RU2386956C1 - Radiooptical endoscope - Google Patents
Radiooptical endoscope Download PDFInfo
- Publication number
- RU2386956C1 RU2386956C1 RU2008131815/28A RU2008131815A RU2386956C1 RU 2386956 C1 RU2386956 C1 RU 2386956C1 RU 2008131815/28 A RU2008131815/28 A RU 2008131815/28A RU 2008131815 A RU2008131815 A RU 2008131815A RU 2386956 C1 RU2386956 C1 RU 2386956C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- ray
- optical
- focon
- axis
- matrix
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Lenses (AREA)
- Endoscopes (AREA)
- Closed-Circuit Television Systems (AREA)
Abstract
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.The invention relates to the field of non-destructive testing of materials and products, and more specifically to devices for x-ray and / or isotope defectoscopy of objects located in inaccessible cavities.
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 [1].A known x-ray optical endoscope, which consists of two channels located in a single housing and structurally combined - x-ray and optical. The device allows you to generate, transmit and play simultaneously or sequentially x-ray and optical images of the object using a single television system [1].
Недостатки данного устройства - сложность согласования существенно различных спектральных, масштабных, яркостных, резкостных и других характеристик рентгеновского и оптического каналов с помощью одной ПЗС-матрицы. Кроме того, при просвечивании объекта слаборасходящимся пучком рентгеновского излучения, что чаще всего используется на практике, размер области объекта, визуализируемой рентгенолюминесцентным преобразователем и равный, очевидно, входному диаметру фокона, остается практически постоянным. В то же время размер линейного поля зрения объектива оптического канала линейно зависит от этого расстояния, что затрудняет сопоставление результатов рентгеноскопического и визуального контроля.The disadvantages of this device are the difficulty of matching substantially different spectral, scale, brightness, sharpness and other characteristics of the x-ray and optical channels using one CCD matrix. In addition, when an object is illuminated by a weakly diverging x-ray beam, which is most often used in practice, the size of the object region visualized by the X-ray luminescent transducer and obviously equal to the input diameter of the focon remains practically constant. At the same time, the size of the linear field of view of the objective of the optical channel linearly depends on this distance, which makes it difficult to compare the results of fluoroscopic and visual control.
Цель изобретения - устранение этих недостатков.The purpose of the invention is the elimination of these disadvantages.
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 под утлом 45° к ней в точке пересечения этой оси с осью объектива оптического каналами узел подсветки объекта, дополнительно введена вторая цветная ПЗС-матрица размером ВхВ, установленная на оси объектива оптического канала в плоскости его изображения, фокусное расстояние этого объектива f выбирается с учетом соотношения f=L×B/D, где L - минимальное расстояние от входного торца фокона до объекта, D - диаметр этого торца, а перед объективом оптического канала на его оптической оси симметрично относительно нее установлены соосно кольцевая матрица диаметром D из N микролазеров, оптические оси которых параллельны друг другу и оси объектива оптического канала, с помощью которой на поверхности объекта формируется изображение кольцевой структуры лазерных пятен, диаметр которой равен входному диаметру фокона D и остается постоянным при изменениях расстояния от объекта до фокона, и кольцевая матрица диаметром DC>D из М светотодиодов, оптические оси которых параллельны друг другу и оси объектива оптического канала угол излучения этих светодиодов выбирается из условия W=2arctg(B/2f), а длина волны излучения Y2, выбирается с учетом получения максимального контраста изображений пятен от микролазеров с длиной волны излучения Y1, 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.For this, the device for complex x-ray and optical monitoring of objects located in hard-to-reach cavities, containing a housing with x-ray and optical channels located in it, the x-ray channel contains an x-ray source, a focon with an x-ray phosphor located at its end, and a highly sensitive black-and-white CCD matrix size A × A and two lenses whose optical axes coincide with the axis of the focon, and the focal planes are aligned respectively with the output end of the focon and the plane but-white CCD, the focal lengths of these lenses are f 1 and f 2 are in a ratio f 1 / f 2 = d / A, where d - exit diameter of focon, and between the lenses there telecentric beam path, the optical path comprises a mirror from Plexiglas installed on the focon axis under the angle of 45 ° to it at the intersection point of this axis with the axis of the lens of the optical channels, the object illumination unit, an additional second color CCD matrix of VhV size is introduced, mounted on the axis of the lens of the optical channel in the image plane, focal length f of this lens, f is selected taking into account the relation f = L × B / D, where L is the minimum distance from the input end of the focon to the object, D is the diameter of this end, and a coaxially ring matrix is mounted symmetrically relative to it in front of the lens of the optical channel diameter D of N microlasers, the optical axes of which are parallel to each other and the axis of the lens of the optical channel, with which an image of the ring structure of laser spots is formed on the surface of the object, the diameter of which is equal to the input diameter of the focon D and etsya constant with changes in the distance from the object to the focon, and an annular array with diameter D C> D of M svetotodiodov, whose optical axes are parallel to each other and the optical channel of the lens axis of the radiation angle of the LED is chosen from the condition of W = 2arctg (B / 2f) , and the radiation wavelength Y2, is selected taking into account the maximum contrast of stain images from microlasers with the radiation wavelength Y1, video information from both CCDs is fed to the input of a computer with a color display, with the possibility of simultaneous or sequential on view X-ray and optical images of the object in different modes of digital processing and combination of the display screen.
Схема эндоскопа поясняется чертежом (фигура 1), на котором изображены источник рентгеновского излучения 1, исследуемый объект 2 и элементы ренгеновского и оптического канатов.The scheme of the endoscope is illustrated by the drawing (figure 1), which shows the source of x-ray radiation 1, the investigated object 2 and the elements of the x-ray and optical ropes.
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, установленной в фокальной плоскости объектива 8.The X-ray channel consists of a focon 6 with an X-ray phosphor 5 located on its end, protected by a foil 4, a collimator lens 7 with a focal length f 1 , the focal plane of which coincides with the output end of the focon 6, a second lens 8 with a focal length f 2 and a highly sensitive black and white CCD array 9 mounted in the focal plane of the lens 8.
Оптический канал состоит из объектива 10 с фокусным расстоянием f, в плоскости изображения которого расположена цветная ПЗС-матрица 11 размером В×В, и зеркала из оргстекла 3, установленного на оси фокона под углом 45° к ней в точке пересечения этой оси с осью объектива 10. Совмещение и обработка изображений оптического и рентгеновского каналов осуществляется с помощью компьютера 12 с дисплеем 13. Перед объективом 10 расположены соосно друг другу две кольцевые матрицы 14 и 15. Матрица 14 содержит N микролазеров с длиной волны излучения Y1. Матрица 15 содержит М светодиодов с длиной волны излучения Y2. Оптические оси микролазеров и светодиодов параллельны друг другу и оси объектива оптического канала. Угол излучения светодиодов выбирается с учетом условия W>2arctg(B/2f) для равномерной засветки поля зрения объектива 10. Мощность излучения микролазеров и светодиодов выбирается с учетом спектральной чувствительности ПЗС-матрицы 11. Количество микролазеров N выбирается с учетом эргономических характеристик зрительного восприятия. Обычно уже при N>8 достигается четкая фиксация границ области контроля. На фигуре 2 приведена конструкция кольцевых матриц.The optical channel consists of a lens 10 with a focal length f, in the image plane of which there is a color CCD matrix 11 of size B × B, and a mirror of plexiglass 3 mounted on the axis of the focal angle at an angle of 45 ° to it at the intersection of this axis with the axis of the lens 10. The combination and image processing of the optical and x-ray channels is carried out using a computer 12 with a display 13. Two ring arrays 14 and 15 are arranged in front of the lens 10. The matrix 14 contains N microlasers with a radiation wavelength of Y1. Matrix 15 contains M LEDs with a radiation wavelength of Y2. The optical axis of the microlasers and LEDs are parallel to each other and the axis of the objective of the optical channel. The emission angle of the LEDs is selected taking into account the condition W> 2arctg (B / 2f) for uniform illumination of the field of view of the lens 10. The radiation power of the microlasers and LEDs is selected taking into account the spectral sensitivity of the CCD matrix 11. The number of microlasers N is selected taking into account the ergonomic characteristics of visual perception. Usually, at N> 8, a clear fixation of the boundaries of the control region is achieved. The figure 2 shows the design of the ring matrix.
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.X-ray endoscope works as follows. When the source of x-ray radiation on the X-ray phosphor 5, an image of the internal structure of object 2 appears, which, with the help of focon 6, lenses 7 and 8, enters the CCD matrix 9, the video signal from which enters the computer 12 and is visualized on the display 13 after processing.
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.The focal lengths of the lenses 7 and 8 are chosen so that the image of the output end of the focon with a diameter of d fits completely into the raster of the CCD matrix 9, that is, the ratio f 1 / f 2 = d / A takes place, which is valid for the telecentric path of the rays between lenses 7 and 8 .
При визуальном контроле объект 2 освещается матрицей светодиодов 15 с помощью зеркала 3. Изображение объекта 2 с помощью зеркала 3 и объектива 10 формируется на ПЗС-матрице 11, поступает в компьютер 12 и наблюдается на дисплее 13. Одновременно возможно наблюдение на дисплее картины лазерных пятен от матрицы миролазеров 14, очерчивающих границы области объекта, просвечиваемых рентгеновским излучением. Это позволяет осуществлять привязку фрагментов рентгеноскопического изображения к соответствующим фрагментам оптического изображения. Изменяя расстояние от фокона до объекта перемещением всего эндоскопа, можно достичь равенства линейных полей зрения рентеновского и оптического каналов, что существенно облегчает интерпретацию результатов контроля. Понятно, что при этом кольцевая структура лазерных пятен должна быть полностью вписана в растр ПЗС-матрицы 11. Структура лазерных пятен может быть выполнена не только кольцевой формы, но и любой другой конфигурации, в соответствии с формой входного торца применяемого фокона.During visual inspection, object 2 is illuminated by a matrix of LEDs 15 using a mirror 3. An image of object 2 using a mirror 3 and a lens 10 is formed on a CCD matrix 11, enters the computer 12 and is observed on the display 13. At the same time, it is possible to observe on the display the pattern of laser spots from matrices of world-lasers 14, outlining the boundaries of the region of the object, translucent x-ray radiation. This allows you to bind fragments of the fluoroscopic image to the corresponding fragments of the optical image. By changing the distance from the focon to the object by moving the entire endoscope, it is possible to achieve the equality of the linear fields of view of the X-ray and optical channels, which greatly facilitates the interpretation of the control results. It is clear that in this case, the annular structure of the laser spots should be fully inscribed in the raster of the CCD matrix 11. The structure of the laser spots can be made not only of a ring shape, but of any other configuration, in accordance with the shape of the input end face of the applied focus.
На фигуре 3 представлена расчетная схема для определения фокусного расстояния объектива 10. 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, геометрической нерезкости рентгеновского изображения, зависящего от размера фокусного пятна применяемой рентгеновской трубки, расстояния от фокона до объекта и др. факторов.The figure 3 presents the calculation scheme for determining the focal length of the lens 10. The distance L from the object 2 to the lens 10 is selected taking into account the minimum distance from the input end of the focon to the inner surface of the object 2, which is determined from structural considerations, taking into account the shape of the object, the geometric blur of x-ray an image depending on the size of the focal spot of the applied x-ray tube, the distance from the focon to the object, and other factors.
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=B/D. Объектив 10 не должен экранировать рентгеновский пучок, падающий на вход фокона 6, и должен располагаться вне зоны распространения рентгеновского пучка, падающего на фокон. Кроме того, обычно для исключения операции перефокусировки объектива при изменении расстояния от объекта до фокона в эндоскопах используют короткофокусные объективы с большой глубиной резкости изображения, для которых f<<L. Поэтому Z - расстояние от объекта до переднего фокуса объектива 10 можно принять равным L. При этом в соответствии с законами геометрической оптики Z=f×M, a Z'<<f(2). Приравнивая эти уравнения, получим окончательно f=B×D/L.The size of the control zone of the x-ray channel, obviously, is equal to the diameter of the input end of the focon. The focal length of the lens 10 is chosen so that the image of this zone fits completely into the raster of the CCD matrix 11 of size B. Therefore, the magnification of the lens should be equal to M = B / D. The lens 10 should not shield the x-ray beam incident on the input of the focon 6, and should be located outside the propagation zone of the x-ray beam incident on the focon. In addition, usually to exclude the operation of refocusing the lens when changing the distance from the object to the focal point in endoscopes use short-focus lenses with a large depth of field, for which f << L. Therefore, Z - the distance from the object to the front focus of the lens 10 can be taken equal to L. Moreover, in accordance with the laws of geometric optics Z = f × M, a Z '<< f (2). Equating these equations, we finally obtain f = B × D / L.
Угол излучения осветителя W, необходимый для полного освещения зоны, просвечиваемой рентгеновским излучением, выбирается из очевидного соотношения W=2arctg(B/2f).The angle of radiation of the illuminator W, which is necessary for complete illumination of the area illuminated by x-ray radiation, is selected from the obvious ratio W = 2arctg (B / 2f).
Программа обработки этих изображений выбирается с учетом получения максимума дефектоскопической информации в каждом из них.The program for processing these images is selected taking into account the maximum defectoscopic information in each of them.
ЛитератураLiterature
1. Патент РФ 2168166.1. RF patent 2168166.
2. Апенко М.И. и др. Задачник по прикладной оптике, Москва, Высшая школа, 2003 г., 591 стр.2. Apenko M.I. Zadachnik on Applied Optics, Moscow, Higher School, 2003, 591 pp.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008131815/28A RU2386956C1 (en) | 2008-08-04 | 2008-08-04 | Radiooptical endoscope |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008131815/28A RU2386956C1 (en) | 2008-08-04 | 2008-08-04 | Radiooptical endoscope |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2008131815A RU2008131815A (en) | 2010-02-10 |
RU2386956C1 true RU2386956C1 (en) | 2010-04-20 |
Family
ID=42123449
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2008131815/28A RU2386956C1 (en) | 2008-08-04 | 2008-08-04 | Radiooptical endoscope |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2386956C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107742383A (en) * | 2017-11-30 | 2018-02-27 | 苏州优函信息科技有限公司 | Automated Clearing House system and settlement method based on smooth surface imaging |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108827975B (en) * | 2018-09-07 | 2023-10-20 | 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 | CCD array imaging device |
-
2008
- 2008-08-04 RU RU2008131815/28A patent/RU2386956C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107742383A (en) * | 2017-11-30 | 2018-02-27 | 苏州优函信息科技有限公司 | Automated Clearing House system and settlement method based on smooth surface imaging |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2008131815A (en) | 2010-02-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US3874799A (en) | Method and apparatus for color spectrophotometry | |
CA2504787A1 (en) | Optical tomography of small objects using parallel ray illumination and post-specimen optical magnification | |
US20090231983A1 (en) | Image pickup apparatus for capturing spectral images of an object and observation system including the same | |
CN106441571A (en) | Light source module and line scanning multispectral imaging system using the same | |
EP3514524B1 (en) | Image inspection device and illumination device | |
JP2008241658A (en) | Monitoring device of structure and monitoring method therefor | |
GB2197499A (en) | High spatial and time resolution measuring apparatus | |
RU2386956C1 (en) | Radiooptical endoscope | |
JP5337774B2 (en) | Optoelectronic image enlargement system | |
US11486828B2 (en) | Fluorescence photometer and observation method | |
RU2405138C1 (en) | X-ray optical endoscope | |
US10268031B2 (en) | Illumination in digital pathology scanning | |
EP0227739A1 (en) | Differential imaging device | |
RU2387979C2 (en) | X-ray optical endoscope | |
KR20190047864A (en) | Optical head for a high resolution detecting apparatus and a high resolution detecting apparatus using ring beam | |
RU2386955C1 (en) | Radiooptical endoscope | |
RU2658140C1 (en) | Confocal fluorescent image spectrum analyser | |
RU2405137C1 (en) | X-ray optical endoscope | |
RU2413932C1 (en) | X-ray optical endoscope | |
RU2405136C1 (en) | X-ray optical endoscope | |
RU2280963C1 (en) | Laser localizer for x-ray emitter | |
WO2023145207A1 (en) | Spectrometry device and spectrometry method | |
RU2239179C1 (en) | Radio-optical endoscope | |
RU2405135C1 (en) | X-ray optical endoscope | |
RU2237984C1 (en) | Laser x-radiation localizer |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20110805 |