DE69733535T2

DE69733535T2 - Optischer Glasfaserblock

Info

Publication number: DE69733535T2
Application number: DE69733535T
Authority: DE
Inventors: Takeo Hamamatsu-shi Shizuoka-ken Sugawara
Original assignee: Hamamatsu Photonics KK
Current assignee: Hamamatsu Photonics KK
Priority date: 1996-12-04
Filing date: 1997-12-04
Publication date: 2006-05-11
Anticipated expiration: 2017-12-05
Also published as: JPH10160948A; EP0846964B1; US6038360A; EP0846964A3; EP0846964A2; DE69733535D1

Description

Hintergrund der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Lichtwellenleiterblock, der bei einer Fingerabdruckerfassungsvorrichtung oder dergleichen als Abbildungsübertragungsmittel verwendet wird.
Stand der Technik
EP-A1-0747737 beschreibt eine faseroptische Platte, die gemeinsam von mehreren zusammengebündelten optischen Fasern gebildet wird und Folgendes umfasst: (i) eine Eingangsstirnfläche, die in Bezug zur Mittelachse der mehreren optischen Fasern um einen Winkel geneigt ist, in dem verhindert wird, dass aus der Luft einfallendes Licht von einer Grenzfläche zwischen einem Kernabschnitt und einem Mantelabschnitt der mehreren optischen Fasern total reflektiert wird, (ii) eine Ausgangsstirnfläche, die eine nach dem Durchlaufen der mehreren optischen Fasern dort eintreffende Lichtkomponente von von einem Objekt (z.B. Fingerabdruck), das die Eingangsstirnfläche berührt, auf die Eingangsstirnfläche einfallendem Licht ausgibt, und (iii) einen gekrümmten Abschnitt für das Einstellen des Lageverhältnisses zwischen Eingangsstirnfläche und Ausgangsstirnfläche, der gebildet wird, wenn die Mittelachse der optischen Fasern bogenförmig gekrümmt ist. Die Ausgangsstirnfläche ist dementsprechend in der normalen Richtung der Eingangsstirnfläche nahe bei der Eingangsstirnfläche positioniert.
US 5426296 beschreibt eine Eingabeeinrichtung für unregelmäßige Muster, zu der ein Bündel optische Fasern gehört, bei denen an beiden Enden eine Eintrittsfläche bzw. eine Austrittsfläche ausgebildet ist. Ein Beleuchtungsmittel emittiert Bestrahlungslicht und stellt somit ein Lichtmuster bereit, das einem konvexen Abschnitt eines Gegenstandes, der die Eintrittsfläche berührt, und einem konkaven Abschnitt des Gegenstandes, der die Eintrittsfläche nicht berührt, entspricht. In diesem Fall wird der Einfallswinkel des Bestrahlungslichtes so eingestellt, dass er größer ist als ein kritischer Winkel auf einer Grenzfläche zwischen einem Kernabschnitt jeder optischen Faser des Bündels optischer Fasern und der Luft. Dadurch wird es möglich, an der Eintrittsfläche, die den konkaven Abschnitt des Gegenstandes nicht berührt, Totalreflexion bereitzustellen und an der Eintrittsfläche, die den konvexen Abschnitt des Gegenstandes berührt, keine Totalreflexion, wodurch Reflexionslicht mit einem einem unregelmäßigen Muster entsprechenden Lichtmuster entsteht. Das entstehende Lichtmuster wird durch die Austrittsfläche in photoelektrische Transformationsmittel eingegeben und von diesen in elektrische Informationen umgewandelt.
11A ist eine Seitenansicht, die einen konventionellen Lichtwellenleiterblock (nachfolgend als "FOB" bezeichnet) 50 zeigt, während 11B eine vergrößerte Teilschnittansicht ist, die eine Konfiguration des FOB 50 zeigt. Dieser FOB 50 wird in der Regel als Übertragungsmittel für Abbildungen von Unregelmäßigkeiten bei einer Vorrichtung (z.B. Fingerabdruckerfassungsvorrichtung) für das Erfassen einer Abbildung von Unregelmäßigkeiten verwendet, die durch Unregelmäßigkeiten einer Objektoberfläche gebildet wird.
Der FOB 50 besitzt wie in 11A gezeigt eine Konfiguration, bei der mehrere optische Fasern 56 so zusammengebündelt sind, dass ihre Achsen im wesentlichen parallel zueinander sind. Diese optischen Fasern, die einzeln nachfolgend als Fasereinheit bezeichnet werden, werden so positioniert, dass ihre beiden Stirnflächen jeweils im wesentlichen bündig miteinander abschließen. Die Eingangs- und Ausgangsstirnflächen 52 und 54 werden jeweils für das Eingeben und Ausgeben einer Abbildung verwendet. Diese Stirnflächen, die parallel zueinander liegen, werden jeweils durch die beiden so gelegten Stirnflächen der Fasereinheiten gebildet. Die Eingangs- und Ausgangsstirnflächen 52 und 54 sind in Bezug zur axialen Richtung der Fasereinheiten um einen Winkel α geneigt. Wenn dieser FOB 50 für eine Vorrichtung zum Erfassen von Abbildungen von Unregelmäßigkeiten benutzt wird, legt man einen Gegenstand wie z.B. einen Finger auf die Eingangsstirnfläche 52.
Wie in 11B gezeigt umfasst jede Fasereinheit 56 in ihrer Mitte einen Kern 60, der als Lichtausbreitungsbereich dient, eine Umhüllung 61, die den Kern 60 eng umgibt, und einen Lichtabsorber 62, der die Umhüllung 61 eng umgibt. Beide Stirnflächen jeder Fasereinheit sind in Bezug zu ihrer Achse 64 um den Winkel α geneigt. Mit anderen Worten: Beide Stirnflächen jeder Fasereinheit sind so geneigt, dass der zwischen einer Normalen dieser Stirnflächen und der Achse 64 gebildete Winkel (90°-α) wird. Der Neigungswinkel α wird auf einen Winkel eingestellt, bei dem das einfallende Licht von der Grenzfläche zwischen dem Kern 60 und der Umhüllung 61 nicht total reflektiert wird, wenn Licht aus der Luft auf den Kern 60 fällt. Mit anderen Worten: Der Neigungswinkel α wird auf einen Winkelbereich eingestellt, bei dem der Einfallswinkel von aus der Luft auf den Kern 60 einfallendem Licht in Bezug zu der Grenzfläche zwischen dem Kern und der Umhüllung nicht größer ist als der kritische Winkel an dieser Grenzfläche.
Wie allgemein bekannt ist, lässt sich ein solcher Bereich des Neigungswinkels α als α ≤ α_c ausdrücken, wobei α_c ein spezifischer Winkel ist. Hier ist α_c ein Winkel, der den folgenden drei Gleichungen genügt: n0·sinθc = n1·sin90°(Totalreflexionsbedingung zwischen Kern und Umhüllung) n0·sinβ = na·sin 90°(Brechungsgesetz zwischen Luft und Kern) αc + (90° + β) + (90° – θc) = 180°(Summe der Innenwinkel eines Dreiecks)
In den obigen Gleichungen ist n₀ ein Brechungsindex des Kerns 60, n₁ ein Brechungsindex der Umhüllung und n_a ein Brechungsindex der Luft. Außerdem ist θ_c ein kritischer Winkel an der Grenzfläche zwischen dem Kern und der Umhüllung, β ein Winkel, der zwischen einer Normalen der Eingangsstirnfläche 52 und mit einem Einfallswinkel von 90° auf die Eingangsstirnfläche 52 einfallendem Licht (durch einen entsprechenden Pfeil in 11B angedeutet) gebildet wird, d.h. Brechungswinkel des einfallenden Lichts mit einem Einfallswinkel von 90°.
Wenn man θ_c und β aus den oben angeführten Gleichungen eliminiert, um α_c zu bestimmen, wird der oben erwähnte Bereich des Neigungswinkels folgendermaßen ausgedrückt: α ≤ αc = sin–1(n1/n0) – sin–1(na/n0) (1)
In dem Fall, dass die Kontaktoberfläche des Gegenstandes in Bezug zur Eingangsstirnfläche 52 mit Beleuchtungslicht bestrahlt wird, während ein Gegenstand auf die Eingangsstirnfläche 52 gelegt wird, breitet sich eine Lichtkomponente, die aufgrund eines vorspringenden Abschnitts bei Unregelmäßigkeiten der Oberfläche des Gegenstandes, die die Eingangsstirnfläche 52 berührt, auf den Kern 60 einer Fasereinheit fällt, durch den Kern 60 aus, während sie von der Grenzfläche zwischen dem Kern und der Umhüllung total reflektiert wird, und tritt aus der Aungangsstirnfläche 54 aus. Andererseits tritt eine Lichtkomponente, die aufgrund eines vertieften Abschnittes der Oberfläche des Gegenstandes auf den Kern 60 fällt, in den Kern 60 ein, nachdem sie eine Luftschicht passiert hat, die sich zwischen der Oberfläche des Gegenstandes und der Eingangsstirnfläche 52 befindet. Da die Eingangsstirnfläche 52 des FOB 50 in einem Neigungswinkel geneigt ist, der sich innerhalb des oben erwähnten Winkelbereiches befindet, wird die einfallende Lichtkomponente von der Grenzfläche zwischen dem Kern und der Umhüllung nicht total reflektiert, wodurch ein Teil davon in die Umhüllung 61 austritt. Auf diese Weise tritt das einfallende Licht von dem vertieften Abschnitt des Gegenstandes, wenn es die Grenzfläche zwischen dem Kern und der Umhüllung erreicht, teilweise in die Umhüllung 61 aus und wird dann vom Lichtabsorber 62 absorbiert. Infolgedessen wird das einfallende Licht schrittweise gedämpft, während es sich fortbewegt, und es erreicht dadurch die Ausgangsstirnfläche 54 nicht. Dementsprechend kann im wesentlichen nur die Lichtkomponente von der Ausgangsstirnfläche 54 emittiert werden, die durch die vorspringenden Abschnitte der Oberfläche des Gegenstandes auf die Eingangsstirnfläche 52 fällt. Infolgedessen lässt sich ein helles und dunkles Bild mit einem hohen Kontrast entsprechend den Unregelmäßigkeiten der Oberfläche des Gegenstandes erhalten.
Auf die oben genannte Weise wird von dem FOB 50 ein helles und dunkles Bild (Abbildung der Unregelmäßigkeiten) entsprechend den Unregelmäßigkeiten der Oberfläche des Gegenstandes übertragen, damit es von der Ausgangsstirnfläche 54 emittiert wird. Wie in 12 gezeigt kann dementsprechend eine Abbildung der Unregelmäßigkeiten der Oberfläche des Gegenstandes erfasst werden, wenn die Ausgangsstirnfläche 54 des FOB 50 so an einem Photodetektor (CCD-Detektor 70 in 12) angebracht wird, dass sie an der Eingangsfläche des Photodetektors (Eingangsfläche 74 eines CCD-Chips 72 in 12) anliegt.
Bei dem konventionellen FOB 50 ist die Ausgangsstirnfläche 54 in Bezug zur Achse 64 der Fasereinheit geneigt. Wenn es sich bei dem Medium außerhalb der Ausgangsstirnfläche 54 um ein Medium (wie die Luft) mit einem Brechungsindex handelt, der niedriger ist als der des Kerns 60, kann es daher zwischen diesem Medium und dem Kern 60 zu einer Total reflexion kommen. Das heißt, das von den vorspringenden Abschnitten des Gegenstandes auf die Eingangsstirnfläche 52 fallende Licht wird möglicherweise nicht von der Ausgangsstirnfläche 54 emittiert. Dementsprechend ist es beim konventionellen FOB 50 oft der Fall, dass man eine ausreichend helle Abbildung der Unregelmäßigkeiten nur dann erhält, wenn der Spalt zwischen der Ausgangsstirnfläche 54 und der Eingangsfläche 74 des CCD-Detektors 70 mit einer passenden Flüssigkeit, einem Kleber mit passendem Brechungsindex oder dergleichen gefüllt wird.
Bei dem konventionellen FOB 50 wird die Abbildung der Unregelmäßigkeiten des Gegenstandes, da sie im wesentlichen an der Achse 64 der Fasereinheit entlang emittiert wird, auch nicht senkrecht zur Ausgangsstirnfläche 54 emittiert. Die Abbildung der Unregelmäßigkeiten des Gegenstandes fällt dementsprechend nicht senkrecht auf die Eingangsfläche 74 des CCD-Detektors 70, wodurch die von dem CCD-Detektor 70 erfasste Abbildung der Unregelmäßigkeiten insgesamt dunkel werden kann.
Da der wie oben erwähnt eingestellte Neigungswinkel der Eingangsstirnfläche 52 in der Regel sehr klein ist, wird ferner aus dem Querschnitt des FOB 50 entlang einer Ebene, die die Achse 64 jeder Fasereinheit enthält, ein Parallelogramm, bei dem die Seiten in Bezug zu einer Normalen seiner Basis stark geneigt sind. Infolgedessen besitzt der konventionelle FOB 50 oft eine größere Breite, wodurch es schwierig wird, ihn an einer Eingangsvertiefung 76 des CCD-Detektors 70 anzubringen. Da die Seitenflächen des FOB 50 in Bezug zur Normalen seiner Bodenfläche stark geneigt sind, ragt darüber hinaus wahrscheinlich auch nach dem Anbringen am CCD-Detektor 70 eine Kante des FOB 50 beispielsweise zu einer Seite des CCD-Detektors 70 vor, wodurch ein komplexes Bauelement, das den FOB und den CCD-Detektor umfasst, oft sperrig wird.
Angesichts dieser Tatsache ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine faseroptische Platte bereitzustellen, die eine helle Abbildung der Unregelmäßigkeiten ausgeben kann, sich einfach an einem Photodetektor anbringen lässt und auch nach dem Anbringen daran eine kompakte Größe beibehält.
KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung stellt einen FOB nach Anspruch 1 bereit. Die vorliegende Erfindung stellt insbesondere einen FOB bereit, der mehrere optische Fasern umfasst, die so zusammengebündelt sind, dass ihre jeweiligen Achsen im wesentlichen parallel zueinander sind. Beide Stirnflächen der Fasereinheiten sind jeweils zusammengelegt und bilden Eingangs- und Ausgangsstirnflächen des FOB. In der Eingangsstirnfläche sind mehrere Stegabschnitte angeordnet, die eine Schräge aufweisen, die in Bezug zur Achse der Fasereinheit geneigt ist. Der Neigungswinkel der Schräge jedes Stegabschnitts ist ein Winkel, bei dem verhindert wird, dass sich Licht, das durch diese Schräge aus der Luft auf jede Fasereinheit fällt, durch die Fasereinheit ausbreitet. Die Stegabschnitte haben eine viereckigpyramidenartige oder polygonal-prismenartige Form oder Spitzen, die konzentrische Kreise bilden. Die Ausgangsstirnfläche ist eine zur Achse jeder Fasereinheit orthogonale Fläche.
Da die Eingangsstirnfläche des FOB gemäß der vorliegenden Erfindung aus einer Fläche besteht, die in einem Neigungswinkel geneigt ist, bei dem verhindert werden kann, dass sich das störende Licht aus der Luft durch die Fasereinheit ausbreitet, kann eine Abbildung der Unregelmäßigkeiten mit einem hohen Kontrast wie gewöhnlich übertragen werden. Da der FOB gemäß der vorliegenden Erfindung eine zur Achse der Fasereinheit senkrechte Ausgangsstirnfläche aufweist, stimmt auch die Richtung der Ausstrahlung der Abbildung der Unregelmäßigkeiten des Gegenstandes im wesentlichen mit der normalen Richtung der Ausgangsstirnfläche überein, wodurch die Abbildung der Unregelmäßigkeiten auch ohne die Intervention einer passenden Flüssigkeit oder dergleichen zwischen der Eingangsfläche des Photodetektors und der Ausgangsstirnfläche des FOB emittiert werden kann, die beim konventionellen FOB erforderlich ist. Da die Richtung der Ausstrahlung der Abbildung der Unregelmäßigkeiten mit der normalen Richtung der Ausgangsstirnfläche übereinstimmt, wenn die Ausgangsstirnfläche des FOB an der Eingangsfläche des Photodetektors anliegt und daran befestigt ist, fällt die Abbildung der Unregelmäßigkeiten ferner so auf die Eingangsfläche des Photodetektors, dass sie im wesentlichen parallel dazu liegt. Hierdurch lässt sich eine helle Abbildung der Unregelmäßigkeiten erhalten. Da der FOB gemäß der vorliegenden Erfindung im Vergleich zum konventionellen FOB ausgehend von seiner Ausgangsstirnfläche in senkrechter Richtung dazu eine längliche Form aufweist, kann er darüber hinaus relativ einfach mit größerer Präzision am Photodetektor angebracht werden und behält dabei nach dem Anbringen daran eine kompakte Form bei.
Bei dem FOB der vorliegenden Erfindung kann jede Fasereinheit Folgendes umfassen: einen Kern, der einen vorgegebenen Brechungsindex besitzt und als Lichtausbreitungsbereich dient, eine Umhüllung, die den Kern eng umgibt und einen niedrigeren Brechungsindex besitzt als der Kern, und einen Lichtabsorber, der die Umhüllung eng umgibt und Licht absorbiert, das aus dem Kern ausgetreten ist, während es sich bei dem Neigungswinkel der Schräge jedes Stegabschnittes, aus dem die Eingangsstirnfläche besteht, um einen Winkel handeln kann, bei dem verhindert wird, dass auf jede Fasereinheit durch die Schräge aus der Luft einfallendes Licht in der Fasereinheit total reflektiert wird.
In diesem Fall fällt störendes Licht, das aus der Luft in den Kern eintritt, mit einem Neigungswinkel auf die Grenzfläche zwischen dem Kern und der Umhüllung, der nicht größer als der kritische Winkel ist, erfüllt somit keine Totalreflexionsbedingung und tritt zumindest teilweise in die Umhüllung aus. Somit wird austretendes Licht vom Lichtabsorber, der die Umhüllung umgibt, absorbiert und eliminiert, wodurch das störende Licht aus der Luft schrittweise gedämpft wird und sich dementsprechend nicht zur Ausgangsstirnfläche hin ausbreiten kann. Da das störende Licht aus der Luft somit eliminiert wird, wird eine Abbildung der Unregelmäßigkeiten mit hohem Kontrast von der Ausgangsstirnfläche emittiert.
Bei dem FOB der vorliegenden Erfindung kann jede Fasereinheit Folgendes umfassen: einen Kern, der einen vorgegebenen Brechungsindex besitzt und als Lichtausbreitungsbereich dient, eine Umhüllung, die den Kern eng umgibt und einen niedrigeren Brechungsindex besitzt als der Kern, und einen Lichtabsorber, der die Umhüllung eng umgibt und Licht absorbiert, das aus dem Kern ausgetreten ist, während es sich bei dem Neigungswinkel der Schräge jedes Stegabschnittes, aus dem die Eingangsstirnfläche besteht, um einen Winkel handeln kann, bei dem verhindert wird, dass auf jede Fasereinheit durch die Schräge aus der Luft einfallendes Licht in der Fasereinheit total reflektiert wird.
Da die Fasereinheit in diesem Fall keine Umhüllung enthält, kann sich nur die Lichtkomponente, die sich in der axialen Richtung der Fasereinheit fortbewegt, durch den Kern ausbreiten, während Lichtkomponenten, die sich in die anderen Richtungen fortbewegen, vom Lichtabsorber absorbiert und eliminiert werden. Die Schräge jedes Stegabschnitts weist den oben angegebenen Neigungswinkel auf, wodurch sich das störende Licht aus der Luft in einer Richtung fortbewegt, die von der axialen Richtung der Fasereinheit abweicht. Infolgedessen wird das störende Licht vom Lichtabsorber absorbiert und eliminiert, weshalb es sich nicht durch die Fasereinheit ausbreiten kann. Da das störende Licht aus der Luft somit eliminiert wird, kann eine Abbildung der Unregelmäßigkeiten mit hohem Kontrast von der Ausgangsstirnfläche emittiert werden.
Besser verständlich wird die vorliegende Erfindung durch die nachfolgende ausführliche Beschreibung sowie durch die beigefügten Zeichnungen, die lediglich der Erläuterung dienen und nicht als die vorliegende Erfindung einschränkend betrachtet werden sollen.
Weitere Anwendungsbereiche für die vorliegende Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung. Es versteht sich jedoch, dass die ausführliche Beschreibung und spezielle Beispiele zwar bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung angeben, jedoch lediglich der Erläuterung dienen, da für Fachleute aus dieser ausführlichen Beschreibung verschiedene in den Schutzumfang der Erfindung fallende Änderungen und Modifikationen daran ersichtlich sein werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine perspektivische Gesamtansicht, die einen FOB 1 einer ersten Ausführungsform zeigt,
2 ist eine vergrößerte Teilschnittansicht des FOB 1,
3A ist eine vergrößerte Schnittansicht einer Fasereinheit mit einer Umhüllung,
3B ist eine grafische Darstellung, die eine Beziehung zwischen dem Brechungsindex eines Kerns 10 und einem Neigungswinkel α bei der in 3A gezeigten Fasereinheit zeigt,
4 ist eine schematische Seitenansicht, die den an einem CCD-Detektor 70 angebrachten FOB 1 zeigt,
5A ist eine vergrößerte Schnittansicht des Kerns 10 in dem Fall, dass eine Fasereinheit keine Umhüllung enthält,
5B ist eine grafische Darstellung, die eine Beziehung zwischen dem Brechungsindex des Kerns 10 und einem Neigungswinkel α bei der in 5A gezeigten Fasereinheit zeigt,
die 6A bis 6E sind Ansichten, die Schritt für Schritt ein Beispiel für ein Verfahren zum Herstellen des FOB 1 zeigen,
7 ist eine vergrößerte Schnittansicht, die eine Konfiguration des FOB gemäß dieser Ausführungsform aus miteinander verbundenen aufgeschnittenen FOB zeigt,
8 ist eine vergrößerte Schnittansicht, die eine Konfiguration des FOB gemäß dieser Ausführungsform aus miteinander verbundenen aufgeschnittenen FOB zeigt, die jeweils eine aufgeschnittene Oberfläche aufweisen, auf die ein lichtundurchlässiges Material aufgebracht worden ist,
9A ist eine Draufsicht, die einen FOB 1a einer zweiten Ausführungsform zeigt,
9B ist eine schematische Schnittansicht des FOB 1a entlang Linie A-A in 9A,
10A ist eine Draufsicht, die einen FOB 1b einer dritten Ausführungsform zeigt,
10B ist eine schematische Schnittansicht des FOB 1b entlang Linie B-B in 10A,
11A ist eine Seitenansicht, die einen konventionellen FOB 50 zeigt,
11B ist eine vergrößerte Teilschnittansicht, die eine Konfiguration des FOB 50 zeigt, und
12 ist eine Seitenansicht, die den an einem CCD-Chip 72 eines CCD-Detektors 70 angebrachten FOB 50 zeigt,
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Nachfolgend werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichungen ausführlich beschrieben. Bei der Erläuterung der Zeichungen werden hier miteinander übereinstimmende Elemente mit identischen Markierungen versehen, und ihre sich gleichenden Beschreibungen werden nicht wiederholt. Die Größenverhältnisse in den Zeichnungen entsprechen auch nicht immer den in der Praxis verwendeten.
1 ist eine schematische Perspektivansicht, die einen Lichtwellenleiterblock (FOB) 1 gemäß einer ersten Ausführungsform zeigt. Wie bei dem konventionellen FOB besitzt der FOB 1 dieser Ausführungsform eine Konfiguration, bei der mehrere Fasereinheiten 6 so zusammengebündelt sind, dass ihre Achsen im wesentlichen parallel zueinander sind. Beide Stirnflächen der einzelnen Fasereinheiten 6 sind so zusammengelegt, dass sie Eingangs- und Ausgangsstirnflächen 2 bzw. 4 bilden. Um die Zeichnung zu vereinfachen, sind die Fasereinheiten 6 nur auf einer der beiden in 1 gezeigten Seitenflächen abgebildet. Bei der Eingangsstirnfläche 2 sind die Stirnflächen der Fasereinheiten 6 auch nur in einem Teil davon abgebildet.
Mehrere lange Stegabschnitte 20, die Schrägen 21 und 22 aufweisen, die in Bezug zur Achse jeder Fasereinheit 6 geneigt sind, d.h. nicht orthogonal zur Achse der Fasereinheit 6 verlaufen, sind so angeordnet, dass sie wie in 1 gezeigt die Eingangsstirnfläche 2 des FOB 1 bei dieser Ausführungsform bilden. In dem in 1 gezeigten orthogonalen XYZ-Koordinatensystem, bei dem die axiale Richtung der Fasereinheiten 6 als Z-Achse verwendet wird, weisen die Stegabschnitte 20 jeweils Spitzen 24 auf, die in Richtung der X-Achse verlaufen und in identischen Abständen im wesentlichen parallel zueinander in Richtung der Y-Achse angeordnet sind. Bei jedem Stegabschnitt 20 sind die Schrägen 21 und 22 in Bezug auf eine Ebene, die die Spitze 24 enthält und parallel zur ZX-Ebene ist, im wesentlichen zueinander symmetrisch. Die Ausgangsstirnfläche 4 des FOB 1 ist eine zur Achse jeder Fasereinheit 6 orthogonale, im wesentlichen flache Oberfläche. In dem Fall, dass der FOB 1 dieser Ausführungsform für eine Vorrichtung zum Erfassen von Abbildungen von Unregelmäßigkeiten wie eine Fingerabdruckerfassungsvorrichtung verwendet wird, wird ein Gegenstand auf die Eingangsstirnfläche 2 gelegt und von der Ausgangsstirnfläche 4 eine Abbildung von Unregelmäßigkeiten des Gegenstandes emittiert.
Um die Zeichnung übersichtlicher zu machen, sind hier weniger Fasereinheiten 6 für jeden Stegabschnitt 20 und weniger Stegabschnitte 20 abgebildet, als der FOB der vorliegenden Erfindung enthält, der bei der Fingerabdruckerfassungsvorrichtung oder dergleichen tatsächlich verwendet wird.
2 ist eine vergrößerte Teilschnittansicht des FOB 1 in einer parallel zur YZ-Ebene in 1 verlaufenden Ebene. Jede Fasereinheit 6 dieser Ausführungsform umfasst wie gezeigt in ihrer Mitte einen Kern 10, der als Lichtausbreitungsbereich dient, eine Umhüllung 11, die einen niedrigeren Brechungsindex besitzt als der Kern 10 und den Kern 10 eng umgibt, und einen Lichtabsorber 12, der die Umhüllung 11 eng umgibt. Wenn der FOB 1 dieser Ausführungsform für eine Vorrichtung zum Erfassen von Abbildungen von Unregelmäßigkeiten verwendet wird, besteht der optische Absorber 12 meist aus einem Material, das einen Wellenlängenbestandteil des Beleuchtungslichtes, mit dem der Gegenstand bestrahlt wird, absorbieren kann, d.h. aus Material mit einem hohen Absorptionsgrad in Bezug auf diesen Wellenlängenbestandteil.
Eine Stirnfläche jeder Fasereinheit 6 ist in Bezug zu ihrer Achse 14 um einen vorgegebenen spitzen Winkel α geneigt. Mit anderen Worten: Eine Normale dieser Stirnfläche der Fasereinheit 6 und die Achse 14 schneiden sich in einem spitzen Winkel (90°-α). Wie bei dem konventionellen FOB wird der Neigungswinkel α auf einen Winkel eingestellt, bei dem verhindert wird, dass das einfallende Licht von der Grenzfläche zwischen dem Kern 10 und der Umhüllung 11 total reflektiert wird, wenn Licht aus der Luft auf den Kern 10 fällt. Wie im Allgemeinen Stand der verwandten Technik erwähnt kann der Bereich des Neigungswinkels α als ein Bereich betrachtet werden, in dem der Einfallswinkel von aus der Luft auf den Kern 10 einfallendem Licht in Bezug zu der Grenzfläche zwischen dem Kern und der Umhüllung nicht größer ist als der kritische Winkel an dieser Grenzfläche.
Dieser Bereich des Neigungswinkels wird durch die folgende bereits erwähnte Ungleichung dargestellt: α ≤ αc = sin–1(n1/n0) – sin–1(na/n0) (1)
Im nachfolgenden Text wird α_c im oben stehenden Ausdruck (1) als kritischer Neigungswinkel bezeichnet.
Die 3A und 3B sind eine Zeichnung bzw. eine grafische Darstellung, die eine Beziehung zwischen dem Brechungsindex des Kerns 10 und dem oben erwähnten kritischen Neigungswinkel α_c bei dem FOB 1 dieser Ausführungsform zeigen. In 3A ist α der Neigungswinkel einer Stirnfläche einer Fasereinheit, β der Brechungswinkel des Lichts, das mit einem Einfallswinkel von 90° auf den Kern 10 fällt, θ_c der kritische Winkel an der Grenzfläche zwischen dem Kern 10 und der Umhüllung 11, n₀ der Brechungsindex des Kerns 10, n₁ der Brechungsindex der Umhüllung 11 und n_a der Brechungsindex der Luft. Nachfolgend wird davon ausgegangen, dass der Brechungsindex n₁ der Umhüllung bei 1,52 festliegt. In 3A ist zwar die Schräge 22 abgebildet, aber die folgenden Beobachtungen treffen auch für die Schräge 21 zu.
Wie in 3B gezeigt wird der kritische Neigungswinkel α_c 37,1°, wenn der Brechungsindex n₀ des Kerns 10 1,56 beträgt. Wenn der Neigungswinkel α der Stirnfläche jeder Fasereinheit nicht größer als 37,1° ist, erfüllt das aus der Luft auf den Kern 10 fallende störende Licht dementsprechend keine Totalreflexionsbedingung und tritt dadurch in die Umhüllung 11 aus und wird vom Lichtabsorber 12 absorbiert und eliminiert. Im Gegensatz dazu werden Lichtkomponenten des durch einen vorspringenden Abschnitt des Gegenstandes auf den Kern 10 fallenden Lichts, deren Einfallswinkel in Bezug zur Umhüllung 11 vom Kern 10 größer ist als der in 3A gezeigte kritische Winkel θ_c, von der Grenzfläche zwischen dem Kern und der Umhüllung wiederholt total reflektiert und bewegen sich so zur Ausgangsstirnfläche 4 hin, von der sie emittiert werden.
Da die Stirnflächen der einzelnen Fasereinheiten, die in dem oben angegebenen Neigungswinkel α (≤ α_c) geneigt sind, so zusammengelegt sind, dass sie die Schrägen 21 und 22 bilden, sind diese Schrägen 21 und 22 auch in Bezug zur Achse 14 jeder Fasereinheit um den oben angegebenen Neigungswinkel α geneigt. Wenn der FOB 1 wie in 2 gezeigt für eine Vorrichtung zum Erfassen von Abbildungen von Unregelmäßigkeiten verwendet wird, berühren vorspringende Abschnitte des Gegenstandes (Finger in 2) die Schrägen 21 und 22. Im Gegensatz dazu berühren vertiefte Abschnitte des Gegenstandes diese Schrägen nicht, wodurch Luft zwischen die Oberfläche der vertieften Abschnitte und die Schrägen 21 und 22 treten kann. Wenn der Gegenstand in diesem Zustand mit Beleuchtungslicht bestrahlt wird, breitet sich aufgrund des Neigungswinkels α der Schrägen 21 und 22 wie beim konventionellen FOB im wesentlichen nur das durch die vorspringenden Abschnitte des Gegenstandes auf die Eisgangsstirnfläche 2 fallende Licht zur Ausgangsstirnfläche 4 aus. Dementsprechend wird eine Abbildung von Unregelmäßigkeiten mit hohem Kontrast von der Ausgangsstirnfläche 4 emittiert.
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf 4 beschrieben, wie der FOB 1 an einem CCD-Detektor 70 angebracht wird. 4 ist eine schematische Seitenansicht, die den am CCD-Detektor 70 angebrachten FOB 1 zeigt. Der FOB 1 wird wie gezeigt am CCD-Detektor 70 befestigt, wenn die Ausgangsstirnfläche 4 mit einer Eingangsfläche 74 eines CCD-Chips 72 verbunden wird, der in einer Vertiefung 76 des CCD-Detektors 70 installiert ist. Wenn ein auf die Eingangsstirnfläche 2 gelegter Gegenstand mit Beleuchtungslicht bestrahlt wird, wird eine Abbildung von Unregelmäßigkeiten des Gegenstandes von der Ausgangsstirnfläche 4 emittiert und fällt durch die Eingangsfläche 74 auf den CCD-Chip 72. Infolgedessen wird die Abbildung von Unregelmäßigkeiten des Gegenstandes in ein elektrisches Signal umgewandelt und als solches ausgegeben. Wenn eine Signalverarbeitungseinheit und eine Anzeigeeinheit nacheinander mit dem CCD-Detektor 70 verbunden werden, kann das Muster der Unregelmäßigkeiten des Gegenstandes auf einem Bildschirm der Anzeigeeinheit abgebildet werden.
Bei dieser Ausführungsform sind wie oben erwähnt mehrere Stegabschnitte 20 so angeordnet, dass sie die Eingangsstirnfläche des FOB bilden, die dadurch aus Oberflächen besteht, die in einem Neigungswinkel geneigt sind, wodurch das störende Licht aus der Luft eliminiert werden kann, während der FOB eine Ausgangsstirnfläche erhält, die senkrecht zur Achse der Fasereinheit verläuft. Anders als beim konventionellen FOB stimmt die Richtung der Ausstrahlung der Abbildung von Unregelmäßigkeiten des Gegenstandes dementsprechend im wesentlichen mit der normalen Richtung der Ausgangsstirnfläche 4 beim FOB 1 dieser Ausführungsform überein. Daher kann die Abbildung von Unregelmäßigkeiten auch ohne die Intervention einer passenden Flüssigkeit oder dergleichen zwischen dem FOB 1 und der Eingangsfläche des Photodetektors vom FOB 1 zum Photodetektor übertragen werden. Da die Richtung der Ausstrahlung der Abbildung von Unregelmäßigkeiten im wesentlichen auch mit der normalen Richtung der Ausgangsstirnfläche 4 übereinstimmt, fällt die Abbildung von Unregelmäßigkeiten im wesentlichen senkrecht auf die Eingangsfläche des CCD-Chips 72, wenn der FOB 1 wie in 4 gezeigt am CCD-Chip befestigt ist. Dementsprechend lässt sich eine helle Abbildung der Unregelmäßigkeiten erhalten. Da der FOB 1 ausgehend von seiner Ausgangsstirnfläche 4 in senkrechter Richtung dazu eine quaderartige Form aufweist, kann er ferner im Vergleich zum konventionellen FOB relativ einfach mit größerer Präzision an der Vertiefung 76 des CCD-Detektors 70 angebracht werden.
Es wird bei dieser Ausführungsform zwar eine optische Faser mit dem Kern 10, der Umhüllung 11 und dem Lichtabsorber 12 als Fasereinheit 6 verwendet, es kann aber stattdessen auch eine Fasereinheit mit dem Kern 10 und dem Lichtabsorber 12 ohne die Umhüllung verwendet werden. Der aus der letzteren Fasereinheit bestehende FOB gemäß der vorliegenden Erfindung weist eine Konfiguration auf, die der in 2 gezeigten ähnlich ist, nur dass sie keine Umhüllung 11 enthält.
Die 5A und 5B sind eine Zeichnung bzw. eine grafische Darstellung, die eine Beziehung zwischen dem Brechungsindex des Kerns 10 und dem oben erwähnten kritischen Neigungswinkel α_c bei dem FOB der vorliegenden Erfindung zeigen, der aus Fasereinheiten ohne Umhüllung besteht. In 5A ist α der Neigungswinkel einer Stirnfläche einer Fasereinheit ohne Umhüllung, β der Brechungswinkel des Lichts, das mit einem Einfallswinkel von 90° auf den Kern 10 fällt, n₀ der Brechungsindex des Kerns 10 und n_a der Brechungsindex der Luft. 5A stellt hier den Fall dar, dass der Neigungswinkel α gleich dem kritischen Neigungswinkel α_c ist. In 5A ist zwar die Schräge 22 abgebildet, aber die folgenden Beobachtungen treffen auch für die Schräge 21 zu.
Der kritische Neigungswinkel für eine Fasereinheit ohne Umhüllung unterscheidet sich ein wenig von dem für eine Fasereinheit mit Umhüllung. Und zwar handelt es sich bei dem kritischen Neigungswinkel für die Fasereinheit ohne Umhüllung um einen Winkel, bei dem sich mit einem Einfallswinkel von 90° auf den Kern fallendes Licht in axialer Richtung der Fasereinheit fortbewegt. Wie in 5A zu sehen ist, lässt sich der kritische Neigungswinkel α_c folgendermaßen ausdrücken: αc = 90° – β = 90° – sin–1(na/n0) (2)
Ist der Brechungswinkel β β_c (= 90° – α_c), wenn der Neigungswinkel α gleich dem kritischen Neigungswinkel α_c ist, dann ist der Brechungswinkel des mit einem Einfallswinkel von maximal 90° aus der Luft auf den Kern 10 fallenden Lichts nicht größer als β_c. Dementsprechend bewegt sich dieses einfallende Licht zur Grenzfläche zwischen dem Kern 10 und dem Lichtabsorber 12 in einer Richtung fort, die von der axialen Richtung der Fasereinheit abweicht, und wird vom Lichtabsorber 12 absorbiert und eliminiert. Falls der Neigungswinkel α kleiner ist als der kritische Neigungswinkel α_c, weisen alle einfallenden Lichtkomponenten mit einem Einfallswinkel von maximal 90° einen Brechungswinkel auf, der kleiner als β_c ist, wodurch das gesamte aus der Luft einfallende Licht vom Lichtabsorber 12 absorbiert und eliminiert wird. Das heißt, wenn der Neigungswinkel α nicht größer ist als der kritische Neigungswinkel α_c, kann im wesentlichen verhindert werden, dass sich das aus der Luft einfallende Licht durch die Fasereinheit ausbreitet.
Wie in 5B gezeigt wird der kritische Neigungswinkel α_c 58,6°, wenn der Brechungsindex n₀ des Kerns 10 1,92 beträgt. Wenn der Neigungswinkel α (gleich dem Neigungswinkel der Schräge 22) der Stirnfläche der Fasereinheit ohne Umhüllung nicht größer als 58,6° ist, wird das aus der Luft auf den Kern 10 fallende störende Licht dementsprechend vom Lichtabsorber 12 absorbiert und eliminiert. Andererseits bewegen sich Lichtkomponenten des vom Gegenstand auf den Kern 10 fallenden Lichts, die sich in einer zur Achse der Fasereinheit parallelen Richtung fortbewegen, direkt zur Ausgangsstirnfläche 4, von der sie emittiert werden. Dementsprechend breitet sich bei dem FOB der vorliegenden Erfindung, der aus den Fasereinheiten ohne Umhüllung besteht, wie beim konventionellen FOB im wesentlichen nur das durch die vorspringenden Abschnitte des Gegenstandes auf die Eingangsstirnfläche 2 fallende Licht zur Ausgangsstirnfläche 4 aus, von der eine Abbildung von Unregelmäßigkeiten mit hohem Kontrast emittiert wird.
Nachfolgend wird ein Verfahren für die Herstellung des FOB 1 gemäß dieser Ausführungsform erläutert. Die 6A bis 6E sind Zeichnungen, die Schritt für Schritt ein Beispiel für ein Verfahren zum Herstellen des FOB 1 zeigen. Bei diesem Verfahren wird zunächst ein als Basis für den FOB 1 dienender FOB 30 wie in 6A gezeigt hergestellt. Der FOB 30 umfasst mehrere Fasereinheiten 6, die zu einer quaderartigen Form integriert und dabei so zusammengebündelt sind, dass ihre Achsen parallel zueinander sind. Wenn man das in 6A gezeigte orthogonale XYZ-Koordinatensystem zur Vereinfachung der Erläuterung benutzt, erstreckt sich jede Fasereinheit 6 in Richtung der Z-Achse. Daher ist der FOB 30 in Richtung der Z-Achse verlängert. Beide Stirnflächen des FOB 30, die jeweils von den beiden Stirnflächen aller einzelnen Fasereinheiten gebildet werden, verlaufen parallel zur XY-Ebene. Bei dem hier erläuterten Verfahren werden beide Endabschnitte des FOB 30 wie in 6B gezeigt schräg geschnitten, so dass ein FOB 31 entsteht, der wie ein schräges Prisma geformt ist, das als Seitenfläche ein Parallelogramm aufweist, bei dem einer der Innenwinkel der oben erwähnte Neigungswinkel α (≤ α_c) ist Danach wird dieser FOB 31 wie in 6C gezeigt in identischen Abständen in parallel zur YZ-Ebene verlaufenden Schneidebenen 32 in dünne Scheiben geschnitten. Dann werden die so erhaltenen Scheiben des FOB 31 durch einen Kleber miteinander verbunden, während ihre Schnittflächen (die den jeweiligen Schnittebenen 32 entsprechen) so aneinander liegen, dass die Stirnflächen nebeneinander liegender Scheiben in zueinander entgegengesetzten Richtungen geneigt sind, wodurch ein FOB 33 entsteht, der an jedem Ende mehrere Stegabschnitte aufweist (6D). Es wird hier vorzugsweise ein lichtabsorbierender schwarzer Kleber verwendet. Danach wird der FOB 33 wie in 6D gezeigt in der Mitte in einer Schnittebene 34, die senkrecht zur Achse der Fasereinheiten 6 verläuft, in zwei Stücke, d.h. zwei FOBs 35 geteilt, bei denen jeweils ein Ende eine flache Oberfläche und das andere Ende mit mehreren Stegabschnitten versehen ist. Nach dem Schleifen der Schneidebene 34 jedes FOB 35 werden die FOB 35 durch einen Kleber so miteinander verbunden, dass ihre Schneidebenen 34 bündig miteinander abschließen, wodurch man den FOB 1 dieser Ausführungsform erhält (6E). Auch hier wird vorzugsweise ein lichtabsorbierender schwarzer Kleber verwendet. Der FOB 35 selbst kann auch als FOB der vorliegenden Erfindung verwendet werden.
Wenn ein FOB mit dem oben angegebenen Verfahren hergestellt wird, werden in den in 7 gezeigten Abständen Kleber schichten 40 im FOB gebildet. Wie dargestellt bilden auch ungefähr die Hälfte der Kleberschichten 40 Spitzen 42 der Stegabschnitte 20. In dem Fall, dass jede Spitze 42 zu einer gekrümmten Fläche (7) oder flachen Fläche geschliffen wird, ist dies vorteilhaft, da ein Finger darauf gedrückt werden kann und es sich gut anfühlt, während sich eine größere Kontaktfläche ergibt.
Wenn der in 7 gezeigte FOB zur Erfassung von Fingerabdrücken verwendet wird, beträgt die Teilung zwischen den Stegabschnitten 20 vorzugsweise nicht mehr als 200 μm. Da die Teilung beim Fingerabdruck eines Erwachsenen im Bereich von 400 bis 500 μm liegt, lässt sich eine große Kontaktfläche erzielen, wenn die Teilung der Stegabschnitte 20 die Hälfte davon oder weniger beträgt. Der Abstand zwischen nebeneinander liegenden Fasereinheiten 6 beträgt vorzugsweise auch nicht mehr als 1/8 der Teilung der Stegabschnitte 20. In diesem Fall werden mindestens zwei Fasereinheit-Stücke parallel zueinander in der halben Breite der Teilung der Stegabschnitte 20 angeordnet, wodurch sich Unregelmäßigkeiten des Gegenstandes mit Sicherheit auslesen lassen. Die Dicke der Kleberschicht 40 beträgt vorzugsweise nicht mehr als 1/2 der Größe der Fasereinheit und liegt in der Regel bei ungefähr 10 μm. Das liegt daran, dass ein Lichtsignal, das die Abbildung von Unregelmäßigkeiten darstellt, wegfallen kann, wenn die Kleberschicht 40 zu dick ist.
Bei dem oben genannten Verfahren wird auf die Scheiben des FOB 31 (die nachfolgend jeweils als "in Scheiben geschnittener FOB" bezeichnet werden) bevorzugt ein lichtundurchlässiges Material (beispielsweise Cr) aufgebracht, bevor sie miteinander verklebt werden. 8 ist eine vergrößerte Teilschnittansicht, die eine Konfiguration des so hergestellten FOB zeigt. Bei diesem FOB sind wie abgebildet auf beiden Seiten jeder Kleberschicht 40 Schichten 44 aus lichtundurchlässigem Material angeordnet, da die in Schei ben geschnittenen FOB nach dem Aufbringen des lichtundurchlässigen Materials auf ihren geschnittenen Flächen miteinander verklebt werden. Wenn der in Scheiben geschnittene FOB zu dünn ist, kann sich seine Leistungsfähigkeit beim Eliminieren des störenden Lichts verringern. Eine solche Verringerung lässt sich jedoch kompensieren, wenn die Schnittfläche des in Scheiben geschnittenen FOB wie oben erwähnt mit einem lichtundurchlässigen Material beschichtet wird.
Der FOB der vorliegenden Erfindung kann nicht nur durch ein Verfahren hergestellt werden, bei dem in Scheiben geschnittene FOB wie oben erwähnt miteinander verklebt werden, sondern auch durch ein Verfahren, bei dem eine flache obere Fläche eines säulenförmigen FOB abgeschält, geschliffen, geätzt usw. wird. Bei letzterem Verfahren kann zusätzlich zu dem oben genannten FOB 1 ein FOB mit einer anders geformten Eingangsstirnfläche als die Eingangsstirnfläche 2 des FOB 1 hergestellt werden. Nachfolgend wird ein solches Beispiel für einen FOB unter Bezugnahme auf die 9A, 9B, 10A und 10B erläutert.
9A ist eine Draufsicht, die einen FOB 1a gemäß einer zweiten Ausführungsform zeigt, während 9B eine schematische Schnittansicht des FOB 1a entlang Linie A-A in 9A ist. In diesen Zeichnungen sind Elemente, die denen des FOB 1 in der ersten Ausführungsform entsprechen, mit den gleichen Bezugzahlen bezeichnet, die mit einem "a" versehen sind.
Dieser FOB 1a besitzt eine Eingangsstirnfläche 2a, die von mehreren viereckig-pyramidenartigen Stegabschnitten 20a gebildet wird, die in einer Matrix angeordnet sind. Jede Schräge dieser Stegabschnitte 20a ist in dem oben erwähnten Neigungswinkel (≤ α_c) geneigt, und zwar der Art der Fasereinheiten 6a entsprechend, d.h. abhängig davon ob mit oder ohne Umhüllung. Seine Aungangsstirnfläche 4a ist auch eine zur Achse jeder Fasereinheit 6a senkrechte, im wesentlichen flache Oberfläche.
Die Eingangsstirnfläche kann nicht nur wie bei dieser Ausführungsform von den viereckigen Pyramiden gebildet werden, sondern auch von beliebigen polygonal-prismenartigen Stegabschnitten wie dreieckig-prismenartigen Stegabschnitten, die zweidimensional angeordnet sind.
10A ist eine Draufsicht, die einen FOB 1b gemäß einer dritten Ausführungsform zeigt, während 10B eine schematische Schnittansicht des FOB 1b entlang Linie B-B in 10A ist. In diesen Zeichnungen sind Elemente, die denen des FOB 1 in der ersten Ausführungsform entsprechen, mit den gleichen Bezugzahlen bezeichnet, die mit einem "b" versehen sind.
Von den Stegabschnitten 20b₁ bis 20b₅ , die eine Eingangsstirnfläche 2b dieses FOB 1b bilden, ist der Stegabschnitt 20b₁ wie ein Zapfen mit einer Spitze 25 geformt, während die anderen Stegabschnitte 20b₂ bis 20b₅ mit ihren jeweiligen kreisförmigen Spitzen 24b₂ bis 24b₅ eine ringartige Form aufweisen. Die Stegabschnitte 20b₁ bis 20b₅ sind so angeordnet, dass die Spitzen 24b₂ bis 24b₅ der Stegabschnitte 20b₂ bis 20b₅ jeweils konzentrische Kreise bilden, während die Spitze 25 des Stegabschnitts 20b₁ in der Mitte dieser konzentrischen Kreise angeordnet ist. Jede Schräge dieser Stegabschnitte 20b₁ bis 20b₅ ist in dem oben erwähnten Neigungswinkel (≤ α_c) geneigt, und zwar der Art der Fasereinheiten 6b entsprechend, d.h. abhängig davon ob mit oder ohne Umhüllung. Seine Aungangsstirnfläche 4b ist auch eine zur Achse jeder Fasereinheit 6b senkrechte, im wesentlichen flache Oberfläche.
Jeder FOB mit solchen Eingangsstirnflächen wie den in den 9 und 10 gezeigten bildet die Eingangsstirnfläche durch Oberflächen, die in einem Neigungswinkel geneigt sind, durch den störendes Licht aus der Luft eliminiert werden kann, und weist gleichzeitig eine senkrecht zur Achse der Fasereinheit verlaufende Ausgangsstirnfläche auf, wodurch sich vorteilhafte Effekte ähnlich denen beim FOB 1 der ersten Ausführungsform ergeben.
Aus der hiermit beschriebenen Erfindung dürfte ersichtlich sein, dass sie auf verschiedene Weise variiert werden kann. Solche Variationen dürfen nicht als Abweichung vom Schutzumfang der Erfindung betrachtet werden, der durch die Definitionen der Ansprüche eingeschränkt wird, und sämtliche derartigen Modifikationen, die für Fachleute offensichtlich sind, sollen in den Schutzumfang der nachfolgenden Ansprüche fallen.
Die grundlegende japanische Patentanmeldung Nr. 8-324343 (324343/1996), die am 4. Dezember 1996 eingereicht wurde, gilt als durch Verweis darauf hier mit aufgenommen.

Claims

Lichtwellenleiterblock (1), der mehrere Fasereinheiten (6) umfasst, die so zusammengebündelt sind, dass ihre jeweiligen Achsen (14) im wesentlichen parallel zueinander sind, wobei beide Stirnflächen der Fasereinheiten jeweils zusammengelegt sind, damit sie Eingangs- und Ausgangsstirnflächen (2, 4) bilden, wobei die Eingangsstirnfläche mehrere Stegabschnitte (20) umfasst und jeder Stegabschnitt Schrägen (21, 22) aufweist, die in Bezug auf die Achse (14) jeder Fasereinheit (6) geneigt sind, wobei der Neigungswinkel (α) der Schrägen (21, 22) jedes Stegabschnittes (20) in Bezug auf die Achse (14) jeder Fasereinheit (6) so ist, dass auf jede der Fasereinheiten (6) an der Eingangsstirnfläche (2) aus der Luft einfallendes Licht daran gehindert wird, sich durch die Fasereinheit (6) auszubreiten, und wobei es sich bei der Ausgangsstirnfläche (4) um eine zur Achse jeder Fasereinheit (6) orthogonale Oberfläche handelt, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den Stegabschnitten (20) um viereckigpyramidenartige oder polygonal-prismenartige Stegabschnitte (20a) oder Stegabschnitte (20b) mit konzentrische Kreise bildenden Spitzen (24b) handelt.
Lichtwellenleiterblock (1) nach Anspruch 1, bei dem jede Fasereinheit (6) einen Kern (10) umfasst, der einen vorgegebenen Brechungsindex besitzt und als Lichtausbreitungsbereich dient, eine Umhüllung (11), die den Kern (10) eng umgibt und einen niedrigeren Brechungsindex besitzt als der Kern (10), und einen Lichtabsorber (12), der die Umhüllung (11) eng umgibt und in Bezug auf eine Lichtkomponente mit einer Transmissionswellenlänge des Kerns (10) einen hohen Absorptionsgrad aufweist, und bei dem der Neigungswinkel (α) der Schräge (21, 22) jedes Stegabschnittes (20) in Bezug auf die Achse (14) jeder Fasereinheit (6) so ist, dass auf eine beliebige Fasereinheit (6) an der Eingangsstirnfläche (2) aus der Luft einfallendes Licht daran gehindert wird, in der Fasereinheit (6) total reflektiert zu werden.
Lichtwellenleiterblock (1) nach Anspruch 1, bei dem jede Fasereinheit (6) einen Kern (10) umfasst, der einen vorgegebenen Brechungsindex besitzt und als Lichtausbreitungsbereich dient, und einen Lichtabsorber (12), der den Kern (10) eng umgibt und Licht vom Kern (10) absorbiert, und bei dem der Neigungswinkel (α) der Schräge (21, 22) jedes Stegabschnittes (20) in Bezug auf die Achse (14) jeder Fasereinheit (6) so ist, dass auf eine beliebige Fasereinheit (6) an der Eingangsstirnfläche (2) aus der Luft einfallendes Licht dazu veranlasst wird, sich in einer Richtung fortzubewegen, die von der axialen Richtung der Fasereinheit (6) abweicht.