JPS6120004A - イメ−ジフアイバ接続部の構造 - Google Patents

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〉 本発明はモアレ縞の発生全低減したイメージファイバ接
続部の構造に関する。

〈従来の技術〉 光フアイバ全多数本束ねて画像ヲ直接伝送するイメージ
ファイバを形成したものとして、多成分ガラスファイバ
を整列積層して形成したものが医療用内視鏡として広く
実用化されている。

又近年マルチ法により石英系ファイバを多数例えば数万
本束ね、溶融一体化し、廷伸紡糸した石英系イメージフ
ァイバが開発され、工業用ファイバスコープとして実用
化されてきた。石英系イメージファイバは長尺性、耐熱
性、耐放射性等の利点全い刀）し、火力発電所のボイラ
ー内や、製鉄所の高炉内の観測や、原子力発電所の炉内
の放射線の強い場所での観測等に用いられている。

石英系イメージファイバは、その低損失という利点ケ生
かし撮像部と受像部間の距離が１０〜２０ｍとなるもの
が多い。ところで工業用イメージファイバは、ａ常撮像
部のみが厳しい環境例えば、高温雰囲気、放射線雰囲気
に置かれ、受像側はＩＴＶカメラ等が設置された良好な
環境にある。このようにイメージファイバの先端部は過
酷な条件に置〃１れるため、早く劣化全きたす場合が多
い。たとえば篩温下に長ル１的にさらされた場合、被覆
材の劣化により機械的強度が劣下し、曲げ等の応力が加
わった際に破断することが起る。また、放射線場におい
て使用されるイメージファイバは、通常は耐放射強度の
侵れたコア材として純石英葡、クラツド材として弗素ド
−プ石英を用いたものが用いられ、コア部にケ°ルマニ
ウム石英、クラッド部に純石英を用いた普通のものに比
較し、耐放射線特性は２〜３桁向上される。しかしこの
ような耐放射線イメージファイバでも使用限界は集積線
量で１０６〜１０８Ｒと推定される。従って、これ以上
の集積ｉｔの放射線全受ける場合はイメージファイバに
着色が生じ、透過率が急速に低下し、画像伝送が困難と
なる。以上述べたように高温あるいは高放射線下にさら
されるイメージファイバは特に先端部において破断や透
過率の低下をまねくため、従来はその他の部分は正常で
もイメージファイバ全体全変換していた。

このようなイメージファイバについて、先端部のみを交
換可能にする対策も講じられたが良い結果が得られなか
った。イメージファイバは通常数千〜数万の画素ファイ
バが含まれる〃為ら個々の画素ファイバ同志を１対１に
対応させて接続することは不可能である。特にマルチ法
によって溶融紡糸して製造されたものは画素ファイバの
配列が完全な六方最稠密充填に配列されることはＭ；＃
’Ｌ（、ロット間のばらつきがあるため、接続部での画
素ファイバ同志の１対１の対応は難〃）シい。この様な
画素側々の対応をとらずイメージファイバを接続すると
以下のような不具合な点が生じる。

（１）光量の低下：受像側の曲１素ファイバのコア占有
率をηとすると、おおむね−１０１ｏｆ／ηｄＢの接続
点での光量の低下？きたす。

（２）分解能の低下ニ一本のイメージファイバは画素フ
ァイバ間の漏えいがないとすると、分解能は含まれる画
素ファイバの数によって決まる。

し刀）し接続点を含む場合は、接続点において。

個々の画素ファイバの対応がとられていないため、全体
の分解能は個々のイメージファイバの分解能より低下す
る。

（３）　　モアレ縞の発生：接続される２本のイメージ
ファイバは各々−足のピッチで画素ファイバが配列され
ているため、接続点において、それらの配列に方向が微
妙に異るためモアレ縞を生じる。

上記の不具合の点のうち（１）項については照明光の増
大によって救済される。（２）項については各々の画素
ファイバの画素数を増加させることによって１分解能？
向上させることができ、所要の分解能は確保できる。し
かし、（３）項については解決が難−Ｄｈ　Ｌ、い。

第１図は接続部會含むイメージファイバの観測装置の構
成図である。対象物１の像を結像レンズ２を介して、接
続部５で接続された二つのイメージファイバ３，４によ
って画像情報全導き、イメージファイバ４の出射端に接
続された受像装置６の画像モニタ７上に画像全快し出す
イメージファイバ観測装置である。第１図に示すような
イメージファイバ観測装置において、イメージファイバ
３，４はいずれも画素間距離８μｍ、コア径４μｍ、実
効的な開口数ＮＡ０．２　。

画素数３万、単長２ｍのものを用い、接続部５はイメー
ジファイバ３．４を相互に密に突き合せた構成である。

〈発明が解決しようとする問題点〉 このとき、受像装置６の画像モニタ７のブラウン管面に
映し出された画像は第２図に示すごときものが得られる
。第２図中、８は観測対象物１のストライフ°像の映ず
象であって、９は測定対象物以外の背景部である。第２
図の映＠から明ら力）なように対象物８以外の背景部９
に、２本のイメージファイバの画素配列の微差に基づく
モアレ縞が観測される。

〈問題点を解決するための手段〉 本発明は従来のイメージファイバ接続部の欠点に鑑みな
されたもので、モアレ縞のないイメージファイバ接続部
を提供することを目的とするものである。

〃）炉る目的を達成した本発明によるイメージファイバ
接続部の構造は、一方のイメージファイバから他方のイ
メージファイバへ画像全伝送するイメージファイバの接
続部において、送り側のイメージファイバの端面におけ
る各画素の開口角が受け側のイメージファイバの端面に
おける各画素をそれぞれ見込むような距離を隔てて、接
続さるべき上記二つのイメージファイバが対向して設置
されていることを特徴とするものである。

〈実施例〉 本発明によるイメージファイバ接続部の構造？図面？参
照しながら説明する。

本発明は先きに説明したように、いかにすれはモアレ縞
の少ない接続部全形成することができるで）にある。モ
アレ縞がイメージファイバの接続部において発生する原
因は、第１図にボす装置のイメージファイバ接続部５に
おいて、イメージファイバ３の出力光がイメージファイ
バ４の入射端面において、イメージファイバ３の画素フ
ァイバ間のピッチより決まる周ルｊ性？廟していること
によって起る。従って、モアレオ、１全なくすには、イ
メージファイバ３の出射光がイメージファイバ４０入射
端面全照明したときイメージファイバ３の出射光がイメ
ージファイバ４の入射−向にお・いてほぼ均一な照明を
与えることが必要である。ところが容易に推測されるよ
うに均一な照明状態は原理的に達成できない、従って、
イメージファイバ４の入射−面における照明の均一性が
どの程ＩＷ詐成できる〃）が問題となる。

そこで、２本のイメージファイバのＭ　Ｑｔ部における
突合せ距離を変えて照射光の均一性の変化′ｆｒ、考察
した。

第１図においてイメージファイバ３と４との接合部５の
突合せ距離２・（順次大きくしていくと、イメージファ
イバ４の入射端面におけるイメージファイバ３の各画素
による照明状態が第３図に示す如く無照射部分がない状
態となるときがある。このときのイメージファイバ３と
イメージファイバ４との突合せ距離ｔｏは近似的に、こ
こにｔ：イメージファイバ３の画累間距離ｄ：イメージ
ファイバ３のコア径 ＮＡ：イメージファイバ３の開口数 となる。ここでイメージファイバ３の画素ファイバの配
列は六方最密充填と仮定する。第３図でＯｆ、０２・・
・・・・０７は画素中心、中心Ｏ１の円内の各領域に８
ｏ人されｆｃ、数値は照明光の重畳数である。

１０は各画素による照明領域である。また照明の均一性
のコントラスト比Ｕは、 で表わす。各画素ファイバによる照明が均一であるとす
ると、第３図に示す状態で。

Ｕ　＝２’　／２＋１　＝０　、３３ となる。イメージファイバ３とイメージファイバ４の突
合せ距離ｔが、Ｌ＜ｔｏｋ満す領域では照射されない部
分が生じるのでＵ＝１．０となり、それに較べると、１
　＝　１ｏにすることによりモアレ縞は可成り見えにく
くなる−　ｔ２す１に大きくすると、イメージファイバ
３のイメージファイバ４の入射端１０１上での照明状Ｐ
／！ｌｉは第４図に／にすような状態がある。このとき
の突合せ距離ｔ＝１１は で与えられる。このときＵ　＝　４３／４＋３　＝　０
．１４となる。

第５図は第１図に示すイメージファイバ３゜４の接続部
５の突合せ距離２　ｔ　＝　ｔ、にしたときの受像装置
６の画像モニタ７に映し出されたストライプ映像の写真
である。第５図において８は観測対象のストライプ映１
氷、９は背景である。

イメージファイバ３，４は接続部構造を除き第２図の写
真ケ写した場合と同一である。即ち、画素間隔８μｍ、
コア径４μｍ、実効的ＮＡ＝（１，２゜画素数３０，０
００．単長２ｍのイメージファイバぐが用いられた。こ
の場合のｔｌは３０μｍとなる。

第２図と第５図の比較から明らかのように、接続部５で
の突合距離１　＝　１．に保つことによってモアレ縞は
実用上全く問題のない範囲に抑えられたことが分る。

第１図に示すイメージファイバ接続部５の突合せ距離ｔ
　（ｉ−ｔ　＞　ｔ、とすると、接続部５でのイメージ
ファイバ３のイメージファイバ４の入射向上での照明状
態はさらに均一になるが、この場合イメージファイバ３
の各画素〃）らの出射光のイメージファイバ４の端口上
で、車なりの度合いも多くなり全体として解像度が低下
する。

従ってモアレ縞の発生と解像度低下との妥協全配慮して
、接続部での最適突合距離ｔｏｐが決足される。一応最
適突合距離ｔｏｐはｔｌが目安となる。しかし、イメー
ジファイバ自体の解像度が十分ある場合は１　＞　１．
としてモアレ縞の影響ヶ更に低減することができる。ま
た逆に対象物のコントラストが極めて大きい場合は、１
＝１８としてモアレ縞のコントラストＵ　＝　０．３３
程ＩＷでも充分観測可能である。但しｔ＜ｔｏとすると
イメージファイバ３の入射面が均一照明されたときに生
じるモアレ縞によるコントラスト比ＵはＵ＝１となりこ
の場合、対象物のコントラスト比が１であったとしても
対象物の画像情報にモアレ縞が強く出るとともに、無照
射部分の暗部の雑音が混入されることが起り画像の質を
甚しく害する。従って、ｔ≧ｔｏ即ち送り側のイメージ
ファイバ３の各画素がその開口角により見込む領域の全
体が、受け側のイメージファイバ端面の全体ヲ葎うよう
な距離ｒ１対向するイメージファイバ端面間に設定する
ことにより、モアレ縞が低減すると言える１、 〈発明の効果〉 本発明によるイメージファイバ接続部の構造によれば、
イメージファイバどうしの接続部で。

送り側のイメージファイバ９３の端面における各画素の
開口角内に、受け側のイメー・ノファイバ４の端面の各
画素？必ず見込むような距離を即ちｔ≧１．、好ましく
はｔ＝ｔ、２隔てて接続さるべき上記二つのイメージフ
ァイバが対向して設置されることによって、接続に基づ
く若干の光量の低下１分解能の低下はさけられないが、
モアレ縞の雑音の混合は著しく削減され、鮮明な観測対
象の画像を画像モニタ上に映し出すことができた。

【図面の簡単な説明】

第１図は接続部？もつイメージファイバ観測装置の構成
図、第２図は第１図に示す装置で接続部の突合距離が零
の場合のブラウン管に表示された観測対象画像の写真、
第３図は接続部における受け側のイメージファイバ端面
上の照射領域の説明図、第４図はイメージファイバの突
合せ距離を変えたときの照射領域のｈ兄明図、第５図は
本発明による接続部？設けた場合のブラウン管に表示さ
れた観測対象画像の写真である３゜図面中、 ■は観測対象、 ２は結像レンズ、 ３．４はイメージファイバ。 ５は接続部、 ６は受像装置。 ７は画像モニタ、 ８は観測対象の映像、 ９は背景部である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 一方のイメージファイバから他方のイメージファイバへ
   画像を伝送するイメージファイバの接続部において、送
   り側のイメージファイバの端面における各画素の開口角
   内に、受け側のイメージファイバの端面における各画素
   を見込むような距離を隔てて、接続さるべき上記二つの
   イメージファイバが対向して設置されていることを特徴
   とするイメージファイバ接続部の構造。