RU2386955C1 - Рентгенооптический эндоскоп - Google Patents
Рентгенооптический эндоскоп Download PDFInfo
- Publication number
- RU2386955C1 RU2386955C1 RU2008131814/28A RU2008131814A RU2386955C1 RU 2386955 C1 RU2386955 C1 RU 2386955C1 RU 2008131814/28 A RU2008131814/28 A RU 2008131814/28A RU 2008131814 A RU2008131814 A RU 2008131814A RU 2386955 C1 RU2386955 C1 RU 2386955C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- focon
- ray
- optical
- mirror
- axis
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Lenses (AREA)
- Endoscopes (AREA)
- Investigating Materials By The Use Of Optical Means Adapted For Particular Applications (AREA)
Abstract
Использование: для неразрушающего контроля изделий и материалов. Сущность: заключается в том, что рентгенооптический эндоскоп содержит корпус с расположенными в нем рентгеновским и оптическим каналами, при этом в рентгенооптический эндоскоп дополнительно введена вторая цветная ПЗС-матрица, установленная на оси объектива оптического канала в плоскости его изображения, причем видеоинформация с обеих ПЗС-матриц поступает на вход компьютера с цветным дисплеем с возможностью одновременного или последовательного просмотра рентгеновского и оптического изображений объекта, между объектом и зеркалом из оргстекла установлено второе прямоугольное зеркало, располагаемое под уголом β к оси, параллельной продольной оси фокона и находящейся на расстоянии Н от нее, центр второго прямоугольного зеркала находится на расстоянии Δ от плоскости объекта, перед вторым прямоугольным зеркалом на оси, проходящей через его центр и параллельной продольной оси фокона, расположен коллиматор, в точке заднего фокуса коллиматора расположен светодиод, на выходе коллиматора с помощью прямоугольной диафрагмы формируется пучок света прямоугольной формы размером d×D, где d - наименьший размер пучка, D - входной диаметр фокона, который после отражения от второго прямоугольного зеркала направляет на объект пучок света под углом α к его поверхности, позволяющий контролировать дефекты в режиме темного поля. Технический результат: обеспечение возможности согласования существенно различных характеристик рентгеновского и оптического каналов с помощью одной ПЗС-матрицы, а также обеспечение возможности выявления дефектов, обладающих выраженным рельефом. 2 ил.
Description
Изобретение относится к области неразрушающего контроля материалов и изделий, а более конкретно - к устройствам рентгеновской и/или изотопной дефектоскопии объектов, находящихся в труднодоступных полостях.
Известен рентгенооптический эндоскоп, который состоит из двух расположенных в едином корпусе и конструктивно объединенных каналов - рентгеновского и оптического. Устройство позволяет формировать, передавать и воспроизводить одновременно или последовательно рентгеновское и оптическое изображения объекта с помощью единой телевизионной системы.
Недостаток данного устройства - сложность согласования существенно различных спектральных, масштабных, яркостных, резкостных и других характеристик рентгеновского и оптического каналов с помощью одной ПЗС-матрицы.
Кроме того, освещение объекта только по методу светлого поля от световода, расположенного непосредственно у объектива, затрудняет выявление дефектов, обладающих выраженным рельефом (вмятины, забоины, вздутия и т.п.). Для этой цели целесообразно применять освещение объекта по методу темного поля, т.е. над малыми углами к его поверхности, в сочетании со светлопольным освещением.
Цель изобретения - устранение этих недостатков.
Для этого в устройство для комплексного рентгеновского и оптического контроля объектов, находящихся в труднодоступных полостях, содержащее корпус с расположенными в нем рентгеновским и оптическим каналами, рентгеновский канал содержит источник рентгеновского излучения, фокон с расположенным на его торце рентгенолюминофором, высокочувствительную черно-белую ПЗС-матрицу размером А×А и два объектива, оптические оси которых совпадают с осью фокона, а фокальные плоскости совмещены соответственно с выходным торцом фокона и плоскостью черно-белой ПЗС-матрицы, причем фокусные расстояния этих объективов F1 и F2 находятся в соотношении F1/F2=d/A, где d - выходной диаметр фокона, а между объективами существует телецентрический ход лучей, оптический канал содержит зеркало из оргстекла, установленное на оси фокона между объектом и входным торцом фокона, третий объектив с фокусным расстоянием f0, осветительный световод с блоком питания и оптическим аттенюатором, дополнительно введена вторая цветная ПЗС-матрица размером В×В, установленная на оси объектива оптического канала в плоскости его изображения, фокусное расстояние этого объектива f0 выбирается с учетом соотношения f0=L×B/D, где L - минимальное расстояние от входного торца фокона до объекта, D - диаметр этого торца, а угол излучения осветителя оптического канала выбирается из условия W≥2arctg(B/2f0), причем видеоинформация с обеих ПЗС-матриц поступает на вход компьютера с цветным дисплеем с возможностью одновременного или последовательного просмотра рентгеновского и оптического изображений объекта в различных режимах их цифровой обработки и совмещения на экране дисплея, между объектом и полупрозрачным зеркалом из оргстекла установлено второе прямоугольное зеркало, установленное под углом β к оси, параллельной продольной оси фокона и находящейся на расстоянии Н от нее, центр второго прямоугольного зеркала находится на расстоянии Δ от плоскости объекта, перед вторым прямоугольным зеркалом на оси, проходящей через его центр и параллельной продольной оси фокона, расположен коллиматор с фокусным расстоянием f′K, в точке заднего фокуса коллиматора расположен светодиод, на выходе коллиматора с помощью прямоугольной диафрагмы размером d×H формируется параллельный пучок света прямоугольной формы размером d×D, где d - наименьший размер пучка, D - входной диаметр фокона, который после отражения от второго прямоугольного зеркала направляет на объект пучок света под углом α к его поверхности, позволяющий контролировать дефекты в режиме темного поля, а между основными параметрами коллиматорной оптической системы боковой подсветки объекта существуют соотношения β=α/2 и α=arcsin(d×H/D×Δ).
Схема эндоскопа поясняется чертежом (фиг.1), на котором изображены источник рентгеновского излучения 1, исследуемый объект 2 и элементы рентгеновского и оптического каналов.
Рентгеновский канал состоит из фокона 6 с расположенным на его торце рентгенолюминофором 5, защищенным фольгой 4, коллиматорного объектива 7 с фокусным расстоянием f1, фокальная плоскость которого совпадает с выходным торцом фокона 6, второго объектива 8 с фокусным расстоянием f2 и высокочувствительной черно-белой ПЗС-матрицы 9 размером А×А, установленной в фокальной плоскости объектива 8.
Оптический канал состоит из объектива 10 с фокусным расстоянием f0, в плоскости изображения которого расположена цветная ПЗС-матрица 11 размером В×В, блока осветителя 16 с лампой 17, оптическим аттенюатором 15 и световодом 14. Совмещение и обработка изображений оптического и рентгеновского каналов осуществляется с помощью компьютера 12 с дисплеем 13.
Зеркало 3 расположено на оси фокона 6 между ним и объектом под углом 45° к этой оси.
Рядом с фоконом 6 на оси, параллельной его продольной оси и находящейся от нее на расстоянии Н, расположен объектив коллиматора 19 со светодиодом 20 в точке заднего фокуса объектива. Фокусное расстояние объектива 19 выбирается с учетом получения малого угла расходимости пучка лучей на его выходе: ω=аrсsin(а/fK)≤L×30, где а - диаметр излучающей площадки светодиода 20. Перед объективом 19 установлены диафрагмы 21 с прямоугольным вырезом d×D, формирующие параллельный пучок света соответствующего размера. На оси объектива 19 под углом β к ней установлено второе зеркало 18, направляющее на объект 2 параллельный пучок света под углом α к ней, выбираемого в диапазоне 5÷10° для получения нужного контраста дефектов при освещении по методу темного поля.
На фиг.2 приведена расчетная схема для установления связи между отдельными параметрами оптической схемы оптического канала и размерами падающего на объект пучка света (d×D), углом его падения на объект α, углом β наклона зеркала 18 к оси объектива 19, расстоянием Δ от объекта до центра зеркала 18 и оси фокона до этого центра H.
Раскрывая уравнения (1) и (2) и приравнивая общие члены, находим
cosα=d/D и cosα=Δ×sinα/H
Сумма прилегающих к прямой ВС углов и где φ - углы падения и отражения лучей от зеркала 18, равна 180°, откуда 2φ=180°-α и φ=90°-α/2, окончательно, т.к. угол (CR - нормаль к зеркалу 18), то β=90°-φ=α/2.
Рентгенооптический эндоскоп работает следующим образом. При включенном источнике рентгеновского излучения на рентгенолюминофоре 5 возникает изображение внутренней структуры объекта 2, которое с помощью фокона 6, объективов 7 и 8 поступает на ПЗС-матрицу 9, видеосигнал с которой поступает в компьютер 12 и, после обработки, визуализируется на дисплее 13.
Фокусные расстояния объективов 7 и 8 выбраны такими, чтобы изображение выходного торца фокона диаметром d полностью вписывалось в растр ПЗС-матрицы 9, то есть имеет место соотношение f1/f2=d/A, справедливое для телецентрического хода лучей между объективами 7 и 8.
При визуальном контроле объект 2 освещается по методу светлого поля с помощью зеркала 3, светодиода 14 от блока осветителя 17. Изображение объекта 2 с помощью зеркала 3 и объектива 10 формируется на ПЗС-матрице 11, поступает в компьютер 12 и наблюдается на дисплее 13.
Расстояние L от объекта 2 до объектива 10 выбирается с учетом минимального расстояния от входного торца фокона до внутренней поверхности объекта 2, которое определяется из конструктивных соображений, с учетом формы объекта и др. факторов.
Размер зоны контроля рентгеновского канала, очевидно, равен диаметру входного торца фокона. Фокусное расстояние объектива 10 выбирается таким, чтобы изображение этой зоны полностью вписалось в растр ПЗС-матрицы 11 размером В. Следовательно, увеличение объектива должно быть равно М=-В/D.
С другой стороны, это увеличение можно записать как М'≈L/f0 или f0≤B×L/D, что справедливо для практически наиболее часто встречающихся случаев L≥D и f0<<L. Если размер матрицы 11 В << D и необходимо проектирование объекта на ПЗС-матрицу с уменьшением, т.е. М<0,1х÷0,2х.
Угол излучения светодиода 14 выбирается W≥γ, где γ=2arctg (B/f0) - угол поля зрения объектива 10.
Литература
1. Патент РФ 2168166.
2. Апенко М.И. и др. Задачник по прикладной оптике. М.: Высшая школа, 2003 г., 591 стр.
Claims (1)
- Устройство для комплексного рентгеновского и оптического контроля объектов, находящихся в труднодоступных полостях, содержащее корпус с расположенными в нем рентгеновским и оптическим каналами, рентгеновский канал содержит источник рентгеновского излучения, фокон с расположенным на его торце рентгенолюминофором, высокочувствительную черно-белую ПЗС-матрицу размером А×А, и два объектива, оптические оси которых совпадают с осью фокона, а фокальные плоскости совмещены соответственно с выходным торцом фокона и плоскостью черно-белой ПЗС-матрицы, причем фокусные расстояния этих объективов f1 и f2 находятся в соотношении f1/f2=d/A, где d - выходной диаметр фокона, а между объективами существует телецентрический ход лучей, оптический канал содержит зеркало из оргстекла, установленное на оси фокона между объектом и входным торцом фокона, и третий объектив с фокусным расстоянием f0, осветительный световод с блоком питания и оптическим аттенюатором, отличающееся тем, что в него дополнительно введена вторая цветная ПЗС-матрица размером В×В, установленная на оси объектива оптического канала в плоскости его изображения, фокусное расстояние этого объектива f0 выбирается с учетом соотношения f0=L·B/D, где L - минимальное расстояние от входного торца фокона до объекта, D - диаметр этого торца, а угол излучения осветителя оптического канала выбирается из условия W=arctg(B/2f0), причем видеоинформация с обеих ПЗС-матриц поступает на вход компьютера с цветным дисплеем, с возможностью одновременного или последовательного просмотра рентгеновского и оптического изображений объекта в различных режимах их цифровой обработки и совмещения на экране дисплея, между объектом и зеркалом из оргстекла установлено второе прямоугольное зеркало, располагаемое под уголом β к оси, параллельной продольной оси фокона, и находящейся на расстоянии Н от нее, центр второго прямоугольного зеркала находится на расстоянии Δ от плоскости объекта, перед вторым прямоугольным зеркалом на оси, проходящей через его центр и параллельной продольной оси фокона, расположен коллиматор с фокусным расстоянием f'K, в точке заднего фокуса коллиматора расположен светодиод, на выходе коллиматора с помощью прямоугольной диафрагмы размером d×D формируется параллельный пучок света прямоугольной формы размером d×D, где d - наименьший размер пучка, D - входной диаметр фокона, который после отражения от второго прямоугольного зеркала направляет на объект пучок света под углом α к его поверхности, позволяющий контролировать дефекты в режиме темного поля, а между основными параметрами коллиматорной оптической системы боковой подсветки объекта существуют соотношения β=α/2 и α=arcsin(d·H/D·Δ).
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008131814/28A RU2386955C1 (ru) | 2008-08-04 | 2008-08-04 | Рентгенооптический эндоскоп |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008131814/28A RU2386955C1 (ru) | 2008-08-04 | 2008-08-04 | Рентгенооптический эндоскоп |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2008131814A RU2008131814A (ru) | 2010-02-10 |
RU2386955C1 true RU2386955C1 (ru) | 2010-04-20 |
Family
ID=42123448
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2008131814/28A RU2386955C1 (ru) | 2008-08-04 | 2008-08-04 | Рентгенооптический эндоскоп |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2386955C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2622032C1 (ru) * | 2016-02-24 | 2017-06-08 | Евгений Вениаминович Купсин | Видеоэндоскоп |
-
2008
- 2008-08-04 RU RU2008131814/28A patent/RU2386955C1/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2622032C1 (ru) * | 2016-02-24 | 2017-06-08 | Евгений Вениаминович Купсин | Видеоэндоскоп |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2008131814A (ru) | 2010-02-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN110869839B (zh) | 通过光导光学元件的硅基液晶照明器 | |
US6768123B2 (en) | Apparatus for examining documents | |
US9385150B2 (en) | Image sensor device | |
US7957636B2 (en) | Illumination apparatus and appearance inspection apparatus including the same | |
JP3226946B2 (ja) | 光学検査装置 | |
US20050264672A1 (en) | Image pickup apparatus for capturing spectral images of an object and observation system including the same | |
TW389833B (en) | Illumination for inspecting surfaces of articles | |
JP5911865B2 (ja) | 照明システム | |
US11415510B2 (en) | Optical inspection apparatus | |
CN102379676A (zh) | 内窥镜光导和具有该内窥镜光导的内窥镜 | |
JP6326572B2 (ja) | 検査装置 | |
RU2386955C1 (ru) | Рентгенооптический эндоскоп | |
CN110140071A (zh) | 光源装置、光源控制方法及图像采集系统 | |
JP2008004284A (ja) | 照明装置及びそれを用いた物体表面検査装置 | |
RU2386956C1 (ru) | Рентгенооптический эндоскоп | |
US11953426B2 (en) | Measurement light source and measuring arrangement for detecting a reflection spectrum | |
JP2003107006A (ja) | 照明方法及び照明装置 | |
US6737637B1 (en) | Illuminator for illuminating multiple targets | |
RU2387979C2 (ru) | Рентгенооптический эндоскоп | |
RU2405138C1 (ru) | Рентгенооптический эндоскоп | |
WO2024047946A1 (ja) | 光照射装置、測定装置、観察装置、及び膜厚測定装置 | |
JP2000295639A (ja) | 固体撮像素子検査用照明装置及びそれに用いる調整工具 | |
RU2239179C1 (ru) | Рентгенооптический эндоскоп | |
WO2024047945A1 (ja) | 光照射装置、測定装置、観察装置、及び膜厚測定装置 | |
RU2405137C1 (ru) | Рентгенооптический эндоскоп |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20110805 |