00,以提供沿轴向 覆盖孔的图像。在可选的实施例中，孔表面成像装置420可以包含图像路径调整元件，图像 路径调整元件包含可变形的与/或可协调移动的成像元件，这些可变形的与/或可协调移 动的成像元件沿孔轴向偏转系统的视场和焦点，而且不必为此沿扫描方向SD移动整个孔 表面成像装置420。这样的系统可以提供重新定位图像区450的较快的扫描速度或者机械 响应时间。使用新式光设计模拟软件与/或射线跟踪程序，光设计领域中的技术人员可以 实现针对这样的系统的各种配置。
[0030] 图像区450具有呈如下特征的形状：沿孔的轴向Z具有相对窄的图像维度S Z，沿 与孔的轴向Z横断的方向具有相对延长的图像维度5cp。在图4所示的实施例中，第一方向 近似沿轴向Z，第二方向近似沿相应于qp坐标轴的方向。按近似映像于图像区450的形状 的输入形状配置输入端点432。在所说明的实施例中，所述输入形状为透镜装置490所成像 的环形。
[0031] 应该意识到，在图4中，透镜装置490是反射的。可以从专利号为8, 334, 971的美 国专利了解适合于诸如折射鱼眼透镜的孔成像装置的其它类型的全景透镜，将这一专利的 全部内容并入此处，以作参考。
[0032] 在某些实施例中，透镜装置490和成像光学部件435可以提供-0. 5的放大倍数。 中继透镜装置425具有-0. 9的放大倍数。对于图像区450中的具有40 ym取样分辨率的 孔检查操作，光纤431可以具有20 ym的内核大小。为了检查具有80mm直径的典型的孔， 图像几何变换纤维束430可以具有接近输入端点432的40mm的宽度。在图4中所示的实 施例中，把输入端点432设置为呈面向轴向Z的圆形形状。
[0033] 对于具有160mm行程值、0. 04mm轴向Z输入维度S Z、以及每秒1，250帧成像率的 孔，孔成像系统400能够在3. 2s内扫描引擎孔。
[0034] 图5A为针对根据此处所公开原理的孔成像系统500的图像几何变换纤维束的输 出端点的第一实施例的示意图。图5A示出了可以类似于几何变换纤维束130或者几何变 换纤维束430的几何变换纤维束530的光纤531的输出端点533。
[0035] 图5B为针对根据此处所公开原理的孔成像系统500的像素读出集合511的第一 实施例的示意图。图5B示出了可以类似于光检测器110或者光检测器410的光检测器510 的一部分，包含像素读出集合511。
[0036] 如图5A和图5B所示，按映像在像素读出集合511上的输出形状0S设置图像几何 变换纤维束530的输出端点533。按单纤维531的密集设置适宜地设置输出端点533,但这 一设置仅为示范性地，而并非限制性的。因此，输出形状0S包含局限于矩形形状或者轮廓 范围内的密集纤维。像素读出集合511还包含与输出形状0S相匹配的矩形形状。
[0037] 应该意识到，为了简单起见，图5A中把输出端点533示出为小的12x14的组。可以 认为这个小的组代表这样一个密集束：根据以上简要描述的原理，其包含相应于像素读出 集合的形状所设置并且受限的较大数目的光纤。相类似，为了简单起见，图5B中把像素读 出集合511示出为一个小的24x24像素组。可以认为这个小的组代表了更大数目的像素。 根据此处所描述的原理所配置的孔成像系统的更典型的阵列将更大，以提供高分辨率的度 量级别的成像，但大多数非定制光检测器具有较少的像素。例如，像素读出集合511可以是 224x160像素区域的较大像素阵列，例如，由诸如按只读出像素读出集合的高帧率部分扫描 操作模式操作的Kodak KAI-0340图像传感器的C⑶所提供的。然而，这一实例仅为示范性 的而非限制性的。在其它实施例中，像素读出集合可以包含所选择或者所设计的提供所希 望的分辨率和读出率的合适的光检测器的所有像素。
[0038] 在图5A和图5B所示的实施例中，每个输出端点533具有至少为像素读出集合511 的像素的中心到中心距离w2的2倍的最小维度wl。于是，每条纤维531相应于大约4个像 素。在某些实施例中，一条纤维可以映像于更多像素。例如，在某些实施例中，一条纤维可 以映像于最多6个像素。在某些实施例中，这能够很好地作为确保至少一个像素能够精确 地对一条单纤维所传递的图像强度进行取样的简单手段，而且没有来自相邻纤维的干扰。
[0039] 尽管已经说明和描述了各种实施例，然而基于这一公开，本领域技术人员将会明 显意识到，可以对所说明和所描述的特征的设置与操作的顺序进行诸多的改变。因此，应该 意识到，在不背离本发明的宗旨与范围的情况下，可以对本发明进行多方面的改变。
【主权项】
1. 一种孔成像系统，包含： 光检测器，其包含像素读出集合，以及 孔表面成像装置，被配置为把源于孔表面上的图像区的图像光传输给光检测器，所述 图像区具有呈如下特征的形状：沿孔的轴向具有相对窄的图像维度，沿与孔的轴向横断的 方向具相对延长的图像维度， 其中： 孔表面成像装置包含： 图像几何变换纤维束，其包含具有输入端点和输出端点的多条光纤，其中，按近似映像 于图像区的形状的输入形状，包括沿映像于轴向的第一方向的相对窄的输入维度和沿与第 一方向横断的第二方向的相对延长的输入维度，配置输入端点，以及 透镜装置，沿输入端点和孔表面之间的光路径定位； 输入端点被设置为接收源于图像区并且透过透镜装置的图像光；以及 输出端点被设置为沿输出光路径把图像光传输给像素读出集合，并且把a)输出端点 或者b)像素读出集合至少之一配置为致使像素读出集合的至少25%接收所传输的图像 光。2. 根据权利要求1所述的孔成像系统，其中，像素读出集合的至少50%接收所传输的 图像光。3. 根据权利要求1所述的孔成像系统，其中，像素读出集合的至少75%接收所传输的 图像光。4. 根据权利要求1所述的孔成像系统，其中，输出光路径包含把输出端点成像在像素 读出集合上的中继透镜装置。5. 根据权利要求1所述的孔成像系统，其中，输出端点被定位在像素读出集合的附近 或者邻接像素读出集合，而且输出光路径不包含透镜。6. 根据权利要求5所述的孔成像系统，其中，每个输出端点具有像素读出集合中像素 的中心到中心距离的至少2倍的最小维度。7. 根据权利要求1所述的孔成像系统，还包含检测器处理部分，其把像素读出集合的 像素映像于它们对图像区的整理图像有贡献的相应位置。8. 根据权利要求1所述的孔成像系统，其中，像素读出集合为光检测器中全部像素的 子集。9. 根据权利要求1所述的孔成像系统，其中，像素读出集合具有矩形形状。10. 根据权利要求1所述的孔成像系统，其中，按密集设置来安排输出端点。11. 根据权利要求1所述的孔成像系统，其中，把输入端点设置为沿与轴向横断的方向 接收图像光。12. 根据权利要求1所述的孔成像系统，其中，把输入端点设置为沿与孔表面近似垂直 的方向接收图像光。13. 根据权利要求1所述的孔成像系统，其中，所述多条光纤的直径小于40 μm。14. 根据权利要求1所述的孔成像系统，其中，透镜装置包含配置为在轴平面中聚焦的 微透镜阵列或者不变断面的环形透镜之一。15. 根据权利要求1所述的孔成像系统，其中，按圆形形状设置输入端点。16. 根据权利要求1所述的孔成像系统，其中，透镜装置包含全景透镜。17. 根据权利要求16所述的孔成像系统，其中，透镜装置沿与轴向横断的方向接收图 像光、偏转图像光、以及沿全景输出方向输出图像光。18. 根据权利要求16所述的孔成像系统，其中，把输入端点设置为沿全景输出方向接 收图像光。19. 根据权利要求16所述的孔成像系统，其中，全景输出方向与轴向近似平行。
【专利摘要】一种孔成像系统，包含具有像素读出集合的光检测器，以及把来自孔表面的图像光传输给光检测器的孔表面成像装置。孔表面成像装置包含图像几何变换纤维束，所述图像几何变换纤维束包含具有输入端点和输出端点的多条光纤，其中，按第一形状设置输入端点，以接收源于图像区并通过透镜装置的光，按第二形状设置输出端点，以把图像光传输给像素读出集合，其中，把输出端点或者像素读出集合配置为致使像素读出集合的至少25％接收所传输的图像光。从而可以在不使用定制的光检测器的情况下，在孔探测镜中提供高图像数据率以及良好的图像分辨率。
【IPC分类】G02B23/26, G01B11/12, G01N21/95
【公开号】CN105717629
【申请号】CN201510822244
【发明人】P.G.格拉德尼克
【申请人】株式会社三丰
【公开日】2016年6月29日
【申请日】2015年11月24日
【公告号】DE102015226154A1, US20160178533