JPS6390279A

JPS6390279A - 画像伝送装置

Info

Publication number: JPS6390279A
Application number: JP61234541A
Authority: JP
Inventors: Yoshiaki Uwazumi; 好章上住
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1986-10-03
Filing date: 1986-10-03
Publication date: 1988-04-21
Anticipated expiration: 2009-02-23
Also published as: JPH0614741B2

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〕この発明は検出対象物の画像を光学的に検出および処理
して伝送する画像伝送装置に関する。

〔従来の技術〕

第５図は従来の画像伝送装置を示す説明図であり、図に
おいて、１は検出対象物、２は対物レンズ３を有する光
学系、４はイメージファイバ、５゜６はイメージファイ
バ４の元入出力端となる端面、７は集光レンズ８を有す
る光学系、９は正立実像である。

次に動作について説明する。

検出対象物１は光学系２の内部に搭載された対物し／ズ
３によって、イメージファイバ４の端面５において倒立
来信を結ぶ。イメージファイバ４は前記のごとく必要な
数の画素コアによって構成されたものであって、端面５
に結像した実像を他の端面６へ伝送する。

光学系７はイメージファイバの端面６へ伝送された画像
を拡大するためのものであり、集光レンズ８により拡大
された正立実像９が得られる。なお、更に画像処理など
を行うべく光学系７をテレビカメラとし、王立実像９を
電気的ビデオ信号に変換することも行われる。

また、上記イメージファイバ４の構造例としては、雑誌
″ＴＲＩＧＧＥＲ″別冊、（発行元：日刊工業新聞社、
昭和６１年５月２０日）、１４１〜１４２ページ記載の
ように、１本のファイバ中に多数の画素（コア）を整列
配置し、かつクラッドを各々のコアが共有するようにし
たものであり、各々の画素による画像の直接伝送が行わ
れる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来の画像伝送装置は以上のように構成されているので
、検知した画像を必要な画素分の本数を持つイメージフ
ァイバ４によって直接に伝送することが必要で、伝送距
離の延長を行うべく、上記イメージファイバ４にファイ
バ束を接続しても、これらの接続部分の損失が大きく、
実用的でない。

従って、画像の長距離伝送を行う場合は、１本のイメー
ジファイバ４で伝送し得る最大長さく約４００ｒｒりに
限定される。また、イメージファイバく４は必要な画素
数分のコアを合わせたものであり、必然的に可撓性が悪
くなる。また、画像処理を行うときは電気的ビデオ信号
を得るべく受像側にテレビカメラを設置しなければなら
ないが、この際、テレビカメラの性能に基く制限、たと
えば単位時間あたりの画面枚数（通常のテレビ方式の場
合で毎秒あたり３０画面）の制約を受けるなど種々の問
題点があり、一般的な画像の伝送はともかくとして、計
測・制御用など特化した用途の画像伝送には不便である
ほか、移動する検出対象物１の検出および伝送ができな
いなどの問題点があった。

この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、長距離の間を全光式で伝送するとともに、テ
レビカメラを使用するときに生ずる単位時間あたりの画
面枚数制限を取り除くとともに、画像信号の伝送に伴う
光ファイバのコアの数を激減し、適用範囲を広げること
ができろようにし、加えて移動する検出対象物の検出お
よび伝送ができる画像伝送装置を得ることを目的とする
。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係る画像伝送装置は、移動する検出対象物の
部分画像を光ファイバ束の受光面にパルス的に結像させ
るとともに、各画素を構成する光ファイバの各々に対し
て光パルスの部分画像信号の伝送を光遅延回路によって
それぞれ異なった時間分だけ遅らせ、この光遅延回路を
通過した後に、光パルスの部分画像信号を光合流回路に
おいて結合させることにより、画像信号を光パルス列の
部分画像信号に変換し、この部分画像信号上記検出対象
物の全体を１画面とする相当数分まとめて、信号処理手
段によりビデオ信号に変換処理するようにしたものであ
る。

〔作　用〕

この発明における光遅延回路は、光フアイバ束０１本１
本から得た光パルスの画像信号であるオンオフ信号のほ
か、その光パルスのレベルカ連続的に変化するアナログ
信号をも情報として処理し、画像のハーフトーンを再現
するとともに、最小限の光学機器材成によって、最大限
の画面分解能を得るべく、検出対象を動画像とし、画像
検出端より頴次伝送される信号を、制御装置内にて処理
し、画像の合成を行って、分解能の大きい画像を得るよ
うに作用する。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図において、１１は検出対象物、１２は画像検出端、１
３は検出対象物を光ファイバ束の受光面に結像させる結
像手段たる対物レンズ、１４は光ファイバ束の受光面、
１５は照射光導光用光ファイバ、１６は同期信号発生用
光ファイバ、（１７−１）、（１７−２）、・・・、（
１７−１００）は画像信号伝送用光ファイバ、（１８−
０）　、　（１Ｂ−１）　、（１Ｂ−２）、・・・、（
１Ｂ−１００）は光遅延回路、１９は光合流回路、２０
は出力光ファイバである。また、点Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄによ
り決まる短冊状部分２１は、受光面１４に結像する検出
対象物１１の範囲を示している。

さらに、２２および２３は上記各ブ０ファイバ１５およ
び２０における入出力光信号の波形を模式的に示してい
る。

また、（２４−１）、（２４−２）、（２４−３）、・
・・。

（２４−１００）は検出対象物１１がその移動に伴って
検出される部分画像の各区分を示しており、本実施例に
おいては、１００個の部分画像によって全体画像が構成
されることを示している。また、現在検出されているも
のが部分画像（２４−２）であることを黒塗りにより示
している。

第２図は第１図にて示した画像検出端を含む全体構成を
示すものである。同図において、３０は画像信号の信号
処理手段としての制御装置、３１は光源、３２は集光レ
ンズ、３３は光パルス発生用高速回転円板、３４はケー
ブル装荷、４１は光電変換器、４２はフリース／パラレ
ル変換回路、（４３−１）、（４３−２）、・・・、（
４３−１００）は画像信号バッファメモリ回路、４４は
信号バス回路、４５は画像処理回路、４６は信号パス回
路、（４７−１−１）、（４７−１−２）、・・・、（
４７−１−Ｚｏｏ）、（４７−２−１）　、　（４７−
２−２）　、・・・、（４７−２−１００）、・・・。

（４７−１００−１）、（４７−１００−２）、・・・
、（４７−１００−１００）は画像信号メモリ回路、４
８はビデオ信号生成回路、４９は画像モニタテレビ装置
をそれぞれ示す。

次に、この実施例の動作について説明する。光源３１は
可視光もしくは赤外光の連続光を発光する。この連続光
の波長を決定するにあたっては、信号伝送用の元ファイ
バ１５．２０の伝送特性が考慮される。光源３１より出
た光線は、集光レンズ３２を経由して高速回転円板３３
へ至る。高速回転円板３３は連続光を光遅延回路を適用
するに適した光パルス信号に変換する。円板３３は６０
００　ＲＰＭで回転させるとともに、円板上の導光用の
孔の数を１００個としている。このとき、１秒間に円板
３３を通過して発生する元パルス数は、となる。以下に
述べる説明によって、光パルス１個に対して１個の部分
画像が得られ、１００個の部分画像によって１個の全体
画像が得られることが明らかになるから、本画像検出装
置はという、従来のテレビカメラの制限（毎秒３０画面
）を超える枚数の画面を、即時（オンライン）にて得ら
れることが判明する。

発生した光パルスは照射光導光用光ファイバ１５を経由
して検出対象物１１および同期信号発生用光ファイバ１
６を照射する。まず、同期信号発生用光ファイバ１６に
受信された光パルス信号は、光遅延回路（１Ｂ−０）に
よって遅延時間τ０なる遅延を受けたのち、光合流口路
１９へ到達する。

次に、検出対象物１１に照射された光パルスは検出対象
物１１の形状に対応する濃淡パターンに変えられたのち
に、対物レンズ１３を通じて受光面１４において結像す
る。受光面は１００本の光ファイバよりなるファイバ東
の端面であり、各々の光ファイバは（１７−１）、（１
７−２）、・・・、（１７−１００）と付番されている
。受光面１４はこのように細長いものであるため、検出
対象物１１の全体像は結像できず、点Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄに
より決まる短冊状部分２１の範囲内のみの結像が行われ
る。

すなわち、１回の光パルス照射にて得られるのは、検出
対象物１１０部分画像であり、全体画像ではない。本画
像検出端が検知し得る範囲は、短冊状部分２１のみであ
るから、部分画像ではなくて検出対象物１１の全体画像
が得られるためには、検出対象物１１が動いてゆくこと
、および画像検出端のなかに検出画像の合成機能が含ま
れていることが必要である。このうち、検出画像の合成
機能は、後程画像信号メモリ回路において説明するもの
とし、ここでは先ず検出対象物１１が動いてゆくことと
の関係を検討し、説明する。

第１図において、検出対象物１１は図示の矢印の向きに
移動しているが、検知範囲である短冊状部分２１によっ
て次々と部分画像化されていく様子が、部分画像の区分
（２４−１）、（２４−２）、（２４−３）　、・・・
、（２４−１００）によって示されている。

ここに、（２４−１）は既に検出が終了したもの、（２
４−２）は現在検出中のもの、＜２４−３）以降はこれ
以後に検出されるものである。このように、この実施例
においては、検出対象物１１の全体画像は１００個の部
分画像（２４−１）、（２４−２）。

（２４−３）、・・・、（２４−１００）により構成さ
れる。

このため検出対象物１１に対して１００回の照射が必要
であり、これは１００回の光パルス、即ち第２図におけ
る高速回転円板３３の１回転に対応する。円板３３は６
０００ＲＰＭにて回転するから・・・・・・　（３）となる。これは、前述の（２）式の説明になりている。

なお、第１図において部分画像の各区分（２４−１）、
（２４−２）、（２４−３）、・・・、（２４−１００
）は相互に隙間なく隣接するものとして描かれているが
、この位置関係は検出対象物１１の速度に依存しており
、常に成立はしないことは明らかである。検出対象物１
１の速度が変動したときには、照射用光パルス２２の同
期を変化させるとか、検出後の画像合成の段階で重複部
分の画像信号を間引くなどの、各種の対策が考えられる
が、ここでは、照射用光パルスの周期が適当であり、部
分画像の冬区分（２４−１）、（２４−２）、（２４−
３）、・・・、（２４−１００）には重複も飛びもなく
、相互に隙間なく隣接するものとしている。

さて、以上の説明によって、光ファイバ束により構成さ
れた受光面１４には、検出対象物１１０部分画像が濃淡
パターンとして結像し、このファイバ束をなす個々の光
ファイバ（１７−１）、（１７−２）、・・・、（１７
−１００）に受光され、光遅延回路（１Ｂ−１）　、　
（１Ｂ−２）　、・・・、（１Ｂ−１００）をそれぞれ
経由して、光合流口路１９へ入力され、ここで同期信号
発生用光ファイバ１６から光遅延回路（１８−０）を経
由した信号と合流する。光合流口路１９に接続される光
ファイバ束は、例えば特開昭５９−４２５３号公報に開
示されたものと同様な光信号入力端末を構成している。

すなわち、光遅延回路（１Ｂ−１）、（１Ｂ−２）、・
・・、（１Ｂ−１００）の遅延時間をそれぞれτ１．τ
２．・・・、τ１００　　とすれば τ。くτ１．τ２．・・・、τ１００　　　・・・・・
・・・・・・・（４）式が成立している。ここにτ。は
光遅延回路（１８−Ｏ）の遅延時間である。

光合流口路１９には出力光ファイバ２０が接続され、検
出された部分画像信号は光パルス列となって、この光フ
ァイバ２０を通過する。第１図に模式的に図示されるよ
うに、入力された１個の光パルス信号２２に対応して、
光パルス列２３が生成されろ。このような光パルス列２
３が生成される理由は、光遅延回路（１８−１）、（１
Ｂ−２）、・・・。

（１Ｂ−１００）の有する遅延時間τ１．τ２．・・・
。

τ１゜０　の値がそれぞれ異なるためであるが、このメ
カニズムは特開昭５９−４２５３号公報に述べられてい
るので、省略する。ただし、接点信号のオン・オフのみ
を取扱った上記特開と異なり、本発明においては元パル
ス列の強度にも着目している。すなわち、画像信号の濃
淡に応じて、出力パルス列２３に模式的に示すように、
その強度が順次具なっている。本実施例においては、こ
のような連続的アナログ信号をも信号情報として取扱う
ようにし、画像におけるハーフトーンをも再現できるよ
うにしている。また、第２図において、画像検出端１２
と制御装置３０とを結ぶ２本の光ファイバ１５と２０と
は共通のケーブル装荷３４が施され、ケーブル敷設工事
の簡易化が図られている。次に、画像検出端１２よりの
出力光ファイバにより伝送される光パルス信号２３は、
制御装置３０に到来すると、直ちに光電変換器４１によ
って相対応する電気的パルス列に変換される。この電気
的パルス列はフリース／パラレル変換回路４２によって
、第１図の受光面１４上の個々の光ファイバに対応する
信号に変換されたうえ、画像信号バッファメモリ回路（
４３−１）、（４３−２）、・・・。

（４３−１００）へ入力される。このバッファメモリ回
路のそれぞれはＡ　／　Ｄ変換器を具備しており、必要
なビット数、ここでは各４ビツトずつを充当して、検出
した画像信号が、単なるオンオフ信号（明点・暗点）で
はなく、中間濃度をもふくめでメモリされるようになっ
ているとともに、元パルス２２０周期、すなわち１／ｌ
０１００ＯＩＩＥＣにおいて毎回リフレッシュされてい
る０従って１この画像信号バッファメモリ（４３−１）
　、　（４３−２）　。

・・・、（４３−１００）には時々刻々の部分画像のデ
ータ、つまり、第１図の短冊状部分２１に入る物体の部
分画像データがメモリされることになる。

これらの時々刻々の部分画像のデータを集成し、１枚の
全体画像を構成し、検出物体１１のイメージを復元しな
ければならない。これを行うのが、画像処理回路４５お
よび一連の画像信号メモリ回路（４７−１−１）　、　
（４７−１−２）　、・・・、　（４７−１−１００）
、　（４７−２−１）　、　（４７−２−２）　、・・
・、　（４７−２−１００）、・・・、（４７−１００
−１）、（４７−Ｚｏｏ−２）、・・・。

（４７−１００−１００）である。処理回路４５はパス
４４にて画像信号バッファメモリ回路（４３−１）。

・・・、（４３−１００）と結合されズおり、この画像
信号バッファメモリ回路（４３−１）、・・・、（４３
−Ｚｏｏ）の毎回のりフレッシーの直後に、メモリ内容
を他方のバス４６を通じて、順次画像信号メモリ回路（
４７−１−ｔ）、（４７−１−２）、・・・、　（４７
−１−Ｚｏｏ）。

（４７−２−１）、（４７−２−２）、・・・、　（４
７−２−Ｚｏｏ）　。

・・・、（４７−Ｚｏｏ−１）、（４７−１００−２）
、・・・、（４７−１００−１００）に移している。た
とえば、あるリフレッシェタイミングにおいて、バッフ
ァメモリ回路（４３−１）、（４３−２）、・・・、（
４３−１００）の信号内容が画像メモリ回路（４７−１
−１）　、　（４７−１−２）、・・・、（４７−１−
１００）へそれぞれ移されたら、次のりフレッシシタイ
ミングにおいては、バッファメモリ回路（４３−１）、
（４３−２）、・・・、（４３−１００）の信号内容が
画像信号メそり回路（４７−２−１）　、　（４７−２
−２）　、・・・、（４７−２−１００）へそれぞれ移
される、という方式である。画像信号バッファメモリ回
路（４３−１）・・・・・・（４３−１００）のり７レ
ツシエは光パルス２２に同期しているので、この一連の
信号移送操作を１００回繰返し、画像信号メ処り回路（
４７−Ｚｏｏ−１）、（４７−１００−２）、・・・、
（４７−１００−１００）へ到ったとき、合計１００Ｘ
１００＝１０．０００個の検出物体１１の全体画像に対
応するデジタル信号の集合になっている。このような信
号移送操作を画像処理回路４５が逐次連続的に行うこと
により、１００全体画像／ＳＥＣにて変化する画像が得
られることは明らかであろう。この画像信号メモリ回路
（４７−１−１）・・・（４７−１−１００）、（４７
−２−１）・・・（４７−２−１００）、（４７−１０
０−１）・・・（４°７−１００−１００）に対して、
デジタル的にインタフェースをとることにより、各種オ
ンライン画像処理技術を展開することができるが、第２
図においては、モニタテレビ４９に表示する方法のみを
記載した。ここに、ビデオ信号生成回路４８は前記の画
像信号メモリ回路の出力をスキャンニングし、受光面１
４および検出対象物１１の移動に伴う位立関係を復元し
、ビデオ信号に変換するものであり、これによってモニ
タテレビ４９上に検出対象物１１の画像が復元され、自
視によるイメージ確認が可能である。。

以上のように、この実施例によれば、検出対象物が移動
する物体に限られるが、１００Ｘ１００＝１０．０００
画素という実用的な画素数のもとに、毎秒１００枚とい
う通常のテレビカメラでは到達し得ない、多い枚数の画
像を検出することができる。

つぎに、この発明の他の実施例を第３図について説明す
る。第３図は第２図において制御装置３０内に収納され
ていた高速回転円板３３を、画像検出端１２内に移した
ものであり、ここでは高速回転シャッタとして動作する
。光遅延回路を利用する以上、受光面１４にはパルス的
な結像が要請されており、これを実現するための他の方
法として高速回転シャッタ方式としたものである。この
方式は、照射光の方式によることができない大規模な物
体または遠方の物体であって自然光の利用できるもの、
たとえば屋外の車輌や飛翔体などの画像検知に利用する
ことができる。この実施例の場合、高速回転円板３３の
駆動装置を画像検出端１２内に必要とするため、画像検
出端１２内の全党性は失われるが、電気的・磁気的雑音
からフリーであるという、光フアイバ応用検出器として
の特性は保持される。

なお、第１図に示す実施例においては、対物レンズ１３
を用いて、受光面１４に結像させているが、対物レンズ
１３を用いずに、平行光線を対象物に当て、その透過光
を用いて対象物の影の像として、受光面１４に結像させ
る場合においても、検出対象物１１の結像の手段が異な
るのみであり、この発明が効果的に利用できることは明
らかである。また、製作上の都合などにより、第１図に
受光面である光ファイバ束の端面より分離される光ファ
イバの１本毎に光遅延回路を取り付けず、光ファイバを
数本まとめて合流させ、これに対して１つの光遅延回路
を接続させた場合にもこの発明が同様に適用できること
は明らかである。なお、上記実施例では第２図に示すよ
うに、光パルスを作るものとして高速回転円板を利用し
たが、パルス変調されたレーザ光源でも良いことはいう
迄もない。

また、第１図、第３図とも受光面の構成は元ファイバを
１列（１列Ｘ１００点）の光ファイバ束により構成して
いるが、これは２列以上（たとえば４列Ｘ１００点）の
元ファイバ束により構成してもよ（、上記実施例と同様
の効果が得られる。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば、光ファイバ束により
構成された受光面より出力される光ファイバに、光遅延
回路を接続して、移動する物体の部分画像を検出し、こ
の部分画像を制御装置において集成して全体画像を得る
ようにしたので、画素数の多い画面を比較的簡単な画像
検出端の構造により生成できるとともＫ、画像検出端よ
り出力される光ファイバの本数を激減させることができ
るので、数段工事の容易化に貢献する。また、画面の１
秒あたりの枚数も通常のテレビカメラより多くすること
ができるので、高速に移動する物体の検知が容易となる
。さらに、大部分の適用例においては、画像検出端な全
党式にて構成することが可能であるため、従来テレビカ
メラの適用が不可能であった部分への適用を広げうる効
果もある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による画像伝送装置の画像
検出端を示すブロック接続図、第２図はこの発明の一実
施例による画像伝送装置のブロック接続図、第３図は他
の実施例による画像検出端のブロック接続図、第４図は
従来の画像伝送装置のブロック接続図である。１１は検出対象物、１２は画像検出端、１４は受光面、
（１７−１’）〜（１７−１００）は元ファイバ束、（
１８−０）〜（１８−１００）は光遅延回路、１９は光
合流口路、３０は制御装置（信号処理手段）６なお、図
中、同一符号は同一、または相当部分を示す。特許出願人　　　三菱電機株式会社代理人　弁理士　　　１）澤　博　昭（外２名）

Claims

【特許請求の範囲】

（１）光パルスを光源として、移動する検出対象物の部
分画像を光ファイバ束の受光面に結像させる結像手段と
、上記受光面から上記光ファイバ束を介して得られる各
光パルスの部分画像信号を所定時間ずつ遅延させる光遅
延回路と、この光遅延回路で遅延した各光パルスの画像
信号を合流して、光パルス列の部分画像信号を合成する
光合流回路と、この光合流回路で合成した光パルス列の
部分画像信号を上記検出対象物の全体を１画面とする相
当数分まとめて、ビデオ信号に変換処理する信号処理手
段とを備えた画像伝送装置。
（２）光パルス列の画像信号は、ハーフトーンの再現が
可能な、レベルの異なる光パルスからなることを特徴と
する特許請求の範囲第１項記載の画像伝送装置。