JP2012230048A - Imaging apparatus and internal observation method using the same - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To observe an observation object part inside an internal space forming body at a plurality of magnifications, and insert an imaging device in the interior of the internal space forming body from a narrow inspection hole.SOLUTION: An imaging device 30 includes a varifocal optical system 41. The varifocal optical system includes a plurality of lens bodies 45a, 45b, 45c, and 45d disposed serially. Each lens body has one or a plurality of lenses 12 in which laser light passes, and holding/moving pieces 47a, 47b, 47c and 47d for holding the lenses and being movable in the optical axis direction. Actuators 53a, 53b, and 53c are disposed in the plurality of holding/moving pieces 47a, 47b, and 47c respectively. An imaging magnification can be adjusted by moving the holding/moving pieces in the optical axis direction. Drive force transmitting portions 47a1, 47b1, and 47c1 of the respective holding/moving pieces are mutually deflected in the circumferential direction around an optical axis. The mutual actuators are superposed on the corresponding drive force transmitting portions in the optical axis direction.

Description

本発明は、内部空間を有する内部空間形成体の壁に設けられた穴から前記内部空間内に挿入される箱体を備え、該箱体に設けられた覗き窓から前記内部空間内の観察対象部を撮像する撮像装置に関する。また、本発明は、撮像装置を用いた内部観察方法に関する。   The present invention includes a box that is inserted into the internal space from a hole provided in a wall of an internal space forming body having an internal space, and an observation object in the internal space from a viewing window provided in the box The present invention relates to an imaging device that images a section. The present invention also relates to an internal observation method using an imaging apparatus.

本願においては、内部空間形成体は、製鉄用高炉に高温の熱風を供給する熱風炉やボイラの高温炉などの炉だけでなく、内部空間を有するもの(例えば、容器)であればよい。   In this application, the internal space formation body should just be what has internal space (for example, container) as well as furnaces, such as a hot blast furnace and a high temperature furnace of a boiler which supply a hot blast to a steelmaking blast furnace.

内部空間形成体内における観察対象部を観察するために、撮像装置により観察対象部を撮像することが行われる。以下、内部空間形成体が炉である場合について説明する。   In order to observe the observation target part in the internal space forming body, the observation target part is imaged by an imaging device. Hereinafter, a case where the internal space forming body is a furnace will be described.

熱風炉は、地上より約50mの高さと10m以上の内径を有し、内壁温度は、1100℃以上(例えば、運転時で約1600℃、休風時で約1400℃)にも達する。また、かかる熱風炉は、大型設備であるため建設期間が約3年と長く、しかも完成後は約20年という長期に渡って連続運転される。したがって、1基でも使用不能な状況となれば、長期間の操業停止を余儀なくされるため、定期的に炉内診断するメンテナンスが重要となる。その1つの手段として、炉壁の損傷状況を監視する炉内観察が古くから行われている。   The hot stove has a height of about 50 m above the ground and an inner diameter of 10 m or more, and the inner wall temperature reaches 1100 ° C. or more (for example, about 1600 ° C. during operation and about 1400 ° C. during rest). Moreover, since this hot stove is a large facility, the construction period is as long as about 3 years, and after completion, it is continuously operated over a long period of about 20 years. Therefore, if even one unit becomes unusable, it will be forced to stop the operation for a long period of time. Therefore, it is important to perform maintenance in the furnace periodically. As one of the means, observation in the furnace for monitoring the damage state of the furnace wall has been performed for a long time.

炉内観察方法として、CCD(Charge Coupled Device)カメラ等の撮像装置により炉壁を撮像して画像処理等を施すことにより損傷の程度を計測する方法が既に存在している。この方法では、レーザ投光装置により、炉壁にレーザ光を照射し、撮像装置により、レーザ光を照射した炉壁を撮像する。なお、レーザ投光装置と撮像装置とは1つの箱体内に収容されており、該箱体に形成された投光窓からレーザ光を照射している。   As an in-furnace observation method, there is already a method for measuring the degree of damage by imaging a furnace wall with an imaging device such as a CCD (Charge Coupled Device) camera and performing image processing or the like. In this method, the laser beam is irradiated onto the furnace wall by the laser projector, and the furnace wall irradiated with the laser beam is imaged by the imaging device. Note that the laser projector and the imaging device are accommodated in one box, and the laser beam is irradiated from a projection window formed in the box.

上述のような炉内観察方法は、例えば下記の特許文献1に記載されている。   The in-furnace observation method as described above is described in Patent Document 1 below, for example.

特開2010−133950号公報JP 2010-133950 A 特開平07−113942号公報Japanese Patent Laid-Open No. 07-113942

しかし、従来において、撮像装置は、内部空間形成体内の観察対象部(例えば、上述した炉内の炉壁)のような観察対象部を、複数の倍率で撮像する機能を有していなかった。例えば、撮像装置は、1倍と5倍の両方で、それぞれ、観察対象部を撮像する機能を有していなかった。   However, conventionally, the imaging apparatus has no function of imaging an observation target part such as an observation target part (for example, the furnace wall in the furnace described above) in the internal space formation body at a plurality of magnifications. For example, the imaging device did not have a function of imaging the observation target part at both 1 × and 5 ×.

そのため、観察対象部を詳細に観察することができなかった。必要な観察対象部をクローズアップして撮像することにより、重要な情報が得られる場合があるが、このような撮像はできなかった。   Therefore, the observation target part could not be observed in detail. Although important information may be obtained by taking a close-up image of a necessary observation target part, such an image could not be obtained.

これに対し、従来における通常のカメラのバリフォーカル光学系は、光軸方向の寸法を小さくするために、レンズの外周部には、次のように、ピント調節機構や焦点距離変更機構などを設けている。バリフォーカル光学系の各レンズの外周には、当該レンズを保持する保持移動片が取り付けられる。保持移動片は、レンズと共に、バリフォーカル光学系の光軸方向に移動可能である。保持移動片を駆動するための駆動装置(ピント調節機構や焦点距離変更機構など)は、光軸に対する径方向に関して、保持移動片よりも外側に設けられる(例えば、特許文献2)。   In contrast, conventional varifocal optical systems of conventional cameras are provided with a focus adjustment mechanism, a focal length change mechanism, etc. on the outer periphery of the lens as follows in order to reduce the dimension in the optical axis direction. ing. A holding and moving piece for holding the lens is attached to the outer periphery of each lens of the varifocal optical system. The holding and moving piece can move along with the lens in the optical axis direction of the varifocal optical system. A driving device (such as a focus adjustment mechanism or a focal length changing mechanism) for driving the holding and moving piece is provided outside the holding and moving piece in the radial direction with respect to the optical axis (for example, Patent Document 2).

その結果、ピント調節機構や焦点距離変更機構を含むバリフォーカル光学系の構成の外径は、バリフォーカル光学系のレンズ有効径が10mm程度であっても、50mm程度になる。
そのため、このような寸法の光学系構成を収容した箱体を、内部空間形成体(例えば、炉壁)に形成された狭隘な点検穴から内部空間形成体内へ挿入することは困難である。
As a result, the outer diameter of the varifocal optical system including the focus adjusting mechanism and the focal length changing mechanism is about 50 mm even if the effective lens diameter of the varifocal optical system is about 10 mm.
Therefore, it is difficult to insert the box containing the optical system configuration having such dimensions into the internal space forming body through the narrow inspection hole formed in the internal space forming body (for example, the furnace wall).

そこで、本発明の目的は、内部空間形成体(例えば、炉)内側の観察対象部を複数の倍率で観察可能であるとともに、箱体を狭隘な点検穴から内部空間形成体内へ挿入できるようにすることにある。   Therefore, an object of the present invention is to enable observation of the observation target portion inside the internal space formation body (for example, a furnace) at a plurality of magnifications, and to insert the box body from the narrow inspection hole into the internal space formation body. There is to do.

上記目的を達成するために、本発明によると、内部空間を有する内部空間形成体の壁に設けられた穴から内部空間形成体内に挿入される箱体を備え、該箱体に設けられた覗き窓から内部空間形成体内側の観察対象部を撮像する撮像装置であって、
前記箱体の内部に設けられ、観察対象部からの受光に基づいて画像データを生成する撮像素子と、
前記箱体の内部に設けられ、前記撮像素子の受光面に観察対象部を結像させるバリフォーカル光学系と、を備え、
前記バリフォーカル光学系は、直列に配置された複数のレンズ体を有し、各レンズ体は、観察対象部からの光が通過する1つまたは複数のレンズと、該1つまたは複数のレンズを保持するとともに前記バリフォーカル光学系の光軸方向に移動可能な保持移動片と、を有し、
少なくとも2つの前記保持移動片は、バリフォーカル光学系の光軸方向に互いに独立して移動可能な保持移動片であり、
前記箱体の内部に設けられ、前記少なくとも2つの保持移動片を互いに独立して前記光軸方向に移動させることにより、バリフォーカル光学系による前記受光面での観察対象部の結像倍率を調節する駆動装置を備え、
該駆動装置は、
前記少なくとも2つの保持移動片に対してそれぞれ設けられ、バリフォーカル光学系の光軸方向に、対応する保持移動片を駆動するアクチュエータを有し、
前記少なくとも2つの保持移動片において対応する前記アクチュエータからそれぞれ駆動力を受ける駆動力伝達部分は、バリフォーカル光学系の光軸を回る周方向において互いにずれて配置されており、各アクチュエータは、前記光軸方向から見て、対応する前記駆動力伝達部分に重なるように配置されている、ことを特徴とする撮像装置が提供される。
In order to achieve the above object, according to the present invention, there is provided a box body that is inserted into an internal space forming body through a hole provided in a wall of an internal space forming body having an internal space, and a peep provided in the box body. An imaging device that images an observation target portion inside an internal space formation body from a window,
An image sensor provided inside the box and generating image data based on light received from the observation target part;
A varifocal optical system that is provided inside the box and forms an observation target portion on the light receiving surface of the imaging device;
The varifocal optical system has a plurality of lens bodies arranged in series, and each lens body includes one or a plurality of lenses through which light from an observation target portion passes, and the one or a plurality of lenses. Holding and moving piece that is movable and movable in the optical axis direction of the varifocal optical system,
At least two of the holding and moving pieces are holding and moving pieces that can move independently of each other in the optical axis direction of the varifocal optical system,
The imaging magnification of the observation target portion on the light receiving surface by the varifocal optical system is adjusted by moving the at least two holding and moving pieces in the optical axis direction independently of each other provided in the box. A drive device for
The drive device
An actuator that is provided for each of the at least two holding and moving pieces, and that drives the corresponding holding and moving pieces in the optical axis direction of the varifocal optical system;
The driving force transmitting portions that receive driving force from the corresponding actuators in the at least two holding moving pieces are arranged so as to be shifted from each other in the circumferential direction around the optical axis of the varifocal optical system. An imaging apparatus is provided, which is disposed so as to overlap with the corresponding driving force transmission portion when viewed from the axial direction.

本発明の好ましい実施形態によると、前記少なくとも2つの保持移動片に対してそれぞれ設けられ、対応する保持移動片の位置を検出する位置センサと、
前記少なくとも2つの保持移動片の各々について、検出した該保持移動片の位置に基づいてアクチュエータを制御することにより、予め定めた設定位置に該保持移動片を移動させる制御装置と、を備え、
前記箱体を前記穴から内部空間形成体内へ挿入した状態において、前記バリフォーカル光学系から内部空間形成体内側の観察対象部までの既知の距離に対して、複数の前記結像倍率が予め定められており、
前記結像倍率毎に、該結像倍率を得るための各保持移動片の位置が、前記設定位置として予め求められて前記制御装置の記憶部に記憶されている。
According to a preferred embodiment of the present invention, a position sensor provided for each of the at least two holding and moving pieces, and detecting a position of the corresponding holding and moving piece;
For each of the at least two holding and moving pieces, a control device that moves the holding and moving piece to a predetermined set position by controlling an actuator based on the detected position of the holding and moving piece, and
In a state where the box is inserted from the hole into the internal space formation body, a plurality of the imaging magnifications are predetermined with respect to a known distance from the varifocal optical system to the observation target portion inside the internal space formation body. And
For each imaging magnification, the position of each holding and moving piece for obtaining the imaging magnification is obtained in advance as the set position and stored in the storage unit of the control device.

本発明の好ましい実施形態によると、前記駆動装置は、
前記少なくとも2つの保持移動片を光軸方向に案内するように該保持移動片に係合する案内機構と、
前記少なくとも2つの保持移動片に対してそれぞれ設けられ、前記光軸方向に延び、対応する保持移動片に螺合するネジ軸と、を有し、
前記各アクチュエータは、対応する前記ネジ軸を回転させることにより、前記案内機構の案内で、対応する前記保持移動片を光軸方向に移動させるモータである。
According to a preferred embodiment of the present invention, the driving device comprises:
A guide mechanism for engaging the holding and moving piece so as to guide the at least two holding and moving pieces in the optical axis direction;
A screw shaft provided for each of the at least two holding and moving pieces, extending in the optical axis direction, and screwed into the corresponding holding and moving piece;
Each actuator is a motor that moves the corresponding holding moving piece in the optical axis direction by guiding the guide mechanism by rotating the corresponding screw shaft.

また、本発明の好ましい実施形態によると、前記箱体内に設けられ、前記各レンズを内部に収容する鏡筒を備え、
前記鏡筒の側壁には、軸方向に延びる複数の長孔が形成されており、
前記複数の長孔は、それぞれ、前記少なくとも2つの保持移動片にそれぞれ係合する前記案内機構として形成されている。
Further, according to a preferred embodiment of the present invention, a lens barrel that is provided in the box and accommodates each lens therein is provided.
A plurality of elongated holes extending in the axial direction are formed on the side wall of the barrel,
Each of the plurality of elongated holes is formed as the guide mechanism that engages with the at least two holding and moving pieces.

本発明の好ましい実施形態によると、前記少なくとも2つの保持移動片の各々は、前記鏡筒内において前記レンズ体に結合しており、前記鏡筒内から前記長孔を通って鏡筒外まで延びており、鏡筒外において前記ネジ軸と螺合している。   According to a preferred embodiment of the present invention, each of the at least two holding and moving pieces is coupled to the lens body in the lens barrel, and extends from the lens barrel to the outside of the lens barrel through the elongated hole. And screwed with the screw shaft outside the lens barrel.

本発明の好ましい実施形態によると、前記画像データを表示するディスプレイと、
人に操作されることにより、前記各アクチュエータを互いに独立して制御可能な指令装置と、を備える。
According to a preferred embodiment of the present invention, a display for displaying the image data;
A command device capable of controlling the actuators independently of each other by being operated by a person.

また、上記目的を達成するために、本発明によると、上述の撮像装置を用いた内部観察方法であって、
(A)前記箱体を内部空間形成体内に挿入し、
(B)前記観察対象部を、撮像装置により撮像してディスプレイに表示させ、
(C)前記表示されている観察対象部を、前記撮像素子の受光面に結像させるように、前記レンズ体の位置を調整する、ことを特徴とする内部観察方法が提供される。
In order to achieve the above object, according to the present invention, there is provided an internal observation method using the above-described imaging device,
(A) inserting the box into the internal space forming body,
(B) The observation target part is imaged by an imaging device and displayed on a display;
(C) An internal observation method is provided, wherein the position of the lens body is adjusted so that the displayed observation target portion is imaged on a light receiving surface of the imaging device.

本発明によると、バリフォーカル光学系の各保持移動片の位置調節により、撮像素子の受光面に観察対象部を結像させつつ、結像倍率を調節できる。
前記少なくとも2つの保持移動片において対応する前記アクチュエータからそれぞれ駆動力を受ける駆動力伝達部分は、バリフォーカル光学系の光軸を回る周方向において互いにずれて配置されており、各アクチュエータは、前記光軸方向から見て、対応する前記駆動力伝達部分に重なるように配置されているので、箱体の内径を小さく抑えることができる。従って、箱体を狭い点検穴から内部空間形成体内へ挿入できる。
よって、内部空間形成体内側の観察対象部を複数の倍率で観察可能であるとともに、箱体を狭隘な点検穴から内部空間形成体内へ挿入できる。
According to the present invention, by adjusting the position of each holding and moving piece of the varifocal optical system, the imaging magnification can be adjusted while the observation target part is imaged on the light receiving surface of the image sensor.
The driving force transmitting portions that receive driving force from the corresponding actuators in the at least two holding moving pieces are arranged so as to be shifted from each other in the circumferential direction around the optical axis of the varifocal optical system. Since it arrange | positions so that it may overlap with the said corresponding driving force transmission part seeing from an axial direction, the internal diameter of a box can be restrained small. Therefore, the box can be inserted into the inner space forming body through the narrow inspection hole.
Therefore, the observation target portion inside the internal space forming body can be observed at a plurality of magnifications, and the box can be inserted into the internal space forming body through a narrow inspection hole.

本発明の実施形態による内部観察装置を示す。1 shows an internal observation device according to an embodiment of the present invention. 内部観察装置に設けられるレーザ投光装置を示す。The laser projector provided in an internal observation apparatus is shown. レーザ投光装置を示す他の図である。It is another figure which shows a laser projector. レーザ投光装置に対する制御設定と制御方法を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the control setting and control method with respect to a laser projector. レーザ光の結像サイズと各保持移動片の位置との関係を示す。The relationship between the image formation size of a laser beam and the position of each holding | maintenance moving piece is shown. アクチュエータの制御系を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the control system of an actuator. 本発明の実施形態による撮像装置を示す。1 illustrates an imaging device according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態による撮像装置を示す他の図である。It is another figure which shows the imaging device by embodiment of this invention. 本発明の実施形態による撮像装置を示す他の図である。It is another figure which shows the imaging device by embodiment of this invention. 撮像装置の鏡筒を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the lens-barrel of an imaging device. 撮像装置に対する制御設定と制御方法を示すフローチャートである。3 is a flowchart illustrating control settings and a control method for an imaging apparatus. 撮像装置の倍率(受光面側焦点距離)と各保持移動片の位置との関係を示す。The relationship between the magnification (light receiving surface side focal length) of the imaging device and the position of each holding moving piece is shown. 本発明により得た画像と、比較例により得た画像を示す。The image obtained by this invention and the image obtained by the comparative example are shown.

本発明の好ましい実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。   A preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the common part in each figure, and the overlapping description is abbreviate | omitted.

図1は、本発明の実施形態による撮像装置30を備えた内部観察装置10の模式図である。
内部観察装置10は、レーザ投光装置20と撮像装置30を備える。本実施形態では、レーザ投光装置20によりレーザ光が照射された観察対象部Rを、撮像装置30により撮像する。なお、図1において、符号3bは、炉内3aと炉外を区画する炉壁を示す。
以下、レーザ投光装置20、撮像装置30の順に説明する。
FIG. 1 is a schematic diagram of an internal observation device 10 including an imaging device 30 according to an embodiment of the present invention.
The internal observation device 10 includes a laser projector 20 and an imaging device 30. In the present embodiment, the imaging device 30 captures an image of the observation target portion R irradiated with the laser light from the laser projector 20. In addition, in FIG. 1, the code | symbol 3b shows the furnace wall which divides the inside 3a and the outside of a furnace.
Hereinafter, the laser projector 20 and the imaging device 30 will be described in this order.

[レーザ投光装置]
図2、図3は、レーザ投光装置20を示す。図2(A)は、図1の内部観察装置10の部分拡大図であり、レーザ投光装置20を示す。図2(B)は、図2(A)の2B−2B矢視断面図である。図2(C)は、図2(B)の2C−2C矢視図であり、箱体の内部を透視した図である。なお、図2(A)は、図2(B)の2A−2A矢視断面図でもある。
図3(A)は、図2(A)の3A−3A矢視断面図であり、図3(B)は、図2(A)の3B−3B矢視断面図である。図3(A)において、後述する保持移動片13a、特に、保持移動片13aにおけるネジ軸17aとの螺合部分の図示を省略している。図3(B)において、後述する保持移動片13a,13b、特に、保持移動片13a,13bにおけるネジ軸17a,17bとの螺合部分の図示を省略している。
図3(C)は、図3(B)の3C−3C矢視図であり、箱体5の内部を透視した図である。
[Laser projector]
2 and 3 show the laser projector 20. FIG. 2A is a partially enlarged view of the internal observation device 10 in FIG. 1 and shows the laser projector 20. 2B is a cross-sectional view taken along arrow 2B-2B in FIG. 2C is a view taken in the direction of the arrow 2C-2C in FIG. 2B, and is a view seen through the inside of the box. Note that FIG. 2A is also a cross-sectional view taken along the arrow 2A-2A in FIG.
3A is a cross-sectional view taken along the arrow 3A-3A in FIG. 2A, and FIG. 3B is a cross-sectional view taken along the 3B-3B arrow in FIG. In FIG. 3A, illustration of a holding and moving piece 13a, which will be described later, in particular, a screwed portion with the screw shaft 17a in the holding and moving piece 13a is omitted. In FIG. 3 (B), the holding and moving pieces 13a and 13b, which will be described later, in particular, the screwed portions of the holding and moving pieces 13a and 13b with the screw shafts 17a and 17b are not shown.
3C is a view taken in the direction of arrows 3C-3C of FIG. 3B, and is a view seen through the inside of the box 5. FIG.

レーザ投光装置20は、炉3の内部3aへレーザ光を投光するとともに、炉内側におけるレーザ光の結像位置と結像サイズを調節可能に構成されている。   The laser projector 20 is configured to project laser light into the interior 3a of the furnace 3 and to adjust the imaging position and imaging size of the laser light inside the furnace.

レーザ投光装置20は、箱体5とバリフォーカル光学系7と駆動装置9とを備える。   The laser projector 20 includes a box 5, a varifocal optical system 7, and a drive device 9.

箱体5は、図1のように、炉壁3bに設けられた狭隘な穴3cから炉内3aに挿入される。箱体5は、バリフォーカル光学系7を通過した前記レーザ光を箱体5の内部から炉内3aへ通す投光窓5aを有する。投光窓5aは、例えば、石英板により構成されている。箱体5は、好ましくは円筒形状のものであるが、他の形状を有していてもよい。   As shown in FIG. 1, the box 5 is inserted into the furnace 3a through a narrow hole 3c provided in the furnace wall 3b. The box 5 has a light projection window 5a through which the laser light that has passed through the varifocal optical system 7 passes from the inside of the box 5 to the furnace 3a. The light projection window 5a is made of, for example, a quartz plate. The box 5 is preferably cylindrical, but may have other shapes.

箱体5は、好ましくは、その外周壁内に冷却水が流れる水冷筒である。また、好ましくは、箱体5内に冷却エアを供給し、箱体5内の圧力を炉内3aの圧力よりも高くしつつ、投光窓5aや後述の覗き窓5bの周囲や通気孔などからエアを炉内3aへ放出する。
このような構成により、箱体5内の温度上昇を抑えることができる。
The box 5 is preferably a water-cooled cylinder in which cooling water flows in the outer peripheral wall thereof. Preferably, cooling air is supplied into the box 5 so that the pressure in the box 5 is higher than the pressure in the furnace 3a, and the surroundings of the light projection window 5a and the observation window 5b described later, vent holes, etc. The air is discharged into the furnace 3a.
With such a configuration, the temperature rise in the box 5 can be suppressed.

バリフォーカル光学系7は、箱体5の内部に設けられ、焦点距離が調節可能であり、焦点距離(観察対象部Rでのレーザ照射範囲)を変えるたびにピントを合わせ直す調節が行われるものである。バリフォーカル光学系7は、前記レーザ光が通過するようにその光軸方向に直列に配置された複数のレンズ体11a,11b,11cを有する。   The varifocal optical system 7 is provided inside the box 5 and can adjust the focal length, and is adjusted so that the focus is adjusted each time the focal length (the laser irradiation range at the observation target portion R) is changed. It is. The varifocal optical system 7 has a plurality of lens bodies 11a, 11b, and 11c arranged in series in the optical axis direction so that the laser light passes therethrough.

各レンズ体11a,11b,11cは、前記レーザ光が通過する1つまたは複数のレンズ12と、該1つまたは複数のレンズ12を保持するとともにバリフォーカル光学系7の光軸方向に移動可能な保持移動片13a,13b,13cと、を有する。
レンズ12は、両凸レンズ、平凸レンズ、凸メニスカスレンズ、凹メニスカスレンズ、平凹レンズまたは両凹レンズである。
Each of the lens bodies 11a, 11b, and 11c holds one or more lenses 12 through which the laser light passes, and holds the one or more lenses 12, and is movable in the optical axis direction of the varifocal optical system 7. Holding and moving pieces 13a, 13b, 13c.
The lens 12 is a biconvex lens, a planoconvex lens, a convex meniscus lens, a concave meniscus lens, a planoconcave lens, or a biconcave lens.

この例では、レーザ光は、箱体5の外部に設けられたレーザ光源(図示せず)により発生させられて、光ファイバ8を通して、光ファイバ8の端面8aからバリフォーカル光学系7に導入される。光ファイバ8の端面8aが、バリフォーカル光学系7により観測対象部Rに結像される。   In this example, the laser light is generated by a laser light source (not shown) provided outside the box 5 and is introduced into the varifocal optical system 7 from the end face 8 a of the optical fiber 8 through the optical fiber 8. The An end face 8 a of the optical fiber 8 is imaged on the observation target portion R by the varifocal optical system 7.

駆動装置9は、箱体5の内部に設けられ、複数のレンズ体11a,11b,11cを互いに独立して前記光軸方向に移動させることにより、バリフォーカル光学系7よりも上流側でのレーザ光(光ファイバ8の端面8a)を炉内3a側の観察対象部Rに結像させつつ、当該結像サイズ(レーザ光照射範囲)を調節可能である。なお、観察対象部Rへのレーザ光照射範囲(倍率)を変更するたびに、前記レーザ光(光ファイバ8の端面8a)が観察対象部Rに結像するように、バリフォーカル光学系7のフォーカス用レンズ体(図2の例ではレンズ体11a)の位置を調節する。   The driving device 9 is provided inside the box 5 and moves a plurality of lens bodies 11a, 11b, and 11c in the optical axis direction independently of each other, so that the laser on the upstream side of the varifocal optical system 7 is provided. The imaging size (laser beam irradiation range) can be adjusted while imaging light (end surface 8a of the optical fiber 8) on the observation target portion R on the furnace interior 3a side. The varifocal optical system 7 is configured so that the laser light (end surface 8a of the optical fiber 8) forms an image on the observation target portion R each time the laser light irradiation range (magnification) on the observation target portion R is changed. The position of the focusing lens body (lens body 11a in the example of FIG. 2) is adjusted.

駆動装置9は、案内機構15とネジ軸17a,17b,17cとアクチュエータ19a,19b,19cを有する。   The drive device 9 includes a guide mechanism 15, screw shafts 17a, 17b, and 17c, and actuators 19a, 19b, and 19c.

案内機構15は、アクチュエータ19a,19b,19cにより保持移動片13a,13b,13cが駆動された時に、保持移動片13a,13b,13cを光軸方向に案内するように保持移動片13a,13b,13cに係合する。案内機構15は、箱体5に対し固定されている。図2の例では、案内機構15は、光軸方向に延びるガイドバーである。   The guide mechanism 15 includes holding and moving pieces 13a, 13b, and 13c that guide the holding and moving pieces 13a, 13b, and 13c in the optical axis direction when the holding and moving pieces 13a, 13b, and 13c are driven by the actuators 19a, 19b, and 19c. 13c is engaged. The guide mechanism 15 is fixed to the box 5. In the example of FIG. 2, the guide mechanism 15 is a guide bar extending in the optical axis direction.

ネジ軸17a,17b,17cは、それぞれ、保持移動片13a,13b,13cに対して設けられ、前記光軸方向に延びている。ネジ軸17a,17b,17cは、それぞれ、保持移動片13a,13b,13cに螺合している。   The screw shafts 17a, 17b, and 17c are provided for the holding and moving pieces 13a, 13b, and 13c, respectively, and extend in the optical axis direction. The screw shafts 17a, 17b, and 17c are screwed to the holding and moving pieces 13a, 13b, and 13c, respectively.

アクチュエータ19a,19b,19cは、それぞれ、保持移動片13a,13b,13cに対して設けられ、バリフォーカル光学系7の光軸方向に該保持移動片13a,13b,13cを駆動する。各アクチュエータ19a,19b,19cは、ネジ軸17a,17b,17cを回転させることにより、案内機構15の案内で、保持移動片13a,13b,13cを光軸方向に移動させるモータである。各ネジ軸17a,17b,17cは、対応するモータ13a,13b,13cの出力軸に対し同軸に結合されている。   Actuators 19a, 19b, and 19c are provided for the holding and moving pieces 13a, 13b, and 13c, respectively, and drive the holding and moving pieces 13a, 13b, and 13c in the optical axis direction of the varifocal optical system 7. The actuators 19a, 19b, and 19c are motors that move the holding and moving pieces 13a, 13b, and 13c in the optical axis direction by guiding the guide mechanism 15 by rotating the screw shafts 17a, 17b, and 17c. Each screw shaft 17a, 17b, 17c is coaxially coupled to the output shaft of the corresponding motor 13a, 13b, 13c.

各保持移動片13a,13b,13cにおいて対応するアクチュエータ19a,19b,19cから駆動力を受ける駆動力伝達部分13a1,13b1,13c1は、バリフォーカル光学系7の光軸を回る周方向において互いにずれて配置されており、各アクチュエータ19a,19b,19cは、前記光軸方向から見て、対応する駆動力伝達部分13a1,13b1,13c1に部分的に重なるように配置されている。   The driving force transmitting portions 13a1, 13b1, and 13c1 that receive driving force from the corresponding actuators 19a, 19b, and 19c in the holding and moving pieces 13a, 13b, and 13c are shifted from each other in the circumferential direction around the optical axis of the varifocal optical system 7. The actuators 19a, 19b, and 19c are arranged so as to partially overlap the corresponding driving force transmission portions 13a1, 13b1, and 13c1 when viewed from the optical axis direction.

レーザ投光装置20は、位置センサ21a,21b,21cと制御装置22とを備える。   The laser projector 20 includes position sensors 21 a, 21 b, 21 c and a control device 22.

位置センサ21a,21b,21cは、それぞれ、保持移動片13a,13b,13cに対して設けられ、対応する保持移動片13a,13b,13cの位置を検出する。この例では、各位置センサ21a,21b,21cは、対応するネジ軸17a,17b,17cの回転数を、光軸方向における保持移動片13a,13b,13cの位置として検出するロータリーエンコーダである。   The position sensors 21a, 21b, and 21c are provided for the holding and moving pieces 13a, 13b, and 13c, respectively, and detect the positions of the corresponding holding and moving pieces 13a, 13b, and 13c. In this example, each of the position sensors 21a, 21b, and 21c is a rotary encoder that detects the number of rotations of the corresponding screw shafts 17a, 17b, and 17c as the positions of the holding moving pieces 13a, 13b, and 13c in the optical axis direction.

制御装置22は、保持移動片13a,13b,13c毎に、位置センサ21a,21b,21cにより検出した該保持移動片13a,13b,13cの位置に基づいて、対応するアクチュエータ19a,19b,19cを制御することにより、予め求めた設定位置まで該保持移動片13a,13b,13cを移動させて、該設定位置に該保持移動片を位置させる。
制御装置22は、記憶部22aを有し、この記憶部22aに、前記各設定位置が記憶されている。
Based on the positions of the holding moving pieces 13a, 13b, and 13c detected by the position sensors 21a, 21b, and 21c, the control device 22 sets the corresponding actuators 19a, 19b, and 19c for the holding moving pieces 13a, 13b, and 13c. By performing the control, the holding and moving pieces 13a, 13b, and 13c are moved to the set positions determined in advance, and the holding and moving pieces are positioned at the set positions.
The control device 22 has a storage unit 22a, and the setting positions are stored in the storage unit 22a.

レーザ投光装置20において、観察対象部Rにおけるレーザ光の照射範囲を変更または調節した(例えば、後述のステップS4とS5)後に、観察対象部Rにおいてレーザ光を結像(フォーカス)させる調節を行う(例えば、後述のステップS6)。このようなレーザ投光装置20の調節方法の具体的一例を、図4のフローチャートと図6のブロック図に基づいて説明する。   In the laser projector 20, after changing or adjusting the irradiation range of the laser light in the observation target portion R (for example, steps S <b> 4 and S <b> 5 described later), adjustment is performed to form an image (focus) of the laser light in the observation target portion R. This is performed (for example, step S6 described later). A specific example of the adjustment method of the laser projector 20 will be described with reference to the flowchart of FIG. 4 and the block diagram of FIG.

ステップS1において、穴3cから炉内3aへ箱体5を挿入した挿入状態におけるバリフォーカル光学系7から炉内3a側の観察対象部Rまでの距離(光路長)を予め求めておく。この距離は、バリフォーカル光学7系の基準位置から観察対象部Rまでの距離である。この基準位置は、例えば、バリフォーカル光学系7の最下流側保持移動片13cの移動可能範囲における最下流位置である。   In step S1, the distance (optical path length) from the varifocal optical system 7 to the observation target portion R on the furnace interior 3a side in the inserted state in which the box 5 is inserted from the hole 3c into the furnace interior 3a is obtained in advance. This distance is a distance from the reference position of the varifocal optical system 7 to the observation target portion R. This reference position is, for example, the most downstream position in the movable range of the most downstream holding moving piece 13c of the varifocal optical system 7.

ステップS2において、ステップS1で求めた距離に対して、ステップS1の対象となった観察対象部Rにおけるレーザ光の結像サイズを予め複数定めておく。   In step S2, a plurality of imaging sizes of laser light in the observation target portion R that is the target of step S1 are determined in advance for the distance obtained in step S1.

ステップS3において、ステップS1の前記挿入状態で、観察対象部Rにレーザ光を結像させつつ、この結像サイズがステップS2で定めた値になるための各保持移動片13a,13b,13cの位置を設定位置として予め求めておく。これらの設定位置を、ステップS2で定めた各結像サイズ毎に求めておく。
また、このように求めた距離(光路長)と結像サイズと各レンズ体11a,11b,11cの設定位置とを互いに関連付けた制御データを記憶部22aに記憶させておく。
In step S3, while the laser beam is imaged on the observation target portion R in the insertion state in step S1, each of the holding moving pieces 13a, 13b, and 13c is set so that the image formation size becomes the value determined in step S2. The position is obtained in advance as a set position. These set positions are obtained for each imaging size determined in step S2.
In addition, control data in which the distance (optical path length), the imaging size, and the set positions of the lens bodies 11a, 11b, and 11c thus obtained are associated with each other is stored in the storage unit 22a.

ステップS3に関して、図5は、ステップS1で求めた距離が3mである場合について求めた、結像サイズ毎の各保持移動片13a,13b,13cの設定位置を示す。図5(A)は、結像サイズが直径302.9mmである場合の各保持移動片13a,13b,13cの設定位置を示す。図5(B)は、結像サイズが直径404.3mmである場合の各保持移動片13a,13b,13cの設定位置を示す。図5(C)は、結像サイズが直径621.2mmである場合の各保持移動片13a,13b,13cの設定位置を示す。   Regarding step S3, FIG. 5 shows the set positions of the holding moving pieces 13a, 13b, and 13c for each imaging size, which are obtained when the distance obtained in step S1 is 3 m. FIG. 5A shows the set positions of the holding moving pieces 13a, 13b, and 13c when the imaging size is a diameter of 302.9 mm. FIG. 5B shows the set positions of the holding and moving pieces 13a, 13b, and 13c when the imaging size is a diameter of 404.3 mm. FIG. 5C shows the set positions of the holding moving pieces 13a, 13b, and 13c when the imaging size is a diameter of 621.2 mm.

ステップS4において、穴3cから炉内3aへ箱体5を挿入して、箱体5をステップS1における挿入状態と同じ状態にするとともに、入力装置24(図6を参照)を人が操作することにより、ステップS3で定めた複数の結像サイズのいずれかを選択する。   In step S4, the box 5 is inserted from the hole 3c into the furnace interior 3a so that the box 5 is in the same state as the inserted state in step S1, and a person operates the input device 24 (see FIG. 6). Thus, one of the plurality of image formation sizes determined in step S3 is selected.

ステップS5において、選択された結像サイズと制御データとに基づいて、該結像サイズに関連付けられた各保持移動片13a,13b,13cの設定位置に、それぞれ各保持移動片13a,13b,13cが位置するようにアクチュエータ19a,19b,19cを制御する。この制御は、制御装置22により行われる。この例では、制御装置22は、モータドライバ18a,18b,18cを制御することによりモータ19a,19b,19cを制御する。モータドライバ18a,18b,18cは、箱体5の外部に設けられ、それぞれモータ19a,19b,19cへ電力を供給する。   In step S5, based on the selected imaging size and control data, the holding and moving pieces 13a, 13b, and 13c are set at the set positions of the holding and moving pieces 13a, 13b, and 13c associated with the imaging size, respectively. The actuators 19a, 19b, and 19c are controlled so that is positioned. This control is performed by the control device 22. In this example, the control device 22 controls the motors 19a, 19b, and 19c by controlling the motor drivers 18a, 18b, and 18c. The motor drivers 18a, 18b, and 18c are provided outside the box 5 and supply electric power to the motors 19a, 19b, and 19c, respectively.

ステップS6において、バリフォーカル光学系7を通過し、観察対象部Rに照射されているレーザ光(光ファイバ8の端面8a)を、観察対象部Rに結像させる処理を行う。すなわち、後述の撮像装置30の撮像素子39により得た観察対象部Rの画像データをディスプレイ28に表示させ(図6を参照)、この表示に基づいて、人が指令装置26(図6を参照)を操作することにより、観察対象部Rにおける結像状態を調整してレーザ光を観察対象部Rに結像させる。この調整で位置を調整するバリフォーカル光学系7のレンズ体は、フォーカス用レンズ体(図2の例では、レンズ体11a)である。
例えば、前記制御データに誤差が存在する場合に、保持移動片13a(レンズ体11a)の位置を微調整することにより、レーザ光を観察対象部Rに正確に結像させることができる。すなわち、観察対象部Rにおけるレーザ光の照射領域の周縁がシャープになるように、保持移動片13aの位置を調整(微調整)することができる。
また、観察対象部Rに奥行があり、投光窓5aから観察対象部Rにおける複数の局所位置までの距離が、局所位置に応じて変化する場合に、保持移動片13aの位置を調整することにより、所望の局所位置にレーザ光を正確に結像させることができる。
また、前記挿入状態で、箱体5の軸回りに箱体5を回転させて、異なる観察対象部Rにレーザ光を照射するときに、投光窓5aから観察対象部Rまでの距離が観察対象部Rに応じて変化する場合に、保持移動片13aの位置を調整することにより、各観察対象部Rにレーザ光を正確に結像させることができる。
In step S <b> 6, a process is performed in which the laser light (end surface 8 a of the optical fiber 8) that passes through the varifocal optical system 7 and is irradiated on the observation target portion R is imaged on the observation target portion R. That is, the image data of the observation target portion R obtained by the imaging device 39 of the imaging device 30 described later is displayed on the display 28 (see FIG. 6), and based on this display, the person instructs the command device 26 (see FIG. 6). ) Is adjusted, the image formation state in the observation target portion R is adjusted, and the laser beam is imaged on the observation target portion R. The lens body of the varifocal optical system 7 whose position is adjusted by this adjustment is a focusing lens body (the lens body 11a in the example of FIG. 2).
For example, when there is an error in the control data, the laser light can be accurately imaged on the observation target portion R by finely adjusting the position of the holding and moving piece 13a (lens body 11a). That is, the position of the holding and moving piece 13a can be adjusted (finely adjusted) so that the periphery of the laser light irradiation region in the observation target portion R is sharp.
Further, when the observation target part R has a depth and the distance from the light projection window 5a to the plurality of local positions in the observation target part R changes according to the local position, the position of the holding moving piece 13a is adjusted. As a result, the laser beam can be accurately imaged at a desired local position.
Further, when the box 5 is rotated around the axis of the box 5 in the inserted state and the laser light is irradiated to the different observation target portions R, the distance from the projection window 5a to the observation target portion R is observed. When changing according to the target part R, the laser beam can be accurately imaged on each observation target part R by adjusting the position of the holding and moving piece 13a.

ステップS6に関して、指令装置26を人が操作することにより、この操作に従って、モータドライバ18aを介してアクチュエータ19aを制御し、保持移動片13aを他の保持移動片13b,13cに対し独立して移動させることができるようになっている。指令装置26は、箱体5の外部に設けられる。なお、指令装置26は、人に操作されることにより、アクチュエータ19a、19b、19cを互いに独立して制御し、複数の保持移動片13a,13b,13cを互いに独立して制御可能に構成されていてよい。   As for step S6, when the command device 26 is operated by a person, the actuator 19a is controlled via the motor driver 18a according to this operation, and the holding moving piece 13a is moved independently of the other holding moving pieces 13b and 13c. It can be made to. The command device 26 is provided outside the box 5. The command device 26 is configured to be able to control the actuators 19a, 19b, and 19c independently from each other and to control the plurality of holding and moving pieces 13a, 13b, and 13c independently from each other when operated by a person. It's okay.

以下のような場合には、上述のステップS1〜S3を複数回行う。
穴3cに挿入したときの箱体5の向きによって上記ステップS1で求める距離が大きく異なり、各向きで、炉内3aを観察する場合。
複数の炉3の穴3cに箱体5を挿入するときに、対象とする炉3によって上記ステップS1で求める距離が異なる場合。
このような場合には、異なる距離毎に、上述のステップS1〜S3を行い、その後、ステップS4では、入力装置24を人が操作することにより、これら複数の距離のいずれかを選択し、さらに、選択した距離についてステップS2で定めた複数の結像サイズのいずれかを選択する。その後、ステップS5、S6を行う。
In the following cases, steps S1 to S3 described above are performed a plurality of times.
When the distance calculated | required by said step S1 differs greatly with the direction of the box 5 when it inserts in the hole 3c, and the furnace interior 3a is observed in each direction.
When the distance calculated | required by said step S1 differs with the furnace 3 made into object, when inserting the box 5 in the hole 3c of the some furnace 3. FIG.
In such a case, the above steps S1 to S3 are performed for each different distance, and then, in step S4, one of the plurality of distances is selected by operating the input device 24, and Then, one of a plurality of image formation sizes determined in step S2 is selected for the selected distance. Thereafter, steps S5 and S6 are performed.

ステップS5によりレーザ光が観察対象部Rに結像するように、バリフォーカル光学系7および上述の制御データを高精度に作成しておくこともできる。この場合、バリフォーカル光学系7は、ピントの調整(即ち、ステップS6)が不要になるズームレンズとして機能する。すなわち、本願において、バリフォーカル光学系7は、その焦点距離を変化させた場合に、ピントがずれる光学系だけでなく、ピントがずれないズームレンズも含む概念である。   The varifocal optical system 7 and the above-described control data can be created with high accuracy so that the laser beam forms an image on the observation target portion R in step S5. In this case, the varifocal optical system 7 functions as a zoom lens that eliminates the need for focus adjustment (ie, step S6). That is, in the present application, the varifocal optical system 7 is a concept that includes not only an optical system that is out of focus but also a zoom lens that is not out of focus when the focal length is changed.

レーザ投光装置20は、例えば図3(C)のように、さらに、揺動ミラー23とミラー駆動装置25を備える。   The laser projector 20 further includes a oscillating mirror 23 and a mirror driving device 25 as shown in FIG.

揺動ミラー23は、箱体5内に設けられ、バリフォーカル光学系7からのレーザ光を、投光窓5aに向けて反射させる。
ミラー駆動装置25は、揺動ミラー23を揺動軸C1回りに所望の角度だけ揺動させることにより、揺動ミラー23の姿勢を調節する。ミラー駆動装置25は、図示しない制御装置により制御される。
ミラー駆動装置25は、図3(C)の例では、アクチュエータ27とネジ軸29と移動片31と案内機構33とリンク機構35とを有する。
The oscillating mirror 23 is provided in the box 5 and reflects the laser light from the varifocal optical system 7 toward the projection window 5a.
The mirror driving device 25 adjusts the posture of the oscillating mirror 23 by oscillating the oscillating mirror 23 about the oscillation axis C1 by a desired angle. The mirror driving device 25 is controlled by a control device (not shown).
In the example of FIG. 3C, the mirror driving device 25 includes an actuator 27, a screw shaft 29, a moving piece 31, a guide mechanism 33, and a link mechanism 35.

アクチュエータ27は、ネジ軸29と同軸に設けられ、ネジ軸29を回転させるモータである。
ネジ軸29は、前記光軸方向に延びており、移動片31に螺合している。
移動片31は、モータ27によりネジ軸29が回転させられると、案内機構33により案内されて光軸方向に移動させられる。
案内機構33は、この例では、箱体5に固定された固定部材34に形成された貫通孔である。貫通孔33は、固定部材34を光軸方向に貫通している。貫通孔33に移動片31が嵌合していることにより、移動片31の移動方向が光軸方向に案内される。
リンク機構35は、移動片31の直線運動を、揺動ミラー23の揺動運動に変換する。リンク機構35は、図3(C)の例では、第1リンク35aと第2リンク35bとからなる。第1リンク35aの一端部は、軸C2回りに回転可能に移動片31に結合される。第1リンク35aの他端部は、軸C3回りに回転可能に第2リンク35bの一端部に結合される。第2リンク35bの他端部は、揺動軸C1回りに回転可能になっている。第2リンク35bには揺動ミラー23が固定されている。揺動軸C1は、箱体5に固定されている。
The actuator 27 is a motor that is provided coaxially with the screw shaft 29 and rotates the screw shaft 29.
The screw shaft 29 extends in the optical axis direction and is screwed to the moving piece 31.
When the screw shaft 29 is rotated by the motor 27, the moving piece 31 is guided by the guide mechanism 33 and moved in the optical axis direction.
In this example, the guide mechanism 33 is a through hole formed in the fixing member 34 fixed to the box 5. The through hole 33 penetrates the fixing member 34 in the optical axis direction. When the moving piece 31 is fitted in the through-hole 33, the moving direction of the moving piece 31 is guided in the optical axis direction.
The link mechanism 35 converts the linear motion of the movable piece 31 into the swing motion of the swing mirror 23. In the example of FIG. 3C, the link mechanism 35 includes a first link 35a and a second link 35b. One end of the first link 35a is coupled to the moving piece 31 so as to be rotatable about the axis C2. The other end of the first link 35a is coupled to one end of the second link 35b so as to be rotatable about the axis C3. The other end of the second link 35b is rotatable around the swing axis C1. The swing mirror 23 is fixed to the second link 35b. The swing shaft C <b> 1 is fixed to the box 5.

上述したレーザ投光装置20では、以下の効果(1)〜(4)が得られる。   In the laser projector 20 described above, the following effects (1) to (4) are obtained.

(1)バリフォーカル光学系7の各保持移動片13a,13b,13cにより、炉内側の観察対象部Rにレーザ光を結像させつつ、レーザ光の結像サイズを調節できる。 (1) With the holding and moving pieces 13a, 13b, and 13c of the varifocal optical system 7, the imaging size of the laser beam can be adjusted while the laser beam is focused on the observation target portion R inside the furnace.

(2)各保持移動片13a,13b,13cにおいて対応するアクチュエータ19a,19b,19cから駆動力を受ける駆動力伝達部分13a1,13b1,13c1は、、バリフォーカル光学系7の光軸を回る周方向において互いにずれて配置されており、各アクチュエータ19a,19b,19cは、前記光軸方向から見て、対応する駆動力伝達部分13a1,13b1,13c1に部分的に重なるように配置されているので、箱体5の内径を小さく抑えることができる。従って、箱体5を狭い点検穴3cから炉内3aへ挿入できる。
一例として、内部の光束の最大直径が12mm程度であり、光ファイバ端面8a側焦点距離を6mm〜15mmの範囲で調整可能なバリフォーカル光学系7を用い、直径8mm程度のモータ19c、19b、19dを用いた場合に、箱体5の内径を50mm程度にすることができる。
(2) The driving force transmission portions 13a1, 13b1, and 13c1 that receive the driving force from the corresponding actuators 19a, 19b, and 19c in the holding and moving pieces 13a, 13b, and 13c are circumferential directions around the optical axis of the varifocal optical system 7. The actuators 19a, 19b, and 19c are arranged so as to partially overlap the corresponding driving force transmission portions 13a1, 13b1, and 13c1 when viewed from the optical axis direction. The inner diameter of the box 5 can be kept small. Accordingly, the box 5 can be inserted into the furnace 3a through the narrow inspection hole 3c.
As an example, the motor 19c, 19b, 19d having a diameter of about 8 mm is used by using the varifocal optical system 7 in which the maximum diameter of the inner light beam is about 12 mm and the optical fiber end face 8a side focal length can be adjusted in the range of 6 mm to 15 mm. Can be used, the inner diameter of the box 5 can be about 50 mm.

(3)上述のように、観察対象部Rに奥行がある場合に、指令装置26を人が操作することにより、バリフォーカル光学系7の結像位置を奥行方向の所望の位置に調節することができる。例えば、炉壁面に、配管との接続穴が形成されている場合に、当該接続穴内における所望の位置にレーザ光を結像させることができる。
また、従来においては、このような配管内に十分な光量でレーザ光を照射できなかったが、レーザ光の結像サイズを調節することにより、前記配管内に十分な光量でレーザ光を照射できる。さらに、後述の撮像装置30により撮像範囲と撮像倍率を調節することにより、従来では不明瞭であった前記配管内の画像を改善することができる。
(3) As described above, when the observation target portion R has a depth, a person operates the command device 26 to adjust the imaging position of the varifocal optical system 7 to a desired position in the depth direction. Can do. For example, when a connection hole for piping is formed on the furnace wall surface, a laser beam can be imaged at a desired position in the connection hole.
Conventionally, the laser beam could not be irradiated with a sufficient amount of light into such a pipe, but the laser beam could be irradiated with a sufficient amount of light into the pipe by adjusting the imaging size of the laser beam. . Furthermore, by adjusting the imaging range and imaging magnification with the imaging device 30 described later, it is possible to improve the image in the pipe, which has been unclear in the past.

(4)観察対象部R(例えば炉壁)が輻射光で発光している場合に、観察対象部Rにおけるレーザ光の結像サイズを調節することにより、観察しやすい光密度で観察対象部Rにレーザ光を照射することができる。例えば、炉内3aの温度が高くなって、炉内3aの輻射光に対しレーザ光が弱くなる場合でも、バリフォーカル光学系7によりレーザ照射範囲(レーザ光の結像サイズ)を小さくすることにより、十分な光密度で観察対象部Rにレーザ光を照射して、高温の観察対象部Rを観察できる。
この場合、後述の撮像装置30のバリフォーカル光学系41により、所望の倍率で観察対象部Rの画像を得ることができるので、短時間で炉壁3bを詳細に観察できる。
(4) When the observation target portion R (for example, the furnace wall) emits radiation, the observation target portion R is adjusted to a light density that is easy to observe by adjusting the imaging size of the laser light in the observation target portion R. Can be irradiated with laser light. For example, even when the temperature in the furnace 3a becomes high and the laser beam becomes weaker than the radiation light in the furnace 3a, the varifocal optical system 7 reduces the laser irradiation range (laser beam imaging size). By irradiating the observation target part R with laser light with a sufficient light density, the high-temperature observation target part R can be observed.
In this case, since the image of the observation target portion R can be obtained at a desired magnification by a varifocal optical system 41 of the imaging device 30 described later, the furnace wall 3b can be observed in detail in a short time.

[撮像装置]
図7は、図1の内部観察装置10に設けられる本発明の実施形態による撮像装置30を示す。図7(A)は、図1の内部観察装置10の部分拡大図であり、撮像装置30を示す。図7(B)は、図7(A)の7B−7B矢視断面図である。なお、図7(A)は、図7(B)の7A−7A矢視図であり、内部を透視した図でもある。
図8(A)は、図7(B)の8A−8A矢視図であり、内部を透視した図である。図8(B)は、図7(B)の8B−8B矢視図であり、内部を透視した図である。
図9(A)は、図7(A)の9A−9A矢視断面図である。図9(B)は、図9(A)の9B−9B矢視図であり、内部を透視した図である。
図7(A)では、後述のレンズ体45b,45cとこれらに関連する部材の図示を省略している。図8(A)では、レンズ体45a,45cとこれらに関連する部材の図示を省略している。図8(B)では、レンズ体45a,45bとこれらに関連する部材の図示を省略している。図9(B)では、レンズ体45a,45b,45cとこれらに関連する部材の図示を省略している。
[Imaging device]
FIG. 7 shows an imaging device 30 according to an embodiment of the present invention provided in the internal observation device 10 of FIG. FIG. 7A is a partially enlarged view of the internal observation device 10 in FIG. FIG. 7B is a cross-sectional view taken along the line 7B-7B in FIG. FIG. 7A is a view taken in the direction of arrows 7A-7A in FIG. 7B, and is a view seen through the inside.
FIG. 8A is a view taken in the direction of arrow 8A-8A in FIG. 7B, and is a view seen through the inside. FIG. 8B is a view taken in the direction of arrows 8B-8B in FIG. 7B, and is a view seen through the inside.
FIG. 9A is a cross-sectional view taken along line 9A-9A in FIG. FIG. 9B is a view taken in the direction of arrows 9B-9B in FIG. 9A and is a view seen through the inside.
In FIG. 7A, lens bodies 45b and 45c described later and members related thereto are not shown. In FIG. 8A, the lens bodies 45a and 45c and members related thereto are not shown. In FIG. 8B, the lens bodies 45a and 45b and members related thereto are not shown. In FIG. 9B, the lens bodies 45a, 45b, and 45c and members related thereto are not shown.

撮像装置30は、炉壁3bに設けられた狭隘な穴3cから炉内3aに挿入される上述の箱体5を備え、該箱体5に設けられた覗き窓5bから炉内3aを撮像する。覗き窓5bは、例えば、石英板により構成されている。   The imaging device 30 includes the above-described box body 5 that is inserted into the furnace interior 3a through a narrow hole 3c provided in the furnace wall 3b, and images the furnace interior 3a from the viewing window 5b provided in the box body 5. . The observation window 5b is made of, for example, a quartz plate.

撮像装置30は、撮像素子39とバリフォーカル光学系41と駆動装置43とを備える。   The imaging device 30 includes an imaging element 39, a varifocal optical system 41, and a driving device 43.

撮像素子39は、受光に基づいて画像データを生成する。撮像素子39は、その受光面39aに受けた光を電気信号に変換し、該電気信号からなる前記画像データを出力する。撮像素子39は、CCDを利用したものであってよい。   The image sensor 39 generates image data based on the received light. The image sensor 39 converts the light received by the light receiving surface 39a into an electrical signal, and outputs the image data composed of the electrical signal. The image sensor 39 may use a CCD.

バリフォーカル光学系41は、箱体5の内部に設けられ、覗き窓5bから入ってきた炉内3aの光を通し、観察対象部Rを撮像素子39の受光面39aに結像させる。
バリフォーカル光学系41は、前記受光面39aに結像される観察対象部Rの範囲(撮像装置30の画角)を調節する機能を有する。画角が変化すると、バリフォーカル光学系41による観察対象部Rの結像面が受光面39aからずれるが、バリフォーカル光学系41は、画角の変化に対応して、前記結像面を受光面39aに合わせ、観察対象部Rを前記受光面39aに結像させる機能も有する。
The varifocal optical system 41 is provided inside the box 5 and allows the observation target portion R to form an image on the light receiving surface 39a of the image sensor 39 through the light in the furnace 3a that has entered from the observation window 5b.
The varifocal optical system 41 has a function of adjusting the range of the observation target portion R imaged on the light receiving surface 39a (the angle of view of the imaging device 30). When the angle of view changes, the imaging surface of the observation target portion R by the varifocal optical system 41 deviates from the light receiving surface 39a. However, the varifocal optical system 41 receives the imaging surface in response to the change in the angle of view. In accordance with the surface 39a, the observation target portion R also has a function of forming an image on the light receiving surface 39a.

バリフォーカル光学系41は、その光軸方向に直列に配置された複数のレンズ体45a,45b,45c,45dを有する。各レンズ体45a,45b,45c,45dは、前記レーザ光が通過する1つまたは複数のレンズ46と、該1つまたは複数のレンズ46を保持するとともに前記光軸方向に移動可能な保持移動片47a,47b,47c,47dと、を有する。複数の保持移動片47a,47b,47c,47dのうち少なくとも2つは、バリフォーカル光学系41の光軸方向に互いに独立して移動可能である。図7の例では、保持移動片47a,47b,47cが互いに独立して移動可能である。なお、保持移動片47dは、連結部材48により保持移動片47aに連結されていることにより、保持移動片47aと一体的に移動する。保持移動片47aと保持移動片47dは、鏡筒55の半径方向に関して、後述の長孔49dを通して鏡筒55の内部から鏡筒55の外部に延びて連結部材48に結合している。連結部材48は、鏡筒55の外部において、鏡筒55の軸方向(光軸方向)に延びている。   The varifocal optical system 41 has a plurality of lens bodies 45a, 45b, 45c, and 45d arranged in series in the optical axis direction. Each lens body 45a, 45b, 45c, 45d includes one or a plurality of lenses 46 through which the laser light passes, and a holding moving piece that holds the one or more lenses 46 and is movable in the optical axis direction. 47a, 47b, 47c, 47d. At least two of the plurality of holding and moving pieces 47 a, 47 b, 47 c and 47 d can move independently of each other in the optical axis direction of the varifocal optical system 41. In the example of FIG. 7, the holding and moving pieces 47a, 47b, and 47c can move independently of each other. Note that the holding and moving piece 47d moves integrally with the holding and moving piece 47a by being connected to the holding and moving piece 47a by the connecting member 48. The holding and moving piece 47a and the holding and moving piece 47d extend from the inside of the lens barrel 55 to the outside of the lens barrel 55 through a long hole 49d described later and are coupled to the connecting member 48 in the radial direction of the lens barrel 55. The connecting member 48 extends in the axial direction (optical axis direction) of the lens barrel 55 outside the lens barrel 55.

駆動装置43は、箱体5の内部に設けられ、複数の保持移動片47a,47b,47cを互いに独立して前記光軸方向に移動させる。これにより、前記画角を変化させつつ、観察対象部Rにおける各位置からの光を前記受光面39aに結像させることができる。すなわち、バリフォーカル光学系41による前記受光面39aでの観察対象部Rの結像倍率を調節することができる。   The driving device 43 is provided inside the box 5 and moves the plurality of holding and moving pieces 47a, 47b, and 47c in the optical axis direction independently of each other. Thereby, the light from each position in the observation target portion R can be imaged on the light receiving surface 39a while changing the angle of view. That is, the imaging magnification of the observation target portion R on the light receiving surface 39a by the varifocal optical system 41 can be adjusted.

駆動装置43は、案内機構49a,49b,49c,49d(図10を参照)とネジ軸51a,51b,51cとアクチュエータ53a,53b,53cを有する。   The drive device 43 includes guide mechanisms 49a, 49b, 49c, and 49d (see FIG. 10), screw shafts 51a, 51b, and 51c, and actuators 53a, 53b, and 53c.

案内機構49a,49b,49c,49dは、各保持移動片47a,47b,47c,47dを光軸方向に案内するように保持移動片47a,47b,47c,47dに係合する。本実施形態では、案内機構49a,49b,49c,49dは、鏡筒55の長孔として設けられている。図10は、鏡筒55の斜視図であり、長孔49a,49b,49c,49dを示す。
鏡筒55は、箱体5内に設けられ箱体5に固定されている。鏡筒55は、複数のレンズ体45a,45b,45c,45dを内部に収容する。鏡筒55の側壁には、その軸方向に延びる複数の長孔49a,49b,49c,49dとして形成されている。長孔49a,49b,49c,49dは、鏡筒55の厚み方向に鏡筒55の側壁を貫通しているとともに、光軸方向に延びている。長孔49a,49b,49c,49dは、アクチュエータ53a,53b,53cにより保持移動片47a,47b,47c,47dが駆動された時に、それぞれ、保持移動片47a,47b,47c,47dを光軸方向に案内するように当該保持移動片に係合する。
各保持移動片47a,47b,47cは、それぞれ、鏡筒55内においてレンズ体45a,45b,45cに結合しており、鏡筒55内から長孔49a,49b,49cを通って鏡筒55外まで延びており、鏡筒55外においてネジ軸51a,51b,51cと螺合している。
The guide mechanisms 49a, 49b, 49c, and 49d engage with the holding and moving pieces 47a, 47b, 47c, and 47d so as to guide the holding and moving pieces 47a, 47b, 47c, and 47d in the optical axis direction. In the present embodiment, the guide mechanisms 49 a, 49 b, 49 c, 49 d are provided as long holes in the lens barrel 55. FIG. 10 is a perspective view of the lens barrel 55, showing the long holes 49a, 49b, 49c, and 49d.
The lens barrel 55 is provided in the box 5 and is fixed to the box 5. The lens barrel 55 accommodates a plurality of lens bodies 45a, 45b, 45c, 45d therein. A plurality of elongated holes 49 a, 49 b, 49 c, 49 d extending in the axial direction are formed on the side wall of the lens barrel 55. The long holes 49a, 49b, 49c, and 49d penetrate the side wall of the lens barrel 55 in the thickness direction of the lens barrel 55 and extend in the optical axis direction. The long holes 49a, 49b, 49c, and 49d are arranged so that the holding and moving pieces 47a, 47b, 47c, and 47d are moved in the optical axis direction when the holding and moving pieces 47a, 47b, 47c, and 47d are driven by the actuators 53a, 53b, and 53c, respectively. Is engaged with the holding and moving piece.
The holding and moving pieces 47a, 47b, and 47c are coupled to the lens bodies 45a, 45b, and 45c in the lens barrel 55, and pass through the long holes 49a, 49b, and 49c from the lens barrel 55 to the outside of the lens barrel 55. And screwed with the screw shafts 51a, 51b, 51c outside the lens barrel 55.

ネジ軸51a,51b,51cは、それぞれ、保持移動片47a,47b,47cに対して設けられ、バリフォーカル光学系41の光軸方向に延びている。ネジ軸51a,51b,51cは、それぞれ、上述のように鏡筒55外において保持移動片47a,47b,47cに螺合している。   The screw shafts 51a, 51b, 51c are provided for the holding and moving pieces 47a, 47b, 47c, respectively, and extend in the optical axis direction of the varifocal optical system 41. As described above, the screw shafts 51a, 51b, and 51c are screwed into the holding and moving pieces 47a, 47b, and 47c outside the lens barrel 55, respectively.

アクチュエータ53a,53b,53cは、それぞれ、保持移動片47a,47b,47cに対して設けられ、バリフォーカル光学系41の光軸方向に該保持移動片を駆動する。アクチュエータ53a,53b,53cは、ネジ軸51a,51b,51cを回転させることにより、案内機構49a,49b,49cの案内で、保持移動片47a,47b,47cを光軸方向に移動させるモータである。各ネジ軸51a,51b,51cは、対応するモータ53a,53b,53cの出力軸に対し同軸に結合されている。   The actuators 53a, 53b, and 53c are provided for the holding and moving pieces 47a, 47b, and 47c, respectively, and drive the holding and moving pieces in the optical axis direction of the varifocal optical system 41. The actuators 53a, 53b, and 53c are motors that move the holding and moving pieces 47a, 47b, and 47c in the optical axis direction by rotating the screw shafts 51a, 51b, and 51c and guiding the guide mechanisms 49a, 49b, and 49c. . Each screw shaft 51a, 51b, 51c is coaxially coupled to the output shaft of the corresponding motor 53a, 53b, 53c.

本実施形態によると、各保持移動片47a,47b,47cにおいてアクチュエータ53a,53b,53cから駆動力を受ける駆動力伝達部分47a1,47b1,47c1は、バリフォーカル光学系41の光軸を回る周方向において互いにずれて配置されており、各アクチュエータ53a,53b,53cは、前記光軸方向から見て、対応する駆動力伝達部分47a1,47b1,47c1に部分的に重なるように配置されている。   According to the present embodiment, the driving force transmitting portions 47a1, 47b1, 47c1 that receive the driving force from the actuators 53a, 53b, 53c in the holding and moving pieces 47a, 47b, 47c are circumferential directions around the optical axis of the varifocal optical system 41. The actuators 53a, 53b, and 53c are arranged so as to partially overlap the corresponding driving force transmission portions 47a1, 47b1, and 47c1 when viewed from the optical axis direction.

本実施形態によると、撮像装置30は、位置センサ57a,57b,57cと制御装置59とを備える。   According to the present embodiment, the imaging device 30 includes position sensors 57a, 57b, 57c and a control device 59.

位置センサ57a,57b,57cは、それぞれ、複数の保持移動片47a,47b,47cに対して設けられ、対応する保持移動片47a,47b,47cの位置を検出する。この例では、位置センサ57a,57b,57cは、対応するネジ軸51a,51b,51cの回転数を、光軸方向における保持移動片47a,47b,47cの位置として検出するロータリーエンコーダである。   The position sensors 57a, 57b, and 57c are provided for the plurality of holding and moving pieces 47a, 47b, and 47c, respectively, and detect the positions of the corresponding holding and moving pieces 47a, 47b, and 47c. In this example, the position sensors 57a, 57b, and 57c are rotary encoders that detect the rotational speeds of the corresponding screw shafts 51a, 51b, and 51c as the positions of the holding and moving pieces 47a, 47b, and 47c in the optical axis direction.

制御装置59は、保持移動片47a,47b,47c毎に、検出した該保持移動片の位置に基づいてアクチュエータ53a,53b,53cを制御することにより、予め求めた設定位置まで該保持移動片47a,47b,47cを移動させて、該設定位置に該保持移動片を位置させる。   The control device 59 controls the actuators 53a, 53b, and 53c based on the detected positions of the holding movement pieces for the holding movement pieces 47a, 47b, and 47c, thereby holding the holding movement pieces 47a up to a preset position. , 47b, 47c are moved to position the holding moving piece at the set position.

制御装置59は、記憶部59aを有し、この記憶部59aに、前記各設定位置が記憶されている。   The control device 59 has a storage unit 59a, and the setting positions are stored in the storage unit 59a.

撮像装置30において、撮像素子39の受光面39aにおける観察対象部Rの結像倍率を変更または調節した(例えば、後述のステップS14とS15)後に、当該観察対象部Rを受光面39aに結像(フォーカス)させる(例えば、後述のステップS16)調節を行う。このような撮像装置30の調節方法の具体的一例を、図11のフローチャートと図6のブロック図に基づいて説明する。   In the imaging device 30, after changing or adjusting the imaging magnification of the observation target portion R on the light receiving surface 39a of the image sensor 39 (for example, steps S14 and S15 described later), the observation target portion R is imaged on the light receiving surface 39a. (Focus) (for example, step S16 described later) is adjusted. A specific example of the adjustment method of the imaging apparatus 30 will be described based on the flowchart of FIG. 11 and the block diagram of FIG.

ステップS11において、穴3cから炉内3aへ箱体5を挿入した挿入状態におけるバリフォーカル光学系41から炉内3aにおける観察対象部Rまでの距離(光路長)を予め求めておく。この距離は、バリフォーカル光学系41の基準位置から観察対象部Rまでの距離である。この基準位置は、例えば、バリフォーカル光学系41の最上流側保持移動片45dの移動可能範囲における最上流位置である。   In step S11, the distance (optical path length) from the varifocal optical system 41 to the observation target portion R in the furnace 3a in the inserted state in which the box 5 is inserted from the hole 3c into the furnace 3a is obtained in advance. This distance is a distance from the reference position of the varifocal optical system 41 to the observation target portion R. This reference position is, for example, the most upstream position in the movable range of the most upstream holding moving piece 45d of the varifocal optical system 41.

ステップS12において、ステップS11で求めた距離に対して、撮像素子39の受光面39aにおける観察対象部Rの結像倍率を予め複数定めておく。   In step S12, a plurality of imaging magnifications of the observation target portion R on the light receiving surface 39a of the image sensor 39 are determined in advance for the distance obtained in step S11.

ステップS13において、ステップS11の前記挿入状態で、受光面39aに観察対象部Rを結像させつつ、この結像倍率がステップS12で定めた値になるための各保持移動片47a,47b,47cの位置を設定位置として予め求めておく。これらの設定位置を、ステップS12で定めた各結像倍率毎に求めておく。
また、このように求めた距離(光路長)と結像倍率と各レンズ体45a,45b,45cの設定位置とを互いに関連付けた制御データを記憶部59aに記憶しておく。
In step S13, the holding moving pieces 47a, 47b, and 47c are formed so that the imaging target portion R is imaged on the light receiving surface 39a in the insertion state in step S11, and the imaging magnification becomes the value determined in step S12. Is determined in advance as a set position. These set positions are obtained for each imaging magnification determined in step S12.
In addition, control data in which the distance (optical path length), the imaging magnification, and the setting positions of the lens bodies 45a, 45b, and 45c thus obtained are associated with each other is stored in the storage unit 59a.

ステップS13に関して、図12は、ステップS11で求めた距離が3mである場合について求めた、結像倍率(受光面側焦点距離)毎の各保持移動片47a,47b,47cの設定位置を示す。図12(A)は、受光面側焦点距離が34.6mmの場合の各保持移動片47a,47b,47cの設定位置を示す。図12(B)は、受光面側焦点距離が80.0mm倍の場合の各保持移動片47a,47b,47cの設定位置を示す。図12(C)は、受光面側焦点距離が180.0mmの場合の各保持移動片47a,47b,47cの設定位置を示す。   Regarding step S13, FIG. 12 shows the set positions of the holding moving pieces 47a, 47b, and 47c for each imaging magnification (light receiving surface side focal length) obtained for the case where the distance obtained in step S11 is 3 m. FIG. 12A shows the set positions of the holding moving pieces 47a, 47b, and 47c when the light receiving surface side focal length is 34.6 mm. FIG. 12B shows the set positions of the holding moving pieces 47a, 47b, and 47c when the light receiving surface side focal length is 80.0 mm times. FIG. 12C shows the set positions of the holding moving pieces 47a, 47b, 47c when the light receiving surface side focal length is 180.0 mm.

ステップS14において、穴3cから炉内3aへ箱体5を挿入して、箱体5をステップS11における挿入状態と同じ状態にするとともに、入力装置24(図6を参照)を人が操作することにより、ステップS3で定めた複数の結像倍率のいずれかを選択する。
なお、ステップS14とステップS4における箱体5の挿入は、1つの動作である。すなわち、ステップS14において箱体5を前記挿入状態にすることにより、ステップS4において箱体5を挿入状態にすることになる。
In step S14, the box 5 is inserted from the hole 3c into the furnace interior 3a so that the box 5 is in the same state as the inserted state in step S11, and the input device 24 (see FIG. 6) is operated by a person. Thus, one of a plurality of imaging magnifications determined in step S3 is selected.
In addition, insertion of the box 5 in step S14 and step S4 is one operation. That is, by setting the box 5 to the inserted state in step S14, the box 5 is set to the inserted state in step S4.

ステップS15において、選択された結像倍率と前記制御データとに基づいて、該結像倍率に関連付けられた各保持移動片47a,47b,47cの設定位置に、それぞれ各保持移動片47a,47b,47cが位置するようにアクチュエータ53a,53b,53cを制御する。この制御は、制御装置59により行われる。制御装置59は、モータドライバ58a,58b,58cを制御することによりモータ53a,53b,53cを制御する。モータドライバ58a,58b,58cは、箱体5の外部に設けられ、モータ53a,53b,53cへ電力を供給する。   In step S15, on the basis of the selected imaging magnification and the control data, the holding and moving pieces 47a, 47b, 47b, 47b, 47c are respectively set at the set positions of the holding and moving pieces 47a, 47b and 47c associated with the imaging magnification. The actuators 53a, 53b, and 53c are controlled so that 47c is positioned. This control is performed by the control device 59. The control device 59 controls the motors 53a, 53b, and 53c by controlling the motor drivers 58a, 58b, and 58c. The motor drivers 58a, 58b, and 58c are provided outside the box 5 and supply power to the motors 53a, 53b, and 53c.

ステップS16において、観察対象部Rを受光面39aに結像させる処理を行う。すなわち、撮像装置30の撮像素子39により得た観察対象部Rの画像データをディスプレイ28(図6を参照)に表示させ、この表示に基づいて、人が指令装置26(図6を参照)を操作することにより、撮像素子39の受光面39aにおける結像状態を調整して観察対象部Rを受光面39aに結像させる。この調整で位置を調整するバリフォーカル光学系41のレンズ体は、フォーカス用レンズ体(図7の例では、レンズ体45a、45d)である。
例えば、前記制御データに誤差が存在する場合に、保持移動片47a,47d(レンズ体45a、45d)の位置を微調整することにより、観察対象部Rを前記受光面39aに正確に結像させることができる。
また、観察対象部Rに奥行があり、覗き窓5bから観察対象部Rにおける複数の局所位置までの距離が、局所位置に応じて変化する場合に、保持移動片47a,47dの位置を調整することにより、所望の局所位置を前記受光面39aに正確に結像させることができる。
また、前記挿入状態で、箱体5の軸回りに箱体5を回転させて、異なる観察対象部Rを撮像するときに、覗き窓5bから観察対象部Rまでの距離が観察対象部Rに応じて変化する場合に、保持移動片47a,47dの位置を調整することにより、各観察対象部Rを前記受光面39aに正確に結像させることができる。
In step S16, a process for forming an image of the observation target portion R on the light receiving surface 39a is performed. That is, the image data of the observation target portion R obtained by the imaging element 39 of the imaging device 30 is displayed on the display 28 (see FIG. 6), and based on this display, a person selects the command device 26 (see FIG. 6). By operating, the imaging state on the light receiving surface 39a of the image sensor 39 is adjusted, and the observation target portion R is imaged on the light receiving surface 39a. The lens body of the varifocal optical system 41 whose position is adjusted by this adjustment is a focusing lens body (lens bodies 45a and 45d in the example of FIG. 7).
For example, when there is an error in the control data, the position of the holding and moving pieces 47a and 47d (lens bodies 45a and 45d) is finely adjusted so that the observation target portion R is accurately imaged on the light receiving surface 39a. be able to.
Further, when the observation target portion R has a depth and the distances from the observation window 5b to a plurality of local positions in the observation target portion R change according to the local positions, the positions of the holding moving pieces 47a and 47d are adjusted. Thus, a desired local position can be accurately imaged on the light receiving surface 39a.
Further, when the box 5 is rotated about the axis of the box 5 in the inserted state and a different observation target part R is imaged, the distance from the observation window 5b to the observation target part R is set to the observation target part R. When changing accordingly, the positions of the holding and moving pieces 47a and 47d can be adjusted so that each observation target portion R can be accurately imaged on the light receiving surface 39a.

ステップS16に関して、上述の指令装置26を人が操作することにより、この操作に従って、モータドライバ58aを介してアクチュエータ53aを制御し、保持移動片47a,47dを他の保持移動片47b,47cに対し独立して移動させることができるようになっている。なお、指令装置26は、人に操作されることにより、アクチュエータ53a、53b、53cを互いに独立して制御し、複数の保持移動片47a,47b,47cを互いに独立して制御可能に構成されていてよい。   With respect to step S16, when the command device 26 is operated by a person, the actuator 53a is controlled via the motor driver 58a according to this operation, and the holding moving pieces 47a and 47d are moved relative to the other holding moving pieces 47b and 47c. It can be moved independently. The command device 26 is configured to be able to control the actuators 53a, 53b, 53c independently of each other and to control the plurality of holding moving pieces 47a, 47b, 47c independently of each other when operated by a person. It's okay.

以下のような場合には、上述のステップS11〜S13を複数回行う。
穴3cに挿入したときの箱体5の向きによって上記ステップS11で求める距離が大きく異なり、各向きで、炉内3aを観察する場合。
複数の炉3の穴3cに箱体5を挿入するときに、対象とする炉3によって上記ステップS11で求める距離が異なる場合。
このような場合には、異なる距離毎に、上述のステップS11〜S13を行い、その後、ステップS14では、入力装置24を人が操作することにより、これら複数の距離のいずれかを選択し、さらに、選択した距離についてステップS12で定めた複数の結像倍率のいずれかを選択する。その後、ステップS15、S16を行う。
In the following cases, the above steps S11 to S13 are performed a plurality of times.
When the distance calculated | required by said step S11 differs greatly with the direction of the box 5 when it inserts in the hole 3c, and the furnace interior 3a is observed in each direction.
When the distance calculated | required by said step S11 differs with the furnace 3 made into object, when inserting the box 5 in the hole 3c of the some furnace 3. FIG.
In such a case, the above steps S11 to S13 are performed for each different distance, and then, in step S14, one of the plurality of distances is selected by operating the input device 24, and Then, one of a plurality of imaging magnifications determined in step S12 is selected for the selected distance. Thereafter, steps S15 and S16 are performed.

ステップS15によりレーザ光が観察対象部Rに結像するように、バリフォーカル光学系41および上述の制御データを高精度に作成しておくこともできる。この場合、バリフォーカル光学系41は、ピントの調整(即ち、ステップS16)が不要になるズームレンズとして機能する。すなわち、本願において、バリフォーカル光学系41は、その焦点距離を変化させた場合に、ピントがずれる光学系だけでなく、ピントがずれないズームレンズも含む概念である。   The varifocal optical system 41 and the above-described control data can be created with high accuracy so that the laser beam forms an image on the observation target portion R in step S15. In this case, the varifocal optical system 41 functions as a zoom lens that eliminates the need for focus adjustment (ie, step S16). That is, in this application, the varifocal optical system 41 is a concept including not only an optical system that is out of focus but also a zoom lens that is not out of focus when the focal length is changed.

撮像装置30は、例えば図9(B)のように、さらに、揺動ミラー61とミラー駆動装置63を備える。   The imaging device 30 further includes a oscillating mirror 61 and a mirror driving device 63 as shown in FIG. 9B, for example.

揺動ミラー61は、箱体5内に設けられ、炉内3aから覗き窓5bを通して入射する光を、バリフォーカル光学系41へ向けて反射させる。
ミラー駆動装置63は、揺動ミラー61を揺動軸C4回りに所望の角度だけ揺動させることにより、揺動ミラー61の姿勢を調節する。ミラー駆動装置63は、図示しない制御装置により制御される。
ミラー駆動装置63は、図9(B)の例では、アクチュエータ65とネジ軸67と移動片69と案内機構71とリンク機構73とを有する。
The oscillating mirror 61 is provided in the box 5 and reflects light incident from the inside 3 a of the furnace through the observation window 5 b toward the varifocal optical system 41.
The mirror driving device 63 adjusts the posture of the oscillating mirror 61 by oscillating the oscillating mirror 61 about the oscillation axis C4 by a desired angle. The mirror driving device 63 is controlled by a control device (not shown).
In the example of FIG. 9B, the mirror drive device 63 includes an actuator 65, a screw shaft 67, a moving piece 69, a guide mechanism 71, and a link mechanism 73.

アクチュエータ65は、ネジ軸67と同軸に設けられ、ネジ軸67を回転させるモータである。
ネジ軸67は、前記光軸方向に延びており、移動片69に螺合している。
移動片69は、モータ65によりネジ軸67が回転させられると、案内機構71により案内されて光軸方向に移動させられる。
案内機構71は、この例では、箱体5に固定された固定部材75に形成された貫通孔である。貫通孔71は、固定部材75を光軸方向に貫通している。貫通孔71に移動片69が嵌合していることにより、移動片69の移動方向が光軸方向に案内される。
リンク機構73は、移動片69の直線運動を、揺動ミラー61の揺動運動に変換する。リンク機構73は、図9(C)の例では、第1リンク73aと第2リンク73bとからなる。第1リンク73aの一端部は、軸C5回りに回転可能に移動片69に結合される。第1リンク73aの他端部は、軸C6回りに回転可能に第2リンク73bの一端部に結合される。第2リンク73bの他端部は、揺動軸C4回りに回転可能になっている。第2リンク73bには揺動ミラー61が固定されている。揺動軸C4は、箱体5に固定されている。
The actuator 65 is a motor that is provided coaxially with the screw shaft 67 and rotates the screw shaft 67.
The screw shaft 67 extends in the optical axis direction and is screwed to the moving piece 69.
When the screw shaft 67 is rotated by the motor 65, the moving piece 69 is guided by the guide mechanism 71 and moved in the optical axis direction.
In this example, the guide mechanism 71 is a through hole formed in a fixing member 75 fixed to the box 5. The through hole 71 passes through the fixing member 75 in the optical axis direction. Since the moving piece 69 is fitted in the through hole 71, the moving direction of the moving piece 69 is guided in the optical axis direction.
The link mechanism 73 converts the linear motion of the moving piece 69 into the swing motion of the swing mirror 61. In the example of FIG. 9C, the link mechanism 73 includes a first link 73a and a second link 73b. One end of the first link 73a is coupled to the moving piece 69 so as to be rotatable about the axis C5. The other end of the first link 73a is coupled to one end of the second link 73b so as to be rotatable about the axis C6. The other end of the second link 73b is rotatable around the swing axis C4. A swing mirror 61 is fixed to the second link 73b. The swing shaft C4 is fixed to the box 5.

撮像装置30は、例えば図7(A)のように、光学フィルタ77とコールドフィルタ79を備える。
光学フィルタ77は、箱体5内に設けられ、撮像素子39の上流側に位置する。図7(A)の例では、光学フィルタ77は、撮像素子39とレンズ体45aとの間であって、鏡筒55の端部に位置する。光学フィルタ77は、一例では、レーザ投光装置20によるレーザ光と同じ波長の光のみを透過させるものである。代わりに、光学フィルタ77は、前記レーザ光の波長を有する光だけでなく、所望の他の波長を有する光も透過させるものであってもよい。
コールドフィルタ79は、箱体5内に設けられ、炉内3aからの熱線をカットする。図7(A)の例では、レンズ体45dの上流であって、鏡筒55の端部に位置する。
The imaging device 30 includes an optical filter 77 and a cold filter 79 as shown in FIG.
The optical filter 77 is provided in the box 5 and is located upstream of the image sensor 39. In the example of FIG. 7A, the optical filter 77 is located between the imaging element 39 and the lens body 45 a and at the end of the lens barrel 55. In one example, the optical filter 77 transmits only light having the same wavelength as the laser light from the laser projector 20. Instead, the optical filter 77 may transmit not only light having the wavelength of the laser light but also light having other desired wavelengths.
The cold filter 79 is provided in the box 5 and cuts heat rays from the furnace 3a. In the example of FIG. 7A, it is located upstream of the lens body 45d and at the end of the lens barrel 55.

上述した本発明の実施形態による撮像装置30では、以下の効果(5)〜(7)が得られる。   In the imaging device 30 according to the embodiment of the present invention described above, the following effects (5) to (7) are obtained.

(5)バリフォーカル光学系41の各保持移動片47a,47b,47cの位置調節により、撮像素子39の受光面39aに観察対象部Rを結像させつつ、結像倍率を調節できる。従って、観察対象部Rの拡大画像を得ることにより、従来と比較して、炉壁における損傷をより詳細に観察することができる。 (5) By adjusting the position of each holding and moving piece 47a, 47b, 47c of the varifocal optical system 41, the imaging magnification can be adjusted while the observation target portion R is imaged on the light receiving surface 39a of the image sensor 39. Therefore, by obtaining an enlarged image of the observation target portion R, it is possible to observe damage in the furnace wall in more detail as compared with the conventional case.

(6)各保持移動片47a,47b,47cにおいてアクチュエータ53a,53b,53cから駆動力を受ける駆動力伝達部分47a1,47b1,47c1は、バリフォーカル光学系41の光軸を回る周方向において互いにずれて配置されており、各アクチュエータ53a,53b,53cは、前記光軸方向から見て、対応する駆動力伝達部分47a1,47b1,47c1に部分的に重なるように配置されているので、箱体5の内径を小さく抑えることができる。従って、箱体5を狭い点検穴3cから炉内3aへ挿入できる。
一例として、内部の光束の最大直径が12mm程度であり、0.5インチ程度の受光面39aを持つ撮像素子39に結像でき、受光面側の焦点距離を36mm〜180mmの範囲で調整可能なバリフォーカル光学系41を用い、直径8mm程度のモータ53a,53b,53cを用いた場合に、箱体5の内径を50mm程度にすることができる。
(6) The driving force transmitting portions 47a1, 47b1, and 47c1 that receive the driving force from the actuators 53a, 53b, and 53c in the holding and moving pieces 47a, 47b, and 47c are shifted from each other in the circumferential direction around the optical axis of the varifocal optical system 41. The actuators 53a, 53b, 53c are arranged so as to partially overlap the corresponding driving force transmission portions 47a1, 47b1, 47c1 when viewed from the optical axis direction. The inner diameter can be kept small. Accordingly, the box 5 can be inserted into the furnace 3a through the narrow inspection hole 3c.
As an example, the maximum diameter of the internal luminous flux is about 12 mm, and an image can be formed on the image sensor 39 having a light receiving surface 39a of about 0.5 inches, and the focal length on the light receiving surface side can be adjusted in the range of 36 mm to 180 mm. When the varifocal optical system 41 is used and motors 53a, 53b, and 53c having a diameter of about 8 mm are used, the inner diameter of the box 5 can be set to about 50 mm.

(7)上述のように、観察対象部Rに奥行がある場合に、指令装置26を人が操作することにより、保持移動片47a,47b,47cの位置を調節することにより、観察対象部Rにおける奥行方向の所望の位置を撮像素子39の受光面39aに結像することができる。例えば、炉壁面に、配管との接続穴が形成されている場合に、当該接続穴内における所望の位置を撮像素子39の受光面39aに結像することができる。 (7) As described above, when the observation target portion R has a depth, the observation target portion R can be adjusted by adjusting the positions of the holding and moving pieces 47a, 47b, 47c by manipulating the command device 26. A desired position in the depth direction can be imaged on the light receiving surface 39 a of the image sensor 39. For example, when a connection hole for piping is formed on the furnace wall surface, a desired position in the connection hole can be imaged on the light receiving surface 39 a of the image sensor 39.

[実施例]
上述したレーザ投光装置20と撮像装置30を備える内部観察装置10を用いて、熱風炉3の内部空間3a内側の観察対象部Rを観察した結果について説明する。
[Example]
The result of observing the observation target portion R inside the internal space 3a of the hot stove 3 using the internal observation device 10 including the laser projection device 20 and the imaging device 30 described above will be described.

(使用装置の条件)
使用したレーザ:YAGレーザの第2高調波(波長532nm)
観察対象部Rにおけるレーザ強度:0.7W/cm
撮像素子39:CCD
箱体5の内径:50mm
光学フィルタ77:波長が532nmの光を主に透過させる透過フィルタ
(Conditions of equipment used)
Laser used: Second harmonic of YAG laser (wavelength 532 nm)
Laser intensity at the observation target portion R: 0.7 W / cm 2
Image sensor 39: CCD
Inner diameter of box 5: 50 mm
Optical filter 77: a transmission filter that mainly transmits light having a wavelength of 532 nm

(観察対象部の位置)
観察対象部Rとして、箱体5から3mの位置にある炉壁3bと、箱体5から13mの位置にある連絡管の内面とを選んだ。連絡管は、炉壁3bに形成された接続穴に接続されている配管である。
(Location of observation target)
As the observation target portion R, the furnace wall 3b located 3 m from the box 5 and the inner surface of the connecting pipe located 13 m from the box 5 were selected. The connecting pipe is a pipe connected to a connection hole formed in the furnace wall 3b.

図13は、上述した使用装置の条件で上述の観察対象部の位置を本発明の実施形態の内部観察装置10により撮像した画像(この図の本発明の場合)と、比較例により得た画像を示す。   FIG. 13 shows an image (in the case of the present invention in this figure) obtained by imaging the position of the above-described observation target portion with the internal observation apparatus 10 according to the embodiment of the present invention under the conditions of the above-described device used, and an image obtained by a comparative example. Indicates.

比較例では、次の条件で図13の画像を得た。
比較例において、レーザ光を投光する光学系と撮像装置の光学系は、箱体5から3mの位置に固定焦点を有する。比較例では、観察対象部Rにおけるレーザ強度は、観察対象部Rが箱体5から3mの位置にある炉壁3bである場合には、上述と同じであるが、観察対象部Rが箱体5から13mの位置にある連絡管の内面である場合には、前記固定焦点のため低下している。比較例において、それ以外の点は上述した本発明の場合と同じである。
In the comparative example, the image of FIG. 13 was obtained under the following conditions.
In the comparative example, the optical system that projects laser light and the optical system of the imaging apparatus have a fixed focus at a position 3 m from the box 5. In the comparative example, the laser intensity in the observation target portion R is the same as described above when the observation target portion R is the furnace wall 3b located at a position 3 m from the box body 5, but the observation target portion R is in the box shape. In the case of the inner surface of the connecting pipe at a position of 5 to 13 m, it is lowered due to the fixed focus. In the comparative example, the other points are the same as in the case of the present invention described above.

図13から分かるように、観察対象部Rまでの距離が3mの場合には、本発明と比較例の両方において明瞭な画像が得られる。一方、観察対象部Rまでの距離が13mの場合には、本発明においては明瞭な画像が得られるが、比較例で得た画像は、焦点が合っておらず不明瞭である。   As can be seen from FIG. 13, when the distance to the observation target portion R is 3 m, a clear image can be obtained in both the present invention and the comparative example. On the other hand, when the distance to the observation target portion R is 13 m, a clear image is obtained in the present invention, but the image obtained in the comparative example is not focused and is unclear.

本発明は上述した実施の形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更を加え得ることは勿論である。例えば、以下のように変更してもよい。以下で述べない点は、上述と同じであってもよいし、適宜変更してもよい。   The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various changes can be made without departing from the scope of the present invention. For example, you may change as follows. The points not described below may be the same as described above, or may be changed as appropriate.

上述では、内部空間形成体3は炉であり、内部観察装置10は炉内観察装置であったが、内部空間形成体3は、他のもの(例えば、容器)であってもよい。
なお、本発明の撮像装置30を備えた内部観察装置10は、内部空間形成体3内の冷間観察でも熱間観察にも使用可能であるが、内部が1100℃以上になっており輻射により発光している熱風炉や加熱炉などの炉内の熱間観察に特に適している。すなわち、内部が1100℃以上の炉内の観察対象部に対しレーザ投光装置20によりレーザ光を照射する場合に、当該レーザ照射領域において、レーザ投光装置20が照射するレーザ光の強度(単位面積当たりのレーザ光のエネルギー)を、輻射光の強度(単位面積当たりの輻射光の放出エネルギー)以上にすることができ、これにより、当該観察対象部のより鮮明な画像を撮像装置30で獲得することができる。
In the above description, the internal space forming body 3 is a furnace, and the internal observation device 10 is an in-furnace observation device. However, the internal space forming body 3 may be another (for example, a container).
The internal observation device 10 provided with the imaging device 30 of the present invention can be used for both the cold observation and the hot observation in the internal space forming body 3, but the inside is 1100 ° C. or higher and the radiation is increased. It is particularly suitable for hot observation in a furnace such as a hot stove or heating furnace that emits light. That is, when the laser projection device 20 irradiates the observation target portion in the furnace having an interior of 1100 ° C. or higher with the laser projection device 20, the intensity (unit) of the laser beam emitted by the laser projection device 20 in the laser irradiation region The energy of the laser light per area) can be made higher than the intensity of the radiant light (radiation light emission energy per unit area), thereby obtaining a clearer image of the observation target portion with the imaging device 30. can do.

揺動ミラー23,61の代わりに、他の方式で駆動されるミラーを用いてもよい。また、ミラーの個数は任意であってよい。   Instead of the oscillating mirrors 23 and 61, a mirror driven by another method may be used. Further, the number of mirrors may be arbitrary.

揺動ミラー23,61を省略してもよい。この場合は、投光窓5aまたは覗き窓5bは、バリフォーカル光学系の光軸の延長線上に位置する。   The oscillating mirrors 23 and 61 may be omitted. In this case, the projection window 5a or the observation window 5b is located on an extension line of the optical axis of the varifocal optical system.

図1では、レーザ投光装置20と撮像装置30を直列に配置しているが、レーザ投光装置20と撮像装置30を並列に配置してもよい。例えば、箱体5を炉内3aへ挿入できる長さが制限されている場合には、レーザ投光装置20と撮像装置30を並列に配置してもよい。   In FIG. 1, the laser projector 20 and the imaging device 30 are arranged in series. However, the laser projector 20 and the imaging device 30 may be arranged in parallel. For example, when the length in which the box 5 can be inserted into the furnace 3a is limited, the laser projector 20 and the imaging device 30 may be arranged in parallel.

レーザ投光装置20は、箱体5の内部から観察対象部Rにレーザ光を照射するものであればよく、上述したバリフォーカル光学系を有していなくてもよい。   The laser projection device 20 may be any device that irradiates the observation target portion R with laser light from the inside of the box 5 and may not have the varifocal optical system described above.

レーザ投光装置20のバリフォーカル系7における、互いに独立して移動可能なレンズ体の数は、バリフォーカル光学系7より上流側でのレーザ光を観測対象部Rで結像させつつ、観察対象部Rにおけるレーザ光の照射範囲(結像サイズ)を調節することができる数であればよい。   In the varifocal system 7 of the laser projector 20, the number of lens bodies that can move independently from each other is such that the observation target R forms an image of the laser beam upstream of the varifocal optical system 7, and the object to be observed. Any number that can adjust the irradiation range (imaging size) of the laser beam in the portion R may be used.

撮像装置30のバリフォーカル光学系41における、互いに独立して移動可能なレンズ体の数は、前記画角を変化させつつ、観察対象部Rにおける各位置からの光を前記受光面39aに結像させることができる数であればよい。   The number of lens bodies that can move independently of each other in the varifocal optical system 41 of the image pickup device 30 changes the angle of view and forms light from each position in the observation target portion R on the light receiving surface 39a. Any number can be used.

制御装置22と指令装置26のうち一方のみを設けてもよい。また、制御装置59と指令装置26のうち一方のみを設けてもよい。   Only one of the control device 22 and the command device 26 may be provided. Further, only one of the control device 59 and the command device 26 may be provided.

上述の実施形態では、レーザ投光装置20において、バリフォーカル光学系7の光軸方向に互いに独立して移動可能なレンズ体の数は、3つであったが、本発明はこれに限定されない。すなわち、本発明によると、バリフォーカル光学系7において、その光軸方向に互いに独立して移動可能なレンズ体の数は、2つ以上であればよく、各レンズ体に組み込むレンズ12の種類や数に応じて異なる。   In the above-described embodiment, the number of lens bodies that can move independently from each other in the optical axis direction of the varifocal optical system 7 in the laser projector 20 is three, but the present invention is not limited to this. . That is, according to the present invention, in the varifocal optical system 7, the number of lens bodies that can be moved independently of each other in the optical axis direction may be two or more. It depends on the number.

上述の実施形態では、撮像装置30において、バリフォーカル光学系41の光軸方向に互いに独立して移動可能なレンズ体の数は、一体で移動する光軸方向後端のレンズ体45aと光軸方向先端のレンズ体45dを除いて、2つであったが、本発明はこれに限定されない。すなわち、本発明によると、一体で移動する光軸方向後端のレンズ体45aと光軸方向先端のレンズ体45dを設けた場合に、バリフォーカル光学系41において、これらのレンズ体45a、45d以外に、その光軸方向に互いに独立して移動可能なレンズ体の数は、2つ以上であればよく、各レンズ体に組み込むレンズ46の種類や数に応じて異なる。   In the above-described embodiment, the number of lens bodies that can move independently of each other in the optical axis direction of the varifocal optical system 41 in the imaging device 30 is the same as the lens body 45a at the rear end in the optical axis direction and the optical axis. Except for the lens body 45d at the tip in the direction, the number is two, but the present invention is not limited to this. That is, according to the present invention, when the lens body 45a at the rear end in the optical axis direction and the lens body 45d at the front end in the optical axis direction are provided to move together, the varifocal optical system 41 other than these lens bodies 45a and 45d. In addition, the number of lens bodies that can move independently of each other in the optical axis direction only needs to be two or more, and differs depending on the type and number of lenses 46 incorporated in each lens body.

上述の実施形態では、撮像装置30において、一体で移動する光軸方向後端のレンズ体45aと光軸方向先端のレンズ体45dが、観察対象部Rを受光面39aに結像させる機能(フォーカス機能)を有し、他のレンズ体45b、45cが、撮像装置30の画角を変化させる機能(ズーム機能)を有していたが、本発明はこれに限定されない。すなわち、フォーカス機能を有するレンズ体45a、45dを移動させずに静止したレンズ体とし、撮像素子39を、バリフォーカル光学系41の光軸方向に移動可能にしてもよい。この場合、バリフォーカル光学系41において、その光軸方向に互いに独立して移動可能なレンズ体の数は、2つ以上であればよい。また、この場合、撮像素子39を移動させることにおいて、ネジ軸51aは、上述の保持移動片47aに螺合する代わりに、撮像素子39に結合され撮像素子39を保持する素子保持片(図示せず)に螺合し、モータ53aとネジ軸51aと位置センサ57aは、撮像素子39に合わせた光軸方向位置に設けられる。さらに、この場合、撮像素子39の移動範囲全体が、鏡筒55の軸方向に関して鏡筒55内にある場合には、案内機構49aは、鏡筒55の長孔であってよく、撮像素子39の移動範囲全体が、鏡筒55の軸方向に関して鏡筒55の外にある場合には、案内機構49aは、バリフォーカル光学系41の光軸方向に延びるガイドバーなどの他の手段で構成され、他の点は、上述と同様である。例えば、制御装置59は、ステップS15において、上述のように前記制御データに基づいてモータ53a,53b,53cを制御する。   In the above-described embodiment, in the imaging device 30, the function (focusing function) of the observation target portion R being focused on the light receiving surface 39a by the lens body 45a at the rear end in the optical axis direction and the lens body 45d at the front end in the optical axis direction that move together. The other lens bodies 45b and 45c have the function of changing the angle of view of the imaging device 30 (zoom function), but the present invention is not limited to this. That is, the lens bodies 45a and 45d having a focus function may be made stationary lens bodies without moving, and the image sensor 39 may be movable in the optical axis direction of the varifocal optical system 41. In this case, in the varifocal optical system 41, the number of lens bodies that can move independently of each other in the optical axis direction may be two or more. In this case, in moving the image sensor 39, the screw shaft 51 a is coupled to the image sensor 39 and holds the image sensor 39 (not shown) instead of being screwed to the above-described holding and moving piece 47 a. The motor 53a, the screw shaft 51a, and the position sensor 57a are provided at positions in the optical axis direction that match the image sensor 39. Further, in this case, when the entire moving range of the image sensor 39 is within the lens barrel 55 with respect to the axial direction of the lens barrel 55, the guide mechanism 49 a may be a long hole of the lens barrel 55. When the entire movement range is outside the lens barrel 55 with respect to the axial direction of the lens barrel 55, the guide mechanism 49a is configured by other means such as a guide bar extending in the optical axis direction of the varifocal optical system 41. Other points are the same as described above. For example, in step S15, the control device 59 controls the motors 53a, 53b, and 53c based on the control data as described above.

上述の実施形態では、撮像装置30において、レンズ体45a、45dは一体で移動したが、このような一体で移動するレンズ体45a、45dを省略してもよい。この場合、撮像装置30のバリフォーカル光学系41において、その光軸方向に互いに独立して移動可能なレンズ体の数は、2つ以上であればよく、各レンズ体に組み込むレンズ46の種類や数に応じて異なる。   In the above-described embodiment, in the imaging device 30, the lens bodies 45a and 45d are moved together. However, the lens bodies 45a and 45d that move together may be omitted. In this case, in the varifocal optical system 41 of the imaging device 30, the number of lens bodies that can be moved independently of each other in the direction of the optical axis may be two or more. It depends on the number.

3 炉(内部空間形成体)、3a 炉内、3b 炉壁、3c 炉壁の穴、5 箱体、5a 投光窓、5b 覗き窓、7 バリフォーカル光学系、8 光ファイバ、8a 光ファイバ端面、9 駆動装置、10 内部観察装置、11a,11b,11c レンズ体、12 レンズ、13a,13b,13c 保持移動片、15 案内機構、17a,17b,17c ネジ軸、18a,18b,18c モータドライバ、19a,19b,19c アクチュエータ、20 レーザ投光装置、21a,21b,21c 位置センサ、22 制御装置、22a 記憶部、23 揺動ミラー、24 入力装置、25 ミラー駆動装置、26 指令装置、27 アクチュエータ、29 ネジ軸、30 撮像装置、31 移動片、33 案内機構、34 固定部材、35 リンク機構、35a 第1リンク、35b 第2リンク、39 撮像素子、41 バリフォーカル光学系、43 駆動装置、45a,45b,45c,45d レンズ体、46 レンズ、47a,47b,47c 保持移動片、48 連結部材、49a,49b,49c 案内機構(長孔)、51a,51b,51c ネジ軸,53a,53b,53c アクチュエータ、55 鏡筒、57a,57b,57c 位置センサ、58a,58b,58c モータドライバ、59 制御装置、59a 記憶部、61 揺動ミラー、63 ミラー駆動装置、65 アクチュエータ、67 ネジ軸、69 移動片、71 案内機構、73 リンク機構、75 固定部材、77 光学フィルタ,79 コールドフィルタ、R 観察対象部

3 Furnace (internal space forming body), 3a In the furnace, 3b Furnace wall, 3c Hole in the furnace wall, 5 Box, 5a Projection window, 5b Viewing window, 7 Varifocal optical system, 8 Optical fiber, 8a End face of optical fiber , 9 Driving device, 10 Internal observation device, 11a, 11b, 11c Lens body, 12 Lens, 13a, 13b, 13c Holding and moving piece, 15 Guide mechanism, 17a, 17b, 17c Screw shaft, 18a, 18b, 18c Motor driver, 19a, 19b, 19c Actuator, 20 Laser projector, 21a, 21b, 21c Position sensor, 22 Control device, 22a Storage unit, 23 Swing mirror, 24 Input device, 25 Mirror drive device, 26 Command device, 27 Actuator, 29 screw shaft, 30 imaging device, 31 moving piece, 33 guide mechanism, 34 fixing member, 35 link mechanism, 35a first link, 5b Second link, 39 Image sensor, 41 Varifocal optical system, 43 Drive device, 45a, 45b, 45c, 45d Lens body, 46 Lens, 47a, 47b, 47c Holding moving piece, 48 Connecting member, 49a, 49b, 49c Guide mechanism (long hole), 51a, 51b, 51c Screw shaft, 53a, 53b, 53c Actuator, 55 Lens barrel, 57a, 57b, 57c Position sensor, 58a, 58b, 58c Motor driver, 59 Control device, 59a Storage unit, 61 oscillating mirror, 63 mirror driving device, 65 actuator, 67 screw shaft, 69 moving piece, 71 guide mechanism, 73 link mechanism, 75 fixing member, 77 optical filter, 79 cold filter, R observation target part

Claims (7)

内部空間を有する内部空間形成体の壁に設けられた穴から内部空間形成体内に挿入される箱体を備え、該箱体に設けられた覗き窓から内部空間形成体内側の観察対象部を撮像する撮像装置であって、
前記箱体の内部に設けられ、観察対象部からの受光に基づいて画像データを生成する撮像素子と、
前記箱体の内部に設けられ、前記撮像素子の受光面に観察対象部を結像させるバリフォーカル光学系と、を備え、
前記バリフォーカル光学系は、直列に配置された複数のレンズ体を有し、各レンズ体は、観察対象部からの光が通過する1つまたは複数のレンズと、該1つまたは複数のレンズを保持するとともに前記バリフォーカル光学系の光軸方向に移動可能な保持移動片と、を有し、
少なくとも2つの前記保持移動片は、バリフォーカル光学系の光軸方向に互いに独立して移動可能な保持移動片であり、
前記箱体の内部に設けられ、前記少なくとも2つの保持移動片を互いに独立して前記光軸方向に移動させることにより、バリフォーカル光学系による前記受光面での観察対象部の結像倍率を調節する駆動装置を備え、
該駆動装置は、
前記少なくとも2つの保持移動片に対してそれぞれ設けられ、バリフォーカル光学系の光軸方向に、対応する保持移動片を駆動するアクチュエータを有し、
前記少なくとも2つの保持移動片において対応する前記アクチュエータからそれぞれ駆動力を受ける駆動力伝達部分は、バリフォーカル光学系の光軸を回る周方向において互いにずれて配置されており、各アクチュエータは、前記光軸方向から見て、対応する前記駆動力伝達部分に重なるように配置されている、ことを特徴とする撮像装置。
A box that is inserted into the internal space forming body through a hole provided in the wall of the internal space forming body having the internal space is provided, and an observation target portion inside the internal space forming body is imaged from a viewing window provided in the box An imaging device that
An image sensor provided inside the box and generating image data based on light received from the observation target part;
A varifocal optical system that is provided inside the box and forms an observation target portion on the light receiving surface of the imaging device;
The varifocal optical system has a plurality of lens bodies arranged in series, and each lens body includes one or a plurality of lenses through which light from an observation target portion passes, and the one or a plurality of lenses. Holding and moving piece that is movable and movable in the optical axis direction of the varifocal optical system,
At least two of the holding and moving pieces are holding and moving pieces that can move independently of each other in the optical axis direction of the varifocal optical system,
The imaging magnification of the observation target portion on the light receiving surface by the varifocal optical system is adjusted by moving the at least two holding and moving pieces in the optical axis direction independently of each other provided in the box. A drive device for
The drive device
An actuator that is provided for each of the at least two holding and moving pieces, and that drives the corresponding holding and moving pieces in the optical axis direction of the varifocal optical system;
The driving force transmitting portions that receive driving force from the corresponding actuators in the at least two holding moving pieces are arranged so as to be shifted from each other in the circumferential direction around the optical axis of the varifocal optical system. An imaging apparatus, wherein the imaging apparatus is disposed so as to overlap with the corresponding driving force transmission portion when viewed from the axial direction.
前記少なくとも2つの保持移動片に対してそれぞれ設けられ、対応する保持移動片の位置を検出する位置センサと、
前記少なくとも2つの保持移動片の各々について、検出した該保持移動片の位置に基づいてアクチュエータを制御することにより、予め定めた設定位置に該保持移動片を移動させる制御装置と、を備え、
前記箱体を前記穴から内部空間形成体内へ挿入した状態において、前記バリフォーカル光学系から内部空間形成体内側の観察対象部までの既知の距離に対して、複数の前記結像倍率が予め定められており、
前記結像倍率毎に、該結像倍率を得るための各保持移動片の位置が、前記設定位置として予め求められて前記制御装置の記憶部に記憶されている、ことを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。
A position sensor provided for each of the at least two holding and moving pieces, and detecting a position of the corresponding holding and moving piece;
For each of the at least two holding and moving pieces, a control device that moves the holding and moving piece to a predetermined set position by controlling an actuator based on the detected position of the holding and moving piece, and
In a state where the box is inserted from the hole into the internal space formation body, a plurality of the imaging magnifications are predetermined with respect to a known distance from the varifocal optical system to the observation target portion inside the internal space formation body. And
The position of each holding moving piece for obtaining the imaging magnification for each imaging magnification is obtained in advance as the set position and stored in a storage unit of the control device. The imaging apparatus according to 1.
前記駆動装置は、
前記少なくとも2つの保持移動片を光軸方向に案内するように該保持移動片に係合する案内機構と、
前記少なくとも2つの保持移動片に対してそれぞれ設けられ、前記光軸方向に延び、対応する保持移動片に螺合するネジ軸と、を有し、
前記各アクチュエータは、対応する前記ネジ軸を回転させることにより、前記案内機構の案内で、対応する前記保持移動片を光軸方向に移動させるモータである、ことを特徴とする請求項1または2に記載の撮像装置。
The driving device includes:
A guide mechanism for engaging the holding and moving piece so as to guide the at least two holding and moving pieces in the optical axis direction;
A screw shaft provided for each of the at least two holding and moving pieces, extending in the optical axis direction, and screwed into the corresponding holding and moving piece;
3. The motor according to claim 1, wherein each of the actuators is a motor that moves the corresponding holding moving piece in the optical axis direction by guiding the guide mechanism by rotating the corresponding screw shaft. The imaging device described in 1.
前記箱体内に設けられ、前記各レンズを内部に収容する鏡筒を備え、
前記鏡筒の側壁には、軸方向に延びる複数の長孔が形成されており、
前記複数の長孔は、それぞれ、前記少なくとも2つの保持移動片にそれぞれ係合する前記案内機構として形成されている、ことを特徴とする請求項3に記載の撮像装置。
Provided in the box, provided with a lens barrel that accommodates each lens inside,
A plurality of elongated holes extending in the axial direction are formed on the side wall of the barrel,
The imaging device according to claim 3, wherein each of the plurality of elongated holes is formed as the guide mechanism that engages with the at least two holding and moving pieces.
前記少なくとも2つの保持移動片の各々は、前記鏡筒内において前記レンズ体に結合しており、前記鏡筒内から前記長孔を通って鏡筒外まで延びており、鏡筒外において前記ネジ軸と螺合している、ことを特徴とする請求項4に記載の撮像装置。   Each of the at least two holding and moving pieces is coupled to the lens body in the lens barrel, extends from the lens barrel through the elongated hole to the outside of the lens barrel, and the screw outside the lens barrel. The imaging apparatus according to claim 4, wherein the imaging apparatus is screwed with a shaft. 前記画像データを表示するディスプレイと、
人に操作されることにより、前記各アクチュエータを互いに独立して制御可能な指令装置と、を備える、ことを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の撮像装置。
A display for displaying the image data;
The imaging apparatus according to claim 1, further comprising: a command device capable of controlling the actuators independently of each other by being operated by a person.
請求項1〜6のいずれか一項に記載の撮像装置を用いた内部観察方法であって、
(A)前記箱体を内部空間形成体内に挿入し、
(B)前記観察対象部を、撮像装置により撮像してディスプレイに表示させ、
(C)前記表示されている観察対象部を、前記撮像素子の受光面に結像させるように、前記レンズ体の位置を調整する、ことを特徴とする内部観察方法。

An internal observation method using the imaging device according to any one of claims 1 to 6,
(A) inserting the box into the internal space forming body,
(B) The observation target part is imaged by an imaging device and displayed on a display;
(C) An internal observation method, wherein the position of the lens body is adjusted so that the displayed observation target portion is imaged on a light receiving surface of the imaging device.

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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH04254809A (en) * 1991-02-07 1992-09-10 Canon Inc Lens position adjusting device
JP2006250739A (en) * 2005-03-11 2006-09-21 Hitachi High-Technologies Corp Foreign substance defect inspection method and its device
JP2010133950A (en) * 2008-11-10 2010-06-17 Ihi Inspection & Instrumentation Co Ltd Device and method for monitoring interior of furnace

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04254809A (en) * 1991-02-07 1992-09-10 Canon Inc Lens position adjusting device
JP2006250739A (en) * 2005-03-11 2006-09-21 Hitachi High-Technologies Corp Foreign substance defect inspection method and its device
JP2010133950A (en) * 2008-11-10 2010-06-17 Ihi Inspection & Instrumentation Co Ltd Device and method for monitoring interior of furnace

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