DE3244632A1

DE3244632A1 - Bildleitungseinrichtung

Info

Publication number: DE3244632A1
Application number: DE19823244632
Authority: DE
Inventors: Francois Paris Fort
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1981-12-03
Filing date: 1982-12-02
Publication date: 1983-06-09
Also published as: GB2111242A; JPS58108503A; FR2517835A1; GB2111242B; US4518221A

Description

BESCHREIBUNG

Die Erfindung betrifft Bildleitungseinrichtungen, und zwar Bildleiter mit optischen Fasern. Derzeit wird ein Bildleiter in der Weise ausgebildet, daß eine große Anzahl von sehr feinen optischen Fasern, deren Durchmesser zwischen und 20 /um betragen, zu einer Gruppe zusammengefaßt wird, und zwar so, daß die optischen Leiter an beiden Enden des auf diese Weise ausgebildeten Kabels in kohärenter Art angeordnet bzw. aufbereitet sind. Auf eines der Enden dieses Kabels wird das zu übertragende Bild projiziert, und jede Faser leitet einen Lichtpunkt des Bildes, das auf diese Weise übertragen wird und am anderen Ende des Kabels mittels eines Vergrößerungsokulars betrachtet werden kann.

Diese Art von Bildleitern arbeitet ziemlich korrekt, jedoch bildet das korrekte Anordnen der Fasern einen wesentlichen Nachteil und einen in hohem Maße lästigen Zwang. Im Ergebnis bewirkt eine unterschiedliche Gruppierung bzw«. Anordnung der Fasern an den beiden Enden eine Verzerrung des empfangenen Bildes.

Es sind andererseits Fasern vom Mehrwellentyp bekannt, die derzeit dazu verwendet werden, eine Information zu übertragen, indem die Stärke bzw. Energie der optischen Welle moduliert wird.

Im Rahmen der Untersuchungen, die zur vorliegenden Erfindung geführt haben, wurde überraschenderweise gefunden, daß man die Schwingungs- bzw. Wellentypstruktür dieser Welle benutzen kann und daß es ausgezeichnet möglich ist, die Eigenschäften von Fasern mit Brechzahlgradient mit hoher tibertragungsfähigkeit auszunutzen.

Mit diesem Modulationsverfahren kann das Übertragungsband einer solchen Faser mehrere hundert MHz.km erreichen oder

sogar die Größe GHz-km übersteigen. Wenn die Spektralbreite der Quelle genügend gering ist, ist die Schwingungs- bzw. Wellenstreuung bzw. die modale Streuung die das durchgehende Band beschränkende Erscheinung. Wenn also diese Schwingungs- bzw. Wellenstreuung bzw. diese modale Streuung nicht eintritt, dann überschreiten die hindurch verlaufenden Bänder 100 GHz.km. Die Begrenzung des hindurchgehenden Bandes findet statt aufgrund der Streuung der optischen Führung und der Streuung der Polarisation.

Weiterhin wurde im Rahmen der Erfindung festgestellt, daß in einer Multischwingungs- bzw. -wellentypfaser bzw. in einer multimodalen Faser mit Kennziffergradienten, insbesondere Richtzahl- bzw. Brechzahlgradienten, die Einschwin-.gungs- bzw. -wellentypausbreitung bzw. die unimodale Fortpflanzung einer Welle bzw. eines Wellentyps ohne merkbare Kopplung mit anderen Wellen bzw. Wellentypen der Faser stattfindet.

Es konnte weiterhin festgestellt werden, daß jeder Schwingungs- bzw. Wellentyp bzw. jede Mode einer Faser in der Lage ist, die gleiche Menge an Information zu transportieren wie eine unimodale Faser bzw. eine Einschwingungs- bzw. -wellentypfaser, vorausgesetzt, daß die Kopplung der Welle bzw. des Schwingungs- bzw. Wellentyps in der Faser schwach ist und daß man die verschiedenen Wellen bzw. Schwingungsbzw. Wellentypen an den Enden der Faser gesondert erregen und wiedergewinnen bzw. entnehmen kann.

Nach der im Rahmen der Erfindung gewonnenen Erfahrung kann die gewählte modale Konfiguration bzw. die gewählte Schwingungs- bzw. Wellentypkonfiguration eine rohrförmige Welle bzw. ein rohrförmiger Schwingungs- bzw. Wellentyp sein, bei der bzw. dem die Lichtenergie auf einen Bereich beschränkt bleibt, der sich in einem festen Abstand von der Achse der Faser befindet, wobei die übertragenen Lichtstrahlen spiral-

förmige Strahlen sind, welche die gleiche Achse haben, wie es diejenige der Faser ist»

In einer Ausführungsform wird die Quelle von einem He-Ne-Laser mit einer Frequenz von 0,6 33 /um, und zwar nichtpolarisiert, gebildet. Das von einer brennpunktlosen bzw. afokalen Anordnung gedehnte Bündel durchsetzt ein modales Filter bzw. ein Schwingungs- bzw. Wellentypfilter, das von einer opaken Platte von 5 mm gebildet ist, die Perforationen aufweist, welche sich auf dem Kreisumfang befinden; diese Platte ist zwischen zwei dünnen Glasplatten eingeklemmt, damit optische Hohlräume ausgebildet werden, von denen sich einer von beiden auf einem Druck befindet, der leicht unterhalb des atmosphärischen Druckes liegt, damit eine Phasenver-Schiebung zwischen den Strahlen, welche die Hohlräume durchsetzt.-haben, erzeugt wird, die gleich TL ist, wobei T die Transparenz des Filters und L die Dicke bedeuten.

Das Bild des Filters wird auf die Eintrittsstirnfläche der Faser projiziert, und zwar so, daß die Achse des Bündels parallel zu derjenigen der Faser ist.

Bei Verwendung einer Faser von 50 m Länge ist das Bild am Ausgang der Faser sehr wenig in bezug auf das auf den Eingang projizierte Bild deformiert, was zeigt, daß auf dieser Entfernung die Wellenkopplung bzw» die Schwingungs- bzw. Wellentypkopplung bzw. die modale Kopplung sehr gering ist.

Diese durch Untersuchungen gewonnene Erfahrung zeigt, daß in einer Faser mit Brechzahlgradient, die in hohem Maße multimodal ist, das Einbringen und die Fortpflanzung von Einschwingungs- bzw. -wellentypen bzw. das Einbringen und die Fortpflanzung von monomodalen Schwingungen bzw. Wellen möglich sind.
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Basierend auf diesen Charakteristika der Fasern mit Kennzahlgradienten, insbesondere Richtzahl- bzw. Brechzahlgradienten, wird aufgrund der Erfindung ein Bildleiter bzw. eine Bildleitungseinrichtung vorgeschlagen, der bzw. die den Notwendigkeiten der Praxis besser als die bisherigen Bildleiter bzw. Bildleitungseinrichtungen entspricht»

Mit der Erfindung wird eine Bildleitungseinrichtung zur Verfügung gestellt, die sich dadurch auszeichnet, daß sie ein Objektiv aufweist, welches ein Bild auf ein Raster projiziert; sowie eine Verkleinerungseinrichtung, die das gerasterte Bild auf der Eintrittsstirnfläche einer Faser mit Brechzahlgradient ausbildet; und ein Okular bzw. ein Vergrößerungsobjektiv am anderen Ende der Faser, das es ermöglicht, das übertragene gerasterte Bild zu betrachten oder in sonstiger Weise weiterzugeben.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist das Raster Öffnungen oder Perforationen von einigen /um bzw. von einigen /um Durchmesser oder mittlerem Durchmesser auf, die in konzentrischen Kreisen angeordnet sind.

Gemäß einer anderen vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist zwischen dem Eintritt in die Faser und dem Raster ein erster Polarisator eingefügt, und zwischen dem Austritt aus der Faser und dem Okular oder dem Vergrößerungsobjektiv ist ein zweiter Polarisator eingefügt.

Die vorstehenden sowie weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung seien nachfolgend anhand einer in der einzigen Figur der Zeichnung dargestellten, besonders bevorzugten Ausführungsform näher erläutert; diese Figur zeigt eine schematische Darstellung einer Bildleitungseinrichtung nach der Erfindung.
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Es sei jedoch darauf hingewiesen, daß die nachstehend beschriebene und anhand der Zeichnung dargestellte Ausführungsform nur eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist, jedoch die Erfindung auf diese besonders bevorzugte Ausführungsform nicht beschränkt ist.

Gemäß der Erfindung umfaßt die in der Zeichnung dargestellte Bildleitungseinrichtung ein Objektiv 1, welches ein Bild auf ein Raster 2 projiziert, welches sehr fein netzartig ausgeführt ist, und zwar vorzugsweise in einer Feinheit von einigen /um, wobei die Perforationen in konzentrischen Kreisen angeordnet sind. Das gerasterte bzw. durch das Raster hindurchgegangene Bild wird mittels eines Verkleinerungsobjektivs 3 übernommen, welches das gerasterte Bild verkleinert auf die Eintrittsstirnfläche einer optischen Faser 4 mit Brechzahlgradient projiziert, wobei der Durchmesser dieser Faser zwischen 100 und 500 /um liegt.

Jeder Lichtpunkt des gerasterten Bildes wird über die Faser in monomodaler Art bzw. in Einschwingungs- bzw» -wellentypart übertragen, und am Austrittsende 5 der Faser erhält man das übertragene gerasterte Bild, das mit einem Okular 6 betrachtet oder mittels einer sonstigen optischen Einrichtung in irgendeiner gewünschten Weise weitergeleitet und/oder -verarbeitet werden kann.

Der Brechzahlgradient der Faser wird in Abhängigkeit von der Länge der Faser bestimmt, damit sich die Wellen bzw. Schwingungs- bzw» Wellentypen nicht vermischen können.

Um das übertragene Bild zu verbessern, kann es von Vorteil sein, das Licht zu polarisieren, indem man einen ersten Polarisator zwischen das gerasterte Bild und die Eintrittsstirnfläche der Faser einfügt, sowie einen zweiten Polari- sator zwischen das am Austritt erhaltene gerasterte Bild und das Okular oder die sonstige Bildweiterleitungs- bzw. -Verarbeitungseinrichtung«

Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungsformen beschränkt,
sondern sie läßt sich im Rahmen des Gegenstands der Erfindung, wie er in den Ansprüchen angegeben ist, sowie im Rahmen des allgemeinen Erfindungsgedankens, wie er den gesamten Unterlagen zu entnehmen ist, in vielfältiger Weise und mit den verschiedensten Abwandlungen verwirklichen.

Claims

PATENTANWÄLTE UND ZUGELASSENE VERTRETER VOR DEM EUROPÄISCHEN PATENTAMT DR. WALTER KRAUS DIPLOM CH EM I KER · DR.-I N G. AN N EKÄTE WEISERT DIPL.-ING. FACHRICHTUNG CHEMIE IRMGARDSTRASSE15 · D-8OOO MÜNCHEN 71 · TELEFON O89/797O7T-79 7O78 · TELEX OB-212156 kpatd TELEGRAMM KRAUSPATENT 3537 JS/an FRANCOIS FORT Paris, Frankreich Bildleitungseinrichtung PATENTANSPRÜCHE

1. Bildleitungseinrichtung, dadurch gekennzeichnet , daß sie ein Objektiv (1) aufweist, welches ein Bild auf ein Raster (2) projiziert, sowie ein Verkleinerungsobjektiv (3), welches das gerasterte Bild auf die Eintrittsstirnfläche einer optischen Faser (4) mit Brechzahlgradienten projiziert, die die Lichtpunkte des gerasterten Bildes in monomodaler Weise überträgt, so daß auf der Austrittsstirnfläche (5) der Faser (4) das übertragene gerasterte Bild ausgebildet wird, gegenüber welcher ein Okular (6) oder Vergrößerungsobjektiv (6) angeordnet ist.

2. Bildleitungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das Raster (2) Offnungen oder Perforationen von einigen /um aufweist, die in konzentrischen Kreisen angeordnet sind,,

3. Bildleitungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Polarisatoren vorgesehen sind, von denen der eine zwischen dem Eintritt

in die Faser (4) und dem Raster (2) angeordnet ist/ während der anderen zwischen dem Austritt bzw. der Austrittsstirnfläche (5) der Faser (4) und dem Okular (6) bzw. dem Vergrößerungsobjektiv vorgesehen ist.