Фовеальный инвертор изображения

Проводящий изображение волоконно-оптический жгут продолжается вдоль центральной оси жгута между торцами ввода изображения и вывода изображения. Жгут закручен на всем протяжении части его длины так, что изображение, вводимое в торец ввода изображения, смещается по углу вокруг центральной оси жгута до вывода через торец вывода изображения. Каждое составляющее часть целого оптическое волокно включает в себя оболочку с диаметром оболочки, соответствующим диаметру этого волокна, и сердцевину с диаметром сердцевины. Отношением диаметра сердцевины к диаметру оболочки определяется отношение диаметров сердцевины и оболочки, относящееся к каждому волокну. В различных вариантах осуществления по меньшей мере один из диаметра волокна и отношения диаметров сердцевины и оболочки изменяется в зависимости от радиального смещения волокна от центральной оси жгута. Технический результат – обеспечение возможности нетрудного перевертывания изображения при относительно небольшой длине жгута с одновременным нежелательным ухудшением периферийного изображения. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 6 ил.

 

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Передача изображений и, в более широком смысле, электромагнитных волн по жгутам, состоящим из прилегающих сплавленных оптических волокон, является общепринятой в данной области техники. Проводники изображения, такие как инверторы (то есть, инверторы изображения), сужающиеся световоды и прямоточные световоды, хорошо известны специалистам-практикам в области оптических волокон. В качестве не создающих ограничений примеров можно указать, что проводники изображения из сплавленных оптических волокон находят широкое применение в качестве компонентов в таких устройствах, как очки ночного видения, прицелы, детекторы рентгеновского излучения и аппаратура для получения изображений в медицине.

В основных способах изготовления каждого из примеров, перечисленных выше, имеются общие этапы. Например, в большинстве случаев основным проводником изображения из сплавленных оптических волокон является линейный проводник с передачей изображения «один к одному», имеющий торец ввода (например, приема изображения) и торец вывода (например, излучения изображения). Свет, отражающийся от объекта вблизи торца ввода, входит в торец ввода в виде изображения. Изображение проходит по проводнику и выходит с торца вывода, где воспринимается детекторным устройством или глазом человека. В случае простого проводника с передачей изображения «один к одному» изображение выходит с торца вывода без преднамеренного изменения. Например, изображение не увеличивается, не уменьшается и не смещается по углу вокруг продольной оси проводника.

Что касается фиг. 1А и 1В, то, как известно из предшествующего уровня техники, основной проводник изображения с передачей изображения «один к одному» (фиг. 1А) является промежуточным продуктом при изготовлении инвертора (фиг. 1В). Для изготовления инвертора проводник с передачей изображения «один к одному» нагревают до надлежащей температуры. Затем один конец проводника смещают по углу (то есть, закручивают вокруг продольной оси проводника относительно противоположного конца. В случае инвертора один конец закручивают на 180° относительно другого конца. При надлежащем контроле и исполнении этим процессом получают инвертор, в котором сохраняется конфигурация торца на каждом из входного и выходного концов, но в котором один конец перевернут относительно другого. Соответственно, изображение, поступающее на торец приема изображения, поворачивается по мере того, как оно проходит по входящим в состав волокнам в сплавленном жгуте, и выходит перевернутым на торце излучения изображения.

Нетрудно понять, что, когда нагретый жгут закручивают, чтобы получать смещение по углу одного конца относительно противоположного конца вокруг продольной оси проводника, входящие в состав волокна в жгуте растягиваются в продольном направлении. Кроме того, волокна, которые находятся ближе к периферии, растягиваются в большей степени, чем волокна, которые находятся ближе к центру. В результате, диаметр волокон, находящихся ближе к периферии, понижается более резко, чем диаметр волокон, более близких к центру, особенно в центральных областях по длине их. Вследствие того, что в соответствии с традиционными способами изготовления все размеры поперечных сечений составляющих части целого волокон жгута являются одинаковыми, периферийные волокна иногда растягиваются и сокращаются до такой степени, что это отрицательно влияет на их способность к эффективной передаче света, что приводит к появлению нежелательных эффектов при отображении, включая виньетирование. Один способ исключения сокращения периферийных волокон, ухудшающего изображение, заключается в закручивании жгута до требуемого угла на протяжении большей длины жгута. Однако это приводит к жгутам, которые могут быть очень длинными, тяжелыми и неудобными для использования в предполагаемых условиях или областях применения.

Соответственно, имеется необходимость в сплавленном волоконном жгуте и способе изготовления инвертора на его основе, в котором перевертывание изображения является нетрудным при относительно небольшой длине жгута и в то же время исключается нежелательное ухудшение периферийного изображения, ассоциируемое с предшествующими инверторами на основе сплавленного жгута.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Согласно иллюстративному варианту осуществления проводящий изображение волоконно-оптический жгут продолжается в продольном направлении вдоль центральной оси жгута между торцом ввода изображения и торцом вывода изображения. Между противоположными торцами ввода и вывода изображения протянуто множество взаимно сплавленных и прилегающих, составляющих части целого оптических волокон. Каждое составляющее часть целого оптическое волокно имеет первый торец, совпадающий с торцом ввода изображения, и второй торец, совпадающий с торцом вывода изображения. В различных вариантах осуществления каждое составляющее часть целого оптическое волокно сконфигурировано как волокно для передачи изображения, способное передавать бесконечно малую часть входного изображения между торцами ввода изображения и вывода изображения. Кроме того, волоконно-оптический жгут закручен вокруг центральной оси и на всем протяжении части его длины так, что изображение, вводимое в торец ввода изображения, смещается по углу вокруг центральной оси жгута до вывода через торец вывода изображения.

В соответствии с общим правилом каждое составляющее часть целого оптическое волокно включает в себя обладающую оптическим пропусканием сердцевину, вокруг которой имеется сжатая и сплавленная с ней оптическая оболочка, при этом сердцевина и оболочка имеют относительные показатели преломления, которые способствуют распространению электромагнитных волн по сердцевине с помощью полного внутреннего отражения. Оболочка характеризуется диаметром оболочки, который соответствует диаметру волокна, тогда как сердцевина характеризуется диаметром сердцевины. Отношением диаметра сердцевины к диаметру оболочки определяется отношение диаметров сердцевины и оболочки, относящееся к каждому волокну.

В некоторых версиях диаметры составляющих части целого оптических волокон возрастают в зависимости от радиального смещения от центральной оси жгута. То есть, как видно в выбранном поперечном сечении жгута, полученном ортогонально к центральной оси жгута, оптические волокна, более близкие к внешней границе жгута, имеют большие диаметры волокон, чем оптические волокна, более близкие к центральной оси жгута.

В каждом из некоторых альтернативных вариантов осуществления отношения диаметров сердцевины и оболочки составляющих части целого оптических волокон изменяются в зависимости от радиального смещения от центральной оси жгута. То есть, оптические волокна вблизи центральной оси жгута имеют отношения диаметров сердцевины и оболочки, сильно отличающиеся от отношений диаметров сердцевины и оболочки оптических волокон, расположенных на большем радиальном расстоянии от центральной оси жгута. В по меньшей мере одной версии, как видно в поперечном сечении жгута, полученном ортогонально к центральной оси жгута, отношения диаметров сердцевины и оболочки множества составляющих части целого оптических волокон сконфигурированы так, что понижаются в зависимости от радиального смещения от центральной оси жгута. В еще более конкретных альтернативных версиях, в которых отношения диаметров сердцевины и оболочки изменяются в зависимости от радиального положения относительно центральной оси жгута, диаметры составляющих части целого оптических волокон могут быть сконфигурированы в одном случае так, что остаются постоянными в зависимости от радиального смещения от центральной оси жгута, а в другом случае так, что изменяются в зависимости от радиального смещения от центральной оси жгута.

Характерные варианты осуществления более полно описываются и показываются в нижеследующем подробном описании и на сопровождающих чертежах.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

На чертежах:

фиг. 1А - вид линейного сплавленного проводника изображения из предшествующего уровня техники, который также называется «прямоточным» проводником;

фиг. 1В - вид сплавленного волоконно-оптического, инвертирующего изображение проводника из предшествующего уровня техники;

фиг. 2 - схематичное поперечное сечение волоконно-оптического жгута, в том числе и инвертирующего изображение волоконно-оптического жгута, в котором согласно аспектам осуществления настоящего изобретения диаметр волокон изменяется в зависимости от радиального смещения от центральной оси жгута;

фиг. 2А - перспективный вид сбоку инвертирующего изображение волоконно-оптического жгута, изготовленного в соответствии с настоящим изобретением;

фиг. 3 - схематичное поперечное сечение инвертирующего изображение волоконно-оптического жгута, в котором диаметр волокон является постоянным, но диаметр сердцевин изменяется в зависимости от радиального смещения от центральной оси жгута; и

фиг. 4 - схематичное поперечное сечение альтернативного, инвертирующего изображение волоконно-оптического жгута, в котором диаметр волокон является постоянным, но диаметр сердцевин изменяется в зависимости от радиального смещения от центральной оси жгута.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

Нижеследующее описание различным образом реализуемых фовеальных инверторов изображения и способов изготовления их является по существу иллюстрирующим и не предполагается ограничивающим изобретение или его применение при использовании. Соответственно, различные реализации, аспекты, версии и варианты осуществления, описанные в разделах, относящихся к сущности изобретения и подробному описанию, являются по существу не создающими ограничений примерами, попадающими в объем прилагаемой формулы изобретения, и не предназначены для определения максимального объема притязаний.

Многие из этапов, относящихся к изготовлению стандартного сплавленного волоконно-оптического жгута, включая частный случай инвертора изображения на основе сплавленного жгута, применимы к изготовлению волоконно-оптических жгутов и инверторов изображения в пределах объема и цели настоящего изобретения. Эти этапы были кратко сформулированы в разделе, относящемся к уровню техники, с обращением к фиг. 1А и 1В. В соответствии с этим основное обращение делается к фиг. 2 для описания основных различий между стандартными сплавленными волоконно-оптическими жгутами, в том числе инверторами изображения на основе стандартного сплавленного жгута, и фовеальными волоконно-оптическими жгутами и инверторами изображения в пределах объема и цели настоящего изобретения, определенными в формуле изобретения, прилагаемой к этому документу. В тех случаях, когда стандартные волоконно-оптические жгуты из фиг. 1А и 1В включают в себя такие же элементы, как в вариантах осуществления в пределах объема изобретения, они могут быть упомянуты для обеспечения раскрытия.

На фиг. 2 схематично показано поперечное сечение жесткого проводящего изображение волоконно-оптического жгута, содержащего множество составляющих части целого оптических волокон 20 и продолжающегося в продольном направлении вдоль центральной оси А_СВ жгута между торцами 16 и 18 ввода изображения и вывода изображения. Каждое оптическое волокно 20 включает в себя сердцевину 22 и оболочку 24, продолжающуюся между первым торцом 26 волокна и вторым торцом 28 волокна, совпадающими, соответственно, с торцами 16 и 18 ввода изображения и вывода изображения волоконно-оптического жгута 10.

В различных аспектах сердцевина 22 и оболочка 24 содержат обладающие оптическим пропусканием материалы с различными показателями преломления, что, как известно в данной области техники, содействует внутреннему отражению. В альтернативных версиях по меньшей мере одна из сердцевины 22 и оболочки 24 содержит стекло. Однако в пределах объема и цели изобретения имеются варианты осуществления, в которых по меньшей мере одна из сердцевины 22 и оболочки 24 содержит полимерный материал (например, пластик). В иных вариантах, в которых по меньшей мере одна из сердцевины 22 и оболочки 24 изготовлена из полимера, оболочка 24 и сердцевина 22 каждого оптического волокна 20 могут быть соединены или склеены друг с другом, например сплавлением, что является обычным для стеклянных волокон, или альтернативным средством, таким как оптическая эпоксидная смола. Подобные альтернативные способы можно использовать для соединения друг с другом множества оптических волокон 20 в волоконно-оптическом жгуте 10. В дополнительных версиях оптические волокна 20, каждое из которых содержит по меньшей мере одно из стекла и полимера, могут удерживаться в соответствующих положениях в общем волоконно-оптическом жгуте 10 матрицей 30 независимо от материала, из которого оболочки 24 образованы. Матрица 30 может содержать, например, полимер, стекло и/или оптическую эпоксидную смолу.

Вследствие того, что рассматривается схематичное поперечное сечение, легко понять, что волоконно-оптический жгут 10 может быть либо прямоточным, либо инвертором изображения, поскольку плоские поперечные сечения сплавленных жгутов этих видов могут быть неразличимыми. Кроме того, хотя составляющие части целого оптические волокна 20 волоконно-оптического жгута 10 на фиг. 2 скомпонованы гексагонально, следует понимать, что общая концепция изобретения охватывает многочисленные альтернативные сборки скомпонованных волокон, такие как, например, но без ограничения ими, круговые/цилиндрические, квадратные, прямоугольные и т.д., и что скомпонованная сборка не является точным предметом новизны. Подобное замечание применимо к геометрии поперечного сечения самих составляющих части целого оптических волокон 20. В действительности, в дополнение к круговым/цилиндрическим, квадратным, прямоугольным, гексагональным и т.д. по меньшей мере в одном варианте осуществления предусматривается использование пятисторонних волокон 20 для обеспечения включения внутренних волокон экстрамурального поглощения (ЭМП) среди оптических волокон 20 в жгуте 10. Соответственно, и это важно, поскольку оптические волокна 20 и жгуты 10 могут иметь различные геометрии поперечного сечения, использование термина «диаметр» не означает наличия геометрии кругового поперечного сечения. Более конкретно, хотя «диаметр» в узком смысле понимается как наибольшая хорда, которая может быть расположена внутри кривой, задающей окружность, более техническое математическое определение этого термина применимо для этого описания и прилагаемой формулы изобретения. Например, хорды внутри квадратов, прямоугольников, шестиугольников и даже нерегулярных конфигураций также являются диаметрами. Соответственно, безотносительно к предшествующему пояснению в подробном описании, прилагаемой формуле изобретения или на чертежах в термин «диаметр» следует вкладывать более узкий смысл по сравнению с тем, который вкладывается в него при обычном употреблении и техническом математическом употреблении. Кроме того, во всех случаях, если не оговорено иное, «радиус» является половиной длины определенного диаметра.

Для концепции изобретения характерно включение в волоконно-оптический жгут 10 множества волоконных зон Z₁-Z_x, концентрически расположенных вокруг центральной оси А_СВ жгута, при этом Z₁ является волоконной зоной, расположенной ближе всего к центральной оси А_СВ жгута и/или включающей ее, и Z_x является самой удаленной от середины волоконной зоной (то есть, волоконной зоной, находящейся по радиусу на наибольшем расстоянии от центральной оси А_СВ жгута). Кроме того, волоконные зоны Z₁-Z_x заполнены оптическими волокнами 20, при этом диаметры D_F волокон зависят от зоны. Более конкретно, средний наружный диаметр D_F составляющих части целого оптических волокон 20 в первой волоконной зоне Z₁ меньше, чем средний наружный диаметр D_F составляющих части целого оптических волокон 20 в каждой волоконной зоне, более удаленной по радиусу от А_СВ. В более широком смысле, средний наружный диаметр D_F оптических волокон 20 в каждой волоконной зоне больше (более значительный), чем средний наружный диаметр D_F оптических волокон 20 в каждой волоконной зоне, более близкой к центральной оси А_СВ жгута, и меньше (менее значительный), чем средний наружный диаметр D_F оптических волокон 20 в каждой волоконной зоне, более удаленной по радиусу от центральной оси А_СВ жгута.

В качестве конкретного, не создающего ограничения примера показанный на фиг. 2 волоконно-оптический жгут 10 включает в себя четыре «волоконные зоны», обозначенные как Z₁, Z₂, Z₃ и Z₄ (x=4 в этом случае). Волоконная зона Z₁ (самая внутренняя «центральная зона») включает в себя оптические волокна 20, имеющие наименьшие диаметры D_F (например, 2,0-3,0 мкм). Волоконная зона Z₂ является первой зоной, концентрически расположенной вокруг волоконной зоны Z₁, и включает в себя оптические волокна 20 с несколько увеличенным, большим диаметром D_F (например, 3,0-6,0 мкм), чем диаметр оптических волокон 20 волоконной зоны Z₁. Вокруг волоконной зоны Z₂ концентрически расположена волоконная зона Z₃, которая состоит из оптических волокон 20 с еще большим диаметром D_F (например, 6,0-10,0 мкм). Самая удаленная от середины зона, волоконная зона Z₄, которая концентрически расположена вокруг волоконной зоны Z₃, включает в себя оптические волокна 20 с наибольшим наружным диаметром D_F в жгуте 10 (например, 10,0-12,0 мкм).

Что все еще касается поперечного сечения на фиг. 2, а в особенности увеличенного вида составляющего часть целого оптического волокна 20, то каждое оптическое волокно 20 независимо от волоконной зоны Z₁-Z_x, к которой одно относится, имеет сердцевину 22 с диаметром D_{сердцевины} и оболочку с диаметром D_{оболочки}. Поскольку по меньшей мере в некоторых вариантах осуществления он представляет собой «наружный диаметр» оболочки 24, который является релевантным и обозначается как диаметр оболочки, D_{оболочки}, в различных аспектах диаметр оболочки, D_{оболочки}, может рассматриваться как диаметр D_F волокна. Хотя сами диаметры D_F волокон возрастают в зависимости от волоконной зоны Z и радиуса R_B жгута, в любом случае различные варианты осуществления сконфигурированы таким образом, что отношение R_CC диаметров сердцевины и оболочки, определяемое как D_{сердцевины}/D_{оболочки}, сохраняется постоянным во всех волоконных зонах от Z₁ до Z_x.

Другой способ получения представления об отношении R_CC диаметров сердцевины и оболочки вытекает из смысла площади поперечного сечения составляющего часть целого оптического волокна 20, в котором каждая из сердцевины 22 и оболочки 24 представлена аналогичным образом. Например, рассмотрим первое и второе оптические волокна 20 с одним и тем же диаметром оболочки, D_{оболочки}. Если первое оптическое волокно 20 имеет диаметр оболочки, D_{оболочки}, который меньше, чем диаметр сердцевины, D_{сердцевины}, второго оптического волокна 20, то первое оптическое волокно 20 имеет меньшее отношение R_CC диаметров сердцевины и оболочки, чем второе оптическое волокно. Для оптического волокна 20 с определенным диаметром оболочки, D_{оболочки}, выраженное альтернативно повышение диаметра сердцевины, D_{сердцевины}, соответствует сердцевине 22, представляющей повышенное процентное содержание общей площади поперечного сечения оптического волокна 20, и оболочке 24, соответственно представляющей пониженное процентное содержание площади поперечного сечения оптического волокна 20.

Относительно образования волоконно-оптического жгута 10, в котором выходное изображение смещено по углу относительно входного изображения, должно быть понятно, что компоновка оптических волокон 20 для образования волоконного жгута 10, такого как на фиг. 2 и 2А, способствует получению большей «степени закручивания» вследствие больших диаметров оптических волокон 20 в волоконных зонах, более удаленных от центральной оси А_СВ жгута, хотя с очень возрастающим шагом во время закручивания, не сокращающихся до таких небольших диаметров D_F оптических волокон, которые отрицательно влияют на их способность пропускания света. Вследствие того, что «степень закручивания» может быть намного больше при использовании предложенного решения, инвертирующие изображение волоконно-оптические жгуты 10 можно выполнять с намного меньшей общей длиной. Кроме того, разрешение инвертированного изображения может быть сделано постоянным по всему диаметру D_B жгута без заметного ухудшения в зависимости от радиального смещения от центральной оси А_СВ жгута.

В соответствии с альтернативной конфигурацией диаметр D_F волокна поддерживается постоянным между волоконными зонами и по всей каждой волоконной зоне от Z₁ до Z_x, тогда как отношение R_CC диаметров сердцевины и оболочки изменяется в зависимости от волоконной зоны Z. В одной версии самая внутренняя первая волоконная зона Z₁ содержит оптические волокна 20 с относительно высоким отношением R_CC диаметров сердцевины и оболочки, самая удаленная от середины третья волоконная зона Z₃ содержит оптические волокна 20 с относительно низким отношением R_CC диаметров сердцевины и оболочки и одна промежуточная вторая волоконная зона Z₂, расположенная между самой внутренней и самой удаленной от середины волоконных зон Z₁ и Z₃, содержит оптические волокна 20 с отношением R_CC диаметров сердцевины и оболочки, находящимся между отношениями R_CC диаметров сердцевин и оболочек из первой и третьей волоконных зон Z₁ и Z₃. В некоторых таких версиях оптические волокна 20 в каждой волоконной зоне Z сконфигурированы в соответствии с едиными техническими условиями, чтобы одно и то же отношение R_CC диаметров сердцевины и оболочки имелось на всем протяжении зоны Z. Однако согласно другим вариантам в по меньшей мере одной волоконной зоне Z имеется сочетание оптических волокон 20 с различными отношениями R_CC диаметров сердцевины и оболочки. Примеры двух альтернативных конфигураций жгутов 10, имеющих переменные отношения R_CC диаметров сердцевины и оболочки по всем волоконным зонам Z, рассматриваются с дополнительными пояснениями ниже при обращении к схематично представленным поперечным сечениям жгутов, показанным на фиг. 3 и 4.

Теперь обратимся к фиг. 3, на которой показано поперечное сечение жесткого, проводящего изображение волоконно-оптического жгута 10, содержащего множество составляющих части целого оптических волокон 20, в общем случае расположенных в первой, второй и третьей волоконных зонах Z₁, Z₂ и Z₃. В каждой волоконной зоне Z₁, Z₂ и Z₃ отношения R_CC диаметров сердцевины и оболочки являются постоянными, но они различаются между волоконными зонами Z. Более конкретно, в первой, второй и третьей волоконных зонах Z₁, Z₂ и Z₃ отношения R_CC диаметров сердцевины и оболочки составляют, соответственно, R_CC1, R_CC2 и R_CC3. В этом конкретном случае диаметры D_F волокон являются постоянными по всему жгуту 10. То есть, диаметры оболочки, D_{оболочки}, являются постоянными в первой, второй и третьей волоконных зонах Z₁, Z₂ и Z₃, так что изменение отношений R_CC1, R_CC2 и R_CC3 диаметров сердцевины и оболочки может быть приписано изменению диаметров сердцевины, D_{сердцевины}, в первой, второй и третьей волоконных зонах Z₁, Z₂ и Z₃. Более конкретно, как в общем показано на фиг. 3, хотя без точной привязки к какому-либо конкретному масштабу, сердцевины 22 оптических волокон 20 в первой волоконной зоне Z₁ сконфигурированы с наибольшим диаметром сердцевины, D_{сердцевины}, сердцевины 22 оптических волокон 20 во второй волоконной зоне Z₂ имеют второй, наибольший, диаметр сердцевины, D_{сердцевины}, и сердцевины 22 оптических волокон 20 в третьей волоконной зоне Z₃ имеют наименьший диаметр сердцевины, D_{сердцевины}. При условии, что диаметр оболочки, D_{оболочки}, является постоянным во всех волоконных зонах Z, следует, что R_CC1>R_CC2>R_CC3, и это показано на фиг. 3.

С обращением к фиг. 4 будет кратко описана другая разновидность варианта осуществления с различными отношениями R_CC диаметров сердцевины и оболочки. Хотя в пределах общего объема и цели изобретения возможны различные перестановки, в результате рассмотрения фиг. 4 будет упрощенно представлена более широкая общая концепция. Аналогично иллюстративному примеру из фиг. 3, пример из фиг. 4 в общем случае включает в себя первую, вторую и третью волоконные зоны Z₁, Z₂ и Z₃. Кроме того, как и в примере из фиг. 3, и для сохранения примера удобным и простым диаметры оболочки, D_{оболочки}, являются постоянными в первой, второй и третьей волоконных зонах Z₁, Z₂ и Z₃, так что любое изменение отношений диаметров R_CC сердцевины и оболочки среди оптических волокон 20 можно приписать изменению диаметров сердцевины, D_{сердцевины}.

Основное различие между примерами из фиг. 4 и 3 заключается в том, что в примере из фиг. 4 преднамеренно введено изменение отношения R_CC диаметров сердцевины и оболочки в по меньшей мере промежуточной зоне (например, в волоконной зоне Z₂ в этом случае). Хотя может иметься некоторое изменение отношения R_CC диаметров сердцевины и оболочки в каждой из волоконных зон Z или для простоты некоторый зависимый от радиуса градиент, изменение рассматривается только в волоконной зоне Z₂. В то время как первая волоконная зона Z₁ включает в себя только оптические волокна 20 с первым отношением R_CC1 диаметров сердцевины и оболочки и третья волоконная зона Z₃ включает в себя только оптическое волокно 20 с третьим отношением R_CC3 диаметров сердцевины и оболочки, которое меньше по величине, чем первое отношение R_CC1 диаметров сердцевины и оболочки, вторая волоконная зона Z₂ включает в себя смесь отношений R_CC диаметров сердцевины и оболочки. В этом конкретном случае, как показано тремя наглядными поперечными сечениями волокна непосредственно над фигурной скобкой, обозначенной «Переменное R_CC в Z₂», в волоконной зоне Z₂ имеются оптические волокна 20, характеризующиеся первым, вторым и третьим отношениями R_CC1, R_CC2 и R_CC3 диаметров сердцевины и оболочки. В то время как в этой конфигурации второе отношение R_CC2 диаметров сердцевины и оболочки является необычным для второй волоконной зоны Z₂, как это упоминалось ранее, первая волоконная зона Z₁ целиком заполнена оптическими волокнами 20 с первым отношением R_CC1 диаметров сердцевины и оболочки, тогда как третья волоконная зона Z₃ целиком заполнена оптическими волокнами 20 с третьим отношением R_CC3 диаметров сердцевины и оболочки.

В любом конкретном варианте осуществления, независимо от того, включает ли вторая волоконная зона Z₂ волокна 20 с вторым отношением R_CC2 диаметров сердцевины и оболочки, необычным для второй волоконной зоны Z₂, или нет, включение во вторую волоконную зону Z₂ смеси оптических волокон 20, имеющих как первое отношение R_CC1, так и третье отношение R_CC3 диаметров сердцевины и оболочки приводит к более гладкому, менее заметному переходу между волокнами 20 первой и третьей волоконных зон Z₁ и Z₃. Оптические волокна 20 с сильно отличающимся отношением R_CC диаметров сердцевины и оболочки могут быть случайно распределены во второй волоконной зоне Z₂ или хорошо упорядочены. В по меньшей мере одной конфигурации включение во вторую волоконную зону Z₂ оптических волокон 20 с первым отношением R_CC1 диаметров сердцевины и оболочки является более плотным вблизи первой волоконной зоны Z₁, тогда как включение во вторую волоконную зону Z₂ оптических волокон 20 с третьим отношением R_CC3 диаметров сердцевины и оболочки является более плотным вблизи третьей волоконной зоны Z₃, и тем самым задается характер зависимого от радиуса градиента включения волокон с сильно отличающимися отношениями R_CC диаметров сердцевины и оболочки в жгуте 10. В дополнение к исключению видимых «перепадов» между волоконными зонами Z включением оптических волокон 20 с сильно отличающимся отношением R_CC диаметров сердцевины и оболочки в различных концентрациях по поперечному сечению жгута 10 в соответствии с радиальным градиентом ослабляются структурные напряжения, связанные с этапами нагрева, натяжения и закручивания и различными эффектами теплового расширения волокон сильно отличающихся видов.

Вследствие того, что предполагаются изменения отношений R_CC диаметров сердцевины и волокон даже в пределах каждой волоконной зоны Z, может быть полезно осмыслить отношение R_CC диаметров сердцевины и оболочки в любой конкретной волоконной зоне Z как представляющее среднее отношение R_CC диаметров сердцевины и оболочки, применимое к этой зоне, и средние среди всех волоконных зон Z как уменьшающиеся в зависимости от радиального смещения от центральной оси А_СВ жгута. В соответствии с этим осмыслением на фиг. 4 показано, что «среднее R_CC1>среднее R_CC2>среднее R_CC3. Аналогично интегрированию при вычислении, по мере того как число кольцевых волоконных зон Z становится очень большим, а толщина кольца каждой волоконной зоны Z становится очень малой, обозначение индивидуальных волоконных зон Z становится более произвольным, а зависимый от радиуса градиент включения волокон становится все более «гладким».

После предшествующего изложения должно быть понятно, что в любой определенной конфигурации изменения наружного диаметра D_F волокон и отношений R_CC диаметров сердцевины и оболочки не являются взаимно исключающими. Более конкретно, хотя в описании до сих пор рассматривались альтернативные конфигурации, в которых, с одной стороны, диаметр D_F волокон изменяется в зависимости от радиального смещения от центральной оси А_СВ жгута, тогда как отношение R_CC диаметров сердцевины и оболочки является постоянным по всему жгуту 10, и, с другой стороны, диаметр D_F волокон является постоянным по всему жгуту 10, тогда как отношение R_CC диаметров сердцевины и оболочки изменяется в зависимости от радиального смещения от центральной оси А_СВ жгута, при этом конфигурации жгутов, в которых как диаметр D_F волокон, так и отношение R_CC диаметров сердцевины и оболочки изменяется в зависимости от радиального смещения от центральной оси А_СВ жгута, по существу находятся в пределах объема и цели изобретения.

Выше приведено иллюстративное рассмотрение принципов изобретения. Кроме того, поскольку модификации и изменения в различных аспектах и реализациях могут быть разработаны специалистами в данной области техники без отступления от объема и сущности изобретения, следует понимать, что приведенным выше рассмотрением изобретение, выраженное в прилагаемой формуле изобретения, не ограничивается точными конструкциями, реализациями и версиями, которые были показаны и описаны.

1. Жесткий, проводящий изображение волоконно-оптический жгут, имеющий торец ввода изображения и торец вывода изображения, при этом жгут содержит:

множество прилегающих, сплавленных, составляющих части целого оптических волокон, при этом каждое оптическое волокно имеет первый торец, совпадающий с торцом ввода изображения, и второй торец, совпадающий с торцом вывода изображения, при этом

(i) жгут продолжается в продольном направлении вдоль центральной оси жгута;

(ii) жгут включает в себя множество из по меньшей мере двух волоконных зон, включающих по меньшей мере первую волоконную зону и вторую волоконную зону, при этом первая и вторая волоконные зоны концентрически расположены вокруг центральной оси жгута и образованы так, что (а) первая волоконная зона находится ближе к центральной оси жгута, чем вторая волоконная зона, и (b) средний наружный диаметр составляющих части целого оптических волокон в первой волоконной зоне меньше, чем средний наружный диаметр составляющих части целого оптических волокон во второй волоконной зоне; и

(iii) жгут закручен на всем протяжении части его длины так, что изображение, вводимое в торец ввода изображения, смещается по углу вокруг центральной оси жгута до вывода через торец вывода изображения.

2. Волоконно-оптический жгут по п. 1, в котором жгут закручен на 180° на протяжении длины его вокруг центральной оси жгута так, что изображение, выводимое через торец вывода изображения, является перевернутым относительно соответствующего изображения, вводимого в торец ввода изображения, вследствие чего образуется инвертор изображения.

3. Волоконно-оптический жгут по п. 2, в котором (i) каждое составляющее часть целого оптическое волокно включает в себя сердцевину с диаметром сердцевины и оболочку с диаметром оболочки, при этом отношением диаметра сердцевины к диаметру оболочки определяется отношение диаметров сердцевины и оболочки, относящееся к этому волокну, и (ii) отношения диаметров сердцевины и оболочки множества составляющих части целого оптических волокон сконфигурированы так, что не изменяются в зависимости от волоконной зоны.

4. Волоконно-оптический жгут по п. 1, в котором (i) каждое составляющее часть целого оптическое волокно включает в себя сердцевину с диаметром сердцевины и оболочку с диаметром оболочки, при этом отношением диаметра сердцевины к диаметру оболочки определяется отношение диаметров сердцевины и оболочки, относящееся к этому волокну, и (ii) отношения диаметров сердцевины и оболочки множества составляющих части целого оптических волокон сконфигурированы так, что не изменяются в зависимости от волоконной зоны.

5. Волоконно-оптический жгут по п. 4, в котором по меньшей мере одна из сердцевины и оболочки содержит полимерный материал.

6. Волоконно-оптический жгут по п. 1, в котором по меньшей мере одна из сердцевины и оболочки содержит полимерный материал.

7. Жесткий, проводящий изображение волоконно-оптический жгут, продолжающийся в продольном направлении вдоль центральной оси жгута между торцом ввода изображения и торцом вывода изображения и закрученный на всем протяжении части его длины так, что изображение, вводимое в торец ввода изображения, смещается по углу вокруг центральной оси жгута до вывода через торец вывода изображения, при этом жгут содержит:

множество прилегающих, сплавленных, составляющих части целого оптических волокон, при этом каждое оптическое волокно имеет первый торец, совпадающий с торцом ввода изображения, и второй торец, совпадающий с торцом вывода изображения, в которых, как видно в выбранном поперечном сечении волоконно-оптического жгута, наблюдается по меньшей мере одно из:

(i) диаметр составляющих части целого оптических волокон возрастает в зависимости от радиального смещения от центральной оси жгута; и

(ii) каждое составляющее часть целого оптическое волокно включает в себя оболочку с диаметром оболочки, соответствующим диаметру этого волокна, и сердцевину с диаметром сердцевины, при этом отношением диаметра сердцевины к диаметру оболочки определяется отношение диаметров сердцевины и оболочки, относящееся к этому волокну, а отношения диаметров сердцевины и оболочки множества составляющих части целого оптических волокон изменяются в зависимости от радиального смещения от центральной оси жгута.

8. Волоконно-оптический жгут по п. 7, в котором, как видно в поперечном сечении, отношения диаметров сердцевины и оболочки множества составляющих части целого оптических волокон сконфигурированы так, что понижаются в зависимости от радиального смещения от центральной оси жгута.

9. Волоконно-оптический жгут по п. 8, в котором, как видно в поперечном сечении, диаметры составляющих части целого оптических волокон сконфигурированы так, что остаются постоянными в зависимости от радиального смещения от центральной оси жгута.

10. Волоконно-оптический жгут по п. 7, в котором, как видно в поперечном сечении, диаметры составляющих части целого оптических волокон сконфигурированы так, что остаются постоянными в зависимости от радиального смещения от центральной оси жгута.

11. Волоконно-оптический жгут по п. 10, в котором по меньшей мере одна из сердцевины и оболочки содержит полимерный материал.

12. Волоконно-оптический жгут по п. 7, в котором по меньшей мере одна из сердцевины и оболочки содержит полимерный материал.