JP5871677B2 - 耐放射線カメラ - Google Patents

Description

本発明は、放射線を有する環境下で適正に撮影することができる耐放射線カメラに関するものである。

例えば、加圧水型原子炉（ＰＷＲ：Pressurized Water Reactor）を有する原子力発電プラントは、軽水を原子炉冷却材及び中性子減速材として使用し、原子炉の炉心全体にわたって沸騰しない高温高圧水とし、この高温高圧水を蒸気発生器に送って熱交換により蒸気を発生させ、この蒸気をタービン発電機へ送って発電するものである。そして、蒸気発生器は、原子炉からの高温高圧の一次冷却水の熱を二次冷却水に伝え、二次冷却水で水蒸気を発生させるものである。

このような原子力発電プラントにて、原子炉内部を点検するために、内部をカメラにより撮影することが行われる。この場合、原子炉内部は高い放射線環境下にあることから、一般的なカメラによる撮影が困難であり、専用のカメラ、つまり、耐放射線カメラが必要となる。

従来の耐放射線カメラとしては、例えば、下記特許文献に記載されたものがある。特許文献１に記載された監視装置は、放射線遮蔽部材で形成されたハウジングを有し、このハウジングにリレーレンズ系と光路変換器とカメラとを内蔵したものである。また、特許文献２に記載されたカメラ装置は、カメラ本体を放射線から遮蔽する放射線遮蔽手段と、カメラの前面側に放射線遮断機能を有する光透過手段とを設けたものである。

実開昭６４−００００９８号公報 特開２００２−０７１８７６号公報

特許文献１の監視装置は、ハウジングが放射線遮蔽部材で形成されているものの、開口した光導入孔に対してレンズやリレーレンズ系が配置されており、この光導入孔から進入した放射線によりこのレンズやリレーレンズ系が変色してしまい、高精度な撮影を行うことが困難となる。また、特許文献２のカメラ装置は、光透過手段として鉛レンズを設けることで放射線に対する変色を抑制することができるものの、鉛レンズは高価であると共に、鉛が人体に悪影響を及ぼす材料であり、健康被害が発生するおそれがある。

本発明は、上述した課題を解決するものであり、高精度な撮影を可能とする耐放射線カメラを提供することを目的とする。

上記の目的を達成するための本発明の耐放射線カメラは、放射線遮蔽部材からなるハウジングと、前記ハウジングに設けられて先端部が開口する光導入路と、前記光導入路の後端部に設けられる金属製ミラーと、前記金属製ミラーの反射光を集束させる光学レンズと、前記光学レンズで集束させた光が入光する撮像素子と、を有することを特徴とするものである。

従って、ハウジングの光導入路から進入した光は、金属製ミラーにより反射され、光学レンズで集束されてから撮像素子に入り、電気信号に変換される。このとき、光と共に光導入路に進入した放射線は、金属製ミラーに照射されるが、そのまま直進してハウジングにより減衰されることとなり、金属製ミラーに影響を及ぼすことはなく、十分な機能を発揮することができ、また、光学レンズや撮像素子が放射線からの直接的な曝露が軽減され、その損傷が防止されることとなり、高精度な撮影を可能とすることができる。

本発明の耐放射線カメラでは、前記金属製ミラーと前記光学レンズとの間に放射線雰囲気を遮断するカバーが設けられることを特徴としている。

従って、カバーにより外部の放射線雰囲気、つまり、放射能を帯びた塵や埃などのハウジング内への侵入が防止され、光学レンズや撮像素子の損傷を防止することができる。

本発明の耐放射線カメラでは、前記光導入路の入光軸と前記撮像素子における入光軸が略直角に配置されることを特徴としている。

従って、外部の放射線は、ハウジングにより全て減衰することは困難であるが、光導入路の光軸に対して撮像素子における入光軸が略直角に配置されることで、ハウジングを通過した放射線が撮像素子の入光面に入ることはなく、撮像素子の耐久性を向上することができる。

本発明の耐放射線カメラでは、前記光導入路を加熱する加熱装置が設けられることを特徴としている。

従って、加熱装置により光導入路が加熱されることで、金属製ミラーへの水分付着や結露の発生を防止することができる。

本発明の耐放射線カメラでは、少なくとも前記光学レンズ、前記撮像素子、該撮像素子を駆動する駆動回路が一体化され、前記ハウジングに配置されることを特徴としている。

従って、光学レンズと撮像素子と駆動回路が一体化されることで、組付性を向上することができる。

本発明の耐放射線カメラによれば、光導入路を有するハウジングと、光導入路の後端部に設けられる金属製ミラーと、金属製ミラーの反射光を集束させる光学レンズと、光学レンズで集束させた光が入光する撮像素子とを設けるので、光と共に光導入路に進入した放射線は、金属製ミラーに照射されるが、そのまま直進してハウジングにより減衰されることとなり、金属製ミラーに影響を及ぼすことはなく、十分な機能を発揮することができ、また、光学レンズや撮像素子が放射線からの直接的な曝露が軽減され、その損傷が防止されることとなり、高精度な撮影を可能とすることができる。

図１は、本発明の一実施例に係る耐放射線カメラを表す断面図である。 図２は、本実施例の耐放射線カメラを表す図１のII−II断面図である。

以下に添付図面を参照して、本発明の耐放射線カメラの好適な実施例を詳細に説明する。なお、この実施例により本発明が限定されるものではなく、また、実施例が複数ある場合には、各実施例を組み合わせて構成するものも含むものである。

図１は、本発明の一実施例に係る耐放射線カメラを表す断面図、図２は、本実施例の耐放射線カメラを表す図１のII−II断面図である。

図１及び図２に示すように、本実施例の耐放射線カメラ１０において、ハウジング１１は、放射線遮蔽部材（例えば、遮蔽性能の高いタングステン合金）により形成されており、左右のハウジング本体１１ａ，１１ｂが組み合わされて中空形状に構成されている。このハウジング１１は、前部に光導入路１２が形成されている。この光導入路１２は、円形断面をなして所定の長さを有する孔であり、先端部がハウジング１１の前端面から開口している。

また、ハウジング１１は、光導入路１２の後端部に連通する光反射路１３が形成されている。この光反射路１３は、円形断面をなして所定の長さを有する孔であり、先端部（上端部）が光導入路１２に連通し、後端部（下端部）が閉塞されている。この場合、光導入路１２の軸中心Ｏ１と光反射路１３の軸中心Ｏ２とは、略９０度の角度で交差している。

光導入路１２は、その後端部に金属製ミラー（金属プリズムミラー）１４が固定されている。この金属製ミラー１４は、例えば、ステンレス鋼板の表面を研磨加工することで鏡面としたり、板材の表面に金属を蒸着塗装して鏡面としたりすればよい。また、金属製ミラー１４は、光導入路１２の軸中心Ｏ１に沿って平行に入射した光を９０度（略直角）の角度で下方に反射し、光反射路１３の軸中心Ｏ２に沿って導くことができる。この金属製ミラー１４は、光導入路１２を介して外部に露出するものの、放射線による劣化がほとんどない。

光反射路１３は、光学レンズ１５が固定ねじ１６により固定されている。この光学レンズ１５は、一つまたは複数のレンズの集合体であり、金属製ミラー１４からの反射光を集束することができる。また、光反射路１３は、金属製ミラー１４と光学レンズ１５との間にカバー１７が固定されている。このカバー１７は、例えば、石英ガラスにより形成されており、反射光が透過可能である一方、放射線雰囲気を遮断することができる。即ち、本実施例の耐放射線カメラ１０を放射線雰囲気下で使用すると、空気中にある放射性物質が付着した塵や埃などがハウジング１１の光導入路１２に入り込む。カバー１７は、この放射性物質が付着した塵や埃などがハウジング１１の光学レンズ１５が配置された光反射路１３への侵入を防止することができる。また、カバー１７は、光反射路１３への空気中の水分（湿気）の侵入を防止することができると共に、空気断熱により後述する半導体イメージセンサ１８や回路基板１９における損傷を防止することができる。

また、光反射路１３は、下部に撮像素子としての半導体イメージセンサ１８が固定されている。この半導体イメージセンサ１８は、例えば、光学レンズ１５により集束された光の焦点位置に配置されて入光可能となっている。この場合、半導体イメージセンサ１８としては、例えば、ＣＣＤイメージセンサ、ＣＭＯＳイメージセンサなどが適用される。また、撮像素子としては、半導体イメージセンサ１８に限らず、例えば、撮像管式としてビジコンやカルニコンなどを適用してもよい。そして、半導体イメージセンサ１８は、これを駆動する駆動回路及び信号を伝送するための伝送回路などが設けられた回路基板１９が接続されている。

従って、光導入路１２に入射した光は、金属製ミラー１４により９０度に反射され、光反射路１３に導かれ、光学レンズ１５により集束された後、半導体イメージセンサ１８に入光する。即ち、半導体イメージセンサ１８と回路基板１９をそれぞれ光導入路１２の軸中心Ｏ１に沿って配置することで、光導入路１２の光軸と半導体イメージセンサ１８における入光軸が略直角に配置されることとなる。

この光学レンズ１５、半導体イメージセンサ１８、回路基板１９は、一体化された状態でハウジング１１に配置されている。即ち、光学レンズ１５と半導体イメージセンサ１８と回路基板１９は、ユニット２０に一体に組付けられており、光学レンズ１５と半導体イメージセンサ１８と回路基板１９が組付けられたユニット２０は、ハウジング１１に固定されている。この場合、左右のハウジング本体１１ａ，１１ｂは、その間にユニット２０を配置し、この左右のハウジング本体１１ａ，１１ｂによりユニット２０を挟持した状態で、図示しない固定ボルトにより固定されている。なお、ハウジング１１を左右のハウジング本体１１ａ，１１ｂから構成せずに、後部に取付用の凹部を形成しておき、この凹部にユニット２０を挿入してから固定ボルトにより固定してもよい。また、ユニット２０は、ハウジング１１と同様に、放射線遮蔽部材により構成されることが望ましい。

また、ハウジング１１は、光導入路１２を加熱する加熱装置としての電気ヒータ２１が複数設けられている。この電気ヒータ２１は、棒状をなし、ハウジング１１における光導入路１２の周囲、上方及び下方、左方及び右方に配置され、周方向に均等間隔となっている。この電気ヒータ２１は、ハウジング１１を介して光導入路１２を加熱することで、この光導入路１２内の空気を加熱し、空気中の水分の蒸発による金属製ミラー１４への水滴の付着を防止することができる。また、ハウジング１１と共に金属製ミラー１４、光学レンズ１５、カバー１７が加熱されることで、これらへの結露の発生を抑制することができる。

なお、本実施例では、加熱装置として複数の電気ヒータ２１を設けたが、その数に限定されるものではない。また、電気ヒータ２１を棒状としたが、この形状に限らず、例えば、シート形状として光導入路１２の周囲に配置してもよい。

そして、ハウジング１１は、後部に支持板２２が固定されており、この支持板２２にカメラコネクタ２３が固定されており、回路基板１９とカメラコネクタ２３とがケーブル２４により接続されている。また、支持板２２にヒータコネクタ２５が固定されており、各電気ヒータ２１とヒータコネクタ２５がケーブル２６により接続されている。そして、カメラコネクタ２３は、図示しない伝送ケーブルが接続可能であり、ヒータコネクタ２５は、図示しない電源ケーブルが接続可能となっている。

ここで、このように構成された本実施例の耐放射線カメラ１０を放射線雰囲気下で使用した場合の作用について説明する。

耐放射線カメラ１０は、例えば、図示しない作業アーム（作業ロボット）の先端部に支持され、光導入路１２が撮像対象物に向けられる。すると、耐放射線カメラ１０は、光導入路１２に撮像対象物からの光が入射すると共に、放射線が入射する。このとき、光導入路１２に入射した光は、金属製ミラー１４により９０度に反射され、光反射路１３に導かれ、光学レンズ１５により集束された後、半導体イメージセンサ１８に入光する。そして、半導体イメージセンサ１８に取り込まれた光、つまり、画像は、回路基板１９からケーブル２４及びカメラコネクタ２３を通して伝送ケーブルにより図示しない制御装置やモニタに送られる。

一方、光導入路１２に入射した放射線は、金属製ミラー１４やハウジング１１を透過することで減衰される。また、撮像対象物からの放射線がハウジング１１に投射されるものの、ここを透過する間に減衰され、内部の光学レンズ１５や半導体イメージセンサ１８などに悪影響を与えることはほとんどない。

このように本実施例の耐放射線カメラにあっては、放射線遮蔽部材からなるハウジング１１と、ハウジング１１に設けられて先端部が開口する光導入路１２と、光導入路１２の後端部に設けられる金属製ミラー１４と、金属製ミラー１４の反射光を集束させる光学レンズ１５と、光学レンズ１５で集束させた光が入光する半導体イメージセンサ１８とを設けている。

従って、ハウジング１１の光導入路１２から進入した光は、金属製ミラー１４により反射され、光学レンズ１５で集束されてから半導体イメージセンサ１８に入り、電気信号に変換される。このとき、光と共に光導入路１２に進入した放射線は、金属製ミラー１４に照射されるが、そのまま直進してハウジング１１により減衰されることとなり、金属製ミラー１４に影響を及ぼすことはなく、十分な機能を発揮することができ、また、光学レンズ１５や半導体イメージセンサ１８への放射線からの直接的な曝露が軽減され、その損傷が防止されることとなり、高精度な撮影を可能とすることができる。

本実施例の耐放射線カメラでは、金属製ミラー１４と光学レンズ１５との間に放射線雰囲気を遮断するカバー１７を設けている。従って、カバー１７により外部の放射線雰囲気、つまり、放射能を帯びた塵や埃などのハウジング１１内への侵入が防止され、光学レンズ１５や半導体イメージセンサ１８の曝露による損傷を防止することができる。

本実施例の耐放射線カメラでは、光導入路１２の光軸と半導体イメージセンサ１８における入光軸を略直角に配置している。従って、外部からの放射線は、ハウジング１１により全てを減衰することは困難であるが、光導入路１２の光軸に対して半導体イメージセンサ１８における入光軸が略直角に配置されることで、ハウジング１１を通過した放射線が半導体イメージセンサ１８の入光面に入ることはなく、この半導体イメージセンサ１８の耐久性を向上することができる。

本実施例の耐放射線カメラでは、光導入路１２を加熱する電気ヒータ２１を設けている。従って、電気ヒータ２１により光導入路１２が加熱されることで、金属製ミラー１４への水分の付着や結露の発生を防止することができる。

本実施例の耐放射線カメラでは、光学レンズ１５、半導体イメージセンサ１８、回路基板１９をユニット２０により用いて一体化し、ハウジング１１内に配置している。従って、光学レンズ１５と半導体イメージセンサ１８と回路基板１９を一体化することで、組付性を向上することができると共に、光学レンズ１５、半導体イメージセンサ１８、回路基板１９が損傷したときに、容易に交換することができる。

なお、光学レンズ１５と半導体イメージセンサ１８と回路基板１９をユニット２０により用いて一体化したが、カバー１７、カメラコネクタ２３、ケーブル２４、ヒータコネクタ２５、ケーブル２６などを一体化してもよい。

１０ 耐放射線カメラ
１１ ハウジング
１２ 光導入路
１３ 光反射路
１４ 金属製ミラー
１５ 光学レンズ
１７ カバー
１８ 半導体イメージセンサ（撮像素子）
１９ 回路基板
２０ ユニット
２１ 電気ヒータ（加熱装置）

Claims (4)

1. 放射線遮蔽部材からなるハウジングと、
   前記ハウジングに設けられて先端部が開口する光導入路と、
   前記光導入路の後端部に設けられる金属製ミラーと、
   前記金属製ミラーの反射光を集束させる光学レンズと、
   前記光学レンズで集束させた光が入光する撮像素子と、
   を有し、
   前記金属製ミラーと前記光学レンズとの間に放射線雰囲気を遮断するカバーが設けられる、
   ことを特徴とする耐放射線カメラ。
2. 放射線遮蔽部材からなるハウジングと、
   前記ハウジングに設けられて先端部が開口する光導入路と、
   前記光導入路の後端部に設けられる金属製ミラーと、
   前記金属製ミラーの反射光を集束させる光学レンズと、
   前記光学レンズで集束させた光が入光する撮像素子と、
   を有し、
   前記光導入路を加熱する加熱装置が設けられる、
   ことを特徴とする耐放射線カメラ。
3. 前記光導入路の入光軸と前記撮像素子における入光軸が略直角に配置されることを特徴とする請求項１または２に記載の耐放射線カメラ。
4. 少なくとも前記光学レンズ、前記撮像素子、該撮像素子を駆動する駆動回路が一体化され、前記ハウジングに配置されることを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載の耐放射線カメラ。

Images