JPH10239596A

JPH10239596A - ファイバスコープ

Info

Publication number: JPH10239596A
Application number: JP4599697A
Authority: JP
Inventors: Takahito Hiratsuka; 隆仁平塚
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1997-02-28
Filing date: 1997-02-28
Publication date: 1998-09-11
Anticipated expiration: 2017-02-28
Also published as: JP2964976B2

Abstract

(57)【要約】【課題】確実に配管内部の異常を検出できるようにす
る。【解決手段】ライトガイド１２先端面から照明光が射
出され、一部は、ボールミラー１４の照明用鏡面１４１
で反射され、かつ、半透鏡面である観察用鏡面１４２を
透過して配管の内壁を照らす。また、他の一部は、半透
鏡面である照明用鏡面１４１を透過して、配管の略管軸
方向へ進んで、前方の配管内部を照らす。内壁で反射さ
れ、観察用鏡面１４２に戻ってきた光は、観察用鏡面１
４２で反射され、一部は、イメージガイド１３に入射す
る。また、配管内の異物等に当たって反射してきた光の
一部は、ボールミラー１４の箇所を通過して、イメージ
ガイド１３に入射する。こうして入射した光は、イメー
ジガイド１３内を伝送されて、カメラ１７によって受光
された後、画像処理装置１８によって処理され、モニタ
１９に映像として表示される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、ファイバスコー
プに係り、特に、配管の内部を観察するためのファイバ
スコープに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、配管内部のクラック等の欠陥
や異物混入等の有無の検査は、例えば、光ファイバを用
いたファイバスコープによって行われている。すなわ
ち、光ファイバを配管内に挿入し、光ファイバによって
伝送されてきた配管内部の像をモニタを介して観察す
る。しかしながら、配管内部を直進方向で観察するた
め、配管の径方向の箇所は観察が非常に困難である。例
えば、配管の内径が急激に広がった直後の箇所を観察す
るためには、反対方向から光ファイバを挿入しない限り
不可能であり、視野範囲が限定されている。そこで、こ
のような不都合を解消するために、実開昭６２−７６３
１５号公報に記載されているようなファイバスコープが
提案されている。このファイバスコープは、光ファイバ
の先端側に設けられたプリズムミラーや対物レンズ等か
らなる光学系を介して、直近の配管の内壁からの光を受
けることによって、配管の内壁の状態を観察できるよう
に構成されている。

【０００３】また、特開平７−８３６４１号公報に記載
されているファイバスコープは、複数の光ファイバの一
端をリング状に配してリングガイド端末部とし、かつ、
他端をモニタ側に接続し、配管の内壁の像を円錐状のミ
ラーを介してリングガイド端末部に入射させ、光ファイ
バ内を伝送させてこの像をモニタで観察するものであ
る。ここで、光ファイバ内を通った光は、センサによっ
て受光され電気信号に変換され、一旦、画像情報として
メモリに格納される。同時に、光ファイバ及びミラー
は、配管内を管軸方向に沿って、ステッピングモータ等
を用いて所定距離移動させるようにする。この後、所望
の範囲の配管の内壁の状態を示す画像情報がモニタに表
示される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記公
報記載のファイバスコープは、共に、配管の内壁の様子
を確実に観察できるようにしたものの、配管内部の管軸
方向の様子を同時に観察することはできないという不都
合がある。また、特開平７−８３６４１号公報記載のフ
ァイバスコープでは、光ファイバの挿入動作に即してリ
アルタイムで配管内部を観察することができないという
問題点がある。このため、例えば、配管内に異物が混入
していても見逃してしまう虞がある。

【０００５】この発明は、上述の事情に鑑みてなされた
もので、配管内部の管軸方向及び径方向の様子を同時に
観察して、確実に配管内部の異常を検出することができ
るファイバスコープを提供することを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１記載の発明は、光ファイバの束からなり、
画像を伝送するためのイメージガイドの一端側に対物レ
ンズを配し、他端側にカメラを配してなるファイバスコ
ープであって、上記対物レンズの前方に、広角画像を上
記対物レンズに入射させるための第１の曲面鏡を備えて
なることを特徴としている。

【０００７】また、請求項２記載の発明は、請求項１記
載のファイバスコープであって、光ファイバからなり、
被写体を照明するためのライトガイドも付加され、該ラ
イトガイドの出力端側にも被射体を広角に照明するため
の第２の曲面鏡を備えてなることを特徴としている。

【０００８】また、請求項３記載の発明は、請求項２記
載のファイバスコープであって、上記第１又は第２の曲
面鏡は、半透鏡であることを特徴している。

【０００９】また、請求項４記載の発明は、請求項１又
は２記載のファイバスコープであって、上記第１の曲面
鏡は、当該曲面鏡の前方から到来する光のうち、少なく
とも一部が対物レンズに入射できる位置に配設されてい
ることを特徴としている。

【００１０】さらにまた、請求項５記載の発明は、請求
項１，２，３又は４記載のファイバスコープであって、
上記第１の曲面鏡による画像の歪みを補正するための画
像処理手段を備えてなることを特徴としている。

【００１１】

【作用】この発明の構成によれば、対物レンズの前方
に、広角画像をこの対物レンズに入射させるための第１
の曲面鏡が配設されているので、イメージガイドには対
物レンズを介して被写体の広角画像が入射される。それ
故、被写体の映像を広角に観察することができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、この発明
の実施の形態について説明する。説明は、実施例を用い
て具体的に行う。図１は、この発明の一実施例であるフ
ァイバスコープの全体構成を示す構成図、また、図２
は、同ファイバスコープの先端部が配管内に挿入された
状態を示す断面図である。図１に示すように、この例の
ファイバスコープ１は、例えば、配管２内部の状態を検
査するために用いられ、配管２内部を照らすための光源
１１と、配管２内部に挿入され、照明用の光を伝達する
ライトガイド１２と、ライトガイド１２と共に配管２内
部に挿入され、先端面で受けた配管２内部の像を伝送す
るためのイメージガイド１３と、ライトガイド１２から
受けた照明用の光を照明用鏡面１４１で反射させて配管
２の内壁２１に当てると共に、配管２の内壁２１から受
けた光を観察用鏡面１４２でイメージガイド１３の先端
面へ向けて反射させるボールミラー１４と、イメージガ
イド１３の先端面と観察用鏡面１４２との間に配置され
る対物レンズ１５と、先端部でライトガイド１２とイメ
ージガイド１３とを束ね、ボールミラー１４を、イメー
ジガイド１３の先端面から所定距離離隔させ、かつ、観
察用鏡面１４２の中心がイメージガイド１３の中心軸か
ら所定の距離移動した状態で配設すると共に、照明光が
確実に照明用鏡面１４１に当たるようにライトガイド１
２の先端部を保持するための保持具１６と、ＣＣＤ等が
用いられてなり、先端側からイメージガイド１３内を伝
送されてきた光を受光して電気信号に変換するためのカ
メラ１７と、カメラ１７から送られてきた電気信号に基
づいて画像信号を作成する画像処理装置１８と、画像処
理装置１８が作成した画像信号を受け取って、配管２内
部の状態を示す映像を映し出すモニタ１９とを有してな
っている。

【００１３】ライトガイド１２は、例えば、略１ｍｍの
径の照明用光ファイバからなり、一端部はボールミラー
１４の下部に配置され、かつ、他端側においては光源１
１に接続されている。また、イメージガイド１３は、多
数の観察用光ファイバが、例えば、径が略３ｍｍの大き
さに束ねられてなり、後端側においてカメラ１７に接続
されている。また、ライトガイド１２及びイメージガイ
ド１３を構成する各光ファイバは、石英ガラスを用いた
ステップインデックス型の光ファイバである。また、ボ
ールミラー１４は、イメージガイド１３の径よりやや小
さい径の球体の奥側下部が球面状に抉えれ、この抉られ
てなる球面状の領域、及びこの球面状の領域を除く領域
が、共に、銀やアルミニウム等が蒸着されて、それぞ
れ、照明用鏡面１４１及び観察用鏡面１４２を形成して
なっている。なお、照明用鏡面１４１を形成する球面状
領域の周縁を円周とする円は、配管２の管軸を含む、例
えば、水平面に対して略４５度の傾斜角で傾いている。

【００１４】また、照明用鏡面１４１及び観察用鏡面１
４２は、共に、半透鏡となっており、照明用ファイバ１
２から照射された照明光の一部は、照明用鏡面１４１で
反射され、観察用鏡面１４２に達し、さらにこの一部は
透過して配管２の内壁２１を照らす。また、上記照明光
の他の一部は、照明用鏡面１４１を透過して配管２の前
方を照らす。また、ボールミラー１４は、その中心が、
イメージガイド１３の中心軸から所定距離移動した状態
で配置されており、前方から到来した光のうち、一部
は、ボールミラー１４と内壁２１との間を通過して、ま
た、他の一部は、観察用鏡面１４２を透過して、イメー
ジガイド１３に入射する。一方、配管２の内壁２１で反
射されて、観察用鏡面１４２に達した光は、観察用鏡面
１４２で反射されて、この反射光の一部は、イメージガ
イド１３に入射する。

【００１５】画像処理装置１８は、カメラ１７から送ら
れてきた電気信号を受け取り、この電気信号に基づい
て、観察用鏡面１４２による画像の歪みを補正して画像
信号を生成する。ここで、配管２の径方向の壁面２１を
見た側視画像と、配管２内部の前方（管軸方向）を見た
直視画像とを分離して、それぞれ、対応した側視画像信
号と直視画像信号とを生成してモニタ１９へ送る。モニ
タ１９は、画像処理装置１８から受け取った側視画像信
号と直視画像信号とに基づいて、それぞれ、側視画像と
直視画像とを、対応する側視画像領域１９１と直視画像
領域１９２とに分割表示する。

【００１６】次に、この例の動作について説明する。ま
ず、光源１１から照明用の光を放射させる。この照明光
は、ライトガイド１２を伝わって、図２に示すように、
照明用ファイバ１２の先端面から射出して、配管２内部
を照らす。ここで、射出した照明光の一部は、ボールミ
ラー１４の照明用鏡面１４１で反射され、かつ、観察用
鏡面１４２を透過して配管２の内壁２１を照らす。ま
た、他の一部は、照明用鏡面１４１を透過して、配管２
の略管軸方向へ進んで、前方の配管２内部を照らす。そ
して、内壁２１で反射され、観察用鏡面１４２に戻って
きた光は、この観察用鏡面１４２で反射され、一部は、
イメージガイド１３に入射する。

【００１７】ここで、配管２が、例えば、同図に示すよ
うに、凹部２２を形成していたり、急激に太くなってい
たり、また、Ｔ字又は十字に分岐している場合も、この
部位の内壁２１へ照明光が当てられ、ここで反射した光
の一部は観察用鏡面１４２に達し、さらに、イメージガ
イド１３に入射する。また、配管２内に混入している異
物や前方の内壁２１に当たって反射してきた光の一部
は、ボールミラー１４の凹部２２側を通過して、また、
他の一部は、観察用鏡面１４２を透過して、イメージガ
イド１３に入射する。

【００１８】こうしてイメージガイド１３に入射した光
は、イメージガイド１３内を伝送されて、カメラ１７に
よって受光され、電気信号に変換される。画像処理装置
１８は、カメラ１７から送られてきた電気信号を受け取
り、画像の歪みを補正して、側視画像信号と直視画像信
号とを生成してモニタ１９へ送る。モニタ１９は、側視
画像信号と直視画像信号とに基づいて、側視画像領域１
９１に側視画像を、直視画像領域１９２に直視画像を、
それぞれ、表示する。ここで、側視画像領域１９１に
は、例えば、配管２の凹部２２の状態の精緻な画像が表
示され、検査者は、この画像を観察してクラック等が生
じてないか検査する。また、直視画像領域１９２には、
配管２内部の管軸方向の画像が映し出され、検査者は、
配管２内部の前方の様子や異物の混入の有無を検査す
る。こうして、ファイバスコープ１の先端部を配管２の
奥へ挿入していきながら、検査者は、リアルタイムで表
示される画面を観察し、配管２内部の状態を隈なく検査
する。

【００１９】上記構成によれば、ライトガイド１２の先
端面から射出した照明光のうち、一部は照明用鏡面１４
１で反射され、かつ、観察用鏡面１４２を透過して配管
２の内壁２１を照らし、他の一部は照明用鏡面１４１を
透過して前方の配管２内部を照らすと共に、ボールミラ
ー１４が、イメージガイド１３の先端部側に、配管２の
前方から到来する光の一部がイメージガイド１３に入射
するように配設され、かつ、観察用鏡面１４２は、配管
２の内壁２１から受けた光をイメージガイド１１へ向け
て反射するので、配管２の径方向の様子（側視画面）と
配管２の管軸方向の様子（直視画面）とを観察すること
ができる。それ故、配管２の内壁２１の欠陥や内部への
異物の混入等を確実に検出することができる。また、イ
メージガイド１３及びライトガイド１２の先端部には、
略球形のボールミラー１４が取り付けられているので、
イメージガイド１３等を配管２内部へ円滑に挿入してい
くことができる。

【００２０】以上、この発明の実施例を図面により詳述
してきたが、具体的な構成はこの実施例に限られるもの
ではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変
更等があってもこの発明に含まれる。例えば、上述した
実施例では、観察用鏡面１４２及び照明用鏡面１４１が
球面形状の場合について述べたが、球面に限らず、例え
ば、楕円面であっても良いし、放物面であっても良い。
また、凸面鏡に限らず、凹面鏡であっても良い。また、
照明用鏡面１４１を半透鏡とした場合について述べた
が、透過しない鏡面とし、図３に示すように、配管２の
管軸方向に対して照明用鏡面１４１ａをさらに伏せるよ
うに配置して、ライトガイド１２の先端面のボールミラ
ー１４ａの中心側（上部）から照明用鏡面１４１ａ側へ
向かって射出した照明光が、照明用鏡面１４１ａの上方
を通過して配管２内の前方へ届くようにしても良い。

【００２１】また、上述した実施例では、ボールミラー
１４に照明用鏡面１４１及び観察用鏡面１４２が形成さ
れている場合について述べたが、図４に示すように、イ
メージガイド１３の先端部に光学基体３を一体的に設
け、この光学基体３の所定の箇所に照明用鏡面３１及び
観察用鏡面３１を形成するようにしても良い。また、図
５に示すように、ライトガイド１２を廃して、観察用鏡
面１４２ｂのみが形成されたボールミラー１４ｂを用
い、別途用意された光源の光を直接配管２内に照射する
ようにしても良い。また、図６に示すように、ライトガ
イド１２及びボールミラー１４を廃し、イメージガイド
１３の先端部にプリズム３ａを一体的に設け、このプリ
ズム３ａの所定の箇所に観察用鏡面３２ａを形成するよ
うにしても良い。また、ライトガイド１２、イメージガ
イド１３に用いられる各光ファイバは、ステップインデ
ックス型に限らず、グレイデッドインデックス型であっ
ても良い。また、光ファイバの材質も石英ガラスに限ら
ない。また、モニタ１９では、管軸方向と径方向とで画
面を分割せずに、同一の画面に表示するようにしても良
い。

【００２２】

【発明の効果】以上説明したように、この発明の構成に
よれば、対物レンズの前方に、広角画像をこの対物レン
ズに入射させるための第１の曲面鏡が配設されているの
で、イメージガイドには対物レンズを介して被写体の広
角画像が入射される。それ故、被写体の映像を広角に観
察することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例であるファイバスコープの
概略構成を示す概略構成図である。

【図２】同ファイバスコープが配管内に挿入された状態
を示す断面図である。

【図３】この発明の一実施例の変形例であるファイバス
コープの先端部が配管内に挿入された状態を示す断面図
である。

【図４】この発明の一実施例の別の変形例であるファイ
バスコープの先端部が配管内に挿入された状態を示す断
面図である。

【図５】この発明の一実施例のさらに別の変形例である
ファイバスコープの先端部が配管内に挿入された状態を
示す断面図である。

【図６】この発明の一実施例のさらに別の変形例である
ファイバスコープの先端部が配管内に挿入された状態を
示す断面図である。

【符号の説明】

１ファイバスコープ１２ライトガイド１３イメージガイド１４１，１４１ａ照明用鏡面（第２の曲面鏡）１４２観察用鏡面（第１の曲面鏡）１５対物レンズ１７カメラ１８画像処理装置（画像処理手段）２配管（被写体）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光ファイバの束からなり、画像を伝送す
るためのイメージガイドの一端側に対物レンズを配し、
他端側にカメラを配してなるファイバスコープであっ
て、前記対物レンズの前方に、広角画像を前記対物レンズに
入射させるための第１の曲面鏡を備えてなることを特徴
とするファイバスコープ。
【請求項２】光ファイバからなり、被写体を照明する
ためのライトガイドも付加され、該ライトガイドの出力
端側にも被射体を広角に照明するための第２の曲面鏡を
備えてなることを特徴とする請求項１記載のファイバス
コープ。
【請求項３】前記第１又は第２の曲面鏡は、半透鏡で
あることを特徴とする請求項２記載のファイバスコー
プ。
【請求項４】前記第１の曲面鏡は、当該曲面鏡の前方
から到来する光のうち、少なくとも一部が前記対物レン
ズに入射できる位置に配設されていることを特徴とする
請求項１又は２記載のファイバスコープ。
【請求項５】前記第１の曲面鏡による画像の歪みを補
正するための画像処理手段を備えてなることを特徴とす
る請求項１，２，３又は４記載のファイバスコープ。