專利名稱：內(nèi)窺鏡的照明的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及遠(yuǎn)距的可視檢查設(shè)備，特別地，涉及一種用于遠(yuǎn)距的 可視檢查設(shè)備的燈組件。
背景技術(shù)：
用于遠(yuǎn)距離檢查生物例如人的體腔的內(nèi)部部分、用于醫(yī)療診斷或醫(yī)療 過(guò)程或用于檢查或能夠修理工業(yè)裝置例如鍋爐、管道或發(fā)動(dòng)機(jī)的內(nèi)部的檢 查單元是已知的。這些設(shè)備通常采用效率低的高強(qiáng)度的放電管，例如氙、 高壓水銀或金屬卣化物燈，它們能產(chǎn)生大熱熱并易于破壞、破裂和突然故 障。當(dāng)檢查者需要時(shí)，高強(qiáng)度的放電管不能容易地打開(kāi)和關(guān)閉，還增加了 它們的低效率并消弱了它們的使用性。

發(fā)明內(nèi)容
用來(lái)解決在使用高強(qiáng)度的放電管中的缺陷時(shí)的 一種方法已是將低功率 的發(fā)光二極管放置在遠(yuǎn)距的可視檢查設(shè)備的遠(yuǎn)端以提供目標(biāo)照明。然而， 將發(fā)光二極管用于所述設(shè)備的遠(yuǎn)端還具有一些問(wèn)題，其在于該裝置在遠(yuǎn)距 的可視檢查設(shè)備的遠(yuǎn)端內(nèi)和在其上進(jìn)行檢查的目標(biāo)區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生不希望的
熱。另外，該結(jié)構(gòu)一般需要多個(gè)LED以便在給定目標(biāo)上提供足夠并且均勻 分布的光。使用多個(gè)LED需要大量的物理空間并限制了使用于插入較小、 有限空間的檢查設(shè)備能夠小型化的能力。當(dāng)多個(gè)效率低的LED減小LED 能提供的收益時(shí)，會(huì)發(fā)生進(jìn)一步的限制。
使用LED的提供照明的另一種方法包括將LED放置到遠(yuǎn)距的視頻檢 查設(shè)備內(nèi)的近端位置中并且使用光纖連接以將發(fā)射光引導(dǎo)到所述設(shè)備的遠(yuǎn) 端。然而，將LED放置在近端位置還會(huì)因?yàn)榕c將LED的廣角發(fā)射聚焦在 光纖上有關(guān)的內(nèi)在損失而導(dǎo)致效率較低。
使用高強(qiáng)度的放電燈或LED,從遠(yuǎn)距的可視檢查設(shè)備的遠(yuǎn)端發(fā)出的光 需要另外的光學(xué)器件使光漫射以匹配視野或成像儀光學(xué)器件的方向。為了實(shí)現(xiàn)此，另外的照明光學(xué)器件被用來(lái)以減小照射處于檢查下的目標(biāo)的光。
如上這些系統(tǒng)在例如工業(yè)中一般需要的效率、便攜性以及方便性方面
具有缺陷。需要管道鏡或內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，該系統(tǒng)能為用戶提供改進(jìn)的方便性 同時(shí)提供更大的照明目標(biāo)、成像質(zhì)量、技術(shù)能力、更好的維護(hù)性以及更有 利的經(jīng)濟(jì)效果。


參照如下所述的附圖以及權(quán)利要求能更好地理解本發(fā)明的特征、方面 和優(yōu)點(diǎn)。這些附圖不需按比例繪制，而重點(diǎn)一般放在圖示本發(fā)明的原理 上。在附圖中，整個(gè)的各個(gè)視圖范圍內(nèi)，相同的標(biāo)記被用來(lái)指示相同的部 件。
圖la表示具有突出的照明系統(tǒng)的元件的示例性的遠(yuǎn)距的可視檢查裝
置；
圖lb表示用于遠(yuǎn)距的可視檢查裝置中的示例性照相機(jī)； 圖2表示端部從照相機(jī)移除的遠(yuǎn)距的可視檢查裝置的示例性遠(yuǎn)端； 圖3表示端部被連接到照相機(jī)的遠(yuǎn)距的可視檢查裝置的示例性遠(yuǎn)端； 圖4-6描述具有各種端部連接件的遠(yuǎn)距的可視檢查裝置的遠(yuǎn)端； 圖7-9描述示例性觀察和圖示通過(guò)使用各種端部連接件而可能的遠(yuǎn)距 的可視檢查裝置的特性；
圖10是遠(yuǎn)距的可視檢查裝置的電氣和控制系統(tǒng)的方塊式電氣布局示
意圖11是遠(yuǎn)距的可視檢查裝置的細(xì)長(zhǎng)的檢查模塊的橫截面視圖12表示將端部從照相機(jī)移除的遠(yuǎn)端的可視檢查裝置的示例性遠(yuǎn)端。
具體實(shí)施例方式
如下詳細(xì)所述，在一個(gè)實(shí)施例中提供了一種低功率的照明系統(tǒng)，該照 明系統(tǒng)包含將光照射在光纖束上的光源，其中所述光纖束將光傳遞到具有 光擴(kuò)散器的遠(yuǎn)端部分。該光源可以是激光二極管組件。使用激光二極管能 將功率消耗減小到i到3瓦之間。相反當(dāng)使用高強(qiáng)度的放電管時(shí)為24到 75瓦。功率消耗的減小反過(guò)來(lái)導(dǎo)致產(chǎn)生的熱較少并且增加了遠(yuǎn)距的可視檢查裝置的效率。另外，使用激光二極管為檢查者提供了較寬的范圍以便當(dāng) 給定的檢查情況要求時(shí)將遠(yuǎn)距的可視檢查裝置打開(kāi)和關(guān)閉，因此增加了所 述設(shè)備的總效率。在一個(gè)實(shí)施例中，光擴(kuò)散器能由波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器提供，該波
于彩色成像。
圖la表示具有突出的照明系統(tǒng)的元件的示例性遠(yuǎn)距的可視檢查裝置 100。在一個(gè)實(shí)施例中，激光二極管組件300可以位于基座單元200內(nèi)。 激光二極管組件300還能位于所述基座單元之外，例如在如下所述的控制 和顯示設(shè)備400、細(xì)長(zhǎng)的4全查才莫塊500、照相機(jī)700或可拆開(kāi)的端部800 之中。激光二極管組件300可包括通過(guò)準(zhǔn)直透鏡320發(fā)射較窄波段的光的 激光二極管310。準(zhǔn)直透鏡320捕獲從激光二極管310發(fā)射的散射的光線 并將它們聚焦在光線束510的近端上。這一光纖束510可以基于在照相機(jī) 700的遠(yuǎn)端處要被發(fā)射或轉(zhuǎn)化的波長(zhǎng)而被選擇。根據(jù)圖la的激光二極管組 件300的元件的結(jié)構(gòu)減小了由于散射造成的光損失并且使入射到光纖束 510上的光的強(qiáng)度最大化。光纖束510可包含一個(gè)或更多的光線。光纖束 510可通過(guò)束連接器330被連接到激光二極管組件300。束連接器330能 被夾持圍繞光纖束510的遠(yuǎn)端并被耦接于激光二極管組件300上的互鎖部 件，以使當(dāng)被連接時(shí)，光纖束510的遠(yuǎn)端面位于準(zhǔn)直透鏡320的大概焦點(diǎn) 處。
光纖束510能從激光二極管組件300向外延伸到照相機(jī)700的遠(yuǎn)端， 其可以被集成到細(xì)長(zhǎng)的檢查模塊500的遠(yuǎn)端。所述控制和顯示設(shè)備400為 檢查者提供了能力以控制所述遠(yuǎn)距的可視檢查裝置100的運(yùn)行參數(shù)以及這 些功能，并且顯示成像結(jié)果、操作測(cè)量和其他信息。光纖束510可以被所 述控制和顯示設(shè)備400和所述細(xì)長(zhǎng)的檢查模塊500完全密封。如圖lb所 示，照相機(jī)700可包括照相機(jī)盒710，其罩住照相機(jī)成4象窗714、照相透 鏡系統(tǒng)712、 二維的固態(tài)圖像傳感器711以及圖像處理電路713。圖像傳 感器711可以是例如電荷耦合器件(CCD)或CMOS圖像傳感器，并能包 括以多排和多列中形成的多個(gè)像素。圖像傳感器711可設(shè)置在集成電路
上，并能以表示入射到所述圖像傳感器的每個(gè)像素上的光的模擬電壓的形 式產(chǎn)生圖像信號(hào)。光纖束510可在照相機(jī)盒710的外部和所述細(xì)長(zhǎng)的檢查 模塊500的外壁之間傳播以使其不影響視野或照相機(jī)700的操作。連接到光纖束510的遠(yuǎn)端的可以是光擴(kuò)散器900，其使有光纖束510的遠(yuǎn)端發(fā)射 的準(zhǔn)直光散射。光擴(kuò)散器900可包括光學(xué)透明的材料，該材料可以涂在光 纖束510的遠(yuǎn)端處，其中所述材料的表面可包括幾何上有棱的表面特征。 從光纖束510的遠(yuǎn)端發(fā)射的光穿過(guò)透明的光擴(kuò)散器900并且，在從所述擴(kuò) 散器的遠(yuǎn)端出來(lái)之前穿過(guò)所述表面棱面，在此它能以各種角度偏斜，這取 決于它穿過(guò)的給定棱面的幾何形狀。使用光擴(kuò)散器卯0起到使所述準(zhǔn)直光 擴(kuò)散并增加照明的整個(gè)半徑的作用。所述光擴(kuò)散器被放置成平行于并鄰近 照相機(jī)盒710,并被布置在照相機(jī)700的遠(yuǎn)端。光擴(kuò)散器900的形狀可以 變化以便在沒(méi)有與其他部件的操作或方向干涉的情況下牢固地安裝在照相 機(jī)700內(nèi)。密封照相機(jī)的照明窗720定位在光擴(kuò)散器的遠(yuǎn)端從而允許光線 從照相機(jī)700的遠(yuǎn)表面發(fā)散。密封照相機(jī)的照明窗720包含透明材料，這 透明材料允許光穿過(guò)它并且具有很小或沒(méi)有光學(xué)效果，例如一件扁平的玻 璃，并且能被密封以防止液體和其他材料進(jìn)入到照相機(jī)700。
在另一實(shí)施例中，光擴(kuò)散器900可包括波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器。該波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器可 以是例如磷或量子點(diǎn)的材料，當(dāng)被較窄波段的激光刺激時(shí)，其被供能到能 量升高的狀態(tài)，使得材料發(fā)光并且發(fā)射白光。包括波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器的光擴(kuò)散器 900可以包含涂磷的透明材料，例如涂在光線束510的遠(yuǎn)端處的涂磷玻璃 上。當(dāng)來(lái)自激光二極管310的光撞擊波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器時(shí)，入射光子激勵(lì)波長(zhǎng)轉(zhuǎn) 換器的分子，使它們升高到升高的能級(jí)狀態(tài)。在充分激勵(lì)的情況下，波長(zhǎng) 轉(zhuǎn)換器開(kāi)始發(fā)光并以白光形式再次發(fā)射所吸收能量。由所述波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器發(fā) 射的白光本身是非準(zhǔn)直的并且很好地適合于目標(biāo)照明，因此不需要任何二 次光學(xué)器件以使激光發(fā)散。另外，通過(guò)光擴(kuò)散器發(fā)射光產(chǎn)生的熱量很少， 防止了照相機(jī)700和所述檢查目標(biāo)發(fā)生與熱有關(guān)的損壞或失真效應(yīng)。適合 于使用波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器的實(shí)施例的設(shè)備包括激光二極管組件300、光纖束 510，并且所述光擴(kuò)散器900是NDAW001高亮度光源，其可以從日本德 島的Nichia公司獲得。發(fā)射光的色溫能通過(guò)選擇激光二極管和磷的組成得 以改變。
圖2表示一個(gè)實(shí)施例，其中照相機(jī)頭部組件850位于細(xì)長(zhǎng)的檢查模塊 500的遠(yuǎn)端處。照相機(jī)頭部組件850能分解成多個(gè)部件，包括照相機(jī)700 和可拆開(kāi)的端部800。使用可拆分的端部800允許檢查者通過(guò)將另外的光 學(xué)和照明部件放置在照相機(jī)700的前面以獲得希望的效果來(lái)改變圖la的遠(yuǎn)距的可視檢查裝置100的光學(xué)和照明特性。可拆分的端部800可包括端部 透鏡系統(tǒng)820,其在圖像進(jìn)入照相機(jī)700之前，提供進(jìn)入端部成像窗845 的檢查目的圖像的初步光學(xué)處理。選擇不同的光學(xué)透鏡或透鏡的組合以便 獲得希望的光學(xué)效果。
圖3表示一個(gè)實(shí)施例，其中所述可拆開(kāi)的端部800能通過(guò)將端部800 旋擰到位于照相機(jī)700的遠(yuǎn)端上的一組端部螺紋716上而被連接到照相機(jī) 700。在一個(gè)實(shí)施例中，所述光學(xué)擴(kuò)散器900能位于可拆開(kāi)的端部800 內(nèi)?？刹痖_(kāi)的端部800可包括端部波導(dǎo)件810，該端部波導(dǎo)件810為從光 纖束510的遠(yuǎn)端發(fā)射并入射在連接的端部800的近端面上的光提供通道以 傳播到位于可拆開(kāi)的端部800某處的光擴(kuò)散器900。端部波導(dǎo)件810和光 擴(kuò)散器900能布置在端部800內(nèi)以使它們不會(huì)干涉端部800的成像光學(xué)器 件或希望的光學(xué)效應(yīng)。由光擴(kuò)散器900發(fā)射的光穿過(guò)端部照明窗840以允 許光從可拆開(kāi)的端部800發(fā)射。端部照明窗840包括透明材料，該材料允 許光穿過(guò)它，而具有很小或沒(méi)有光學(xué)效應(yīng)，例如一件扁平的玻璃，并且能 被密封以防止液體和其他材料進(jìn)入所述可拆開(kāi)的端部800?？刹痖_(kāi)的端部 800可包括光擴(kuò)散器卯0，其還起到波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器例如磷或量子點(diǎn)的作用。 較窄波段的激光從位于照相機(jī)700遠(yuǎn)端處的光纖束510發(fā)射出來(lái)，并沿著 光波導(dǎo)件810傳播到可拆開(kāi)的端部800中，并且入射到光擴(kuò)散器卯0上。 入射光子激勵(lì)所述波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器的分子，將它們升高到升高的能級(jí)狀態(tài)。在 充分激勵(lì)的情況下，波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器開(kāi)始發(fā)光并以白光形式再次發(fā)射所吸收的 能量，其然后從端部800 ^皮發(fā)射到所述^r查目標(biāo)上。
參考圖2，當(dāng)可拆開(kāi)的端部800被移除時(shí)，從照相機(jī)700的遠(yuǎn)端面發(fā) 射的光仍然為沒(méi)有轉(zhuǎn)換的較窄波段的激光。由所述激光二極管發(fā)射的較窄 波段的激光能具有一定的強(qiáng)度和波長(zhǎng)，如果處理不當(dāng)會(huì)引起嚴(yán)重傷害。為 了確保安全操作所述遠(yuǎn)距的可視檢查裝置，在一個(gè)實(shí)施例中，安全開(kāi)關(guān) 730可布置在照相才幾的遠(yuǎn)端處以當(dāng)端部800沒(méi)-波連接時(shí)關(guān)閉所述激光二極 管。照相機(jī)頭部組件850可調(diào)整成使得安全開(kāi)關(guān)730能夠通過(guò)電連接而與 處理器650通信，并且能夠由于光學(xué)端部800而激活，允許電力流入激光 二極管。照相機(jī)頭部組件850能被改裝以使當(dāng)光學(xué)端部800被移除時(shí)，電 連接被斷開(kāi)并且激光二極管自動(dòng)關(guān)閉。
盡管在一些實(shí)施例中安裝安全開(kāi)關(guān)730是有用的，但是在其他的實(shí)施例中禁用安全開(kāi)關(guān)730或提供沒(méi)有安全開(kāi)關(guān)730的遠(yuǎn)距的可視檢查設(shè)備也 是有用的。這些實(shí)施例允許遠(yuǎn)距的可視檢查設(shè)備在沒(méi)有被固定到照相機(jī) 700的可拆開(kāi)的端部800的情況下得以操作。從所述照相機(jī)的遠(yuǎn)端面發(fā)射 的光仍然為沒(méi)有轉(zhuǎn)換的窄波段的激光，并且能被檢查者用于要求窄波段的 光檢查例如紫外線和紅外線。 一個(gè)這樣的檢查是用于非損壞測(cè)試的發(fā)光滲 透劑。在另一實(shí)施例中，可使用包括沒(méi)有含有波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器的光擴(kuò)散器900 的可拆開(kāi)的端部800。在沒(méi)有波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)中，從端部800發(fā)出的遠(yuǎn) 端面發(fā)射出的光仍然是沒(méi)有轉(zhuǎn)換的窄波段的激光，并且可被檢查者用于要 求窄波段的光檢查的目的，例如紫外和紅外線。安全開(kāi)關(guān)730被出現(xiàn)的窄 波段端部激勵(lì)，電能被供給到激光二極管。然而，由于檢查者已經(jīng)具體地 選擇和連接所述窄波段的端部用于使用，當(dāng)發(fā)射窄波段的光時(shí)與無(wú)意中誤 用所述遠(yuǎn)距的可視檢查裝置有關(guān)的安全考慮得以減輕。
參考圖4-6，在一個(gè)實(shí)施例中，所述遠(yuǎn)距的可視檢查裝置能設(shè)置在工 具包中，其中所述裝置被改裝以使能設(shè)置不止一個(gè)可拆開(kāi)的端部800。設(shè) 置的每個(gè)端部800可包括不同的光學(xué)和照明特性，并通過(guò)端部波導(dǎo)件 810、端部透鏡系統(tǒng)820、端部鏡830以及光擴(kuò)散器900的結(jié)構(gòu)和不同結(jié)合 得以控制。不同形狀的端部波導(dǎo)件810能用來(lái)將光從照相機(jī)700的遠(yuǎn)端照 射到從其發(fā)射光的端部800內(nèi)的不同位置。類似地，光擴(kuò)散器900能成形 和位于整個(gè)端部800內(nèi)的各個(gè)位置中以便為與給定端部透鏡系統(tǒng)820有關(guān) 的視野和使用建立標(biāo)準(zhǔn)的燈光效果。如圖4-6所示，光波導(dǎo)件810和光擴(kuò) 散器900能成形為將發(fā)射的白光定向到希望的方向和視角。當(dāng)形成不同形 狀的波導(dǎo)件時(shí)這提供了顯著的優(yōu)點(diǎn)，其不需要減小光效率的多個(gè)照明光學(xué) 器件。
在一個(gè)示例性的實(shí)施例中，如圖4所示，可拆開(kāi)的端部800可向前4全 查和照明;險(xiǎn)查目標(biāo)。在該實(shí)施例中，端部波導(dǎo)件810 乂人可拆開(kāi)的端部800 的近端延伸到位于可拆開(kāi)的端部800的遠(yuǎn)端中的光擴(kuò)散器900。端部照明 窗840位于可拆開(kāi)的端部800的遠(yuǎn)端面上，因此向前照亮檢查目標(biāo)。類似 地，端部透鏡成像窗845大概平行地對(duì)齊端部波導(dǎo)件810，并使端部成像 窗845位于可拆開(kāi)的端部800的遠(yuǎn)端面上以使能實(shí)現(xiàn)向前觀察。
在另一示例性的實(shí)施例中，如圖5所示，可拆開(kāi)的端部800可側(cè)向，見(jiàn) 察和照亮檢查目標(biāo)。在該實(shí)施例中，端部波導(dǎo)件810能從可拆開(kāi)的端部800的近端延伸到位于鄰近可拆開(kāi)的端部800的側(cè)壁的光擴(kuò)散器900。端 部照明窗840還布置在可拆開(kāi)的端部800的側(cè)壁上，因此側(cè)向照亮檢查目 標(biāo)。在該實(shí)施例中，端部波導(dǎo)件810和光擴(kuò)散器900被配置成提供較小 的、聚焦半徑的照明。為了側(cè)向觀察檢查目標(biāo)，端部成像窗845還能位于 可拆開(kāi)的端部800的側(cè)壁上。端部鏡830被設(shè)置成將進(jìn)入端部成像窗845 的光重新向后定向成朝向端部透#;組件820和可拆開(kāi)的端部800的近端。 該光穿過(guò)端部透鏡系統(tǒng)820，通過(guò)可拆開(kāi)的端部800的近端，并一皮入射在 照相機(jī)成像窗714上。
在另一示例性的實(shí)施例中，如圖6所示，可拆開(kāi)的端部800可提供廣 角側(cè)向觀察和照亮檢查目標(biāo)。在該實(shí)施例中，端部波導(dǎo)件810能從可拆開(kāi) 的端部800的近端延伸到位于鄰近可拆開(kāi)的端部800的側(cè)壁的光擴(kuò)散器 900。端部照明窗840還布置在可拆開(kāi)的端部800的側(cè)壁上，因此側(cè)向照 亮檢查目標(biāo)。在該實(shí)施例中，端部波導(dǎo)件810和光擴(kuò)散器900被配置成以 便提供大半徑的照明。為了側(cè)向觀察檢查目標(biāo)，端部成像窗845還能位于 可拆開(kāi)的端部800的側(cè)壁上。端部鏡830被設(shè)置成以將進(jìn)入端部成像窗 845的光重新向后定向成朝向端部透鏡組件820和可拆開(kāi)的端部800的近 端。該光穿過(guò)端部透鏡系統(tǒng)820,通過(guò)可拆開(kāi)的端部800的近端，并被入 射在照相機(jī)成像窗714上。在該實(shí)施例中，所述端部透鏡系統(tǒng)820使得其
提供廣角的視野以及擴(kuò)大的觀察半徑。
圖7-9表示當(dāng)包括在工具包內(nèi)的不同端部800被連接到照相機(jī)700時(shí) 能獲得的燈光和觀察效果的示例性實(shí)施例。在一個(gè)實(shí)施例中，如圖7所 示，可拆開(kāi)的端部800可提供向前觀察和照明檢查目標(biāo)100。當(dāng)可拆開(kāi)的 端部800被連接到照相機(jī)700以形成照相機(jī)頭部組件850時(shí)，光波從光纖 束510穿過(guò)照相機(jī)照明窗720傳播到端部波導(dǎo)件810，并入射在光擴(kuò)散器 卯0上，該光擴(kuò)散器900從端部照明窗840發(fā)出白光。檢查目標(biāo)1000的反 射掉的光穿過(guò)端部成像窗845進(jìn)入到可拆開(kāi)的端部800并穿過(guò)端部透鏡系 統(tǒng)820。該光然后穿過(guò)可拆開(kāi)的端部800的近端并進(jìn)入到照相才幾成像窗 714中。
、在另一示例性的實(shí)施例中，如圖8所示，可拆開(kāi)的端部800可提供在 較窄區(qū)域側(cè)向觀察和照亮檢查目標(biāo)1000。當(dāng)可拆開(kāi)的端部800被連接到照 相機(jī)700以形成照相才幾頭部組件850時(shí)，光波從光纖束510穿過(guò)照相機(jī)照明窗720傳播到端部波導(dǎo)件810,并被導(dǎo)引到光擴(kuò)散器900，該光擴(kuò)散器 900從位于端部800的側(cè)壁中的端部照明窗840發(fā)出白光。在該實(shí)施例 中，端部波導(dǎo)件810和光擴(kuò)散器900被配置成以便提供較窄半徑的照明。 檢查目標(biāo)1000的反射掉的光穿過(guò)端部成像窗845進(jìn)入到可拆開(kāi)的端部800 并通過(guò)端部鏡830被朝向可拆開(kāi)的端部800的近端反射。該光然后穿過(guò)端 部透鏡系統(tǒng)820、穿過(guò)可拆開(kāi)的端部800的近端并進(jìn)入到照相機(jī)成像窗 714中。在該實(shí)施例中，端部透鏡系統(tǒng)820使得其能提供較窄的觀察域。
在另一示例性的實(shí)施例中，如圖9所示，可拆開(kāi)的端部800可提供廣 角觀察和照亮檢查目標(biāo)1000。當(dāng)可拆開(kāi)的端部800被連接到照相才幾700以 形成照相機(jī)頭部組件850時(shí)，光波從光纖束510穿過(guò)照相機(jī)照明窗720傳 播到端部波導(dǎo)件810，并被導(dǎo)引到光擴(kuò)散器900，該光擴(kuò)散器900從位于 所述端部的側(cè)壁中的端部照明窗840發(fā)出白光。在該實(shí)施例中，端部波導(dǎo) 件810和光擴(kuò)散器900被配置成以便提供較寬半徑的照明。檢查目標(biāo)1000 的反射掉的光穿過(guò)端部成像窗845進(jìn)入到可拆開(kāi)的端部800并通過(guò)端部鏡 830被朝向可拆開(kāi)的端部800的近端反射。該光然后穿過(guò)端部透鏡系統(tǒng) 820、穿過(guò)可拆開(kāi)的端部800的近端并進(jìn)入到照相機(jī)成像窗714中。在該 實(shí)施例中，端部透鏡系統(tǒng)820使得其能提供廣角的觀察域以及擴(kuò)大的觀察 半徑。
重復(fù)使用包括磷基波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器的端部800可導(dǎo)致在一段時(shí)間之后白光 的發(fā)射強(qiáng)度減小。使用可互換的端部800允許替換包括波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器的光擴(kuò) 散器以便保持給定的遠(yuǎn)距的可視檢查裝置的最佳燈光效果或允許使用連續(xù) 改進(jìn)的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器技術(shù)。
在另一示例性的實(shí)施例中，如圖12所示，側(cè)向照明;險(xiǎn)查目標(biāo)可以設(shè) 置成在可拆開(kāi)的端部中使用或不使用端部波導(dǎo)件810。在該實(shí)施例中，如 圖5所示的實(shí)施例中以及如上所述，端部波導(dǎo)件810能從可拆開(kāi)的端部 800的近端延伸到位于鄰近可拆開(kāi)的端部800的側(cè)壁的光擴(kuò)散器900。端 部照明窗口 840還能位于可拆開(kāi)的端部800的側(cè)壁上，因此提供側(cè)向照明 檢查目標(biāo)。除了使用端部波導(dǎo)件810或替換使用端部波導(dǎo)件810以提供側(cè) 向照明之外，如圖12所示的示例性實(shí)施例能使用照相機(jī)700中的光纖束 515和將光纖束515的遠(yuǎn)端連接到鄰近密封照相機(jī)照明窗725的光擴(kuò)散器 905以允許光從照相機(jī)700的側(cè)面上發(fā)射來(lái)提供側(cè)向照明。用于從照相機(jī)700側(cè)向照明的光纖束515還能是用于>^人如圖4-6所示的照相才幾"直接，， 照明的光纖束510的一部分。為了從所述照相機(jī)提供該側(cè)向照明，可拆開(kāi) 的端部800具有端部照明窗855,其被定位成以允許來(lái)自光擴(kuò)散器905的 光從照相才幾700的側(cè)面和可拆開(kāi)的端部800發(fā)射。在使實(shí)現(xiàn)該側(cè)向照明所 需要的光學(xué)器件小型化中，照射處于檢查之下的目標(biāo)的光減小得以最小 化。
圖10表示具有激光二極管組件300的遠(yuǎn)距的可視檢查裝置100的照 明系統(tǒng)的示例性方塊式電氣布局示意圖。在一個(gè)實(shí)施例中，電能通過(guò)電源 654被供給到所述系統(tǒng)，其能將交流電源653、 USB源652或直流電池源 651作為電源。來(lái)自電源654的電能然后可被連接到調(diào)壓器655，該調(diào)壓 器655能改變電源的輸出以便實(shí)現(xiàn)照明系統(tǒng)所需要的電壓。來(lái)自調(diào)壓器 655的功率輸出可被連接到照明開(kāi)關(guān)656。當(dāng)端部800 4皮連接到形成照相 機(jī)頭部組件850的照相機(jī)700時(shí)，安全開(kāi)關(guān)730關(guān)閉。這完成了處理器 650和安全開(kāi)關(guān)730之間的電連接。處理器650能程序化以使當(dāng)安全開(kāi)關(guān) 730打開(kāi)時(shí)，處理器650打開(kāi)照明開(kāi)關(guān)656。保持照明開(kāi)關(guān)656打開(kāi)會(huì)切 斷調(diào)壓器655和所述照明系統(tǒng)其余部分之間的電連接，因此防止電能抵達(dá) 激光二極管310以及防止關(guān)閉激光二極管310。所述處理器還能被程序化 以使當(dāng)關(guān)閉安全開(kāi)關(guān)730時(shí)，處理器650關(guān)閉照明開(kāi)關(guān)656。當(dāng)照明開(kāi)關(guān) 656被關(guān)閉時(shí)，電能從調(diào)壓器655流到激光二極管驅(qū)動(dòng)器657。激光二極 管驅(qū)動(dòng)器657監(jiān)視激光二極管310的操作和輸出，并且控制輸送到激光二 極管310的功率以便保持一致的操作。因此，當(dāng)照明開(kāi)關(guān)656被關(guān)閉時(shí)， 電能從調(diào)壓器655流過(guò)照明開(kāi)關(guān)656,到達(dá)激光二極管驅(qū)動(dòng)器657，并最 終流到使其操作并發(fā)射激光的激光二極管310。另外，所述處理器能由檢 查者指令，使用控制和顯示設(shè)備400，以超控安全開(kāi)關(guān)730并關(guān)閉或打開(kāi) 所述照明開(kāi)關(guān)，因此當(dāng)檢查者需要時(shí)將照明系統(tǒng)打開(kāi)和關(guān)閉。
圖11表示細(xì)長(zhǎng)的檢查模塊500的示例性的橫截面視圖。細(xì)長(zhǎng)的檢查 模塊500承載光纖束510、電線接線束504 (包括柔性電導(dǎo)體)、連接電纜 組件506以及工作信道508。連接電纜506為細(xì)長(zhǎng)的檢查模塊在其遠(yuǎn)端處 提供彎曲。連接組件能通過(guò)由外部彈簧管5062包圍的絞合電纜5061提 供。工作信道508允許操作從照相才幾頭部組件850延伸的工具(例如，鉤 子、刷子或磁鐵)。該書(shū)面描述使用了例子以公開(kāi)本發(fā)明，包括所述最佳模式，以及還能 使本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員獲得和使用本發(fā)明。本發(fā)明的專利范圍是由權(quán)利要 求限定的，并可包括本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員想到的其他例子。如果它們具有 沒(méi)有不同于所述權(quán)利要求的文字表述的結(jié)構(gòu)元件，或如果它們包括實(shí)質(zhì)上 不同于所述權(quán)利要求的文字表述的等同的結(jié)構(gòu)元件，這些其他例子是用來(lái) 在權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種遠(yuǎn)距的可視檢查裝置包含細(xì)長(zhǎng)的檢查模塊；照相機(jī)頭部組件，布置在所述細(xì)長(zhǎng)的檢查模塊的遠(yuǎn)端處；燈殼體，包括光源；激光二極管組件，布置在所述燈殼體中；光纖束，該光纖束具有近端和遠(yuǎn)端，所述近端布置在所述燈殼體中并從所述激光二極管接收光，所述光纖束延伸過(guò)所述細(xì)長(zhǎng)的檢查模塊；以及光擴(kuò)散器，該光擴(kuò)散器被布置在所述照相機(jī)頭部組件中，所述光擴(kuò)散器接收從所述光纖束的遠(yuǎn)端發(fā)射的光以使所述光散射。
2. 如權(quán)利要求1所述的遠(yuǎn)距的可視檢查裝置，其中所述光擴(kuò)散器是由 波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器提供的。
3. 如權(quán)利要求1所述的遠(yuǎn)距的可視檢查裝置，其中所述照相機(jī)頭部組 件包含照相機(jī)和端部。
4. 如權(quán)利要求3所述的遠(yuǎn)距的可視檢查裝置，其中所述光擴(kuò)散器布置 在所述端部中。
5. 如權(quán)利要求1所述的遠(yuǎn)距的可視檢查裝置，其中所述光殼體是由基 座單元提供的。
6. 如權(quán)利要求1所述的遠(yuǎn)距的可視檢查裝置，其中所述光殼體是由控 制和顯示模塊提供的。
7. —種遠(yuǎn)距的可視檢查裝置包含 控制和顯示模塊；細(xì)長(zhǎng)的檢查模塊，該細(xì)長(zhǎng)的檢查模塊從所述控制和顯示模塊延伸，所 述細(xì)長(zhǎng)的檢查模塊為使得它能被配置成可連接的；照相機(jī)頭部組件，該照相機(jī)頭部組件布置在所述細(xì)長(zhǎng)的檢查模塊的遠(yuǎn) 端，所述照相機(jī)頭部組件包括二維的圖像傳感器以及將圖像聚焦在所述二 維圖像傳感器上的成像透鏡；光纖束，該光纖束由所述細(xì)長(zhǎng)的檢查模塊包圍；激光二極管組件，該激光二極管組件發(fā)射窄波段的激光，其中所述光 纖束被布置成使所述光纖束的近端從所述激光二極管組件接收光并將所述光傳導(dǎo)過(guò)所述細(xì)長(zhǎng)的檢查模塊；以及波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器，該波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器布置在所述照相機(jī)頭部組件中，其位置使述波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器還將接收到的窄波段光轉(zhuǎn)換成白光。
8. 如權(quán)利要求7所述的遠(yuǎn)距的可視檢查裝置，其中所述照相機(jī)頭部組 件包含沒(méi)有端部的照相機(jī)。
9. 如權(quán)利要求7所述的遠(yuǎn)距的可視檢查裝置，其中所述照相機(jī)頭部組 件包含照相機(jī)和端部。
10. 如權(quán)利要求9所述的遠(yuǎn)距的可視檢查裝置，其中所述波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器 布置在所述端部中。
11. 一種遠(yuǎn)距的可視;險(xiǎn)查裝置包含 控制和顯示模塊；細(xì)長(zhǎng)的檢查模塊，該細(xì)長(zhǎng)的檢查模塊從所述控制和顯示模塊延伸，其 中所述控制和顯示模塊以及所述細(xì)長(zhǎng)檢查模塊被改裝成使得所述細(xì)長(zhǎng)檢查 模塊能響應(yīng)于由用戶使用所述控制和顯示模塊輸入的用戶輸入控制信號(hào)而 進(jìn)行連接；照相機(jī)頭部組件，該照相機(jī)頭部組件布置在所述細(xì)長(zhǎng)的檢查模塊的遠(yuǎn) 端，所述照相機(jī)頭部組件包括二維的圖像傳感器以及將圖像聚焦在所述二 維圖像傳感器上的成像透鏡，所述照相機(jī)頭部組件包含照相機(jī)和端部；光纖束，該光纖束由所述細(xì)長(zhǎng)的檢查模塊包圍；激光二極管組件，該激光二極管組件發(fā)射窄波段的激光，其中所述光 纖束被布置成使所述光纖束的近端從所述激光二極管組件接收光并將所述 光傳導(dǎo)過(guò)所述細(xì)長(zhǎng)的檢查模塊；以及波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器，該波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器布置在所述照相機(jī)頭部組件中，其位置能述波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器還將接收到的窄波段光轉(zhuǎn)換成白光，所述照相機(jī)頭部組件具 有這樣的結(jié)構(gòu)，即，所述端部從所述照相是可拆開(kāi)的，所述裝置被配置成 使得當(dāng)所述端部被連接到所述照相機(jī)時(shí)，白光從所述遠(yuǎn)端部分被發(fā)射，以 及當(dāng)所述端部從所述照相機(jī)被移除時(shí)，窄波段的光從所述照相機(jī)被發(fā)射。
12. 如權(quán)利要求11所述的遠(yuǎn)距的可視檢查裝置，還包括 第二波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器，該第二波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器布置在所述照相機(jī)組件的所述照相機(jī)中，其位置能夠接收傳導(dǎo)過(guò)所述光纖束的激光，以及垂直于從所述照 相機(jī)發(fā)射的所述窄波段光的方向發(fā)射白光。
13. 如權(quán)利要求12所述的遠(yuǎn)距的可視4會(huì)查裝置，所述端部還包括允許 從所述第二波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器發(fā)射的所述白光從所述端部發(fā)射的窗口。
14. 一種用于進(jìn)行遠(yuǎn)距觀察檢查的工具包，所述工具包包含 控制和顯示模塊；細(xì)長(zhǎng)的檢查模塊，該細(xì)長(zhǎng)的檢查模塊從所述控制和顯示模塊延伸，其 中所述控制和顯示模塊以及所述細(xì)長(zhǎng)檢查模塊被改裝成使所述細(xì)長(zhǎng)檢查模 塊響應(yīng)于由用戶使用所述控制和顯示模塊輸入的用戶輸入控制信號(hào)而進(jìn)行 連接；照相機(jī)，該照相片幾布置在所述細(xì)長(zhǎng)的檢查才莫塊的遠(yuǎn)端，所述照相機(jī)封 裝二維的圖像傳感器以及成像透鏡，所述照相機(jī)具有適合于接收端部的接 收部分；光纖束，該光纖束由所述細(xì)長(zhǎng)的檢查模塊包圍；激光二極管組件，該激光二極管組件發(fā)射窄波段的激光，其中所述光 纖束被布置成使所述光纖束的近端從所述激光二極管組件接收光并將所述 光傳導(dǎo)過(guò)所述細(xì)長(zhǎng)的檢查模塊；以及第一端部，該第一端部可拆開(kāi)地接收于所述照相機(jī)的所述接收部分上，所述第一端部包圍以第一光結(jié)構(gòu)設(shè)置的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器；第二端部，該第二端部還可拆開(kāi)地接收于所述照相機(jī)上，所述第二端 部包圍波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器，該波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器以不同于所述第一光結(jié)構(gòu)的第二光結(jié)構(gòu) 進(jìn)行設(shè)置；以及所述工具包被設(shè)置成使用戶通過(guò)開(kāi)關(guān)當(dāng)前容納于所述接收部分上的端 部來(lái)改變由所述照相機(jī)頭部組件發(fā)射的光的方向或角度中的至少一個(gè)。
15. —種遠(yuǎn)距的可禍i全查裝置包含 細(xì)長(zhǎng)的檢查模塊；光纖束，該光纖束由所述細(xì)長(zhǎng)的檢查模塊封裝；激光二極管組件，該激光二極管組件發(fā)射窄波段的激光，其中所述光 纖束被布置成使所述光纖束的近端從所述激光二極管組件接收光并將所述 光傳導(dǎo)過(guò)所述細(xì)長(zhǎng)的檢查模塊；照相機(jī)頭部組件，該照相機(jī)頭部組件布置在所述細(xì)長(zhǎng)的檢查模塊的遠(yuǎn)端，所述照相機(jī)頭部組件包括照相機(jī)和端部，其中所述裝置被改裝成使當(dāng) 所述端部從所述照相機(jī)被移除時(shí)，使傳導(dǎo)到所述激光二極管組件的電能被移除；以及光擴(kuò)散器，該光擴(kuò)散器被布置在所述照相機(jī)頭部組件中，所述光擴(kuò)散 器接收從所述光纖束的遠(yuǎn)端發(fā)射的光以使所述光散射。
全文摘要
提供了一種用作遠(yuǎn)距的可視檢查設(shè)備中的光組件的裝置。該光組件可包括被耦接到光纖束的激光二極管，其中所述光纖束將準(zhǔn)直激光傳送到位于所述遠(yuǎn)端視頻檢查系統(tǒng)的遠(yuǎn)端中的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器上。包含發(fā)出磷光的材料的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器能被用來(lái)為了檢查照明目的而將準(zhǔn)直的激光轉(zhuǎn)換成白光。
文檔編號(hào)A61B1/00GK101610708SQ200780048128
公開(kāi)日2009年12月23日 申請(qǐng)日期2007年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月29日
發(fā)明者布拉德福德·莫爾斯 申請(qǐng)人:通用檢查技術(shù)公司