光纤束传像技术

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1、光纤束传像技术（上海大学机电工程与自动化学院，上海200072）摘要：本文首先分析了光纤传像方法异于其他传像方法的特点，并结合这些特点，列举了光纤传像在医学、工业、军事领域成功应用的例子，又介绍了光纤传像束的传像原理，并详细列举了光纤传像束的光学性能参数，分析影响传像质量的原因。之后结合主题重点介绍了光纤传像的一个应用——医用纤维内窥镜的功能和结构。最后，介绍了目前传像光纤的两种制作方法——层叠法和酸溶法。关键词：光纤；传像；纤维内窥镜Technologyofopticalfiberimagetransmission(SchoolofMechatronicsEngineeringandA

2、utomation,ShanghaiUniversity,Shanghai200072,China)Abstract：Inthisartical,wefirstlyanalyzedthecharacteristicsoffiberopticimagetransmissiondifferfromothermethods,combiningwhich,listedsomesuccessfulcasesinmedical,industryandmilitaryfield.Andweintroducedtheprincipleoffibreopticimagetransmission.Thenc

3、ateringtotheclassthemewefocusedonthemedicalendoscope.Atlast,twomanufacturingmethodsofimagingopticalfiberarepresented.Keywords：fiberoptic,imagetransmission,fibrescope1光纤传像束的特点光纤传像束是一种可任意弯曲的传输图像的无源器件。与传统的光学成像器件相比，它具有重量轻、使用自由度大、易实现复杂空间结构的图像传递等优点。由于其优良的传像特性和可任意弯曲的特殊性能，使其被广泛地应用于医学、工业及科研、航天、军事等多种领域。图像可

4、以给人们提供最直接、最丰富的信息，因此近些年来，图像的采集、传输和处理技术在各个领域都有广泛的应用[1]。用来传递图像的方式主要有传统光学系统、光纤传像束、CCD以及新兴的CMOS方法。传统光学系统如显微镜望远镜等的重量和体积均不易减小，所需元器件数量较多，系统结构复杂，且刚性不易弯曲。CCD和CMOS则都是用一种高感光度的半导体材料制成。能把光线转变成电荷，通过模数转换器芯片转换成数字信号并借助于计算机的处理手段，来传递和存储图像。但是由于成像过程涉及到光电转换，因而不能在电磁核辐射和高温易腐蚀的场合下工作。目前光纤传像束的应用基本都是是作为光学内窥镜使用，其主要的应用领域有医学领域、

5、工业领域、军事领域等[2]。医学领域是光纤传像束最早获得应用的舞台。以光纤传像束为关键核心部件制成的医用内窥镜在医疗上的成功应用带来了医疗手段的革命。1868年，喀斯摩(Kussmaul)首先将胃镜用于人体。此后，人们陆续把透镜系统和棱镜系统的硬性或软性内窥镜用于人体的许多部位[3]10。目前，由于光纤内窥镜所具有的特点，以及细径光纤内窥镜的产品化，医疗诊断光纤内窥镜已成为理想的医学诊断治疗工具。例如，血管内窥镜作为传统的血管造影术的一个极好补充，给对造影术过敏的人群带来了福音；利用颅内窥镜，不用开颅，只需在颅骨上打一小孔即可进行脑肿瘤切除手术；用脊髓内窥镜可检查和诊断非感染性严重蛛网膜

6、炎症，还可用于肝脏、肾脏及肌肉的诊断；用胰腺内窥镜可进行胰腺癌和胰腺疾病的早期诊断；用眼内窥镜可治疗视网膜剥离症等等[4]。几乎所有人体管道和腔道均有相应的内窥镜，如支气管镜、胆道镜、子宫镜、咽喉镜和鼻窦内镜等，同时还可应用于开放性手术治疗。工业光纤内窥镜的应用涉及了化工、电力、汽车、飞机、压力容器、建筑等领域。且在一些恶劣的工业环境下，光纤内窥镜发挥着其不可替代的作用。例如，可采用光纤工业内窥镜监测锅炉火焰燃烧状况，使监控获得的信息提高了4个数量级，不仅能判断火焰的稳定性，还能识别火焰形状，保证了电站锅炉的安全燃烧；光纤内窥镜在检查锅炉、汽轮机、变压器等电气设备的损伤或腐蚀及查找掉落的

7、物体等方面效果也很明显。此外，光纤内窥镜还可用于检查发动机变速箱、消声器、燃料管的磨损、积碳、堵塞等情况，在汽修行业得到广泛的应用。例如，用内窥镜观察得到发动机清洗前后的图像并进行比较，可以对清洗效果有一个直观的了解。在汽车生产中，采用内窥镜进行无损检测，使每个生产批次的每一台发动机都可以得到检查，从而保证了质量，降低了成本[5]。图1光纤传像束在工业上的应用Fig.1Imagetransmissionopticalfiberapp