RU2413205C1 - Рентгенооптический эндоскоп - Google Patents
Рентгенооптический эндоскоп Download PDFInfo
- Publication number
- RU2413205C1 RU2413205C1 RU2009129647/28A RU2009129647A RU2413205C1 RU 2413205 C1 RU2413205 C1 RU 2413205C1 RU 2009129647/28 A RU2009129647/28 A RU 2009129647/28A RU 2009129647 A RU2009129647 A RU 2009129647A RU 2413205 C1 RU2413205 C1 RU 2413205C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- mirror
- optical
- optical axis
- endoscope
- axis
- Prior art date
Links
Landscapes
- Endoscopes (AREA)
Abstract
Использование: для неразрушающего контроля изделий и материалов. Сущность: заключается в том, что рентгенооптический эндоскоп содержит корпус с расположенными в нем оптически сопряженными рентгеновским и визуально-оптическим каналами для проецирования изображений объекта на ПЗС-матрицу телевизионной системы с последующей визуализацией их на экране монитора, при этом дополнительно введено сферическое зеркало из оргстекла, расположенное на входном торце первого фокона и диаметр которого равен диаметру D этого торца, оптическая ось сферического зеркала совпадает с оптической осью первого фокона, на оси, проходящей через центр первого полупрозрачного зеркала, перпендикулярно к ней на расстоянии D от вершины сферического зеркала в точке, соответствующей переднему фокусу сферического зеркала, установлен второй точечный светодиод, световой поток которого после автоколлимационного отражения от поверхности сферического зеркала преобразуется в параллельный пучок света, распространяющийся в направлении, совпадающем с оптической осью первого фокона, и формирующий на объекте изображение светлого диска диаметром D, величина которого на объекте остается постоянной при изменениях расстояния от объекта до эндоскопа и по величине изображения которого на мониторе оценивают текущий масштаб изображения в визуально-оптическом канале, необходимый для оценки соответствующего значения цены деления метрической шкалы, используемой для измерения дефекта и/или конструктивных элементов объекта. Технический результат: уменьшение габаритов и массы эндоскопа, а также повышение качества изображения, получаемого с помощью рентгеновского и визуально-оптического каналов. 1 ил.
Description
Изобретение относится к области неразрушающего контроля, а более конкретно к средствам комплексной визуальной и радиационной дефектоскопии изделий, находящихся в труднодоступных полостях.
Известен рентгенооптический эндоскоп, который содержит корпус с расположенными в нем оптически сопряженными с помощью зеркал и призм рентгеновским и визуально-оптическим каналами для проецирования изображения объекта на ПЗС-матрицу. Рентгенооптический канал содержит фокон с расположенным на его торце рентгенолюминофором, волоконно-оптический регулярный жгут, выходной фокон, состыкованный торцами с жгутом и входной волоконно-оптической шайбой электронно-оптического усилителя яркости, коллиматорный объектив и зеркало. Визуально-оптический канал содержит объектив, регулярный жгут, окуляр, осветительный жгут и блок осветителя с лампой, перед которой установлен оптический аттенюатор. В эндоскоп дополнительно введены два полупрозрачных зеркала из оргстекла, первое из которых установлено в рентгено-оптическом канале на входе между первым зеркалом и рентгенолюминофором фокона, второе установлено на выходе эндоскопа на оптической оси объектива, установленного перед выходным торцом усилителя яркости изображения, между первым зеркалом и дополнительным полупрозрачным зеркалом установлена положительная линза из оргстекла, перпендикулярно оптической оси линзы установлена точечная диафрагма, освещаемая с помощью первого дополнительного светодиода, а перед вторым дополнительным полупрозрачным зеркалом установлена шкала, освещаемая вторым дополнительным светодиодом с помощью конденсорной линзы [1].
Недостатки данного устройства - увеличение габаритов и массы за счет применения второго полупрозрачного зеркала и линзы из оргстекла, дополнительные потери света в этих элементах, а также вносимые ими дополнительные артефакты типа нарушения сплошности и локальных изменений структуры материала линзы и подложек зеркал под действием рентгеновского излучения.
Цель изобретения - устранение этих недостатков.
Для этого в рентгенооптический эндоскоп, содержащий корпус с расположенными в нем оптически сопряженными рентгеновским и визуально-оптическим каналами для проецирования изображений объекта на ПЗС-матрицу телевизионной системы с последующей визуализацией их на экране монитора, причем рентгенооптический канал содержит первый фокон с рентгенолюминофором на его входном торце, волоконно-оптический регулярный жгут, состыкованный с торцом первого фокона, второй фокон, идентичный первому и состыкованный с этим жгутом и входной волоконно-оптической шайбой электронно-оптического усилителя яркости изображения, первый коллиматорный объектив с фокусным расстоянием F1, фокальная плоскость которого совпадает с выходной шайбой усилителя яркости и на его оптической оси под углом 45° к ней установлено первое зеркало, визуально-оптический канал содержит первое полупрозрачное зеркало из оргстекла, расположенное на оптической оси первого фокона под углом 45° к ней, эндоскоп, состоящий из объектива, регулярного волоконно-оптического жгута, окуляра с фокусным расстоянием F2, осветительного жгута и блока осветителя с лампой, перед которой установлен оптический аттенюатор, второе зеркало, установленное на оптической оси объектива эндоскопа под углом 45° к ней параллельно первому полупрозрачному зеркалу в точке ее пересечения с осью, проходящей через центр первого полупрозрачного зеркала перпендикулярно оси первого фокона, второе полупрозрачное зеркало, расположенное на оптической оси окуляра эндоскопа под углом 45° к ней в точке ее пересечения с осью, проходящей через центр первого зеркала перпендикулярно к оси окуляра, второй коллиматорный объектив с фокусным расстоянием F3, оптическая ось которого совпадает с оптической осью окуляра эндоскопа и проходит через центр ПЗС-матрицы телевизионной системы перпендикулярно к ней, при этом фокусные расстояния F1, F2, F3 и диаметры выходной шайбы усилителя яркости D и волоконно-оптического регулярного жгута эндоскопа d связаны соотношениями F1/F3=D/A и F2/F3=d/A, где А - размер растра ПЗС-матрицы, между выходной шайбой усилителя яркости и первым коллиматорным объективом на его оптической оси установлено третье полупрозрачное зеркало под углом 45° к ней, на оси, проходящей через его центр перпендикулярно к оптической оси первого коллиматорного объектива, установлена метрическая шкала, освещаемая с помощью первого светодиода и конденсорной линзы, причем шкала находится от первого коллиматорного объектива на расстоянии, равном его фокусному расстоянию, и с помощью первого зеркала, второго полупрозрачного зеркала и второго коллиматорного объектива проецируется на ПЗС-матрицу и визуализируется на мониторе одновременно с рентгеновским и/или оптическим изображением объекта, дополнительно введено сферическое зеркало из оргстекла с радиусом R=D и фокусным расстоянием F4=R/2, расположенное на входном торце первого фокона и диаметр которого равен диаметру D этого торца, оптическая ось сферического зеркала совпадает с оптической осью первого фокона, на оси, проходящей через центр первого полупрозрачного зеркала, перпендикулярно к ней на расстоянии B=D от вершины сферического зеркала в точке, соответствующей переднему фокусу сферического зеркала, установлен второй точечный светодиод с углом излучения W=2arctg[D/2F4], световой поток которого после автоколлимационного отражения от поверхности сферического зеркала преобразуется в параллельный пучок света, распространяющийся в направлении, совпадающем с оптической осью первого фокона, и формирующий на объекте изображение светлого диска диаметром D, величина которого на объекте остается постоянной при изменениях расстояния от объекта до эндоскопа и по величине изображения которого на мониторе оценивают текущий масштаб изображения в визуально-оптическом канале, необходимый для оценки соответствующего значения цены деления метрической шкалы, используемой для измерения дефекта и/или конструктивных элементов объекта.
Схема рентгенооптического эндоскопа приведена на чертеже.
На чертеже изображены источник рентгеновского излучения 1, исследуемый объект 2, а также основные элементы рентгеновского и визуально-оптического каналов.
Рентгеновский канал состоит из первого фокона 6, на входном торце которого нанесен рентгенолюминофор 5, защищенный фольгой 4, регулярного волоконно-оптического жгута 7, состыкованного с торцами первого 6 и второго фокона 8, выходной торец которого состыкован с входной волоконно-оптической шайбой усилителя яркости 9. Первый коллиматорный объектив 10 с фокусным расстоянием F1 расположен на оси второго фокона 8, фокальная плоскость его совмещена с выходной шайбой усилителя яркости 9. На оптической оси коллиматорного объектива 10 установлено первое зеркало 11 под углом 45° к ней.
Визуально-оптический канал содержит первое полупрозрачное зеркало из оргстекла, расположенное на оптической оси первого фокона под углом 45° к ней, эндоскоп, состоящий из объектива 15, регулярного жгута 16, окуляра 19 с фокусным расстоянием F2, осветительного жгута 17, блока осветителя 21 с лампой 18 и оптическим аттенюатором 22. Перед объективом 15 установлено на его оптической оси под углом 45° к ней второе зеркало 14 для оптического совмещения осей рентгеновского и визуально-оптического каналов. На оптической оси окуляра 19 расположены второе полупрозрачное зеркало 20 и второй коллиматорный объектив 12 с фокусным расстоянием F3, в фокальной плоскости которого расположена ПЗС-матрица 13 телевизионного канала. Монитор 23 служит для визуализации изображений объекта. На оптической оси первого коллиматорного объектива 11 между ним и усилителем яркости 9 под углом 45° к этой оси установлено третье полупрозрачное зеркало 26. На оси, проходящей через центр полупрозрачного зеркала 26 перпендикулярно к ней, в точке, соответствующей фокусу первого коллиматорного объектива 10, расположена метрическая шкала 27, освещаемая первым светодиодом 29 с помощью конденсорной линзы 28.
На оптической оси первого фокона соосно с ней на его входном торце установлено сферическое зеркало 24 диаметром D и радиусом R=D. На оси, проходящей через центр первого полупрозрачного зеркала 3 перпендикулярно к ней в точке, соответствующей положению фокуса сферического зеркала, установлен второй точечный светодиод 25. Благодаря такому расположению светодиода его расходящийся пучок света с углом излучения, достаточным для заполнения полной апертуры сферического зеркала, после отражения от этого зеркала преобразуется в параллельный поток излучения с диаметром D, распространяющийся в сторону объекта контроля параллельно оптической оси первого фокона и формирующий на объекте изображение светлого диска диаметром D, размер которого не изменяется при изменениях расстояния от объекта до эндоскопа. Это дает возможность оценивать текущий масштаб изображения в визуально-оптическом канале, сравнивая известный диаметр светлого диска на объекте с величиной его изображения на мониторе с помощью метрической шкалы. В свою очередь, зная масштаб изображения, легко определить текущую цену деления шкалы, приведенную к плоскости объекта. По степени эллиптичности изображения светлого диска можно оценивать перпендикулярность поверхности объекта к оптической оси первого фокона и/или объектива эндоскопа. Для удобства работы шкала установлена с возможностью вращения относительно оси, на которой она расположена.
Рентгенооптический эндоскоп работает следующим образом.
Вначале обычно производится визуальный осмотр контролируемой полости с помощью эндоскопа оптического канала. Рентгенооптический эндоскоп вводится в полость и координируется в ней с помощью известных технических средств, например, механических манипуляторов с дистанционным управлением т.п. Включают осветитель эндоскопа и, наблюдая на мониторе поверхность объекта, наводят эндоскоп на интересующую оператора область. Затем включают светодиод у сферического зеркала и светодиод, освещающий измерительную шкалу от отдельного блока питания (на схеме не показан в силу общеизвестности данного решения), и, наблюдая на мониторе изображения светлого диска и шкалы, оценивают текущий масштаб изображения визуально-оптического канала по формуле M=D/D0, где D0=C×N размер изображения светлого диска, С - цена деления шкалы в плоскости экрана монитора, мм, N - число делений шкалы, приходящееся на изображение диска, D - истинный размер диска, мм. После этого приступают к количественной оценке размеров дефектов и/или конструктивных элементов объекта. Шкала установлена с возможностью вращения относительно оси, на которой она расположена, что дает возможность оценивать размеры дефектов в различных направлениях. Затем включают рентгеновский аппарат и производят радиографическое обследование объекта. При этом подсветка объекта может быть выключена.
Фокусные расстояния коллиматорных объективов F1, F3 и окуляра F2 выбираются с учетом полного заполнения изображениями выходной шайбы усилителя яркости и торца регулярного жгута с диаметрами D и d соответственно растра ПЗС-матрицы размера А. Соответствующие формулы получены с учетом общеизвестных выражений геометрической оптики для определения увеличения системы двух коллиматорных объективов [2].
Отметим, что масштаб изображения в рентгеновском канале остается постоянным при любых изменениях расстояния от объекта до рентгенооптического эндоскопа, т.к. реально используемые аппараты генерируют слабо расходящиеся пучки излучения, а объект удален от источника рентгеновского излучения на значительные расстояния (3-5 м и более), особенно при контроле крупногабаритной авиакосмической техники и специзделий. Поэтому размер изображения объекта в рентгеновском излучении на мониторе всегда постоянен, а масштаб его M=D/Dp=const, где Dp - размер на мониторе.
Источники информации
1. Патент РФ №2239179.
2. Р.Шредер, Ф.Трайбер. Техническая оптика. М., Техносфера, 2008, 424 стр.
Claims (1)
- Рентгенооптический эндоскоп, содержащий корпус с расположенными в нем оптически сопряженными рентгеновским и визуально-оптическим каналами для проецирования изображений объекта на ПЗС-матрицу телевизионной системы с последующей визуализацией их на экране монитора, причем рентгенооптический канал содержит первый фокон с рентгенолюминофором на его входном торце, волоконно-оптический регулярный жгут, состыкованный с торцом первого фокона, второй фокон, идентичный первому и состыкованный с этим жгутом и входной волоконно-оптической шайбой электронно-оптического усилителя яркости изображения, первый коллиматорный объектив с фокусным расстоянием F1, фокальная плоскость которого совпадает с выходной шайбой усилителя яркости и на его оптической оси под углом 45° к ней установлено первое зеркало, визуально-оптический канал содержит первое полупрозрачное зеркало из оргстекла, расположенное на оптической оси первого фокона под углом 45° к ней, эндоскоп, состоящий из объектива, регулярного волоконно-оптического жгута, окуляра с фокусным расстоянием F2, осветительного жгута и блока осветителя с лампой, перед которой установлен оптический аттенюатор, второе зеркало, установленное на оптической оси объектива эндоскопа под углом 45° к ней параллельно первому полупрозрачному зеркалу в точке ее пересечения с осью, проходящей через центр первого полупрозрачного зеркала перпендикулярно оси первого фокона, второе полупрозрачное зеркало, расположенное на оптической оси окуляра эндоскопа под углом 45° к ней в точке ее пересечения с осью, проходящей через центр первого зеркала перпендикулярно к оси окуляра, второй коллиматорный объектив с фокусным расстоянием F3, оптическая ось которого совпадает с оптической осью окуляра эндоскопа и проходит через центр ПЗС-матрицы телевизионной системы перпендикулярно к ней, при этом фокусные расстояния F1, F2, F3 и диаметры выходной шайбы усилителя яркости D и волоконно-оптического регулярного жгута эндоскопа d связаны соотношениями F1/F3=D/A и F2/F3=d/A, где А - размер растра ПЗС-матрицы, между выходной шайбой усилителя яркости и первым коллиматорным объективом на его оптической оси установлено третье полупрозрачное зеркало под углом 45° к ней, на оси, проходящей через его центр перпендикулярно к оптической оси первого коллиматорного объектива, установлена метрическая шкала, освещаемая с помощью первого светодиода и конденсорной линзы, причем шкала находится от первого коллиматорного объектива на расстоянии, равном его фокусному расстоянию, и с помощью первого зеркала, второго полупрозрачного зеркала и второго коллиматорного объектива проецируется на ПЗС-матрицу и визуализируется на мониторе одновременно с рентгеновским и/или оптическим изображением объекта, дополнительно введено сферическое зеркало из оргстекла с радиусом R=D и фокусным расстоянием F4=R/2, расположенное на входном торце первого фокона и диаметр которого равен диаметру D этого торца, оптическая ось сферического зеркала совпадает с оптической осью первого фокона, на оси, проходящей через центр первого полупрозрачного зеркала, перпендикулярно к ней на расстоянии B=D от вершины сферического зеркала в точке, соответствующей переднему фокусу сферического зеркала, установлен второй точечный светодиод с углом излучения W=2arctg[D/2F4], световой поток которого после автоколлимационного отражения от поверхности сферического зеркала преобразуется в параллельный пучок света, распространяющийся в направлении, совпадающем с оптической осью первого фокона, и формирующий на объекте изображение светлого диска диаметром D, величина которого на объекте остается постоянной при изменениях расстояния от объекта до эндоскопа и по величине изображения которого на мониторе оценивают текущий масштаб изображения в визуально-оптическом канале, необходимый для оценки соответствующего значения цены деления метрической шкалы, используемой для измерения дефекта и/или конструктивных элементов объекта.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009129647/28A RU2413205C1 (ru) | 2009-08-04 | 2009-08-04 | Рентгенооптический эндоскоп |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009129647/28A RU2413205C1 (ru) | 2009-08-04 | 2009-08-04 | Рентгенооптический эндоскоп |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2413205C1 true RU2413205C1 (ru) | 2011-02-27 |
Family
ID=46310689
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2009129647/28A RU2413205C1 (ru) | 2009-08-04 | 2009-08-04 | Рентгенооптический эндоскоп |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2413205C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112236101A (zh) * | 2018-04-04 | 2021-01-15 | 直观外科手术操作公司 | 用于立体内窥镜摄像机的动态孔径定位 |
-
2009
- 2009-08-04 RU RU2009129647/28A patent/RU2413205C1/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112236101A (zh) * | 2018-04-04 | 2021-01-15 | 直观外科手术操作公司 | 用于立体内窥镜摄像机的动态孔径定位 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP7339643B2 (ja) | 溶液に浸された眼用レンズの屈折力および厚さを検査するためのシステムおよび方法 | |
US8705041B2 (en) | Coaxial interferometer and inspection probe | |
CN201569492U (zh) | 光纤光场分布检测仪 | |
MXPA01002436A (es) | Aparato y metodo para la inspeccion visual de uniones soldadas ocultas. | |
RU2413205C1 (ru) | Рентгенооптический эндоскоп | |
JP2012113188A (ja) | 光強度測定ユニット、及びそれを備えた顕微鏡 | |
RU2405136C1 (ru) | Рентгенооптический эндоскоп | |
EP3156780B1 (en) | Test probes for smart inspection | |
JPH03231622A (ja) | 内視鏡装置 | |
RU2405137C1 (ru) | Рентгенооптический эндоскоп | |
TWM453842U (zh) | Oled檢測機台及其光學檢測裝置 | |
RU2405138C1 (ru) | Рентгенооптический эндоскоп | |
RU2239179C1 (ru) | Рентгенооптический эндоскоп | |
JP5158798B2 (ja) | レンズ検査装置 | |
RU2413206C1 (ru) | Рентгенооптический эндоскоп | |
RU2280963C1 (ru) | Лазерный центратор для рентгеновского излучателя | |
KR200372906Y1 (ko) | 렌즈 초점거리 및 편심 측정장치 | |
RU2325048C1 (ru) | Лазерный центратор для рентгеновского излучателя | |
RU2377544C1 (ru) | Рентгенооптический эндоскоп | |
RU2325051C1 (ru) | Лазерный центратор для рентгеновского излучателя | |
RU2483337C2 (ru) | Оптико-телевизионное устройство для дистанционного визуального контроля | |
RU2288446C1 (ru) | Оптическое устройство для измерения диаметра и контроля внутреннего профиля крупногабаритных изделий | |
JP2001059941A (ja) | ファイバースコープシステム | |
RU2179789C2 (ru) | Лазерный центратор для рентгеновского излучателя | |
RU2405135C1 (ru) | Рентгенооптический эндоскоп |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20120805 |