JP5650551B2 - ファイバスコープ装置 - Google Patents
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Description
このようなファイバスコープ装置は、観察部分を照明する照明手段と、照明された観察部の像を結像する対物光学系と、この対物光学系により結像した光画像を伝送する像伝送手段と、伝送された光画像を観察像として結像させる結像光学系と、この結像光学系により結像された観察像を撮像する撮像素子を有するのが一般である。
即ち、画像伝送ファイバの「入力側端面と出力側端面との間」において、光ファイバ束の「画像伝送領域外」に、光ファイバ束の軸に対して交わる「入射用断面」が形成されており、1以上の照明光源からの照明光が「入射用断面から光ファイバ束内に入射」する構成である。
「照明光源」は、光源のみ、もしくは「光源と、光源からの光束を、平行光束や、弱い集光光束、あるいは弱い発散光束等、入射用断面への入射に適した光束径体に変換するレンズ等」を含むことができる。
画像伝送ファイバは、光ファイバを束ねてなる光ファイバ束を有する。
光ファイバ束は、入力側端面と出力側端面を有し、入力側端面に入力する光画像を、出力側端面に画像伝送する画像伝送領域と、照明光を入射側端面に伝送させる画像伝送領域外とを有する。
そして、上記入力側端面と出力側端面との間の上記画像伝送領域外に、上記光ファイバ束の軸に対して交わる入射用断面と、該入射用断面とともに、外周面に向かって断面形状楔形に開く反射面が形成され、照明光を上記反射面により反射させて上記入射用断面に入射させる構成となっている。
図1(a)はファイバスコープ装置の実施の1形態を説明図的に示している。
ファイバスコープ装置は、主として、符号10、11、12で示す3つの部分で構成されている。
符号12で示す部分は「画像伝送ファイバ11に照明光Lをカップリングさせる部分」と、画像伝送ファイバ11により伝送された「観察部分の像」を撮像するための部分を含む「照明・撮像部分」であり、照明光を放射する光源121a、121bと、結像レンズ123と、撮像素子124と、これらを収納するケーシング126と、隔壁127とを有する。
図示されない電源ケーブル・信号ケーブルが、ケーシング126の外部と撮像素子124とを連結している。
この実施の形態において、画像伝送ファイバ11の、入力側端面と出力側端面110Bとの間に、光ファイバ束の画像伝送領域外に光ファイバ束の軸(光画像を伝送する方向)に対して交わる入射用断面110Cが形成され、この入射用断面110Cとともに、画像伝送ファイバの外周面(外皮チューブ111の外周面)に向かって「断面形状楔形」に開く反射面112を有する。
即ち、画像伝送ファイバ11に対して上記の如き「切れ込み」が形成され、切れ込みによって形成された一方の断面が入射用断面110Cであり、この入射用断面110Cとともに切れ込みをなす「円錐面をなす部分」に反射用金属膜がアルミニウム等の蒸着により反射面112として形成される。
図2(a)は、照明・対物部分10の部分を変形した実施の形態であり「観察部分の像を光ファイバ束110の入力側端面に結像させる対物光学系」を対物レンズ100Aで構成した例である。
この場合には、観察部分からの反射光は、対物レンズ100Aにより入力側端面110Aに光画像として結像し、画像伝送ファイバ11の出力側端面に伝送される。
図4に示す実施の形態は、画像伝送ファイバに、断面矩形状の切り欠きを形成し、この切り欠き部分に、断面三角形状のリング状の反射面部剤130を嵌め、反射面部剤130の外面をなす円錐面部分を反射面130Aとし、照明光Lを反射面130Aにより反射させて入力用断面110Cに照射するようにした構成のものである。
図4の実施の各形態においては、上記「断面四辺形状の切り欠き」は、リング状であり、画像伝送ファイバの外周を1周するように形成されるが、これに限らず、断面四辺形状の切り欠きは「穴状のもの」でもよく、この穴状の切り欠きごとに反射部材を埋め込むように設けても良い。
、入射用断面に対向する(出力側の断面)の部分には、反射膜を形成して、前述の反射迷
光・戻り迷光が出力側端面に伝送されないようにするのが良い。
反射面により反射されて入射用断面に照射される照明光は、入射用断面に対する入射角が大きすぎると、光ファイバ内で全反射せず、一部が光ファイバ外壁から漏れて、隣接する光ファイバに入り込んだりし、照明光強度を減衰させたり迷光の原因となったりする。
n=sinθ1/sinθ2
で定まる。
n・sinθ1<NA
を満足しなければならない。
この場合、入射用断面110Cの軸方向に対する傾き角:θ4を90度とし、入射光Lの入射方向を軸方向に対して直角とすると、反射面112の傾き角:θ5を45度〜51.3度とするか、もしくは、傾き角:θ5を45度とし、コリメートされた照明光Lの光ファイバ端面への入射角を0〜12.7度の範囲とすればよい。
撮像素子124としては、5mm×5mmの正方形の受光面を持ち、30万画素のカラー撮像素子を用いた。
このような構成で、カラーの良好な観察画像を得ることができた。
112 反射面
110C 入射用断面
123 結像レンズ
124 撮像素子
11 画像伝送ファイバ
110 光ファイバ束
100 屈折率分布型のロッドレンズ
101 照明光導光筒
Claims (6)
- 光ファイバを束ねた光ファイバ束の、入力側端面に入力する光画像を、出力側端面に画像伝送して出力する画像伝送ファイバを用い、該画像伝送ファイバの内部を通して、照明光を上記入力側端面に伝送して射出させ、射出光により観察部分の照明を行い、対物光学系により上記入力側端面に結像した上記観察部分の光画像を出力側端面へ画像伝送し、撮像素子により画像情報化するファイバスコープ装置において、
画像伝送ファイバの、入力側端面と出力側端面との間に、光ファイバ束の画像伝送領域外に、光ファイバ束の軸に対して交わる入射用断面が形成され、
上記入射用断面とともに、上記画像伝送ファイバの外周面に向かって断面形状楔形に開く反射面を有し、1以上の照明光源からの照明光を上記反射面により反射させて上記入射用断面に入射させる構成としたことを特徴とするファイバスコープ装置。 - 請求項1記載のファイバスコープ装置において、
撮像素子の受光面を、画像伝送ファイバの出力側端面に直接接触させて、画像伝送された光画像を受光する構成としたことを特徴とするファイバスコープ装置。 - 請求項1記載のファイバスコープ装置において、
画像伝送ファイバの出力端面側に画像伝送された光画像を、結像レンズを介して撮像素子の受光面上に結像させる構成としたことを特徴とするファイバスコープ装置。 - 請求項1〜3の任意の1に記載のファイバスコープ装置において、
観察部分の像を光ファイバ束の入力側端面に結像させる対物光学系が対物レンズであることを特徴とするファイバスコープ装置。 - 請求項1〜3の任意の1に記載のファイバスコープ装置において、
観察部分の像を光ファイバ束の入力側端面に結像させる対物光学系がロッドレンズであって、上記入力側端面に向いた面を結像面として、上記入力側端面に密接させたことを特徴とするファイバスコープ装置。 - 請求項1〜5の任意の1に記載のファイバスコープ装置に用いられる画像伝送ファイバであって、
光ファイバを束ねてなり、入力側端面と出力側端面を有し、上記入力側端面に入力する光画像を、上記出力側端面に画像伝送する画像伝送領域と、照明光を上記入射側端面に伝送させる画像伝送領域外とを有する光ファイバ束の、上記入力側端面と出力側端面との間の上記画像伝送領域外に、上記光ファイバ束の軸に対して交わる入射用断面と、該入射用断面とともに、外周面に向かって断面形状楔形に開く反射面が形成され、
上記照明光を上記反射面により反射させて上記入射用断面に入射させる構成とした画像伝送ファイバ。
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