DE2505995B2

DE2505995B2 - Verfahren zur Herstellung eines Bildzerlegers

Info

Publication number: DE2505995B2
Application number: DE2505995A
Authority: DE
Inventors: Eiichi Tama Tokio Sato (Japan)
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1974-02-16
Filing date: 1975-02-13
Publication date: 1978-07-06
Also published as: DE2505995C3; US4026693A; DE2505995A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Bildzerlcgers, bei dem mehrere Lichtleiter an einem Ende flächenförmig und am entgegengesetzten Ende linienförmig zusammengefaßt werden.

Bildzerleger mit an einem Ende flächenförmig und am entgegengesetzten Ende linienförmig zusammengefaßten Lichtleitern ermöglichen die eindimensionale Abtastung eines zweidimensionalen, also flächenhaften Bildes. Bei der Herstellung eines solchen Bildzerlegers müssen die die Lichtleiter bildenden optischen Fasern linienförmig so zusammengestellt werden, daß Abschnitte des linienförmigen Endes zu den entsprechenden Zeilen an dem zu einer rechteckigen Matrix zusammengestellten entgegengesetzten Ende korrespondieren. Die Herstellung dieser genauen Zuordnung der Abschnitte am linienförmigen Ende zu den Zeilen an dem matrixförmigen Ende des Bildzerlegers ist bisher nur mit hohem Arbeitsaufwand und mit ungenügender Zuverlässigkeit möglich gewesen.

Aus der DT-OS 22 09 677 ist ein Verfahren zum geordneten Zusammenstellen der Lichtleiter eines Bildzerlegers bekannt, bei dem die optischen Fasern durch Eintauchen ihrer Enden in eine schwere Flüssigkeit gebündelt und miteinander verschmolzen werden. Mit Hilfe eines Siebes werden die Fasern so gehechelt, daß sie mit ihren Endabschnitten in eine im wesentlichen parallele, matrixförmige Anordnung gebracht werden. Die optischen Einzelfasern müssen nach der matrixförmigen Zusammenfassung zur Herstellung

eines Bildzerlegers am anderen Ende Faser für Faser nebeneinander angeordnet werden, damit die Reihenfolge der Fasern am matrixförmig gebündelten Ende des Bildzerlegers genau in einer Linie am anderen Ende des Bildzerlegers erhalten bleibt. Diese Aufgliederung ist

außerordentlich arbeitsaufwendig und Anlaß zu Bildfehlern infolge Vertauschung von Einzelfasern.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, die geordnete Auflösung der an einem Ende des Bildzerlegers flächenförmig bzw. in einer rechteckigen Matrix

³" angeordneten Lichtleiter in die linienförmige Anordnung am anderen Ende des Bildzerlegers zu vereinfachen und zuverlässiger zu machen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß einen Kern und einen Mantel aufweisende Stäbe mit rechteckigem Querschnitt mindestens an einer Seite mit einer Schicht aus säurelöslichem Glas versehen und einzeln ausgezogen werden und die so ausgezogenen Stäbe zu einem Bündel zusammengelegt werden, wobei die säurelöslichen Glasschichten in zueinander parallelen Ebene angeordnet werden, das Bündel zu einem Lichtleiterbündel ausgezogen wird, die säurelöslichen Schichten in einem Endabschnitt des Lichtleiterbündels herausgelöst werden und die in bandförmigen Lagen aufgeteilten, losen Endabschnitte schließlich linienförmig zusammengefaßt werden. Da die säurelöslichen Glasschichten erfindungsgemäß in parallelen Ebenen angeordnet werden, die beispielsweise benachbarte Zeilen der die rechteckige Matrix bildenden Lichtleiter voneinander trennen, entstehen nach dem Herauslösen der säurelöslichen Schichten in einem EndabschniU bandförmige Lichtleiterlagen, in denen die Einzelleiter zuverlässig die gleiche Anordnung wie die Lichtleiter in den Matrixzeilen haben. Die bandförmigen Lagen können mit extrem geringem Arbeitsaufwand nebeneinandergelegt und linienförmig miteinander verbunden werden, ohne daß eine beachtenswerte Vertauschungsgefahr besteht. Der rechteckige Querschnitt der Einzelstäbe verbessert überdies den Übertragungswirkungsgrad, da die Zwickelräume zwischen benachbarte Einzelfasern wegfallen. Außerdem wird das Zusammenstellen der Einzelfasern zu einer rechteckigen Matrix erleichtert.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von in der Zeichnung veranschaulichten Beispielen näher erläutert.

Es zeigt

F i g. 1 eine perspektivische Schemadarstellung eines Ausführungsbeispiels eines Bildzerlegers;

F i g. 2 bis 9 verschiedene Verfahrensschritte bei der

Herstellung des Bildzerlegers.;

Fig. 10 eine Schnittansicht durch einen rechteckigen Lichtleiter-Einzelstab mit einem außermittig angeordneten Kern; und

Fig. 11 und 12 den Einzelstab gemäß Fig. 10 in verschiedenen Herstellungsütufen.

Der beschriebene Bildzerleger ist in F i g. 1 schematisch dargestellt. Das Ende 2 des Bildzerlegers 1 besteht aus linienförmig zusammengestellten und miteinander verbundenen Abschnitten 2a, Ib usw., die jeweils zu Zeilen 3a, 3£>uaw. an dem zu einer quadratischen Matrix zusammengestellten anderen Ende 3 des Bildzerlegers 1 von der obersten bis zur untersten Zeile korrespondieren.

Gemäß Fig. 2A ist ein quadratischer Kern 11 von einem rohrförmigen Mantel 12 umgeben. Eine dünne Platte 13 aus gefärbtem, säurelöslichen Glas wird an einer beliebigen Seitenfläche des rechteckigen Mantels 12 angeordnet. In alternativer Ausführungsform können zwei Platten 13 aus gefärbtem, säurelöslichem Glas an zwei einander gegenüberliegenden Außenflächen des Mantels 12 entsprechend Fig.2B angeordnet werden. Danach wird entsprechend der schematischen Darstellung gemäß F i g. 3 der Einzelstab unter Evakuieren des Raums zwischen dem Kern 11 und dem rohrförmigen Mantel 12 von einem Ende aus und unter Erhitzen mittels einer Heizvorrichtung 14 ausgezogen. Nach dem Ausziehen entsteht ein quadratischer Lichtleiter, in welchem der Kern 11, der rohrförmige Mantel 12 und die säurelösliche Glasplatte 13 fest miteinander verschmolzen sind. Dieser quadratische Einzelstab ist i;i F i g. 4 mit 10 bezeichnet. Quadratische Einzelstäbe 10 werden nach dem Ausziehen Seite an Seite in regelmäßiger Anordnung entsprechend F i g. 5 in einen Rahmen 15 gelegt. Dieser Rahmen 15 ist so ausgebildet, daß er eine vorgegebene Anzahl quadratischer Stäbe 10 entsprechend der Anzahl der am Ende 3 des Bildzerlegers 1 (Fig. 1) vorgesehenen Anzahl von Lichtleiterenden aufzunehmen vermag. So können beispielsweise jeweils 36 Stäbe in horizontaler Richtung nebeneinander und in vertikaler Richtung übereinander angeordnet werden. Die quadratischen Stäbe 10 werden dabei im Rahmen 15 so angeordnet, daß ihre mit den gefärbten, säurelöslichen Glasschichten 13 belegten Außenflächen in der in F i g. 5 gezeigten Weise beispielsweise in den horizontalen parallelen Ebenen liegen. Die erforderliche Anzahl von gebündelt zusammengesetzten quadratischen Stäben wird mit einem Faden oder Band 16 entsprechend F i g. 6 an mehreren Stellen zusammengebunden, worauf ein Kunstharz, z. B. Polyvinylalkohol, der einen niedrigen Schmelzpunkt hat, auf die Außenflächen des rechteckigen Lichtleiterbündels so aufgetragen wird, daß die Außenflächen luftdicht abgeschlossen sind und das im Querschnitt rechteckige Lichtleiterbündel einen Körper bildet. Dieses Lichtleiterbündel wird danach in der in F i g. 7 angedeuteten Weise ausgezogen, wobei mi» Hilfe einer Vakuumpumpe Luft von einem Ende abgesaugt und das Bündel in einem Ofen oder einer anderen Heizeinrichtung erwärmt wird. Es ergibt sich ein Lichtleiterbündel bzw. -kabel 20, in welchem eine große Anzahl quadratischer Lichtleiterstäbe zu einem Körper zusammengeschmolzen ist. Dieses Lichtleiterbündel 20 wird auf die richtige Länge, z. B. auf 30 cm geschnitten. Nach dem Aufbringen eines Schutzüberzugs an einem Endabschnitt des Lichtleiterbündels 20 wird letzteres in der in Fig.8 dargestellten Weise in eine Säurelösung 23, z. B. eine auf etwa 65°C erwärmte Lösung mit 4% HCl und 2% HNo₃ getaucht, die sich in einem Behälter 22 bfindet. Nachdem die Säurelösung 23 etwa 2 bis 3 Stunden auf das eingetauchte Lichtleiterbündel 20 gewirkt hat, sind die Schichten aus gefärbtem, säurelöslichen Glas ausgelöst, und das Lichtleiterbündel 20 kann aus der Säurelösuing entfernt werden. Die Bindung innerhalb jeder Lage der Lichtleiter (in Fig.5 in Horizontalrichtung) bleibt auch nach der Säurebehandlung unverändert erhalten. An d<;n Stellen, an denen sich Schichten aus säurelöslichem Glas zwischen den optischen Faserlagen befunden haben, sind die entsprechenden Lagen jedoch voneinander getrennt. Es ergeben sich also nach der Behandlung bandförmige Lagen aus jeweils mehreren, Seite an Seite angeordneten Lichtleitern (quadratische Stäbe). Der eine Endabschnitt des Lichtleiterbündels 20, der aufgrund des Schutzüberzugs 21 von der Säurelösung nicht angegriffen wurde, bleibt in dem ursprünglichen Verbundzustand, bei dem sich die Lichtleiterabschnitte in einer Matrixanordnung befinden. Am anderen Ende ist das Lichtleiterkabel dagegen in bandförmige Lagen aufgeteilt, die in einer geraden Linie, beginnend beispielsweise mit der obersten Lage und fortlaufend mit den weiter unten gelegenen Lagen in der Reihenfolge ihrer Aufeinanderlage nebeneinander angeordnet werden können. In dieser Nebeneinanderanordnung werden die in bandförmige Lagen aufgeteilten losen Endabschnitte entsprechend Fig.9 miteinander verbunden und mit Hilfe eines geeigneten Haltebauteiis zusammengehalten. Die linienförmige Stirnfläche und die flächenförmige Stirnfläche werden danach geschliffen, um geeignet flache und ebene Oberflächen zu erhalten. Auf diese Weise entsteht ein Bildzerleger mit an einem Ende in einer Linie angeordneten Lichtleiter-Endabschnitten und am gegenüberliegenden Ende matrixartig zusammengestellten Lichtleiter-Endabschnitten.

Bei dem zuvor beschrieben Beispiel hat jeder Kern einen quadratischen Querschnitt. Es können jedoch auch Kerne mit rechteckigen Querschnitten verwendet werden, wobei die Anordnung entsprechend Fig. 10 auch so getroffen sein kann, daß der Kern außermittig im zugehörigen Mantel verläuft. Es ist ferner möglich, an wenigstens einer Außenseite des Mantels als Schicht aus säurelöslichem Material eine Lage 13' ausgefärbten, säurelöslichen Glasstäben kleinen Durchmessers anzuordnen. Derartige Lagen von parallel verlaufenden Glasfasern können auch an zwei einander gegenüberliegenden Seitenflächen des Einzelstabs in der in Fig.2D angedeuteten Weise angeordnet werden. Das Ausziehen und das Zusammenstellen der Einzelstäbe erfolgt in der zuvor beschriebenen Weise.

Wenn ein Bildzerleger unter Verwendung von Einzelstäben mit in bezug auf das Mantelrohr 32 außermittig angeordnetem Kemstab 31 (Fig. 10) hergestellt wird, ist das anhand der Fig. 2A und 3 erläuterte Verfahren, d. h. das Einsetzen eines Kernstabs in ein Mantelrohr mit nachfolgendem Erwärmen und Ausziehen der Einzelstäbe, nicht ohne weiteres anwendbar. Dies liegt daran, daß ein Mantelrohr mit unterschiedlich starken Wänden 32a, 326, 32c und 32d (F ig. 10) schwer herzustellen ist.

Im folgenden wird eine Methode angegeben, um einen derartigen Einzellichtleiter auf einfache Weise herzustellen. Bei dem beschriebenen Beispiel sind die Querschnittsseitenlängen des Kerns gemäß Fig. 10 mit χ und y, die unterschiedlich starken Wände des Mantels 32 mit den Bezugszeichen 32a, 326, 32c und 32d und deren Dickenabmessungen mit fi, t₂, ti und u bezeichnet.

Der Glasmantel wird aus rings um den Kern 31 angeordneten Glasplatten 33, 34, 35 und 36 (Fig. II) gebildet. Der Kern 31 und die Glasplatten 33,34,35 und 36 haben beispielsweise ursprüngliche Abmessungen, die jeweils dem 20-fachen Maß des Endprodukts (des Einzellichlleiters) mit dem in Fig. 10 dargestellten Querschnitt entsprechen. Das heißt, die ursprünglichen Querschnittsseitenlängen des rechteckigen Kerns 31 sind 20a· und 2Oy. Von den als Mantel dienenden Glasplatten haben die Glasplatten 33 und 35 jeweils Breitenabmessungen von 2Ox und Stärken von 20fi und 20fj, und die Glasplatten 34 und 36 haben jeweils Breiten von 20 (y + U + h) und Stärken von 2Oi₂ und 20 U. Der rechteckige Kernstab 31 und die diesen mantelartig umgebenden Glasplatten 33 bis 36 werden in der in Fig. 11 und 12 dargestellten Weise zusammengesetzt und nach Schleifen der Außenflächen mit einem Faden oder Band 37 an verschiedenen Stellen zusammengebunden. Die Fugen zwischen den Platten 33 bis 36 werden mit einem Siegelmaterial, z. B. Polyvinylalkohol versiegelt. Nach dem Zusammensetzen in der zuvor beschriebenen Weise werden der Kern und die Glasplatten unter Absaugen der Luft mittels einer Vakuumpumpe erhitzt und auf den gewünschten Querschnitt ausgezogen, wobei der in Fig. 10 dargestellte Lichtleiter mit außermittigem Kern entsteht.

Unter Verwendung der zuvor beschriebenen Methode können auch Lichtleiter mit anderen Wandstärke-Proportionen hergestellt werden.

Auch bei einem Kern mit quadratischem Querschnitt können Glasplatten 33, 34, 35 und 36 mit übereinstimmender Stärke als Mantel verwendet und entsprechend Fig.4 zusammengestellt werden. Die Verwendung der Methode gemäß den F i g. ! 1 und 12 vereinfacht die Herstellung des einzelnen Lichtleiters gegenüber der Methode gemäß Fig.2A bis 2D, da bei der zuletzt genannten Methode der Kern in das Mantelrohr eingesetzt werden muß.

Auch im Falle der Verwendung der zu einem Mantelrohr zusammengestellten Glasplatten ist es erforderlich, entweder eine dünne Platte oder zwei Platten aus säurelöslichem Glas auf einander gegenüberliegenden Seiten jedes Stabs anzuordnen, bevor der Stab mit den Platten 33 bis 36 (Fig. 11) zur Bildung eines Einzel-Lichtleiters ausgezogen wird. Anstelle der dünnen Platte oder der beiden dünnen Platten aus säurelöslichem Glas kann auch hier eine entsprechendgroße Anzahl von dünnen Glasfäden verwende! werden.

Die Einfärbung der säurelöslichen Glasschichten isi zwar nicht notwendig; sie hat jedoch den Vorteil, daß sie die richtige Anordnung der mit zugehörigen Einzelstäben verschmolzenen säurelöslichen Glasschichten 13 ir parallelen Ebenen gemäß F i g. 5 erleichtert.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung eines Bildzerlegers, bei dem mehrere Lichtleiter an einem Ende flächenförmig und am entgegengesetzten Ende linienförmig zusammengefaßt werden, dadurch gekennzeichnet, daß einen Kern (11;31) und einen Mantel (12; 32; 33, 34, 35, 36) aufweisende Stäbe (10; 30) mit rechteckigem Querschnitt mindestens an einer Seite mit einer Schicht (13; 13') aus säurelöslichem Glas versehen und einzeln ausgezogen werden und die so ausgezogenen Stäbe zu einem Bündel zusammengelegt werden, wobei die säurelöslichen Glasschichten (13; 13') in zueinander parallelen Ebenen angeordnet werden, Das Bündel zu einem Lichtleiterbündel ausgezogen wird, die säurelöslichen Schichten in einen. EndabschniU (2) des Lichtleiterbündels herausgelöst werden und die in bandförmigen Lagen aufgeteilten, losen Endabschnitte (2a, 2b,...) schließlich linienförmig zusammengefaßt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Einzelstäbe (10) mit quadratischem Querschnitt verwendet werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als säurelösliche Glasschicht eine Lage (13') von parallelen Glasfasern verwendet wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß an einander gegenüberliegenden Seitenflächen eines Stabs (10) rechteckigen Querschnitts dünne Schichten (13) aus säurelöslichem Glas angeordnet werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die dünnen säurelöslichen Glasschichten (13; 13') gefärbt werden.

6. Verfahren zur Herstellung eines einen Kern und einen Mantel aufweisenden Stabes für das Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kern (11) in ein Mantelrohr (12) eingesetzi wird und mindestens eine Außenfläche des Mantelrohrs mit einer säurelöslichen Glasschicht (13; 13') belegt wird.

7. Verfahren zur Herstellung eines einen Kern und einen Mantel aufweisenden Stabes für das Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Einzelstab aus einem rechteckigen Kern (31) und diesen an den Seitenflächen mantelförmig umgebenden dünnen Glasplatten (33,34,35,36) zusammengesetzt wird und daß eine säurelösliche Glasschicht (13; 13') an der Außenseite wenigstens einer von zwei auf einander gegenüberliegenden Seiten des Kerns angeordneten Glasschichten aufgebracht wird.