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ファイバースコープは、片側にレンズ、もう一方に接眼レンズまたはカメラが付いた柔軟な光ファイバーの束です。機械の内部、鍵、人体など、手の届きにくい小さな場所を検査するために使用されます。
歴史
屈折による光の誘導、光ファイバーを可能にする原理は、1840年代初頭にダニエル・コラドンとジャック・バビネによってパリで初めて実証されました。その後、1930年にドイツの医学生ハインリッヒ・ラムが、画像を伝送するために光ファイバーの束を組み立てた最初の人物になりました。これらの発見は、内視鏡とファイバースコープの発明につながりました。[1] 1960年代には、内視鏡は、曲げても光を透過できる柔軟な素材であるグラスファイバーでアップグレードされました。これにより、ユーザーはリアルタイムの観察が可能になりましたが、写真を撮ることはできませんでした。1964年に、最初の胃カメラであるファイバースコープが発明されました。内視鏡に写真を撮ることができるカメラが搭載されたのはこれが初めてでした。この革新により、より注意深い観察とより正確な診断が実現しました。[2]
光学
ファイバースコープは、多数の光ファイバー ケーブルで構成される光ファイバー バンドルの科学を利用して機能します。光ファイバー ケーブルは光学的に純粋なガラスで作られており、人間の髪の毛と同じくらいの細さです。光ファイバー ケーブルの主な 3 つのコンポーネントは次のとおりです。
- コア– 高純度ガラスで作られた中心部分
- クラッド– 光漏れを防ぐコアの外側の素材
- バッファーコーティング– 保護プラスチックコーティング
ファイバースコープ内の光ファイバー バンドルには次の 2 種類があります。
- 照明束 – レンズの前の領域に光を届けるように設計
- 結像束 – レンズから接眼レンズに像を運ぶために設計されている[3]
全反射
光ファイバーケーブルは、全反射を利用して情報を伝送します。光が 1 つの媒体から別の媒体に移動する場合、光は屈折します。光が密度の低い媒体から密度の高い媒体に移動する場合、光は法線から離れて屈折します。光が密度の高い媒体から密度の低い媒体に移動する場合は、その逆が当てはまります。光ケーブルでは、光は密度の低いクラッド (屈折率が低い) で常に反射しながら、密度の高いガラスコア (屈折率が高い) を通過します。これは、コアの表面が完全な鏡のように機能し、光の角度が常に臨界角よりも大きいために発生します。[4]
コンポーネント
- 接眼レンズ – イメージングバンドルによって運ばれた画像を拡大し、人間の目で見ることができるようにします。
- イメージングバンドル – 画像を接眼レンズに伝送する柔軟なガラス繊維の連続ストランド。
- 遠位レンズ – 画像を撮影し、小さな画像束に焦点を合わせるマイクロレンズの組み合わせ。
- 照明システム – 光源から対象領域に光を中継する光ファイバーライトガイド
- 関節システム - 遠位レンズに直接取り付けられたファイバースコープの曲げ部分の動きをユーザーが制御する機能。
- ファイバースコープ本体 - 片手操作を補助するために設計されたコントロールセクション。
- 挿入チューブ – ファイバースコープの全長の大部分を占め、耐久性と柔軟性に優れています。これにより、光ファイバー束と関節ケーブルが保護されます。
- 曲げ部 – ファイバースコープの最も柔軟な部分であり、挿入チューブを遠位観察部に接続します。
- 遠位断面 – 照明用ファイバー束とイメージング用ファイバー束の終点がある部分。[5]
医療用途
ファイバースコープは、医師や外科医が患者の体に大きな切開を加えずに問題を検査するのに役立つツールとして医療分野で使用されています。この手順は内視鏡検査と呼ばれます。医師は、患者の臓器が感染、損傷、または癌にかかっていると疑う場合にこれを使用します。検査する体の部位に基づいて、さまざまな種類があります。次のものが含まれます。
- 関節鏡検査– 関節
- 気管支鏡検査– 肺
- 大腸内視鏡検査– 大腸
- 膀胱鏡検査– 膀胱
- 小腸内視鏡検査– 小腸
- 子宮鏡検査– 子宮
- 腹腔鏡検査– 腹部/骨盤
- 喉頭鏡検査– 喉頭（発声器官）
- 縦隔鏡検査– 肺と肺の間の領域
- 上部消化管内視鏡検査– 食道および上部腸管
あらゆる医療技術には潜在的なリスクがありますが、内視鏡検査にファイバースコープを使用すると、感染や失血を引き起こすリスクは非常に低くなります。
その他のアプリケーション
鍵屋はファイバースコープを使用してピンの位置を確認します。技術者や検査官はファイバースコープを使用して、機械を分解せずに内部を確認します。ファイバースコープは、軍事または警察の用途で、ドアの下や角の周りを確認したり、監視や偵察を行うためにも使用されます。
人気メディアでは
- 1982 年の映画「Who Dares Wins」は、特殊空挺部隊を題材にしており、対テロ活動におけるファイバースコープの使用を描いている。
- ファイバースコープは、Tom Clancy's Rainbow Six、Splinter Cell、SWAT、Ready or Not、Door Kickersなどの戦術シューティングビデオ ゲームで重要なツールであり、プレイヤーの位置を明らかにしたり敵の攻撃にさらしたりすることなく、ドアの下や角の周りを確認するために使用されます。
参照
参考文献
- ^ Bellis, Mary. 「光ファイバーの誕生」。2012年7月12日時点のオリジナルよりアーカイブ。
- ^ 「VOL. 3 ファイバースコープの誕生」。2011年11月13日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2014年11月12日閲覧。
- ^ Freudenrich, Craig (2001 年 3 月 6 日)。「光ファイバーの仕組み」
- ^ 「Total Internal Reflection」 。 2014年11月12日閲覧。
- ^ 「Industrial Fiberscope」（PDF） 。 2014年11月27日時点のオリジナル（PDF）よりアーカイブ。 2014年11月13日閲覧。