DE102008015047A1

DE102008015047A1 - Lichtleitfaser-Frontplatten, bestehend aus konvergierenden Abbildungsleitungen, und aus diesen gekachelte Abbildungsarrays

Info

Publication number: DE102008015047A1
Application number: DE102008015047A
Authority: DE
Inventors: Kevin Webster Tabor
Original assignee: Schott Corp
Current assignee: Schott Corp
Priority date: 2007-03-21
Filing date: 2008-03-19
Publication date: 2008-10-23
Also published as: CN101304486B; JP2008233911A; GB2448055B; US20080232751A1; GB2448055A; US7856161B2; CN101304486A; GB0805412D0

Abstract

Ein Abbildungsmodul umfasst eine Lichtleitfaser-Frontplatte mit einer Bildeintrittsfläche, einer planaren Bildaustrittsfläche und einer Mehrzahl von aneinandergrenzend verschmolzenen, innen reflektierenden Abbildungsleitungen, die sich zwischen der Bildeintritts- und der Bildaustrittsfläche erstrecken. Die Abbildungsleitungen, aus denen diese besteht, erstrecken sich entlang von Leitungsachsen, die in einer Richtung zueinander konvergieren, sodass ein Bild, das über die Bildeintrittsfläche eingegeben wird, in seiner Größe entlang zumindest einer Dimension verkleinert wird, um über die Bildaustrittsfläche ausgegeben zu werden. Das Abbildungsmodul umfasst ferner ein Abbildungsdetektorarray, das eine Mehrzahl von lichtempfindlichen Detektorelementen umfasst, die entsprechend einem vorgegebenen Arrayformat angeordnet sind. Die Frontplatte ist vor dem Detektorarray angeordnet, sodass Licht, das auf die Bildeintrittsfläche auftrifft, durch die Frontplatte hindurch übertragen wird und über die Bildaustrittsfläche optisch an die Detektorelemente übermittelt wird. Mehrere Abbildungsmodule können in engen Formationen kachelartig aneinander angeordnet werden, um ein größerformatiges Abbildungsarray zu bilden.

Description

HINTERGRUND
Die Übertragung von Licht und Bildern über Bündel, die aus flexiblen oder aneinandergrenzend verschmolzenen Lichtleitfasern bestehen, ist eine etablierte Technik. Solche Bildleiter wie beispielsweise Inverter, Kegel und als "Straight-Throughs" bezeichnete gerade Durchführungen sind Praktikern auf dem Gebiet der Faseroptik allgemein bekannt. Verschmolzene Lichtleitfaser-Bildleitungen finden breite Anwendung als Bestandteile in solchen Geräten wie Nachtsichtferngläsern, Gewehrfernrohren, Röntgenstrahldetektoren und medizinischen Bildgebungsapparaten, als nicht einschränkende Beispiele.
Verschiedene existierende Abbildungsgeräte enthalten Lichtleitfaser-Komponenten, die mit Bilddetektorarrays wie beispielsweise CCD-Arrays (Charge-Coupled Devices) und CMOS-(komplementäre Metall-Oxid-Halbleiter-)Schaltungen gekoppelt sind. Grundlegend für alle diese Geräte ist die optische Kopplung der Lichtleitfaser-Komponente mit dem Bilddetektorarray in solcher Weise, dass ein Bild, das an einem ersten Ende der Lichtleitfaser-Komponente eintritt, durch die Lichtleitfaser-Komponente hindurch übertragen wird, zur Registrierung durch das Bilddetektorarray. Unter den Komponenten mit verschmolzenen Lichtleitfasern, die momentan mit Bilddetektorarrays gekoppelt werden, gibt es konische Bündel (Kegel), die ein Eingangsbild entweder verkleinern oder vergrößern, in Abhängigkeit davon, ob das kleine oder das große Ende als das Eintrittsende angesehen wird, längliche "gerade durchführende" Bündel, die ein Bild weder verkleinern noch vergrößern, und Lichtleitfaser-Frontplatten, die ein Eintrittsbild weder verkleinern noch vergrößern.
Zwei oder mehr herkömmliche Lichtleitfaser-Frontplatten (nachfolgend "Frontplatte"), die jeweils mit einem entsprechenden Detektorarray gekoppelt sind, können aneinander anliegend angeordnet werden, um ein kachelartig angeordnetes (gekacheltes) Abbildungsarray mit größerem Format zu bilden. Da jedoch die Ausdehnungen oder die "Grundfläche" jeder Frontplatte mit der Grundfläche des dieser entsprechenden Detektorarrays übereinstimmen muss, um Lücken in dem Eintrittsbild zu vermeiden, ist die Möglichkeit der kachelartigen Anordnung mehrerer herkömmlicher Frontplatten nebeneinander begrenzt, und zwar aufgrund der Notwendigkeit der Verlegung elektrischer Leitungen (z. B. von Bonddrähten) zu dem der jeweiligen Frontplatte entsprechenden Bilddetektorarray hin und von diesem weg. Während z. B. ein 2×N-Array aus kachelartig nebeneinander angeordneten Frontplatte/Detektorarray-Paaren machbar ist, indem die Detektorarrays derart ausgerichtet werden, dass deren elektrische Leitungen zum Umfangsrand des kachelartigen Arrays herausgeführt werden, sind 3×3-Arrays und größere kompliziert, und zwar wegen der Schwierigkeiten, die mit dem Verlegen elektrischer Leitungen zu den inneren (nicht am Umfangsrand befindlichen) Detektorarrays verbunden sind.
Um die Schwierigkeiten zu beheben, die mit dem kachelartigen Anordnen von Frontplatten und den diesen zugeordneten Detektorarrays nebeneinander zum Bilden großformatiger Abbildungsarrays verbunden sind, können anstelle herkömmlicher Frontplatten herkömmliche Verkleinerungskegel mit quadratischem oder rechteckigem Querschnitt genutzt werden. Dem Fachmann ist jedoch bekannt, dass die Querschnittsfläche eines herkömmlichen Kegels sich in Abhängigkeit von der Länge ganz allmählich ändert. Dementsprechend sind für die Verringerung der Querschnittsfläche, die erforderlich ist, damit die größeren Bildeintrittsenden aneinander anliegen, während die kleineren Bildaustrittsenden ausreichend beabstandet sind, um elektrische Leitungen unterzubringen, Kegel angezeigt, die wesentlich dicker sind als eine Frontplatte zwischen dem Bildeintritts- und dem Bildaustrittsende. Die Verwendung relativ dicker Kegel anstelle von Frontplatten bringt, wenngleich die Schwierigkeiten beim Verlegen elektrischer Leitungen verringert werden, eine Reihe anderer Problemen mit sich, darunter höhere Kosten und ein höheres Gewicht sowie eine Verschlechterung der Bildqualität, die mit den längeren Lichtübertragungsstrecken und mit Fehlern, die auf den Kegelherstellungsprozess zurückzuführen sind, verbunden ist.
Dementsprechend besteht ein Bedarf an einem Abbildungsmodul, das eine optische Komponente mit den Bildverkleinerungseigenschaften wie bei einer herkömmlichen Verkleinerungskomponente und mit dem relativ dünnen Profil einer herkömmlichen Lichtleitfaser-Frontplatte umfasst.
ZUSAMMENFASSUNG
Bei einer beispielhaften Ausführungsform umfasst ein gekacheltes Abbildungsarray eine Plattform, auf welcher ein N×M-Array aus Abbildungsmodulen befestigt ist, die aneinander anliegen, um ein "großformatiges" Abbildungsarray mit einer Bildeintrittsfläche zu bilden, die so durchgängig und nahtlos wie praktisch möglich ist. Jedes Abbildungsmodul stellt eine "Kachel" in dem Gesamtarray dar und umfasst ein Bilddetektorarray wie etwa, als nicht einschränkendes Beispiel, ein Mikrobolometer, ein CCD-Array (Charge-Coupled Device) oder eine CMOS-(komplementäre Metall-Oxid-Halbleiter-)Schaltung. Wie Fachleuten auf dem Gebiet bekannt ist, stellt ein typischer Bilddetektor eine integrierte Schaltung dar, die eine große Anzahl von diskreten Detektorelementen umfasst, welche (i) entsprechend einem vorgegebenen Matrixformat angeordnet sind und (ii) hochgradig auf elektromagnetische Energie in einem vorgewählten Wellenlängenbereich ansprechen. Die elektrischen Ausgangssignale der Detektorelemente, die jeweils ein Pixel in einem erfassten Bild repräsentieren, werden auf eine hochentwickelte Signalverarbeitungsschaltung geführt, welche diese abtastet, digitalisiert und in einem Computerspeicher speichert. Die Daten, welche für ein gespeichertes Bild kennzeichnend sind, können danach an ein anderes Gerät wie beispielsweise einen Drucker oder einen Bildschirm übertragen werden.
Vor jedem Bilddetektor befindet sich eine Lichtleitfaser-Frontplatte, welche innen reflektierende Abbildungsleitungen zum Übertragen von Licht von einer abzubildenden Szene auf die Detektorelemente des Detektorarrays umfasst. Jede Lichtleitfaser-Frontplatte einer typischen Ausführungsform umfasst eine planare Bildeintrittsfläche und eine planare Bildaustrittsfläche entgegengesetzt und parallel zu der Bildeintrittsfläche. Zwischen der Bildeintritts- und der Bildaustrittsfläche erstreckt sich eine Mehrzahl von aneinandergrenzend verschmolzenen, innen reflektierenden Abbildungsleitungen zum Übertragen von Licht, das an der Bildeintrittsfläche eintritt, zu der Bildaustrittsfläche und durch diese hindurch. Die Abbildungsleitungen sind innerhalb der Frontplatte in solcher Weise ausgerichtet, dass sie sich entlang von Leitungsachsen erstrecken, die durch die Bildeintrittsfläche und die Bildaustrittsfläche verlaufen und die in einer Richtung von der Bildeintrittsfläche zu der Bildaustrittsfläche konvergieren, und zwar entweder (i) zu einem zentralen Punkt hin; oder (ii) zu einer zentralen Achse hin, die in räumlichem Abstand hinter dem Detektorarray, welchem die Frontplatte zugeordnet ist, liegen. Es wird zu erkennen sein, dass die Konvergenz der Leitungsachsen zueinander, wie sie beschrieben worden ist, bedeutet, dass ein über die Bildeintrittsfläche eingegebenes Bild in seiner Größe in zumindest einer Dimension (z. B. der horizontalen oder der vertikalen Dimension) verkleinert wird, während es durch die Frontplatte hindurch übertragen wird. Bei einem spezielleren, nicht einschränkenden Beispiel, wird bei einer bildverkleinernden Lichtleitfaser-Frontplatte, die derart konfiguriert ist, dass die Leiterachsen zu einem zentralen Punkt hin zusammenlaufen, ein eingegebenes Bild sowohl entlang der horizontalen als auch der vertikalen Ausdehnung dieses Bildes verkleinert. Im Unterschied dazu wird eine bildverkleinernde Lichtleitfaser-Frontplatte, die derart konfiguriert ist, dass die Leiterachsen zu einer zentralen Achse hin zusammenlaufen, ein eingegebenes Bild entlang nur entweder der horizontalen oder der vertikalen Dimension dieses Bildes verkleinern. Wie anhand der detaillierten Beschreibung und der zugehörigen Zeichnungen noch eingehender zu verstehen sein wird, wird durch Integration von Lichtleitfaser-Frontplatten, die konvergierende Abbildungsleitungen umfassen, zu einem kachelartig angeordneten Array neben anderen Merkmalen eine enge Anlage benachbarter Frontplatten aneinander sowie das Verlegen elektrischer Leitungen (z. B. Bonddrähten) zwischen den Abbildungsdetektorarrays in einem N×M-Array aus Abbildungsmodulen ermöglicht.
Bei einem beispielhaften Verfahren zur Herstellung einer Lichtleitfaser-Frontplatte, die als Bestandteile konvergierende, lichtleitende Abbildungsleitungen enthält, kommen auch solche Techniken zum Einsatz, wie sie zur Herstellung herkömmlicher faseroptischer Frontplatten zur Anwendung kommen. Eine herkömmliche Lichtleitfaser-Frontplatte, wie sie im betreffenden Fachgebiet bekannt ist, umfasst eine Mehrzahl von miteinander und angrenzend aneinander verbundenen (z. B. verschmolzenen) faseroptischen Abbildungsleitungen, wobei jede der Leitungen einen optischen Kern mit einem ersten Brechungsindex umfasst, der von einem Ummantelungsmaterial mit einem zweiten Brechungsindex umgeben ist, welcher niedriger als der erste Brechungsindex ist. Darüber hinaus erstrecken sich bei einer herkömmlichen Lichtleitfaser-Frontplatte die optischen Kerne entlang von zueinander parallelen Achsen. Entsprechend der Ausbildung herkömmlicher Frontplatten umfassen verschiedene Realisierungen der vorliegenden Erfindung das Bereitstellen oder Ausbilden eines bildtransportierenden Faserbündels, das eine Mehrzahl von aneinandergrenzend angeordneten, lichtleitenden Abbildungsleitungen umfasst, die sich im Allgemeinen entlang einer Längsachse zwischen einem ersten und einem zweiten Bündelende erstrecken. Jede Abbildungsleitung umfasst einen optisch durchlässigen Kern mit einem Abbildungskern-Brechungsindex, der von einem Ummantelungsmaterial mit einem Abbildungsmantel-Brechungsindex umschlossen ist, welcher niedriger als der Abbildungskern-Brechungsindex ist, sodass sich das Licht durch die Abbildungsleitung hindurch durch innere Totalreflexion ausbreitet, und zwar in solcher Weise, dass die mehreren Abbildungsleitungen in Kombination ein bildleitendes Bündel bilden. Gemäß verschiedener Aspekte bestehen sowohl der Kern als auch die Ummantelung aus Glas. Die Ausbildung solcher Strukturen ist bei Herstellern verschmolzener faseroptischer Komponenten allgemein bekannt und wird in dieser Zusammenfassung daher nicht weiter beschrieben.
Das verschmolzene Faserbündel wird senkrecht zu seiner Längsachse geschnitten, um zumindest eine Frontplatte mit verschmolzenen Lichtleitfasern auszubilden, die eine erste und eine zweite planare Fläche aufweist, zwischen denen sich die lichtleitenden Abbildungsleitungen erstrecken, deren optisch durchlässige Kerne parallel zueinander ausgerichtet sind. Bei verschiedenen Realisierungen werden die erste und die zweite Fläche einer Frontplatte geschliffen und poliert, um glatte Flächen und, falls gewünscht, eine Frontplatte mit einheitlicher Dicke oder einem alternativen Profil zu erzeugen.
Nach der Ausbildung einer Frontplatte mit zueinander parallelen Abbildungsleitungen wird die herkömmlich hergestellte Frontplatte mit zumindest einer ihrer planaren Flächen, der ersten oder der zweiten, in Kontakt mit einer Formungsoberfläche gebracht, die eine vorgegebene Krümmung aufweist. Typischerweise wird die Frontplatte zwischen einem ersten, konkaven Formteil und einem zweiten, konvexen Formteil angeordnet. Entsprechend einer Realisierung weist jedes der Formteile, das erste und das zweite, eine Oberfläche auf, die einen sphäroiden Flächenabschnitt darstellt. Bei alternativen Realisierungen definiert jedes Formteil einen zylindrischen Flächenabschnitt.
Wenn die Frontplatte ordnungsgemäß in Bezug auf die zumindest eine Formungsoberfläche angeordnet ist, wird die Frontplatte auf eine Temperatur erhitzt, die ausreicht, um ein Erweichen der Frontplatte zu bewirken, und die bewirkt, dass die in Kontakt mit einer gebogenen Formungsoberfläche stehende zumindest eine Fläche, die erste oder die zweite, sich der Form der gebogenen Oberfläche anpasst, mit welcher sie in Kontakt steht, sodass (i) sich die Achsen der optischen Kerne in der Frontplatte aus einer zueinander parallelen Ausrichtung in eine konvergierende Ausrichtung verschieben; und (ii) die erste und die zweite Fläche der Frontplatte Krümmungen annimmt, die zueinander konzentrisch um entweder (a) einen Punkt oder (b) eine Achse sind. Bei einem typischen Formungsprozess werden das erste und das zweite Formteil zusammengedrückt, wobei sich die Frontplatte zwischen diesen befindet, sodass sich eine der Flächen derselben, die erste oder die zweite, an das konkave Formteil anpasst, und die andere der Flächen, die erste oder die zweite, sich an das konvexe Formteil anpasst. Wenn die Formteile sphärische Flächenabschnitte bestimmen (ein Spezialfall von sphäroid), werden die Abbildungsleitungen derart ausgerichtet, dass sie sich entlang von Achsen erstrecken, die radial in Bezug auf einen zentralen Punkt im Mittelpunkt einer imaginären Kugel angeordnet sind. Alternativ werden, wenn das erste und das zweite Formteil zylinderförmige Flächenausschnitte bestimmen, die Abbildungsleitungen in der geformten Frontplatte derart ausgerichtet, dass sie sich entlang von Achsen erstrecken, die radial in Bezug auf eine zentrale Achse im Mittelpunkt eines imaginären Zylinders angeordnet sind.
Sobald die Frontplatte in der Form gebogen worden ist, wird die Frontplatte angekühlt (oder wird einfach auskühlen gelassen), und zwar hinreichend um zu bewirken, dass sie fest wird. Die erste Seite der Frontplatte ist entweder (i) konkav oder (ii) konvex, und die zweite Seite ist gegenteilig geformt, entweder (i) konkav oder (ii) konvex. Die gebogene Frontplatte wird entlang zweier Ebenen geschnitten, um eine Lichtleitfaser-Frontplatte auszubilden, die eine planare Bildeintrittsfläche, eine planare Bildaustrittsfläche entgegengesetzt zu der Bildeintrittsfläche und eine Mehrzahl von konvergierenden Abbildungsleitungen, die sich zwischen der planaren Bildeintritts- und der planaren Bildaustrittsfläche erstrecken, umfasst. Bei einer typischen Version liegen die Ebenen, entlang derer die Schnitte erfolgen, um die entgegengesetzten Flächen, die Bildeintrittsfläche und die Bildaustrittsfläche auszubilden, parallel; Frontplatten mit Bildeintritts- und Bildaustrittsflächen, die anderweitig in Bezug aufeinander ausgerichtet sind, fallen aber auch unter den Schutzumfang der Erfindung und kommen in Betracht. Die Ausrichtung der Abbildungsleitungen in Bezug auf die planare Bildeintrittsfläche und die planare Bildaustrittsfläche ist derart vorgesehen, dass die Lichteintrittsenden und die Lichtaustrittsenden der Abbildungsleitungen mit der planaren Bildeintrittsfläche bzw. der planaren Bildaustrittsfläche der Lichtleitfaser-Frontplatte zusammenfallen.
Bei einer typischen Realisierung ist eine Frontplatte, die mit Abbildungsleitungen ausgebildet ist, die radial in Bezug auf den zentralen Punkt einer imaginären Kugel angeordnet sind, zur Verwendung in einem gekachelten Abbildungsarray geeignet, das N×M solcher Frontplatten umfasst, wobei sowohl N als auch M größer als 1 ist. Das bedeutet, "sphärisch geformte" Frontplatten sind gut geeignet zur Nutzung in zweidimensionalen Arrays. Beispiele für Geräte, die zweidimensionale Arrays enthalten, sind digitale Kameras und Röntgenbildschirme. Alternativ kann eine "zylindrisch geformte" Frontplatte mit Abbildungsleitungen, die zu einer zentralen Achse in der Mitte eines imaginären Zylinders hin konvergieren, besser geeignet zur Verwendung in eindimensionalen (linearen) Abbildungsgeräten sein, die ein Abbildungsarray mit N × M Frontplatten enthalten, wobei entweder N oder M gleich 1 ist. Beispiele für solche eindimensionalen Geräte sind Scanner und Faxgeräte wie auch einige digitale Kameras. Bei verschiedenen Geräten, in welchen zwei oder mehr zylindrisch geformte Frontplatten zu einem eindimensionalen Abbildungsarray integriert werden, werden die Frontplatten aneinander anliegend derartig ausgerichtet, dass die Abbildungsleitungen der mehreren Frontplatten zu einer gemeinsamen Achse im Mittelpunkt eines imaginären Zylinders hin zusammenlaufen. Mit anderen Worten werden die zentralen Achsen der mehreren imaginären Zylinder, die den mehreren Frontplatten zugeordnet sind, derart ausgerichtet, dass sie sich entlang einer einzigen gemeinsamen Achse erstrecken.
Repräsentative, nicht einschränkende Ausführungsformen und Realisierungen werden in der folgenden detaillierten Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen eingehender beschrieben und dargestellt.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt ein beispielhaftes gekacheltes Abbildungsarray, das aus einer Mehrzahl von matrixartig angeordneten Abbildungsmodulen besteht, wobei jedes der Abbildungsmodule eine Lichtleitfaser-Frontplatte umfasst, die Abbildungsleitungen enthält, die zu einem Bilddetektorarray hin konvergieren;
2 stellt eine Seiten- oder Randansicht eines solchen gekachelten Abbildungsarrays wie des Abbildungsarrays aus 1 dar;
3 stellt einen Ablauf der Schritte eines beispielhaften Herstellungsverfahrens für eine Lichtleitfaser-Frontplatte mit konvergierenden Abbildungsleitungen dar;
4A zeigt eine herkömmliche Lichtleitfaser-Frontplatte, die eine Mehrzahl von optisch durchlässigen Kernen umfasst, die in paralleler Ausrichtung zueinander in einer Matrix aus geschmolzenem optischen Mantelmaterial gehalten werden;
4B stellt die Frontplatte aus 4A schematisch zwischen der konkaven Oberfläche eines ersten Formteils und der konvexen Oberfläche eines zweiten Formteils dar;
4C zeigt die Frontplatte aus den 4A und 4B zu einer gebogenen Frontplatte umgeformt, und zwar nach dem Erhitzen und Zusammendrücken zwischen der konvexen und der konkaven Oberfläche des ersten und des zweiten Formteils;
4D zeigt die gebogene Frontplatte aus 4C nach dem Entfernen aus dem ersten und dem zweiten Formteil und gibt außerdem die Ebenen an, entlang derer die gebogene Frontplatte geschnitten werden soll; und
4E zeigt die Frontplatte, die sich nach dem Schneiden der gebogenen Frontplatte aus den 4C und 4D nach dem Schneiden entlang der in 4D angegebenen Schnittebenen ergibt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Die folgende Beschreibung von (i) Lichtleitfaser-Frontplatten, die konvergierende Abbildungsleitungen enthalten; (ii) kachelartig angeordneten Abbildungsarrays, die Abbildungsmodule mit Lichtleitfaser-Frontplatten umfassen, welche konvergierende Abbildungsleitungen enthalten; und (iii) Verfahren zur Herstellung von Lichtleitfaser-Frontplatten, die konvergierende Abbildungsleitungen enthalten, ist veranschaulichender Natur und soll die Erfindung oder deren Einsatzanwendungen nicht begrenzen. Die verschiedenen Realisierungen, Aspekte, Versionen und Ausführungsformen, die in der Zusammenfassung und in der detaillierten Beschreibung beschrieben sind, stellen ihrem Wesen nach nicht einschränkende Beispiele dar, die unter den Schutzumfang der anhängenden Ansprüche fallen, und dienen nicht dazu, den maximalen Schutzumfang der Ansprüche zu definieren.
Nehmen wir auf 1 Bezug, so umfasst die Architektur eines beispielhaften gekachelten Abbildungsarrays 100 eine Plattform 110, auf der ein 3×3-Array aus Abbildungsmodulen 120 montiert ist. Wie sowohl in der perspektivischen als auch in der Seitenansicht aus den 1 und 2 gezeigt, umfasst jedes Abbildungsmodul 120 ein Bilddetektorarray 130 sowie eine bildverkleinernde Lichtleitfaser-Frontplatte 150. Zum Zwecke der Sichtbarmachung der Bilddetektorarrays 130 ist das in 1 gezeigte 3×3-Array aus Lichtleitfaser-Frontplatten 150 von dem 3×3-Array aus Bilddetektorarrays 130 weg gezogen, wobei gepunktete Pfeile anzeigen, dass in einem Betriebsmodus jede Lichtleitfaser-Frontplatte 150 unmittelbar vor dem Bilddetektorarray 130, welchem diese entspricht, angeordnet ist. Alternative Realisierungen beinhalten eine Reihe herkömmlicher Detektorarrays 130, die dafür konfiguriert sind, Wellenlängen in einem bestimmten Bereich elektromagnetischer Wellenlängen zu erfassen. Ein typisches Detektorarray 130, das zur Realisierung von Ausführungsformen der Erfindung geeignet ist, umfasst lichtempfindliche Detektorelemente 135, die, in praktikablem Maße, eine einheitliche Größe und einen regelmäßigen Abstand aufweisen. Wie bereits in der Zusammenfassung erwähnt, sind drei beispielhafte Typen von Detektorarrays 130, die in verschiedene alternative Ausführungsformen integriert sein können, (i) Mikrobolometer; (ii) CCD-Arrays (Charge-Coupled Devices) und (iii) CMOS-(komplementäre Metall-Oxid-Halbleiter-)Schaltungen. Die Detektorarrays 130 sind mit einem Datenverarbeitungssystem 200 verbunden, das einen Zentralprozessor 205, einen Speicher 210 zum Speichern von Daten, welche für die registrierten Bilder 215 kennzeichnend sind, sowie für einen Signalverarbeitungsalgorithmus 220 zum Verarbeiten der elektrischen Ausgangssignale der Detektorarrays 130 und der für die registrierten Bilder 215 kennzeichnenden Daten umfasst.
Bei der in den 1 und 2 dargestellten Version umfasst die Frontplatte 150 jedes Abbildungsmoduls 120 eine planare Bildeintrittsfläche 152 und eine planare Bildaustrittsfläche 154 entgegengesetzt und parallel zu der Bildeintrittsfläche 152. Die Frontplatte 150 jedes Abbildungsmoduls 120 befindet sich vor dem Detektorarray 130, sodass Licht, das auf der Bildeintrittsfläche 152 auftrifft, durch die Frontplatte 150 hindurch übertragen wird und über die Bildaustrittsfläche 154 optisch an die Detektorelemente 135 des Detektorarrays 130 übermittelt wird. Zwischen der Bildeintritts- und der Bildaustrittsfläche 152 und 154 erstrecken sich eine Mehrzahl von aneinandergrenzend verschmolzenen, innen reflektierenden Abbildungsleitungen 160 zum Übertragen von an der Bildeintrittsfläche 152 eintretendem Licht an die Bildaustrittsfläche 154 und durch diese hindurch. Wie in der vergrößerten Schnittsansicht aus 2 gezeigt ist, umfasst jede Abbildungsleitung 160 einen optisch durchlässigen Kern 162, der einen Abbildungskern-Brechungsindex n₁ aufweist, welcher von einem Mantelmaterial 164 mit einem Abbildungsmantel-Brechungsindex n₂ umgeben ist, der geringer als der Abbildungskern-Brechungsindex n₁ ist, sodass sich Licht durch die Abbildungsleitung 160 hindurch durch innere Totalreflexion ausbreitet. Bei einer typischen Ausführungsform, bei welcher die Abbildungsleitungen 160 aneinandergrenzend verschmolzen sind, werden die Kerne 162 in einer verschmolzenen Matrix aus Mantelmaterial 164 gehalten.
Immer noch auf die veranschaulichende Version aus 2 Bezug nehmend, sind die Abbildungsleitungen 160 in einer Frontplatte 150 derart ausgerichtet, dass sie sich entlang von Leitungsachsen A_C erstrecken, die in einem Raumbereich R zusammenlaufen, der hinter dem Abbildungsdetektorarray 130 liegt, mit welchem die Frontplatte 150 optisch in Verbindung steht. Bei der in 2 dargestellten Ausführungsform sind die Abbildungsleitungen 160 derart ausgerichtet, dass die Leitungsachsen A_C zu einem zentralen Punkt P_C in einem Abstand D hinter der Bildaustrittsfläche 154 der Frontplatte 150 zusammenlaufen. Bei alternativen Ausführungsformen laufen die Leiterachsen A_C zu einer zentralen Achse A_CEN hin zusammen. Ein Beispiel für eine Frontplatte, bei welcher die Leiterachsen A_C zu einer zentralen Achse A_CEN hin zusammenlaufen, wird später in Verbindung mit 4C beschrieben. Während das beispielhafte gekachelte Abbildungsarray 100 aus 2 zeigt, dass die Leiterachsen A_C einer Frontplatte 150 zu einem Punkt P_C hin zusammenlaufen, wird für Fachleute auf dem Gebiet anhand der Vorteile der vorliegenden Offenbarung in ihrer Gesamtheit in einfacher Weise verständlich sein, dass ein gekacheltes Abbildungsarray 100 zusätzlich oder alternativ eine Frontplatte 150 umfassen kann, bei welcher die Leiterachsen A_C in anderer Weise konvergieren (z. B. zu einer zentralen Achse A_CEN hin), und daher stützen wir uns auf die 1 und 2, um die Offenbarung von Ausführungsformen zu unterstützen, die Frontplatten 150 mit alternativ konvergierenden Abbildungsleitungen 160 umfassen.
Mit Bezug auf die 1 und 2 sollen nun einige von verschiedenen Vorteilen der Integration von Frontplatten 150, die konvergierende Abbildungsleitungen 160 enthalten, zu einem kachelartig angeordneten Abbildungsarray 100 beschrieben werden. Jede Frontplatte 150 weist einen Umfangsrand 156 auf, der sich zwischen der Bildeintritts- und der Bildaustrittsfläche 152 und 154 erstreckt und durch schräge Kanten 158 definiert wird. Spezieller sind die schrägen Kanten 158 derart ausgerichtet, dass sie zu der Bildaustrittsfläche 154 hin in Winkeln konisch zusammenlaufen, die den Winkeln entsprechen, in welchen die Abbildungsleitungen 160 am Rand ausgerichtet sind. Die Bildeintrittsflächen 152 der mehreren Frontplatten 150 mit "nach hinten abgeschrägten" Umfangrändern 156 stoßen aneinander an und werden in enger Formation zusammengehalten, um eine größerformatige Bildeintrittsfläche 152S des gekachelten Abbildungsarrays 100 zu definieren. Die konisch zusammenlaufenden Umfangsränder 156 ermöglichen minimale Begrenzungen zwischen den Frontplatten 150 an der Bildeintrittsfläche 152S, wodurch die Illusion einer durchgängigen Struktur und, noch wichtiger, eines zusammenhängenden Eintrittsbildes bewirkt wird. Zusätzlich zum Ermöglichen eines engen Stoßes benachbarter Bildeintrittsflächen 152 werden durch die konisch zusammenlaufenden Ränder 158 der Frontplatten 150, die in der in den 1 und 2 gezeigten Weise aneinander anstoßen, in Kombination Hohlräume 170 (oder V-förmige Kanäle) hinter der Bildeintrittsfläche 152S gebildet. Die Hohlräume 170 ermöglichen das Verlegen von elektrischen Leitungen 180 (z. B. Bonddrähten) hinter der Bildeintrittsfläche 152S des gekachelten Abbildungsarrays 100 und, in gewissem Grade, eine Temperaturstabilität durch Ermöglichen des Entweichens von Wärme hinter den Frontplatten 150.
Im Zusammenhang mit den 3 bis 4E soll nun ein beispielhaftes Verfahren zur Herstellung einer bildverkleinernden Lichtleitfaser-Frontplatte wie den Frontplatten 150 aus den 1 und 2 beschrieben werden. Bezug nehmend auf 3 stellt eine Abfolge von Schritten ein Verfahren zur Herstellung einer Lichtleitfaser-Frontplatte mit konvergierenden Abbildungsleitungen dar. Es sollte erwähnt werden, dass die in der Zeichnung dargestellte Abfolge von Schritten und der folgende Text lediglich der Veranschaulichung dienen sollen und nicht notwendigerweise die Reihenfolge angeben, in welcher die Schritte ausgeführt werden müssen. Dementsprechend sollte nichts in den Zeichnungen, der vorliegenden Beschreibung oder den entsprechenden Ansprüchen als den Schutzumfang der Erfindung auf eine bestimmte Abfolge von Schritten einschränkend angesehen werden, wenn nicht explizit das Gegenteil angegeben ist oder wenn nicht eine bestimmte Reihenfolge untrennbar durch den Kontext vorgegeben wird (z. B. in einem Fall, in welchem es unmöglich ist, einen bestimmten Schritt vor der Ausführung eines anderen Schritts auszuführen). Darüber hinaus wird, wenngleich die Bezeichnung der Frontplatten und der Teilelemente dieser mit Bezugszeichen im Zusammenhang mit dem beispielhaften Herstellungsverfahren sich von der Bezeichnungsvereinbarung unterscheidet, die im Zusammenhang mit der Vorrichtung aus den 1 und 2 genutzt wird, einfach zu erkennen sein, dass das Produkt 400P des beispielhaften Verfahrens als eine Frontplatte 150 genutzt werden kann, wie sie in den 1 und 2 gezeigt ist.
Nehmen wir nun auf die 3 und 4A Bezug, so umfasst das beispielhafte Verfahren 300, das in 3 dargestellt ist, einen Schritt 310 des Bereitstellens einer Lichtleitfaser-Frontplatte 400, die einander entgegengesetzte Flächen, eine erste 410 und eine zweite 412, sowie eine Mehrzahl von aneinandergrenzend verbundenen lichtleitenden Abbildungsleitungen 420 umfasst. Die beispielhafte Frontplatte 400 aus 4A ist insofern herkömmlich, als die erste und die zweite Fläche 410 und 412 planar sind und zueinander parallel sind; alternative Realisierungen, bei denen die ursprüngliche Frontplatte 400 zumindest entweder (i) nicht planare oder (ii) nicht parallele Flächen 410 und 412 aufweist, fallen jedoch auch unter den Schutzumfang der Erfindung und kommen in Betracht. Bei der beispielhaften Frontplatte 400, die in 4A gezeigt ist und Schritt 310 zuzuordnen ist, umfasst jede Abbildungsleitung 420 einen optisch durchlässigen Kern 422, der einen Abbildungskern-Brechungsindex n_Kern aufweist. Jeder optisch durchlässige Kern 422 ist von einem Ummantelungsmaterial 424 mit einem Abbildungsmantel-Brechungsindex n_Mantel umgeben, der kleiner als der Abbildungskern-Brechungsindex n_Kern ist, sodass sich Licht durch die Abbildungsleitung 420 hindurch durch innere Reflexion ausbreitet. Die optischen Kerne 422 der ursprünglichen Frontplatte 400 erstrecken sich entlang zueinander paralleler Kernachsen A_C, die durch die erste und die zweite Fläche 410 und 412 der Frontplatte 400 hindurch verlaufen.
Bei Schritt 315 wird die Frontplatte 400 mit zumindest einer der Flächen, der ersten 410 oder der zweiten 412, in Kontakt mit einer Formungsoberfläche platziert, die eine vorgegebene Krümmung aufweist. In 4B umfasst eine schematisch dargestellte Form 500 ein erstes Formteil 510, das eine konkave Oberfläche 512 aufweist, und ein zweites Formteil 520, das eine konvexe Oberfläche 522 aufweist. Die Frontplatte 400 wird zwischen der konkaven Oberfläche 512 des ersten Formteils 510 und der konvexen Oberfläche 522 des zweiten Formteils 520 in solcher Weise angeordnet, dass die erste Fläche 410 der konkaven Oberfläche 512 zugewandt ist und die zweite Fläche 412 der konvexen Oberfläche 522 zugewandt ist.
Entsprechend Schritt 320 wird die Frontplatte 400 auf eine Temperatur erhitzt, die ausreicht, um ein Erweichen der Frontplatte 400 zu bewirken, und es wird bewirkt, dass sich die zumindest eine Fläche, die erste Fläche 410 oder die zweite Fläche 412, die sich in Kontakt mit einer gebogenen Formungsoberfläche 512 oder 522 befindet, in ihrer Form an die gebogene Oberfläche 512 oder 522 anpasst, mit welcher sie in Kontakt steht. Bei der schematischen Darstellung aus 4C wird bewirkt, dass sich sowohl die erste Fläche 410 als auch die zweite Fläche 412 in ihrer Form einer gebogenen Oberfläche anpasst. Spezieller wird die konkave Oberfläche 512 des ersten Formteils 510 bis zur Kontaktanlage an die erste Fläche 410 der Frontplatte 400 gedrückt, und die konvexe Oberfläche 522 des zweiten Formteils 520 wird bis zur Kontaktanlage an die zweite Fläche 412 der Frontplatte 400 gedrückt, wenn die Frontplatte 400 zwischen die konkave und die konvexe Oberfläche 512 und 522 gedrückt wird. 4C stellt dar, dass, wenn sowohl die erste als auch die zweite Fläche 410 und 412 in ihrer Form der jeweiligen Oberfläche entsprechen, der konkaven Oberfläche 512 bzw. der konvexen Oberfläche 522, mit welcher sie in Kontakt gebracht worden sind, die Kernachsen A_C zumindest einer ausgewählten Gruppe von Kernen 422 in der Frontplatte 400 winkelmäßig verschoben sind, und zwar aus der zueinander parallelen Ausrichtung in eine konvergierende Ausrichtung. Darüber hinaus nehmen bei verschiedenen Realisierungen die erste und die zweite Fläche 410 und 412 Krümmungen an, die zueinander konzentrisch sind, und zwar um entweder (a) einen Punkt oder (b) eine Achse. Bei der in 4C dargestellten Version ist die Frontplatte 400 derart umgeformt worden, dass sie eine gebogene Frontplatte 400C bildet, und es ist gezeigt, dass – in einem Fall – die Kernachsen A_C zu einem zentralen Punkt P_C im Mittelpunkt einer (nicht gezeigten) imaginären Kugel zusammenlaufen, und – als Alternative – in Klammern zu einer zentralen Achse A_CEN im Mittelpunkt eines (nicht gezeigten) imaginären Zylinders hin.
Schritt 325 beschreibt das ausreichende Abkühlen der gebogenen Frontplatte 400C um zu bewirken, dass die Frontplatte 400C fest wird (z. B. selbsttragend). In Schritt 330 wird die gebogenen Frontplatte 400C entlang einer ersten und einer zweiten Ebene P₁ und P₂ geschnitten, wie in 4D gezeigt ist, um eine Lichtleitfaser-Frontplatte 400P mit einer planaren Bildeintrittsfläche 410P_i , einer planaren Bildaustrittsfläche 412P_o entgegengesetzt der Bildeintrittsfläche 410P_i und einer Mehrzahl von konvergierenden Abbildungsleitungen 420P, die sich zwischen der planaren Bildeintrittsfläche und der planaren Bildaustrittsfläche 410P_i und 412P_o erstrecken, auszubilden, wie sie in 4E gezeigt ist. Bei einer typischen Version liegen die Ebenen P₁ und Per entlang welcher die Schnitte ausgeführt werden, um die entgegengesetzten Flächen, die Bildeintrittsfläche 410P_i und die Bildaustrittsfläche 412P_o auszubilden, parallel, wie in 4E gezeigt ist, Frontplatten 400P mit Bildeintritts- und Bildaustrittsflächen 410P_i und 412P_o , die in anderer Weise zueinander ausgerichtet sind, fallen jedoch auch unter den Schutzumfang der Erfindung und kommen in Betracht. Die Ausrichtung der Abbildungsleitungen 420P in Bezug auf die planare Bildeintrittsfläche und die planare Bildaustrittsfläche 410P_i und 412P_o ist derart vorgesehen, dass die Lichteintrittsenden und die Lichtaustrittsenden 426P_i und 428P_o der Abbildungsleitungen 420P mit der planaren Bildeintrittsfläche 410P_i bzw. der planaren Bildaustrittsfläche 412P_o der Lichtleitfaser-Frontplatte 400P zusammenfallen.
Zusätzlich zum Schneiden der gebogenen Frontplatte 400C entlang der ersten und der zweiten Ebene P₁ und P₂ wird die Lichtleitfaser-Frontplatte 400P bei alternativen Versionen derart geschnitten, dass ein Umfangsrand 430 ausgebildet wird, der zumindest einen schrägen Rand 432 umfasst. Wie in Verbindung mit 2 erklärt, ermöglicht die Ausbildung schräger Ränder 432 neben anderen Vorteilen eine enge Anlage benachbarter Frontplatten 400P aneinander sowie die Verlegung von elektrischen Leitungen 180 wie beispielsweise Bonddrähten zwischen benachbarten Frontplatten 400P. Die schrägen Ränder 432 werden derart geschnitten, dass sie nach unten, zu der Bildaustrittsfläche 412P_o der Lichtleitfaser-Frontplatte 400P hin konisch zusammenlaufen. Wie in den Beispielen aus den 1 und 2 gezeigt ist, können die Bildeintrittsflächen 152 mehrerer Frontplatten 150 mit "nach hinten konisch zusammenlaufenden" Umfangsrändern 156 in enger Formation in Anlage aneinander gebracht werden, um eine größerformatige Bildeintrittsfläche 152S eines gekachelten Abbildungsarrays 100 auszubilden, mit minimalen Begrenzungen zwischen den Frontplatten 150, wodurch die Illusion einer strukturellen Kontinuität und, noch wichtiger, eines zusammenhängenden Eintrittsbildes, bewirkt wird.
Das Vorstehende ist als veranschaulichend für die Prinzipien der Erfindung zu betrachten. Da außerdem für Fachleute auf dem Gebiet zahlreiche Modifikationen und Änderungen naheliegend sein werden, soll die Erfindung mit dem Vorstehenden nicht auf den exakten Aufbau und die exakte Funktionsweise, die aufgezeigt und beschrieben worden sind, eingeschränkt werden. Dementsprechend kann auf sämtliche geeigneten Modifikationen und Äquivalente zurückgegriffen werden, die entsprechend in den Schutzumfang der Erfindung fallen, wie er in den anhängenden Ansprüchen ausgeführt ist.

Claims

Abbildungsmodul, das eine Lichtleitfaser-Frontplatte (150) umfasst, die eine Bildeintrittsfläche (152), eine Bildaustrittsfläche (154) sowie eine Mehrzahl von aneinandergrenzend verschmolzenen Abbildungsleitungen (160), die sich zwischen der Bildeintritts- und der Bildaustrittsfläche erstrecken, umfasst; wobei (i) jede Abbildungsleitung einen optisch durchlässigen Kern mit einem Abbildungskern-Brechungsindex aufweist, der von einem Ummantelungsmaterial mit einem Abbildungsmantel-Brechungsindex umgeben ist, der kleiner als der Brechungsindex des Abbildungskerns ist, sodass sich Licht durch die Abbildungsleitung hindurch durch innere Reflexion ausbreitet, und wobei (ii) die Abbildungsleitungen innerhalb der Frontplatte derart ausgerichtet sind, dass sie sich entlang von Leitungsachsen erstrecken, die in der Richtung von der Bildeintrittsfläche zu der Bildaustrittsfläche konvergieren.
Abbildungsmodul nach Anspruch 1, welches ferner ein Abbildungsdetektorarray (130) umfasst, das eine Mehrzahl von lichtempfindlichen Detektorelementen aufweist, die entsprechend einem vorgegebenen Arrayformat angeordnet sind, wobei die Frontplatte vor dem Detektorarray angeordnet ist, sodass Licht, das auf die Bildeintrittsfläche auftrifft, durch die Frontplatte hindurch übertragen wird und über die Bildaustrittsfläche optisch an die Detektorelemente übermittelt wird.
Abbildungsmodul nach Anspruch 2, bei welchem die Frontplatte einen Umfangsrand aufweist, der sich zwischen der Bildeintrittsfläche und der Bildaustrittsfläche erstreckt und durch schräge Ränder definiert wird, die zu der Bildaustrittsfläche hin konisch zusammenlaufen.
Abbildungsmodul nach Anspruch 1, bei welchem die Frontplatte einen Umfangsrand aufweist, der sich zwischen der Bildeintrittsfläche und der Bildaustrittsfläche erstreckt und durch schräge Ränder definiert wird, die zu der Bildaustrittsfläche hin konisch zusammenlaufen.
Abbildungsmodul nach Anspruch 1, bei welchem die Leitungsachsen, entlang derer sich die Abbildungsleitungen der Frontplatte erstrecken, zu einem zentralen Punkt im Mittelpunkt einer imaginären Kugel hin zusammenlaufen.
Abbildungsmodul nach Anspruch 5, welches ferner ein Abbildungsdetektorarray (130) umfasst, das eine Mehrzahl von lichtempfindlichen Detektorelementen aufweist, die entsprechend einem vorgegebenen Arrayformat angeordnet sind, wobei die Frontplatte vor dem Detektorarray angeordnet ist, sodass Licht, das auf die Bildeintrittsfläche auftrifft, durch die Frontplatte hindurch übertragen wird und über die Bildaustrittsfläche optisch an die Detektorelemente übermittelt wird.
Abbildungsmodul nach Anspruch 6, bei welchem die Frontplatte einen Umfangsrand aufweist, der sich zwischen der Bildeintrittsfläche und der Bildaustrittsfläche erstreckt und durch schräge Ränder definiert wird, die zu der Bildaustrittsfläche hin konisch zusammenlaufen.
Abbildungsmodul nach Anspruch 1, bei welchem die Leitungsachsen, entlang derer sich die Abbildungsleitungen der Frontplatte erstrecken, zu einer zentralen Achse im Mittelpunkt eines imaginären Zylinders hin zusammenlaufen.
Abbildungsmodul nach Anspruch 8, welches ferner ein Abbildungsdetektorarray (130) umfasst, das eine Mehrzahl von lichtempfindlichen Detektorelementen aufweist, die entsprechend einem vorgegebenen Arrayformat angeordnet sind, wobei die Frontplatte vor dem Detektorarray angeordnet ist, sodass Licht, das auf die Bildeintrittsfläche auftrifft, durch die Frontplatte hindurch übertragen wird und über die Bildaustrittsfläche optisch an die Detektorelemente übermittelt wird.
Abbildungsmodul nach Anspruch 9, bei welchem die Frontplatte einen Umfangsrand aufweist, der sich zwischen der Bildeintrittsfläche und der Bildaustrittsfläche erstreckt und durch schräge Ränder definiert wird, die zu der Bildaustrittsfläche hin konisch zusammenlaufen.
Abbildungsmodul nach Anspruch 1, wobei die Lichtleitfaser-Frontplatte entsprechend einem Verfahren hergestellt ist, welches umfasst: Bereitstellen (310) einer Lichtleitfaser-Frontplatte mit einander entgegengesetzten und zueinander parallelen Flächen, einer ersten und einer zweiten, und mit einer Mehrzahl von aneinandergrenzend verbundenen, lichtleitenden Abbildungsleitungen, wobei (i) jede Abbildungsleitung einen optisch durchlässigen Kern mit einem Abbildungskern-Brechungsindex aufweist, der von einem Ummantelungsmaterial mit einem Abbildungsmantel-Brechungsindex umschlossen ist, der kleiner als der Brechungsindex des Abbildungskerns ist, sodass sich Licht durch die Abbildungsleitung hindurch durch innere Totalreflexion ausbreitet, und wobei (ii) sich die optischen Kerne entlang zueinander paralleler Kernachsen erstrecken, die durch die erste und die zweite Fläche hindurch verlaufen; Anordnen (315) zumindest einer der Flächen der Frontplatte, der ersten oder der zweiten, in Kontakt mit einer Formungsoberfläche, die eine vorgegebene Krümmung aufweist; Erhitzen (320) der Frontplatte auf eine Temperatur, die ausreicht, um ein Erweichen der Frontplatte zu bewirken und zu bewirken, dass die zumindest eine Fläche, die erste oder die zweite, die sich in Kontakt mit einer gebogenen Formungsoberfläche befindet, sich in ihrer Form der gebogenen Oberfläche anpasst, mit welcher sie in Kontakt steht, sodass sich die Achsen der Kerne aus einer zueinander parallelen Ausrichtung in eine konvergierende Ausrichtung verschieben und die erste sowie die zweite Fläche der Frontplatte Krümmungen annehmen; Abkühlen (325) der gebogenen Frontplatte in ausreichender Weise, um eine Verfestigung der Frontplatte zu bewirken; und Schneiden (330) der gebogenen Frontplatte entlang zweier paralleler Ebenen, um eine Lichtleitfaser-Frontplatte auszubilden, die eine planare Bildeintrittsfläche, eine planare Bildaustrittsfläche entgegengesetzt der Bildeintrittsfläche sowie eine Mehrzahl von konvergierenden Abbildungsleitungen, die sich zwischen der Bildeintritts- und der Bildsaustrittsfläche erstrecken, aufweist.
Gekacheltes Abbildungsarray, umfassend: zumindest zwei Abbildungsmodule, wobei jedes dieser Abbildungsmodule eine Lichtleitfaser-Frontplatte mit einer Bildeintrittsfläche, einer Bildaustrittsfläche sowie einer Mehrzahl von aneinandergrenzend verschmolzenen Abbildungsleitungen, die sich zwischen der Bildeintritts- und der Bildaustrittsfläche erstrecken, umfasst; wobei (i) jede Abbildungsleitung einen optisch durchlässigen Kern mit einem Abbildungskern-Brechungsindex umfasst, der von einem Ummantelungsmaterial mit einem Abbildungsmantel-Brechungsindex umgeben ist, welcher kleiner als der Brechungsindex des Abbildungskerns ist, sodass sich Licht durch die Abbildungsleitung hindurch durch innere Reflexion ausbreitet; (ii) die Abbildungsleitungen in jeder Frontplatte derart ausgerichtet sind, dass sie sich entlang von Leitungsachsen erstrecken, die in der Richtung von der Bildeintrittsfläche zu der Bildaustrittsfläche der Frontplatte zueinander konvergieren; und (iii) die Bildeintrittsflächen von zumindest zwei der zumindest zwei Abbildungsmodule in enger Formation aneinander anliegen, um eine Bildeintrittsfläche des gekachelten Abbildungsarrays zu bilden.
Gekacheltes Abbildungsarray nach Anspruch 12, bei welchem (i) jedes Abbildungsmodul ferner ein Abbildungsdetektorarray umfasst, das der Frontplatte dieses Abbildungsmoduls zugeordnet ist und das eine Mehrzahl von lichtempfindlichen Detektorelementen umfasst, die entsprechend einem vorgegebenen Arrayformat angeordnet sind; und (ii) die Frontplatte jedes Abbildungsmoduls vor dem Detektorarray angeordnet ist, welchem die Frontplatte zugeordnet ist, sodass Licht, das auf die Bildeintrittsfläche auftrifft, durch die Frontplatte hindurch übertragen wird und über die Bildaustrittsfläche optisch an die Detektorelemente übermittelt wird.
Gekacheltes Abbildungsarray nach Anspruch 13, bei welchem (i) jede Frontplatte von zumindest zwei der zumindest zwei Abbildungsmodule einen Umfangsrand aufweist, der sich zwischen der Bildeintrittsfläche und der Bildaustrittsfläche erstreckt und durch zumindest einen schrägen Rand definiert wird; und (ii) zumindest zwei Frontplatten, die schräge Ränder aufweisen, in solcher Weise aneinander anliegen, dass die schrägen Ränder in Kombination einen V-förmigen Kanal hinter der Bildeintrittsfläche des gekachelten Abbildungsarrays bilden.
Gekacheltes Abbildungsarray nach Anspruch 14, bei welchem zumindest eine der Lichtleitfaser-Frontplatten entsprechend einem Verfahren hergestellt ist, welches umfasst: Bereitstellen (310) einer Lichtleitfaser-Frontplatte mit einander entgegengesetzten und zueinander parallelen Flächen, einer ersten und einer zweiten, und mit einer Mehrzahl von aneinandergrenzend verbundenen, lichtleitenden Abbildungsleitungen, wobei (i) jede Abbildungsleitung einen optisch durchlässigen Kern mit einem Abbildungskern-Brechungsindex aufweist, der von einem Ummantelungsmaterial mit einem Abbildungsmantel-Brechungsindex umschlossen ist, der kleiner als der Brechungsindex des Abbildungskerns ist, sodass sich Licht durch die Abbildungsleitung hindurch durch innere Totalreflexion ausbreitet, und wobei (ii) sich die optischen Kerne entlang zueinander paralleler Kernachsen erstrecken, die durch die erste und die zweite Fläche hindurch verlaufen; Anordnen (315) zumindest einer der Flächen der Frontplatte, der ersten oder der zweiten, in Kontakt mit einer Formungsoberfläche, die eine vorgegebene Krümmung aufweist; Erhitzen (320) der Frontplatte auf eine Temperatur, die ausreicht, um ein Erweichen der Frontplatte zu bewirken und zu bewirken, dass die zumindest eine Fläche, die erste oder die zweite, die sich in Kontakt mit einer gebogenen Formungsoberfläche befindet, sich in ihrer Form der gebogenen Oberfläche anpasst, mit welcher sie in Kontakt steht, sodass sich die Achsen der Kerne aus einer zueinander parallelen Ausrichtung in eine konvergierende Ausrichtung verschieben und die erste sowie die zweite Fläche der Frontplatte Krümmungen annehmen; Abkühlen (325) der gebogenen Frontplatte in ausreichender Weise, um eine Verfestigung der Frontplatte zu bewirken; und Schneiden (330) der gebogenen Frontplatte entlang zweier paralleler Ebenen, um eine Lichtleitfaser-Frontplatte auszubilden, die eine planare Bildeintrittsfläche, eine planare Bildaustrittsfläche entgegengesetzt der Bildeintrittsfläche sowie eine Mehrzahl von konvergierenden Abbildungsleitungen, die sich zwischen der Bildeintritts- und der Bildsaustrittsfläche erstrecken, aufweist.
Gekacheltes Abbildungsarray nach Anspruch 12, bei welchem zumindest eine der Lichtleitfaser-Frontplatten entsprechend einem Verfahren hergestellt ist, welches umfasst: Bereitstellen (310) einer Lichtleitfaser-Frontplatte mit einander entgegengesetzten und zueinander parallelen Flächen, einer ersten und einer zweiten, und mit einer Mehrzahl von aneinandergrenzend verbundenen, lichtleitenden Abbildungsleitungen, wobei (i) jede Abbildungsleitung einen optisch durchlässigen Kern mit einem Abbildungskern-Brechungsindex aufweist, der von einem Ummantelungsmaterial mit einem Abbildungsmantel-Brechungsindex umschlossen ist, der kleiner als der Brechungsindex des Abbildungskerns ist, sodass sich Licht durch die Abbildungsleitung hindurch durch innere Totalreflexion ausbreitet, und wobei (ii) sich die optischen Kerne entlang zueinander paralleler Kernachsen erstrecken, die durch die erste und die zweite Fläche hindurch verlaufen; Anordnen (315) zumindest einer der Flächen der Frontplatte, der ersten oder der zweiten, in Kontakt mit einer Formungsoberfläche, die eine vorgegebene Krümmung aufweist; Erhitzen (320) der Frontplatte auf eine Temperatur, die ausreicht, um ein Erweichen der Frontplatte zu bewirken und zu bewirken, dass die zumindest eine Fläche, die erste oder die zweite, die sich in Kontakt mit einer gebogenen Formungsoberfläche befindet, sich in ihrer Form der gebogenen Oberfläche anpasst, mit welcher sie in Kontakt steht, sodass sich die Achsen der Kerne aus einer zueinander parallelen Ausrichtung in eine konvergierende Ausrichtung verschieben und die erste sowie die zweite Fläche der Frontplatte Krümmungen annehmen; Abkühlen (325) der gebogenen Frontplatte in ausreichender Weise, um eine Verfestigung der Frontplatte zu bewirken; und Schneiden (330) der gebogenen Frontplatte entlang zweier paralleler Ebenen, um eine Lichtleitfaser-Frontplatte auszubilden, die eine planare Bildeintrittsfläche, eine planare Bildaustrittsfläche entgegengesetzt der Bildeintrittsfläche sowie eine Mehrzahl von konvergierenden Abbildungsleitungen, die sich zwischen der Bildeintritts- und der Bildsaustrittsfläche erstrecken, aufweist.
Abbildungsmodul, umfassend: ein Abbildungsdetektorarray, das eine Mehrzahl von lichtempfindlichen Detektorelementen umfasst, die entsprechend einem vorgegebenen Arrayformat angeordnet sind; und eine bildverkleinernde Lichtleitfaser-Frontplatte, die vor dem Detektorarray angeordnet ist und eine Bildeintrittsfläche, eine planare Bildaustrittsfläche sowie eine Mehrzahl von aneinandergrenzend verschmolzenen, innen reflektierenden Abbildungsleitungen umfasst, die sich zwischen der Bildeintritts- und der Bildaustrittsfläche entlang von Leitungsachsen erstrecken, die zueinander konvergieren, sodass ein Bild, das über die Bildeintrittsfläche eingegeben wird, in seiner Größe entlang zumindest einer Dimension verkleinert wird und über die Bildaustrittsfläche optisch an das Detektorarray übermittelt wird.
Abbildungsmodul nach Anspruch 17, bei welchem die bildverkleinernde Lichtleitfaser-Frontplatte entsprechend einem Verfahren hergestellt ist, welches umfasst: Bereitstellen einer Lichtleitfaser-Frontplatte mit einander entgegengesetzten und zueinander parallelen Flächen, einer ersten und einer zweiten, und mit einer Mehrzahl von aneinandergrenzend verbundenen, lichtleitenden Abbildungsleitungen, wobei (i) jede Abbildungsleitung einen optisch durchlässigen Kern mit einem Abbildungskern-Brechungsindex aufweist, der von einem Ummantelungsmaterial mit einem Abbildungsmantel-Brechungsindex umschlossen ist, der kleiner als der Brechungsindex des Abbildungskerns ist, sodass sich Licht durch die Abbildungsleitung hindurch durch innere Totalreflexion ausbreitet, und wobei (ii) sich die optischen Kerne entlang zueinander paralleler Kernachsen erstrecken, die durch die erste und die zweite Fläche hindurch verlaufen; Anordnen zumindest einer der Flächen der Frontplatte, der ersten oder der zweiten, in Kontakt mit einer Formungsoberfläche, die eine vorgegebene Krümmung aufweist; Erhitzen der Frontplatte auf eine Temperatur, die ausreicht, um ein Erweichen der Frontplatte zu bewirken und zu bewirken, dass die zumindest eine Fläche, die erste oder die zweite, die sich in Kontakt mit einer gebogenen Formungsoberfläche befindet, sich in ihrer Form der gebogenen Oberfläche anpasst, mit welcher sie in Kontakt steht, sodass sich die Achsen der Kerne aus einer zueinander parallelen Ausrichtung in eine konvergierende Ausrichtung verschieben und die erste sowie die zweite Fläche der Frontplatte Krümmungen annehmen; Abkühlen der gebogenen Frontplatte in ausreichender Weise, um eine Verfestigung der Frontplatte zu bewirken; und Schneiden der gebogenen Frontplatte entlang zweier paralleler Ebenen, um eine Lichtleitfaser-Frontplatte auszubilden, die eine planare Bildeintrittsfläche, eine planare Bildaustrittsfläche entgegengesetzt der Bildeintrittsfläche sowie eine Mehrzahl von konvergierenden Abbildungsleitungen, die sich zwischen der Bildeintritts- und der Bildsaustrittsfläche erstrecken, aufweist.