專利名稱：包括具有全異特性的第一類和第二類管道的管道束的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
盡管并未限定于其用途或范圍，但本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)和實(shí)施例涉及可照 明的圖像傳輸光纖束的制造和結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
可照明的圖像傳輸光纖束對于光纖元件制造領(lǐng)域的從業(yè)者來說是 公知的。
一般地，這種可照明的圖像傳輸束包括熔接或另外鄰近地剛性
連接的光纖的第一典型內(nèi)部束(inner bundle),光纖結(jié)合以形成用于在 粘連布置的第一和第二圖像束端之間傳輸圖像的圖像管道。圖像束在其 長度上可以是剛性的并且可包括中央柔性區(qū)域，如在相關(guān)技術(shù)中所獲知 的；然而，關(guān)鍵方面是將包含在圖像束中的單獨(dú)光纖的端部保持在固定 的相對位置處，以在圖像輸入端和圖像輸出端之間保持圖像的完整性。 光導(dǎo)纖維的笫二典型外部束(outer bundle )或"分支"從遠(yuǎn)程源傳導(dǎo)光， 并且將光投射在目標(biāo)上，目標(biāo)的圖像被SI入到整個(gè)光纖束組件的成像部 分的圖像輸入端。
盡管本發(fā)明的范圍并不限于可照明的圖像傳輸纖維束，但傳統(tǒng)上如 何制造這種纖維束的代表性示例告知了對本發(fā)明更一般方面的認(rèn)識。在 于1972年7月4日授權(quán)給R.R. Strack的美國專利第3,674,452號(下文 中稱為'452專利)中描述了較早的相關(guān)技術(shù)"method of fabricating illuminated fiber optics",結(jié)合圖1A-1D在下文中描述該專利的主要方 面。根據(jù)，452專利的方法，適于通過裝置的一個(gè)分支將照明光傳導(dǎo)到所 要觀看的目標(biāo)，并同時(shí)通過裝置的另 一個(gè)分支將照明的目標(biāo)的圖像傳輸 給遠(yuǎn)程觀看位置的分支纖維光學(xué)觀看裝置的制造以如下方式開始將多 個(gè)光傳輸光纖平行地、呈彼此并列關(guān)系地?cái)[放為束，該束在束的相應(yīng)相 對端處具有布置成相同幾何圖樣的所述纖維的相對端，每個(gè)纖維具有脫 硅酸溶性玻璃的可濾去外部包層。然后纖維沿著束的整個(gè)長度被熔接在 一起(例如通過在光纖拉伸塔中加熱和拉伸)，以產(chǎn)生如圖IA的示例性 束所示的熔接光纖束。如圖1B所示，鄰近束的一端的被選的一組束的 最外層纖維被截短(例如，機(jī)加工)，以縮短被選的最外層纖維并在束
8的長度的中間暴露截短端。參考圖ic,處于束的端部(從該端部切除 了被選纖維)的剩余(即，未切除)纖維的端部被例如抗酸涂敷材料遮 擋，并且束的相對的未切除端也被類似遮擋。 一旦被遮擋，束被浸沒到 酸性溶劑(未示出)中，以從所有纖維的所有未覆蓋部分濾去脫硅玻璃 的外部包層，并使每個(gè)纖維獨(dú)立地具有柔性并從彼此和束的鄰近的其他 纖維中釋放暴露的最外層纖維的截短端。然后，被選的一組最外層纖維 的自由截短端被集合在一起成為鄰近所述束的剩余纖維一側(cè)的組，由此 所述集合在一起的最外層纖維包括裝置的所述一個(gè)分支(例如，照明分 支)，其用于通過分支纖維光學(xué)觀看裝置接收和傳導(dǎo)用于觀看目標(biāo)的光，
如圖1D所示。
圖像4輸纖維束的標(biāo)準(zhǔn)中，但在，452專;中i導(dǎo)的方法或其他類J以方法 伴隨有缺點(diǎn)。例如，對軸向延伸以及在圓柱形束的情況下徑向向內(nèi)延伸 的熔接束的節(jié)段的機(jī)加工去除以截短被選的最終用作柔性照明纖維的 外部纖維可能損害(例如，粉碎和分裂)外部照明纖維和內(nèi)部成像纖維 的多個(gè)層，使得這些纖維不能用于它們的預(yù)期目的。此外，在準(zhǔn)備和執(zhí) 行初始形成之后的步驟中對熔接束的 一般操控有時(shí)會導(dǎo)致外部纖維的 物理損害。除了上述準(zhǔn)備遮擋和過濾中實(shí)施的機(jī)加工，前述一般類型的 纖維束的未濾去端有時(shí)也被機(jī)加工，以配置其與殼體、連接器或其他諸 如透鏡的光學(xué)元件的配合接合。例如，在一個(gè)替換性構(gòu)造中，照明光纖 的熔接端被機(jī)加工掉，以使得成像纖維結(jié)束于圖像輸入面而照明纖維結(jié) 束于相對于圖像輸入面凹入的邊界光發(fā)射面。在替換性方面中，成像纖 維的端部被機(jī)加工掉，以形成圖像輸入面，其相對于邊界光發(fā)射面是凹 入的以形成通道，例如， 一個(gè)或多個(gè)光學(xué)元件(例如，透鏡)；陂安裝到 所述通道中，用于將圖像聚焦在圖像輸入面上。應(yīng)當(dāng)了解的是，用于后 續(xù)目的的機(jī)加工使熔接束易于受到前面有關(guān)準(zhǔn)備用于濾去熔接束所描 述的纖維損害的相同風(fēng)險(xiǎn)。
因此，存在對熔接束構(gòu)造的需求，該構(gòu)造可以最低損害風(fēng)險(xiǎn)被操控 和機(jī)加工，構(gòu)建成像或照明種類的光纖。

發(fā)明內(nèi)容
在第一示例性實(shí)施例中，管道束包括多個(gè)細(xì)長的笫一類管道的內(nèi)部 捆扎集合(下稱為"內(nèi)部束")，多個(gè)細(xì)長的第一類管道沿著第一類管道長度的 一致部分彼此鄰近地連接，以使得內(nèi)部束長度的至少某一 區(qū)域是 剛性的。內(nèi)部束的至少剛性區(qū)域(i)沿著內(nèi)部束軸線延伸某個(gè)長度，子
第一類管道的鄰近連接部分沿著所述內(nèi)部束軸線延伸，以及(ii)通過 至少一側(cè)而被限定，以使得當(dāng)看向與內(nèi)部束軸線正交朝向的橫截面時(shí)， 內(nèi)部束呈現(xiàn)出由內(nèi)部束邊界限定的橫截面幾何形狀。此外，被選的一組 第一類管道的每個(gè)子第一類管道至少在剛性區(qū)域中呈現(xiàn)出在預(yù)定公差 內(nèi)符合第一組預(yù)先建立的尺寸參數(shù)的第一橫截面幾何形狀和第一直徑。
第一示例性實(shí)施例進(jìn)一步包括多個(gè)細(xì)長的第二類管道，第二類管道 的每一個(gè)包括某一區(qū)域，該區(qū)域沿著其長度被連接到內(nèi)部束的剛性區(qū)域 的至少一側(cè)之一并且與內(nèi)部束軸線軸向?qū)R。另外，每個(gè)第二類管道至 少沿第二類管道的連接到剛性區(qū)域的部分呈現(xiàn)出在特定公差內(nèi)符合第 二組預(yù)先建立的尺寸參數(shù)的第二橫截面幾何形狀和第二直徑。在替換性 實(shí)施例中，第二直徑滿足以下之一(i)等于和(ii)不同于第一直徑； 并且第二橫截面幾何形狀滿足以下之一(i)類似于和(ii)不同于第一 橫截面幾何形狀。另外，盡管"直徑"經(jīng)常被狹義地認(rèn)為是最長的弦(可 能適合在定義圓的曲線之內(nèi))，但為了一切目的，該術(shù)語的更概括的定 義適用于本說明書和所附權(quán)利要求。例如，在正方形、矩形、六角形、 以及甚至不規(guī)則形狀之內(nèi)的弦也是直徑。前述解釋應(yīng)當(dāng)理解為對術(shù)語
各種實(shí)施例被構(gòu)造為可照明的圖像傳輸纖維束，其中，'管道中的一 些是在束的圖像輸入端和圖像輸出端之間縱向延伸的成像管道，并且其 它管道是被構(gòu)造和排列以將光從離圖像輸入端有 一定距離的光源傳遞 到離圖像輸入端更近位置的照明管道。在一個(gè)這樣的示例性實(shí)施例中， 每個(gè)第一類管道是光傳導(dǎo)成像管道，其包括光學(xué)可傳遞芯，光學(xué)可傳遞 芯具有成像芯折射率并被具有低于成像芯折射率的成像包層折射率的 包層材料環(huán)繞，以使得光通過全內(nèi)反射而傳播通過第一類管道，并且多 個(gè)第一類管道結(jié)合以形成圖像傳導(dǎo)束，圖像傳導(dǎo)束是整個(gè)可照明圖像傳 輸纖維束的一部分。在本示例性實(shí)施例中，每個(gè)第二類管道是光傳導(dǎo)照 明管道，其包括光傳遞芯，光傳遞芯具有照明芯折射率并被具有照明包 層折射率的包層材料環(huán)繞。 一般地，在這樣的實(shí)施例中根據(jù)相關(guān)領(lǐng)域 技術(shù)人員所熟知的工序，在加熱和拉伸來自光學(xué)纖維拉伸塔的多個(gè)鄰近 捆扎的單獨(dú)纖維(或帶包層棒)期間通過包層材料的熱熔接獲得內(nèi)部束的至少第一類管道的相互連接，盡管在沒有明確對相反方面的限制的情 況下所附權(quán)利要求所限定本發(fā)明的范圍并不限于上述方面。類似地，可
通過(i)與成像管道彼此熔接同時(shí)的熔接以及(ii)在成像管道彼此熔 接之后的熔接來獲得照明管道到內(nèi)部束剛性區(qū)域的邊界的連接?；蛘?， 如同成像管道的互相連接，照明管道可通過不同于熔接或除熔接之外的 方法連接，例如涂敷可固化粘合劑或施加壓力。
鄰近熔接的成像管道的剛性部分結(jié)束于輸入端面，所述輸入端面構(gòu) 造用于輸入目標(biāo)的圖像以用于通過內(nèi)部圖像傳導(dǎo)束進(jìn)行圖像傳輸。每個(gè) 照明管道包括光收集端和縱向相對的光發(fā)射端，其中光發(fā)射端足夠接近 輸入端面，以將引入到光收集端的光投射在目標(biāo)上，目標(biāo)的圖像被傳輸 穿過圖像束。在各種方案中，被選的一組照明管道的每個(gè)照明管道的直 徑大于被選的一組成像管道的每個(gè)成像管道的直徑。后一個(gè)特征實(shí)現(xiàn)了 下述觀察結(jié)果(i)與并入了每單位橫截面積更小量的較大直徑纖維的 束相比，并入了每單位橫截面積更大量的較小直徑纖維的束一般便于更 好地成像，以及(ii)與較小直徑纖維相比，更大直徑纖維對于照明應(yīng) 用通常是優(yōu)選的。
如在背景技術(shù)中所描述的，熔接束的節(jié)段出于各種原因而被機(jī)加工 掉，并且該機(jī)加工在例如包括成像和照明管道的束的情況下通常伴有對 成像和照明中一種或兩種管道的損害。因此，各種方案包括至少一個(gè)剛 性分離層(或"分離結(jié)構(gòu)")，其插入在第一和第二類管道(例如，成像 和照明管道)之間。例如，在一個(gè)示例性實(shí)例中，沿著內(nèi)部束剛性區(qū)域 長度的至少一部分，通過具有連續(xù)(例如，非纖維)構(gòu)架的玻璃套(或 管)完全圍繞捆扎的一組內(nèi)部相連熔接的成像管道。對于玻璃套的外表 面，放置了第二類照明管道。通過玻璃套的內(nèi)表面在外圍連接到內(nèi)部束 剛性區(qū)域的至少 一側(cè)并且第二類照明管道被連接到玻璃套的外表面，內(nèi) 部成像管道連接到外部照明管道。 一般地，內(nèi)部成像管道和照明管道通 過熔接連接到分離套，分離套被包括作為加熱和拉伸和/或加熱和加壓組 件的元件。取決于特定的制造工序是否規(guī)定濾去分離結(jié)構(gòu)覆蓋的圖像束 剛性部分的區(qū)域，用于制造分離結(jié)構(gòu)的材料可以是在用于濾去管道束的 其它部分的溶劑中相對可溶的或不可溶的。無"i侖如何，通過出于上述目 的加工分離層，成像或照明管道的被選節(jié)段可被移除，而不會對其它類 型管道造成間接損害。在另外的實(shí)施例中，最外層保護(hù)層繞照明管道連接，以在過濾圖像 管道以使其分離和柔軟之前保護(hù)它們在各種操作階段期間免受意外損害。
在替換性實(shí)施例中，第一類和第二類管道的至少一種管道不是光學(xué) 可傳遞管道。例如，在一個(gè)替換性方案中，第一和第二類管道的至少之 一的每個(gè)管道是毛細(xì)管，毛細(xì)管包括在其第一和第二端之間從其延伸穿
過的中空通道。在各種方案中包括毛細(xì)管便于流體(例如，氣體或液體) 往返于管道束工作端的交替的傳遞和提取。在一些包括毛細(xì)管的方案 中，第一類和第二類管道中僅僅一類管道的每個(gè)管道是毛細(xì)管，而在其 他方案中，第一類和第二類管道兩者中的每個(gè)管道都是毛細(xì)管。與那些 第一和第二類管道都不是毛細(xì)管的實(shí)施例一樣，除了加熱和粘合之一或
兩者，鄰近連接的毛細(xì)管的束可通過以下方式中的任一種形成(i)對 多個(gè)相鄰捆扎管的加熱和拉伸，(ii)對多個(gè)管涂敷可固化粘合劑，以及 (iii)施加壓力。如相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)人員所知曉的，形成毛細(xì)管結(jié)構(gòu)結(jié)束 時(shí)對中空管的加熱和拉伸經(jīng)常是困難和冗長的工序，特別是在所需毛細(xì) 管內(nèi)徑非常小的情況下。然而，通過加熱和拉伸形成毛細(xì)管束被認(rèn)為具 有足夠的一般性，排除了對制造細(xì)節(jié)描述的必要性。前述制造毛細(xì)管束 的替換性的方法包括加熱和拉伸芯棒束，芯棒的每一個(gè)由包層所環(huán)繞。 一旦被加熱和拉伸，使得多個(gè)包層芯棒的包層互相熔接，芯就從包層材 料中濾去，留下"蜂房"毛細(xì)管陣列，其包括包層材料和多個(gè)中空通道。 制造毛細(xì)管陣列的濾去方法受到物理參數(shù)(例如，拉伸芯直徑和熔接束 長度)的限制。更具體地，在瀝濾法證明除芯的方法不可行之前，在有 關(guān)并入到熔接的包層材料的細(xì)長束中的芯的直徑有多小和長度有多長 的方面會有限制。
已經(jīng)描述了各種示例性管道束的結(jié)構(gòu)特征，現(xiàn)在描述制造管道束的 示例性方法。
第一制造方法包括將多個(gè)細(xì)長的笫一類管道以彼此平行并列的關(guān) 系排列為內(nèi)部束，所述內(nèi)部束具有布置在內(nèi)部束的對應(yīng)相對端處的第一 類管道的相對端。用第一類管道連接材料將第一類管道沿著內(nèi)部束長度 的至少一部分連接在一起，以使得內(nèi)部束的至少一部分(第一類管道沿 著該部分互相鄰近地連接)組成內(nèi)部束剛性區(qū)域，所述內(nèi)部束剛性區(qū)域
12供包括結(jié)構(gòu)壁(具有結(jié)構(gòu)壁內(nèi)表面和外表面)的分離結(jié)構(gòu)，并且通過繞 內(nèi)部束邊界的至少一部分連接結(jié)構(gòu)壁內(nèi)表面將所述分離結(jié)構(gòu)固定到內(nèi) 部束。提供多個(gè)細(xì)長的第二類管道，并且被選的一組第二類管道的每個(gè) 第二類管道都連接到結(jié)構(gòu)壁外表面，并且通常連接到至少一個(gè)其他第二 類管道(以與內(nèi)部束軸線并列軸向?qū)R的方式)。使用了第二類管道連 接材料來連接第二類管道，以使得被選的一組第二類管道的每個(gè)第二類 管道包括沿著第二類管道長度的連接區(qū)域，其被連接到內(nèi)部束剛性區(qū)域 的內(nèi)部束邊界(通過其與分離結(jié)構(gòu)的連接)。
在一個(gè)替換性制造方法中，由可熱熔玻璃來制造第一類管道、第二 類管道、及分離結(jié)構(gòu)的每一個(gè)。沿著內(nèi)部束長度的至少一部分將第一類
管道連接在一起的步驟包括沿著束的整個(gè)長度將第一類管道互相熱熔 接在一起。第一類管道連接材料是制造第一類管道的熔融玻璃。形狀為 管的分離結(jié)構(gòu)滑過捆扎的第一類管道，并且結(jié)構(gòu)壁內(nèi)表面繞內(nèi)部束邊界 的至少一部分而連接(通過繞內(nèi)部束剛性區(qū)域的邊界使分離結(jié)構(gòu)塌陷和 熱熔化)。例如光纖元件制造工業(yè)領(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解的是通過在 光纖拉伸塔中加熱和拉伸內(nèi)部束和分離結(jié)構(gòu)可繞第一類管道的內(nèi)部束
使管狀分離結(jié)構(gòu)塌陷。類似地，被選的一組第二類管道的每個(gè)第二類管 道與結(jié)構(gòu)壁外表面的連接包括沿著第二類管道的整個(gè)長度將每個(gè)被選 的第二類管道熱熔接到結(jié)構(gòu)壁外表面，以使得被連接的區(qū)域延伸第二類 管道的整個(gè)長度。
可以了解，上文描述的各種熔接步驟可被同時(shí)或順序執(zhí)行。例如， 熔接的示例性順序執(zhí)行包括例如通過加熱和拉伸互相熔接多個(gè)鄰近捆 扎的第一類管道以形成熔融的內(nèi)部束。接下來，繞著熔融內(nèi)部束布置分 離結(jié)構(gòu)管，然后繞內(nèi)部束使分離結(jié)構(gòu)管塌陷和熔化。然后，通過例如臨 時(shí)捆扎第二類管道(以與結(jié)構(gòu)壁外表面接觸式接合的方式)并且加熱和 拉伸包括已經(jīng)熔化的內(nèi)部束和分離結(jié)構(gòu)以及第二類管道的整個(gè)組件，多 個(gè)第二類管道被加熱和熔接到結(jié)構(gòu)壁外表面。
或者，示例性同時(shí)熱熔接工序包括捆扎第一類管道以形成內(nèi)部束， 繞捆扎的第一類管道布置分離結(jié)構(gòu)，并以接觸式接合的方式臨時(shí)連接第 二類管道與管道壁外表面，以形成組件，該組件然后被同時(shí)加熱和拉伸。 容易了解的是內(nèi)部束可通過將多個(gè)第一類管道堆放為管狀分離結(jié)構(gòu)而 形成，因此內(nèi)部束的組裝不需要執(zhí)行作為與繞內(nèi)部束布置分離結(jié)構(gòu)分離
13的步驟。
可以了解的是在諸如在上文中描述的例子中，連接第二類管道的 方式是熱熔接，第二類管道連接材料是以下至少之一(i)制造第二類 管道的熔融玻璃，(ii)制造結(jié)構(gòu)壁外表面的熔融玻璃，以及(iii)制造 至少另一個(gè)第二類管道的熔融玻璃。
現(xiàn)在描述另外的制造方法，其導(dǎo)致了管道束具有(i)細(xì)長的第一 類管道的內(nèi)部束，其沿著縱向延伸的內(nèi)部束剛性區(qū)域至少部分是剛性 的，以及(ii)多個(gè)細(xì)長的第二類管道，第二類管道的每個(gè)包括沿著其 長度的、被連接到內(nèi)部束剛性區(qū)域的第一連接區(qū)域，以及相對內(nèi)部束剛 性區(qū)域自由運(yùn)動的第二柔性區(qū)域。根據(jù)一個(gè)替換性實(shí)施方式，每個(gè)第二 類管道具有可溶玻璃的最外包層，其在第二類管道熱熔接到分離結(jié)構(gòu)的 外表面之前沿著第二類管道的整個(gè)長度延伸。當(dāng)?shù)诙惞艿廊劢拥浇Y(jié)構(gòu) 壁外表面時(shí)，被選的第二類管道的連接區(qū)域的被選部分暴露給溶劑，以 從中濾去可溶玻璃并致使用于單獨(dú)過濾的被選部分是柔性的并脫離與 結(jié)構(gòu)壁外表面的熔融連接?？赏ㄟ^各種方法選擇性地濾去所述部分。根 據(jù)一種方法，在將整個(gè)組件暴露(例如，浸沒)到溶劑中前用涂敷材料 (例如，塑料或石蠟)遮擋不需要濾去的部分?；蛘?，作為根據(jù)本發(fā)明 范圍內(nèi)的方法形成的束的示范，每個(gè)第二類管道的柔性區(qū)域?qū)ㄔ摴?道的第一端并向外延伸，但并不一直延伸到該管道的第二端。因此，包 括互相熔接的內(nèi)部束、分離結(jié)構(gòu)、第二類管道的整個(gè)熔接組件可部分地 浸沒在溶劑電解槽中(例如，垂直懸掛的)，以使得組件的端部超過電 解槽中的溶劑水平面。
如上所述的熔接組件可結(jié)束于兩個(gè)相對的平坦表面，在所述平坦表 面處，(i)內(nèi)部束、(ii)分離結(jié)構(gòu)、及(iii)笫二類管道的端部在濾去 前全部重合。這可以是由于在熔接后，管道束可在相對端沿著正交于(或 傾斜于)內(nèi)部束軸線的平面被切割的情況。取決于所需的束的最終形狀， 依照其包含的剛性和柔性區(qū)域，可采用各種遮擋和濾去方法。例如，在 一個(gè)示例性情形(在其中需要第一類管道的內(nèi)部束在其整個(gè)長度上保持 剛性，以使得僅僅外部第二類管道將包括柔性區(qū)域)中，分離結(jié)構(gòu)由如 下的材料來制造該材料在被選作從熔化的第二類管道濾去最外層包層 的溶劑中是相對可溶的。換句話說，分離結(jié)構(gòu)用作用于第一類管道的"涂 敷材料，，的遮擋物。此外，端面之一或全部的部分^支遮擋以阻止第一類
14管道的分解，第一類管道結(jié)束于所述端面處，或者，第一類管道也由如
下材料來制造該材料在被選作從熔化的第二類管道濾去最外層包層的 溶劑中是相對可溶的。
在替換性情形下，特別是當(dāng)?shù)?一 類管道是被結(jié)合以形成圖像傳導(dǎo)束 的成像管道時(shí)，可適合具有至少一個(gè)位于相對的內(nèi)部束剛性端(在該端 處第一類管道端部在可用的程度上被熔融地保持為同樣的幾何圖樣)之 間的內(nèi)部束柔性區(qū)域。 一般地，成像管道在該情況下將包括光學(xué)可傳 遞芯；第一光學(xué)包層，其緊緊環(huán)繞并接觸光學(xué)可傳遞芯；以及，在光學(xué) 包層上面的可溶玻璃的最外層包層，其在第一類管道彼此集體熱熔接之 前沿著第一類管道的整個(gè)長度延伸。熱熔接產(chǎn)生多個(gè)成像管道的熔接 束，多個(gè)成像管道熔融地保持在可溶最外層包層材料的基體之內(nèi)，正如 光纖元件制造領(lǐng)域的技術(shù)人員所公知的。在一般的實(shí)施方式中，管狀分 離結(jié)構(gòu)還由可溶材料制造，以使得其可被選擇性地濾去。
現(xiàn)在描述制造可照明圖像傳輸纖維束的示例性方法，包括(i)在 縱向相對的圖像輸入和圖像輸出端之間具有內(nèi)部束柔性區(qū)域的內(nèi)部圖 像傳導(dǎo)束；(ii)多個(gè)外部照明管道，外部照明管道的每一個(gè)具有連接區(qū) 域和柔性區(qū)域；以及(iii)插入在內(nèi)部束剛性區(qū)域和照明管道的連接區(qū) 域之間的分離結(jié)構(gòu)。在上述結(jié)合其他方法描述的方式中，多個(gè)細(xì)長成像 管道以彼此平行并列的關(guān)系排列為內(nèi)部束，內(nèi)部束具有布置在內(nèi)部束相 應(yīng)的相對端處的成像管道的相對端。每個(gè)成像管道具有光學(xué)可傳遞芯， 其具有圖像芯折射率；第一光學(xué)包層，具有低于圖像芯折射率的成像包 層折射率；以及玻璃的最外層包層，其在第一預(yù)定溶劑中相對于束的其 他元件是可溶的。沿著內(nèi)部束的整個(gè)長度將成像管道熔接在一起，以形 成剛性內(nèi)部圖像傳導(dǎo)束，其沿著內(nèi)部束軸線延伸并呈現(xiàn)出由內(nèi)部束邊界 定義的橫截面幾何形狀。
內(nèi)部束的成像管道被引入到管狀(但不必須是圓柱狀)分離結(jié)構(gòu)中， 分離結(jié)構(gòu)包括結(jié)構(gòu)壁，結(jié)構(gòu)壁具有在分離結(jié)構(gòu)第一和第二端之間延伸的 結(jié)構(gòu)壁內(nèi)表面和外表面。由在第二預(yù)定溶劑中可溶的玻璃制成結(jié)構(gòu)壁。 繞內(nèi)部束邊界長度的至少一部分熔接結(jié)構(gòu)壁內(nèi)表面。
提供了多個(gè)細(xì)長的光傳導(dǎo)照明管道。每個(gè)照明管道包括光傳遞芯 (其具有照明芯折射率并被具有照明包層折射率的包層環(huán)繞)和玻璃的 最外層包層(其在第三預(yù)定溶劑中是可溶的)。照明管道以與內(nèi)部束軸線并列軸向?qū)R的方式沿著照明管道的整個(gè)長度熔接到結(jié)構(gòu)壁外表面， 以形成具有第一和第二組件端部的熔接管道組件，第一和第二組件端部 分別相應(yīng)于內(nèi)部圖像傳導(dǎo)束的圖像輸入端和圖像輸出端及分離結(jié)構(gòu)的 第 一和第二端。該方法規(guī)定了從繞內(nèi)部圖像傳導(dǎo)束來截短照明管道和結(jié)
構(gòu)壁的外部部分，以使得包含圖像輸出端的圖像傳導(dǎo)束的一部分相對于 照明管道的截短端突出，以及使結(jié)構(gòu)壁的內(nèi)部部分保持繞圖像傳導(dǎo)束的 突出部分布置。照明管道的截短端構(gòu)成了光收集端，并且與截短端相對 且與第一組件端部重合的端部構(gòu)成了光發(fā)射端。
在截短照明管道之后，包括圖像輸出端的圖像傳導(dǎo)束的突出部分的 至少一部分以及包括分離結(jié)構(gòu)第二端并朝向分離結(jié)構(gòu)第一端延伸的結(jié) 構(gòu)壁長度的一部分被涂敷材料遮擋。涂敷材料在至少一個(gè)預(yù)定溶劑中是
相對不可溶的，所述至少一個(gè)預(yù)定溶劑被選擇用于濾去以下至少之一 (i)來自包括光收集端的照明管道的所選區(qū)域的熔化的最外部包層材料， (ii)沿分離結(jié)構(gòu)第一和第二端中間的分離結(jié)構(gòu)長度的至少一個(gè)被選區(qū) 域，以及(iii)來自熔化的圖像輸入端和圖像輸出端中間的圖像傳導(dǎo)束 區(qū)域的熔化的最外部包層材料。在前述遮擋之后，示例性方法規(guī)定將熔 化的管道組件長度的至少一部分暴露給至少一個(gè)預(yù)定溶劑，所述溶劑管 道組件包括光收集端并向外延伸，但不包括照明管道的光發(fā)射端，以(i) 從包括光收集端的照明管道被選區(qū)域?yàn)V去最外層包層材料，(ii)沿著分 離結(jié)構(gòu)第 一 和笫二端中間的分離結(jié)構(gòu)的長度濾去至少 一 個(gè)被選區(qū)域，以 及(iii)從溶化的圖像輸入端和圖像輸出端中間的圖像傳導(dǎo)束的區(qū)域?yàn)V 去最外層包層材料。相關(guān)領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以想到濾去方面可在各階 段執(zhí)行。
由示例性方法的任 一 種得到的管道束的功能方面當(dāng)然取決于用于
制造的管道的類型。結(jié)合本發(fā)明的裝置方面描述了各種管道類型，所述 方面及與其關(guān)聯(lián)的結(jié)構(gòu)和元件為方法方面提供了更加充分的解釋支持。
在下面的詳細(xì)說明和附圖中更完整的描述和繪制了代表性、非限定 性的實(shí)施例和實(shí)施方式。盡管具體方案被描述為具體實(shí)現(xiàn)成像管道和照 明管道，但在如所附權(quán)利要求所表達(dá)的本發(fā)明的范圍和預(yù)期之內(nèi)的是用 于替換性應(yīng)用的實(shí)施例。


圖1A示出了熔接的光纖束；圖1B示出了光纖束，其中被選的一組最外層纖維的纖維已被削減，
以暴露出其削減端；
圖1C描述了處于束端部(從中切除了被選的纖維)的剩余、未削 減纖維端之上的以及處于束的相對、未削減端的、抗溶涂敷材料的遮擋
物；
圖1D示出了包括成像纖維和可照明纖維的分支纖維光學(xué)觀看裝 置，其通過將示于圖1C中的被遮擋束浸沒在溶劑中而獲得；
圖2描述了管道束，其包括將被包圍在分離結(jié)構(gòu)中的第一類管道鄰 近連接到外表面的內(nèi)部束，其中分離結(jié)構(gòu)連接第二類管道；
圖2A是看向平面P。s時(shí)圖2的管道束的截面圖3示出了對圖2和2A束的管道束結(jié)構(gòu)模擬，其中第一類管道是 組合形成內(nèi)部圖像傳導(dǎo)束的成像管道，第二類管道是照明管道，并且分 離結(jié)構(gòu)是連接到圖像傳導(dǎo)束和外部照明管道的每一個(gè)的玻璃層；
圖3A是看向平面Pcs時(shí)圖3的管道束的截面圖4示出了對圖2和2A束的管道束結(jié)構(gòu)模擬，其中第一類管道是 光傳導(dǎo)管道，并且第二類管道是毛細(xì)管；
圖4A是看向平面P^時(shí)圖4的管道束的截面圖5示出了對圖2和2A束的管道束結(jié)構(gòu)模擬，其中第一類管道是 毛細(xì)管，并且第二類管道是光傳導(dǎo)管道；
圖5A是看向平面P^時(shí)圖5的管道束的截面圖6示出了對圖2和2A束的管道束結(jié)構(gòu)模擬，其中在第一類和第 二類管道間沒有分離結(jié)構(gòu)；以及
圖6A是看向平面Pcs時(shí)圖5的管道束的截面具體實(shí)施例方式
下文中對管道束各種實(shí)施例的描述是實(shí)質(zhì)上示例性的，并且因此無 意于限定本發(fā)明、及使用其應(yīng)用的范圍。
第一示例性管道束IOO被示于圖2中。管道束100包括多個(gè)細(xì)長的 第一類管道130的內(nèi)部捆扎集合110 (或內(nèi)部束IIO),每個(gè)第一類管道 具有第一端132和第二端134。內(nèi)部束在內(nèi)部束笫一和第二端112和114 之間延伸。沿著第一類管道130長度的一致管道部分136,彼此鄰近地 連接子第一類管道130，以使得沿著內(nèi)部束IIO長度的至少區(qū)域120是 剛性的。在圖2的具體實(shí)施例中，內(nèi)部束剛性區(qū)域120與內(nèi)部束110的長度擴(kuò)及同一范圍，但本發(fā)明范圍內(nèi)的替換性、未描述實(shí)施例是這樣的 內(nèi)部束剛性區(qū)域120延伸得短于內(nèi)部束110的總長度。
內(nèi)部束110的至少剛性區(qū)域120沿著內(nèi)部束軸線Are延伸一定的長 度，子第一類管道130的鄰近連接部分136沿著內(nèi)部束軸線Affi延伸。 另外，剛性區(qū)域120被至少一個(gè)內(nèi)部束側(cè)面122來定義，以使得當(dāng)看向 與內(nèi)部束軸線Affi正交朝向的橫截面Pcs時(shí)，內(nèi)部束110呈現(xiàn)出由內(nèi)部束 邊界124定義的橫截面幾何形狀。此外，被選的一組笫一類管道130的 每個(gè)子第一類管道130至少在內(nèi)部束剛性區(qū)域120之內(nèi)呈現(xiàn)出在預(yù)定公 差之內(nèi)符合第一組預(yù)先建立的尺寸參數(shù)的第一橫截面幾何形狀和第一 直徑。簡單起見，示意性內(nèi)部束剛性區(qū)域120被繪制為圓柱形，并且因 此呈現(xiàn)出如圖2A所示的單一圓柱形的內(nèi)部束側(cè)面122，當(dāng)看向圖2的 平面Pes (也稱之為IIA)時(shí)為圓形橫截面。此外，子第一類管道130也 被繪制為圓形橫截面。
圖2和2A的管道束進(jìn)一步包括多個(gè)細(xì)長第二類管道160，第二類 管道160的每一個(gè)包括第一和第二端162和164以及沿其長度的連接區(qū) 域166,所述連接區(qū)域166凈皮連接到內(nèi)部束剛性區(qū)域120的內(nèi)部束側(cè)面 122并與內(nèi)部束軸線Affi軸向?qū)?zhǔn)。另外，每個(gè)第二類管道160至少沿 其連接區(qū)域166呈現(xiàn)出在特定公差之內(nèi)符合第二組預(yù)先建立的尺寸參數(shù) 的第二橫截面幾何形狀和第二直徑。每個(gè)第二類管道160的連接區(qū)域 166是剛性的，而示例性第二類管道166的位于連接區(qū)域166和其第一 端162之間的剩余部分是柔性的。而且，出于簡單的目的，第二類管道 160被繪制為圓形橫截面，但應(yīng)該理解的是第一類管道130和第二類管 道160可以是不同的橫截面幾何形狀。此外，盡管在描述于圖2和2A 的示例性實(shí)施例中，笫二類管道160的直徑等于第一類管道130的直徑， 但第一直徑小于或大于第二直徑的實(shí)施例也在由所附權(quán)利要求所表達(dá) 的本發(fā)明范圍和預(yù)期之內(nèi)。此外，在各種實(shí)施例中，第一類和第二類管 道130和160可適用于同樣設(shè)計(jì)規(guī)范，并且從而可僅僅才艮據(jù)每類管道最 終應(yīng)用的目的或根據(jù)在整個(gè)管道束IOO之內(nèi)的物理定位而彼此區(qū)分。
除了第一類管道130的內(nèi)部束110和多個(gè)外部第二類管道160,圖 2和2A的實(shí)施例還包括插入到笫一和第二類管道130和160之間并與 之連接的剛性分離層190。圖2和2A中可替換性稱之為"分離結(jié)構(gòu)190" 的分離層190包括分離結(jié)構(gòu)笫一和第二端192和194,具有結(jié)構(gòu)壁內(nèi)表面和外表面196a和196b的結(jié)構(gòu)壁196在分離結(jié)構(gòu)第一和第二端192和 194之間延伸。分離結(jié)構(gòu)190在第一類和第二類管道130和160之間提 供了清晰的劃界，并且此外，如上所述，提供了材料，當(dāng)需要機(jī)加工掉 第一類和第二類管道130和160的至少一類的部分時(shí)，能夠?qū)λ霾牧?操作并具有對另一類管道130或160的降低的間接損害的危險(xiǎn)。在圖2 的實(shí)施例中，已沿結(jié)構(gòu)壁196的外部環(huán)形部分196o截短(例如，機(jī)加 工)了第二類管道160,以使得(i)第一類管道130的第一端132和與 外部環(huán)形部分196o相比具有較小半徑的內(nèi)部環(huán)形部分196i延伸超過 (即，相對突出)第二類管道160的第二端164;以及(ii)分離結(jié)構(gòu)190 包括步進(jìn)肩部(未標(biāo)號)，用于從較小半徑的內(nèi)部環(huán)形部分196i為外部 環(huán)形部分196o劃界。依據(jù)管道130和160的特性以及管道束100的特 定實(shí)施例的預(yù)期應(yīng)用，可由許多材料中的任一種來制造分離結(jié)構(gòu)190， 材料的非限定性示例包括塑料、金屬、陶瓷、及玻璃。
如在發(fā)明內(nèi)容中所討論的，第一類和第二類管道130和160的特性 可隨管道束100的特定實(shí)施例的預(yù)期應(yīng)用而改變。然而在一般實(shí)施例中， 第一類和第二類管道都是光傳輸管道(例如，光纖)。雖然圖2和2A描
述了本發(fā)明范圍內(nèi)的一般管道束100,但圖3和3A描述了更具體的方 案，在其中管道束100是可照明的圖像傳輸纖維束200。在圖3和3A 的方案中，具有圖2和2A方案中的一般對應(yīng)物的纖維束200的每個(gè)元 件以起始為"2"的附圖標(biāo)記來編號，但以相同的兩位數(shù)字結(jié)尾，與一 般對應(yīng)物相關(guān)聯(lián)的附圖標(biāo)記以這兩位數(shù)字結(jié)尾。另外，與一般對應(yīng)物相 關(guān)聯(lián)的附圖標(biāo)記可以出現(xiàn)在主附圖標(biāo)記附近的括號中，主附圖標(biāo)記與所 考慮的更具體實(shí)施例相關(guān)聯(lián)?；谏鲜龈綀D標(biāo)記編號系統(tǒng)，出現(xiàn)在圖3 和3A中的多個(gè)附圖標(biāo)記都以數(shù)字"2"開頭，不再在當(dāng)前的詳細(xì)描述中 特別提到它們。然而，讀者應(yīng)該理解的是這僅僅在與具有一般對應(yīng)物 (如上所述以附圖標(biāo)記為IOO來表示的)的元件相關(guān)聯(lián)時(shí)才發(fā)生，并且 一般對應(yīng)物(結(jié)合對以"2"開頭的附圖標(biāo)記涉及第一和第二類管道是 光傳送的實(shí)施例的理解)用于支持這種附圖標(biāo)記。例如，附圖標(biāo)記"266" 在下面的詳細(xì)說明中從不討論；然而，與一般實(shí)施例相關(guān)聯(lián)的編號方案 清楚地表示出"166"是指沿每個(gè)第二類管道160長度的連接區(qū)域166。 此外，下面討論的內(nèi)容清楚表示了圖3實(shí)施例中的第二類管道160是光 傳導(dǎo)照明管道260。因此，盡管從未討論，但"266"將被理解為沿每個(gè)光傳導(dǎo)照明管道260長度的剛性區(qū)域266。不具有圖2和2A的方案中 一般對應(yīng)物的圖3和3A實(shí)施例的元件與如下附圖標(biāo)記相關(guān)聯(lián)在其中 最后兩位數(shù)字相對于與圖2和2A方案的元件相關(guān)聯(lián)的附圖標(biāo)記是獨(dú)特 的。
現(xiàn)在參考圖3和圖3A，可照明的圖像傳輸纖維束200包括圖像傳 導(dǎo)束210,其包括多個(gè)光傳導(dǎo)成像管道230。每個(gè)成像管道230包括第 一和笫二端232和234,并且包括具有成像芯折射率的光學(xué)可傳遞芯 240。通過具有低于成像芯折射率的成像包層折射率的包層材料242環(huán) 繞每個(gè)芯240,以使得光通過全內(nèi)反射而傳播通過成像管道230。在本 示例性實(shí)施例中，每個(gè)第二類管道160是光傳導(dǎo)照明管道260,其包括 光傳遞芯270,光傳遞芯270具有照明芯折射率并且被具有照明包層折 射率的包層材料272環(huán)繞。 一般地，在諸如圖3和圖3A的方案中，根 據(jù)相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的工序，通過在從光學(xué)纖維拉伸塔中加熱和 拉伸多個(gè)鄰近捆扎的單獨(dú)纖維(或包層棒)期間和/或在模具壓力下加熱 期間對包層材料的熱熔接，來獲得圖像傳導(dǎo)束210的至少第一類成像管 道230的相互連接。類似地，可通過(i)與成像管道230彼此熔接同時(shí) 的熔接以及(ii)在成像管道230彼此熔接之后的熔接來獲得照明管道 260到圖像束剛性區(qū)域220邊界224的連接?；蛘?，當(dāng)成像管道230互
接，例如涂敷可固化粘合劑或施加壓力。
鄰近熔接的成像管道230的剛性區(qū)域220結(jié)束于相應(yīng)于圖像傳導(dǎo)束 210的第一端212、并被配置用于輸入目標(biāo)(未繪制)的圖像(未繪制) 的輸入端面212IF,輸入目標(biāo)的圖像是為了使圖像通過內(nèi)部圖像傳導(dǎo)束 210傳輸?shù)捷敵龆嗣?14OF (相應(yīng)于圖像傳導(dǎo)束210的笫一端214)。每 個(gè)照明管道260包括第一光收集端262和第二縱向相對光發(fā)射端264, 其中光發(fā)射端264足夠接近輸入端面212IF,以將引入到光收集端262 的光投射在目標(biāo)上，目標(biāo)的圖像傳輸通過圖像傳導(dǎo)束210。
插入在圖像傳導(dǎo)束210和照明管道260之間并保持連接關(guān)系的分離 結(jié)構(gòu)2卯一般是玻璃質(zhì)非纖維的構(gòu)架。此外，在可照明圖像傳輸纖維束 200的一般方案中，通過熱熔接獲得結(jié)構(gòu)壁296的內(nèi)表面296a到圖像束 側(cè)面222的周界連接以及照明管道260到結(jié)構(gòu)壁296的外表面296b的 連接。在替換性方案中，分離結(jié)構(gòu)290是(i)不透明和(ii)半透明的。并入了不透明或半透明(但不是完全透明)的分離結(jié)構(gòu)290的方案阻止了照明光(可從照明管道260泄漏)引入到圖像傳導(dǎo)束210。下文中，出于簡單的目的，特別是在所附權(quán)利要求中，不完全透明的分離結(jié)構(gòu)可被稱之為"至少部分不透明"。
圖4和4A及圖5和5A描述了在本發(fā)明大體范圍和預(yù)期(如在所附權(quán)利要求中所描述的)之內(nèi)的、另外的示意性而非限定性的變形。在這些示意性方案中的每一個(gè)中，第一類和第二類管道130和160之一的每個(gè)管道都是中空管道(即，毛細(xì)管)，并且第一類和第二類管道的另一類的每個(gè)管道都是光傳導(dǎo)管道329。參考圖4和4A，管道束300包括光傳輸管道束310,其包括多個(gè)光傳導(dǎo)管道329。每個(gè)光管道329包括第一和第二端331和333，并且包括具有芯折射率的光學(xué)可傳遞芯339。通過具有低于芯折射率的包層折射率的包層材料341環(huán)繞每個(gè)芯339,以使得光通過全內(nèi)反射而傳播通過管道329。在替換性方案中，每個(gè)光傳導(dǎo)管道329是成像管道或照明管道，例如描述于圖3和3A方案中的成像和照明管道230和260。在圖4和4A中，對光傳遞管道束310的繪圖是"分開的"，以便于兩種情況下的有效解釋。更具體地，第一組光傳導(dǎo)管道329被繪制為一組成像管道230,其結(jié)束于相應(yīng)于圖像傳導(dǎo)束210的第一端212的輸入端面212IF，同時(shí)第二組光傳導(dǎo)管道329^皮繪制為一組照明管道260,其在光收集端262和光發(fā)射端264之間延伸。盡管圖4和4A的"分開的"光傳遞管道束310表現(xiàn)為兩個(gè)上述獨(dú)立的方案，但還可能表現(xiàn)為在本發(fā)明范圍和預(yù)期之內(nèi)第三個(gè)方案，即，在其中第一子組成像管道230和第二子組照明管道260在單獨(dú)實(shí)施例中的光傳遞管道束310的光傳導(dǎo)管道329之中。如同其他包括多個(gè)彼此鄰近地連接的光傳導(dǎo)管道(例如，圖3和3A的成像管道230),在加熱和拉伸來自光學(xué)纖維拉伸塔的鄰近捆扎的單獨(dú)纖維(或包層棒)期間和/或在模具壓力下加熱期間一般通過包層材料的熱熔接獲得管道束310的光傳導(dǎo)管道329的互相連接。
仍然參考圖4和4A的方案，第二類管道160是毛細(xì)管359,毛細(xì)管359的每一個(gè)包括開口的第一和第二端361和363及通過毛細(xì)壁371限定的內(nèi)表面369，并限定了中空毛細(xì)管通道375,其在毛細(xì)管359的第一和第二端361和363之間延伸。毛細(xì)管便于(i)流體(即，液體或氣體)到鄰近毛細(xì)管359第二端363的空間中的區(qū)域的傳遞或(ii)流體從鄰近毛細(xì)管359第二端363的空間中的區(qū)域的提取。例如，在光傳導(dǎo)管道329是成像管道230的方案中，可需要經(jīng)由毛細(xì)管359傳遞加壓流體至觀看區(qū)域，被觀看的目標(biāo)(未示出)位于觀看區(qū)域中。這必須例如用空氣或水來清潔被觀看的目標(biāo)。或者，可需要與其他應(yīng)用結(jié)合，以從觀看區(qū)域通過毛細(xì)管359移除流體。通過包括了成像管道230、照明管道260、和毛細(xì)管359的方案，目標(biāo)例如可被同時(shí)照亮、觀看和清潔，假設(shè)例如毛細(xì)管359的第二端363足夠接近圖像傳導(dǎo)束210的輸入端面212IF,以選擇性地(i)將流體傳遞到鄰近毛細(xì)管359第二端363和圖像傳導(dǎo)束210輸入端面212ff的空間中的區(qū)域和(ii)從鄰近毛細(xì)管359第二端363和圖像傳導(dǎo)束210輸入端面212IF的空間中的區(qū)域中提取流體。
法中的任一種，在各;方^案中將毛細(xì)管359限定在^化的^:璃基體之內(nèi)。分離結(jié)構(gòu)390可包括或不包括在包含光傳導(dǎo)管道329和毛細(xì)管359兩者的實(shí)施例中。出于解釋說明的目的，圖4和4A的管道束300包括了分離結(jié)構(gòu)390。具有圖2和3的分離結(jié)構(gòu)190和290中的對應(yīng)物的分離結(jié)構(gòu)390的每個(gè)部分以"3"開頭的數(shù)字表示，但以與其對應(yīng)物相關(guān)聯(lián)的附圖標(biāo)記的兩位數(shù)字來結(jié)尾。此外，關(guān)于前述實(shí)施例的描述提供的分離結(jié)構(gòu)190和290的描述充分解釋了分離結(jié)構(gòu)390。
參考圖5和5A的方案，第一類管道130是毛細(xì)管359并且第二類管道是光傳導(dǎo)管道339。當(dāng)結(jié)合圖3-4A的各種替換性實(shí)施例的描述時(shí)，對圖2和2A的 一般實(shí)施例的描述使得不需要對圖5和5A方案的詳細(xì)解釋。圖5和5A的方案與圖4和4A的方案基本類似，其中毛細(xì)管359和光傳導(dǎo)管道329的位置相反。即，盡管在圖4和4A的方案中光傳導(dǎo)管道329 (不i侖是成像管道230或照明管道260)由一組毛細(xì)管359所環(huán)繞，但在圖5和5A的方案中，毛細(xì)管的內(nèi)部束IIO被多個(gè)光傳導(dǎo)管道329所環(huán)繞。 一般地，在諸如圖5和圖5A的實(shí)施例中，光傳導(dǎo)管道329將是照明類的管道；然而不應(yīng)如此狹義地解釋相應(yīng)的所附權(quán)利要求。諸如圖5和5A的實(shí)施例可適用于照亮工作區(qū)域，例如，通過毛細(xì)管359的內(nèi)部束，從所述工作區(qū)域取出流體或?qū)⒘黧w傳遞到所述工作區(qū)域。
到目前參考圖2-5A所詳細(xì)描述的替換性實(shí)施例包括分離結(jié)構(gòu)190、290、或390。在這些替換性實(shí)施例的任一個(gè)中，分離結(jié)構(gòu)290可被制造為至少部分不透明的。在第一和第二類管道130和160是光傳導(dǎo)管道329的方案中使分離結(jié)構(gòu)190、 290、或390至少部分不透明對于阻止光從第一和第二類管道130和160之一泄漏到第一和第二類管道130和160的另一個(gè)中是有益的。阻止這種光泄漏可在諸如圖3和3A的方案中是特別有益的方面，在該方案中第一類管道130是被結(jié)合以形成圖像傳導(dǎo)束210的成像管道230，并且笫二類管道是照明管道260。
如在發(fā)明內(nèi)容中所描述的，各種方案不包括在第一類管道190和第二類管道290之間的分離結(jié)構(gòu)190。示于圖6和6A中的是這樣的實(shí)施例其包括鄰近連接第一類管道130的內(nèi)部束IIO和在外圍直接連接到內(nèi)部束剛性區(qū)域120的多個(gè)第二類管道160。圖6和6A的示例性實(shí)施例的本質(zhì)在本詳細(xì)說明的前三段中進(jìn)行了描述。因此，由于圖6和6A的 一 般實(shí)施例與圖1和1A的實(shí)施例本質(zhì)相同，只是省略了分離結(jié)構(gòu)19 0 ，因此對圖1和1A的實(shí)施例的描述(直到介紹分離結(jié)構(gòu)190的段落之前的段落)用作對圖6和6A實(shí)施例的描述。參考前述段落并結(jié)合圖6和6A的方案，讀者當(dāng)然可以理解的是當(dāng)在文本中遇到"圖1"、"圖1A"、或"圖1和1A"時(shí)，它們應(yīng)分別讀作"圖6"、"圖6A"、和"圖6和6A"。此外，也能理解的是圖6和6A的示例性一般實(shí)施例中的第一和第二類管道130和160的任一種可以是以下組中任一種(i)毛細(xì)管359、 ( ii)成像管道230、及(iii)照明管道260,就如與結(jié)合圖3-5A的方案所進(jìn)行的各種描述那樣。
上文被認(rèn)為是對本發(fā)明原理的圖解說明。此外，由于本領(lǐng)域技術(shù)人員可對各種方面和實(shí)施方式加以改進(jìn)和改變，而并不偏離本發(fā)明的范圍
和精神，因此可理解的是上文并不是如所附權(quán)利要求的表述將本發(fā)明
限定到所示和所描述的精確的結(jié)構(gòu)、實(shí)施方式和方案。
權(quán)利要求
1. 一種管道束，包括多個(gè)細(xì)長的第一類管道的內(nèi)部束，所述第一類管道的每一個(gè)具有與內(nèi)部束第一和第二端相一致的第一和第二端，其中，(a)所述第一類管道沿著所述第一類管道長度的一致部分彼此鄰近地連接，以使得所述內(nèi)部束長度的至少某一區(qū)域是剛性的，(b)至少所述內(nèi)部束剛性區(qū)域(i)沿著內(nèi)部束軸線延伸某個(gè)長度，子第一類管道的鄰近連接的部分沿著所述內(nèi)部束軸線延伸，以及(ii)被至少一個(gè)內(nèi)部束側(cè)面限定，以使得當(dāng)看向與所述內(nèi)部束軸線正交朝向的橫截面時(shí)，所述內(nèi)部束呈現(xiàn)出由內(nèi)部束邊界限定的橫截面幾何形狀，并且(c)被選的一組第一類管道的每個(gè)子第一類管道至少在所述內(nèi)部束剛性區(qū)域之內(nèi)呈現(xiàn)出在預(yù)定公差之內(nèi)符合第一組預(yù)先建立的尺寸參數(shù)的第一橫截面幾何形狀和第一直徑；剛性分離結(jié)構(gòu)，包括具有結(jié)構(gòu)壁內(nèi)表面和結(jié)構(gòu)壁外表面的結(jié)構(gòu)壁，所述結(jié)構(gòu)壁內(nèi)表面在外圍連接到所述內(nèi)部束剛性區(qū)域的至少一側(cè)的至少一個(gè)；以及多個(gè)細(xì)長的第二類管道，每個(gè)第二類管道包括沿著其長度至少一部分的剛性連接區(qū)域，所述連接區(qū)域被連接到以下至少一個(gè)(i)所述結(jié)構(gòu)壁外表面和(ii)所述多個(gè)第二類管道的另一個(gè)第二類管道的連接區(qū)域；其中，(i)所述第二類管道的至少所述連接區(qū)域與所述內(nèi)部束軸線軸向?qū)?zhǔn)，(ii)被選的一組第一類管道的每個(gè)第二類管道呈現(xiàn)出在預(yù)定公差之內(nèi)符合第二組預(yù)先建立的尺寸參數(shù)的第二橫截面幾何形狀和第二直徑，以及(iii)所述分離結(jié)構(gòu)插入到第一類管道和第二類管道之間。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的管道束，其特征在于(a) 每個(gè)第一類管道是光傳導(dǎo)成像管道，其包括光學(xué)可傳遞芯，所 述光學(xué)可傳遞芯具有成像芯折射率并被具有低于所述成像芯折射率的 成像包層折射率的包層材料環(huán)繞，以使得光通過全內(nèi)反射而傳播通過所 述第一類管道，并且所述多個(gè)第一類管道結(jié)合以形成圖像傳導(dǎo)束；(b) 在所述內(nèi)部束剛性區(qū)域之內(nèi)，所述第一類管道被熔融地彼此連接；(c) 每個(gè)第二類管道是光傳導(dǎo)照明管道，其包括光傳遞芯，所述光傳遞芯具有照明芯折射率并被具有照明包層折射率的包層材料環(huán)繞；(d) 鄰近熔接的成像管道的剛性區(qū)域結(jié)束于被構(gòu)造用于輸入目標(biāo)的 圖像以通過內(nèi)部圖像傳導(dǎo)束傳輸圖像的輸入端面；以及(e) 每個(gè)照明管道包括光收集端和縱向相對的光發(fā)射端，其中所述光 發(fā)射端足夠接近所述輸入端面，以將引入到所述光收集端的光投射在目 標(biāo)上，所述目標(biāo)的圖像被傳輸穿過所述圖像束。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的管道束，其特征在于所述結(jié)構(gòu)壁內(nèi)表 面完全環(huán)繞了所述內(nèi)部束剛性區(qū)域長度的至少一部分。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的管道束，其特征在于所述分離結(jié)構(gòu)的 結(jié)構(gòu)壁是至少部分不透明的，以阻止光從照明管道泄漏到所述圖像傳導(dǎo) 束中。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的管道束，其特征在于除了剛性連接區(qū) 域以外，被選的一組照明管道的每個(gè)照明管道包括柔性區(qū)域，其可自由 地相對所述內(nèi)部束剛性區(qū)域運(yùn)動，每個(gè)照明管道沿著所述剛性連接區(qū)域 被連接到以下至少 一 個(gè)(i)所述結(jié)構(gòu)壁外表面以及(i i)另 一 個(gè)照明管 道的連接區(qū)域。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的管道束，其特征在于以下至少一個(gè)(a) 所述第一類管道和所述第二類管道之一的每個(gè)管道是光傳導(dǎo) 管道，其包括光學(xué)可傳遞芯，所述光學(xué)可傳遞芯具有第一折射率并被具 有低于所述第 一折射率的第二折射率的包層材料環(huán)繞；以及(b) 所述第一類管道和所述第二類管道的另一個(gè)的每個(gè)管道是毛 細(xì)管，其包括中空通道，所述中空通道穿過所述毛細(xì)管從第一端延伸到 縱向相對的第二端。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的管道束，其特征在于(a)每個(gè)第一類管道是光傳導(dǎo)成像管道，其包括光學(xué)可傳遞芯，所 述光學(xué)可傳遞芯具有成像芯折射率并被具有低于所述成像芯折射率的 成像包層折射率的包層材料環(huán)繞，以使得光通過全內(nèi)反射而傳播通過所 述第一類管道，并且使得所述多個(gè)第一類管道結(jié)合以形成圖像傳導(dǎo)束；(b) 在所述內(nèi)部束剛性區(qū)域之內(nèi)，所述第一類管道以以下方式的至少 一種彼此連接(i)熔接和(ii)粘合；(c) 鄰近熔接的成像管道的剛性區(qū)域結(jié)束于被構(gòu)造用于輸入目標(biāo)的 圖像以用于通過所述內(nèi)部圖像傳導(dǎo)束傳輸圖像的輸入端面；以及(d) 每個(gè)第二類管道是毛細(xì)管，其具有充分接近所述圖像傳導(dǎo)束的 輸入端面的第二端，以選擇性地(i)將流體傳遞到鄰近所述毛細(xì)管的第 二端和所述圖像傳導(dǎo)束輸入端面的空間中的區(qū)域和(ii)從鄰近所述毛 細(xì)管的第二端和所述圖像傳導(dǎo)束輸入端面的空間中的區(qū)域中提取流體。
8. —種管道束，包括多個(gè)細(xì)長的第一類管道的內(nèi)部束，所述第一類管道的每一個(gè)具有與 內(nèi)部束第一和第二端相一致的第一和第二端，其中，(a)所述第一類管 道沿著所述第 一類管道的長度的 一致部分彼此鄰近地連接，以使得所述 內(nèi)部束長度的至少某一區(qū)域是剛性的，(b)至少所述內(nèi)部束剛性區(qū)域(i) 沿著內(nèi)部束軸線延伸某個(gè)長度，子第一類管道的鄰近連接的部分沿著所 述內(nèi)部束軸線延伸，以及(ii) ^皮至少一個(gè)內(nèi)部束側(cè)面限定，以使得當(dāng)看向與所述內(nèi)部束軸線正交朝向的橫截面時(shí)，所述內(nèi)部束呈現(xiàn)出由內(nèi)部 束邊界限定的橫截面幾何形狀，并且(c)被選的一組第一類管道的每 個(gè)子第一類管道至少在所述內(nèi)部束剛性區(qū)域之內(nèi)呈現(xiàn)出在預(yù)定公差之 內(nèi)符合第一組預(yù)先建立的尺寸參數(shù)的第一橫截面幾何形狀和第一直徑； 以及多個(gè)細(xì)長的第二類管道，每個(gè)第二類管道包括沿著其長度至少一部 分的剛性連接區(qū)域，所述連接區(qū)域被連接到以下至少一個(gè)(i)所述內(nèi) 部束剛性區(qū)域的邊界和(ii)所述多個(gè)笫二類管道的另一個(gè)第二類管道 的連接區(qū)域；其中(a) 所述第一類管道和所述第二類管道之一的每個(gè)管道是光傳導(dǎo) 管道，所述光傳導(dǎo)管道包括光學(xué)可傳遞芯，其具有第一折射率并被具有 低于所述第 一折射率的第二折射率的包層材料環(huán)繞；以及(b) 所述第一類管道和所述第二類管道的另一個(gè)的每個(gè)管道是毛 細(xì)管，其包括中空通道，所述中空通道穿過所述毛細(xì)管從第一端延伸到 縱向相對的第二端。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的管道束，其特征在于(a) 每個(gè)第一類管道是光傳導(dǎo)成像管道，其包括光學(xué)可傳遞芯，所 迷光學(xué)可傳遞芯具有成像芯折射率并被具有低于所述成像芯折射率的 成像包層折射率的包層材料環(huán)繞，以使得光通過全內(nèi)反射而傳播通過所 述第一類管道，并且使得所述多個(gè)第一類管道結(jié)合以形成圖像傳導(dǎo)束；(b) 在所述內(nèi)部束剛性區(qū)域之內(nèi)，所述光傳導(dǎo)成像管道以以下方式的 至少一種彼此連接(i)熔接和(ii)粘合；(c) 鄰近熔接的成像管道的剛性區(qū)域結(jié)束于被構(gòu)造用于輸入目標(biāo)圖 像以用于通過所述內(nèi)部圖像傳導(dǎo)束傳輸圖像的輸入端面；以及(d) 每個(gè)第二類管道是毛細(xì)管，其具有充分接近所述圖像傳導(dǎo)束的 輸入端面的第二端，以選擇性地(i)將流體傳遞到鄰近所述毛細(xì)管的第 二端和所述圖像傳導(dǎo)束輸入端面的空間中的區(qū)域和(ii)從鄰近所述毛 細(xì)管的第二端和所述圖像傳導(dǎo)束輸入端面的空間中的區(qū)域中提取流體。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的管道束，其特征在于(a) 每個(gè)第一類管道是毛細(xì)管；(b) 在所述內(nèi)部束剛性區(qū)域之內(nèi)，所述毛細(xì)管以以下方式的至少 一種彼此連接(i)熔接和(ii)粘合；以及(c) 每個(gè)第二類管道是照明管道，其包括光學(xué)可傳遞芯，所述光 學(xué)可傳遞芯具有照明芯折射率并被具有低于所述照明芯折射率的照明 包層折射率的包層材料環(huán)繞，以使得光通過全內(nèi)反射而傳播通過所述照 明管道。
11. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的管道束，其特征在于(a) 每個(gè)第一類管道是光傳導(dǎo)成像管道，其包括光學(xué)可傳遞芯，所 述光學(xué)可傳遞芯具有成像芯折射率并被具有低于所述成像芯折射率的 成像包層折射率的包層材料環(huán)繞，以使得光通過全內(nèi)反射而傳播通過所 述光傳導(dǎo)成像管道，并且使得所述多個(gè)光傳導(dǎo)成像管道結(jié)合以形成圖像 傳導(dǎo)束；(b) 在所述內(nèi)部束剛性區(qū)域之內(nèi)，所述光傳導(dǎo)成像管道以以下方式 的至少一種彼此連接(i)熔接和(ii)粘合；(c) 鄰近熔接的成像管道的剛性區(qū)域結(jié)束于被構(gòu)造用于輸入目標(biāo)的 圖像以用于通過所述內(nèi)部圖像傳導(dǎo)束傳輸圖像的輸入端面；(d) 每個(gè)第二類管道是照明管道，其包括光學(xué)可傳遞芯，所述光學(xué)可傳遞芯具有照明芯折射率并被具有低于所述照明芯折射率的照明包 層折射率的包層材料環(huán)繞，以使得光通過全內(nèi)反射而傳播通過照明管道；(e) 每個(gè)照明管道包括光收集端和縱向相對的光發(fā)射端，其中光發(fā) 射端足夠接近所述輸入端面，以將引入到所述光收集端的光投射在目標(biāo) 上，所述目標(biāo)的圖像被傳輸穿過所述圖像束；(f) 被選的 一組照明管道的每個(gè)照明管道呈現(xiàn)出在預(yù)定公差之內(nèi)符 合第二組預(yù)先建立的尺寸參數(shù)的第二橫截面幾何形狀和第二直徑；以及(g) 第一組和第二組預(yù)先建立的尺寸參數(shù)使得下述至少一個(gè)成立 (i)所述成像管道的直徑不同于所述照明管道的直徑以及(ii)所述成像管 道的橫截面幾何形狀不同于所述照明管道的橫截面幾何形狀。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的管道束，其特征在于所述成像管道的 直徑小于所述照明管道的直徑。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的管道束，其特征在于進(jìn)一步包括 包括結(jié)構(gòu)壁的剛性分離結(jié)構(gòu)，所述結(jié)構(gòu)壁包括結(jié)構(gòu)壁內(nèi)表面和結(jié)構(gòu)壁外表面，其中(a) 所述結(jié)構(gòu)壁內(nèi)表面在外圍連接到所述內(nèi)部束剛性區(qū)域的至少一 側(cè)的至少一個(gè)；以及(b) 被選的 一 組照明管道的每個(gè)照明管道的剛性連接區(qū)域被連接到 以下至少一個(gè)(i)所述結(jié)構(gòu)壁外表面以及(ii)多個(gè)照明管道的另一個(gè) 照明管道的連接區(qū)域，以使得所述分離結(jié)構(gòu)插入在所述內(nèi)部束剛性區(qū)域 和連接到所述內(nèi)部束剛性區(qū)域的所述照明管道的至少一個(gè)之間。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的管道束，其特征在于以下至少一個(gè)成 立(i)所述結(jié)構(gòu)壁內(nèi)表面全部圍繞所述內(nèi)部束剛性區(qū)域長度的至少 一部 分以及(ii)所述分離結(jié)構(gòu)的所述結(jié)構(gòu)壁是至少部分非透明的，以阻止 引入從照明管道泄漏到所述圖像傳導(dǎo)束中的光。
15. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的管道束，其特征在于進(jìn)一步包括 包括結(jié)構(gòu)壁的剛性分離結(jié)構(gòu)，所述結(jié)構(gòu)壁包括結(jié)構(gòu)壁內(nèi)表面和結(jié)構(gòu)壁外表面，其中(a) 所述結(jié)構(gòu)壁內(nèi)表面在外圍連接到所述內(nèi)部束剛性區(qū)域的至少一 側(cè)的至少一個(gè)；以及(b) ;故選的一組照明管道的每個(gè)照明管道的剛性連接區(qū)域:帔連接到 以下至少一個(gè)(i)所述結(jié)構(gòu)壁外表面以及(ii)多個(gè)照明管道的另一個(gè) 照明管道的連接區(qū)域，以使得所述分離結(jié)構(gòu)插入在所述內(nèi)部束剛性區(qū)域 和連接到所述內(nèi)部束剛性區(qū)域的所述照明管道的至少一個(gè)之間。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的管道束，其特征在于以下至少一個(gè)成 立(i)所述結(jié)構(gòu)壁內(nèi)表面全部圍繞所述內(nèi)部束剛性區(qū)域長度的至少一部 分以及(ii)所述分離結(jié)構(gòu)的所述結(jié)構(gòu)壁是至少部分非透明的，以阻止 引入從照明管道泄漏到所述圖像傳導(dǎo)束中的光。
17. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的管道束，其特征在于除了剛性連接 區(qū)域以外，#:選的一組照明管道的每個(gè)照明管道包括柔性區(qū)域，其可自 由地相對內(nèi)部束剛性區(qū)域運(yùn)動，每個(gè)照明管道沿著所述剛性連接區(qū)域連 接到以下至少一個(gè)(i)所述結(jié)構(gòu)壁外表面以及(ii)另一個(gè)照明管道的 連接區(qū)域。
18. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的管道束，其特征在于除了剛性連接區(qū) 域以外，被選的一組照明管道的每個(gè)照明管道包括柔性區(qū)域，其可自由 地相對內(nèi)部束剛性區(qū)域運(yùn)動，每個(gè)照明管道沿著所述剛性連接區(qū)域連接 到以下至少一個(gè)(i)所述結(jié)構(gòu)壁外表面以及(ii)另一個(gè)照明管道的連 接區(qū)域。
全文摘要
一種管道束，包括第一類管道的內(nèi)部束，其在內(nèi)部束第一和第二端之間延伸。第一類管道沿其長度的一致部分互相鄰近地連接，以限定內(nèi)部束剛性區(qū)域，當(dāng)從與內(nèi)部束剛性區(qū)域的縱軸相正交的平面觀看時(shí)，所述內(nèi)部束剛性區(qū)域呈現(xiàn)出內(nèi)部束邊界。提供了包括具有結(jié)構(gòu)壁內(nèi)表面和外表面的結(jié)構(gòu)壁的分離結(jié)構(gòu)，并且結(jié)構(gòu)壁的內(nèi)表面連接到內(nèi)部束剛性區(qū)域的邊界。管道束進(jìn)一步包括多個(gè)第二類管道。每個(gè)第二類管道包括沿著其長度至少一部分的剛性連接區(qū)域，所述剛性連接區(qū)域被連接到以下至少一個(gè)(i)結(jié)構(gòu)壁外表面和(ii)多個(gè)第二類管道的另一個(gè)第二類管道的連接區(qū)域。
文檔編號G02B6/44GK101501542SQ200780004163
公開日2009年8月5日 申請日期2007年2月3日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月3日
發(fā)明者M·弗羅伊恩德特, R·斯特拉克 申請人:肖特公司