專利名稱：使用紫外光照明的內窺鏡的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種使用紫外光照明和偏轉遠端觀察的內窺鏡，尤其用于觀察由機械零件帶來和使用滲透試驗材料顯示的缺陷。
本發明尤其應用于而非專用于工業內窺鏡檢查，尤其在航空領域，通過使用內窺鏡穿過為此目的而設置于待檢機器外殼中的小直徑(例如9mm)孔，對難于接近的內部零件，譬如渦輪噴氣飛機或渦輪螺旋槳飛機的動葉片進行可視化檢測，本技術具有不需要全部或部分預先拆解機器的優點。
公知的內窺鏡主要由用于插入暗腔的剛性探測器構成并配備有用于照明被檢測目標的裝置和用于為用戶提供目標圖像的光學裝置。一般地，該光學裝置包括用于形成圖像的遠端物鏡、由一系列透鏡形成的圖像傳輸裝置以及能沿縱向移動以調整用戶所觀察的圖像焦距的近端目鏡透鏡。光學裝置優選按以下方式設計使透射過目鏡透鏡的圖像不相對于真實圖像顛倒。一般地，照明裝置包括一束光纖，其遠端靠近遠端物鏡，用于照明目標；該束光纖在其近端連接到光源。
軸向觀察的內窺鏡中遠端物鏡的光軸與內窺鏡的縱軸相一致。這種內窺鏡的照明裝置由一束具有遠端的光纖構成，該遠端通常形成一個環繞遠端物鏡的照明環。
內窺鏡用于偏轉觀察也是公知的，其中光學觀察軸相對于內窺鏡的縱軸傾斜。這種內窺鏡的光學觀察裝置包括一個遠端偏轉棱鏡(deflectorprism)，該棱鏡通常為單方向反射圖像的棱鏡，在這里，這種棱鏡通常稱為“部分反射棱鏡”。在此情況下，安裝在內窺鏡中的圖像傳輸裝置通常包括一個近端校正棱鏡，用于矯正來自遠端偏轉棱鏡的顛倒圖像。
用以偏轉遠端觀察的內窺鏡的照明裝置通常由一束遠端具有彎曲的光纖構成，以在遠端偏轉棱鏡和內窺鏡的遠端之間構成一個側照明窗，其照明軸基本上平行于觀察軸。
照明光纖是適于傳輸由如石英碘燈或氙氣燈的光源產生的白光光譜分量、而使光沒有顯著衰減的玻璃纖維。這樣的照明裝置不適于傳輸例如水銀蒸汽燈產生的紫外光；并且為了傳輸紫外線，需要使用由石英或合適的塑料材料制成的纖維，或者甚至使用液體導體(充滿對紫外線透明的合適液體的鞘)，這種光導體具有一定剛性，因此不能使其遠端以足夠小的曲率半徑彎曲從而安裝在內窺鏡中。
在現有技術中，通過將紫外光導體和包括偏轉鏡的遠端末端與軸向觀察的內窺鏡相結合使此問題得以解決。然而，由于有限的光學區域和鏡子反射紫外光效率隨時間的下降、污垢和鏡子的缺陷導致的能量損失使目標不能得到足夠強度照明，并且由于返回被照明目標的模糊圖像阻礙了觀察，所以這個解決方案不很令人滿意。
本發明的具體目的是提供一種對這些問題的簡單、高效、經濟的解決方案。
本發明提供一種使用紫外光照明和使用偏轉遠端觀察、并且不具有上述缺陷的內窺鏡。
為此目的，本發明提供一種使用偏轉遠端觀察的內窺鏡，該內窺鏡包括一個容納照明裝置和觀察裝置的剛性管，其中照明裝置和觀察裝置包括安裝在管子遠端的偏轉棱鏡、光導向裝置和圖像傳輸裝置，光導向裝置從管子的一端基本上延伸到另一端，直到照明裝置的偏轉棱鏡，圖像傳輸裝置從觀察裝置的偏轉棱鏡延伸向管子的近端，該內窺鏡的特征在于照明裝置和觀察裝置的兩個偏轉棱鏡橫向并排布置于管子中，并適應于將來自導向裝置的照明光束偏轉到基本上與觀察裝置的棱鏡的觀察軸平行的方向上。
兩個棱鏡并排橫向布置是緊湊的，并使內窺鏡更易于使用。
根據本發明的另一特征，光導向裝置是紫外光導向裝置，并在管子的遠端沿縱軸向照明裝置的偏轉棱鏡伸展。
這樣使得可以使用沒有夾角或彎曲的光導向裝置。
根據本發明的另一特征，兩個棱鏡固定安裝在能夠繞內窺鏡具有的橫向軸旋轉的共用支架上，所述橫向軸與觀察軸和照明軸垂直或基本垂直。
有利地，內窺鏡包括用于從管子的近端控制支架旋轉的裝置。
這樣可以朝前、側面或朝后觀察，進而改善被檢查目標的觀察條件。
根據本發明的又一特征，不透紫外光的屏安裝在兩個棱鏡之間，用于阻止直接由觀察裝置獲得的雜散照明光，例如，所述不透明屏固定在支撐兩個棱鏡的支架上或由支撐兩個棱鏡的該支架形成。
在本發明的內窺鏡中，也可以預先設置觀察軸和照明軸基本上在距內窺鏡管子的指定橫向距離處匯聚，以獲得對位于所述距離上的目標更好的照明和更好的觀察。
閱讀通過例子和參考附圖的下述說明，將能更好的理解本發明，并且它的其他特征、細節和優點將更清楚，其中
圖1為現有技術的內窺鏡的概略透視圖；圖2為本發明的內窺鏡的概略透視圖；圖3為表示本發明的內窺鏡中棱鏡的特定安裝形式的局部圖；以及圖4為表示本發明的內窺鏡棱鏡如何安裝以進行旋轉的分解概略透視圖。
首先參考圖1，圖1表示現有技術的內窺鏡，其主要包括一個容納照明裝置和觀察裝置的剛性直線管10，管10有一個近端和一個遠端16，該近端形成把手12并配備有目鏡蓋14，該遠端16用于例如通過外殼中的一個小直徑孔插入該外殼中。
容納于管10內的照明裝置包括一個光導體18，例如光纜，該光導體18具有一個安裝在連接插槽20中的近端，該連接插槽20在末端片的把手12上，并設計成用于容納連接白光源的照明電纜22的末端。光導體18的遠端24有一彎曲，例如基本上彎為直角，從而確定相對于內窺鏡縱軸28傾斜的照明軸26。
觀察裝置包含一個安裝在內窺鏡遠端處的縱軸28上的觀察棱鏡30，該棱鏡與位于管10內軸28上的圖像傳輸裝置關聯，該圖像傳輸裝置包括一個成像物鏡32和一系列消色差透鏡34，以及一個可軸向移動的目鏡透鏡36，該目鏡透鏡36用于通過沿縱向38移動，以調節圖像的焦距。棱鏡30確定基本上平行于照明軸26的觀察軸40，并由例如產生顛倒圖像的單向反射棱鏡組成。在這種情況下，可在透鏡36和蓋14之間，在內窺鏡的軸28上安裝一個矯正棱鏡42以矯正圖像。
現有技術的內窺鏡能檢查白光照亮的目標，但不能用于偏轉由滲透試驗材料顯示的此類缺陷，因為這需要用紫外光照射該缺陷。
現在參考圖2，圖2為本發明內窺鏡的實施例的圖。
該內窺鏡包括與圖1所示相同的直線剛性管10和與以上描述相似的觀察裝置，包括一個觀察棱鏡30，其觀察軸40相對于管10的縱軸28傾斜、一個物鏡32、一系列消色差透鏡34、一個可如箭頭38所示軸向移動以調節圖像焦距的目鏡透鏡36、一個矯正棱鏡42、和一個安裝在內窺鏡把手12末端上的蓋14。
照明裝置包括位于管10內并沿縱軸28延伸的紫外光導向裝置44，導向裝置的遠端46為直線的并平行于軸28，使得通向與觀察裝置的棱鏡30相同類型的單向反射棱鏡48，棱鏡48偏轉來自導向裝置44的紫外光束以便在基本上平行于觀察軸40的方向50上導引所述光束。
光導向裝置44的近端52位于內窺鏡外并包含用于連接紫外光源的末端片54。
在這種情況下，紫外光導向裝置44可由石英纖維、由合適的塑料材料制成的纖維、或一種液體導體(充滿可透射紫外線的合適液體的鞘)制成。
在另一種形式中，如圖1內窺鏡中所示，紫外光導向裝置44的近端可連接于內窺鏡的把手12上帶有的連接插槽，一個帶有合適末端片的紫外光傳導光纜可連接于該插槽。光導向裝置44優選由石英纖維制成，外部光纜優選為液芯光纜(liquid cable)。
照明棱鏡48由石英或透射紫外線的玻璃制成，從而以很好的效率(例如大于99％)透射由外部源傳送的紫外光。
在所有例子中，連接于導向裝置44的紫外光源包括帶通濾波器，其中心為內窺鏡用戶所需的紫外光波長。
棱鏡30和48緊鄰管10的遠端安裝，盡可能靠近所述端，一個不透紫外光的屏56安裝于兩個棱鏡之間以避免任何紫外光干擾進入觀察裝置的棱鏡30、物鏡32、和透鏡34。
如圖3所示，棱鏡30、48中至少一個棱鏡向另一個棱鏡側傾，以使觀察軸40和照明軸50至少大約在距內窺鏡一定距離處匯聚，并在它們之間形成一小角度52。這樣改善了位于內窺鏡大約對應于軸40和軸50匯聚處的徑向距離處目標的照明和觀察。
這些軸相對于內窺鏡縱軸28的方位可為固定和預設的，可以在一前向方向(相對于內窺鏡)、側向(大約與縱軸28呈90°)、或后向方向(朝內窺鏡的后部看)觀察。
在另一種形式中，如圖4中簡略示出，棱鏡30和48可安裝在共用支架58上，安裝該支架使之自身繞橫軸60旋轉，如雙頭箭頭62表示，橫軸60垂直于內窺鏡的縱軸28并垂直或基本垂直于觀察和照明軸40和50，這些軸平行或如圖3所示匯聚。
支架58可包括分別用于容納棱鏡30和容納棱鏡48的兩個托架64、66，這些托架由在兩棱鏡之間形成屏的中間隔離物68隔開。
支架58的樞軸60可通過任何合適的裝置實現，例如在管10的遠端中嚙合在支架的兩個孔中的徑向相對的兩個柱螺栓。
有利地，提供裝置使支架58在內窺鏡近端的限制下圍繞軸60旋轉，這些裝置包括，例如，一縱向凸出部70，其遠端圍繞一平行于軸60的軸鉸連于支架58，其近端固定于可滑動地安裝于內窺鏡的管10內的管72，管72的近端通過用戶的軸向平移而移動。
例如，凸出部70的遠端包括一橫向圓柱形指狀物74，該指狀物74可容納在支架58底部的橫向半圓柱形凹槽76中。
這樣使用戶能夠圍繞軸60旋轉支架58，從而繞所述軸操縱觀察軸40和照明軸50以向前、向側面、或向后觀察。
權利要求
1.一種具有偏轉遠端觀察的內窺鏡，該內窺鏡包括一個容納照明裝置和觀察裝置的剛性管(10)，該照明裝置和觀察裝置包括安裝在管(10)遠端的偏轉棱鏡(30、48)、基本上從管(10)的一端伸向另一端直到該照明裝置的偏轉棱鏡(48)的光導向裝置(44)，以及從該觀察裝置的偏轉棱鏡(30)伸向管(10)的近端的圖像傳輸裝置(32、34、36、42)，該內窺鏡的特征在于該照明裝置和該觀察裝置的兩個偏轉棱鏡(30、48)橫向并排布置于管(10)中，并適于將來自導向裝置(44)的照明光束偏轉到基本上與該觀察裝置的棱鏡(30)的觀察軸(40)平行的方向上。
2.依據權利要求1所述的內窺鏡，其特征在于所述光導向裝置(44)是紫外光導向裝置，并在所述管(10)的遠端沿縱軸上朝向所述照明裝置的偏轉棱鏡(48)伸展。
3.根據權利要求1或權利要求2所述的內窺鏡，其特征在于所述圖像傳輸裝置包括物鏡(32)和一系列消色差透鏡(34)以及用于矯正來自遠端棱鏡(30)的顛倒圖像的近端校正棱鏡(42)。
4.根據權利要求1或權利要求2所述的內窺鏡，其特征在于所述兩個棱鏡(30、48)固定安裝在能夠繞垂直或基本垂直于所述觀察軸(40)和所述照明軸(50)的橫軸(60)旋轉的共用支架(58)上。
5.根據權利要求4所述的內窺鏡，其特征在于它包括用于從所述管(10)的近端控制所述支架(58)轉動的裝置(70、72、24)。
6.根據前述任一權利要求所述的內窺鏡，其特征在于在所述兩個棱鏡(30、48)之間安裝不透紫外線的屏(56)。
7.根據權利要求4、同時根據權利要求6所述的內窺鏡，其特征在于所述屏由支撐所述棱鏡的支架(58)支撐或在其上形成。
8.根據前述任一權利要求所述的內窺鏡，其特征在于所述觀察軸(40)和所述照明軸(50)基本上是匯聚的。
9.根據前述任一權利要求所述的內窺鏡，其特征在于所述紫外光導向裝置(44)包括一條石英光纜、或由合適塑料材料制造的光纜、或充滿合適液體的防漏鞘。
10.根據前述任一權利要求所述的內窺鏡，其特征在于所述紫外光導向裝置(44)包括一個在管(10)之外的近端(52)且其上具有用于連接紫外光源的末端片(54)。
11.根據權利要求1到9任何一個所述的內窺鏡，其特征在于所述紫外光導向裝置(44)具有一個近端，其安裝在固定于所述管子(10)的插槽內，且該近端適于連接至管子(10)之外的光導體。
12.根據權利要求11所述的內窺鏡，其特征在于管子(10)之外的所述光導體是一個充滿合適液體的鞘。
13.根據權利要求1到12任何一個所述的內窺鏡，其特征在于所述照明棱鏡(48)由透射紫外輻射的石英或玻璃制造。
全文摘要
一種具有偏轉遠端觀察的內窺鏡，包括一個容納觀察裝置的剛性管(10)，觀察裝置自身包括一個具有觀察軸(40)的遠端偏轉棱鏡(30)以及容納在管(10)中的紫外光導裝置(44)，該觀察軸(40)相對于管(10)的軸(28)傾斜，該紫外光導裝置在它們的遠端朝向用于在基本上平行于觀察軸(40)的方向(50)上偏轉照明光束的偏轉棱鏡(48)伸展。本發明尤其適用于在航空領域使用滲透試驗技術檢查零件。
文檔編號G01N21/91GK1608576SQ20041009513
公開日2005年4月27日 申請日期2004年10月15日 優先權日2003年10月16日
發明者伊莎貝爾·博南格, 約翰·勒凱萊克, 讓·羅韋尼奧 申請人:Snecma發動機公司