WO1985000483A1

WO1985000483A1 - Method for directly transmitting images

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Publication number: WO1985000483A1
Application number: PCT/JP1984/000349
Authority: WO
Inventors: Jun-Ichi Sakai; Akira Sugimura; Fumio Kanaya
Original assignee: Nippon Telegraph And Telephone Public Corporation
Priority date: 1983-07-11
Filing date: 1984-07-09
Publication date: 1985-01-31
Also published as: EP0151188B1; EP0151188A4; DE3485266D1; EP0151188A1

Description

― 明細. 書〔技術分野〕

本発明は、任意の二点間に二次元画像の情報を光信号により直接伝送する画像直接伝送方式に閬するものである。本発明の方式は送信すべき二次元画像を画素に分割することなく、空間情報としての二次元画像のまま光伝送路（光ファイバその他）を介して伝送する方式に関する。

〔従来技術〕

従来、二次元靣像の情報を伝送するには、二次元画像の画面全体を分割して小さな画素の集合とし、送信側ではこの画素の情報を一定の法則にしたがつて順に走査して、時系列的な電気信号に変換して送信し、受信側では送信側の走査に同期する走査を行って、二次元画像を再現する方法が一般に行われている。この方法では、空間情報をいちど時系列信号に変換するため、装置が複雑になるとともに伝送できる情報量が制限される欠点があつた。

二次元画像を時系列信号に変えることなく、空間的に並列伝送する方法の一つとして、多数の光ファイバ芯を束ねたバンドル光ファィバを用いる方法がある。この方法は二次元画像を各画素に分割し、その画素毎に 1本の光フアイバを割当てて伝送させる方法である。

これは医療装置の分野で内視鏡として広く応用されている。この技術は、画素の数に対応する光ファイバ芯が必要であり、しかもこの多数の光フアイバ芯の配列を両端の間で正しく保つことが必要である。したがつてこの方式により長距離の伝送路を製造することは函難である。

二次元画像を 1本の光ファィバに時系列信号に変えることなく伝送する方法が

文献： A . Yar i v： Three- d i mens i ona 1 Pictorial Transmission

O PI WIPO in Optical Fibers" Appl . Phys. Lett, vol .28 No.2 pp.88 -89. 1976

に開示された。この従来例方法を第 1図に示す。この方法は全く同 —の特性、同一の長さの 2本の光ファイバ 3および 5 と、 2個の非線形光学材料 4および 6を用意し、これらを第 1図のように交互に組合せて伝送路とする。レーザビーム 1を被写体 2 に照射し、被写体 2からの散乱光をレンズ系を使用して光フアイバ 3 の一端に入射させる。これは被写体 2 の二次元画像をそつくり光フアイバの一端に結像させて、この二次元画像をそつくり他端に伝送するものである。この二次元画像は光ファィバを伝鏺中に位相の擾乱を受けるので、そのまま他端から出射したのでは被写体 2 の二次元面像を再現することはできない。この歪波面を補償するため、第一の光フアイバ 3を通過した直後に非線形光学材料 4を配置し、これにボンプ光 7を照射して上記歪波面の位相共役波を発生させる。これにより発生された位相共役波を第二の光フアイバ 5に伝送させる。このとき. 光ファイバ 3で位相の擾乱を受けた波の位相共役波は、光ファイバ 3 と全く等しい位相特性をもった光ファイバ 5 の中で、等しい位柑擾乱をうけて第二の光ファイバ 5 の他端に到達する。この到達した光を非線形光学材料 6に入射させ、ポンプ光 8を照射してさらにその位相共役波を発生させると、位相歪は互いに捕償されて被写体 2 の元の二次元画像に戻る。この被写体 2の二次元画像は他端の非線彤光学材料 6からの岀射光として得られる。

このようにして、位相共役波を利甩することにより二次元画像を画素毎に分解しないで、そのまま光ファイバに伝送させて、受端では位相歪のない画像が再現されることが知られている。しかし、この方法では、送信側と受信側との間に同一特性、同一長の-光フアイバを常に 2本準備-しなければならず、ポンプ光 7を注入する位置は両端のちようど中間であることが必要であって、任意の 2地点間に布設された光ファイバ伝送路を利用して通信を行うには適当な方法ではない。

なお、位相共役波については、

文献： A.Yariv: Phase Conjugate Optics and Real - time Holography" IEEE Journal Quantum Electron, Vol. QE -14, o.9 (1978) PP650-660

に詳しい言己述刀、のる。

〔発明の目的〕

本発明は、これらの欠点を除去するもので、多数の光ファイバの束を用いる必要がなく、また特性の等しい複数の光フアイバを用意する必要がなく、伝送すべき二次元画像を画素に分割することなく、 1本の光フアイバの一端から他靖へ二次元画像を空間情報として直接的にそつくり伝送する新しい方式を提供することを目的とする。

〔発明の開示〕

本発明は、送信側と受信側とが光伝送路により結合され、送信倒の画像情報がこの光伝送路を介して受信側に伝送される面像情報伝送方式において、

上記送信側には、

送信すべき画像情報となる被写体と、

光源と

この光源の出力光を二光路に分歧する分岐手段と、

この分岐手段により分岐された一方の光路上に設けられ、上記被写体を照射して得られる二次元画像を上記光伝送路の入射端に断繞的に結像させる第一の光学的手段と、

上記分岐手段により分歧された ¾方の光路上に設けられ、上記第一の光学的手段により断続的に結像させる上記二次元画像のない時間に上記光源の出力光から得られる参照光を上記光伝送路の入射端に断繞的に与える第二の光学的手段と

OMPI

く小 d を備え、

上記受信槌には、

上記光伝送路からの出力信号を空間的に分離した二光路に分ける分歧手段と、

この二光路の間に相対的な遅延を生じさせて上記出力信号の二次元画像を舍む信号と上記出力信号の参照光を舍む信号との到違時間を等しくする信号整合手段と、

この信号整合手段により到達時間が等しくされた上記二光路の信号が同時に拱給され、上記光伝送路を伝^中に上記二次元靣像がうけた位相歪を相殺する位相歪補償手段と、

を備えたことを特徵とする。

すなわち、本発明の方式ば、送信側で伝送すべき二次元酉像を光学系を用いて 1つの光伝送路の一端に集束させ、その二次元画像の情報をそのまま他靖に伝送ずるもので、この二次元画像を断繞的にこの光伝送路の一靖に与え、その二次元画像の途切れる時間に、その二次元画像を得るための光源と同一光源から得られる参照光をこの光伝送路の一端に与える。受信側では、この光伝送路の他篛から送出される出力信号を空間的に分離した二つの光路に分け、この二つの光路の間に相対的な遅延を生じさせて、上記二次元画像と上記参照信号の到達時藺が等しくなるようにこの遅延の時間を調 fiする。

この二次元画像と参照信号とを伝送路伝鏺中にうけた位相歪を位相共役波を発生させ、これを利用して相殺するように搆成した位相歪捕償手段に同時に供給して、位相歪を補償した二次元画像を写生する。

このように、送信側において参照信号と画像信号が周期的に缲り返されたパルス列を発生させ、受信側において出力参照信号と岀カ画像信号を時間的に一致させて位相歪捕償部に入射するような構成になっているので、光伝送路でうけた位相歪を任意の受信靖で襦償

OMPI

、 WIPO できる。したがって、二次元画像情報が任意の二点間で直接伝送できる。また、参照光を光伝送路に絶えず送っているために、再生画像信号は環境の変化等で生じる伝送路に対する外的擾乱の影響を受けない利点がある。

' 〔図面の簡単な説明〕

第 1 図は従来例画像伝送方式の概略図。

第 2図は本発明の第一実施例方式の構成を示す図。

第 3図はこの実施例方式の送信側光パルス列を示す動作タィムチヤート。

第.4図はこの実施例方式の受信側光バルス列を示す動作タィムチヤート。

第 5図は位相歪補償部の一例を示す図。

第 6図は位相歪捕償部の作用を説明するための図。（a)は構成図、

(Wはべクトル説明図。

第 Ί図は位相歪補償を二段階で行う場合の構成例を示す図。

第 8図は二段階捕償方式の初段の構成例を示す図。

第 9図は本発明の第二実施例方式の構成を示す図。

第 10図はその送信側の動作説明用タィムチヤ一ト。

第 1 1図はその受信側の動作説明用タィムチャート。

第 12図は本発明の第三実施例方式の構成を示す図。

第 13図はその動作説明用タイムチャート。

第 14囡は送信側の別の構成例を示す図。

第 1 5図は受信側の別の構成例を示す図。

第 16図は受信側の別の構成例を示す図。

第 17図は本発明の別の実施例方式の構成を示す図。

1 … レーザビーム、 2 …被写体、 3 …光ファイバ、 4… 形光学材料、 5 …光ファイバ、 6 …非線形光学材料、 7 、 8 …ポンプ光、

9 …光源、 1 0…光分岐部、 13… レンズ系、 1 4…反射鏡、 15…光遅延回路、 16…光合波部、 18…レンズ、 19…光ファイバ、 20…レンズ- 21…光分岐都、 24…反射鏡、 25…光遅延面路、 27…位栢歪補 if部、

28…非線形光学材料、 29…位相共役波発生用の光学素子、 30…光混合素子、 32…非線形光学材料、 33…ホログラム板、 34…非線形光学材料（L i N，b0₃の結晶）、 41… レーザ、 43 ···分岐素子、 44…遅延素子.

45…合铵素子、 47…分岐素子、 48…遅延素子、 49…合波素子、 50 ··- フアブリべ口干渉計、 51…記億性共役波発生装置、 52…合波部、 54 …位相共役波癸生部。

〔発明を実施するための最良の形態〕

第 2図は光フアイバを伝送路として用いた場合の本発明の一実施例の構成を示す。第 2図で光ファイバの左方は送信側であり、右方は受信側である。

送信側の光源 9 は波長 5145人の A r イオンレーザである。このレ

一ザ光源 9 にはモードロッ力が付加きれていて、パルス幅 1 n Sec .

操り返し周波数 82 M Hz、岀カ光パワー約 1 Wの送信光パルス列を発生する。光分岐部 10は半透鏡を用いた。この光分岐部 10で光源 9 の出力光は参照光 11と画像信号光 12とに分歧される。画像信号光 12は反射鏡 14で反射してレンズ系 13の間に配置された被写体 2を通過する。この被写体 2 は 35ミリスライドである。この被写体 2を通過した光は、さらに半透鏡で構成された光合波部 16に反射し、レンズ 18 により集光されて光ファィバ 19の端部で送岀すべき二次元画像として結像される。この二次元画像は光源 9 の断繞にしたがって断繞するが、いっさい画面の走查はなく、ちょうどスライドをスクリーンに投影するように、被写体 2 の二次元画像をそのまま集光したものである。スライドの位置を変化させることにより、あるいはスライドを別のスライドに差し替えることにより、この二次元画像は時間的に変化する。この画像情報の信号を説明の便宜のために ―

As ( X , y ； t )

ΟΜΡΙ で表す。ただし、 A sは複素振幅、 X , y は空間座標、 t は時間である。光分歧部 10で分岐された参照光 11の光路には、反射鏡 14および光遅延回路 15が揷入される。この光遅延回路 15は空間長に換箕して約 50∞iの遅延を付加するものである。これにより生じた相対的な時間差を T _¾ として、このときの光遅延回路 15を通過後の参照光を

r ( t - T 0 )

で表す。

第 2図では光遅延回路 15を参照光の側に挿入しているが、これは相対的な時間差のみが重要であるため、二次元画像の側の光路に挿入してもよい。光遅延回路 15を通過した参照光 11は光合波部 16を介してレンズ 18を通過し光ファィバ 19に入射される。

この二次元画像および参照光は交互に光ファイバ 19を伝搬する。

この光ファイバ 19はグレーデッド型多モード光ファイバであり、コァ直径は 50 ^ 111、外径 I O mである。

第 2図の受信側では、光フアイバ 19の他端から出射した光は、レンズ 20で平行光にされる。この平行光は光分岐部 21に入射して、空間的に分難して 2 つの光路 22および 23に分けられる。この例ではこの光分岐部 21は半透鏡である。この二つの光路 22および 23の光信号には、ともに画像信号および参照光を含んでいる。光路 22の光信号は反射鏡 24で反射されて光遅延回路 25を通過して所定の遅延が与えられ、その出力光 26は反射鏡 24で反射し位相歪補償部 27の一方の入力に与えられる。他方の光路 23の光信号は反射鏡 24で反射して位相歪補償部 27の他方の入力に与えられる。この位相歪捕償部 27はこの例では非線形光学材料により構成される。この位相歪補償部については後で詳しく説明する。

第 3図は送信側の光パルス列の時間的振舞を示すタイムチヤ — トである。光源 9からは第 3図参照数字 9 に示すようなパルス幅 T ₂ 、繰り返し時間 T , のパルス列を送出する。ただし、上述のように、

O PI C WIPO T ! ≥ 2 T ₂ とする。このパルス列を光分歧部 10として半透鏡を用いて、第 3図の参照光 11および二次元画像信号光 12の 2つの光路に分け、二次元画像信号光 12の方に画像信号をのせて、再び光合波部

· , 16で参照光 11および二次元画像信号光 12を混合する。その際、光遅

延回路 15の遅延時間を調整すると、第 3図の混合光 1?に表すようなパルス列が得られる。この場合の間隔 Τ。はノ 2に等しくなる。

二次元面像信号光と参照光とが交互に並んでいる光パルス列は、光ファイバ 19による伝送路を伝搬する間に空間的な位相閬係が乱される。出力参照光の位相は伝送路による位相擾乱を表しているので、出力画像信号光の位相からこの出力参照光の位相を捕償する。

第 4図は光分歧部 21が半透鏡のときの受信側光パルス列を示す。

光分歧部 21として半透鏡を用いたときの光パルス列は第 4図の光路

22および 23に示すように、出力参照光と岀カ！ [像信号光が混在したものとなっている。光路 22の光信号は光遅延回路 25を通過することにより時間 T 0 だけ遅延して、第 4図の光路 26に示す信号となる。

この遅延回路 25は、遅延を受けた光ビーム 26および光路 23の光ビームが位相歪捕償部 27に入射するとき、参照光と二次元画像信号光との時藺がー致するように調節する。このとき、参照光および二次元画像信号光の複素振幅ば Ar (t) ₅ As ( x , y ； t ) となり、両者の相対的な時間が一致する。このようにして出射面像信号先と出射参照光は、異なる方向から同時刻に位柑歪襦償部 27へ入射させることができる。

つぎにこの位相歪補償部 27について説明する。第 5図は本発明における重要な要素である位相歪捕償部の一実施例であり、パラメトリック相互作用を利用した場合を示す。これは信号光 35と参照光 3S を対向させており、これとポンプ光 37、岀射光 38は同一平面內ある。ポンプ光 37は光源とは別の出力光パヮ一約 1 ヮットの 5145 A Ar イオンレーザ 41を用いる。このレーザ 41もモードロッカを用いてパ

OMPI ルス幅 1 n Sec.綠り返し周波数 82M Hzにした。出射光を増すためには、ポンプ光パワーはできる限り大きい方が望ましい。非線形光学材料としては、この波長帯で透明でかつ非線形光学定数が大きい Li Nb0₃の結晶 34を用いている。一例として、この結晶 34の C |iを上記光線面内 ¾参照光 36に対して垂直な向きにとり、ポンプ光 37を参照光 36に対して， =11.9 ° の角度で入射させると、位相整合条件を用いて、再生画像光 38は e ₂ = 11.5 ° の方向から出射される。結晶の大きさは約 10 X 10 X 3 ³ である。結晶の厚さ 3 Tsaは非線形相互作用を十分に起こさせる長さから決まっている。また、レーザのスポットサイズは数丽以下であるため、この結晶の大きさは、対向する信号光と参照光を相互作用させるのに十分な開口をもっている。

したがって、この結晶から所望の再生画像信号が得られる。

光源波長が変わったとき、非線形光学材料ばその波長で透明でかつ非線形光学定数が大きい材料を選ぶ。このとき、使用材料の C軸設定方向、屈折率に応じて、ポンプ光の入射角度 i 、出射光の出射角度 ₂ が変化する。結晶の厚さも非線形相互作用の強さに応じて変化する。

第 6図は位相歪捕償部の光波の一構成例を示すもので、）はその構成図、（b)はべクトル説明図である。一例として 4光波全ての周波数が等しいパラメトリック相互作用を用いた系の構成原理を示す。

非線形光学材料 28 (LiNb0₃, LiTa0_{3 )} Bi , ₂ Si0₂。（BSO)などの非線形光学結晶や、 CS₂ などの液体、 Naなどの金属蒸気等）.を 1 偭だけ用いて位相歪が捕償できる原理を示す。以下で、添字は参照光に対し r、画像信号光に s 、ボンプ光に p を用いるものとする。各光波の電界を次のように表す。

Er = Ar (t) exp [ j { ω t - φ ( k _r ) - k _r · r } 〕

Es = As ( x , y t ) exp C j { ω t - φ ( k _s ) — k _s · r } )

Bp = Ap exp C j { ) t - k _p · r } )

(,

Ο ΡΙ ただし、 Arは参照光の複素振幅、 Asは送出された画像信号光の複 _s 素振幅、はポンプ光の振幅、 t は時簡、 ø は伝送路伝中に光の

進行方向に対して垂直な面で受けた位相歪、 kは波数ベクトル、 r

は位置べクトルである。

これらの光波が非線形光学料 28の中でパラメトリック相互作用

をしたとき、岀射光の周波数は（ ω ± ω ± ω ) があり得るが、これ

らのうち、岀射光の周波数もに等しくなる項のみを抜き書きする

と、

E c Es - Er* · Ερ + C. C.

= AsAr* Ap exp [ j { ω t — (k_s -k, +k_P ) て + Φ ( k _r ) - ^ (k_s ) } 〕

(2) となる。ただし、 *は複素共役を表す。この (2)式から、二次元画像

の位栢歪？ 5 ( k s ) を参照光の位相歪 ( k r ) で完全に補償する

ためにば非線形光学材料 28に入射すべき参照光と二次画像信号の

方向を一致させなければならないことがわかる。このとき、

E = A exp C j ( t — k _r ) 〕

と書くと、岀射光はの向きに出てくる。これは位相整合条件である。第 6図 (b)のべクト

ルはこの 2つの条件を満たす光学系の構成例を示す。

このような構成により、出力画像信号光の位相擾乱 ø ( k _s ) が

出力参照光の位相 ( k _r ) で補償でき、入力二次元画像信号 As (

, y ； t ) に比例した位相歪を受けない再生信号 Eが、第 6図に

示す kべクトルの方向から得られる。また、この素子の中では、ノ、' ラメトリフク相互作用を行っているため、ポンプ光によって画像信

号が増幅される。

上記位相歪補償部 27は、位相共役波を発生させた後に、位相歪を

補償するという二段階法でも構成できる。

OMPI

、·*¾ IPO 第 7図は位相歪補償を二段階で行うときの受信側の別の構成例を ' 示す。この構成は、位相歪補償部 27が非線形光学材料で構成された位相共役波発生用の光学素子 29と光混合素子 30からなっている。一方からきた光、例えば出力参照光の位相擾乱 0 ( k _r ) を位相共役波発生用の光学素子 29を用いて逆転させ、 — Φ ( k _r ) とする。これと位相擾乱 0 ( k s ) をもった出力画像信号光を光混合素子 30に入射させると、両方の光の電界の積に比例した出力が得られるため、 Φ ( k s ) と ·— Φ ( k _r ) は相殺される。したがって、光混合素子 3 0から位相捕償された再生画像信号 3 1が得られる。光混合素子 3 0として第 2高調波発生用素子を用いると、再生画像信号 31から得られる信号は、元の波長の半分の波長となる。

位相共役波発生用の光学素子 29の例として、 4光波混合を利用するものと、ホログラムを利用するものについて述べる。前者では、第 8図 (a)に示すように、非線形光学材料 32を用い、後者では第 8図

(b)に示すようにホログラム板 33 ( BS0 結晶、チタン酸バリウムなどで構成する。）を用いる。 k _{p l} , k _{p 2}はいずれもポンプ光であり、画像信号光 k _s を入射させたとき、 k _s と逆向きに画像信号光と位相共役な光 k _c が出射される。 k と k _{P 2}は互いに逆向きの方向から入射される。このときも、全光波の周波数は同一である。

つぎに、本究明の別の実施例について説明する。第 9図にその構成図を示す。この例は光分岐部 10に光源 9 の出力光を交互に分岐して光路 1 1および光路 1 2に送岀するゲ— ト回路を使用するものである。

また、被写体 2 として反射型の被写体を使用する。この散乱光はレンズ 13および 18で集束されて光ファイバ 19の一端に結像する。

さらに受信側では光分岐部 21に、半透鏡に代えて受信パルスに同期するゲートを使用する。

第 10図はその送信側の動作説明用タィムチヤ一トである。光源 9 からパルス波が送出される。そのパルス間隔を T。とする。これを

OMPI 光分岐部 10で二つの光路に分岐して、参照光 11および二次元画像信号光 12がそれぞれ時間間隔 2 T。で操り返される光パルスを得る。画像信号光 12には途中で 2次元画像情報 As ( X , y ； t ) がのせられる。この後、光遅延回路 15で光路長を調整して光合波部 16で参照光 11および面像信号光 12を混合し両者の時間が、ちょうどで。だけずれるように調節する（第 10図の参照数字 17 ) 。参照光は Ar ( t - T。）である。 2つの光波を混合後の光パルス列（混合光 17 ) では、参照光 11および画像信号光 12が交互に繰り返されて光ファィバ 19に入射する。

第 11図はその受信側の勳作説明用タイムチャートである。この場合には光分鲛部 21で分岐された二つの光路 22および 23にはそれぞれ参照光と画像信号光とが別々に現れる。光遅延回路 25を経由することにより、光路 26の光信号は相対的に遅延させられ、位相歪補償部 27にば二つの光路 23および 26の光信号は同時に入射する。

このようにしても、同様に本発明を実施して画像信号を伝送し、受信側で再生することができる。

光分岐部に使用するゲ一トは超音波偏向器を使用することが良い。この光分歧部には、切換時間を要するが方向可変型の反射鏡を使用することもできる。

パルス光を出力する光源として、上記例の他に N d ： Y A G レーザ、半導体レーザなどを使用することができる。

上記例では光源 9 にパルス光を出力するものを使用したが、違続光を出力するものを使用することができる。この場合には A rまたは K r イオンレーザの連続波を使用できる。光潁 9が遑繞波を出力する光源であるときには、光分岐部 10および 21は共にゲ— トで構成する。このときの送信側および受信側の動作タイムチヤ— はそれぞれ第 10図および第 11図と同樣である。

第 12図は本発明第三実施例方式の搆成図である。この例は二次元画像情報を複数 n回送信する毎に参照光を 1 回送信して、二次元画像情報の伝送効率を改善するものである。

第 12図で図の左側の送信側では、光源 9 の出力光は光分岐部 10で二つの光路に分岐され、その一方は光遅延回路 15を経由して被写体

2 に照射され、その散乱光が光合波部 1 6に入射される。分岐された他方の光路の光信号は光合波部 1 6に入射し、合成された光信号が光ファイバ 19の一端に入射する。受信側では光分岐部 21により二つの光路に分岐され、その一方は反射鏡 24から位相歪捕償部 27に入射す' る。分岐された他方の光路は光遅延回路 25を介して、反射鏡 24から位相歪補償部 27に入射する。

ここで、この実施例が上述の実施例と相違するところは、送信側の光遅延回路 15および受信側の光遅延回路 25である。そのほかの搆成は基本的に上述の実施例と同等である。送信側の光遅延回路 15は被写体 2を照射する光信号に遅延を与え、受信側の光遅延回路 25は参照光に遅延を与えるものであることに留意すべきである。

送信側の光遅延回路 15には、入射する光信号を ri個の光路に分岐する分岐素子 43と、この分岐素子 43により分岐された n個の光路にそれぞれ揷入されてそれぞれ異なる遅延量を与える遅延素子 44と、この遅延素子 44を通過した光信号を合波する合波素子 45とを舍む。

また受信側の光遅延回路 25は、入射する光信号を n .個の光路に分岐する分岐素子 47と、それぞれこの分岐素子 47により分岐された光路に挿入され、それぞれ異なる遅延を与える遅延素子 48と、この遅延素子 48を通過した光信号を合波する合波素子 49とを舍む。

第 13図はこの第三実施例方式の動作タィムチヤ一トである。第 13 図の記号 a 〜 h は第 12図に記入された記号 a 〜！！の点の信号波形を示す。すなわち、光源 9 は第 131 a に示すように周期 t _£ でパス —- - 幅 t _r の光パルスを発生する。これは光ファイバ 19の入射端の光信号 dの参照光となる。また、この光源 9 の光信号は分岐されて光遅

O PI 延回路 15に入り、この光源 9 の光パルスの ^に第 13図 b に示すように、複数 n回の遅延させた光パルスを発生させる。これは被写体 2 に照射されて第 13図 c に示す二次元面像情報を含む信号となる。これが光合波部 16で合波されて、第 13図 dに示す信号として光フアイバ 19に入射される。

第 12図で光信号 cの通路にはレンズ系があるが図では省略されている。被写体 2 の画像をそのままそつくり光フアイバ 19の篛部に結像させる搆威は上述の実施例と同様である。この被写体 2の画像は面素に分割されることもまた走查されることもなく、人の目でみるように被写体 2 の二次元画像がそのまま光ファィバ 19の端部に結像される。

光フアイバ 19を伝搬した光信号は、受信側の光分岐部 21で分岐される。この光分岐部 21は光ファィバ 19を伝 ¾する光パルスに同期するゲート回路であり、二次元画像情報を含む連続する II個の光信号は光路 f に導き、 n + 1 回目に現れる参照先は光路 gから光遅延回路 25に導く。光遅延回路 25はこの参照光に II個の異なる遅延を与えて、第 13図 hに示す光信号を得る。この光信号はその時間関係が第 13図 ί に示す二次元画像情報を舍む光信号と同時になるように、各遅延時間が調節される。したがって、位相歪補償部 27には光信号 f および光信号 hが同時に入射し、前述の作用と周様の作用により位相歪が捕償されて送信側の被写体 2の二次元面像が再生される。

この実施例の構成では、伝送路を伝搬する参照光の割合が少なくなり、伝送路が画像情報を伝送する効率が良くなる利点がある。第 14図は送信側の別の構成例を示す図である。この例では送信側以^の構成は上記第三実施例方式と同様である。この例では送信側には光遅延回路を備えることなく、 1 回の参照光パルスを送 i するごとに、複数 _n回被写体 2を照射して XI回の二次元画像情報を含む信号を発生させるものである。すなわち光 S 9 は第 13図 e に示す光 - パルスを発生する。このような波形はパルス発振レーザ、レーザ光の直接変調、または連続波発振レーザを舛部変調に通過させることによって得る。上記光パルスはゲ— ト回路により搆成された光分岐部 10により、参照光 a と被写体 2を照射するための光パルス b とに分岐される。被写体 2 に照射された散乱光はレンズ系（図示を省略した）を介して集光されて、第 13図 c に示す光信号となって光合波部 16で合波される。合波された光信号は第 13図 d のようになる。これは受信側では上記第三実施例方式と同様にして再生することができる。

第 15図は受信側の別の構成例であり、参照光の位相情報を取り出すために位相記憶装置を用いる。受信側には光遅延回路 25として η 個の異なる遅延時間の遅延素子を設けることなく、これを 1個のフアブリぺロ干渉計 50により実現するものである。フアブリべ口干渉計 50には蓄積効果があり、第 13図 gに示す信号が入射すると、その岀射光は第 13図 i に示すように減衰してゆく信号になる。この減衰の特性はこの干渉計の Q値で定まる。この減衰時間 t _e を参照光の繰り返し時間 t i にほぼ等しくすることにより、その減衰してゆく信号 i と第 13図 f に示す信号との重なり合う部分が十分にとれて、位相擾乱の捕償を行うことができる。

受信側に設ける位相記憶装置は、参照光の光路に設ければよく、位相歪捕償部 27が位相共役波発生部と混合部とに分かれているときには、その中間に挿入されても同様に作用する。

第 16図は受信側の別の構成例を示す。この例は受信側の位相記憶装置として、記憶性共役波発生装置 51を使用し、位相歪補償部 27の代わりに、単純な合波部 52を設けるものである。記憶性兵役波発生装置 51の例としては実時間ホログラム板を用いることができる。ホログラムは共役波を発生することができ、また、半導体、色素、非増幅物質、強誘電体材料を用いたホログラムでは、数 n S e c .から数

OMPI 一時間にわたる広い領域で書き込まれたホ口グラムを保持することが可能である。したがって記億性共役波発生装置 51の出力波形は第 13 図 i のように時間 t _e で減衰する光となり、その出力光自身が参照光の位相共役狻となっている。したがつてこれを二次元画像情報を含む光信 " f と合波することにより、光フアイバ 19を伝搬中にうけた位相擾乱は位相補償されて、合波出力光には再生された画像信号を得ることができる。

第 17図は別の本発明実施例方式の搆成図である。この例は上述の同一長で同一特性の光フアイバに位相共役波を通過させることにより、位相歪捕償を実行することができる性質を利用した'ものであつて、上述のような位相歪補償部を省くことができる。

すなわち第 17図で被写体 2 は送信側にあるが、光源 9 は受信側に配置する。この光源 9 の出力光を光フアイバ 19を右から左に伝鏺させて、送信倒で位相共役波発生部 54に入射する。この発生部 54で発生させた位相兵役波を光分歧部 55で分岐して、その一方を反射鏡 14 を介して被写体 2 に照射し、その散乱光をレンズ系（図示を省く）で集光して光ファイバ 19に再び入射する。このとき、光分歧部 55により分歧された他方の位栢共役波ば光合波部 1Sにより合波されて光フアイバ 19に入射する。

この光フアイバ 19を左方から右方に伝撥する光信号は、光源 9の出力光が右方から左方に伝殺するときにうけた位相のゆらぎと同一のゆらぎをうけ、しかもその光は互いに位相共役波であるので、光フアイバ 19の右方出射端ではその位相歪は襦償されて、光分岐部 10 から分岐される光信号は被写体 2 の二次元画像が再生された画像情報となる。

以上の I兌明では、光伝送路として光ファイバを用いた場合の画像直接伝送方式について述べたが、光伝送路を光ファイバから透な —― 空間に置き換えても原理的に全く同様のことが成立する。また、殺

OMPI 送波は光でなくても、任意の波長の電磁波に対しても同様の原理で同様の作用を行わせることができる。

上記例では、光源の岀カ光により照射して二次元画像を得る構成について説明したが、被写体自体が発光する二次元画像である場合にも、同様に本発明を実施することができる。この場合には参照光として、その二次元画像の一部（例えば白色部分）を利用することができる。

また、上記例では参照光を二次元画像を照射する同一の光源から得るものを説明したが、例えば半導体レーザの反対光を利用して参照光を得ることができる。さらには、全く別の光源を利用しても参照光を得ることができる。

ΟΜΡΙ IPO

Claims

請求の範 S

1. 送信側と受信側とが光伝送路により結合され、送信倒の画像情報がこの光伝送路を介して受 i 側に伝送される画像情報伝送方式において、

上記送信側には、

送信すベき画像情報となる被写体と、

光源と

この光源の出力光を二光路に分岐する分岐手段と、

この分岐手段により分歧された一方の光路上に設けられ、上記被写体を照射して得られる二次元面像を上記光伝送路の入射端に断続的に锆像させる第一の光学的手段と、

上記分岐手段により分岐された他方の光路上に設けられ、上記第一の光学的手段により断続的に与えられる上記二次元画像のない時間に上記光源の出力光から得られる参照光を上記光伝送路の入射端に断続的に与える第二の光学的手段と

を備え、

上記受信側には、

上記光伝送路からの出力信号を空間的に分離した二光路に分ける分岐手段と、

この二光路の間に相対的な遅延を生じさせて上記出力信号の二次元画像を含む信号と上記出力信号の参照光を含む信号との到達時間を等しくする信号整合手段と、

この信号整合手段により到達時間が等しくされた上記二光路の信号が同時に供給され、上記光伝送路を伝搬中に上記二次元画像がうけた位相歪を相殺する位相歪襦償手段と、

を腈えたことを特徵とする画像直接伝送方式。

2. 送 i 側に設けられた分岐手段ならびに第一および第二の光孥的 —-— 手段は、光伝送路の入射端に二次元面像と参照光とを交互に与える

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< d ように構成され、

受信側に設けられた信号整合手段は、光伝送路から出力される二次元画像および参照光の少なくとも一方に、時間的に隣接する二次元画像または参照光に一致するような遅延を与える手段を舍む請求の範囲第 1 項に記載の画像直接伝送方式。

3 . 送信側に設けられた分岐手段ならびに第一および第二の光学的手段は、二次元画像を複数 n回与える毎に参照光を 1 回与えるように構成され、

受信側に設けられた信号整合手段には、光伝送路から岀力される参照光に光伝送路から出力される n回の二次元画像にそれぞれ一致させる遅延を与える手段を含む

請求の範囲第 1 項に記載の画像 S接伝送方式。

4 . 光伝送路が多モード光フアイバである請求の範囲第 1 項に記載の画像直接伝送方式。

5 . 被写体が光源の出力光を透過させる物体である請求の範囲第 1 項に記載の画像直接伝送方式。

6 . 被写体が光源の出力光を反射させる物体である請求の範囲'第 1 項に記載の画像直接伝送方式。

7 . 光源がパルス光を出力する光源であり、

そのパルス光のパルス幅は繰り返し時間の半分以下であり、送信側の分岐手段は、光源の出力光を連続的に二光路に同時に分岐させる手段を含み、

上記第一の光学的手段および上記第二の光学的手段の少なくとも一方にその通過光を相対的に遅延させる手段を備えた

請求の範囲第 1項に記載の画像直接伝送方式。

8 . 光源がパルス光を出力する光源であり、 - - 送信側の分岐手段は、上記光源の出力光を時系列的に選択して二光路のいずれかに分岐させる手段を舍む請求の範囲第 1項に記載の画像直接伝送方式。

9 . 先源が連続光を出力する先源であり、

送信側の分歧手段は、上記光源の出力光を時系列的に選択して二光路のいずれかに分歧する手段を舍む請求の範囲第 1項に記載の画像直接伝送方式。

10. 受信衡の分歧手段は、受信されるパルス光に同期して光伝送路からの出力信号を二光路のいずれかに分歧するゲ— ト手段を舍み、

受信側の信号整合手段は、その二光路の少なくとも一方に挿入された光遅延面路を舍む

請求の範囲第 1項に記載の画像直接伝送方式。

11. 受 i 側の分歧手段は、光伝送路からの岀カ信号を連繞的に二光路に分岐する手段を含み、

受信側の信号整合手段は、その二光路の少なくとも一方に挿入された光遅延回路を含む

請求の範囲第 1項に記載の画像直接伝送方式。 .

12. 位相歪補償手段は、光源の波長にほぼ等しい波長の別の光源と、この別の光源の出力光および二光路の岀カ光を同時に入射しバラメトリック相互作用により位相歪捕償を行う非線形光学材料により構成された手段を含む請求の範囲第 1項に記載の画像直接伝送方式。 .

13. 位相歪捕償手段ば、入射波のいずれか一方の位相共役波を発生させる手段と、この手段の出力光と上記入射波の他方とを混合させる手段とを舍む請求の範囲第 1項に記載の画像直接伝送方式。

14. 位相歪捕償手段には、縮退四光狻混合手段を舎む請求の範囲第

13項に記載の画像直接伝送方式。

15. 位相歪捕償手段には、ホ αグラム扳を舍む請求の範囲第 13項に記載の画像直接伝送方式。

16. 光源が直接変調型のパルス発振光源である請求の範囲第 7項または第 8項に記載の画像直接伝送方式。

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1 7 . 光源が連続発振光源と外部変調器の組合せによりパルス光を出

力する光源である請求の範囲第 7項または第 8項に記載の画像直接

伝送方式 o

18 . 光源がパルス光を発生する光源であり、

送信側の第一の光学的手段は、上記光源が出力するパルス光のう

ち連铳する n回の出力光を取り込む手段を含み、送信側の第二の光

学的手段は、上記光源が出力するパルス光のうち上記 n回の出力光

につづく 1 回の出力光を取り込む手段を含む請求の範囲第 3項に記

載の画像直接伝送方式。

19 . 光源がパルス光を発生する光源であり、

その光源の出力パルス光はその繰り返し時間がパルス幅の n + 1

倍以上であり、

送信側の第一の光学的手段は、その光源の 1 回の出力パルス光に

上記繰り返し時間より短い ri個の異なる遅延を与える手段を舍む

請求の範囲第 3項に記載の画像直接伝送方式。

20. 受信側の遅延を与える手段は n種類の異なる遅延を与える手段

を含む請求の範囲第 3項に記載の画像直接伝送方式。 '

21 . .受信側の遅延を与える手段は、光伝送路の出力から得られる n

回の二次元画像の期間にわたり、連続的に遅延を与える手段を舍む

請求の範囲第 3項に記載の画像直接伝送方式。

22. 連続的に遅延を与える手段はフアブリべ口干渉計である請求の

範囲第 21項に記載の画像直接伝送方式。

23 . 送信側と受信側とが光伝送路により結合され、送信側の画像情

報がこの光伝送路を介して受信側に伝送される画像情報伝送方式に

おいて、

上記送信側には、送信すべき画像情報となる被写体を備え、一 —- · - 上記受信側には、光源と、この光源の出力光を上記光伝送路に入

射する手段とを備え、

Ο ΡΪ 、，、 ISO 上記送 i 側には、

上記光伝送路から出力される上記光源の出力光の位相共役波を発生させる手段と、

この手段の出力光を被写体に照射する手段と

この被: :体の二次元画像を上記光伝送路の入射锆に结像させる光学的手段と

を備え、

上記受信側には、上記光伝送路からの出力光を取り岀す光学的手段を備えた

ことを特徴と面像直接伝送方式。

24. 光伝送路が多モ— ド光フアイバである請求の範第 23項に記載の画像直接伝送方式。

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