JPS61143711A

JPS61143711A - 観察方向変化法

Info

Publication number: JPS61143711A
Application number: JP26582284A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiko Nomura; 野村　由司彦; Takenori Morimitsu; 森光　武則; Tetsuo Yabuta; 薮田　哲郎; Yasutoshi Yamagishi; 山岸　康利
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1984-12-17
Filing date: 1984-12-17
Publication date: 1986-07-01

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、光フアイバスコープや工業用テレビカメラな
どの視覚装置の観察方向を小型な装置により広範囲な方
向に変化させる方法に関するものである。

従来の技術第３図（ａ）は、イメージファイバを使用した光フアイ
バスコープの構成を示す概略断面図であり、第３図ら）
はその線Ａ−Ａでの断面図である。第３図（ａ）及び（
５）に示すように、光フアイバスコープは、画像を画素
に分解して伝送するイメージファイバｌと、照明用の光
を伝送するライトガイド２とが平行に被覆３内に配置さ
れたケーブル４を使用し、ている。そして、そのケーブ
ル４の先端には、画像を縮小してイメージファイバ１の
先端に結像させる対物レンズ５が配置され、一方、ケー
ブル４の後端には、イメージファイバ１の後端面の画像
を拡大して見ることができるようにしまたは工業用テレ
ビカメラ（以下、ＩＴＶカメラと称す）での撮影を可能
にする接眼レンズ６が配置されている。

イメージファイバは、外径１０μｍ程度の光ファイバを
１万〜５万本束ねて一体化したもので、全体でも外径は
０．５〜２．５開と極めて細い。ライトガイドも同様で
ある。そして、被覆を含めても外径は、ｌ　ｃｍ程度で
あり、可撓性を有している。

第４図は、上記した光フアイバスコープによる従来の観
察方向変化法の例を概略的に示したものである。第４図
の場合、イメージファイバ１はリング７により被覆３に
固定され、そのリング７には、ワイヤ８の一端が取り付
けられ、そのワイヤ８は、イメージファイバ１と被覆３
との間の空隙を通り、イメージファイバ１の後端まで延
びている。

従って、外方よりワイヤ８を牽引すれば、リング７の作
用によりイメージファイバ１は首を振り、観察方向を変
化させることができる。

また、第５図は、ＩＴＶカメラの場合の従来の観察方向
変化機構の概略構成を示す概略図である。

このＩＴＶカメラの観察方向変化機構は、ＩＴＶカメラ
１０を載せた台座１２に垂直回転軸１４を設け、その垂
直回転軸１４を支持する軸受１６に水平回転軸１８を設
けて構成されている。この構成により、垂直回転軸１４
を回転させることにより、矢印１４Ａの方向にＩＴＶカ
メラ１０を回転させることができ、また、水平回転軸１
８を回転させることにより、矢印１８Ａの方向にＩＴＶ
カメラＩＯを回転させることができる。従って、２つの
回転軸１４及び１８を回転させることにより、ＩＴＶカ
メラ１０は全方向を観察できる。

発明が解決しようとする問題点以上のように光フアイバスコープやＩＴＶカメラの観察
方向変化法は行うわれでいた。しかし、第４図に示すよ
うなワイヤ８を使用する場合は、ワイヤを用いているた
め、ワイヤが長くなるとワイヤが動き難くくなり、光フ
アイバスコープの長さはせいぜい２ｍ程度が限界である
。

更に、イメージファイバ１を直接曲げているので、曲げ
によるイメージファイバ１を構成している単位光ファイ
バの破断を防ぐために、首を振ることができる範囲が制
限を受ける。例えば、イメージファイバが５万画素であ
れば、曲率半径は７０Ｃｍとる必要がある。これは９０
°首を振るためには、約１ｍの長さのファイバを均等に
曲げることが必要であることを意味し、広い空間が必要
である。

一方、第５図に示すＩＴＶカメラの観察方向変化機構で
は、ＩＴＶカメラ自体を回転させるために、軸受機構自
体が大きく、また、ＩＴＶカメラの移動範囲が広いこと
などの問題があった。

そこで、本発明は、上記した従来の欠点を解決して、小
型の機構で広範囲な方向の観察を可能にする観察方向変
化法を提供せんとするものである。

問題点を解決するための手段すなわち、本発明によるならば、視覚装置の結像面に像
を結像させる対物レンズの前方に、像の中心軸を任意方
向に一定距離だけ平行移動させる第１光反射素子と、そ
の第１光反射素子の光路における前方においてその平行
移動させた面内で像の中心軸を９０°変化させる第２光
反射素子と、その第２光反射素子の光路における前方に
おいて更に像の中心軸を９０°変化させる第３光反射素
子とを配置し、それら３つの光反射素子全てを、前記対
物レンズの中心軸を中心にして同時に回転させるか、あ
るいは第３光反射素子のみを、第２及び第３光反射素子
を結ぶ中心光軸を中心にして回転させることを特徴とす
る視覚装置の観察方向を変える方法が提供される。

作用以上のような観察方向変化法において、第３光反射素子
のみを、第２及び第３光反射素子を結ぶ中心光軸を中心
にして回転させると、対物レンズの光軸に対して直角な
軸を中心とする３６０°の方向を観察することができる
。そして、３つの光反射素子全てを、対物レンズの中心
軸を中心にして同時に回転させると、対物レンズの光軸
に対して直角な軸を、その対物レンズの光軸の周りで３
６０゜の方向に向けることができる。従って、３つの光
反射素子全ての、前記対物レンズの中心軸を中心にして
の同時回転と、第３光反射素子のみの、第２及び第３光
反射素子を結ぶ中心光軸を中心にしての回転とを適当に
組合せることにより、全方向に観察方向を向けることが
できる。

また、本発明では、第１光反射素子により光軸を対物レ
ンズの中心軸から平行移動させているので、第１、第２
、第３光反射素子が一緒に回転する軸を、第２及び第３
光反射素子の間に位置させて、第１１第２、第３光反射
素子全体のほぼ中心で回転させることができる。それ故
、第１、第２、第３光反射素子を回転させるに際して必
要な空間をを最小化することもできる。

実施例以下、添付図面を参照して本発明による観察方向変化法
の実施例を説明する。

第１図（ａ）及びら）は、本発明による観察方向変化法
の原理を図解した観察方向変化機構の正面図と縦断面図
である。イメージファイバ１の先端の対物レンズ５の前
に、鏡２０．２２．２４．２６が配置されている。しか
し、鏡の代わりに、プリズムなどのほかの光反射素子を
使用してもよい。

まず、第１の鏡２０は、イメージファイバ１の左端面に
結像する像の中心を通る対物レンズ５の中心軸Ｂ−Ｂに
対して４５°傾けて取り付け、第１図（ｂ）において像
の中心軸を上向きに変える。次に、第２の鏡２２を、上
向きにされた像の中心軸に対して４５°傾けて取り付け
、第１図（ｂ）において像の中心軸を左向きにすなわち
中心軸Ｂ−Ｂに平行に変える。従って、鏡２０及び２２
の反射面は互いに平行にある。次に第３の鏡２４を、左
向きにされた像の中心軸に対して４５°傾けて取り付け
、第１図（ｂ）において像の中心軸を下向きに変える。

そして、最後に第４の鏡２６を、下向きにされた像の中
心軸Ｃ−Ｃに対し４５°傾けて取り付け、第１図ら）に
おいて像の中心軸を水平方向に変える。

それら鏡２０．２２．２４．２６の形状は、イメージフ
ァイバ１の光軸を中心軸にして対物レンズ５から広がる
円錐を、その円錐の中心軸に対して４５°で裁断した形
状であり、そして、イメージファイバ１の光軸に沿って
みたとき第１図（ａ）のようにほぼ楕円形状となるよう
にすると、後述するように、回転したときに最外端が描
く軌跡を最少にすることができる。

このような構成になっているので、鏡２６のみを軸Ｃ−
Ｃを中心として回転させれば、水平面内のどの方向でも
自由に観察できる。一方、鏡２０．２２．２４．２６を
同時に、軸Ｂ−Ｂを中心として回軸させた後、例えば９
０°回転させた後、軸Ｃ−Ｃを中心として鏡２６のみを
回転させれば、光フアイバスコープは垂直面内のどの方
向でも観察できる。従って、軸Ｂ−Ｂを中心とする鏡２
０．２２．２４．２６の回転と、軸Ｃ−Ｃを中心とする
鏡２６の回転とを組み合せることにより、全方向を自由
に観察することができる。

また、本発明では、鏡２０．２２により、像の中心軸を
イメージファイバの中心軸Ｂ−Ｂから平行移動させてい
るので、鏡２０．２２．２４．２６の一体としての回転
軸Ｂ−Ｂが、鏡２４．２６の間に位置することになされ
ている。それ故、鏡２０．２２．２４．２６を回転させ
るに際して、必要な空間は第１図ら）の正面図で円２８
により示した範囲でよく、必要空間を最小化できるとい
う利点がある。

第２図（ａ）及びら）は、上記の本発明方法を実施する
機構の正面図及び縦断面図である。なお、第１図の鏡２
０．２２．２４．２６に対応する鏡については、同−参
照番号を付しである。

先端に対物レンズ５を設は内部にイメージファイバ１を
収容しているケーブル４の先端部の被覆３上には、鏡２
０．２２．２４が第１図に示した配置関係に内部に配置
されれている半円筒状のケース３０のネック部３２が回
転自在に装着されている。そして、その被覆３には更に
、そのネック部３２の周囲に設けられたギヤ３４と噛合
するギヤ３６が回転軸に装着されたモータ３８が取り付
けられている。従って、モータ３８の回転により、ケー
ス３０はケーブル４の中心軸を中心にして回転する。

そのケース３０の前方には、ケース３０の回転軸に直角
に円筒状の穴部４０が形成されており、その穴部４０に
は、鏡２６を収容し且つ取り付けている円筒状ケース４
２が回転自在に装着されている。その円筒状ケース４２
の側面には、鏡２６に光が入射できるようにする開口４
４が形成されている。更に、円筒状ケース４２の下端部
には、そのケース４２の周囲を一周するようにギヤ４６
が設けられ、そのギヤ４６と噛合するギヤ４８が回転軸
に装着されたモータ５０が半円筒状ケース３０に取り付
けられている。

以上のような構成の観察方向変化機構において、モータ
３８を回転すると、ギヤ３６を介してギヤ３４が回転駆
動させられ、その結果、ケース３０と４２との相対位置
関係を維持したまま、ケース３０がケーブル４すなわち
対物レンズ５の中心軸を中心に回転する。すなわち、鏡
２０．２２．２４．２６とがその相対配置関係を変えず
に同時にケーブル４の中心軸を中心に回転する。

一方、モータ５０を回転させると、ギヤ４８を介してギ
ヤ４６が回転させられ、ケース４２すなわち鏡２６が、
ケーブル４すなわち対物レンズ５の中心軸に対して直角
な軸を中心に回転する。その時、鏡２０．２２．２４は
その位置を変えることはない。

今、第２図ら）に示す状態にあるとすると、モータ５０
を駆動してケース４２をイメージファイバ１の中心軸に
直角な軸を中心として回転させれば、水平面内のどの方
向でも自由に観察できる。なお、開口４４がモータ５０
の方向に向いたときには、モータ５０が視野の中に入る
が、モータ５０の大きさに比較して開口４４ひいては鏡
２６を大きくし、且つ、対物レンズ５のピントをモータ
５０より遠くにすることにより、イメージファイバ１に
入射する光量が多少減少するが、観察できるにようにす
ることができる。一方、モータ３８を駆動してケース３
０をイメージファイバ１の中心軸を中心として例えば９
０゜回転させた後、モータ５０を駆動してケース４２を
イメージファイバ１の中心軸に直角な軸を中心として回
転させれば、光フアイバスコープは垂直面内のどの方向
でも観察できる。従って、モータ３８及び５０を適当に
駆動することにより、全方向を自由に観察することがで
きる。

なお、上記した実施例では、光フアイバスコープについ
て示しているが、上記した観察方向変化機構をイメージ
ファイバの先端の代わりにＩＴＶカメラの撮像レンズに
設けるだけで、ＩＴＶカメラの場合も同様な効果が得ら
れる。

発明の効果以上の説明から明らかなように、本発明による観察方向
変化法によれば、小型の機構で広範囲な方向を観察する
ことができる。従って、本発明による観察方向変化法を
、光フアイバスコープに適用するならば、光フアイバス
コープの小ささを損なうことなく全方向に観察方向を向
けることができる。また、本発明による観察方向変化法
をＩＴ■カメラに適用するならば、小型で全方向を撮影
することができるＩＴＶカメラを実現することができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）及び（ｂ）は、本発明による観察方向変化
法の原理を図解する観察方向変化機構の正面図及び縦断
面図である。第２図（ａ）及び（ｂ）は、本発明による観察方向変化
法を実施する観察方向変化機構の正面図及び縦断面図で
ある。第３図（ａ）及び（ハ）は、一般的な光フアイバスコー
プを示す概略縦断面図及び線Ａ−Ａでの横断面図である
。第４図は、視覚装置が光フアイバスコープの場合の従来
の観察方向変化法を示す概略縦断面図である。第５図は、工業用テレビカメラの場合の従来の観察方向
変化機構の概略図である。〔主な参照番号〕 ■・・イメージファイバ、２・・ライトガイド、３・・
被覆、４・・ケーブル、５・・対物レンズ、６・・接眼レンズ、７・・リング、
８・・ワイヤ１０・・工業用テレビカメラ、　１２・・台座、１４・
・垂直回転軸、　１６・・軸受、１８・・水平回転軸、
　２０．２２．２４．２６・・鏡、３０・・半円筒状ケ
ース、３２・・ケースのネック、３４．３６・・ギヤ、
４２・・円筒状ケース１．４４・・開口、４６．４８・
・ギヤ、５０・・モータ

Claims

【特許請求の範囲】

（１）視覚装置の結像面に像を結像させる対物レンズの
前方に、像の中心軸を任意方向に一定距離だけ平行移動
させる第１光反射素子と、その第１光反射素子の光路に
おける前方においてその平行移動させた面内で像の中心
軸を９０°変化させる第２光反射素子と、その第２光反
射素子の光路における前方において更に像の中心軸を９
０°変化させる第３光反射素子とを配置し、それら３つ
の光反射素子全てを、前記対物レンズの中心軸を中心に
して同時に回転させるか、あるいは第３光反射素子のみ
を、第２及び第３光反射素子を結ぶ中心光軸を中心にし
て回転させることを特徴とする視覚装置の観察方向を変
える方法。
（２）前記第１光反射素子は、一対の光反射素子で構成
し、その一対の光反射素子の一方は、前記対物レンズの
前方において、該対物レンズの中心軸に対して傾斜して
配置し、他方の光反射素子は、一方の光反射素子に対面
するように一方の光反射素子に対して平行に配置するこ
とを特徴とする特許請求の範囲第（１）項記載の観察方
向変化法。
（３）前記光反射素子は、鏡またはプリズムであること
を特徴とする特許請求の範囲第（１）項または第（２）
項記載の観察方向変化法。