摘要：光纤传像束用于内窥镜时,对内窥镜物镜的结构型式和成像质量提出了新的要求。在分析了其基本设计原则后,根据实际需求,选用反远距型物镜作为初始结构,利用Zemax软件优化设计了一个工作波段0.38~0.78μm,焦距0.921 mm,全视场100°、相对孔径1/4的内窥镜物镜。镜头总长10.32 mm,满足像方远心要求,在38 lp/mm频率处MTF值在0.85以上,像质优良;同时,在Tracepro软件中建立了所设计物镜与光纤传像束结合后系统的模型,模拟的系统耦合效率约为96%且出射端照度均匀。结果表明：该物镜具有视场大、短焦距、结构合理、耦合效率高、像面照度均匀等特点,满足内窥镜要求。

摘要：在光学耦接器设计中引入衍射面，根据衍射光学元件的三级像差理论，分析了衍射面初始结构参量的求解规律，通过理论计算和ZEMAX光学软件的优化，给出工作波长0．4～0．7μm，焦距27．5mm，光学长度为64mm，采用一个衍射面的耦接器设计实例．该耦接嚣适用于单丝直径16μm，截面直径为6mm的光纤传像束．对设计结果的分析表明，折—衍混合耦接器不仅在光学性能方面优于传统的光学耦接器，而且在尺寸和重量上有非常显著的减少。

摘要：从酸溶法光纤传像束所需原料的配方确定开始,合理设计了纤芯玻璃、包层玻璃和酸溶玻璃三种材料之间物化性能的匹配性。这三种玻璃材料的物化性能将直接影响到所制备的高分辨率光纤传像束的成像质量。通过开展酸的浓度、温度、酸的种类以及酸溶时间等量化关系研究,确定了最适合光纤传像束酸溶的一系列工艺参数,这对于降低传像束的断丝率,提高光纤传像束的成像质量有较大作用。通过大量的实验研究、性能测试和理论分析,确定了多种提高传像束光学性能的有效方法,为光纤传像束的广泛应用奠定了良好的基础。

摘要：分析3种像方远心系统的结构和用途。在传像光纤物镜的设计过程中,分别采用传统单组像方远心系统和"负-正"型式的像方远心光学系统结构,通过比较发现"负-正"型式的像方远心系统的结构能很好地解决镜头轴外像差校正和像面照度均匀性的问题,并且镜头结构紧凑。使用ZEMAX光学软件进行优化,给出工作波长(0.38～0.78)μm,焦距1.92mm,视场角60°,相对孔径为1∶4的镜头设计实例。设计结果表明:此镜头在46lp/mm处的MTF大于0.8,像质优良。

摘要：根据微型纤维软镜小尺寸、大视场的要求,分析其设计准则,采用"负-正"型反远距物镜作为初始结构,确定其为像方远心光学系统。通过理论计算和Zemax光学仿真软件的不断优化,最终设计出了一个工作波段在0.48μm^0.65μm,焦距为0.37mm,全视场90°,相对孔径为1∶4的微型光纤传像束内窥镜物镜。该物镜由4片透镜组成,包括1片负透镜、1片正透镜和1片双胶合透镜。设计结果表明:镜头总长3.89mm,最大横截面直径0.95mm,满足像方远心光学系统的初始设计要求,在奈奎斯特空间频率77lp/mm处的调制传递函数(MTF)近似为0.7,接近衍射极限,并且具有小尺寸、大视场、像质优良、结构合理、像面光照强度均匀等特点,符合微型纤维式内窥镜的使用条件。

摘要：为使光纤传像束具有良好的传光、传像性能,需要对原始材料的匹配性进行优化设计.本文引入PbO等阳离子半径大的材料作纤芯,用低折射率SiO2和B2O3材料作包层,选择BaO等酸溶速率高的材料作为酸溶层,研究了纤芯、包层和酸溶层玻璃材料之间物化性能和光学性能的匹配性.通过差热分析和光谱透过率等多种实验手段,对这三种玻璃材料的光学和热学性能进行了测试和分析,优化设计出了酸溶法光纤传像束所需要的原料配方.结果表明:在纤芯、包层和酸溶玻璃材料中分别引入质量分数为45%PbO、60%SiO2和40%(B2O3+BaO)以上时,酸溶法光纤传像束材料的匹配性最佳,该研究和设计对高质量光纤传像束的制备和应用具有重要意义.

摘要：本文分析了光纤传像束的传光特性，提出了采用单根光纤的光透射率予以表征。

摘要：充分利用光纤传像束可弯曲以及长距离传输图像等优点,用它代替传统的光学系统,结合DLP(Digital Light Process-ing)数字投影技术,解决受限空间内小物体三维形貌测量系统的结构光投射问题,研制了具有普遍适应性的小型可编程结构光投射器.构建了结构光投射系统,投射终端直径13 mm,长度40 mm,实现了小型化,系统可通过计算机编程控制投射出包括点、点阵列、线、多线、十字线和同心圆等多种模式的结构光条纹,验证了设计的可行性.

摘要：光纤传像束是利用一定数量且规则排列的光纤实现传输图像的无源器件。为保证其成像质量,文章基于机器视觉技术研究了一种对光纤数量的优化检测系统。针对光纤传像束端面图像采集不完整或边缘有缺陷的情况,文章提出了一种基于欧拉数计算的边缘优化处理算法,可以识别、标记并分类图像中所有的边缘轮廓,不仅实现了对光纤数量的精确检测,而且通过图形处理器(GPU)处理提高了算法性能。文章算法均在Visual Studio 2013、Opencv 3.1和CUDA 10.1的环境下调试运行。实验结果表明,该系统对图像中光纤总数的检测误差率约为0.27%,优化检测的误差率约为0.03%,基本满足设计要求。不仅如此,与常规的检测方法相比,文章所提优化算法可大幅度降低对阈值的选取要求,并有更高的检测效率。在统一计算设备架构(CUDA)的支持下,双边滤波提速约20倍,优化算法及整体运行减少近1/2时间。

摘要：在光学耦接器设计中引人衍射面，根据衍射光学元件的三级像差理论，通过理论计算和ZEMAX光学软件优化，给出工作波长0．4～0．7μm，焦距27mm，光学长度为62．9mm，采用一个衍射面的耦接器设计实例。该耦接器采用物方远心光路结构，适用于单丝直径16μm，截面直径为6mm的光纤传像束。对设计结果的分析表明，折-衍混合耦接器不仅在光学性能方面优于传统的光学耦接器，而且在尺寸和质量上有显著的减少。实际的室内外成像实验证明，光学设计软件的仿真结果是正确的。