RU2386956C1 - Рентгенооптический эндоскоп - Google Patents
Рентгенооптический эндоскоп 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)
- Closed-Circuit Television Systems (AREA)
- Endoscopes (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 размером В×В, установленная на оси объектива оптического канала в плоскости его изображения, перед объективом оптического канала 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 параметру фокона и остается постоянным при изменениях расстояния от объекта до фокона, и кольцевая матрица из М светодиодов диаметром DC>D, угол излучения которых выбирается из условия W=arctg(B/2f), а длина волны их излучения Y2 выбирается с учетом получения максимального контраста изображений пятен от микролазеров с длиной волны излучения Y1, 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. Технический результат: обеспечение возможности согласования существенно различных характеристик рентгеновского и оптического каналов с помощью одной ПЗС-матрицы. 3 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 [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.
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 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.
Схема эндоскопа поясняется чертежом (фигура 1), на котором изображены источник рентгеновского излучения 1, исследуемый объект 2 и элементы ренгеновского и оптического канатов.
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.
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.
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 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.
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.
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.
Угол излучения осветителя W, необходимый для полного освещения зоны, просвечиваемой рентгеновским излучением, выбирается из очевидного соотношения W=2arctg(B/2f).
Программа обработки этих изображений выбирается с учетом получения максимума дефектоскопической информации в каждом из них.
Литература
1. Патент РФ 2168166.
2. Апенко М.И. и др. Задачник по прикладной оптике, Москва, 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 состоит из объектива с фокусным расстоянием f и зеркала из оргстекла, установленного на оси фокона под углом 45° к ней в точке пересечения этой оси с осью объектива, 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 f выбирается с учетом соотношения f=L·B/D, где L - минимальное расстояние от входного торца фокона до объекта, D - диаметр этого торца, перед объективом оптического канала 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 параметру фокона и остается постоянным при изменениях расстояния от объекта до фокона, и кольцевая матрица из М светодиодов диаметром DC>D, угол излучения которых выбирается из условия W=arctg(B/2f), а длина волны их излучения Y2 выбирается с учетом получения максимального контраста изображений пятен от микролазеров с длиной волны излучения Y1, 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.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008131815/28A RU2386956C1 (ru) | 2008-08-04 | 2008-08-04 | Рентгенооптический эндоскоп |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008131815/28A RU2386956C1 (ru) | 2008-08-04 | 2008-08-04 | Рентгенооптический эндоскоп |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2008131815A RU2008131815A (ru) | 2010-02-10 |
RU2386956C1 true RU2386956C1 (ru) | 2010-04-20 |
Family
ID=42123449
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2008131815/28A RU2386956C1 (ru) | 2008-08-04 | 2008-08-04 | Рентгенооптический эндоскоп |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2386956C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107742383A (zh) * | 2017-11-30 | 2018-02-27 | 苏州优函信息科技有限公司 | 基于光面成像的自动结算***及结算方法 |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108827975B (zh) * | 2018-09-07 | 2023-10-20 | 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 | 一种ccd阵列成像装置 |
-
2008
- 2008-08-04 RU RU2008131815/28A patent/RU2386956C1/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107742383A (zh) * | 2017-11-30 | 2018-02-27 | 苏州优函信息科技有限公司 | 基于光面成像的自动结算***及结算方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2008131815A (ru) | 2010-02-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10194065B2 (en) | Endoscope probes and systems, and methods for use therewith | |
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 (zh) | 一种光源模块及应用其的线扫描多光谱成像*** | |
EP3514524B1 (en) | Image inspection device and illumination device | |
JP2008241658A (ja) | 構造物の監視装置およびその監視方法 | |
GB2197499A (en) | High spatial and time resolution measuring apparatus | |
RU2386956C1 (ru) | Рентгенооптический эндоскоп | |
US11486828B2 (en) | Fluorescence photometer and observation method | |
JP2011043508A (ja) | 光電子工学的像拡大システム | |
RU2405138C1 (ru) | Рентгенооптический эндоскоп | |
US10268031B2 (en) | Illumination in digital pathology scanning | |
EP0227739A1 (en) | Differential imaging device | |
RU2387979C2 (ru) | Рентгенооптический эндоскоп | |
KR20190047864A (ko) | 고분해능 검사 장치용 광헤드 및 링빔을 이용한 고분해능 검사 장치 | |
RU2386955C1 (ru) | Рентгенооптический эндоскоп | |
RU2658140C1 (ru) | Конфокальный спектроанализатор флуоресцентных изображений | |
RU2405137C1 (ru) | Рентгенооптический эндоскоп | |
RU2413932C1 (ru) | Рентгенооптический эндоскоп | |
RU2405136C1 (ru) | Рентгенооптический эндоскоп | |
RU2280963C1 (ru) | Лазерный центратор для рентгеновского излучателя | |
WO2023145207A1 (ja) | 分光測定装置、及び分光測定方法 | |
RU2239179C1 (ru) | Рентгенооптический эндоскоп | |
RU2405135C1 (ru) | Рентгенооптический эндоскоп |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20110805 |