ما مدى رقة منظار الألياف الضوئية؟ لماذا جعلوا رقيقة جدا؟

السر الأساسي للنحافة الشديدة للألياف الضوئيةبوريسكوبيكمن الأمر في مكون نقل الصور الخاص بهم - حزمة الصور.

يمكننا أن نفهم ذلك من خلال مقارنة بسيطة: التقليدية الجامدةبوريسكوبالصورة: مثل تلسكوب طويل ورفيع، بداخله عدسات معقدة متعددة. ينكسر الضوء بشكل متكرر بين هذه العدسات. تتمتع العدسات نفسها بسُمك وتتطلب محاذاة وتثبيتًا دقيقين، مما يجعل من الصعب جعلها رفيعة جدًا.

الألياف الضوئيةبوريسكوبالصورة: جوهرها ليس عدسات، بل عبارة عن حزمة من ألياف زجاجية مرنة للغاية، أرق من شعرة الإنسان.

دعونا نحلل بالتفصيل كيفية استخدام الألياف الضوئيةبوريسكوبتحقيق "النحافة":

1. المبدأ الأساسي: الانعكاس الداخلي الكلي ونقل الصور المنقطة

إن حزمة صور الألياف الضوئية ليست ليفًا واحدًا، بل هي عشرات أو حتى مئات الآلاف من الألياف الرفيعة للغاية مرتبة ومجمعة معًا بنمط منتظم.

تركيب الليف الواحد: يتكون كل ليف من جزأين:

1. النواة: مركز زجاجي ذو معامل انكسار عالي.

2. الكسوة: طبقة زجاجية ذات معامل انكسار منخفض تحيط بالقلب.

مبدأ العمل: الانعكاس الداخلي الكلي: عندما ينتقل الضوء من قلب الألياف إلى واجهة الكسوة، بسبب مؤشر الانكسار العالي للنواة، ينعكس الضوء بالكامل مرة أخرى إلى القلب. وهكذا، ينتقل الضوء عبر الألياف مثل "متعرج"، ويخضع لانعكاسات داخلية إجمالية لا حصر لها من طرف إلى آخر دون أي خسارة تقريبًا.

كيف يتم نقل الصورة داخل الألياف؟ – البكسل

تشكل عشرات الآلاف من الألياف الموجودة في أحد طرفي حزمة الصورة معًا سطحًا للتصوير.

يمكن لكل ليف فردي أن ينقل نقطة ضوء واحدة فقط (بكسل في الصورة).

يتم ترتيب هذه الألياف بتوافق واحد لواحد ووفقًا لنمط منتظم عند كلا الطرفين.

وبهذه الطريقة، تتحلل الصورة البصرية المتكونة على سطح التصوير في الطرف الأمامي من حزمة الصورة إلى عشرات الآلاف من نقاط الضوء المستقلة.

يتم نقل كل نقطة ضوء بشكل مستقل إلى الطرف الآخر من خلال الألياف المقابلة لها.

وفي الطرف الآخر، يتم إعادة تجميع جميع نقاط الضوء المنقولة من الألياف لإعادة بناء الصورة من الواجهة الأمامية.

ويمكن تصوره على أنه مجموعة من عشرات الآلاف من "أدلة الضوء" الصغيرة، كل منها مسؤول عن نقل الضوء من نقطة واحدة فقط.

2. لماذا يمكن جعل هذا الهيكل رقيقًا جدًا؟

وبناء على المبادئ المذكورة أعلاه، الألياف الضوئيةبوريسكوبتتمتع s بمزايا كبيرة في تحقيق التفاصيل الدقيقة:

1. مادة دقيقة للغاية: يمكن أن يكون قطر الألياف الواحدة على مستوى الميكرومتر (على سبيل المثال، 10 ميكرومتر، حوالي 1/6 قطر شعرة الإنسان). يمكن أيضًا أن يكون للحزمة التي تحتوي على عشرات الآلاف من هذه الألياف قطر يمكن التحكم فيه في حدود 12 ملم.

2. لا حاجة إلى مجموعات عدسات داخلية معقدة: على عكس العدسات الصلبة التقليديةبوريسكوبالتي تتطلب عدسات متعددة مرتبة في مساحة مادية، فإن حزمة صور الألياف الضوئية هي ببساطة حزمة عادية من الألياف. فهو يوجه الضوء داخل الألياف من خلال المبادئ الفيزيائية (الانعكاس الداخلي الكلي)، بدلاً من إجراء التصوير البصري في المساحة الحرة، وبالتالي توفير قدر كبير من المساحة المادية.

3. التكامل العالي:

حزمة الصور: المسؤولة عن نقل الصور، وهي المكون الرئيسي.

شعاع التوجيه: يحيط بحزمة الصورة حزمة أخرى مستقلة من الألياف، وهي مسؤولة بشكل خاص عن توجيه الضوء من مصدر ضوء خارجي إلى الجسم، مما يوفر الإضاءة لمنطقة المراقبة.

يمكن دمج حزم الألياف هذه بشكل مضغوط للغاية، ثم تغليفها بغلاف مرن وآليات التحكم لتكوين حزمة كاملةبوريسكوب.

لماذا من الضروري أن تكون على ما يرام؟

وعلى وجه التحديد، يعتمد السعي وراء "الدقة" في المقام الأول على النقاط الثلاث التالية:

التكيف مع المساحات الدقيقة: في الصناعة، جيد بما فيه الكفاية فقطبوريسكوبيمكن أن تدخل بسلاسة قنوات صغيرة يقل قطرها عن 1 ملم والفتحات الداخلية للأجزاء الدقيقة.

تحقيق خفض التكاليف وتحسين الكفاءة: في التفتيش الصناعي، يتم تجنب التفكيك وتلف المعدات أو الأجزاء، مما يوفر الوقت والتكاليف المرتبطة بالتفكيك.

تحسين المرونة وإمكانية الوصول: الألياف الضوئية الدقيقة والمرنةبوريسكوبيمكنها ثني واجتياز مسارات معقدة ومتعرجة للوصول إلى المناطق التي يتعذر الوصول إليها بالأدوات التقليدية.

باختصار، إن السعي الحثيث لتحقيق "الدقة" يؤدي إلى تحقيق اختراقات مستمرة في هذا المجالبوريسكوب التكنولوجيا، بهدف السماح للرؤية البشرية بالوصول إلى العالم المجهري الذي كان يتعذر الوصول إليه سابقًا، والذي يلعب دورًا حاسمًا في التنمية الصناعية.