JPH0117121B2

JPH0117121B2 -

Info

Publication number: JPH0117121B2
Application number: JP60022790A
Authority: JP
Inventors: Mitsuru Nishikawa
Original assignee: Agency of Industrial Science and Technology
Current assignee: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Priority date: 1985-02-09
Filing date: 1985-02-09
Publication date: 1989-03-29
Also published as: JPS61183608A

Description

【発明の詳細な説明】

産業上の利用分野本発明は、撮像側で被写体像を複数に分割して
複数のイメージフアイバで伝送し、受像側で分割
伝送された像を合成して１つの像を得るようにし
た、いわゆる画像合成マルチイメージフアイバに
関するものである。従来の技術各画素に対応する光フアイバ（以下画素フアイ
バ）が多数束ねられて構成されるイメージフアイ
バが知られている。このイメージフアイバは、次
のような原理により作動するものである。すなわ
ち、イメージフアイバの入射端側に設けられた撮
像レンズにより、被写体が撮影されて、イメージ
フアイバの入射端面に被写体像が結像される。そ
の結果、複写体像は、画素フアイバにより画素ご
とに分解されて伝送され、イメージフアイバの出
射端より出射され、イメージフアイバの出射端部
に設けられた結像レンズにより被写体像が投影さ
れる。以上の如きイメージフアイバは、例えば、コア
とクラツドのみからなる１万本以上の光フアイバ
素線を石英管のようなジヤケツトの中に挿入し
て、減圧しつつ加熱して一体化して大径のイメー
ジフアイバ母材を一旦作り、更に、そのイメージ
フアイバ母材を引き伸ばすことにより作ることが
できる。従つて、このような一体化イメージフアイバ
は、細く長尺のイメージフアイバを得ることがで
きるが、各画素フアイバの直径の最小値はコア・
グラツドの屈折率差等によつて決まつているた
め、画素数を増加させるとイメージフアイバの直
径が大きくなり可撓性が著しく損なわれる。そのため一体化イメージフアイバは、その特性
である可撓性を損なうことなく伝送可能な画素数
には限りがある。具体的には15000程度に制限さ
れる。そのような一体化イメージフアイバの問題を解
決するものとして、いわゆる画像合成マルチイメ
ージフアイバが提案されている。この画像合成マ
ルチイメージフアイバは、複数本のイメージフア
イバにより画線の各部を分割して伝送し、出射端
で再合成するものである。そのような画像合成マルチイメージフアイバの
１例を第３図に示す。図示の画像合成マルチイメ
ージフアイバ１０は、イメージフアイバ１２，１
４及び１６を具備しており、入射端には、画像合
成マルチイメージフアイバ全体のための撮像レン
ズ１８と、各イメージフアイバごとの像分割用素
レンズ２０，２２及び２４が設けられている。撮
像レンズ１８は、被写体２６の実像を撮像レンズ
１８と像分割用素レンズ２０，２２及び２４との
間の結像面２８上に形成し、各々の像分割用素レ
ンズ２０，２２及び２４は、その結像面２８上の
実像の一部を撮像して、その部分像をそれぞれが
付属するイメージフアイバ１２，１４及び１６の
入射端面に結像させる。このように分割されて各イメージフアイバに入
射された画像は、各イメージフアイバ１２，１４
及び１６を通つて伝送され、各イメージフアイバ
の出射端より出射され、各イメージフアイバの出
射端に置かれた像合成用素レンズ３０，３２及び
３４により各分割像の実像が結像面３６に投影さ
れて合成される。そして、その合成像は、投影レ
ンズ３８により投影像４０として投影される。なお、上記した画像合成マルチイメージフアイ
バにおいて、各イメージフアイバの入射端の像分
割用素レンズ２２，２４及び２６は、第３図に示
す如く実像を一部オーバーラツプした部分２８
Ａ，２８Ｂ及び２８Ｃに分けて撮像する。これ
は、イメージフアイバが一般に断面円形であるの
で、各イメージフアイバ間の隙間が伝送画像の欠
落部にならないようにするためである。しかし、
それに伴い、像合成用素レンズ３０，３２及び３
４も第３図に示す投影像３６Ａ，３６Ｂ及び３６
Ｃのように一部オーバーラツプさせて結像面３６
上に投影して実像を合成するようになされてい
る。かくして、各イメージフアイバの直径を大きく
することなく、伝送可能画素数を増大することが
できるので、可撓性に優れた高密度イメージフア
イバが実現することができる。発明が解決しようとする問題点第３図に示すような画像合成マルチイメージフ
アイバの場合、像分割用素レンズ２０，２２，２
４は全て同一であることが、製造上及び価格など
の点から好ましく、また、像合成用素レンズ３
０，３２，３４も全て同一であることが好まし
い。しかしながら、実際に画像合成マルチイメー
ジフアイバを構成する場合、撮像側では、第４図
に示すように、撮像レンズ１８による結像面２８
と、像分割用素レンズ２０，２２，２４との間に
補正レンズ４２が必要である。その補正レンズ４
２は、撮影レンズ１８から結像面を通つて、撮像
レンズ１８の中心光軸から遠ざかる光線を内側に
曲げて、各イメージフアイバへの入射光量を確保
するように作用するものである。一方、投影側では、第５図に示すように、像合
成用素レンズ３０，３２，３４と、それらの素レ
ンズによる結像面３６との間に、投影レンズ３８
とは別に補正レンズ４４を設けて、像合成用素レ
ンズ３０，３２，３４による投影合成像の大きさ
を適当な大きさ４６に調節するようにする。さも
なければ、像合成用素レンズ３０，３２，３４に
よる投影合成像３６が、マルチイメージフアイバ
の断面の大きさに比して大きくなり、投影レンズ
３８に大きなレンズが必要になり、投影部が大型
化する。しかし、上記のように補正レンズ４２及び４４
を使用すると、それらレンズの球面収差のため
に、各像分割用素レンズ及び各像合成用素レンズ
の結像位置が変動する。投影部について詳述する
ならば、被写体像の周辺部位４８Ａからの光線
は、補正レンズ４２の周辺部を通過するので、屈
折が大きい。これに対して、被写体像の中心部位
４８Ｂからの光線は、補正レンズ４２の中心部を
通過するので、屈折は小さい。そのため、周辺部
位４８Ａの光線が入射する像分割用素レンズ２０
による結像位置は、中心部位４８Ｂの光線が入射
する像分割用素レンズ２２による結像位置より、
前方にすなわち第４図において左側に位置する。
そのため、イメージフアイバ１４の入射端面にピ
ントが合うように調整されている場合、イメージ
フアイバ１２の入射端面では像のピントは合わな
くなる。そのため、マルチイメージフアイバによ
り伝送され投影される像にぼけができる。そこで、各像分割用素レンズによる結像面の位
置を同一平面上に位置させるように、周囲の像分
割用素レンズ２０及び２４を前方に移動させる
と、結像倍率が異なつてくる。従つて、この場合
は、投影側で正しい合成像を得ることができな
い。また、投影側では、周囲の像合成用素レンズ３
０からの光線は、補正レンズ４４の周囲を通過す
るので大きな屈折力を受けるため、周囲の像合成
用素レンズ３０及び３４による結像位置が、中央
の像合成用素レンズ３２による結像位置より、補
正レンズ４４寄りとなり、同一結像面上に像が合
成されず、投影レンズ３８により投影される像に
ぼけができる。そこで、本発明は、以上のような従来のマルチ
イメージフアイバの問題を解消して、鮮明な合成
画像を実現することができる画像合成マルチイメ
ージフアイバを提供せんとするものである。問題を解決するための手段本発明の発明者は、上記した目的のために、各
素レンズごとに投影像各部の倍率が異なることな
く、且つ、各素レンズの結像点が同一平面に位置
するようにする方法を種々研究しした。本発明はかかる研究の結果なされたものであ
る。すなわち、本発明によるならば、複数のイメ
ージフアイバと、それらイメージフアイバの各々
の端面に設けられた素レンズと、それら素レンズ
のイメージフアイバと反対側に、全素レンズに共
通に設けられた補正レンズとを具備する画像合成
マルチイメージフアイバにおいて、前記補正レン
ズの周辺部に対応する素レンズは、該補正レンズ
の中心部に対応する素レンズより長い焦点距離を
有することを特徴とする。作用以上の如き画像合成マルチイメージフアイバに
おいて、補正レンズの周辺部に対応する素レンズ
が補正レンズの中心部に対応する素レンズより長
い焦点距離を有しているので、補正レンズの周辺
部を通過して大きな屈折力を受ける光線は、焦点
距離の比較的長い周囲の素レンズを通り、一方、
補正レンズの中心部を通過して比較的小さな屈折
力を受ける光線は、焦点距離の比較的短い中心の
素レンズを通る。従つて、各素レンズの結像点の
位置の補正レンズの収差によるずれは補償され
て、各素レンズの結像点は、ほぼ同一平面内に位
置させることができる。画像合成マルチイメージフアイバにおいては、
その撮影部と投影部は、イメージフアイバに光が
入射していくかまたは出射していくかの違いのみ
で、光学系としては、イメージフアイバの端部と
素レンズとの関係は同じである。従つて、以上の
構成を画像合成マルチイメージフアイバの撮像部
と投影部を適用することにより、各部分が同じ倍
率で鮮明な像をイメージフアイバ端面に入射する
ことができる撮像部と、鮮明な像を投影できる投
影部とが実現できる。実施例以下、添付図面を参照して本発明による画像合
成マルチイメージフアイバの実施例を説明する。第１図は、本発明を実施した、７本のイメージ
フアイバからなる画像合成マルチイメージの投影
部のレンズ系の概略図である。７本のイメージフ
アイバは、１本のイメージフアイバを中心にして
６本のイメージフアイバが同一円上に等角度互い
に離隔されて配置されているが、周囲の６本のイ
メージフアイバに付属する光学系は互いに同一で
あるので、図面の簡略化のために、中心の１つの
イメージフアイバ５０Ａに付属するレンズ系Ａ
と、周辺の１つのイメージフアイバ５０Ｂに付属
するレンズ系Ｂのみを図示している。イメージフアイバ５０Ａ及び５０Ｂの出射端面
の直前には、素レンズ５２Ａ及び５２Ｂが配置さ
れている。そして、それら素レンズ５２Ａ及び５
２Ｂによつて投影される像の結像面５４とそれら
素レンズとの間に、素レンズ群に共通の補正レン
ズ５６が配置されている。上述した本発明の特徴
により、補正レンズ５６の球面収差の影響を補償
するように、周辺の素レンズ５２Ｂは、中心の素
レンズ５２Ａより焦点距離が長くなされている。図示の例では、素レンズ５４Ａ及び５４Ｂは、
それぞれ３枚のレンズからなる複合レンズで構成
されている。その複合レンズの具体的構成の１例
を、曲率半径をｒ、面間距離をｔ、屈折率をｎと
して、次の第１表に示す。なお、第１図において
ｒ，ｔ，ｒの添字の内の算用数字並びに第１表に
おける面番号は、複合レンズの各面の左から順に
見たときの面番号であり、添字のａ及びｂは、レ
ンズ系Ａ及びＢにそれぞれ属していることを示し
ている。また、曲率半径ｒは、第１図において中
心が面より右にある場合を正とし、また、レンズ
以外の部分は空気（屈折率＝１）とし、屈折率
は、対応する位置のレンズはレンズ系Ａもレンズ
系Ｂも同一とした。

【表】

【表】なお、素レンズ５２Ａ及び５２Ｂ間の距離＝12mm 素レンズ５２Ａ及び５２Ｂの直径＝８mm 補正レンズ５６の直径＝40mm 以上のような画像合成マルチイメージフアイバ
の投影部の光学系の構成により、被写体の結像面
５４上にぼけを生じることなく且つ各部の倍率に
相違なく像を投影して合成することができる。第２図は、本発明を実施した、７本のイメージ
フアイバからなる画像合成マルチイメージの撮像
部のレンズ系の概略図である。第２図も、第１図
と同様に、図面の簡略化のために、中心の１つの
イメージフアイバに付属するレンズ系A′と、周
辺の１つのイメージフアイバに付属するレンズ系
B′のみを図示している。図示していない撮像レンズにより形成される被
写体の結像面６０のイメージフアイバ側には、補
正レンズ６２が配置されている。そして、イメー
ジフアイバ５０Ａ及び５０Ｂの入射端面の直前に
は、素レンズ６４Ａ及び６４Ｂが配置されてい
る。この実施例も、補正レンズ６２の収差の影響
を補償するように、周辺の素レンズ６４Ｂは中心
の素レンズ６４Ａより焦点距離が長くなされてい
る。この実施例も、素レンズ６２Ａ及び６２Ｂは、
それぞれ３枚のレンズからなる複合レンズで構成
されている。その複合レンズの具体的構成の１例
を、第１図の実施例と同じ方法で、次の第２表に
示す。

【表】

【表】なお、素レンズ６４Ａ及び６４Ｂ間の距離＝12mm 素レンズ６４Ａ及び６４Ｂの直径＝８mm 補正レンズ６２の直径＝40mm 以上のような画像合成マルチイメージフアイバ
の撮影部の光学系の構成により、被写体の結像面
６０上像を、ぼけを生じることなく且つ同じ倍率
を持つて各イメージフアイバの入射端面に、分割
投影することができた。以上、本発明の実施例を説明したが、素レンズ
は複合レンズでなく、可能ならば単レンズで構成
してもよく、また、複合レンズを構成するレンズ
の枚数も３枚に限らず適当に選択することができ
る。そして、上記実施例は、７本のイメージフア
イバを有する場合であり、中心とその外側との２
種類の素レンズを用意すれば足りるが、イメージ
フアイバの本数が増大すれば、中心と、その外
側、更にその外側と、イメージフアイバの中心か
らの距離にあわせて各素レンズの焦点距離を変え
ればよい。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
画像合成マルチイメージフアイバにあつては、鮮
明な合成画像を伝送することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による画像合成マルチイメー
ジフアイバの撮影部のレンズ光学系の概略図であ
る。第２図は、本発明による画像合成マルチイメ
ージフアイバの投影部のレンズ光学系の概略図で
ある。第３図は、画像合成マルチイメージフアイ
バの例を示す概略構成図である。第４図は、従来
の画像合成マルチイメージフアイバの撮像部のレ
ンズ光学系の概略図である。第５図は、従来の画
像合成マルチイメージフアイバの投影部のレンズ
光学系の概略図である。〔主な参照番号〕、１０……画像合成マルチイ
メージフアイバ、１２，１４，１６……イメージ
フアイバ、１８……撮像レンズ、２０，２２，２
４……像分割用素レンズ、２６……被写体、２８
……被写体の結像面、３０，３２，３４……像合
成用素レンズ、３６……分割像の結像面、３８…
…投影レンズ、４０……投影像、４２，４４……
補正レンズ、５０Ａ，５０Ｂ……イメージフアイ
バ、５２Ａ，５２Ｂ，６４Ａ，６４Ｂ……素レン
ズ、５４，６０……結像面、５６，６２……補正
レンズ。

Claims

【特許請求の範囲】１複数のイメージフアイバと、それらイメージ
フアイバの各々の端面に設けられた素レンズと、
それら素レンズのイメージフアイバと反対側に、
全素レンズに共通に設けられた補正レンズとを具
備する画像合成マルチイメージフアイバにおい
て、前記補正レンズの周辺部に対応する素レンズ
は、該補正レンズの中心部に対応する素レンズよ
り長い焦点距離を有することを特徴とする画像合
成マルチイメージフアイバ。２前記素レンズは、各イメージフアイバの入射
端面側に設けられた像分割用素レンズであり、前
記補正レンズは、撮像レンズによる結像面と前記
像分割用素レンズとの間に位置していることを特
徴とする特許請求の範囲第１項記載の画像合成マ
ルチイメージフアイバ。３前記素レンズは、各イメージフアイバの出射
端面側に設けられた像合成用素レンズであり、前
記補正レンズは、前記像合成用素レンズによる投
影像結像面とそれら像合成用素レンズとの間に位
置していることを特徴とする特許請求の範囲第１
項記載の画像合成マルチイメージフアイバ。