JPH09233380A - Optical fiber type image scanning device - Google Patents
Optical fiber type image scanning deviceInfo
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- JPH09233380A JPH09233380A JP8037962A JP3796296A JPH09233380A JP H09233380 A JPH09233380 A JP H09233380A JP 8037962 A JP8037962 A JP 8037962A JP 3796296 A JP3796296 A JP 3796296A JP H09233380 A JPH09233380 A JP H09233380A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 電子機器を持ち込めない特殊環境下にある物
体の表面を観察することができる光ファイバ式画像走査
装置を得る。
【解決手段】 観察対象面Mからの入射光pの屈折角を
観察対象面Mの縦方向に周期的に変化させるポリゴンミ
ラー10と、これによって屈折された光を入射する横方
向に配列された光ファイバアレイ20と、これから出射
した光を受光して電気信号に変換するCCDラインセン
サ30とからなり、上記の光ファイバアレイ20が多数
本の光ファイバ21からなり、各光ファイバの入射端2
1aが横方向に隣接して配列され、かつ光ファイバ21
の入射端21aと出射端21bとにおける光ファイバど
うしの隣接関係が同一となるように構成されている。
(57) Abstract: An optical fiber type image scanning device capable of observing the surface of an object in a special environment where electronic equipment cannot be brought in. SOLUTION: The polygon mirror 10 that periodically changes the refraction angle of incident light p from the observation target surface M in the longitudinal direction of the observation target surface M, and the polygon mirror 10 is arranged in the lateral direction in which the light refracted by this is incident. The optical fiber array 20 is composed of a CCD line sensor 30 which receives light emitted from the optical fiber array 20 and converts the light into an electric signal. The optical fiber array 20 is composed of a large number of optical fibers 21.
1a are arranged laterally adjacent to each other, and the optical fiber 21
The optical fibers at the entrance end 21a and the exit end 21b are configured to have the same adjacency relationship.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、観察対象面を縦方
向および横方向に走査して、その走査画像を光ファイバ
を経由して電気信号に変換する光ファイバ式画像走査装
置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical fiber type image scanning apparatus which scans a surface to be observed in a vertical direction and a horizontal direction and converts the scanned image into an electric signal via an optical fiber.
【0002】[0002]
【従来の技術】一般に、観察対象面の画像を電気信号に
変換するには、イメージ管装置やCCD装置などが用い
られている。しかし、観察対象面が液中、高温度、高
圧、高放射線量、腐食性ガス、生体内などの特殊な環境
下にある場合、これらの環境に電子機器を設置すると破
損する惧れがあるので、電子機器を用いることなく系外
に画像信号を取り出す手段が求められる。2. Description of the Related Art Generally, an image tube device, a CCD device or the like is used to convert an image on a surface to be observed into an electric signal. However, if the surface to be observed is in a special environment such as liquid, high temperature, high pressure, high radiation dose, corrosive gas, or in vivo, installing electronic devices in these environments may cause damage. There is a demand for a means for extracting an image signal outside the system without using electronic equipment.
【0003】このような手段として、従来は、例えば石
英系の光ファイバを用いたファイバスコープなどが用い
られている。このファイバスコープは、多数本の光ファ
イバを束ねた光ファイババンドルからなり、その一方の
端末に対物レンズが装着され、他方の端末(接眼部)に
接眼レンズやカメラが装着されてなり、この光ファイバ
バンドルは、対物側の端末と接眼側の端末とで、それぞ
れの光ファイバどうしの隣接関係が同一となるように構
成されている。As such means, conventionally, for example, a fiberscope using a quartz optical fiber has been used. This fiberscope consists of an optical fiber bundle in which a large number of optical fibers are bundled, one end of which is equipped with an objective lens, and the other end (eyepiece) of which is equipped with an eyepiece lens and a camera. The optical fiber bundle is configured such that the optical fiber bundles of the object side and the eyepiece side have the same adjacency relationship.
【0004】このファイバスコープの対物レンズ側を、
例えば特殊環境下に挿入して観察対象面と対向させ、光
ファイババンドルを系外に引きだして、接眼部を通常環
境下に置き、接眼部にCCDカメラなどの観察用電子機
器を接続すれば、光ファイババンドル中で個々の光ファ
イバの隣接関係が対物側と接眼部とで同一とされている
ので、特殊環境下に置かれた観察対象面の画像が変形す
ることなく通常環境下に取り出され、通常環境下に置か
れた電子機器で電気信号に変換することができる。The objective lens side of this fiberscope is
For example, insert it in a special environment to face the surface to be observed, pull the optical fiber bundle out of the system, place the eyepiece in a normal environment, and connect an observation electronic device such as a CCD camera to the eyepiece. For example, in the optical fiber bundle, the adjacency relationship between the individual optical fibers is the same on the objective side and the eyepiece, so the image of the observation surface placed under a special environment does not deform under normal conditions. It can be converted into an electric signal by an electronic device that has been taken out and placed under a normal environment.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかし、このファイバ
スコープの視野(フレーム)の大きさおよび解像度は、
光ファイババンドル中の光ファイバの密度と本数に依存
しており、解像度を上げようとすれば個々の光ファイバ
の口径を細くして断面密度を高くする必要があり、視野
を広くしようとすればそれに応じて光ファイバの本数を
多くしなければならない。従って、高解像度でかつ広い
視野を得るためには、きわめて細い光ファイバを、その
隣接関係を維持したまま、視野の拡大に対応して多数本
集積しなければならず、製作上の限界が生じる。本発明
は上記の問題を解決するためになされたものであり、従
ってその目的は、特殊環境に電子機器を曝すことなく、
しかも高解像度で広い視野の画像を電気信号として得る
ことができる光ファイバ式画像走査装置を提供すること
にある。However, the size and resolution of the field of view (frame) of this fiberscope are as follows:
It depends on the density and the number of optical fibers in the optical fiber bundle. To increase the resolution, it is necessary to reduce the diameter of each optical fiber to increase the cross-sectional density. The number of optical fibers must be increased accordingly. Therefore, in order to obtain a high resolution and a wide field of view, it is necessary to integrate a large number of extremely thin optical fibers in correspondence with the expansion of the field of view while maintaining the adjacent relationship between them, which causes a limit in manufacturing. . The present invention has been made to solve the above problems, and therefore an object thereof is to expose an electronic device to a special environment without
Moreover, it is an object of the present invention to provide an optical fiber type image scanning device capable of obtaining an image having a high resolution and a wide field of view as an electric signal.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに本発明は、観察対象面を縦方向および横方向に走査
して走査画像を電気信号に変換する装置であって、観察
対象面から入射する光の屈折角を観察対象面の縦方向に
周期的に変化させる光屈折装置と、この光屈折装置によ
って屈折された光を入射する横方向に配列された光ファ
イバアレイと、この光ファイバアレイから出射した光を
受光して電気信号に変換するCCDラインセンサとから
なり、上記の光ファイバアレイが多数本の光ファイバか
らなり、各光ファイバの入射端が横方向に隣接して配列
され、かつそれぞれの光ファイバの入射端と出射端とに
おける光ファイバどうしの隣接関係が同一となるように
構成されてなる光ファイバ式画像走査装置を提供する。
ここで「縦方向」「横方向」とは、観察対象面上で直交
する2方向のいずれか一方と他方とを相対的に区別した
ものである。In order to solve the above-mentioned problems, the present invention is an apparatus for scanning an observation target surface in the vertical direction and the horizontal direction to convert a scan image into an electric signal. A light refraction device that periodically changes the refraction angle of light incident from the vertical direction of the observation target surface, an optical fiber array in which light refracted by the light refraction device is incident, and an optical fiber array arranged in the lateral direction, A CCD line sensor that receives the light emitted from the fiber array and converts it into an electrical signal. The above optical fiber array is composed of a large number of optical fibers, and the incident ends of each optical fiber are arranged laterally adjacent to each other. And an optical fiber type image scanning device configured such that the adjoining relationship between the optical fibers at the entrance end and the exit end of each optical fiber is the same.
Here, the “vertical direction” and the “horizontal direction” are used to relatively distinguish one of the two directions orthogonal to each other on the observation target surface and the other.
【0007】上記の光ファイバ式画像走査装置におい
て、観察対象面と光屈折装置との間、または光屈折装置
と光ファイバアレイとの間には、焦点および画像倍率を
調整する対物レンズが挿入されていることが好ましい。
また光ファイバアレイとCCDラインセンサとの間に
は、光ファイバアレイのそれぞれの光ファイバから出射
される光の焦点と光路角とを調整してCCDラインセン
サに入射させるリレーレンズが挿入されていることが好
ましい。In the above-mentioned optical fiber type image scanning apparatus, an objective lens for adjusting the focus and the image magnification is inserted between the observation target surface and the optical refraction apparatus or between the optical refraction apparatus and the optical fiber array. Preferably.
Further, a relay lens is inserted between the optical fiber array and the CCD line sensor to adjust the focal point and the optical path angle of the light emitted from each optical fiber of the optical fiber array so as to be incident on the CCD line sensor. It is preferable.
【0008】[0008]
【発明の実施の形態】以下、具体例によって本発明の実
施の形態を説明する。図1は、本発明の光ファイバ式画
像走査装置の一実施例を示している。本装置1は、観察
対象面Mを縦方向および横方向に走査してその走査画像
を電気信号に変換する装置であって、基本的に、観察対
象面Mから入射する入射光pの屈折角を観察対象面Mの
縦方向に周期的に変化させるポリゴンミラー(回転多面
体ミラー)10と、このポリゴンミラー10によって屈
折された光を入射する横方向に配列された光ファイバア
レイ20と、この光ファイバアレイ20から出射した光
を受光して電気信号に変換するCCDラインセンサ30
とからなっている。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to specific examples. FIG. 1 shows an embodiment of the optical fiber type image scanning apparatus of the present invention. The device 1 is a device that scans the observation target surface M in the vertical direction and the horizontal direction and converts the scan image into an electrical signal. Basically, the refraction angle of the incident light p incident from the observation target surface M is basically adjusted. A polygon mirror (rotating polyhedron mirror) 10 that periodically changes in the vertical direction of the observation target surface M, an optical fiber array 20 arranged in the lateral direction to which light refracted by the polygon mirror 10 is incident, and this light CCD line sensor 30 that receives light emitted from the fiber array 20 and converts it into an electrical signal
It consists of
【0009】また、観察対象面Mとポリゴンミラー10
との間には、焦点および画像倍率を調整する対物レンズ
41が挿入され、光ファイバアレイ20とCCDライン
センサ30との間には、光ファイバアレイ20を構成す
る個々の光ファイバ21,21,…から出射される光の
焦点と光路角とを調整してCCDラインセンサ30に入
射させるリレーレンズ43が挿入されている。The surface M to be observed and the polygon mirror 10
The objective lens 41 for adjusting the focus and the image magnification is inserted between the optical fiber array 20 and the CCD line sensor 30, and the individual optical fibers 21, 21, 21 constituting the optical fiber array 20 are inserted between the optical fiber array 20 and the CCD line sensor 30. A relay lens 43 that adjusts the focal point and the optical path angle of the light emitted from the light source and makes the light incident on the CCD line sensor 30 is inserted.
【0010】上記のポリゴンミラー10は、軸心Xが横
方向に延びる正多角柱(本実施例では正八角柱)からな
り、その周面が鏡面11,12,…で形成され、この正
多角柱が軸心Xの周りを定速で回転し得るように構成さ
れた装置であって、この装置は、鏡面11,12,…が
軸心Xを中心として定速で回転することによって、観察
対象面Mから対物レンズ41を経由して入射した光pの
反射角(屈折角)を縦方向に周期的に変化させることが
できる。The polygon mirror 10 is composed of a regular polygonal column (a regular octagonal column in this embodiment) whose axis X extends in the lateral direction, and the peripheral surface thereof is formed by mirror surfaces 11, 12 ,. Is a device configured to rotate around the axis X at a constant speed, and the device has a mirror surface 11, 12, ... The reflection angle (refraction angle) of the light p incident from the surface M via the objective lens 41 can be periodically changed in the vertical direction.
【0011】上記の光ファイバアレイ20は、多数の光
ファイバ21,21,…からなり、それらの各入射端2
1a,21a,…が横方向に整列し、かつそれぞれの光
ファイバ21,21,…の入射端21a,21a,…と
出射端21b,21b,…とにおける光ファイバどうし
の隣接関係が同一となるように構成されている。そし
て、この光ファイバアレイ20は、ポリゴンミラー10
の鏡面11,12,…が反射した光を各入射端21a,
21a,…が受光し得る位置に配設されている。本実施
例における光ファイバアレイ20に用いた光ファイバ2
1,21,…は、コア/クラッド構成を有し、両端末が
研磨された石英系の光ファイバであって、入射端から出
射端まで、光をコヒーレントな状態で伝播できるもので
ある。The above-mentioned optical fiber array 20 comprises a large number of optical fibers 21, 21, ...
1a, 21a, ... Are aligned in the lateral direction, and the adjoining relationships of the optical fibers at the incident ends 21a, 21a, ... And the outgoing ends 21b, 21b ,. Is configured. The optical fiber array 20 is the polygon mirror 10
Of the light reflected by the mirror surfaces 11, 12, ...
21a, ... Are arranged at positions where they can receive light. The optical fiber 2 used in the optical fiber array 20 in this embodiment
1, 2, 21, ... Are silica-based optical fibers having a core / clad structure and having both ends polished, and are capable of propagating light in a coherent state from an incident end to an emission end.
【0012】上記のCCDラインセンサ30は、一般に
知られているものであって、受光素子(図示せず)が一
方向に配列され、これらの受光素子が、受光した光を順
次的な電気信号に変換することができる装置である。本
実施例において、CCDラインセンサ30は、その各受
光素子が光ファイバアレイ20の各出射端21b,21
b,…と、リレーレンズ43を介して対応するように配
設されている。The CCD line sensor 30 described above is generally known, in which light receiving elements (not shown) are arranged in one direction, and these light receiving elements sequentially output the received light as electric signals. It is a device that can be converted into. In the present embodiment, in the CCD line sensor 30, each light receiving element thereof has each emitting end 21b, 21 of the optical fiber array 20.
, b, ... Are arranged so as to correspond to each other via the relay lens 43.
【0013】本実施例の装置1は、対物レンズ41とポ
リゴンミラー10と光ファイバアレイ20の入射端21
a,21a,…とからなる探査ヘッド1aを、例えば電
子式カメラなどの電子機器が設置できないような特殊環
境に挿入し、その対物レンズ41を特殊環境下の観察対
象面Mに対向させ、対物レンズ41の焦点距離を調節
し、ポリゴンミラー10を一方向に一定速度で回転さ
せ、CCDラインセンサ30を作動させると、電子機器
を特殊環境に曝すことなく、観察対象面Mの方形に区画
されたフレーム内の画像情報を、CCDラインセンサ3
0からの順次的な電気信号として取り出すことができ
る。The apparatus 1 of the present embodiment has an objective lens 41, a polygon mirror 10 and an incident end 21 of an optical fiber array 20.
The probe head 1a including a, 21a, ... Is inserted into a special environment in which electronic equipment such as an electronic camera cannot be installed, and the objective lens 41 is made to face the observation target surface M under the special environment. When the focal length of the lens 41 is adjusted, the polygon mirror 10 is rotated in one direction at a constant speed, and the CCD line sensor 30 is activated, the observation target surface M is divided into squares without exposing the electronic device to a special environment. The image information in the frame is displayed by the CCD line sensor 3
It can be taken out as a sequential electric signal from 0.
【0014】この実施例の装置について、その動作作用
を図2によって説明する。図2においては、リレーレン
ズ43は省略されている。図2において、観察対象面M
は、縦長がl、横長がmで表される方形に区画されたフ
レームである。この実施例の装置において、正八角柱形
のポリゴンミラー10と光ファイバアレイ20との相対
的な位置関係は固定されているので、光ファイバアレイ
20の入射端21aに入射する光の光路P0 は、ポリゴ
ンミラー10の鏡面11,12,…と入射端21aの間
で一定である。The operation of the apparatus of this embodiment will be described with reference to FIG. In FIG. 2, the relay lens 43 is omitted. In FIG. 2, the observation target surface M
Is a frame divided into a rectangle having a vertical length of 1 and a horizontal length of m. In the device of this embodiment, since the relative positional relationship between the regular octagonal prism-shaped polygon mirror 10 and the optical fiber array 20 is fixed, the optical path P 0 of the light incident on the incident end 21a of the optical fiber array 20 is , Is constant between the mirror surfaces 11, 12, ... Of the polygon mirror 10 and the incident end 21a.
【0015】ポリゴンミラー10が回転して、その一つ
の鏡面11が位置Aにおいて光路P0 を横切り始めたと
き、光ファイバアレイ20に入射する光は、光路P0 を
反射光路とし、鏡面11(A)と光路P0 とのなす角α
1 を反射角とする鏡面11への入射光p1 である。この
入射光p1 は、観察対象面Mの、符号m1 で表される位
置にある横方向の線画像(m1 )から発せられた光が対
物レンズ41によって屈折されてもたらされたものであ
る。When the polygon mirror 10 rotates and one of its mirror surfaces 11 begins to cross the optical path P 0 at the position A, the light entering the optical fiber array 20 uses the optical path P 0 as a reflected optical path and the mirror surface 11 ( The angle α between A) and the optical path P 0
1 is an incident light p 1 to the mirror 11, reflecting angle. The incident light p 1 is produced by refracting the light emitted from the lateral line image (m 1 ) on the observation target surface M at the position represented by reference numeral m 1 by the objective lens 41. Is.
【0016】鏡面11と光ファイバアレイ20とは、対
物レンズ41によって屈折された線画像m1 の長さに対
応する横幅を持っているので、線画像m1 の各点から発
せられた光は、対物レンズ41によって屈折され、鏡面
11(A)によって反射され、光ファイバアレイ20の
各光ファイバ入射端21a,21a,…に、分割されて
同時に入射することになる。Since the mirror surface 11 and the optical fiber array 20 have a width corresponding to the length of the line image m 1 refracted by the objective lens 41, the light emitted from each point of the line image m 1 is , Is refracted by the objective lens 41, is reflected by the mirror surface 11 (A), and is split and simultaneously incident on the respective optical fiber entrance ends 21a, 21a, ... Of the optical fiber array 20.
【0017】光ファイバアレイ20のそれぞれの出射端
21bには、CCDラインセンサ30のそれぞれの受光
素子31が対応しているので、光ファイバ入射端21
a,21a,…に分割して入射した線画像m1 からの光
は、それぞれの隣接関係を維持したまま、それぞれの出
射端21b,21b,…から(リレーレンズ43を経由
して)、対応する受光素子31,31,…に同時に入射
する。CCDラインセンサ30は、受光素子31,3
1,…に同時に入射した光を、一定の周期で順次的に出
力される電気信号に変換する。Since the respective light receiving elements 31 of the CCD line sensor 30 correspond to the respective emitting ends 21b of the optical fiber array 20, the optical fiber incident end 21 is formed.
The light from the line image m 1 which is divided into a, 21a, ... Is incident from the respective emission ends 21b, 21b, ... (via the relay lens 43) while maintaining the respective adjacent relations. Are simultaneously incident on the light receiving elements 31, 31 ,. The CCD line sensor 30 includes the light receiving elements 31, 3
The light that is simultaneously incident on 1, ... Is converted into electric signals that are sequentially output at a constant cycle.
【0018】ポリゴンミラー10が回転して、鏡面11
がBの位置で光路P0 を横切り終わるとき、光ファイバ
アレイ20に入射する光は、光路P0 を反射光路とし、
鏡面11(B)と光路P0 とのなす角α2 を反射角とす
る鏡面11(B)への入射光p2 である。この入射光p
2 は、観察対象面Mの、符号m2 で表される位置にある
横方向の線画像(m2 )から発せられた光が対物レンズ
41によって屈折されてもたらされたものである。The polygon mirror 10 rotates and the mirror surface 11
When the light beam crosses the optical path P 0 at the position of B, the light incident on the optical fiber array 20 uses the optical path P 0 as a reflected optical path,
It is incident light p 2 on the mirror surface 11 (B) having a reflection angle at an angle α 2 formed by the mirror surface 11 (B) and the optical path P 0 . This incident light p
2, the observation target plane M, in which light emitted from the side of the line image at the location represented by reference numeral m 2 (m 2) is effected is refracted by the objective lens 41.
【0019】従って、線画像m2 の各点から発せられた
光は、線画像m1 からの光の場合と同様に、鏡面11
(B)から光路P0 、光ファイバアレイ20の入射端2
1a,21a,…、出射端21b,21b,…を経てC
CDラインセンサ30の受光素子31,31,…に同時
に入射することになる。CCDラインセンサ30は、そ
れぞれの受光素子31に同時に入射した光を、一定の周
期で順次的に出力される電気信号に変換する。Therefore, the light emitted from each point of the line image m 2 is the same as the light from the line image m 1 and is the mirror surface 11.
From (B), the optical path P 0 , the incident end 2 of the optical fiber array 20.
1a, 21a, ..., Emitting ends 21b, 21b ,.
The light is incident on the light receiving elements 31, 31, ... Of the CD line sensor 30 at the same time. The CCD line sensor 30 converts the lights that are simultaneously incident on the respective light receiving elements 31 into electric signals that are sequentially output at a constant cycle.
【0020】一般に、鏡面11の最大反射角(α1 )と
最小反射角(α2 )は、ポリゴンミラー10の鏡面数や
この鏡面(11)と光路P0 との相対位置関係によって
決まる。ポリゴンミラー10の等速回転によって、鏡面
11は、この最大反射角(図2ではα1 )から最小反射
角(α2 )に至る1サイクルの間で、反射角αを連続的
に変化させる。そして、鏡面11の反射角変化の1サイ
クルの間に、観察対象面Mのフレーム(l×m)が、線
画像m1 から線画像m2 まで連続的に走査されたことに
なる。鏡面11が光路P0 を横切り終われば、直ちに隣
接した鏡面12が光路P0 を横切り始めるので、次の走
査サイクルが引続き繰り返されることになる。Generally, the maximum reflection angle (α 1 ) and the minimum reflection angle (α 2 ) of the mirror surface 11 are determined by the number of mirror surfaces of the polygon mirror 10 and the relative positional relationship between the mirror surface (11) and the optical path P 0 . By rotating the polygon mirror 10 at a constant speed, the mirror surface 11 continuously changes the reflection angle α during one cycle from the maximum reflection angle (α 1 in FIG. 2) to the minimum reflection angle (α 2 ). Then, during one cycle of the change of the reflection angle of the mirror surface 11, the frame (1 × m) of the observation target surface M is continuously scanned from the line image m 1 to the line image m 2 . As soon as the mirror surface 11 has finished traversing the optical path P 0 , the adjacent mirror surface 12 will begin to traverse the optical path P 0 , and the next scanning cycle will be repeated.
【0021】本実施例の装置で電気信号に変換された画
像信号は、TV装置などで画像化して表示することがで
きる。この画像は、図3に示すように、表示画面Y上
に、画素群{d1 ,d2 ,…,dn ,…}が二次元的に
配列されてなるものである。この画素の配列は、ポリゴ
ンミラー10の回転速度と鏡面数、およびCCDライン
センサ30の周期に依存して決まるピッチQを有する傾
斜した一次元画素列{d1 ,d2 ,…,dn }が縦方向
に順次に集積されたものとなる。The image signal converted into an electric signal by the device of this embodiment can be displayed as an image on a TV device or the like. As shown in FIG. 3, this image is formed by two-dimensionally arraying pixel groups {d 1 , d 2 , ..., D n , ...} On the display screen Y. This pixel array has an inclined one-dimensional pixel array {d 1 , d 2 , ..., D n } having a pitch Q determined depending on the rotation speed and the number of mirror surfaces of the polygon mirror 10 and the cycle of the CCD line sensor 30. Will be sequentially accumulated in the vertical direction.
【0022】表示画面Y上に得られる上記画像の横軸の
解像度は、表示画面Y自体の解像度を無視すれば、観察
対象面Mのフレーム横幅mに対する光ファイバアレイ2
0の光ファイバ21の本数Nに依存する。一定の横幅m
に対して、光ファイバ本数Nを大きくすれば横軸解像度
は向上する。この際、CCDラインセンサ30の受光素
子31の配列数を光ファイバ本数Nに対応させることは
いうまでもない。As for the resolution of the horizontal axis of the image obtained on the display screen Y, if the resolution of the display screen Y itself is ignored, the optical fiber array 2 with respect to the frame lateral width m of the observation target surface M.
0 depends on the number N of the optical fibers 21. Constant width m
On the other hand, if the number N of optical fibers is increased, the resolution on the horizontal axis is improved. At this time, it goes without saying that the array number of the light receiving elements 31 of the CCD line sensor 30 corresponds to the number N of optical fibers.
【0023】表示画面Y上に得られる画像の縦軸の解像
度は、ポリゴンミラー10の回転速度と鏡面数、および
CCDラインセンサ30の周期に依存する。鏡面数が一
定の場合、ポリゴンミラー10の回転速度は遅いほうが
縦軸解像度は向上する。CCDラインセンサ30の周期
は短いほうが縦軸解像度が向上する。The vertical axis resolution of the image obtained on the display screen Y depends on the rotation speed and the number of mirror surfaces of the polygon mirror 10 and the cycle of the CCD line sensor 30. When the number of mirror surfaces is constant, the lower the rotation speed of the polygon mirror 10, the higher the vertical axis resolution. The shorter the cycle of the CCD line sensor 30, the higher the vertical axis resolution.
【0024】ポリゴンミラー10の鏡面数は縦軸走査
長、すなわちフレームの縦長lに関与する。鏡面数は少
ないほうが1サイクルの鏡面反射角幅が大となるので、
フレームの縦長lが長くなる。従って、ポリゴンミラー
10の回転速度とCCDラインセンサ30の周期が一定
の場合、鏡面数を少なくするとフレームの縦長lは長く
なるが、一方、縦軸の解像度は低下することになる。実
際的には、これらの数値は、用いる表示装置の画面の解
像度に合わせて、例えば高密度TV装置などを用い、表
示画面における解像度が縦1000本、横1000本な
どとなるように決定される。The number of mirror surfaces of the polygon mirror 10 is related to the vertical scanning length, that is, the vertical length 1 of the frame. The smaller the number of mirror surfaces, the larger the width of one-cycle specular reflection angle.
The vertical length l of the frame becomes longer. Therefore, when the rotation speed of the polygon mirror 10 and the cycle of the CCD line sensor 30 are constant, if the number of mirror surfaces is reduced, the vertical length 1 of the frame becomes longer, but the resolution of the vertical axis becomes lower. Practically, these numerical values are determined according to the resolution of the screen of the display device used, for example, by using a high-density TV device or the like so that the resolution on the display screen is 1000 vertical lines and 1000 horizontal lines. .
【0025】本実施例の装置1は、対物レンズ41、ポ
リゴンミラー10、および光ファイバアレイ20の対物
側を含む探査ヘッド1aと観察対象面Mとの相対位置を
移動させることによって、広い対象面を探査することが
できるようになる。このとき、必要なら、ライトガイド
などを用いた照明装置を、対物レンズ41の近傍に配設
して観察対象面Mを照明することができる。照明装置を
対物レンズ41の周囲に環状に配置して観察対象面Mの
フレーム内を均一に照明すれば、色彩判別などに優れた
無影画像が得られるし、観察対象面Mの近傍から斜光線
の照明を行えば、観察対象面Mの凹凸などが陰影として
拡大して観察できる陰影画像が得られる。また、必要に
応じて、照明光は単色光、赤外線光または紫外線光とす
ることもできる。In the apparatus 1 of this embodiment, by moving the relative position between the exploration head 1a including the objective lens 41, the polygon mirror 10, and the objective side of the optical fiber array 20 and the observation target surface M, a wide target surface is obtained. Will be able to explore. At this time, if necessary, an illumination device using a light guide or the like can be disposed near the objective lens 41 to illuminate the observation target surface M. If an illuminating device is annularly arranged around the objective lens 41 to uniformly illuminate the inside of the frame of the observation target surface M, a shadowless image excellent in color discrimination and the like can be obtained. By illuminating the light beam, a shadow image can be obtained in which the unevenness of the observation target surface M can be enlarged and observed as a shadow. Further, the illumination light may be monochromatic light, infrared light, or ultraviolet light, if necessary.
【0026】上記の実施例においては、光屈折装置とし
てポリゴンミラー10を用いたが、これ以外にも、例え
ば一定周期で鏡面角を変化させる振動鏡装置やホログラ
フィックグレーティング装置などを用いることもでき
る。CCDラインセンサ30は、モノクローム用であっ
てもカラー用であってもよい。In the above embodiment, the polygon mirror 10 is used as the light refracting device, but other than this, for example, a vibrating mirror device or a holographic grating device that changes the mirror surface angle at a constant period can be used. . The CCD line sensor 30 may be monochrome or color.
【0027】対物レンズ41は、観察対象面Mのフレー
ム(l×m)内の画像光を光ファイバアレイ20の入射
端21aに入射させる際の焦点および拡大(縮小)倍率
を調整するためのものであるから、必要に応じて単焦点
レンズ、ズームレンズ、またはターレット式複合レンズ
などを用いることができる。またフレームの縦横の拡大
(縮小)倍率は、必ずしも同一とする必要がないので、
対物レンズ41として例えばシリンドリカルレンズなど
を用いることもできる。例えば横方向に延びるシリンド
リカルレンズを用いれば、フレームの横長mの拡大(縮
小)を行わず、縦長lのみを拡大(縮小)することがで
きる。また、この対物レンズ41には、各種光学フィル
ターを組み合わせて用いることもできる。The objective lens 41 is for adjusting the focus and the enlargement (reduction) magnification when the image light in the frame (1 × m) of the observation surface M is incident on the incident end 21a of the optical fiber array 20. Therefore, if necessary, a single focus lens, a zoom lens, a turret type compound lens, or the like can be used. Also, since the vertical and horizontal enlargement (reduction) magnifications of the frames do not necessarily have to be the same,
As the objective lens 41, for example, a cylindrical lens or the like can be used. For example, if a cylindrical lens extending in the horizontal direction is used, it is possible to enlarge (reduce) only the vertical length 1 without enlarging (reducing) the horizontal length m of the frame. Further, the objective lens 41 may be used in combination with various optical filters.
【0028】本発明の光ファイバ式画像走査装置を用い
て観察対象面Mを走査して得られた電気信号は、映像増
幅器、A/Dコンバータ、ICメモリ、D/Aコンバー
タなどを経由してTVモニタや投影機などの表示画面に
画像として表示することもできるが、有線、無線または
光通信で他の画像処理装置や自動制御装置、警報装置な
どに送信してこれらを作動することもできる。An electric signal obtained by scanning the observation surface M using the optical fiber type image scanning device of the present invention is passed through a video amplifier, an A / D converter, an IC memory, a D / A converter and the like. The image can be displayed as an image on a display screen of a TV monitor, a projector, or the like, or can be transmitted to another image processing device, an automatic control device, an alarm device, or the like by wire, wireless, or optical communication to operate them. .
【0029】本発明の光ファイバ式画像走査装置は、探
査ヘッドが電子機器を含まないので、液中、高温度、高
圧、高放射線量、腐食性ガス、生体内などの特殊な環境
に置かれた観察対象面を、探査ヘッドのみをこの環境に
挿入して観察することができる。従って、本発明の光フ
ァイバ式画像走査装置は、工場、採掘場、研究所、病院
などの特殊環境下に置かれた機器や物体の表面状態を観
察、検査する場合に有利に使用することができる。In the optical fiber type image scanning apparatus of the present invention, since the exploration head does not include an electronic device, it is placed in a special environment such as liquid, high temperature, high pressure, high radiation dose, corrosive gas, and in vivo. The observation target surface can be observed by inserting only the exploration head into this environment. Therefore, the optical fiber type image scanning device of the present invention can be advantageously used when observing and inspecting the surface condition of equipments and objects placed in special environments such as factories, mines, laboratories and hospitals. it can.
【0030】[0030]
【発明の効果】本発明の光ファイバ式画像走査装置は、
観察対象面からの入射光の屈折角を観察対象面の縦方向
に周期的に変化させる光屈折装置と、この光屈折装置に
よって屈折された光を入射する横方向に配列された光フ
ァイバアレイと、この光ファイバアレイから出射した光
を受光して電気信号に変換するCCDラインセンサとか
らなり、上記の光ファイバアレイが多数本の光ファイバ
からなり、各光ファイバの入射端が横方向に隣接して配
列され、かつ光ファイバの入射端と出射端とにおける光
ファイバどうしの隣接関係が同一となるように構成され
たものであるので、観察用電子機器を特殊環境から隔離
することができ、しかも高解像度で広い視野の画像を電
気信号として取り出すことができる。The optical fiber type image scanning device of the present invention comprises:
A photorefractive device that periodically changes the refraction angle of incident light from the observation target surface in the vertical direction of the observation target surface, and an optical fiber array arranged in the lateral direction to which the light refracted by the photorefractive device is incident. , A CCD line sensor for receiving light emitted from the optical fiber array and converting it into an electric signal, wherein the optical fiber array comprises a large number of optical fibers, and the incident ends of the optical fibers are laterally adjacent to each other. And arranged so that the adjoining relationship between the optical fibers at the entrance end and the exit end of the optical fiber is the same, the observation electronic device can be isolated from the special environment, Moreover, an image with a high resolution and a wide field of view can be taken out as an electric signal.
【0031】上記の光ファイバ式画像走査装置におい
て、観察対象面と光屈折装置との間、または光屈折装置
と光ファイバアレイとの間に対物レンズが挿入されてい
れば、焦点および画像倍率を調整することができるの
で、観察対象面とその環境条件への対応幅が広くなる。
また、光ファイバアレイとCCDラインセンサとの間
に、リレーレンズが挿入されていれば、光ファイバアレ
イのそれぞれの光ファイバから出射される光の焦点と光
路角とを調整して的確にCCDラインセンサに入射させ
ることができるので、にじみのない光学画像を高精度で
電気信号に変換することができる。In the above-mentioned optical fiber type image scanning apparatus, if an objective lens is inserted between the surface to be observed and the light refracting device or between the light refracting device and the optical fiber array, the focus and the image magnification can be increased. Since it can be adjusted, the range of correspondence to the observation target surface and its environmental conditions becomes wider.
Further, if a relay lens is inserted between the optical fiber array and the CCD line sensor, the focus and the optical path angle of the light emitted from each optical fiber of the optical fiber array are adjusted to accurately adjust the CCD line. Since the light can be incident on the sensor, it is possible to convert an optical image without bleeding into an electric signal with high accuracy.
【図1】 本発明の装置の一実施例を示す斜視図。FIG. 1 is a perspective view showing an embodiment of the device of the present invention.
【図2】 上記実施例の一作動態様を示す斜視図。FIG. 2 is a perspective view showing one operation mode of the above embodiment.
【図3】 上記実施例を用いて得られた画像の一例を示
す正面図。FIG. 3 is a front view showing an example of an image obtained by using the above embodiment.
1……光ファイバ式画像走査装置、1a……探査ヘッ
ド、10……ポリゴンミラー、11(A),11(B)
……鏡面、20……光ファイバアレイ、21……光ファ
イバ、21a……光ファイバ入射端、21b……光ファ
イバ出射端、30…CCDラインセンサ、M……観察対
象面、p……入射光。1 ... Optical fiber type image scanning device, 1a ... Exploration head, 10 ... Polygon mirror, 11 (A), 11 (B)
...... Mirror surface, 20 ...... Optical fiber array, 21 ...... Optical fiber, 21 a ...... Optical fiber entrance end, 21 b ...... Optical fiber exit end, 30 ...... CCD line sensor, M ...... Observation surface, p ...... Injection light.
Claims (3)
してその走査画像を電気信号に変換する装置であって、 観察対象面から入射する光の屈折角を観察対象面の縦方
向に周期的に変化させる光屈折装置と、この光屈折装置
によって屈折された光を入射する横方向に配列された光
ファイバアレイと、この光ファイバアレイから出射した
光を受光して電気信号に変換するCCDラインセンサと
からなり、 上記の光ファイバアレイが多数本の光ファイバからな
り、各光ファイバの入射端が横方向に隣接して配列さ
れ、かつそれぞれの光ファイバの入射端と出射端とにお
ける光ファイバどうしの隣接関係が同一となるように構
成された光ファイバ式画像走査装置。1. A device for scanning an observation target surface in a vertical direction and a horizontal direction and converting the scanned image into an electric signal, wherein the refraction angle of light incident from the observation target surface is changed in the vertical direction of the observation target surface. A photorefractive device that changes periodically, an optical fiber array arranged in a lateral direction to which the light refracted by the photorefractive device is incident, and the light emitted from the optical fiber array is received and converted into an electrical signal. A CCD line sensor, the above optical fiber array is composed of a large number of optical fibers, the incident ends of the respective optical fibers are arranged laterally adjacent to each other, and the incident ends and the outgoing ends of the respective optical fibers are arranged. An optical fiber type image scanning device configured such that adjacent relationships between optical fibers are the same.
光屈折装置と光ファイバアレイとの間に、焦点および画
像倍率を調整する対物レンズが挿入された請求項1に記
載の光ファイバ式画像走査装置。2. The optical fiber according to claim 1, wherein an objective lens for adjusting a focus and an image magnification is inserted between the surface to be observed and the photorefractive device or between the photorefractive device and the optical fiber array. Image scanning device.
との間に、光ファイバアレイのそれぞれの光ファイバか
ら出射される光の焦点と光路角とを調整してCCDライ
ンセンサに入射させるリレーレンズが挿入された請求項
1に記載の光ファイバ式画像走査装置。3. A relay lens is inserted between the optical fiber array and the CCD line sensor to adjust the focal point and the optical path angle of the light emitted from each optical fiber of the optical fiber array so as to be incident on the CCD line sensor. The optical fiber type image scanning device according to claim 1.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8037962A JPH09233380A (en) | 1996-02-26 | 1996-02-26 | Optical fiber type image scanning device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8037962A JPH09233380A (en) | 1996-02-26 | 1996-02-26 | Optical fiber type image scanning device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09233380A true JPH09233380A (en) | 1997-09-05 |
Family
ID=12512198
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8037962A Pending JPH09233380A (en) | 1996-02-26 | 1996-02-26 | Optical fiber type image scanning device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09233380A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107401977A (en) * | 2017-08-15 | 2017-11-28 | 合肥工业大学 | The imaging compensating method of refraction deviation is considered in the measurement of high temperature binocular stereo vision |
-
1996
- 1996-02-26 JP JP8037962A patent/JPH09233380A/en active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107401977A (en) * | 2017-08-15 | 2017-11-28 | 合肥工业大学 | The imaging compensating method of refraction deviation is considered in the measurement of high temperature binocular stereo vision |
| CN107401977B (en) * | 2017-08-15 | 2019-04-30 | 合肥工业大学 | Imaging compensation method considering refraction deviation in high temperature binocular stereo vision measurement |
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