DE2235821A1 - FIBER OPTICAL VIEWING SYSTEM - Google Patents

Description

FaseroPtisches Betrachtungssystem. Fiber optic viewing system.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein faseroptisches Botrachtungssystem, das unter anderem ein optisches Objektiv, eine bildempfangende und -verstärkende Elektronen -röhre, ein biegsames Lichtleitfaserbündel und ein Okular ent -hält. Das neue faseroptische Betrachtungssystem ist dadurch gekennzeichnet, daß das biegsame Lichtleitfaserbündel einen erheblich kleineren Querschnitt aufseist als die Bilder, die von der Biliverstärkerröhre ausgesandt werden, und daß konisch zulaufende, bildübertragende Lichtleitfaserbündel einerseits mit dem einen Ende des biegsamen Faserbündels und der Verstärkungsröhre und andererseits mit dem anderen Ende des biegsamen Faserbündels und dem Okular optisch verbunden sind, um einerseits die Größe des von der Röhre ausgesandten Bildes auf mindestens die Querschnittsgröße des biegsamen Faserbündels zu reduzieren und andererseits das von dem biegsamen Faserbündel ausgesandte Bild zur Betrachtung im Okular zu vergrößern. The present invention relates to a fiber optic delivery system, that includes an optical lens, an image receiving and amplifying one Includes an electron tube, a flexible fiber optic bundle and an eyepiece. The new fiber optic viewing system is characterized in that the flexible The fiber optic bundle has a considerably smaller cross-section than the pictures, which are sent out by the biliver amplifier tube, and that conical, image-transmitting Optical fiber bundle on the one hand with one end of the flexible fiber bundle and the reinforcement tube and on the other hand with the other end of the flexible fiber bundle and the eyepiece are optically connected to match the size of the tube sent image to at least the cross-sectional size of the flexible fiber bundle and on the other hand the image emitted by the flexible fiber bundle to be enlarged for viewing in the eyepiece.

Faseroptische Systeme, d.h., optische Systeme unter Verwendung von Lichtleitfasern, auch "Fiberskope" genannt, erforderten bisher, daß das biegsame Lichtleitfaserbündel in jedem Falle einen Querschnit aufwies, der mindestens der Größe des von dem Objektiv emJi'angenen Bildes entsprach, wenn das gesamte Bild zum Betrachtungsende des Systems übertragen werden sollte. Fiber optic systems, i.e., optical systems using Optical fibers, also called "fiberscopes", required until now, that the flexible optical fiber bundle in each case had a cross section that corresponded to at least the size of the image received by the lens, if that entire image should be transmitted to the viewing end of the system.

Deshalb müssen in allen Fällen, in denen das von dem Objektiv eines faseroptischen Systems abgebildete Bild groß ist, d.h. sein Durchmesser in der Größenordnung von 25 mm liegt, die biegsamen Lichtleitfaserbündel so dick sein, daß sie schwer, unnachgiebig und teuer werden. Ziel der vorliegenden Erfindung ist ein faseroptisches Instrument, bei dem zum ersten Male die Dioke seines biegsamen Lichtleitfaserbündels zum Zwecke der Verbesserung der Biegsamkeit und der Verringerung des Gewichts und der Kosten stark reduziert ist, ohne daß die Gesamtgröße des zu empfangenden und von dem Instrument zu übertragenden Bildes verringert wird. Therefore, in all cases in which the lens has a fiber optic system is large, i.e. its diameter in the order of magnitude of 25 mm, the flexible optical fiber bundles are so thick that they are difficult to become intransigent and expensive. The present invention aims to provide a fiber optic Instrument in which for the first time the dioke of its flexible fiber optic bundle for the purpose of improving flexibility and reducing weight and the cost is greatly reduced without affecting the overall size of the received and image to be transmitted by the instrument is reduced.

Dieses Ziel wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß konisch zulaufende Lichtleitfaserbündel mit dem bildempfangenden Ende einerseits und mit dem bildaussendenden Ende andererseits eines Fiberskops (eines längllchen, biegsamen Lichtleit -faserbündels) verbunden sind, das einen für Lichtleitzwecke ausreichenden, minimalen Querschnitt aufweist. Die konisch zulaufenden Lichtleitfaserbündel sind mit dem Fiberskop über ein Immersionsöl verbunden, das Reflexionsverluste an den Verbindungs -stellen auf einen Minimalwert herabsetzt. Die größeren End -flächen der konisch zulaufenden Lichtleitfaserbündel haben eine Größe, die mindestens der Größe des Bildes entspricht, das empfangen und von dem gesamten faseroptischen Instrument übertragen werden soll. Auf diese Weise wird ein Bild, das von dem einen konisch zulaufenden Faserbündel empfangen wird, in der Größe auf die Querschnittsgröße des Fiberskop oder noch stärker reduziert und durch das Fiberskop in das andere konisch zulaufende Faserbündel übertragen, wo es zur Betrachtung im Okular des Systems wieder vergrößert wird. This goal is achieved according to the invention that tapered Optical fiber bundle with the image receiving end on the one hand and with the image emitting end End of the other end of a fiberscope (an elongated, flexible bundle of optical fibers) are connected that have a minimum cross-section that is sufficient for light guiding purposes having. The tapered fiber optic bundles are over to the fiberscope an immersion oil connected, the reflection losses at the connection points on decreases a minimum value. The larger end surfaces of the tapered Optical fiber bundles have a size at least equal to the size of the image, that is to be received and transmitted by the entire fiber optic instrument. This creates an image of the one tapered fiber bundle is received in size to the cross-sectional size of the fiberscope or even greater reduced and transferred through the fiberscope into the other tapered fiber bundle, where it is enlarged again for viewing in the system's eyepiece.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläuterms Figur 1 ist ein teilveise-auseinandergezogener Längsschnitt durch ein faseroptisches Betrachtungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung, und Figur 2 ist ein Schnitt durch ein konisch zulaufendes Lichtleitfaserbündel gemäB einer anderen Ausführungsform der Erfindung. The invention is explained in more detail with reference to the drawing in FIG. 1 is a partially exploded longitudinal section through a fiber optic viewing system in accordance with the present invention, and Figure 2 is a section through a conical incoming optical fiber bundle according to another embodiment of the invention.

Wie Figur 1 zeigt, besteht das faseroptische Betracht tungssystem 10 aus einem optischen Objektiv 12 und einem Bildverstärker 14. Der letztere besteht aus mindestens einer, vorzugsweise jedoch aus drei oder mehr Kaskadenverstärkerröhren 16, wie sie z.B. im US-Patent 3 141 105 beschrieben sind. Die Linsen 18 des Objektivs 12 sind in einer Art und Weise angeordnet, wie sie für Projektionsoptiken üblich sind, die ein Bild eines entfernten Objekts innerhalb des Systems 10 abbilden sollen. Im vorliegenden Falle wird das Bild auf der bildempfangenden Fläche 20 des Bildverstärkers 14 abgebildet, in seiner Intensität verstärkt und an der Fläche 22 des Verstärkers ausgestrahlt. Auf diese Weise können Bilder von Gegenständen mit geringer Leuchtkraft , wie z.B. Sternlicht, auf der Flä -che 22 in einer Lichtintensität und Auflösung beobachtet werden, die. mit denen eines Bildes vergleichbar sind, das -vom Objektiv 12 allein bei normalem Tageslicht abgebildet wird. As Figure 1 shows, there is the fiber optic viewing system 10 from an optical lens 12 and an image intensifier 14. The latter consists from at least one, but preferably from three or more cascade amplifier tubes 16, such as described in U.S. Patent 3,141,105. The lenses 18 of the objective 12 are arranged in a manner that is customary for projection optics intended to map an image of a remote object within system 10. In the present case, the image is on the image receiving surface 20 of the image intensifier 14 shown, amplified in its intensity and on the surface 22 of the amplifier broadcast. In this way you can take pictures of objects with low luminosity , such as star light, on the surface 22 in a light intensity and resolution be observed that. comparable to those of an image, the -of the lens 12 is shown in normal daylight alone.

Damit insbesondere optische Bilder über erhebliche Entfernungen, z.B. über 1 Meter und mehr auf einen entfernt gelegenen Beobachtungspunkt übertragen werden können, wird erfindungsgemäß ein Fiberskop (biegsames Lichtleitfaserbündel) verwendet, das einen erheblich geringeren Durchmesser hat als das Bild, das uebertragen werden soll, wodurch die Größe, das Ge -wicht und die Kosten des Betrachtungssystems drastisch ver -ringert werden und seine Biegsamkeit vergrößert wird. So that especially optical images over considerable distances, E.g. transmitted over 1 meter and more to a remote observation point can be, is according to the invention a fiberscope (flexible bundle of optical fibers) is used, which has a considerably smaller diameter than the image that is transmitted should be, thereby reducing the size, weight and cost of the viewing system can be drastically reduced and its flexibility is increased.

Erfindungsgemäß wird in dem System 10 ein konisch zulaufendes Lichtleitfaserbündel 24 so angeordnet, daß es mit seiner größeren, bildempfangenden Endfläche 26 plan gegen die Fläche 22 des Verstärkers 14 und mit seiner bildaussendenden Fläche 28 plan gegen das eine Ende 30 des Fiberskops 32 stößt. According to the invention, a conically tapering optical fiber bundle is used in the system 10 24 arranged so that it is flat with its larger, image-receiving end surface 26 against the surface 22 of the amplifier 14 and with its image-emitting surface 28 flat against one end 30 of the fiberscope 32 abuts.

Einzelheiten über die Konstruktion und Funktion von Lichtleitfaserbündeln, konisch zulaufenden Lichtleitfaserbündeln und biegsamen Lichtleitfaserbündeln können den US-Patentschriften 2 992 587, 2 992 517 und 3 033 731 entnommen werden.Details of the construction and function of fiber optic bundles, tapered optical fiber bundles and flexible optical fiber bundles can U.S. Patents 2,992,587, 2,992,517 and 3,033,731.

Das bildempfangende Ende 30 des Fiberskops 32 ist mittels einer Ummantelung 36, in welche es einzementiert oder anderweitig eingebaut ist, in die Fassung 34 des Systems 10 einmontiert. Ein dünner Film aus Immersionsöl (z.B. klarem Mineral-oder Erdöl) ist zwischen den Flächen 28 und 30 des Fiberskops 32 und des konisch zulaufenden Bündels 24 sowie zwischen den F1ächen 26 und 22 des konisch zulaufenden Bündel. und der VerstErkerröhrenkombination 16 angeordnet. Damit wird ine optische Verbindung zwischen diesen Flächen erreicht, die Reflexionsverluste vermindert. Alle Flächen 22, 26 und 30 werden durch eine einen Teil der Ummantelung 36 bildende, unter Federdruck stehende Manschette 38 innerhalb der Fassung 34 in Berührung miteinander gehalten. The image receiving end 30 of the fiberscope 32 is sheathed 36 into which it is cemented or otherwise built into the socket 34 of the system 10 installed. A thin film of immersion oil (e.g. clear mineral or Petroleum) is between the surfaces 28 and 30 of the fiberscope 32 and the tapered one Bundle 24 and between the F1 surfaces 26 and 22 of the tapered bundle. and the amplifier tube combination 16 is arranged. This creates an optical connection reached between these surfaces, which reduces reflection losses. All surfaces 22, 26 and 30 are formed by a part of the casing 36, under spring pressure standing cuff 38 held within the socket 34 in contact with one another.

Federn 40 pressen die Manschette 38 und die Ummantelung 36 ständig gegen die Fläche 22 des Bildverstärkers 14. Der Verstärker 14 ist gegen Längsbewegung innerhalb seines Gehäuses 42 gesichert und das Gehäuse 42 wiederum ist mit der festen Außen wandung 35 der Fassung 34 verbunden In seiner Verlängerung außerhalb der Passung 34 in Richtung zum Betrachtungsende 48 des Systems 10 ist der biegsame Zwischenteil 50 des Fiberskops 32 gegen Verschmutzung und Beschädigung durch eine biegsame Hülle 52 aus Gewebe, Kunststoff, gelenkigen Metallgliedern oder ähnlichem material geschützkO Das Fiberskop 32 erstreckt sich dann bis in die Endfassung 54 des Systems, wobei sein Ende 56 in die Fassung 54 einzementiert oder anderweitig einmontiert ist Die lichtaussendende Endfläche 58 des Fiberskops 32 ist (zoBo mittels eines dünnen Films aus geeignetem Immersionsöl) mit der kleineren Endfläche des konisch zulaufenden Lichtleitfaserbündels 60 optisch verbunden Das Bündel 60 entspricht bei der hier gezeigten Ausführungsforin in Größe und Gestalt dem Bündel 24o Das ündel 60 vergrößert deshalb die von dem-Piberskop 32 empfangenen optischen Bilder in einem Maße, daß deren Größe der der ursprünglich von Fläche 22 des Verstärkers 14 ausgesandten Bilder entspricht Das auf der Fläche 64 des konisch zulaufenden Bündels 60 abgebildete, vergrößerte optische Bild wird in seiner Gesamtheit durch das Okular 62 betrachtet. Springs 40 constantly press the collar 38 and the sheath 36 against surface 22 of image intensifier 14. The intensifier 14 is secured against longitudinal movement within its housing 42 and the housing 42 in turn is connected to the fixed outer wall 35 of the socket 34 in its extension is outside of the fit 34 toward the viewing end 48 of the system 10 the flexible intermediate part 50 of the fiberscope 32 against dirt and damage by a flexible sheath 52 made of fabric, plastic, articulated metal links or Similar material protection cover The fiberscope 32 then extends into the end version 54 of the system, with its end 56 cemented into socket 54 or otherwise The light-emitting end face 58 of the fiberscope 32 is (zoBo by means of a thin film of suitable immersion oil) with the smaller end face of the tapered optical fiber bundle 60 optically connected. The bundle 60 corresponds to in the embodiment shown here in size and shape the bundle 24o Das Undel 60 therefore enlarges the optical images received by the piberscope 32 to an extent that their size is that of the original area 22 of the amplifier 14 emitted images corresponds to that on the surface 64 of the tapered Bundle 60 depicted, enlarged optical image is shown in its entirety the eyepiece 62 viewed.

Eine stärkere oder schwächere Vergrößerung de von der Fläche 58 des Fiberskops 32 ausgestrahlten Bilder kann dadurch erreicht werden, daß das konisch zulaufende iiichtleitfaserbündel durch ein solches ersetzt wird dessen abstrahlende Fläche 64 größer oder kleiner ist als die Fläche 26 des Bündels 24o Licht leitfaserbündel 66 (Fig. 2) ist ein Beispiel für ein konisch zulaufendes Bündel, dessen bildaussendende Fläche 68 größer als die bildempfangende Fläche 26 des Bündels 24 ist. Bündel 66 kann deshalb anstelle von Bündel 60 eingesetzt erden, wenn ein größeres Bild zur Betrachtung durch die Linsen des Okulars 62 oder ein anderes Okular erwünscht ist. A greater or lesser magnification de of the surface 58 of the Fiberscope 32 broadcast images can be achieved by making the conical tapering optical fiber bundle is replaced by one whose radiating one Area 64 is larger or smaller than the area 26 of the bundle 24o optical fiber bundle 66 (Fig. 2) is an example of a tapered bundle whose image emitting Area 68 is larger than the image receiving area 26 of the bundle 24. Bundle 66 can therefore be used instead of bundle 60 if a bigger Image desirable for viewing through the lenses of eyepiece 62 or other eyepiece is.

Die Bilder a t der Fläche 64 oder 68 des Bündels 60 oder 66 können übrigen auch direkt, d.h. ohne Okular 62, und/oder ohne Verwendung von Bündeln 60 oder 66 betrachtet werden. Die Fläche 58 des Fiberskops 32 kann direkt oder mit Hilfe eines Vergrößerungsokulars, wie z.B. Okular 62 betrachtet werden. The images a t of the area 64 or 68 of the bundle 60 or 66 can the rest also directly, i.e. without eyepiece 62, and / or without the use of bundles 60 or 66. The surface 58 of the fiberscope 32 can be directly or with A magnifying eyepiece, such as eyepiece 62, can be viewed.

Claims (8)

PatentanspruchexClaim ex 1. Faseroptisches Betrachtungssystem,-das Vorrichtungen sur Abbildung optischer Bilder entfernter Objekte innerhalb des Systems, ei längliches, biegsames Lichtleitfaserbündel zur Übertragung solcher Bilder durch das System und Vorrich -tungen zur Betraohtung der übertragenen Bilder aufseistp gekennzeichnet durch mindestens ein konisch zulaufendes, bildübertragendes Lichtleitfaserbündel, das mit dem einen Ende dieses biegsamen Faserbündels optisch verbunden ist und eine bildleitende Fläche von erheblich größerem Querschnitt als dem dieses biegsamen Faserbündels aufweist die von der Verbindungs stelle mit die sein biegsamen Faserbündel abgewandt und an der Stelle liegt, an der diese optischen Bilder in dem System abgebildet werden. 1. Fiber optic viewing system, the devices on the picture optical images of distant objects within the system, elongated, flexible Optical fiber bundle for the transmission of such images through the system and device -tungen for the crediting of the transmitted images onseistp marked by at least a tapered, image-transmitting optical fiber bundle, which with one The end of this flexible fiber bundle is optically connected and an image-conducting surface of considerably larger cross-section than that of this flexible fiber bundle from the point of connection with which his flexible fiber bundle turned away and lies at the point at which these optical images are mapped in the system. 2. Betsachungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekenn -zeichnet, daß zwischen-den einander gegenüberliegenden Flächen des optisch miteinander verbundenen biegsamen Lichtleitfaser -bündels und des konisch zulaufenden Lichtleitfaserbündels ein dünner Film aus Immersionsöl angeordnet ist0 2. Betachungssystem according to claim 1, characterized in that between-the opposing surfaces of the optically interconnected flexible optical fiber bundle and the tapered optical fiber bundle a thin film of immersion oil is arranged0 3. Betrachtungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einander entsprechenden Flächen dieses biegsamen Lichtfaserbündels und dieses konisch zulaufenden Faserbündels an ihren Verbindungsebenen im wesentlichen von gleicher Größe und Gestalt sind.3. Viewing system according to claim 1, characterized in that the corresponding surfaces of this flexible Light fiber bundle and this tapered fiber bundle at their connecting planes are of substantially the same size and shape. 4. Betrachtungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es ein zweites konisch zulaufendes Lichtleitfaserbündel aufweist, das mit der anderen Endfläche dieses biegsamen Faserbündels optisch verbunden ist und eine bildleitende Fläche von erheblich größerem Querschnitt als dem dieses biegsamen Faserbündels besitzt, die entgegengesetzt zu der Verbindungsstelle mit dem biegsamen Faserbündel und an einer solchen Stelle liegt, daß sie die durch das System übertragenen Bilder abbildet. 4. Viewing system according to claim 1, characterized in that it has a second tapered fiber optic bundle that coincides with the other End face of this flexible fiber bundle is optically connected and an image-conducting Area of considerably larger cross-section than that of this flexible fiber bundle which is opposite to the junction with the flexible fiber bundle and is in such a location that it can view the images transmitted through the system maps. 5. Betrachtungssystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die größeren Endflächen dieser konisch zu -laufenden Lichtleitfaserbündel im wesentlichen von gleicher Größe und Gestalt sind. 5. Viewing system according to claim 4, characterized in that the larger end faces of these conical-running optical fiber bundles essentially are of the same size and shape. 6. Betrachtungssystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die größeren Endflächen dieser konisch zulaufenden Lichtleitfaserbündel von erheblich unterschiedlicher Querschnittsgröße sind. 6. Viewing system according to claim 4, characterized in that the larger end faces of these tapered optical fiber bundles of considerable are of different cross-sectional size. 7. Betrachtungssystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die größere Endfläche des konisch zulaufenden Lichtleitfaserbündels, das als erstes die innerhalb des Systems abgebildeten Bilder empfängt, größer als die bildaussendende Fläche des zweiten konisch. zulaufenden Faserbündels ist. 7. Viewing system according to claim 6, characterized in that the larger end face of the tapered optical fiber bundle, the first the images imaged within the system receives larger than the image sent out Surface of the second conical. incoming fiber bundle is. 8. Betrachtungssystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die größere Endfläche des konisch zulaufenden Lichtleitfaserbündels, das als erstes die innerhalb des Systems abgebildeten Bilder empfängt, kleiner als die bildaus -sendende Fläche des zweiten konisch zulauf enden Faserbündels ist. 8. Viewing system according to claim 6, characterized in that the larger end face of the tapered Optical fiber bundle, that is the first to receive the images displayed within the system, smaller than is the image-emitting surface of the second tapered fiber bundle. L e e r s e i t eL e r s e i t e