JPH09145541A - イメージファイバを用いる光学系補正装置および画像監視システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】イメージファイバを用いる画像監視システムに
おいて、ファイバ入力端の傾きによる画像の回転、動揺
を防止する補正装置を提供する。 【解決手段】配管１内を移動するイメージファイバ２に
よる光学像は、補正光学系９と中継用イメージファイバ
１０を経由し、テレビカメラ４で画像信号に変換され、
モニタ５に表示される。補正光学系９は、像回転プリズ
ムとその回転角を検出するロータリエンコーダ及び駆動
モータを内蔵し、ファイバ２の出力端２ｂとファイバ１
０の入力端１０ａを回転中心の光学軸上に係合してい
る。フリーの入力端２ａが移動中に傾くと、その回転角
に比例する情報をセンサ（圧電振動型ジャイロ）８が検
出し、補正光学系制御装置は入力端と像回転プリズムの
回転角の差分を０にするように、像回転プリズムを回転
する。これにより、出力端２ｂの光学像は、傾きのない
状態に補正される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、イメージファイバ
を用いる光学系補正装置と、それを適用した画像監視シ
ステムに関する。

【０００２】

【従来の技術】原子炉格納容器内部や各種プラント配管
の検査と作業のための監視システム、海中（水中）や宇
宙空間の探査システムあるいは人体の内視鏡システム等
において、イメージファイバと呼ばれる光学繊維束を用
いて、被写体に関する画像情報を効率よくテレビカメラ
に伝送する撮像システムはよく知られている。

【０００３】例えば、特開平４−２５６８９６号（引用
例１）や特開平４−３２３５９９号（引用例２）に記載
されているように、長尺の光学繊維束の燃料棒や燃料集
合体などの被写体に接近し、先端部に設けた対物レンズ
で集光された画像イメージを末端まで光で伝達し、末端
に設けたテレビカメラで画像を映像信号に変換してモニ
タで観察する。特に、引用例１では、被写体やファイバ
ースコープを傷つけることなく、目的の撮影場所に正確
に挿入できるように、ファイバースコープより厚く長尺
に形成したガイドをファイバースコープに先行して挿入
し、位置決めする装置を示している。

【０００４】また、特開平６０−１５８４０５号には、
複数本のイメージファイバによって画像の各部分を伝送
し、出力端で再合成して大画面を形成する画像合成マル
チイメージファイバが開示されている。ここでは、各イ
メージファイバの端部における捩じれを、ファイバホル
ダを調整ねじで回転して、合成像の不整合を補正する装
置を提案している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記した引用例１で
は、被写体に対するイメージファイバの位置決めを提案
しているが、イメージファイバの先端の姿勢制御につい
ては考慮がない。さらに、長尺のイメージファイバの先
端は、被写体に向かって移動するときに動揺して、捻れ
作用を生じることが多い。この捻れは撮影方向の光軸ま
わりの回転となり、撮影される画像に傾き（回転）を与
える。

【０００６】図２は、イメージファイバの捩じれによる
画像の傾きを示す説明図である。イメージファイバ２の
入力端２ａが例えば、被写体１に対して時計回りに角度
θだけ捻れると、光学繊維束２の出力端２ｂで観測され
る画像は状態３ａから反時計回りに角度θだけ傾いた状
態３ｂになる。従って、イメージファイバを用いたテレ
ビカメラ４が、被写体１に対して反時計回りに角度φだ
け回転すると、モニタ５の画面６で観測される画像は正
常な状態７ａから時計回りに角度φだけ傾いた状態７ｂ
になる。

【０００７】このように、長尺のイメージファイバを用
いたテレビカメラは、入力端フリーで移動する際に頻繁
に捻れを生じるため、画像が左右に回転して動揺し、観
測者にとって画面が見づらいという不都合がある。

【０００８】この対策として、録画装置に収録した画像
信号を専用のディジタイザ、バファメモリ、プロセッサ
などを用いて画像処理して、画像の動揺を補正するシス
テムが提案されているが、実時間処理が困難であるうえ
に、システムが高価になるという問題点があった。

【０００９】なお、上記した引用例３の捩じれ補正は、
テレビカメラ内におけるイメージファイバ相互の捩じれ
を均一化して合成画像を整合させるものである。従っ
て、テレビカメラ内に固定されずに、先端がフリーに移
動するイメージファイバの捩じれ補正には適用できな
い。

【００１０】本発明の目的は、従来技術の問題点を克服
し、移動するイメージファイバの傾きによる光学像の動
揺を補正する安価でコンパクトな光学装置、及びその補
正により見やすい画面が得られる画像監視システムを提
供することにある。

【００１１】本発明の他の目的は、長尺のイメージファ
イバを巻き取ってコンパクトに収納するとともに、回転
してファイバを出し入れして入力端を移動させる、扱い
の便利なイメージファイアバの巻き取り・送り出し装置
と、それを適用し、ファイバの回転による像回転を静止
画像にして表示す画像監視システムを提供することにあ
る。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の光学系補正装置は、イメージファイバを移動し、そ
の入力端から被写体の光学像を集光し、テレビカメラな
どに伝送する光学系において、入力光学像に自己の回転
に応じた回転角を与えて出力する像回転プリズム、該プ
リズムを回転させる駆動手段及びその回転位置に関する
第１の検出情報を検出する第１のセンサを有し、前記像
回転プリズムの回転中心と同一の光軸上に前記イメージ
ファイバの出力端を係合する補正光学手段と、前記イメ
ージファイバの入力端付近に設けられ、入力端の傾き
（回転）位置に関する第２の検出情報を検出する第２の
センサと、前記第１、第２の検出情報の差分に応じて、
前記像回転プリズムを変位させる制御装置を備えること
を特徴とする。

【００１３】前記第１、第２の検出情報はリアルタイム
に検出され、移動中の前記入力端の傾きによる光学像の
動揺は連続的に補正される。

【００１４】前記第１の検出情報は前記像回転プリズム
の回転角、前記第２の検出情報は前記入力端の回転角に
関する情報で、これら回転角の差分を０にするように制
御される。

【００１５】あるいは、前記第１の検出情報は前記像回
転プリズムの回転角速度、前記第２の検出情報は前記入
力端の回転角速度に関する情報で、これら回転角速度か
ら各々の回転角を求め、両回転角の差分を０にするよう
に且つ、両回転角速度の差分に応じたタイミングで制御
される。

【００１６】前記第１のセンサにはエンコーダ、前記第
２のセンサには圧電振動型ジャイロが適用できる。

【００１７】前記駆動手段に、超音波モータを用いるこ
とにより、前記補正光学手段をコンパクトに構成でき
る。

【００１８】上記目的を達成する本発明の光学系補正装
置は、入力端から被写体の光学像を集光して伝送するイ
メージファイバと、その出力端からの光学像を走査して
画像情報に変換するテレビカメラと、画像情報を画面に
表示するモニタを備えるものにおいて、前記イメージフ
ァイバの出力端と前記テレビカメラの間に前記補正光学
手段を設け、前記イメージファイバの入力端の付近に設
けられ、移動中の入力端の傾き（回転）位置に関する第
２の検出情報を検出する第２のセンサと、前記第１、第
２の検出情報を基に、前記入力端の傾きによる光学像の
傾きを補正する制御装置を設けることを特徴とする。

【００１９】上記他の目的を達成する本発明の移動する
巻き取り・送り出し装置は、回転によりイメージファイ
バを巻き取り／送り出しする収納ドラムと、該ドラムを
回転する駆動手段と、その回転位置に関する第３の検出
情報を検出する第３のセンサを設け、前記イメージファ
イバの出力端を前記収納ドラムの回転軸上に光軸を合わ
せて配置することを特徴とする。

【００２０】これにより、長尺のイメージファイバを携
帯可能にコンパクトに収納できるとともに、ドラムを回
転してファイバを出し入れし、ファイバの入力端を被写
体に向けて移動可能にする。さらに、前記収納ドラムと
ともに前記出力端が回転するため、光学像の回転を静止
像とする補正光学系の制御に必要な光学像の回転位置に
同期した情報を、前記第３の検出情報として取得でき
る。

【００２１】前記収納ドラムは、前記イメージファイバ
を常にラジアル方向に巻き取り／送り出す整列手段を備
え、出し入れによる捩じれを防止している。

【００２２】上記他の目的を達成する本発明の画像監視
システムは、レールなどのガイドに支持されて移動し、
その入力端から被写体の光学像を集光して伝送するイメ
ージファイバと、その出力端からの光学像を走査して画
像情報に変換するテレビカメラと、画像情報を画面に表
示するモニタを備える場合に、前記イメージファイバを
巻装した前記巻き取り・送り出し装置と、前記イメージ
ファイバの出力端から、中継用イメージファイバを介
し、前記テレビカメラとの間に、前記光学系補正装置を
設け、前記第１の検出情報と前記第３の検出情報を基に
前記像回転プリズムを制御して、前記収納ドラムによる
光学像の回転を静止して出力することを特徴とする。

【００２３】また、入力端がフリーで移動する画像監視
システムにおいては、前記イメージファイバを巻装した
前記巻き取り・送り出し装置と、前記イメージファイバ
の出力端から、中継用イメージファイバを介し、前記テ
レビカメラとの間に、前記光学系補正装置を設け、さら
に、前記第２の検出情報と前記第３の検出情報の合成手
段を設け、該合成手段による合成情報と前記第１の検出
情報基に前記像回転プリズムを制御し、前記入力端の傾
きと前記収納ドラムの回転による動揺を除去した光学像
を出力することを特徴とする。

【００２４】本発明の作用として、画像の傾きや回転の
補正が実時間で処理でき、見やすい画面を提供できる。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に従って説明する。

【００２６】図１は、本発明の一実施形態によるイメー
ジファイバを用いた画像監視システムの構成図である。
本システムは、例えば、原子力や火力の発電プラント、
ガスや水道の供給システム等における配管内部の検査装
置に適用される。

【００２７】検査の対象となる配管１の内部に、イメー
ジファイバ２の入力端２ａを挿入して移動させながら、
管内部の光学像を集光して伝送する。イメージファイバ
２の出力端２ｂは配管外部にある補正光学系９に係合
し、固定されている。補正光学系９は、後述するよう
に、イメージファイバ２の捩じれによる光学像の傾きを
補正する光学機構である。補正光学系９から出力される
光学像はイメージファイバ１０、アダプタ１１を通じて
テレビカメラ４に入力され、その走査手段によって映像
信号に変換され、モニタ５に表示される。イメージファ
イバ１０の入力端１０ａ、出力端１０ｂは、それぞれ固
定されていてるので捩じれを生じない。

【００２８】入力端２ａに設けられるセンサ８は、例え
ば、超小型の圧電振動型ジャイロで、捩じれによる入力
端２ａの回転角度と角速度を検出する。補正光学系制御
装置１２は、センサ８の検出信号に応じて、光学像の傾
きを補正する制御信号を補正光学系９に出力する。

【００２９】ここで、回転角度と角速度の検出に用いる
圧電振動型ジャイロのメカニズムを説明する。図３に、
圧電振動型ジャイロの概略の構成図を示す。イメージフ
ァイバ２の入力端部２ａに外挿して設けられる圧電振動
型ジャイロ８は、回転によって生じるコリオリの力Ｆを
検出して圧電素子で電気信号（電圧）に変換する。コリ
オリの力Ｆは質量Ｍ、速度ｖの物体に、角速度ωの回転
運動をさせた場合に生じる力で、Ｆ＝２Ｍｖω（rad/
s）で示される。

【００３０】従って、Ｍ、ｖが一定であれば、Ｆはωに
比例するので、検出された電圧は回転の角速度ωに比例
した値となる。さらに、この値を時間積分すれば回転角
度、即ち、捩じれ量が検出できる。図３で、ジャイロ８
を駆動用圧電セラミック８ａでＸ軸方向に励振させ、ジ
ャイロのＺ軸（中心軸）周りに回転角速度ωが発生する
と、元の振動（Ｘ軸）の直角方向（Ｙ軸）にコリオリの
力Ｆを生じる。これをＹ軸の検出用圧電セラミック８ｂ
で検出して、角速度ωが求められる。

【００３１】次に、本実施形態の特徴部である補正光学
系とその制御装置の構成と動作を詳細に説明する。

【００３２】図４に、補正光学系とその制御装置の構成
図を示す。補正光学系９はロータリエンコーダ１８（ス
テータ１８ａ、ロータ１８ｂ）、保護ケース１９、軸受
２０、回転支持ケース２１、像回転プリズム２２、超音
波モータ２３（ステータ２３ａ、ロータ２３ｂ）などか
ら構成される。入力端２ａからの光学像はイメージファ
イバ２を通り、出力端２ｂから微小な空隙２４を経て像
回転プリズム２２の入力端２２ａに導入され、その出力
端２２ｂから微小な空隙２５を経てイメージファイバ１
０の入力端１０ａに伝送される。

【００３３】保護ケース１９は、イメージファイバ２の
出力端２ｂとイメージファイバ１０の入力端１０ａの光
軸を合わせて嵌装し、エンコーダのステータ１８ａ、超
音波モータのステータ２３ａ、軸受２０の外輪を固定し
ている。

【００３４】像回転プリズム２２は、エンコーダのロー
タ１８ｂ、回転支持ケース２１、超音波モータのロータ
２３ｂと一体化され、軸受２０の内輪で支持されて、出
力端２ｂや入力端１０ａの光軸Ａを回転軸として回転す
るように構成されている。

【００３５】図５は、像回転プリズムのメカニズムを示
す説明図である。光軸Ａの回りに、回転可能に配置され
た像回転プリズム２２は、光軸Ａ回りの自己の回転角度
θ₂＝０のとき出力回転角度θ₃＝０、即ち、入力光学像
１００ａを回転させずに出力する。

【００３６】像回転プリズム２２が光軸Ａの回りに、時
計方向に角度θ₂＝θｐ回転すると、入力された角度θ₁
＝０の入力光学像１００ａを、時計方向に角度θ₃＝２
θｐ回転した出力光学像１００ｂを出力する。また、像
回転プリズム２２が反時計方向に、即ち、角度θ₂＝−
θｐ回転すると、反時計方向に角度θ₃＝−２θｐ回転
した出力光学像１００ｂを出力する。

【００３７】光の逆進の法則により、入力光学像の傾き
により出力端で角度θ₃＝２θｐだけ回転している出力
光学像１００ｂは、像回転プリズム２２を角度θ₂＝θ
ｐだけ回転制御すれば、入力光学像１００ｂの傾き、即
ち、角度θ₁＝θｐをθ₁＝０に補正でき、ファイバの移
動中に入力端２ａが動揺して回転しても、出力光学像は
常に静止して見える。

【００３８】このように、像回転プリズム２２は、プリ
ズム自体が光軸回りに角度θｐ回転して、入力の光学像
を光軸回りに角度２θｐ回転して出力の光学像を発生す
る特徴がある。従って、ファイバの入力端２ａの光軸Ａ
回りの回転角度θｒに追随して、像回転プリズム２２回
転角度θｐをθｒ／２だけ補正制御すれば、画像の傾き
や動揺を防止できる。

【００３９】このような像回転プリズムとして、アッペ
プリズム（Abbe's prism）、バウエルファイドプリズム
（Bauerfeind's prism）、ペチャンプリズム（Pechen's
prism）、梯形プリズム等が利用できる。なお、これら
プリズムの構成とメカニズムは、例えば、光学技術ハン
ドブック（朝倉書点；ｐｐ１２４８−１２５８；昭５３
−５、増補版）等に周知である。

【００４０】補正光学系制御系装置１２は、検出回路ａ
２７、検出回路ｂ２８、比較回路２９及び制御回路３０
から構成される。検出回路ａ２７は、センサ８の出力信
号１４を入力し、入力端２ａの回転の角度θと角速度ｄ
θ／ｄｔを求める。検出回路ｂ２８は、ロータリエンコ
ーダ１８の出力信号１５を入力し、像回転プリズム２２
の回転の角度θｐと角速度ｄθｐ／ｄｔを求める。比較
回路２９は、検出回路ａ，ｂの出力信号３１、３２を入
力し、数１により回転の角度の差分△θと角速度の差分
△ωを求めて出力する。

【００４１】

【数１】 △θ＝θｐ−θ／２ …（１） △ω＝ｄθｐ／ｄｔ−ｄθ／ｄｔ／２ …（２） 制御回路３０は差分信号３３を参照し、像回転プリズム
２２を△θだけ、△ωの角速度で回転させる制御信号
を、超音波モータ２３に出力する。

【００４２】図６に、超音波モータの構造と制御回路を
示す。超音波モータ２３は同図（ａ）に示すように、圧
電セラミックスの振動素子をリング状に一体形成したス
テータ２３ａとリング状ロータ２３ｂからなるシャフト
レスの中空構造である。ロータ２３ｂの中空部に、像回
転プリズム２２の出力端２２ｂが嵌装される。ステータ
２３ａを励起するＡ相入力、Ｂ相入力は、信号線Ａｉ、
Ｂｉから与えられる。Ｇはグラウンドである。ステータ
２３ａで発生された進行波によって、ロータ２３ｂが回
転する。

【００４３】ステータ２３ａに付設される制御回路２
３’は、図６（ｂ）に示すように、発信器５５からの出
力６１〜６３をゲート素子５６〜５８を経由して、ステ
ータ２３ａの信号線Ａｉ、Ｂｉに導かれる。ゲート素子
５６〜５８を、補正光学系制御装置１２からの制御信号
でオン／オフ制御して、回転方向（＋／−）、回転角
（△θ）、角速度（△ω）が制御される。なお、超音波
モータの構造や制御方式は、例えば、超音波モータ入門
（見城、指田；総合電子出版社、１９９３−６）等に周
知である。

【００４４】本実施形態は上記のように構成され、予
め、イメージファイバの入力端２ａの回転角度θ＝０
（およびω＝０）のとき、即ち、被写体の画像がモニタ
５の画面上で傾きを生じていない場合を基準に、像回転
プリズム２２の初期位置を設定される。また、初期位置
におけるエンコーダ１８の出力を、角度θｐ＝０（およ
びωｐ＝０）に調整している。

【００４５】実際の配管検査においては、管１の内部に
長尺で可塑性のあるイメージファイバ２を収納ドラムか
ら送り出し、あるいは巻取りながら、入力端２ａから管
壁を被写体として撮像し、腐食や傷などの欠陥の有無を
監視する。検査の移動中に、入力端２ａが光軸Ａの時計
回りに、角速度ωｒで角度θｒだけ回転したとする。こ
の場合、出力端２ｂにおける光学像は光軸Ａの反時計回
りに角速度ωｒで角度θｒまで回転し、もし、補正がな
されなけばモニタ５の画面に反時計回りに傾いた画像が
表示される。

【００４６】この時、圧電振動型ジャイロ８は、入力端
２ａの回転により角速度ωｒに比例した電圧値を検出
し、検出回路２７で角速度ωｒと角度θｒが求められ
る。一方、像回転プリズム２２はまだ、初期位置に静止
しているので、エンコーダ１８から出力される角度θ
ｐ、角速度ωｐはともに０である。そこで、反時計回り
に角速度ωｒで角度θｒに傾いた光学像を補正するため
に、像回転プリズム２２を時計回りに角速度ωｐ＝ωｒ
／２で角度θｐ＝θｒ／２まで回転するように、制御装
置１２から超音波モータ２３に制御信号を出力する。

【００４７】以後、像回転プリズムの現在角度θｐと現
在角速度ωｐ（静止中は０）と、入力端２ａの検出角度
θｒ及び検出角速度ωｒの差分に追随して、連続制御が
実施される。なお、傾きの補正は角度の差分△θだけで
も可能である。しかし、本実施形態のように角速度の差
分△ωも制御することにより、リアルタイムな制御が円
滑に実現でき、入力端の傾きによる画像の動揺を防止し
た見易い画面を提供できる。

【００４８】

【実施例】次に、本発明の他の実施例を説明する。長尺
のイメージファイバを使用する場合、それを検査現場に
携帯するための収納装置と、入力端を被写体に向けて送
り出したり、引き戻したりするための駆動装置が必要に
なる。

【００４９】本実施例は、この収納と駆動を兼ねた巻き
取り・送り出し機構を使用する画像監視システムであ
る。まず、光学像を集光、伝送するイメージファイバの
巻き取り・送り出し機構の一例を説明する。なお、以下
の各図で、上記実施形態と同等の要素には同一の符号を
付して、説明を省略する。

【００５０】図７は、本実施例によるイメージファイバ
の巻き取り・送り出し機構の構成図である。巻き取り・
送り出し機構７０において、収納ドラム４０は、支持台
４５の治具４６に嵌装された軸受４２に担持され、回転
による出し入れ可能にイメージファイバ４１を巻装して
いる。収納ドラム４２はロータリエンコーダ４３、駆動
モータ４４と同一の回転軸５０上に設置している。

【００５１】イメージファイバ４１の送り出し方向４１
ｃの先端は、被写体に近接して光学像を集光する図示し
ていない入力端４１ａを形成している。他端４１ｂは微
小な空隙４９を介して、中継用イメージファイバ４８の
治具４７に保持された入力端４８ａと、同一の光軸Ｂ上
に係合される。従って、収納ドラム４０が回転すると、
イメージファイバ４１の出力端４１ｂも回転し、入力端
４８ａに中継される光学像が回転する。

【００５２】ラック５１は、支持台４５に軸受で支持さ
れ、図示していないギヤ等による駆動機構によって収納
ドラム４０と同期して回転する。ピニオン５２はラック
５１の回転により、ファイバ４１をゆるやかに挟持しな
がら回転し、ラック５１の軸方向の有効範囲を移動す
る。ラック５１が１回転すると、ピニオン５２はイメー
ジファイバ４１の１ピッチ、即ち１巻分だけ左／右に移
動する。収納ドラム４０に、ファイバ４１が複数層に巻
かれている場合は、ピニオン５２が有効範囲の端部に達
すると、図示しないリミットスイッチで切り換えられ、
ラック５１の回転方向は逆転する。これによって、イメ
ージファイバ４１は常に、収納ドラム４０の半径方向を
出入りし、ファイバ４１が収納ドラム４０に整列して巻
き取り／送り出され、ファイバの捩じれを防止してい
る。

【００５３】このように構成される巻き取り・送り出し
機構７０は、イメージファイバ４１の出力端４１ｂが、
収納ドラム４０の回転軸４９と同一線上の光軸Ｂに配置
されているので、出力端４１ｂの光学像は収納ドラム４
０と同じ回転角度θ、角速度ωで回転する。この角度θ
と角速度ωはエンコーダ４３によって検出し、信号７１
として出力する。

【００５４】次に、上記の巻き取り・送り出し機構を適
用した画像監視システムを説明する。図８に、本実施例
による画像監視システムの構成を示す。イメージファイ
バ４８は、図７の巻き取り・送り出し機構７０に設けら
れた中継用ファイバで、その出力端４８ｂは補正光学系
９に係合されている。また、補正光学系制御装置１２の
検出器ａ２７には、図７のエンコーダ４３からドラム４
０の角速度ωに比例した信号７１が入力する。その他
は、図１と同様に構成されている。

【００５５】この構成により、図７の収納ドラム４０で
イメージファイバ４１を巻き取り又は、送り出すときの
画像の回転を、角度θｄ、角速度ωｄとすると、像回転
プリズム２２は角度θｐ＝θｄ／２、角速度ωｐ＝ωｄ
／２で回転するように制御される。この結果、検査中に
イメージファイバ４１を出し入れしても、補正光学系９
からは静止した光学像を出力する。

【００５６】本実施例の収納ドラムに巻装されたイメー
ジファイバを使用する画像監視システムは、イメージフ
ァイバの入力端をレール等のガイドにより動揺させずに
移動できる場合は、上記のように図７と図８を結合した
システムで実現できる。

【００５７】図９に、別の実施例として、上記収納ドラ
ムに巻装されたイメージファイバを、入力端フリーで用
いる場合の画像監視システムの構成図を示す。本実施例
は、イメージファイバの入力端の傾き及び、収納ドラム
による出力端の回転による光学像の回転を補正する。

【００５８】配管１の内部に挿入されたイメージファイ
バ４４は、フリーの入力端４４ａにその傾きを検出する
センサ８、例えば、圧電振動型ジャイロを設けている。
イメージファイバ４４は、図７の巻き取り・送り出し機
構７０の収納ドラム４０に巻装され、出力端４４ｂは中
継用ファイバ４８と同一光軸上で対向している。上記実
施例と同様に、中継用ファイバ４８は入力端４８ａを機
構７０に、出力端４８ｂを補正光学系９に固定してい
る。センサ８からの信号８１と、機構７０のエンコーダ
４３からの信号７１は信号合成回路８２に入力され、信
号合成回路８２の出力信号８３と補正光学系９のエンコ
ーダ１８の出力信号１４が補正光学系制御装置１２に入
力される。その他は、上記した構成と同様である。

【００５９】本実施例の構成によって、信号合成回路８
２は信号８１による入力端２ａの回転角速度ωｒに比例
した値と、信号７１による収納ドラムの回転角速度ωｄ
に比例した値を、回転補正方向が同じ場合は加算し、逆
の場合は減算して合成する。補正光学系制御装置１２は
合成信号８３を入力して、合成角速度ωｏと合成回転角
度θｏを求め、像回転プリズム２２の回転角度θｐ、角
速度ωｐとの差分が０になるように、光学補正系９の駆
動手段２３を制御する。

【００６０】これにより、長尺のイメージファイバの出
し入れを収納ドラムで駆動し、且つ、入力端をフリーに
して被写体に近接しながら撮像する場合に、モニタ画像
を静止状態で表示でき、見易く取り扱いの容易な画像監
視システムを提供できる。

【００６１】

【発明の効果】本発明によれば、イメージファイバの入
力端をフリーにして移動する場合に、移動中の入力端の
傾きによる光学像の動揺（回転）を連続的に補正できる
コンパクトな光学像の傾き補正装置を提供できる効果が
ある。また、この補正装置を適用し、動揺のない見易い
画面を提供できる画像監視システムを提供できる効果が
ある。

【００６２】本発明によれば、イメージファイバを巻き
取り／送り出しする収納ドラムに、イメージファイバの
出力端の回転角および／または角速度の検出手段を設け
て、出力端における光学像の回転の静止制御を可能にし
ているので、長尺のイメージファイバの取り扱いに便利
な巻き取り・送り出し機構を提供できる効果がある。

【００６３】本発明によれば、入力端フリーのイメージ
ファイバを巻き取り／送り出しする収納ドラムに巻装す
る場合に、入力端の傾きとドラムの回転による出力光学
像の回転と動揺をともに防止できるので、入力端のガイ
ドを持たない広範な監視対象に適用でき、取り扱いの容
易な画像監視システムを提供できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態によるイメージファイバを
用いた画像監視システムの構成図。

【図２】従来技術のイメージファイバ画像監視システム
における問題点の説明図。

【図３】圧電振動型ジャイロの構成とメカニズムの概略
説明図。

【図４】図１の補正光学系と補正光学系制御装置の詳細
な構成図。

【図５】像回転プリズムの構成とメカニズムの概略説明
図。

【図６】超音波モータの構成と制御の概略説明図。

【図７】本発明の他の実施例によるイメージファイバの
巻き取り・送り出し機構の構成図。

【図８】図７の巻き取り・送り出し機構を用いた画像監
視システムの構成図。

【図９】本発明の別の実施例による、入力端フリーのイ
メージファイバと巻き取り・送り出し機構を用いた画像
監視システムの構成図。

【符号の説明】

１…配管（被写体）、２…イメージファイバ、２ａ…入
力端、２ｂ…出力端、４…テレビカメラ、５…モニタ
（画面表示装置）、８…センサ（圧電振動型ジャイ
ロ）、９…補正光学系、１０…中継用イメージファイ
バ、１２…補正光学系制御装置、１８…ロータリエンコ
ーダ、１８ａ…ステータ、１８ｂ…ロータ、２０…軸
受、２２…像回転プリズム、２２ａ…入力端、２２ｂ…
出力端、２３…駆動モータ（超音波モータ）、２４，２
５…空隙、２７…検出回路ａ、２８…検出回路ｂ、２９
…比較回路、３０…制御回路、４０…収納ドラム、４１
…イメージファイバ、４２…軸受、４３…ロータリエン
コーダ、４４…駆動モータ、４５…支持台、４６，４７
…治具、４８…中継用イメージファイバ、４９…空隙、
５０…回転軸、５１…ラック、５２…ピニオン、７０…
巻き取り・送り出し機構、８２…信号合成回路。

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 イメージファイバを移動し、その入力端
   から被写体の光学像を集光し、テレビカメラなどに伝送
   する光学系において、 入力光学像に自己の回転に比例した回転角を与えて出力
   する像回転プリズム、該像回転プリズムを回転させる駆
   動手段及びその回転位置に関する第１の検出情報を検出
   する第１のセンサを有し、前記像回転プリズムの回転中
   心と同一の光軸上に前記イメージファイバの出力端を係
   合する補正光学手段と、 前記イメージファイバの入力端の付近に設けられ、入力
   端の傾き（回転）位置に関する第２の検出情報を検出す
   る第２のセンサと、 前記第１、第２の検出情報の差分に応じて、前記像回転
   プリズムを変位させる制御装置と、を備えることを特徴
   とする光学系補正装置。
2. 【請求項２】 請求項１において、 前記制御装置は、リアルタイムに検出される前記第１、
   第２の検出情報の差分に追随して、移動中の前記入力端
   の傾きによる光学像の動揺を連続的に補正することを特
   徴とする光学系補正装置。
3. 【請求項３】 請求項１または２において、 それぞれ、前記第１の検出情報は前記像回転プリズムの
   回転角、前記第２の検出情報は前記入力端の回転角に関
   し、前記制御装置はこれら回転角の差分を０にするよう
   に制御することを特徴とする光学系補正装置。
4. 【請求項４】 請求項１または２において、 それぞれ、前記第１の検出情報は前記像回転プリズムの
   回転角速度、前記第２の検出情報は前記入力端の回転角
   速度に関し、前記制御装置は各回転角速度から各々の回
   転角を求め、両回転角の差分を０にするように、両回転
   角速度の差分に応じたタイミングで制御することを特徴
   とする光学系補正装置。
5. 【請求項５】 請求項１または２または３において、 前記第１のセンサはエンコーダおよび／または前記第２
   のセンサは圧電振動型ジャイロからなることを特徴とす
   る光学系補正装置。
6. 【請求項６】 請求項１〜５のいずれか１項において、 前記駆動手段は、超音波モータを用いて構成することを
   特徴とする光学系補正装置。
7. 【請求項７】 入力端から被写体の光学像を集光して伝
   送するイメージファイバと、その出力端からの光学像を
   走査して画像情報に変換するテレビカメラと、画像情報
   を画面に表示するモニタを備える画像監視システムにお
   いて、 入力光学像に任意の回転角を与えて出力する像回転プリ
   ズム、該像回転プリズムを回転させる駆動手段及びその
   回転位置に関する第１の検出情報を検出する第１のセン
   サを有し、前記像回転プリズムの回転中心上の光軸に前
   記イメージファイバの出力端を係合する補正光学系を前
   記イメージファイバの出力端と前記テレビカメラの間に
   設け、 さらに、前記イメージファイバの入力端の付近に設けら
   れ、移動中の入力端の傾き（回転）位置に関する第２の
   検出情報を検出する第２のセンサと、前記第１、第２の
   検出情報を基に、前記入力端の傾きによる光学像の傾き
   を補正する制御装置と、を設けることを特徴とする画像
   監視システム。
8. 【請求項８】 請求項７において、 前記補正光学系と前記テレビカメラ間を光学像を伝送す
   る中継イメージファイバを設け、その入力端を空隙を介
   して前記補正光学系の光軸上の出力端に対向して配置す
   ることを特徴とする画像監視システム。
9. 【請求項９】 移動する入力端から被写体の光学像を集
   光して伝送するイメージファイバを、巻き取り／送り出
   しする巻き取り・送り出し装置において、 回転により前記イメージファイバを巻き取り／送り出し
   する収納ドラムと、該収納ドラムを回転する駆動手段
   と、その回転位置に関する第３の検出情報を検出する第
   ３のセンサを設け、前記イメージファイバの出力端を前
   記収納ドラムの回転軸上に光軸を合わせて配置し、前記
   収納ドラムにより回転する前記出力端における光学像と
   ともに、該光学像の回転位置に同期した情報を取得可能
   に構成したことを特徴とするイメージファイバの巻き取
   り・送り出し装置。
10. 【請求項１０】 請求項９において、 前記収納ドラムは、前記イメージファイバを整列して巻
    装するとともに、ラジアル方向に巻き取り／送り出す整
    列手段を備えていることを特徴とするイメージファイバ
    の巻き取り・送り出し装置。
11. 【請求項１１】 レールなどのガイドに支持されて移動
    し、その入力端から被写体の光学像を集光して伝送する
    イメージファイバと、その出力端からの光学像を走査し
    て画像情報に変換するテレビカメラと、画像情報を画面
    に表示するモニタを備える画像監視システムにおいて、 前記イメージファイバを巻装した請求項９記載の巻き取
    り・送り出し装置と、前記イメージファイバの出力端か
    ら、中継用イメージファイバを介し、前記テレビカメラ
    との間に、請求項１記載の光学系補正装置を設け、前記
    第１の検出情報と前記第３の検出情報を基に前記像回転
    プリズムを制御して、前記収納ドラムによる光学像の回
    転を静止して出力することを特徴とする画像監視システ
    ム。
12. 【請求項１２】 フリーに移動する入力端から被写体の
    光学像を集光して伝送するイメージファイバと、その出
    力端からの光学像を走査して画像情報に変換するテレビ
    カメラと、画像情報を画面に表示するモニタを備える画
    像監視システムにおいて、 前記イメージファイバを巻装した請求項９記載の巻き取
    り・送り出し装置と、前記イメージファイバの出力端か
    ら、中継用イメージファイバを介し、前記テレビカメラ
    との間に、請求項１記載の光学系補正装置を設け、さら
    に、前記第２の検出情報と前記第３の検出情報の合成手
    段を設け、該合成手段による合成情報と前記第１の検出
    情報基に前記像回転プリズムを制御し、前記入力端の傾
    きと前記収納ドラムの回転による動揺を除去した光学を
    出力することを特徴とする画像監視システム。