本發(fā)明涉及內(nèi)窺鏡領(lǐng)域，更具體地，涉及多芯纖維內(nèi)窺鏡。

背景技術(shù)：

各種構(gòu)造的內(nèi)窺鏡允許對一系列醫(yī)療問題的有效治療，以及在有限進入的情況下用于操縱不同環(huán)境的方式。內(nèi)窺鏡操作具有挑戰(zhàn)性，因為照明、探測和治療被限制在長而窄的操作模式中。光纖技術(shù)是這種技術(shù)的關(guān)鍵促成者，并且基于纖維的內(nèi)窺鏡經(jīng)歷了持續(xù)改進。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

下文是提供對本發(fā)明的初步理解的簡要總覽。該總覽既不一定表明關(guān)鍵元素也不限制本發(fā)明的范圍，而是僅用作以下描述的介紹。

本發(fā)明的一個方面提供具有遠端部和近端部的內(nèi)窺鏡，該內(nèi)窺鏡包括：至少一個纖維模塊，包括以小于1/4的填充系數(shù)分布的至少一百個芯，位于遠端部的至少一個光學元件，與芯光學連通，以及位于近端部的檢測器，與芯光學連通。內(nèi)窺鏡可以配置為通過在芯之間的間距(pitchdistance)上微掃描來實現(xiàn)超分辨成像，和以下中的至少一種：(i)通過相對于經(jīng)由芯傳遞的輻射而逐組地處置芯來實現(xiàn)三維探測；(ii)通過配置至少一個光學元件，增強內(nèi)窺鏡的視場超出遠端部處面向芯的區(qū)域；以及(iii)通過配置至少一個光學元件，增強內(nèi)窺鏡的景深超出與遠端部相合的區(qū)域的。

本發(fā)明的這些、另外的和/或其它方面和/或優(yōu)點在以下具體描述中闡述；可以由該具體描述推斷和/或可通過本發(fā)明的實踐習得。

附圖說明

為了更好地理解本發(fā)明的實施方式并且示出其可以如何實施，現(xiàn)在將僅通過實例的方式參考附圖，其中貫穿附圖相同的標號指示相應(yīng)的元件或部分。

在附圖中：

圖1a-1d是根據(jù)本發(fā)明的一些實施方式的內(nèi)窺鏡構(gòu)造的高度示意性示圖。

圖2a-2c是根據(jù)本發(fā)明的一些實施方式的在它們的電磁傳播區(qū)域中具有大量芯的光纖截面的高度示意性示圖。

圖2d和2e是根據(jù)本發(fā)明的一些實施方式的通過填裝纖維模塊的纖維生產(chǎn)的高度示意性示圖。

圖3a-3c是根據(jù)本發(fā)明的一些實施方式的具有用于處理或照明纖維的工作通道和另外的通道位置的纖維的高度示意性截面圖。

圖3d是根據(jù)本發(fā)明的一些實施方式的具有組裝的前透鏡的纖維的高度示意性示圖。

圖3e-3f是根據(jù)本發(fā)明的一些實施方式的除霧機構(gòu)及其效果的高度示意性示圖。

圖4a-4d是根據(jù)本發(fā)明的一些實施方式的在遠端部具有補償中心空隙的光學元件的中空內(nèi)窺鏡纖維的高度示意性示圖。

圖5a-5c是根據(jù)本發(fā)明的一些實施方式的光學元件的高度示意性示圖。

圖6a和6b是根據(jù)本發(fā)明的一些實施方式的具有不同的芯構(gòu)造的纖維截面的高度示意性示圖。

圖6c示出了根據(jù)本發(fā)明的一些實施方式的充滿的芯纖維和中空纖維的比較實驗結(jié)果。

圖7是示出根據(jù)本發(fā)明的一些實施方式的方法的高度示意性流程圖。

圖8a-8e是根據(jù)本發(fā)明的一些實施方式的成束纖維的實驗成像結(jié)果的高度示意性示圖。

具體實施方式

在闡述具體實施方式之前，闡述將在下文中使用的某些術(shù)語的定義可以是有幫助的的。

在本申請中使用的術(shù)語“遠端”和“近端”是指內(nèi)窺鏡的端部。遠離內(nèi)窺鏡的接口(檢測器或眼睛)并且靠近被成像組織和其周邊的內(nèi)窺鏡的端部和相關(guān)部件被稱為遠端，而靠近內(nèi)窺鏡的接口并且遠離被成像組織，通常在身體外的內(nèi)窺鏡的端部和相關(guān)部件稱為近端。在本申請中使用的術(shù)語“反射”是指影響成像對象或組織的照明波前的方向的改變。術(shù)語“反射”廣義地理解成由纖維聚集的任何輻射，而與由物體和/或組織反射的照明源無關(guān)。

本申請中使用的術(shù)語“近場成像”是指在內(nèi)窺鏡纖維的遠端，通常在纖維的端部形成(成像物體、組織和/或它們的周邊的)圖像。然后，可以通過近端光學元件，通常將影像通過纖維傳輸?shù)綑z測器。術(shù)語“近場成像”可以涉及不同類型的光學系統(tǒng)，包括在成像物體或組織與纖維端部之間沒有任何光學元件的直接成像，以及通過光學元件如透鏡的成像。

在本申請中使用的術(shù)語“遠場成像”是指在內(nèi)窺鏡纖維的遠端(即，內(nèi)窺鏡纖維的遠端在光學系統(tǒng)的孔徑面或光瞳面處)，通常在纖維的端部形成成像物體、組織和/或它們的周邊的傅立葉變換。成像物體、組織和/或它們的周邊的圖像可以在內(nèi)窺鏡纖維的近端，通常在纖維的近端部處或直接在檢測器上形成，可以通過近端光學元件形成。術(shù)語“遠場成像”可以涉及不同類型的光學系統(tǒng)。在一個實例中，在成像物體或組織與纖維遠端部之間不使用將進入纖維的輻射沿纖維傳遞到在纖維的近端處的檢測器的光學元件的意義上，“遠場成像”可以是直接的。在另一個實例中，“遠場成像”可以用位于成像物體或組織和纖維遠端部之間的光學元件進行，其中纖維遠端部至少大致在光學元件的傅立葉平面(fourierplane)處(在不同的上下文中也稱為孔徑面和光瞳面)。

現(xiàn)在特別詳細參考附圖，強調(diào)的是，細節(jié)僅由示例性的方式示出并且僅用于說明性討論本發(fā)明的優(yōu)選實施例的目的，并且是為了提供被認為是本發(fā)明的原理和概念方面的最有用和最容易理解的描述而呈現(xiàn)。在這方面，不試圖以比對本發(fā)明的基本理解所需要的更詳細地示出本發(fā)明的結(jié)構(gòu)細節(jié)，對附圖進行的描述使得本發(fā)明的若干形式可以如何在實踐中實施對本領(lǐng)域技術(shù)人員是顯而易見的。

在詳細解釋本發(fā)明的至少一個實施方式之前，應(yīng)當理解，本發(fā)明在其應(yīng)用上不限于在以下描述中闡述或在附圖中示出的構(gòu)造的細節(jié)和組件的布置。本發(fā)明可應(yīng)用于其它實施方式或以各種方式實施或進行。此外，應(yīng)當理解，本文中采用的措辭和術(shù)語是為了描述的目的，而不應(yīng)被認為是限制性的。

提供了內(nèi)窺鏡、多芯內(nèi)窺鏡纖維以及構(gòu)造和操作方法。纖維可以具有數(shù)百或數(shù)千個芯，并且可以結(jié)合工作通道和另外的纖維。纖維可以用于不同的光學構(gòu)造以捕獲遠端部處的組織和物體的圖像，并增強圖像的各種光學特性，如分辨率、視場、景深、波長范圍等。可以在內(nèi)窺鏡中進行近場成像以及遠場成像，并且可以利用相應(yīng)的光學特征以優(yōu)化成像?？梢栽诶w維遠端部使用光學元件，或者纖維遠端部可以是無透鏡的?？梢詫崿F(xiàn)診斷和光學處理反饋回路，并且可以適用照明以得出全色圖像、深度估計、增強的視場和/或景深和額外的診斷數(shù)據(jù)。

在下文中，公開多芯內(nèi)窺鏡纖維的各種實施方式。所描述的實施方式概略地且非排他地在涉及以下特性的組中描述。某些內(nèi)窺鏡實施方式可以進行遠場成像(參見下面的圖1a)，即使圖像形成在內(nèi)窺鏡纖維的近端，而某些內(nèi)窺鏡實施例可以進行近場成像(參見下面的圖1b)，即使圖像形成在內(nèi)窺鏡纖維的遠端。遠場和近場實施方式兩者均可以在成像物體或組織與纖維遠端部之間具有遠端光學元件(參見下面的圖1c)，或者可以在沒有這種遠端光學元件的情況下操作(參見下面的圖1d)。四種組合(有或無遠端光學元件的遠場以及有或無有遠端光學元件的近場)中的每一種具有如表1中舉例說明的不同特征、優(yōu)點和缺點，并且可以根據(jù)具體實施場景選擇。組合的交替可以在應(yīng)用之間或?qū)崟r地進行，以組合不同構(gòu)造類型的優(yōu)點。還應(yīng)當注意，內(nèi)窺鏡可以被設(shè)計為具有若干組合，例如，一部分纖維面(或某些纖維模塊)具有用于成像遠處物體的遠端光學器件并且另一部分纖維面(或其他纖維模塊)缺乏用于顯微成像的遠端光學器件。

表1：不同實施方式的特性

某些實施方式包括其中纖維遠端部缺少光學元件的無透鏡實施方式。無透鏡實施方式可以實現(xiàn)遠場或近場成像，并且可以利用結(jié)構(gòu)特征來增強光學分辨率，應(yīng)用超分辨率方法并采集波前信息，同時減少芯之間的串擾。

內(nèi)窺鏡實施方式可以具有充滿的端部截面或在成像纖維內(nèi)具有以不同構(gòu)造和用途為特征的工作通道，集成另外的纖維等，在這種情況下，可以配置芯和光學元件以克服由于并入工作通道而引起的視場減少。

在下文中，公開了纖維中的大量芯的各種構(gòu)造，其提供了各種問題如減少纖維之間的串擾，克服材料損耗，通過不同的方法實現(xiàn)增強的分辨率，提供所需的機械特性并優(yōu)化內(nèi)窺鏡纖維的成像性能的解決方案。所公開的內(nèi)窺鏡可以用于不同的目的，例如，可以被設(shè)計為腹腔鏡或尿道鏡。需注意，在一些實施方式的上下文中公開的元件不一定限于這些實施方式，而是也可以在其他實施方式內(nèi)實施。

圖1a-1d是根據(jù)本發(fā)明的一些實施方式的內(nèi)窺鏡構(gòu)造的高度示意性圖示。所提出的微型內(nèi)窺鏡105由大量的芯(例如，一百個芯或更多、數(shù)百個芯、數(shù)千個芯，在某些實施方式中每個纖維或纖維模塊數(shù)萬或數(shù)十萬個芯，在某些纖維內(nèi)窺鏡中達到超過一百萬個芯)構(gòu)建，每個負責傳輸單個或大量的空間自由度，在輸出處，近端(患者身體外部的一端)可以由其構(gòu)建高分辨率彩色圖像。如下所示，多芯纖維100在其光學設(shè)計上表現(xiàn)出高度靈活性，其可以用于和適用于特定應(yīng)用，例如用于具有較大的工作通道和較小外徑的尿道鏡或用于具有以非常小的外徑獲得的高分辨率的腹腔鏡。

內(nèi)窺鏡105可以配置為進行遠場成像、近場成像或者遠場成像和近場成像的組合。不論成像模式，內(nèi)窺鏡105可以配置為在纖維100的遠端部101處具有一個或多個光學元件140，或者在端部101和成像的組織或物體70之間沒有光學元件。某些實施方式可以包括端部101處的可移除或可重構(gòu)的光學元件140和/或僅影響遠端部101的表面部件(例如，芯的子組)的光學元件140。

某些實施方式包括內(nèi)窺鏡105，具有分組在一起的多根纖維100，每根纖維具有以小于1/4或甚至小于1/9的填充系數(shù)分布的至少一百個芯，至少一個光子照明纖維，以及纖維100的遠端部處的至少一個光學元件，該元件可以配置為增強內(nèi)窺鏡105的視場和/或景深超出面向纖維100的端部和與其相合的區(qū)域(參見下面的細節(jié))。內(nèi)窺鏡105可以進一步配置為通過相對于通過芯傳遞的輻射而逐組處置芯來實現(xiàn)三維探測(參見下面的細節(jié))。內(nèi)窺鏡105可以進一步配置為通過在芯之間的節(jié)距上的微掃描來超分辨成像(參見下面的細節(jié))。內(nèi)窺鏡105可以配置為包括作為照明源的位于遠端部101處的led(發(fā)光二極管)光源。

圖1a示意性地示出遠場成像，其中圖像73(指示從組織或物體70反射的任何種類的電磁信號)通過端部101和纖維100傳遞，以在檢測器91上得出圖像75。端部101可以為傅立葉平面(也稱為孔徑面或光瞳面)，圖像73的傅立葉變換74在該平面處進入纖維100。需注意，在本發(fā)明的不同實施方式中傅立葉平面可以位于沿著纖維100以及纖維100的遠端或近端的任意處，并且可以在檢測器91上光學變換為圖像75。可替換地或補充地，傅里葉圖像74或其導數(shù)可以在檢測器91處測量，和/或操縱以增強成像參數(shù)如，作為非限制性實例，分辨率、視場和焦深。光學元件可以遠端或近端引入到纖維100，以分別修改或操縱進入端部101的輻射和落在檢測器91上的輻射。

圖1b示意性地示出近場成像，其中圖像73在纖維端部101處得出圖像75。然后，圖像75通過纖維100(可以通過光學元件)傳送到檢測器91。需注意，圖像75可以形成在纖維100內(nèi)且不一定恰好在端部101處。可以在檢測器91處測量和/或操縱經(jīng)由纖維100傳遞的圖像75以增強成像參數(shù)如，作為非限制性示例，分辨率、視場和焦深。光學元件可以遠端或近端引入纖維100，以分別修改或操縱進入端部101的輻射和落在檢測器91上的輻射。

圖1c示意性地示出在纖維100的遠端、在成像的組織70附近具有一個或多個光學元件140的光學構(gòu)造。光學元件140可以附接到端部101，或者可以一定程度上遠端地從端部101移開(例如，由間隔件保持與端部101的一定距離)。每個光學元件140可以與相應(yīng)的芯或相應(yīng)的芯的組光學連通。照明85在近端傳遞到纖維100并且反射的照明(例如，在遠場或近場中)經(jīng)由例如分光鏡90從芯導向檢測器91。如下面通過透鏡84、94分別標示的(圖1d)，近端光學元件可以設(shè)置并用于操縱照明85和反射的照明。一個或多個處理器99可以配置為控制照明和/或處理檢測到的照明，以及在光路中存在可控元件的情況下控制照明和成像光束。

圖1d示意性地示出了在纖維100的遠端沒有光學元件的光學構(gòu)造(在下文中也被稱為“無透鏡”構(gòu)造)，使得纖維端部101直接用于傳遞照明到成像的組織70和從成像的組織70接收照明。照明85經(jīng)由例如光學元件84如透鏡近端傳遞到纖維100，并且經(jīng)由另一光學元件94，例如透鏡將所反射的照明導向檢測器91。一個或多個處理器99可以配置為控制照明和/或處理檢測到的照明，以及在光路中存在可控元件的情況下控制照明和成像光束。在某些實施方式中，無透鏡構(gòu)造可以配置為在“接觸模式”下生成圖像，即，其中纖維端部與檢查的組織貼近，以得出由芯的尺寸確定的顯微分辨率。

在某些實施方式中，近端光學元件94(也可以是光學元件84)可以是可變的并且用于調(diào)節(jié)在遠場成像構(gòu)造中，特別是在無透鏡構(gòu)造中捕獲的圖像的焦面和焦深。

圖2a-2c是根據(jù)本發(fā)明的一些實施方式的在它們的電磁傳播區(qū)域110中具有大量的芯115的纖維截面的高度示意性圖示。纖維100可以包括中心或偏心光學芯(110)和/或可以具有中空、中心或偏心區(qū)域(112)，其可以用于如能量傳遞、抽吸、照明、藥物遞送等的處理。照明裝置可以以多種方式集成在多芯纖維100內(nèi)。可以在考慮不同應(yīng)用之間的權(quán)衡下進行近場或遠場構(gòu)造的選擇，以及是否和哪種光學元件140遠端插入端部的選擇(參見例如下面的表1和其他實例)。例如，關(guān)于生產(chǎn)、使用、光學特性和算法參數(shù)的考慮可以在不同的實施方式處不同地平衡，以將內(nèi)窺鏡105優(yōu)化為各種各樣的性能和設(shè)備要求。

圖2a中所示的纖維100可以具有任何形狀的截面，例如以非限制性方式示出的正方形、圓形、六邊形、橢圓形等。雖然圖2a示出了纖維100的實心截面，但是圖2b示出了具有在纖維100內(nèi)的空隙112的中空內(nèi)窺鏡，其可以用于如下所公開的不同目的(例如，作為用于插入工具或進行抽吸、用于結(jié)合另外的纖維等的工作通道)。纖維100可以是正方形、圓形或具有任何其它形狀，并且空隙112也可以具有任何形狀和纖維100內(nèi)的任何位置，空隙112和纖維100可以具有任何尺寸(r1、r0、d、w等)，并且空隙也可以是多個(即，纖維100可以包圍兩個或更多個空隙)，均根據(jù)內(nèi)窺鏡的要求而設(shè)計。圖2c示意性示出具有分組為“超芯”組116的芯115的多芯纖維100，其可以配置為在無透鏡構(gòu)造中探測波前，如下文所解釋的。

在醫(yī)療用途的情況下，多芯纖維100可以由生物相容性材料，例如聚合物如pmma(聚甲基丙烯酸甲酯)和ps(聚苯乙烯)制成，并且可以是柔性的。在工業(yè)用途的情況下，纖維100也可以由非相容性材料制成且是柔性的或剛性的。纖維100可以配置為具有以小于10gpa的楊氏模量表征的柔性并且是一次性的。因此，纖維100可以比玻璃纖維(具有約65gpa的楊氏模量)更加柔軟，并且可以達到pmma的柔性(楊氏模量在1.8和3.1gpa之間)或更高的柔性。

各種實施方式通過使用如纖維材料、芯和間隙的配置、芯的數(shù)量和尺寸、不同纖維部分的材料改性、控制芯115中的傳播模式的數(shù)量的方式，光學裝置如纖維100的任一側(cè)的透鏡或棱鏡及它們的構(gòu)造，不同類型的照明和算法方案的設(shè)計和應(yīng)用來補償聚合物纖維相對于玻璃纖維的降低的透明度，所有這些在下文以非限制性方式舉例說明。以下公開內(nèi)容還解決了控制芯115之間的串擾(即，相鄰芯115中傳播的輻射之間的相互作用效應(yīng))的方式以及改善信息內(nèi)容和增強檢測的圖像的處理相關(guān)的信息的方式。

照明可以包括相干光或非相干光、任何譜型(寬或窄波長范圍、連續(xù)或離散范圍)、偏振(以各種模式)或非偏振光以及可見或紅外范圍中的不同范圍。如下面更詳細地解釋的，在芯、間隙和外部包層之間的材料差異可以包括不同的材料、使用空氣芯或空氣間隙和對任何纖維區(qū)域摻雜以影響它們的折射率。需注意，只要它們是相容的，下面呈現(xiàn)的任何實施方式可以用于本文描述的任何其它實施方式中。具體地，在任何實施方式的上下文中描述的計算方法、光學方法和纖維設(shè)計考慮也可以應(yīng)用于其他實施方式。

圖2d和2e是根據(jù)本發(fā)明的一些實施方式的通過填裝纖維模塊生產(chǎn)纖維的高度示意性圖示。可以使用纖維模塊或單元117生產(chǎn)多芯纖維100。每個纖維模塊117本身是多芯纖維，可以配置為具有均勻的尺寸。這種實施方式被稱為成束纖維，并且可以以任何構(gòu)造使任何數(shù)量的(例如2×2模塊、3×3模塊等)的纖維模塊117成束。纖維模塊117可以具有任何形狀，如正方形、矩形、圓形或橢圓形，并且可以填裝到具有各種各樣的形狀和構(gòu)造的纖維100中。引入具有芯或芯組和整個纖維100之間的中間尺寸的纖維模塊117(每個模塊117可以具有例如數(shù)十、數(shù)百或數(shù)千個芯)允許由纖維模塊117形成纖維100的更簡單的生產(chǎn)和更高的靈活性。例如，如圖2d所示，可以例如使用封裝支撐件118a和相應(yīng)的可附接覆蓋件118b，由矩形排列的正方形纖維模塊117組裝矩形纖維100。纖維模塊117可簡單地由封裝支撐件118a和覆蓋件118b在沿著纖維100的某些區(qū)域機械地保持，和/或纖維模塊117可以膠合在一起或以另外至少在某些區(qū)域附接。在另一實例中，如圖2e所示，纖維模塊117a、117b可以布置在空隙112周圍。在某些實施方式中，纖維模塊117a、117b可以布置成在它們觀察角度上和/或在纖維端部110處附接的光學元件140上不同(參見例如下面的圖4a-4d)。例如，纖維單元117a可以配置為覆蓋空隙112前面的視場(例如，向內(nèi)傾斜或具有相應(yīng)的光學元件)，而纖維單元117b可以配置為覆蓋橫向超出端部101的視場(例如，向外傾斜或具有相應(yīng)的光學元件)。例如，非限制性的傾斜角度可為向內(nèi)5-20°和向外10-50°?？梢詰?yīng)用相應(yīng)的封裝或附接構(gòu)造以將纖維模塊117a、117b固定在它們各自的位置和角度。在某些實施方式中，纖維模塊117a、117b的環(huán)形布置可以在纖維的遠端，而纖維模塊117a、117b在纖維的近端可以不同地分離和重排為例如矩形形狀，以覆蓋單個矩形檢測器的面。因此，實現(xiàn)生產(chǎn)和用途上的靈活性，這使得能夠獨立地優(yōu)化纖維100的任一端部的纖維模塊的空間分布，以增強遠端的光學探測以及近端的檢測和處理。

圖3a-3c是根據(jù)本發(fā)明的一些實施方式的具有用于處理或照明纖維的工作通道112和通道位置120的纖維100的高度示意性截面圖。工作通道112(被描繪為纖維100內(nèi)的空隙112)被電磁傳播多芯纖維區(qū)域110圍繞。處理和/或照明纖維可以以允許使用一個纖維的組合式成像和處理、處理的即時圖像反饋等的方式集成到內(nèi)窺鏡的纖維100中。這種組合可以用作例如尿道鏡或任何其他類型的內(nèi)窺鏡。在某些實施方式中，將另外的纖維在工作通道112附近的通道120中的定位可以配置為通過流經(jīng)工作通道112的液體冷卻纖維(例如，處理纖維)。

在所示的實例中，處理或照明纖維可以在指示的位置120(例如，凹槽或通道)處插入，例如在與工作通道112流體連通的多芯成像區(qū)域110的內(nèi)壁處，即空隙112的外周(圖3a，通道直徑為例如約250μm)，在與纖維100的周邊流體連通的多芯成像區(qū)域110的外壁處，即纖維100的外周(圖3b，通道直徑為例如約250μm)，在多芯成像區(qū)域110內(nèi)(圖3c，通道直徑為例如約200μm)，或這些可能性的組合。處理或照明纖維的集成可以在纖維100的生產(chǎn)之前、期間或之后進行。在某些實施方式中，玻璃處理或照明纖維可在拉伸聚合物纖維100之后插入凹槽120中。

在某些實施方式中，處理或照明纖維可以配置和控制為共同地、同時地或順序地操作，以實現(xiàn)期望的照明和/或處理。例如，處理通道可以分成若干低功率通道120，以具有更細的通道和通過每個通道更低的功率傳遞。這種構(gòu)造可以使得能夠增加內(nèi)窺鏡的機械柔性，這例如在尿道鏡領(lǐng)域是非常重要的。此外，使用用于插入外部照明或處理纖維的中空通道120提供了表現(xiàn)出自校準的設(shè)備構(gòu)造。

圖3d是根據(jù)本發(fā)明的一些實施方式的具有組裝的透鏡119的纖維100的高度示意性圖示。纖維100的模塊化構(gòu)造(參見例如圖2d、2e)可以用于修改一些纖維模塊117，以比將特征結(jié)合到均勻纖維中更簡單的方式將這些特征結(jié)合到纖維100中。纖維模塊117d可以以模塊化、積木式方式配置以相對于內(nèi)窺鏡的形狀和功能形成各種截面構(gòu)型。在某些實施方式示出的實例中，兩個不相鄰的纖維模塊117d可以涂覆有導體(例如，金屬)，而其余纖維模塊117c可以是未涂覆的(并且是絕緣的)。這種構(gòu)造可以用于將電傳遞到纖維端部101。例如，電磁信號或電磁輻射可以經(jīng)由纖維模塊117d傳遞到相鄰組織或相關(guān)的設(shè)備或組件(例如，檢查裝置或內(nèi)窺鏡儀器)。在所示的實例中，可以將電磁能量傳遞到遠端透鏡119，用于將其加熱以防止在進入身體時起霧。在某些實施方式中可以在透鏡119上設(shè)計天線結(jié)構(gòu)(未示出)，該天線結(jié)構(gòu)在不使用觸電的情況下接收電磁輻射以加熱透鏡119。在某些實施方式中，可以經(jīng)由纖維模塊117d的導電涂層向纖維端部101周圍的組織或物體施加射頻(rf)處理。

圖3e-3f是根據(jù)本發(fā)明的一些實施方式的除霧機構(gòu)121及其效果的另外的高度示意性圖示。圖3e示出了由導電涂層122涂覆的透鏡119，該透鏡119連接到電路123，該電路123配置為通過涂層122加熱透鏡119，以在需要時防止起霧和對透鏡119除霧。圖3f示例了因霧的積聚引起的圖像劣化——頂部圖像(a)在霧積聚開始后短時間內(nèi)拍攝，底部圖像(b)之后拍攝，其中用箭頭標記的物體幾乎不可見。圖3g示出除霧后的圖像——物體和照明點都再次清晰。

在某些實施方式中，通過適當?shù)厥峭獠抗鈱W器件(患者身體外部的光學器件，例如光學元件84、94)的焦距適應(yīng)于處理的組織70距內(nèi)窺鏡的遠端部的工作距離，內(nèi)窺鏡105可以以遠場(圖1a)或近場(圖1b)操作。纖維100可以配置為通過采用遠場成像，例如使用適用為具有中心阻擋孔口的成像透鏡94而即使在成像表面的中間具有工作通道112也傳遞完整的圖像。

在具有無透鏡纖維端部101的遠場成像構(gòu)造中，所獲得的圖像可以具有與芯115的數(shù)量無關(guān)的像素數(shù)量，相對于近場實施方式增強圖像分辨率。例如，某些實施方式包括將能夠探測波前或檢視的組織70的3d形態(tài)的集成成像傳感器用作檢測器91。在這種實施方式中，芯115可以配置為具有少量的可能的空間模式，類似于shack-hartmann干涉儀或波前傳感器。

在某些實施方式中，芯115可以分組為“超芯”116(參見圖2c)，其各自包括相鄰的芯115的組。每個“超芯”116可以作為單個波前探測元件處置，其通過比較經(jīng)過每個“超芯”116內(nèi)的單個芯部件115傳播的輻射(或光場探測，即，比較在近場和多模式下操作的不同芯的光方向)而傳遞關(guān)于波前的信息。芯115成為“超芯”116的分組橫跨纖維100的面可以均勻的或是可變的，一些芯組比其他芯組大，參見例如圖2c中的較大的中心芯組。

芯115的分組可以根據(jù)，例如基于橫貫纖維110的芯115的均勻(或不均勻)分布的成像性能優(yōu)先性而在時間上改變。需注意，在這種構(gòu)造中，在深度測量和分辨率之間存在折衷。在每個“超芯”116中的更大數(shù)量的芯115通過使用更詳細的波前提供關(guān)于成像區(qū)域的三維結(jié)構(gòu)的更多細節(jié)，而每組116更少數(shù)量的芯115以及無分組提供更高的分辨率。因此，芯115的分組可以根據(jù)空間和時間上變化的成像要求而設(shè)計或修改。補充地，芯115可以由處理器99相對于通過其傳遞的輻射逐組地處置，以將每個組116執(zhí)行為波前傳感器?？梢岳缬商幚砥?9動態(tài)地進行芯115到芯組116的分配。另外，分組的考慮可以伴隨關(guān)于成像性能如用于增強分辨率和/或深度測量的建議技術(shù)的其它考慮。

在某些實施方式中，近場實施方式可以包括探測芯之間的光場(以多模式操作)，即測量輻射的方向分量以得出3d成像。光場探測可以相對于芯的分組逐組地進行。

在某些實施方式中，內(nèi)窺鏡纖維100可以包括多個芯115，其不以相等的距離定位，而是不均勻地間隔(參見圖2a的示意圖)。芯115的不均勻(不規(guī)則)分布(例如，與檢測器91上的像素的空間分布不一致的空間分布)使得在遠場條件下工作時，能夠獲得超分的圖像，因為芯115在孔徑面(傅里葉平面)中的采樣是不均勻的，因此在孔徑面處的采樣不影響視場或在圖像面中生成可見的限制?？梢詫⑿?15的分布和橫貫纖維100的間隔設(shè)計為使用算法和光學技術(shù)優(yōu)化分辨率的增強。實際上，增加芯115之間的距離可以從微掃描和其他超分辨率技術(shù)的應(yīng)用中提供更大的益處。

在某些實施方式中，纖維端部101的光學設(shè)計可以配置為具有在端部的截面內(nèi)不對稱且不居中定位(不與成像通道同心)的工作通道112。工作通道112的形狀可以配置為不同于圓形(例如，橢圓形、細長形、多邊形等)，以便更好地編碼光學傳遞函數(shù)(otf)。工作通道形狀可以配置為改善求逆otf和經(jīng)由圖像后處理校正圖像的算法以得出超解析的圖像。

在某些近場成像實施方式中，通過從相對于組織70在不同的端部捕獲的圖像中選擇能夠在所生成的圖像中的每個像素提供最強對比的最佳焦點位置，可以在無透鏡實施方式中實現(xiàn)增加的焦深。可以從在不同端部捕獲的多個圖像中選擇每個像素的最佳焦點。

在某些實施方式中，光學元件140可附接到纖維遠端部100(面向組織70)或在纖維遠端部100處產(chǎn)生。光學元件140可用于增強遠場成像和近場成像兩者中的成像。例如，光學元件140可以用于控制視場，使其向外和/或向內(nèi)增加超出端部101的邊緣(在設(shè)計的工作通道空隙112的情況下)。

圖4a-4d是根據(jù)本發(fā)明的一些實施方式的在遠端部101處具有補償中心空隙的光學元件140的中空內(nèi)窺鏡纖維100的高度示意性圖示。在具有端部101處的纖維100的截面處的空隙112的實施方式中，除了(或代替)面向芯115的區(qū)域71，下面呈現(xiàn)用于成像面向空隙的區(qū)域72的各種解決方案。需注意，可以成像任何類型的目標70，例如組織、特定的解剖部、體液、各種結(jié)石或梗阻、腫瘤、異物等。

在某些實施方式中，內(nèi)窺鏡105的照明源85和至少一些光學元件(例如，端部光學元件140、近端光學元件84、94)可以配置為與其余的面向端部101的區(qū)域(即面向芯的區(qū)域71)(不同地成像對面向空隙112的區(qū)域即，面向空隙的區(qū)域72)的至少一部分。成像的差異可以在于照明的偏振、波長、波長范圍和/或時序中的任何一種。非限制性示例在下文中給出。

多個芯115可以用于生成完整圖像，克服中空區(qū)域112中的芯的缺乏并且提供與工作通道112(面向空隙的區(qū)72)直接相對的組織70的成像(和照明)。例如，內(nèi)窺鏡105可以配置為提供纖維100的90°的視場。圖4a以非限制性方式示意性地示出具有環(huán)形布置的光學元件140的環(huán)形多芯區(qū)域110(具有內(nèi)半徑r1和外半徑r0)。類似的原理可以應(yīng)用于纖維端部100的任何幾何構(gòu)造，例如纖維端部100任何形狀、空隙112的任何位置和形狀等。

在某些實施方式中，光學元件140可以包括以指定角度切割并膠合在微型內(nèi)窺鏡105的端部101處的梯度折射率(grin)透鏡。每個切割的grin140可以被切割和定位為面向不同的方向，以增強纖維的視場(fov)至等于grin140的數(shù)量乘以每個grin140的fov(或者，互補地或替代地，通過配置一些grin140以傳遞來自不同景深的輻射而增強景深)。grin透鏡140的邊緣的切割可以實現(xiàn)將光由視場的不同預(yù)定扇區(qū)結(jié)合到特定grin中的棱鏡。非球面透鏡可以用作作為光學元件140的grin透鏡的替代。

圖4b-4d示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的一些實施方式的三種可能的構(gòu)造。大圓示意性地表示的纖維端部101的總fov的外周，其為面向芯(71)的成像區(qū)域的邊界，而小圓表示單個光學元件140、141的視場，在非限制性的示例性情況下看作是相等的。例如，端部fov(區(qū)域71加上面向空隙的區(qū)域72)可以由各自對外周區(qū)域145成像的等距隔開光學元件140(在圖4b中為八個)覆蓋，并且另外的光學元件141可以配置為對中心區(qū)域146成像。因此，面向空隙的區(qū)域72在中心被區(qū)域146覆蓋，并且其外周被區(qū)域145覆蓋。在另一實例中，更大數(shù)量(在圖4c中為二十一個)的光學元件140可以配置為具有以成像區(qū)域的幾個同心圓組——在示出的實例中為十二個外周區(qū)域145、八個中間區(qū)域146和一個中心區(qū)域覆蓋端部fov的角度。在另一個實例中，環(huán)形布置的光學元件140(在圖4d為二十五個)可以配置為具有以網(wǎng)格狀方式覆蓋端部fov的角度，單個區(qū)域145部分地重疊并覆蓋端部fov并且可以延伸到更大的區(qū)域中。該公開的方法在適用纖維末端光學元件140上提供高度靈活性以得出所需的視場。

在某些實施方式中，光學元件140可以包括結(jié)合至環(huán)形棱鏡的環(huán)形透鏡，其將光從整個fov引導到環(huán)形透鏡中。

在某些實施方式中，可以沒有上述的光學元件的環(huán)，可以使用選擇性照明來成像fov的中心。照明可以被定向到fov的中心而不是其外周，并且可以配置伴隨的算法來處理所檢測的信號以導出fov中心的圖像(例如，通過處理器99)。

在某些實施方式中，具有不同偏振的照明可用于中心fov(例如，面向空隙的區(qū)域72)和fov的外周(例如面向芯的區(qū)域71)，使得檢測到的信號在空間上由偏振的差異編碼，并且可以被解碼以創(chuàng)建整個fov的圖像(參見下面更詳細的解釋)。光學元件140可以是雙折射的，以將偏振的照明不同地導向以對不同的幾何區(qū)域。

在某些實施方式中，空隙112可以是偏心的或分成偏心的空隙，留下用于中心的芯的空間以直接對fov的中心成像。

在某些實施方式中，芯115可以在纖維100內(nèi)不相等或不均勻地間隔，例如使得芯115的位置不與位于身體外部的檢測器91的像素的均勻空間采樣矩陣一致。可以利用兩個網(wǎng)格之間的一致的缺乏以應(yīng)用幾何超分算法，以改善捕獲的圖像的質(zhì)量(在微掃描技術(shù)的意義上類似)。

某些實施方式可以經(jīng)由空間芯構(gòu)造來實施微掃描。例如，纖維100可以表現(xiàn)出具有低填充系數(shù)(填充系數(shù)是芯的面積與芯之間距離的平方之比，后者稱為節(jié)距)的多芯設(shè)計。例如，芯直徑可以在0.4-2.5μm范圍內(nèi)且節(jié)距可以在2-10μm范圍內(nèi)，以得到低填充系數(shù)(1/(間距/芯直徑)²)的范圍，例如1/4至1/16填充系數(shù)。當填充系數(shù)較低(例如，低于1/4、低于1/9，例如1/16)時，微型內(nèi)窺鏡的端部101的簡單移動(例如，移動幅度可以至少等于節(jié)距，即幾微米)使得能夠?qū)嵤┪呙韪拍钜燥@著增加設(shè)備的幾何分辨率。(需注意，在用較大填充系數(shù)成像的情況下，微掃描過程不能增加圖像的幾何分辨率，而是僅僅進行圖像的過采樣——因為采樣像素的點擴散函數(shù)(psf)/芯本身將空間低通量限制為可獲得的分辨率。)在某些實施方式中，根據(jù)本公開的空間掃描方法和時間掃描方法可以結(jié)合并適用于成像要求。

在某些實施方式中，照明通道85可以具有時變光學器件，其實現(xiàn)照明點的空間掃描?？臻g照明掃描可以用于構(gòu)建具有大視場的寬視場圖像，即使端部相對于檢視的組織為近場，其也不受位于端部中心的工作通道的影響。

在任何實施方式中，處理器99可以配置為將通過芯115從成像區(qū)域傳遞到檢測器91的輻射處理成圖像，并且可以對所檢測輻射實施超分辨算法。

在某些實施方式中，檢視的組織70可以由作為照明源85的可調(diào)激光器照明。可以捕獲組織70的一組空間圖像，每個圖像對應(yīng)于不同波長。所得到的是高光譜圖像，其可以用于識別特定類型的組織(例如，癌組織)以增強成像。因此，纖維內(nèi)窺鏡105可以提供使用用于特定目的且不一定用于成像照明的不同波長(在指定的診斷波長范圍內(nèi)，如用于測量血紅蛋白氧合的紅外波長)進行診斷可能性。在該過程期間可以手動或自動地改變波長和波長帶的選擇，以適用于過程中的不同階段和關(guān)于例如空間或時間參數(shù)、經(jīng)受的部位和組織等的不同成像要求。在一個實例中，可以獨立地照明和分析單個波長帶，以增強導出的信息。給定的波長帶可以用于從不同方向照明目標以得出更詳細的空間信息。

在某些實施方式中，配置為尿道鏡的內(nèi)窺鏡105的工作通道112可用于吸出大的腎結(jié)石，并通過抽吸將結(jié)石附接到內(nèi)窺鏡的端部101。然后可以使用處理激光(可以結(jié)合在纖維100中，參見圖3a-3c)打碎結(jié)石，同時抽吸穩(wěn)定結(jié)石并防止它們在醫(yī)療處理期間移動?？梢酝ㄟ^工作通道112施加抽吸，并且成像可以用于提供關(guān)于抽吸和處理的效率的反饋。例如，較強的處理可能傾向于克服抽吸并釋放附接的結(jié)石。成像可以用于檢測結(jié)石從纖維端部101脫離的發(fā)展以及分別調(diào)節(jié)抽吸和/或施加的能量。在這種情況下，如上所述將能量施加分隔至若干纖維中可以提供對結(jié)石更均勻的處理，其在結(jié)石的任何一個點使用較低的能量密度?？梢栽诿總€能量源處調(diào)節(jié)能量施加強度，以避免石頭從抽吸脫離。

在某些實施方式中，尿道鏡的工作通道112可用于注射液體并略微改變纖維100的光學條件，使得有效地改變端部101處的透鏡140的焦距并且可以實現(xiàn)焦點掃描以在圖像中的每個像素產(chǎn)生可能的最清晰的圖像。

內(nèi)窺鏡105可以配置為任何類型的內(nèi)窺鏡并且用于處理任何類型的身體結(jié)石或其他梗阻。

圖5a-5c是根據(jù)本發(fā)明的一些實施方式的光學元件140的高度示意性圖示。在某些實施方式中，除了微型內(nèi)窺鏡的端部101處的成像透鏡140(例如grin透鏡、非球面透鏡)之外，可以在纖維100的端部實施偏振光學元件150(例如，glanthompson棱鏡)(圖5a)。偏振光學元件150可以配置為通過超過光學元件140的限制的偏振復(fù)用來增加fov。不同視場130a、130b可以被偏振編碼，交疊到內(nèi)窺鏡纖維100中并且在輸出處分離(例如，在到達檢測器91、92之前使用偏振分束器(pbs)93)?？梢允褂貌煌木€性偏振方向(例如，在它們之間具有45°)，圓形偏振等來進行偏振編碼。取決于纖維100的構(gòu)造和光學器件，偏振復(fù)用可以用于橫向地或中心地增加成像面積(參見上文)。偏振復(fù)用可以與視場的時間掃描組合。偏振復(fù)用可以用于增強原位的三維深度成像或者另外擴大視場。不同的處理算法可以應(yīng)用于檢測器91、92的信號，以在檢測到兩種偏振類型的區(qū)域提供額外的信息。用于偏振復(fù)用的照明源85可以是非偏振的(其中光學地進行至偏振組件的分離)或者是偏振的并且具有兩種組件。

圖5b和5c示意性地示出了纖維端部101處的光學元件140、150，即角度偏轉(zhuǎn)元件150(例如，棱鏡)和成像光學元件140(圖5b)以及具有刻面的grin透鏡140(圖5c)的組合構(gòu)造的實施方式。

在某些實施方式中，fov的某些部分可以由不同的光學元件140(以及相應(yīng)的芯115)成像，以允許光學三角測量，即，從端部101和組織區(qū)域的距離測量。這種實施方式允許用深度信息來權(quán)衡fov，并且因此根據(jù)取決于情況的需要動態(tài)地分配成像資源(例如，fov-視場、dof-景深)。在某些實施方式中，可以由成像相同區(qū)域的不同光學元件140使用不同的偏振，使得除了或代替擴展fov，使用偏振增強深度信息(如上所解釋的)。偏振的動態(tài)變化可用于在操作期間改變纖維100的光學性能。在某些實施方式中，可以由成型相同區(qū)域的不同光學元件140使用不同的波長，使得除了或代替擴展fov，使用波長復(fù)用(例如，如上所解釋的使用可調(diào)激光器)增強深度信息(如上解釋的)。顏色分配的動態(tài)變化可用于在操作期間改變纖維100的光學性能。例如，可以將具有不同波長的多個激光源用作照明源85，例如四個通道，其中三個用于得到彩色成像，而第四個通道用于經(jīng)由三角測量計算而導出圖像深度信息。在某些實施方式中，用于第四通道的波長可以與用于其他三個通道中的一個的波長相同，以有助于或簡化三角測量計算。

在某些實施方式中，內(nèi)窺鏡105可以配置為使用選擇為提供額外的景深或視場信息的至少一個非成像的波長范圍。在某些實施方式中，偏振、波長或空間復(fù)用可用于從不同方向成像組織區(qū)域，以允許組織區(qū)域的立體視野。處理器99可以配置為導出和提供立體成像。

在某些實施方式中，內(nèi)窺鏡105可以配置為提供兩個或更多個分辨率水平，允許平衡視場信息和景深信息，或者允許通過適用本文公開的照明和/或圖像處理過程的任何其他圖像參數(shù)之間的平衡。

圖6a和6b是根據(jù)本發(fā)明的一些實施方式具有不同的芯構(gòu)造的纖維截面的高度示意性圖示。圖6c示出根據(jù)本發(fā)明的一些實施方式的充滿的芯和中空的芯的纖維的比較實驗結(jié)果。

芯的構(gòu)造(尺寸、材料、間隙)可以設(shè)計為減少芯115之間的串擾并且較少受到其結(jié)合的影響。例如，可以通過在芯之間生成物理屏障或通過使用抗串擾層在制造過程中實現(xiàn)串擾減少?？梢赃x擇芯間距以減少相鄰芯115之間的串擾至指定的閾值以下。例如，可以通過間隔芯(例如，通過芯之間至少4μ)和通過增加芯和包層之間的折射率差來減少串擾。芯可以通過結(jié)構(gòu)如氣孔或經(jīng)摻雜的聚合物材料(例如，具有結(jié)合的納米顆粒)來間隔。芯115可為中空的，由聚合物材料制成和/或包含納米顆粒以控制折射率。在某些實施方式中，可以通過放置具有外部孔陣列的硬件來增強對比度。在某些實施方式中，可以在纖維100的近端的輸出部和成像系統(tǒng)之間添加光學元件(例如，光學元件94)，并且光學元件配置為阻擋來自包層113的輸出，從而僅傳送從光學芯115出來的信息。光學元件可以包括對于所有芯的位置具有一的值且對于所有包層位置具有零的值的強度掩末，以使全部信息或進來自芯的信息傳播到檢測器91。

在某些實施方式中，芯115和包層113之間的折射率差可以被設(shè)計為足夠大，和/或可以引入中間元件111以減少在不同的芯115中傳播的輻射之間的相互作用。芯115和/或包層113和/或元件111可以包含并入納米顆粒的聚合物。由于納米顆粒在特定波長處的等離子體共振，對于摻雜材料，可以獲得有效增加的折射率。特定波長可以選擇為接近照明源85(例如，三色或四色激光)的波長帶(例如，在幾nm內(nèi)，例如最多±5nm)。需注意，因為照明激光的等離子體共振和帶寬兩者均較窄，所以它們可以匹配以在照明波長下通過納米顆粒得到有效增加的折射率。

在某些實施方式中，通過其不獲得光耦合的中空芯可以交錯為芯115之間的中間元件111(參見圖6a)。中空芯111可以用于減少在光傳導實心芯115與其周圍的介質(zhì)113之間的有效折射率差。

在某些實施方式中，芯115可以是中空的(圖6b)并且由摻雜或未摻雜的固體聚合物隔離。中空芯115(氣孔)顯示出非常顯著減少的材料損耗(圖6c)，且因此當使用特征為與玻璃纖維相比相對大的損耗的聚合物纖維100時特別有利。聚合物纖維的主要優(yōu)點是其柔性，允許在某些內(nèi)窺鏡應(yīng)用(例如，如上所述的治療腎結(jié)石)下需要的較強的彎曲。

可以根據(jù)纖維100的所需折射率和機械性質(zhì)選擇纖維材料(用于鍍層113和中間元件111，如果存在的話)和摻雜，并且可以包括各種類型的生物相容性(或非生物相容性，例如，在非醫(yī)療用途中)聚合物，該聚合物可以摻雜有納米顆粒以影響折射率?？梢赃x擇納米顆粒的照明波長范圍和類型中的任一種或兩種以優(yōu)化折射率的改變，從而優(yōu)化通過芯的輻射傳輸。在任何實施方式中，芯直徑d1、中間元件的直徑d2和芯l之間的距離可以配置為實現(xiàn)指定的光學性能參數(shù)。

圖7是示出根據(jù)本發(fā)明的一些實施方式的方法200的高度示意性流程圖。數(shù)據(jù)處理階段和控制階段可以由相應(yīng)的處理器實施，并且算法可以由相應(yīng)計算機程序產(chǎn)品來實施，該計算機程序產(chǎn)品包括具有有形地體現(xiàn)在其上的計算機可用程序代碼的計算機可用介質(zhì)，該計算機可用程序代碼配置為至少進行相應(yīng)階段的至少一部分。

方法200包括有具有至少幾百個芯的纖維構(gòu)造內(nèi)窺鏡(階段210)，該纖維例如具有配置為沿著用于外部檢測器的纖維傳遞經(jīng)反射的照明的多芯成像區(qū)域或多芯端部。方法200可以包括實施近場成像(在纖維端部處的目標成像)(階段212)和/或?qū)嵤┻h場成像(在纖維端部處的傅立葉平面)(階段214)。

在某些實施方式中，方法200可以包括由多個分組在一起的纖維和至少一個光子照明纖維構(gòu)造內(nèi)窺鏡，每個纖維具有以小于1/4或甚至小于1/9的填充系數(shù)分布的至少一百個芯，通過相對于通過芯傳遞的輻射逐組地處置芯而實施三維探測，通過在芯之間的間距上的微掃描實施超分辨成像，并且配置纖維的遠端部的至少一個光學元件以增強內(nèi)窺鏡的視場和/或景深超過面向纖維的端部和與其相合的區(qū)域。

方法200可以包括用于減少芯之間的損耗和/或串擾的以下階段中的至少一個：在包層中并入納米顆粒，該納米顆粒具有接近照明(和成像)波長的等離子體共振(階段220)；通過具有與芯不同的折射率的中間元件(可以結(jié)合納米顆粒)來間隔芯(階段230)，例如0.1；通過氣孔間隔芯(階段235)和將芯配置為氣孔(階段240)，并且可以包括通過間隔相鄰的芯來減少它們之間的串擾(階段245)。

在某些實施方式中，方法200可以進一步包括在纖維中并入一個或多個空隙作為用于處理、抽吸和/或照明的工作通道(階段250)。

在某些實施方式中，方法200可以進一步包括將處理和/或照明分成若干共同操作的纖維(階段260)和/或在纖維或空隙的外周結(jié)合另外的纖維(階段265)。方法200可以包括通過工作通道冷卻所結(jié)合的纖維(階段267)。在某些實施方式中，方法200可以進一步包括在處理期間使用光學輸入光學地或自動地控制處理和/或抽吸(階段270)，以及通過內(nèi)窺鏡處理身體結(jié)石，例如用尿道鏡配置處理腎結(jié)石(階段275)。

方法200可以進一步包括使用無透鏡的構(gòu)造而沒有任何遠端光學元件(階段277)和/或使用遠端光學元件來控制視場、景深，實施圖像復(fù)用和/或確定成像參數(shù)(階段282)，例如通過在纖維端部附接或產(chǎn)生光學元件(階段280)。方法200可以包括增強內(nèi)窺鏡的視場和/或景深超過面向纖維端部和與其相合的區(qū)域(階段285)。方法200可以包括將光學元件配置為成像面向空隙的區(qū)域(階段290)，例如使用具有被阻擋的孔口的透鏡(階段292)；使用與芯光學連通的多個棱鏡(階段295)并配置該棱鏡以成像面向空隙的區(qū)域(階段300)，例如將每個棱鏡與一個或多個芯相關(guān)聯(lián)(階段305)；使用照明的不同偏振、波長、波長范圍和/或時序來成像面向空隙的區(qū)域(階段310)，在前者中使用用于偏振復(fù)用的雙折射光學元件(階段315)。

在某些實施方式中，方法200可以進一步包括(在檢測到的輻射上)實施超分辨算法以增強分辨率、視場和/或景深(階段320)。

在某些實施方式中，方法200可以進一步包括以下任何一種：在端部截面上(相對于檢測器像素順序)不規(guī)則地分布芯(階段332)，以較小的填充系數(shù)分布芯(階段334)，以及實施面向端部的區(qū)域的微掃描(階段336)。在某些實施方式中，方法200可以包括通過在不同的端部位置上優(yōu)化像素焦點來增強圖像(階段338)，例如通過從在不同的頂部位置捕獲的多個圖像中選擇每個像素的最佳焦點，并且由在它們的所選擇的最佳焦點處的像素構(gòu)成增強的成像。

在某些實施方式中，方法200可以包括逐組地處置芯(可以借助芯到組的動態(tài)分配)以由每個組實施波前探測(階段340)。方法200可以包括實施光場探測，即比較在近場和多模式下操作的不同芯處的光方向。

在某些實施方式中，方法200可以進一步包括使用非成像波長提供額外的視場和/或景深信息(階段350)。方法200可以包括可以使用非成像的診斷波長范圍收集診斷數(shù)據(jù)(階段360)。在任何實施方式中，方法200可以包括將內(nèi)窺鏡配置為腹腔鏡或尿道鏡(階段370)。

方法200可以進一步包括通過標準化的纖維模塊生產(chǎn)纖維(階段380)。在某些實施方式中，方法200包括將纖維模塊封裝成期望的纖維截面形狀或構(gòu)造(階段382)。方法200可以包括修改沿著纖維的纖維模塊的空間關(guān)系(階段385)，以例如在遠端部處具有纖維模塊的環(huán)繞布置，并且在纖維的近端部處具有纖維模塊的緊湊布置。

在某些實施方式中，方法200可以進一步包括將導電涂層施加到一些纖維模塊，而其它纖維模塊作為絕緣體(階段387)，例如用于經(jīng)由導電涂層將電磁能傳遞到纖維端部，例如用于加熱纖維端部(階段390)、與纖維端部相關(guān)聯(lián)的元件和/或纖維端部周邊。

圖8a-8e是根據(jù)本發(fā)明的一些實施方式的成束纖維的實驗成像結(jié)果的高度示意性圖示。成像配置在圖1b中示意性地示出。所呈現(xiàn)的結(jié)果表示在應(yīng)用上述圖像處理算法之前的原始數(shù)據(jù)。圖8a-8c示出了使用二乘二的成束(明顯可見為四個子圖像，每個接收自一個纖維模塊，具有450μ的邊和每纖維模塊約23,000個芯)的三個不同目標的成像。目標分別是分辨目標、人物(人和娃娃)和解剖模型。圖8d示出了通過直徑為1.8mm的具有約500,000個芯的單個多芯纖維的成像。兩種構(gòu)造均實現(xiàn)了非常高的分辨率，這是當前纖維無法實現(xiàn)的。圖8e示出通過應(yīng)用對所捕獲圖像應(yīng)用的圖像增強算法而實現(xiàn)的結(jié)果。

在以上描述中，實施方式是本發(fā)明的實例或?qū)崿F(xiàn)方式?！耙粋€實施方式”，“實施方式”，“某些實施方式”或“一些實施方式”的各種出現(xiàn)不一定都指代相同的實施方式。

雖然可以在單個實施方式的上下文中描述本發(fā)明的各種特征，但是該特征也可以獨立地或以任何合適的組合提供。相反地，雖然為了清楚起見在本文中可以在單獨的實施方式的上下文中描述本發(fā)明，但是本發(fā)明也可以在單個實施方式中實施。

本發(fā)明的某些實施方式可以包括來自上面公開的不同實施方式的特征，并且某些實施方式可以結(jié)合來自上面公開的其他實施方式的元素。在特定實施方式的上下文中的本發(fā)明的元素的公開不應(yīng)被視為限制其僅在特定實施方式中使用。

此外，應(yīng)當理解，本發(fā)明可以以各種方式進行或?qū)嵺`，并且本發(fā)明可以在除了上述描述中概述的實施方式之外的某些實施方式中實施。

本發(fā)明不限于那些圖表或相應(yīng)的描述。例如，流程不需要通過每個所示的框或階段，或者以與所示和所描述的順序完全相同的順序進行。

除非另外定義，否則本文使用的技術(shù)和科學術(shù)語的含義通常被理解為本發(fā)明所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員通常所理解的含義。

雖然已經(jīng)關(guān)于有限數(shù)量的實施方式描述了本發(fā)明，但是這些實施方式不應(yīng)被解釋為對本發(fā)明范圍的限制，而是作為一些優(yōu)選實施方式的示例。其他可能的變體、修改和應(yīng)用也在本發(fā)明的范圍內(nèi)。因此，本發(fā)明的范圍不應(yīng)由所描述的限制，而是由所附權(quán)利要求及其法律等同物限制。