圖像信號成像質量較差的技術問題，并提高了包含光纖傳像單元的光纖成像系統(tǒng)及包含光纖成像系統(tǒng)的光學檢測設備的耐用性與可靠性，并最終確保了成像質量與圖像顯示效果。

技術特征：

1.一種光纖成像系統(tǒng)，其特征在于，包括：自物側起沿光軸依次設置的成像單元，光纖傳像單元，以及周向圍設于所述光纖傳像單元外側的至少一層外圈照明光纖組；

2.根據(jù)權利要求1所述的光纖成像系統(tǒng)，其特征在于，所述光纖束由多根沿所述光軸均具相同截面規(guī)格尺寸的傳像光纖呈簇狀排列組成。

3.根據(jù)權利要求2所述的光纖成像系統(tǒng)，其特征在于，當n等于4時，傳像光纖于接收端面處的邊長與于出射端面處的邊長比為1:2，所述接收端面面積與所述出射端面面積比為1:4，由所述接收端面接收的圖像經(jīng)所述出射端面放大四倍輸出。

4.根據(jù)權利要求1所述的光纖成像系統(tǒng)，其特征在于，所述光纖接收端配置抗反射光學薄膜。

5.根據(jù)權利要求1所述的光纖成像系統(tǒng)，其特征在于，所述外圈照明光纖組包括：周向圍設于所述光纖傳像單元外側的多根入射光纖。

6.一種光學檢測設備，其特征在于，包括：同光軸排布的如權利要求1所述的光纖成像系統(tǒng)，以及位于像側的圖像采集單元。

技術總結
本發(fā)明提供了光纖成像系統(tǒng)及光學檢測設備，光纖成像系統(tǒng)包括自物側起沿光軸依次設置的成像單元，光纖傳像單元，至少一層外圈照明光纖組；光纖接收端沿光軸相對于照明端沿垂直于光軸的徑向方向呈間隔設置，光纖傳像單元包括沿光軸設置于光纖接收端的第一透鏡；照明光纖組沿光軸形成朝向物側的照明端，第一透鏡沿光軸形成朝向物側的物端面與照明端的端面同處于垂直于光軸的平面。本申請解決了包含光纖傳像單元的光纖成像系統(tǒng)及光學檢測設備所存在的結構復雜、圖像傳輸質量低及圖像信號成像質量較差的技術問題，確保了成像質量。

技術研發(fā)人員：蔣禮陽,翁顯杰
受保護的技術使用者：美希艾精密儀器（蘇州）有限公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/12/30