JPH08234134A - 光学的視察装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 逆渦流の生成を最小限し、光学的平面に対す
る塵粒子の付着を抑止する。 【解決手段】 視察装置１１が視野からの光を受ける光
学的平面４２と、光学的平面４２から視察方向前方に突
出する管状シュラウド３１と、浄化ガスをノズルに導入
して光学的平面４２を汚染からシールドする浄化ガス手
段とから成り、浄化ガス手段を、浄化ガスを光学的平面
４２に隣接したノズル内へと送給して第１浄化ガス流と
する第１ガス送給手段４１と、ノズル前端にわたって浄
化ガスを送給し、第１浄化ガス流のガスを乗せる第２浄
化ガス流とする弧状の長孔出口４７を有する第２ガス送
給手段４３とで構成している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はカメラ等の視察装置
が視野からの光を受ける光学的平面を略汚染のない状態
に保持する光学的視察装置(optical viewing apparatu
s)に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】遠隔ビデオカメラやその他の、ボアスコ
ープ等の遠隔視察装置の助けを借りて、工程中の産物や
材料を視覚的に検査するのが必要又は望ましい工業用工
程が多数ある。

【０００３】遠隔視察の適用可能な例としては、例え
ば、高炉内部の視察、金属鋳造機のタンデイッシュ等の
構成要素中の溶融金属高さの測定、ストリップ鋳造機又
は圧延機内の高温金属ストリップの視察等がある。

【０００４】斯かる適用においては、カメラの対物レン
ズやレンズの前に位置した保護窓を急速に汚染し得る夥
しい量の塵等の微粒子材料を含む厳しい環境内にカメラ
等の視察装置を据え付けねばならないことがしばしばで
ある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】カメラに浄化システム
を備え、カメラレンズや保護窓の直前に取付けたノズル
内へと浄化ガスを延入させ、微粒子材料や煙気がレンズ
や保護窓の光学的平面に達するのを防ぐ浄化ガス流パタ
ーンとすることが公知である。

【０００６】しかしながら、汚染物質を担持して光学的
平面に接触する逆渦流(back eddies)のないガス流を生
み出すことは極く困難であるし、従来設計では浄化ガス
流を非常に綿密に制御しない限り、逆渦流を引起こして
しまい、塵粒子の光学的平面への付着を促進し、視野に
塵粒子を堆積させ又は光学的平面の擦り取りを生じさせ
得ることが判明している。

【０００７】本発明は上述した実情に鑑みてなしたもの
で、斯かる逆渦流の生成を最小限にし、光学的平面に対
して優れた浄化作用を呈する光学的視察装置を提供する
ことを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の光学的視察装置においては、視察装置が視
野からの光を受ける光学的平面と、視野を取り囲むよう
該光学的平面から視察方向前方に突出するとともに、ガ
ス流ノズルを構成する内周面を有する管状シュラウド
と、浄化ガスをノズルに導入して前記光学的平面を汚染
からシールドする浄化ガス手段とから成り、該浄化ガス
手段を、浄化ガスを前記光学的平面に隣接したノズルへ
と送給してノズル内に第１浄化ガス流を生み出す第１ガ
ス送給手段と、ノズル前端にわたって浄化ガスを送給
し、第１浄化ガス流のガスを乗せてノズルを介し前方へ
と引き寄せる第２浄化ガス流とする第２ガス送給手段と
を備えている。

【０００９】好ましくは、ノズルは視察方向前方に末広
がり状とする。

【００１０】好ましくは、第２浄化ガス流が第１浄化ガ
ス流よりも大きくなるよう第２ガス送給手段を構成す
る。

【００１１】両方の浄化ガス流は例えば圧縮空気やアル
ゴン等の同一ガスでもよいが、両ガス流を相異なるガス
の流れとすることも可能である。

【００１２】第１ガス送給手段を、光学的平面に隣接し
てノズルまわりに周方向に離間した複数のガス出口ポー
トで構成することができる。

【００１３】又は、第１ガス送給手段を、光学的平面に
隣接したノズルの周方向に延びる環状長孔出口で構成す
ることができる。

【００１４】そのような出口ポート又は長孔を、浄化ガ
スをノズルの略半径方向内方に向けるよう構成すること
ができる。

【００１５】好ましくは、第２ガス送給手段を、ノズル
外端に隣接してノズルに形成したガス出口手段により構
成する。

【００１６】好ましくは、更に、第２浄化ガス流を一端
から他端へとノズルにわたってノズル前方へと向けた結
果として第２浄化ガス流がノズルの反第２ガス出口手段
側の位置でノズル前方縁にわたって流れることによりノ
ズルから逃げ出るよう、第２ガス送給手段を構成する。

【００１７】好ましくは、更に、ノズルの反第２ガス出
口手段側の位置のノズル縁を前方外方に湾曲させる。

【００１８】第２ガス送給手段をノズルの片側に形成し
た弧状長孔出口で構成することができる。

【００１９】該長孔出口はノズル周方向に９０°〜１８
０°の範囲の弧にわたって延びることができ、ガス流の
方向にノズルへと末広がり状とすることができる。

【００２０】又は、第２ガス送給手段を、９０°〜１８
０°の範囲の弧にわたってノズル周方向に離間した一連
の個々のポート出口で構成することができる。

【００２１】前記の光学的平面を、カメラやその他のボ
アスコープ又は内視鏡等の光学的視察装置の対物レンズ
の表面とすることができる。

【００２２】又は、光学的平面を、カメラレンズ等のレ
ンズの前に配した窓の略平らな面とすることができ、そ
の場合には窓は光学的フィルターとしても働くことがで
きる。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明をより充分に説明す
るため、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ詳細に
記述する。

【００２４】図示した装置では、ビデオカメラ１１がカ
メラハウジング１２内に取付けられている。

【００２５】ビデオカメラ１１は、全く従来の構成のも
のであってよく、その内部構成は図示しない。

【００２６】適当なカメラの１つとして、名古屋のエル
モ株式会社が製造するエルモＭＰ４８１ＰＡＬ ＣＣＤ
カラービデオマイクロカメラがある。

【００２７】ビデオカメラ１１を構成するのは、カメラ
内部構造を収容する管体１３であって、ケーブル２０に
より遠隔地にある在来の信号処理装置及び視覚的表示ス
クリーンに接続される。

【００２８】管体１３の前端は、カメラの対物レンズを
保護し且つ光学的フィルターとしても働き得る板窓１４
によって閉じられる。

【００２９】板窓１４として適切な材料としては、各種
ガラス、溶融シリカ、石英、サファイア等があり、サフ
ァイアは溶融金属等の非常に高温な材料の検査に装置を
使う場合に熱抵抗性があるので特に有用である。

【００３０】そのような用途においては、板窓は可視光
線の強度を減らすフィルターとして働くことができ、赤
外線被覆を施すことにより赤外線輻射を反射させてＣＣ
Ｄ素子を熱焼損や飽和(burn-out or saturation)から保
護することができる。

【００３１】カメラハウジング１２は、ビデオカメラ１
１を厳しい高温環境から保護するよう設計されている。

【００３２】カメラハウジング１２は、強固なつくりに
なっており、ビデオカメラ１１を過熱から保護する冷却
水循環システムが組込まれている。

【００３３】ビデオカメラ１１の前端を保護するシュラ
ウド３１と、シュラウド３１の内部を浄化するガス浄化
システム（第１ガス送給手段４１、第２ガス送給手段４
３）も組入れられていて、煙気、塵等の汚染物質の進入
によって板窓１４が汚染されるのが防がれる。

【００３４】カメラハウジング１２を構成するのは、嵌
合し合った内筒ピース１６及び外筒ピース１７であり、
その内側に冷却水ジャケット１８がある。

【００３５】冷却水ジャケット１８の外周部は、溝付と
することにより冷却水ジャケット１８と内筒ピース１６
との間に水冷通路１９を形成する。

【００３６】内筒ピース１６及び外筒ピース１７は、嵌
合し合い、背板２１及び固定ねじ２２，２３により一体
保持されて、ビデオカメラ１１を取り囲む複合のハウジ
ング筒を形成する。

【００３７】冷却水は、内筒ピース１６の後部に接続さ
れた入水管２４を介して水冷通路１９に供給される。

【００３８】出水管（図示せず）も入水管２４のすぐ横
に隣接して設けられて内筒ピース１６に接続され、冷却
水ジャケット１８の溝は、入水管２４からの水流がハウ
ジング筒全長に沿って水冷通路１９を流れて出水管へと
戻されるよう形成される。

【００３９】ハウジング筒に嵌合する外スリーブ２５
は、ねじ２６により外筒ピース１７に固定されて複雑形
状を形成し、本発明の一部を構成しない仕方で取付設備
に嵌合されるようになっている。

【００４０】カメラ本体の前端には、シュラウド３１が
組込まれる。

【００４１】シュラウド３１を構成するのは、外管３２
と内ノズルピース３３であり、これらは、溶接３４によ
り接合される。

【００４２】シュラウド３１の外管３２は、嵌合ねじ山
３５により外スリーブ２５に外嵌される。

【００４３】この捩じ込み作用により内シュラウドピー
ス３６が、内ノズルピース３３と外筒ピース１７の前端
との間にクランプされる。

【００４４】内シュラウドピース３６と内ノズルピース
３３の内面は略載頭円錐形であり、これらが一緒になっ
て連続して前方外方へと末広がり状のノズルを形成し、
そのノズルに浄化ガス手段から浄化ガスが導入されて汚
染物質の進入が防がれる。

【００４５】浄化ガス手段を構成するのは、汚染を防が
れるべき板窓１４の外部光学的平面４２に隣接してノズ
ルに浄化ガスを供給する第１ガス送給手段４１と、ノズ
ルの前端にわたって浄化ガスを供給する第２ガス送給手
段４３である。

【００４６】第１ガス送給手段４１を構成するのは、内
シュラウドピース３６の内部に形成され板窓１４のまわ
りに周方向に離間した一連のガス出口ポート４４であ
る。

【００４７】ガス出口ポート４４は、内シュラウドピー
ス３６を介して半径方向外方に延び、内外筒ピース１
６，１７間に形成された環状ガス供給室４５に連通す
る。

【００４８】環状ガス供給室４５には、浄化ガス入管４
６から浄化ガスが供給される。

【００４９】浄化ガスは圧縮空気であってよいが、用途
によってはアルゴン等の不活性ガス等、他のガスを使わ
なければならない場合もある。

【００５０】第２ガス送給手段４３を構成するのは、内
ノズルピース３３の前端、ノズル片側に形成された弧状
の長孔出口４７であり、該長孔出口４７には、内ノズル
ピース３３とシュラウド３１の外管３２との間に形成さ
れた室４８から浄化ガスが供給される。

【００５１】室４８への浄化ガスの供給は、外管３２に
接続されたガス入管４９によって行なわれる。

【００５２】ガス入管４９を介して弧状の長孔出口４７
に供給される浄化ガスは、一連のガス出口ポート４４を
介して供給されるのと同じ種類のガスでよいが、場合に
よっては第１ガス送給手段４１と第２ガス送給手段４３
に相異なるガスを導入することも可能である。

【００５３】ガス出口ポート４４を介して供給される浄
化ガスは、漸次圧力が低下する流れでノズルに沿って前
方外方へ延び、ノズルを介して板窓１４に汚染物質が進
入するのを防ぐバリヤとなる。

【００５４】逆渦流のない滑らかに延びるガス流を生み
出すためには、ノズルの円錐角を、０°〜３０°の範囲
とするのが好ましく、ノズル長さは、ノズル最小径の少
なくとも３倍とすべきである。

【００５５】第２ガス送給手段４３は、弧状の長孔出口
４７から浄化ガスカーテン流５１を生み出す。

【００５６】この浄化ガスカーテン流５１は、ノズル外
端にわたって延び、ノズルの反長孔出口４７側の縁５２
にわたって流れることによりノズルから逃げ出る。

【００５７】この位置でノズルの縁５２が外方に曲げら
れていて縁まわりのガス流の滑らかな流れを促す。

【００５８】この位置での縁５２の湾曲により浄化ガス
カーテン流５１の湾曲縁への追従が促される結果、ガス
流全体がノズルから横方向に流れ出る。

【００５９】このガス流は、ガス出口ポート４４から出
てきた内流からの浄化ガスを乗せてもいるので、ガス全
部がシュラウド３１の側部に排出され、ガスはシュラウ
ド３１からはっきり前方へは射出されない。

【００６０】この特徴は、溶融金属等の液体溜めの液位
を測定する場合等、装置をガス流で乱され得る表面に最
接近させるべき場合に特に重要となり得る。

【００６１】最も重要なのは、ガス出口ポート４４を介
して送給されたガスが、長孔出口４７により造られた横
方向カーテン流に乗せられることにより、ガス出口ポー
ト４４から流れるガスがノズルに沿って前方に吸引さ
れ、このことにより、汚染物質の進入をもたらし得るノ
ズル内の逆渦流発生の可能性が事実上なくなる。

【００６２】この効果を高めるために、長孔出口４７を
介したガス流をガス出口ポート４４を介したガス流より
も実質的に大きくすることが好ましく、そうすれば、長
孔出口４７から出た横方向カーテン流はガス出口ポート
４４から出たガスの全マスフローを乗せるのに充分な速
度とマスフローを有する。

【００６３】長孔出口４７から出たカーテン流が、ノズ
ルの横方向に滑らかに流れるのを確保するためには、長
孔出口４７が、ノズル表面に対し略垂直にノズルへと射
出される安定した流れを生み出すのに充分な内部長さを
有することが重要である。

【００６４】このことの助けとするため、長孔出口４７
は流れ方向に末広がり状に形成して、逃げ出る浄化ガス
が長孔出口４７に沿って膨張するようにする。

【００６５】

【実施例】本発明に応じて構成・操作される典型的な装
置では、重要な寸法・操作パラメータは次のようであ
る。

【００６６】

【表１】 ノズルの円錐角 ４２° ノズル長さ ３５ｍｍ ガス出口ポート４４ １２×１ｍｍ径 長孔出口４７ １０６°弧×１．５ｍｍ 浄化ガス 圧縮空気／アルゴン等 内外のポート４４，４７を介する全ガス流 ９．５ｍ³／時以上 カメラハウジング１２に供給されるガス圧 ２００ＫＰａ 冷却水供給圧 ２５０ＫＰａ以上 ハウジング１２を流れる冷却水量 ２５０ＫＰａで６リットル／ｍ

【００６７】以上のような寸法・操作パラメータによれ
ば、図示した装置を連続ストリップ鋳造機の鋳造溜め内
の溶融鋼の液位をモニターするのに用い得ること及びカ
メラ窓を本質的に汚染することなしに溶融鋼表面に非常
に接近させることができることが判明した。

【００６８】しかしながらこの特定の適用は単に例示の
ためであって、本発明の装置を厳しい環境での遠隔視察
を行なうのに用い得るその他多くの工業的適用があると
了解すべきである。

【００６９】装置の詳細は適用によって異なる。

【００７０】例えば、例えばビデオカメラ１１を内視鏡
ヘッドやボアスコープ等他の視覚的画像装置に置き換え
得る場合もある。

【００７１】また、光学的平面４２とは、カメラの対物
レンズ又はカメラの対物レンズの視察方向前方に位置し
た保護窓表面等である。

【００７２】なお、本発明の光学的視察装置は上述した
実施の形態のみに限定されるものではなく、本発明の要
旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加え得ること
は勿論である。

【００７３】

【発明の効果】以上述べたように、本発明の光学的視察
装置によれば、第１ガス送給手段により浄化ガスを光学
的平面に隣接したノズルへと送給してノズル内に第１浄
化ガス流を生み出し、更に、第２ガス送給手段により前
記の第１浄化ガス流のガスを第２浄化ガス流に乗せてノ
ズルを介し前方へと引き寄せるので、シュラウドの内方
における逆渦流の生成を最小限にすることが可能とな
り、光学的平面への塵粒子の付着を効果的に抑止でき
る、という優れた効果を奏し得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光学的視察装置の実施の形態の一例を
ビデオカメラに適用した場合の縦断面図である。

【図２】本発明の光学的視察装置の実施の形態の一例を
ビデオカメラに適用した場合の正面図である。

【符号の説明】

１１ ビデオカメラ（視察装置） １４ 窓板（保護窓） ３１ シュラウド ４１ 第１ガス送給手段 ４２ 光学的平面 ４３ 第２ガス送給手段 ４４ ガス出口ポート ４５ 環状ガス供給室（環状長孔出口） ４７ 長孔出口（ガス出口手段） ５２ 縁

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ギャリー ケネス スミス オーストラリア ニュー サウス ウェー ルズ シーハンプトン フォース ストリ ート ５

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 視察装置が視野からの光を受ける光学的
   平面と、視野を取り囲むよう該光学的平面から視察方向
   前方に突出するとともに、ガス流ノズルを構成する内周
   面を有する管状シュラウドと、浄化ガスをノズルに導入
   して前記光学的平面を汚染からシールドする浄化ガス手
   段とから成り、該浄化ガス手段を、浄化ガスを前記光学
   的平面に隣接したノズルへと送給してノズル内に第１浄
   化ガス流を生み出す第１ガス送給手段と、ノズル前端に
   わたって浄化ガスを送給し、第１浄化ガス流のガスを乗
   せてノズルを介し前方へと引き寄せる第２浄化ガス流と
   する第２ガス送給手段とで構成したことを特徴とする光
   学的視察装置。
2. 【請求項２】 第２浄化ガス流が第１浄化ガス流よりも
   大きくなるよう第２ガス送給手段を構成した、請求項１
   に記載の光学的視察装置。
3. 【請求項３】 第１及び第２浄化ガス流が同一のガスか
   らなる、請求項１又は２に記載の光学的視察装置。
4. 【請求項４】 第１ガス送給手段を、光学的平面に隣接
   したノズルまわりに周方向に離間した複数のガス出口ポ
   ートで構成した、請求項１乃至３のいずれかに記載の光
   学的視察装置。
5. 【請求項５】 第１ガス送給手段を、光学的平面に隣接
   したノズルの周方向に延びる環状長孔出口で構成した、
   請求項１乃至３のいずれかに記載の光学的視察装置。
6. 【請求項６】 浄化ガスをノズルの略半径方向内方に向
   けるよう第１ガス送給手段を構成した、請求項１乃至５
   のいずれかに記載の光学的視察装置。
7. 【請求項７】 第２ガス送給手段を、ノズル前端に隣接
   してノズルに形成したガス出口手段により構成した、請
   求項１乃至６のいずれかに記載の光学的視察装置。
8. 【請求項８】 第２浄化ガス流を一端から他端へとノズ
   ルにわたってノズル前方へと向けた結果として第２浄化
   ガス流がノズルの反第２ガス出口手段側の位置でノズル
   前方縁にわたって流れることによりノズルから逃げ出る
   よう、第２ガス送給手段を構成した、請求項７に記載の
   光学的視察装置。
9. 【請求項９】 ノズルの反第２ガス出口手段側の位置の
   ノズル縁を前方外方に湾曲させた、請求項８に記載の光
   学的視察装置。
10. 【請求項１０】 第２ガス送給手段を、ノズルの片側に
    形成した弧状の長孔出口で構成した、請求項７乃至９の
    いずれかに記載の光学的視察装置。
11. 【請求項１１】 第２ガス送給手段の長孔出口がノズル
    周方向に９０°〜１８０°の範囲の弧にわたって延び
    る、請求項１０に記載の光学的視察装置。
12. 【請求項１２】 第２ガス送給手段の長孔出口がガス流
    の方向にノズルへと末広がり状になっている、請求項１
    ０又は１１に記載の光学的視察装置。
13. 【請求項１３】 第２ガス送給手段を、９０°〜１８０
    °の範囲の弧にわたってノズル周方向に離間した一連の
    個々のポート出口で構成した、請求項７乃至９のいずれ
    かに記載の光学的視察装置。
14. 【請求項１４】 ノズルが視察方向前方に末広がり状と
    なっている、請求項１乃至１３のいずれかに記載の光学
    的視察装置。
15. 【請求項１５】 光学的平面が視察装置の保護窓の表面
    である、請求項１乃至１４のいずれかに記載の光学的視
    察装置。