DE3240928A1

DE3240928A1 - Optische gradientenfasseranordnung mit erhoehtem wirkungsgrad

Info

Publication number: DE3240928A1
Application number: DE19823240928
Authority: DE
Inventors: David 06801 Bethel Conn. Kleinschmitt
Original assignee: Pitney Bowes Inc
Current assignee: Pitney Bowes Inc
Priority date: 1981-11-20
Filing date: 1982-11-05
Publication date: 1983-06-01
Also published as: GB2110413A; FR2517075A1; JPS58184108A

Description

.-2JMMERMANN

PATENTANWÄLTE

european patent attorneys

Dipl.-Ing. H. Leinweber (19m-76) Dipl.-Ing. Heinz Zimmermann Dipl.-Ing. A. Gf. v. Wengersky Dipl.-Phys. Dr. Jürgen Kraus

Roeental 7, D-8000 München 2 2. Aufgang (Kustermann-Passage) Telefon (089) 2 60 39 89 Telex 52 8191 lepatd
Telegr.-Adr. Lelnpat München

den 5. November 1982

Unser Zeichen kr ρ

Pitney Bowes Inc., Stamford, Connecticut, U.S.A.

Optische Gradientenfaseranordnung mit erhöhtem

Wirkungsgrad

Die Erfindung bezieht sich auf eine Bildübertragungseinrichtung und insbesondere auf eine Einrichtung zur Erhöhung des Durchsatzes von Licht aus einer auf der Achse einer optischen Gradientenfaseranordnung befindlichen Linien- oder Punktstrahlungsquelle unter Aufrechterhaltung der Abbildungstreue.

Bildübertragende optische Fasern, wie sie beispielsweise von Nippon Sheet Glass Co., Ltd. unter dem Handelsnamen Selfoc hergestellt werden, kommen in vielen Anwendungen vor, wie in Fotokopiergeräten, Übertragungsoptiken für LED-Drucker oder Kathodenstrahlröhren-Abtastern und Druckern. Eine Selfoc-Linse oder eine bildübertragende optische Faser besteht aus Glas oder Kunstharz, das über seinen Querschnitt eine vom Mittelpunkt der Faser nach

BAD ORIGINAL

X 3

außen parabolisch veränderliche Verteilung des Brechungsindex aufweist, die durch die Gleichung

η = n_Q(l-ar² )

gegeben ist, wobei η den Brechungsindex im Mittelpunkt, η den Brechungsindex in einem Abstand r vom Mittelpunkt und a eine positive Proportionalitätskonstante darstellt. Die Selfoc-Linse und die aus einem Bündel von Selfoc-Linsen gebildete Bildübertragungsvorr i.chtung sind in der am 25. April 1972 veröffentlichten US-PS 3 658 407 beschrieben, auf die bezüglich deren Einzelheiten Bezug genommen wird.

In der Praxis besteht eine Bildübertragungsvorrichtung aus einer Vielzahl dieser bi Ldübertragenden optischen Fasern, die in versetzter Reihe angeordnet und beispielsweise durch ein Kunstharz oder ein anderes geeignetes Bindemittel eng aneinander gebündelt sind, wobei die zusammengehörenden entgegengesetzten Enden eine Bildaufnahmefläche und eine Bildabstrahlungsflache bilden. Wenn eine linienförmige Quelle, wie sie beispielsweise auf einer Kathodenstrahlröhre aufgezeichnet werden könnte, oder eine punktförmige Quelle, wie eine Leuchtdiode, durch eine optische Gradientenfaseranordnung abgebildet wird, wird die gesammelte Lichtmenge auf einen höchstmöglichen Wert eingestellt, indem die Anzahl der Faserreihen in der Anordnung bis zu dem Punkt erhöht wird, in dem die durch den Sehfeldwinkel der Faser gegebenen Beschränkungen eine weitere Verbesserung unmöglich machen. Typisch liefern zwei oder drei Reihen von Fasern das größte praktische Lichtsammlungsvermögen. Eine Erhöhung der Anzahl der Reihen führt jedoch zu einer Erhöhung der Kosten, der

Größe und des Herstellungsaufwandes der' Anordnung. 35

In Anbetracht dessen 1st die Erfindung auf Maßnahmen

y ι

gerichtet, die dazu verwendet werden können, eine Anordnung von optischen Gradientenfasern mit nahezu dem zwei- bis dreifachen Lichtsammlungsvermögen derselben herkömmlichen Faseranordnung zu schaffen, die in elektrostatischen Druckern anwendbar ist, wo die abzubildende Lichtquelle aus einer Kathodenstrahlröhre (CRT) oder einer LED-Anordnung besteht. Die Erfindung kann auch in jedem Bildübertragungssystem verwendet werden, bei dem eine von einer Kathodenstrahlröhre oder einer LED-Anordnung herrührende Linie abzubilden ist, wie beispielsweise fotografischen CRT-AufZeichnungsgeräten.

Die Erfindung schafft demzufolge eine Verbesserung bei einer Gradientenfaseroptik, die mindestens eine Reihe von bildübertragenden optischen Fasern aufweist, wobei die Fasern je ein Eingangs- und Ausgangsende aufweisen.

Die Verbesserung besteht in einem Paar einander

gegenüberstehender verspiegelter Flächen angrenzend an

sowohl das Reiheneingangsende als auch das -ausgangsende der Fasern, wodurch das Lichtsammlungsvermögen der optischen Gradientenfaseranordnung erhöht ist.

Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung und der Zeichnung, auf die bezüglich aller im Text nicht erwähnten Einzelheiten ausdrücklich verwiesen wird. Hierin zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht einer linienförmigen

oder punktförmigen Quelle auf der Achse einer einreihigen Anordnung von Gradientenfeisern nach dem Stande der Technik,

Fig. 2 eine der Fig. 1 entsprechende Ansicht mit

zusätzlichen verspiegelten Oberflächen an-

■: .BAD ORIGINAL

grenzend an das Reiheneingangs- und

-ausgangsende entsprechend der Erfindung und
Fig.3 eine teilweise aufgebrochene perspektivische Ansicht einer doppelreihigen Anordnung von

Gradientenfasern mit verspiegelten Flächen angrenzend an das Reiheneingangs- und-ausgangsende entsprechend der Erfindung.

Zur Beschreibung einer bevorzugien Ausführungsform der Erfindung wird auf die Zeichnung Bezug genommen, in deren Fig. 1 eine punktförmige oder linienförmige Lichtquelle 10 auf der Achse einer einreihigen Anordnung von Gradientenfasern 12 gemäß dem Stand der Technik dargestellt ist. Daraus ist ersichtlich, daß das Bild 14 nur das innerhalb des Winkels a ausgestrahlte Licht enthält, während alle jenseits dieses Winkels liegenden Strahlen verlorengehen.

Demgegenüber ist in Fig. 2 dargestellt, wie durch die Hinzufügung verspiegelter Flächen, die angrenzend an das Reiheneingangs- und-ausgangsende angeordnet sind, das Lichtsammlungsvermögen der Fasern .12 erhöht wird. Ein Paar von gemäß Fig. 2 angeordneten Eingangsspiegeln 16 bzw. 18 erzeugt scheinbare Lichtquellen bei B und C, deren Strahlen durch die Faser 12 gesammelt werden. Es ist zu beachten, daß die scheinbar von B und C ausgehenden Strahlen bei Abwesenheit der verspiegelten Flächen 16 und 18 nicht gesammelt würden. Am Ausgangsende der

30Faser 12 ist ein Paar von Spiegeln 20 und 22 angeordnet. Die auslaufenden Strahlen, die anderenfalls (das heißt bei ausschließlicher Anwesenheit der Spiegel 16 und 185 Bilder bei B¹ und C bilden würden, werden durch das zweite Paar der Spiegel 20 und 22 abgelenkt und bei A¹ überlagert. Da

³⁵das Bild bei A¹ von A, B und C herrührendes Licht enthält, ist der Durchsatz der Anordnung erhöht. Da aber das von den

scheinbaren QuelLen bei B und C ausgehende Licht nicht ganz so hell ist wie das von der punktförmigen oder linienförmigen Lichtquelle A ausgehende Licht, ist das Bild bei A¹ nicht ganz dreimal so hell, wie es 'ohne den Einschluß der Spiegel 16, 18, 20 und 22 wäre, sondern im Falle der in Fig. 2 dargestellten einreihigen Anordnung von Fasern L2 vielmehr ungefähr 2,5mal so hell, wie es ohne die vier Spiegel 16, 18, 20 und 22 wäre.

in Fig. 3 ist eine Vielzahl von optischen Gradientenfasern 12 dargestellt, die in zwei seitlich versetzten Reihen 24 und 26 angeordnet sind und durch ein Kunstharz oder ein anderes geeignetes Bindemittel 28 zusammengehalten sind. Beidseits der Fasern 12 ist ein Paar von Stützblöcken 30 und 32 zur Halterung eines Paars von Eingangsspiegeln 34 und 36 und eines Paars von Ausgangsspiegeln 38 und 40 angeordnet.

Versuchsergebnisse haben gezeigt, daß die mit der in Fig. 3 dargestellten zweireihigen Anordnung erzielte Steigerung des Lichtdurchsatzes fast dieselbe ist, wie die mit der in Fig. 2 dargestellten einreihigen Anordnung. Allgemein tritt jedoch eine geringfügige Abnahme im Zuwachs des Lichtsammlungsvermögens einer optischen Gradientenfaseranordnung in dem Maße auf, wie die Anzahl der Reihen von Fasern erhöht wird, wobei jedoch diese Abnahme sehr gering ist.

Verzeichnis der Bezugszeichen

ρ- Optische Gradientenfaseranordnung mit erhöhtem

Wirkungsgrad

10 Lichtquelle 12 Gradientenfaser 14 Bild
16,18 Eingangsspiegel

B,C scheinbare Lichtquellen 20,22 Spiegel
B¹ ,C Bilder

A¹ Bild
24,26 seitlich versetzte Reihen von Pasern

28 Bindemittel 2Q 30,32 Stützblöcke

34,36 Exngangsspiegel 38,40 Ausgangsspxegel

Claims

Patentansprüche :

1. Optische Gradientenfaseranordnung mit mindestens einer Reihe von bildübertragenden optischen Fasern, '.die jeweils ein Eingangs- und ein Ausgang.sende aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß als Verbesserung je ein Paar (16, 18; 20, 22)von gegenüberliegenden verspiegelten Flächen angrenzend an das Reiheneingangs- und das Reihenausgangsende der Fasern (12) angeordnet ist, wodurch das Lichtsammlungsvermögen der optischen Gradientenfaseranordnung erhöht ist.

2. Optische Gradientenfaseranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Reihen (24, 26) von optischen Fasern (12) vorgesehen sind, die in einer versetzten Reihenanordnung dicht aneinander gebündelt sind.

3. Optische Gradientenfaseranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zuwachs des Lichtsammlungsvermögens in der Größenordnung des l,5fachen Lichtsammlungsvermögens der optischen Faseranordnung in Abwesenheit der Verbesserung liegt.