JPS5918920A - 観察装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はタンクや原子炉等の内部を光学的に観。

察する装置、いわゆるベリスコープに関する。

従沫、原子炉の併用期間中検査において、炉内の熔接部
の肉眼検査としては、内視鏡とｌ〜での、ファイバース
コープを炉内に入れたり、テレビカメラを直接中に入れ
る方法等が取らノ１．ていた。

ファイバースコープは面ｊ放射線性の為、石英コア、石
英クラッドのファイバーを用いなければならないが、フ
レキシブルタイプのイメージガイドだと現状の技術では
５〜６ｍの長いファイバーを使うことができない。また
セミフレキシブルのファイバーだと最小曲げ曲賠半径が
３００ｍｍ以上にとらないと、ファイバーの素線が折れ
るため曲げ機構部分が長くなり、観察のだめ大きな可焼
性をもたせると表は非常に困難になるという欠点があっ
た。才だ、比較的近い物体をみるときは解像力も比較的
よいが、犬き万タンクの熔接部など被検物が遠くにはな
れている場合などは、満足な解像力を得られない欠点も
ある。また、テレビカメラを直接炉内に入れる方法では
、放射線を比較的低しベルに除洗できる場所などは人間
が持ってはいつで確実に検査することが出来る。しかし
、その場合でも１日に約２０分ぐらいの作業が限度であ
り、人体におよぼす放射線の影響も大きい。さらに高レ
ベル放射線域へテレビカメラを直接人り、る場合、カラ
ーのテレビカメラでは放射線に対して弱いので２〜３時
間で使用不能と在る欠点もあった。

そこで本発明は上述の欠点を解決し、観察方向が正確に
位置決めできると共に、コンパクトな観察装置を提供す
ることを目的とする。

次に本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は観察装置（以下、ベリスコープと呼ぶ。）の観
察ヘッド部を示す断面図である。観察対象物からの光は
、三角プリズム１の反射面］、ａによって図中上方に垂
直に反射される。反射された光は台形プリズム２の反射
面２ａで直角に反射され、さらに反射面２ｂで直角に反
射さノ］、る。そして台形プリズム２を出た光をよ、プ
リズム３の反射面３ｂて反射される。プリズム３を通っ
た光りよハーフミラ−４を透過して、対物レンズ系に入
射する。

対物レンズ系は、鏡筒５の内部に所定の間隔で配置さり
、たレンズＧ＋　、Ｇ２　、Ｇ３から構成され２）。

この対物レンズ系を出だ光は、固定ｆｉ！ｉｉ　６の内
部を通り、リレーレンズＧ４によって平行系にされて、
不図示の撮像手段等に導ひかれる。この光学配置におい
て、対物レンズ系とリレーレンズＧ４の光１１Ｍ１］ｔ
ｌは、台形プリズム２０反射面２ａから反射面２ｂまで
の光路中心ｔ２と平行に定められ、かつ光軸ｔ１は観察
対象物から三角プリズム１の反射面１ａまでの光路中心
ｔ３　と同軸になるように定められている。尚、上記光
学素子は放射線によって変色しない、ノン・ブラウンガ
ラスを用いる。

寸だ、固定筒６は、この観察ヘッド部全体を支えるだめ
の筒状のベース７に、その後端部７ａの所で固定されて
いる。そしてベース７の後端部７ａにはバイブ８が接続
され、このパイプ８はテレビカメラ１で延長されている
。

１だ、円筒状の支持部材９は、鏡筒５を光軸Ｌ１方向に
摺動可能に支持すると共に、プリズム３が設けられた先
端側に、光軸ｔ１に対して４５０傾いて前記ハーフミ２
−４が固定さｈる。そして支持部月９には鏡筒５存・支
持部月９内で光軸ｔ１方向に直線移動させるだめのキ一
孔９ａが設けられ、鏡筒５には、このキ一孔９ａに係合
するビン５ａが設けられる。寸だ、ピント合わせのため
のフォーカス環１０はベアリング１１を介して、支持部
（゛」９と鏡筒５との間で、光軸１＋　ｆ中心として回
転可能に設けられると共に、鏡筒５との嵌合部にはリー
ドネジが設けられている。従って、フォーカス環１０を
光軸ｔ１　を中心として回転すると、リードネジによっ
て鏡筒５が光軸ｔ１方向に直線移動する。このフォーカ
ス環１０の外周にはシャフト１２に結合された歯車］３
とかみ合う平歯が刻設されている。シャフト１２はベー
ス７に支えられ、パイプ８内を通ってテレビカメラ側に
設けられた不図示のモータに接続される。

さて、支持部材９の外側を２重に取り囲むように第１円
筒材１４と第１円筒材１４とが設けられている。両円筒
月１４．１５は互い如ベアリング１６を介して光軸／−
、全中心とした回転が可能にされると共に、円筒状のベ
ース７に対しても・ベアリング１７を介１７て回転ｏＪ
能に設けられている。

この第１円筒材１４の先端部には前述の三角プリズノ、
１、台形プリズム２、及びプリズム３を一体に支持する
支持部１４ａが設けられている。そしで、支持部１４ａ
の先端には、三角プリズム１を光路中心ｔ３（すなわち
光軸ｔｌ）と垂直な方向を中心ｔ４　として回転させる
ための輔１８を支える軸受１４ｂが設けらｈている。こ
の輔１８の一端には前述の三角プリズム１が固定され、
１ｉＩｌ＋受１４ｂｉ介して他端には、ベベルギヤ１９
が固定されている。従ってこのベベルギヤ１９が軸受］
４ｂに対して回転すると、三角プリズム１は中心、／！
、４を中心に回転し、図中、紙面と垂直な面上で光路中
心ノ、３と光軸ｔ１　との成す角度が変わる。

才だ、第１円筒月１４０後端部には、小歯車２０とかみ
合うように、円周−ヒに歯部１４Ｃが刻設されでいる。

この小歯車２ｏはシャフト２１と結合されており、シャ
フト２１はベース７に回転自在に１ｌｌｌ支されている
。このシャフト２１は、べ一ヌ７の後端部７ａを通り、
バイブ８の外周に沿ってデｌ／ピノＪメラ側へ延設され
ている。シャフト２１もモータによって回転される。

さて、第２円筒材１５の先端部（プリズム側）には、円
弧状に歯部２２ａを形成した半円筒状部月２２が取り伺
けられ、この歯部２２ａはベベルギヤ１９とかみ合う。

このため、第２円筒材１５に対して第２円筒材１５が光
軸ｔ１を中心として回動すると、ベベルギヤ１９が回転
して、三角プリズム１のみが回転する。さらに第２円筒
材１５の後端部には、小歯車２３とかみ合う歯部１５ａ
が円周上に刻設されている。小歯車２３は光軸１゜と平
行に配置されたシャフト２４に結合され、このシャフト
２４の中間部には小歯車２５が結合される。シャフト２
４は軸受部月２６によって回転自在に軸支され、軸受部
材２６υま第１円筒ＩＡ’１４の後端部に固設されてい
る。このため、小歯車２３、シャフト２４及び小歯車２
５は軸受部材２６に対して自転すると共に、第１円筒材
１４０回転に伴い光ｎｌ＋　ｒ、　１　を中心とし−Ｃ
公転する。尚、図中、軸受部材２６やシャフト２４等は
公転する範囲内で、他の部材と空間的に干渉しないよう
に配置されている。

さて、固定筒６の外周には差動ギー＼・列が設けられて
いる。この差動ギヤ列には、光軸Ａ、全中心に回転する
第１太陽歯車２７ど第２太陽歯車２８とが互いに対向し
て配置されている。そして両太陽歯車２７と２８との間
に、光軸ｔ１　を中心として公転可能であり、かつ自転
可能な２つの遊星歯車２９．３０が配置されている。第
１太陽歯車２７には、小歯車３１とかみ合う歯部２７ａ
と、遊星歯車２９．３０とかみ合う歯部２７ｂとが設け
らり、ている。また第２太陽歯車２８には遊星歯車２９
．３０とかみ合う歯部２８ａと、小歯車２５とかみ合う
歯部２８ｂとが設けらり、ている。そして、遊星歯車３
０の自転軸３０ａはペース７に接触しないように延設さ
れ、そこにシャフト２４が回転自在に係合する孔が設け
られている。尚、遊星歯車２９と３０は光軸ｔ１を挟ん
で互いに１８００で対向するように、かつ自転可能に支
持環３２に取り付けられる。甘だ第１太陽歯車２７とか
み合う小歯車３１ｆｄ、テレビカメラ側に設けられたモ
ータで回転されるシャフト３３に結合されている。

さて、ベース７の外周部に沼って光軸１１　と平行に石
英のライトガイド３４が設けられ、その先端部３．４ａ
には、ミラー３５が４５°に傾けて設けられる。そして
ライトガイド３４はパイプ８の外壁に泪ってテレビカメ
ラ側１で延ばされ、不図示の照明用光源に接続される。

寸だ、ライトガイド３４の先端部３４ａから出射した照
明光がミラー３５で直角に曲げられ、ノーーフミラー４
に達するように、第１円筒材１４と第２円筒材１５には
円周方向に細長い切欠き孔１４ｄ、１５ｂが設けらノ１
．ている。このだめ、ライトガイド３４からの照明光は
ハーフミラ−４で反射されて、プリズム３、台形プリズ
ム２、及び三角プリズム１を通って、観察対象物へ達す
る。この際照明光はノ・−フミラー４によって、対物レ
ンズ系の直前で観、整光路中に入るので、各プリズムが
どのように回転しても、三角プリズム１から射出する照
明光は常に観、察対象物を照明する。

次にこの装置の動作について、さらに第２、第３図を用
いて説明する。第２図は、三角プリズム２のみを回転さ
せる機構を模式的に示した図である。テレビカメラ側、
すなわち操作側に設けられたモータＭｌの駆動によって
シャフト３３と小歯車３１が回転する。このだめ第１太
陽歯車２７が回転し、２つの遊星歯車２９．３０を回転
させる。

このとき、第１円筒材１４は回転しないので、軸受部材
２６に支持されたシャフト２４は光軸ｌ！、１を中心と
した公転が規制される。従って、２つの遊星歯車２９．
３０は光軸１．全中心にした公転が係止され、ただ自転
するのみである。この遊星歯車２９．３０の自転によっ
て第２太陽歯車２８は第１太陽歯車２７と等速に回転し
、その回転は小歯車２５に伝えられる。このためヅヤフ
ト２４゜小歯車２３・が回転し、第２円筒材１５は光軸
ｔ１を中心に回転する。この回転は第２円Ｍ；Ｍ’１５
に設けられた半円筒部材２２の歯部２２ａｆ：介して、
ベベルギヤ１９に伝達される。従って、三角プリズム］
は回転１〜、紙面と垂直な面」二での観察方向（以下水
平方向とする）が変わる。この三角プリズム１が回転す
る水平方向の範囲は、光軸ｔ１に対して±９００程度に
定められている。また、三角プリズムｊの回転角はモー
タＭ＋の回転量によって一義的に決捷るので、ポテンシ
ョン・メータＰ１を設け、モータＭ１０回転量を検出す
ることによって、三角プリズム１のみの回転による観察
方向を検知する。

次にモータＭ１　を停止して、三角プリズム１、台形プ
リズム２、及びプリズム３（以下、この３つ分廿とめて
、プリズム系と呼ぶ）を光ｆｉｌｌ　ｔ　、を中心とし
て一体に回転させる場合を説明する。第３図はその様子
を模式的に示しだ図である。操作側に設けられだモータ
Ｍ２が駆動すると、シャフト２１ど小歯車２０が回転す
る。このため第１円筒月１４が光軸ｔ１　を中心に回転
する。このとき軸受部月２．６も第１円筒材１４と一体
に光’ｊＱＩＩ　ｌ−ｔを中心として回転するので、＠
２図からも明らかなように、小歯車２３、シャフト２４
、小歯車２５は光軸７．ｉ　を中心として公転する。し
かも、／ナフト２４は自転ｔｌｌｌ　３０　ａをイｉ用
〜て遊星歯車２９）。

３０を強制的に公転させる。第１太陽歯車２’１１回転
し々いので、第２太陽歯車２８が遊星歯車２９．３０の
公転に伴って、いっしょに回転する。

すなわち、ンヤフト２４、第２太陽歯車２８及び第１円
筒材１４は一体となって光軸ｔ１　を中心に回転する。

このだめ／ナフト２４は両受部拐２６に対して回転（自
転）シ橙い。このため、歯部１５ａを介して小歯車２３
とかみ合った第２円筒月１５も第１円筒材１４と一体に
なって回転する。

このように、第１円筒材１４と第１円筒材１４とはモー
タＭ２の駆動だけでは一体に回転するので、ベベルギヤ
１９が両受］、　４　ｂに対して回転することはない。

すなわち、プリズム系が光１ＩｉｌｌＩｔ１を中心に回
転しても、それに伴って三角プリズム１が単独に回転す
ることはない。尚、このプリズム系の回転角は１８０°
程度に定められている。

寸だ、プリズム系の回転量はモータＭ２の回転量に比例
するから、ポテンショ・メータＰ２によってプリズム系
の回転Ｍを検出し、光軸ｔ１と垂直な面上の観察方向を
検知する。

さらに、第４図のように、操作側に設けたモータＭ３を
駆動することによって、シャフト１２、小歯車１３を介
してフォーカス環１０を回転して、対物レンズ系を光軸
ｔＩ　の方向に沿って前後動させ、合焦動作を行なう。

このとき、モータＭ３の回転量と鏡筒５のくり出し量と
は比例するから、ポテンショ・メータＰ３によって、そ
のくり出し量に応じた観察対象物までの距離を検知する
。

次に、このようなベリスコープの使用例を第５図、第６
図に基づいて説明する。

第５図において、観察すべき密ぺいされたタンク１００
内に、穴１０１からベリスコープを入れる。操作側には
、照明用光源、テレビカメラ、モータＭ＋　、Ｍ２＋　
Ｍ３等が組み込捷れた操作ユニソ１−１０３が設けられ
ている。寸だ操作ユニツト１０３には前述のポテンショ
・メータＰ１、Ｐ２、；ＰＧの検出信号に基づいて、極
座標系の演算を行なうマイクロ・コンピュータ１０４等
が備えらノ１．ている。このマイクロ・コンピュータ１
０４はモータＭ１、Ｍ２、Ｍ３　の駆動量も制御する。

寸だテレビカメラからの映像信号を受信して表示するだ
めの受像器１０５が接続される。

実際の観察において、タンク１００内の特定位置を観視
しだとする。この場合、第６図のような直交座標系ｘｙ
ｚを設定し位置Ｔを見ているとする。尚、原点ｏｉｄ、
ベリスコープの光軸１．と軸ｔ４どの交点に相当し、Ｘ
軸は光軸ｔ１に相当する。

そして、座標系ｘｙｚのｘｚ平面は、第１図の紙面と同
一方向に広がるものとする。

このとき、ポテンショ・メータＰ１で検肝した角度をα
、ポテンショ・メータＰ２で検出した角度全βとすると
、位置Ｔは極座標系で表わされる。

ずなわち、原点Ｏから位置Ｔまでの直線距離ｒはポテン
ショ・メータＰ３によってただちに求められ、ｘｙ平面
となす角度θと、ｘｚ平面となる角度Φは、 を演算することによって容易に求められる。

この演算はマイクロ・コンピュータ１０４で行ない、そ
の結果を受像器１０５に表示するようにするとよい。丑
だ、マイクロ・コンピユー１’１．０４に極座標値を入
力して、上記演算と逆の演算により角度α、βを求め、
この値に基づいてモータＭ、　Ｈ＋　Ｍ　２．・Ｍ３　
を駆動することもできる。

以上、本実施例によれば人間が安全なところで作業でき
るのみならず、テレビカメラの寿命が長くなり、同軸照
明を行なっているだめ、暗い場所でもちょうど見だい位
置に照明をもっていくことができる。寸だ照明はライト
ガイド３４によりコールド側（操作側）に引き出しであ
るので、照明用のランプ交換が容易である。寸だ位置決
めが正確に出きるためコンピュータにルーチンワークな
どをプログラムしておけば、自動無人監視が出来る・１
だリレーレンズＧ４に」：って操作側才で観察像を導く
ため、バイブ８の長さは自由に変えらＪ上る。従って、
し才っておく時に一一コンパクトにできる利点がある。

捷だ先端にドームガラスをつけ気密外筒をかぶせｈば、
スキャニングタイプの水中ペリスコープとして、原発の
燃料棒を貯蔵しておくプール等の監視用に使用すること
が出来る。

寸だ、実施例においては、対物レンズ系の前にプリズム
系を入りたが、単なる反射鏡でも同様に構成できる。

以」二の」、うに本発明によれば、反射手段としての三
角プリズムが）ＩＣ軸Ｌ１　を含む面内で回転すると共
に、光ｆｌａｔ　ｔ　、を中心として回転するので、広
範囲の観察が可能になる。さらに、三角プリズムの互い
に異なる２方向の回転量は、差動ギヤ列を介して夫々独
立に制御できるので、観察位置が極めて容易に検出でき
ると共に、装置がコンパクトになるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例によるペリスコープの断面図、
第２図、第３図は観察方向を変え／）ときの動作をハ）
１．明するだめの模式図、第４図は対物レンズ系の合焦
動作を説明するだめの模式図、第５し１はペリスコープ
の使用例を説明する図、８ｒ＋、６図は観１察方向を検
出するだめの説明図である。 〔主要部分の符号の説明〕 １・・・・・・三角プリズム（反射手段）、５・・・・
・・鐘筒。 １４・・・・・＠１円筒材、　１５・・・・・・第２円
箇月。 ２７．２８，２９．３０・・・・・・差動ギヤ列出願人
　　ト」木）′１５学］−業株式会社代理人　　渡　辺
　隆　男 第４図 」゛５図 第６図 ７ 刈 手続補正書（自如 ２０発明の名称 観察装置 （４１１）日本光学工業株式会社 フクオカ　シゲタダ 叫♀撤」−長福岡成忠 ４、代理人 〒１４０　　東京餓情７１１区西大井１丁目６番３号６
６補正の内容 （１）明細書第２頁第１４行目の（焼」をｒ　ｆＱ　Ｊ
とｒ＋Ｉ正ず所で」を「ベース７の後端９３７ａで」と
訂正する。 （３）同第６頁第８行の「を中心β４として」を１の中
心ｐ４のまわりに」と訂正する。 （４）同第７頁第３行と第４行との間に以下の記載を挿
入する。 ［このシャフト２１の一部には小歯車２１ａが固定され
ている。尚、小歯車２０、シャツ１−２１、及び小歯車
２１ａは図中破線で示しであるように、実際は紙面と垂
直なで光軸β１を含む面上に配置されている。このため
同一の図面中では表すことができないので、破線で模式
的に示しである。」（５）同第７頁第１４行の「中間部
」を「他ｌ＞Ｉｉ、１部」と訂正する。 （６）同第６頁第１５行の「そして、」から同第１０頁
第８の「設けられている。」までの記載を削除する。 くシ （７）同第９頁第４行第５行上の間に以下の記載を挿入
する。 山部３２ａが、光軸β１を中心とする円周方向に、例え
ば９０°の角度分だり設りられている。このため山部３
２ａも同一の図面中で表せないので、破線で模式的に示
しである。従ってシャフト２１が回転すると、歯部３２
ａ、支持環３２及び遊星歯車２９．３０が光軸１１のま
わりを公転する。 」 （８）同第１０頁第８行の「このため」を「この場合、
シャツ１〜２１が回転しないものとすると、」に訂正す
る。 （９）同第１０頁第９行の１を回転さゼる。」を「は光
軸β１のまわりを公転せず、単に自転だＬＪする。 」と訂正する。 （１０）同第１０頁第１２行の「従って、」から同頁第
１４行の「のみである。」のでを削除する。 （］１）同第１２頁第２行の「しかも、」から同頁第３
行の「を介して」までを以下の記載にｉＩ止する。 「さらに、シャフト２１は歯部３２を介して」（１２）
同第１２頁第１２行と第１３行との間に以下の記載を挿
入する。 ［面この際、太陽歯車２７．２Ｂの歯ｆ！Ｉｔ　２７　
ｂと２８ａが同一のものだとすると、支持環３２と遊星
歯車２９．３０の公転量に対して太陽歯車２８の回転量
は２倍になるから、例えば小歯車２０と歯部１４ｃのギ
ート比と、小歯車２１ａと歯部３２ａのギヤ比とを１＝
２に定めることによって、第１円筒＋Ｊ’　ｌ　４と第
２円筒＋、ｌ’１５とを一体に回転させることができる
。」 （１３）図面、第１図を別紙のものに差し換える。 （１４）同、第２図を別紙のものに差し換え乙。 以　　　上

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 対物レンズの鏡筒のまわりを回転自在な第１円筒材（１
   ４）と；該第１円筒材の咬わりを回転自在な第２円筒材
   （１５）と；前記対物レンズの観。 察対象物側に設けられると共に、前記第１と第２円筒拐
   とが相対的に回転したときは、前記対物レンズの光軸を
   含む面上で回転し、前記第１と第２円筒材とが共に回転
   したときは、前記光軸を中心として回転する反射手段（
   １、２、３）と；前記第１円筒材を回転させる第１．駆
   動手段（Ｍｌ）と；前記第２円筒材を差動機構（２７，
   ２８，２９゜３０）を介して回転させる第２．駆動手段
   （Ｍ２）とを備え、該第】駆動手段が回転するとき、前
   記差動機構を強制的に公転させて前記第１と！’！：２
   円筒材と全筒材に回転させることを特徴とする観察装置
   。