[發(fā)明專利]一種用于高溫窯爐內(nèi)部成像的內(nèi)窺鏡裝置

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010313670.4
• 申請(qǐng)日: 2020-04-20
• 公開（公告）號(hào): CN111323900A
• 公開（公告）日: 2020-06-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馬冬林;劉洋誠(chéng);單躍凡
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G02B23/24
• 分類號(hào): G02B23/24;G02B13/00
• 代理公司: 華中科技大學(xué)專利中心 42201
• 代理人: 李智

本發(fā)明公開了一種用于高溫窯爐內(nèi)部成像的內(nèi)窺鏡裝置，包括：正入射視窗、斜入射視窗、內(nèi)窺鏡物鏡和內(nèi)窺鏡中繼鏡；正入射視窗在保證通光的同時(shí)將內(nèi)窺鏡物鏡與外界高溫隔離開；斜入射視窗將側(cè)方斜入射光轉(zhuǎn)變?yōu)檎肷涔膺M(jìn)入物鏡，同時(shí)將內(nèi)窺鏡物鏡與外界高溫隔離；內(nèi)窺鏡物鏡將視場(chǎng)范圍內(nèi)的入射光成像到內(nèi)窺鏡中繼鏡前；內(nèi)窺鏡中繼鏡將物鏡所成的像延伸，用于后續(xù)成像。本發(fā)明所提供的用于高溫窯爐內(nèi)部成像的內(nèi)窺鏡裝置，能夠克服高溫窯爐內(nèi)部高溫工況，在不影響窯爐正常工作的同時(shí)，對(duì)窯爐內(nèi)部進(jìn)行實(shí)時(shí)成像，及時(shí)發(fā)現(xiàn)窯爐內(nèi)部缺陷，保障安全生產(chǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于傳統(tǒng)光學(xué)設(shè)計(jì)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種用于高溫窯爐內(nèi)部成像的內(nèi)窺鏡裝置。

背景技術(shù)

高溫窯爐內(nèi)窺鏡由于需要在窯爐內(nèi)部高溫環(huán)境下工作，且內(nèi)窺鏡需要具備一定的長(zhǎng)度使照相設(shè)備遠(yuǎn)離高溫窯爐，另外內(nèi)窺鏡直徑也不宜過大，這使得高溫窯爐內(nèi)窺鏡的設(shè)計(jì)需要考慮較多的材料和外形尺寸因素。

由于窯爐內(nèi)部的溫度極高，即使有水冷裝置，內(nèi)窺鏡物鏡也無法直接在窯爐內(nèi)部工作。而照相設(shè)備對(duì)環(huán)境溫度更為敏感，距離窯爐過近會(huì)導(dǎo)致照相設(shè)備無法正常工作。另外過大的開孔對(duì)于窯爐內(nèi)部溫控不利，過粗的內(nèi)窺鏡無法通過窯爐開孔正常工作。

因此，如何設(shè)計(jì)制造一款能夠在高溫條件下工作，具有較長(zhǎng)的機(jī)械長(zhǎng)度，并且直徑較小的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，是業(yè)界亟需解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本發(fā)明提供了一種用于高溫窯爐內(nèi)部成像的內(nèi)窺鏡裝置，旨在解決高溫窯爐在工作期間，由于內(nèi)部溫度較高，一般鏡頭難以在高溫窯爐工作期間對(duì)窯爐內(nèi)部成像，不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)內(nèi)部缺陷的技術(shù)問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種用于高溫窯爐內(nèi)部成像的內(nèi)窺鏡裝置，包括：正入射視窗、斜入射視窗、內(nèi)窺鏡物鏡和內(nèi)窺鏡中繼鏡；正入射視窗在保證通光的同時(shí)將內(nèi)窺鏡物鏡與外界高溫隔離開；斜入射視窗將側(cè)方斜入射光轉(zhuǎn)變?yōu)檎肷涔膺M(jìn)入物鏡，同時(shí)將內(nèi)窺鏡物鏡與外界高溫隔離；內(nèi)窺鏡物鏡將視場(chǎng)范圍內(nèi)的入射光成像到內(nèi)窺鏡中繼鏡前；內(nèi)窺鏡中繼鏡將物鏡所成的像延伸，用于后續(xù)成像。

進(jìn)一步地，視場(chǎng)范圍為相對(duì)于內(nèi)窺鏡物鏡光軸-40°～40°的范圍，在這一范圍內(nèi)，內(nèi)窺鏡物鏡可以清晰成像。

進(jìn)一步地，斜入射視窗的視場(chǎng)是指相對(duì)于內(nèi)窺鏡物鏡光軸-90°～-40°及40°～90°視場(chǎng)，與正入射視窗的視場(chǎng)-40°～40°視場(chǎng)相銜接，構(gòu)成-90°～90°前半球視場(chǎng)。

進(jìn)一步地，正入射視窗為第一平板玻璃。

進(jìn)一步地，第一平板玻璃為藍(lán)寶石玻璃。

進(jìn)一步地，斜入射視窗包括第二平板玻璃和反射鏡，二者組合將斜入射光轉(zhuǎn)變?yōu)檎肷涔膺M(jìn)入物鏡。

進(jìn)一步地，第二平板玻璃為藍(lán)寶石玻璃。

進(jìn)一步地，內(nèi)窺鏡物鏡包括三片單透鏡與兩片雙膠合透鏡，為依次放置的第一單透鏡、第二單透鏡、第一雙膠合透鏡、第二雙膠合透鏡和第三單透鏡，第一單透鏡與第二單透鏡形成合理的光焦度分配，減少高級(jí)像差的產(chǎn)生，第一雙膠合透鏡在矯正色散的同時(shí)引入負(fù)球差來矯正系統(tǒng)球差，第二雙膠合透鏡在矯正色散的同時(shí)對(duì)場(chǎng)曲進(jìn)行矯正，第三單透鏡通過矯正球差使內(nèi)窺鏡物鏡的像差與內(nèi)窺鏡中繼鏡的像差相互抵消，保障高溫窯爐內(nèi)窺鏡裝置的成像質(zhì)量，所述內(nèi)窺鏡物鏡位于正入射視窗或斜入射視窗之后。

進(jìn)一步地，單透鏡和雙膠合透鏡均為標(biāo)準(zhǔn)球面，且具有旋轉(zhuǎn)對(duì)稱性。

進(jìn)一步地，內(nèi)窺鏡中繼鏡包括四片全同的雙膠合透鏡，分為兩組，每組由兩片雙膠合透鏡對(duì)向放置組成，用于將物鏡所成的像延伸至物鏡后約一米處并與相機(jī)對(duì)接。

總體而言，通過本發(fā)明所構(gòu)思的以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下有益效果：