[发明专利]一种用于高温窑炉内部成像的内窥镜装置

说明书

本发明公开了一种用于高温窑炉内部成像的内窥镜装置，包括：正入射视窗、斜入射视窗、内窥镜物镜和内窥镜中继镜；正入射视窗在保证通光的同时将内窥镜物镜与外界高温隔离开；斜入射视窗将侧方斜入射光转变为正入射光进入物镜，同时将内窥镜物镜与外界高温隔离；内窥镜物镜将视场范围内的入射光成像到内窥镜中继镜前；内窥镜中继镜将物镜所成的像延伸，用于后续成像。本发明所提供的用于高温窑炉内部成像的内窥镜装置，能够克服高温窑炉内部高温工况，在不影响窑炉正常工作的同时，对窑炉内部进行实时成像，及时发现窑炉内部缺陷，保障安全生产。

技术领域

本发明属于传统光学设计领域，更具体地，涉及一种用于高温窑炉内部成像的内窥镜装置。

背景技术

高温窑炉内窥镜由于需要在窑炉内部高温环境下工作，且内窥镜需要具备一定的长度使照相设备远离高温窑炉，另外内窥镜直径也不宜过大，这使得高温窑炉内窥镜的设计需要考虑较多的材料和外形尺寸因素。

由于窑炉内部的温度极高，即使有水冷装置，内窥镜物镜也无法直接在窑炉内部工作。而照相设备对环境温度更为敏感，距离窑炉过近会导致照相设备无法正常工作。另外过大的开孔对于窑炉内部温控不利，过粗的内窥镜无法通过窑炉开孔正常工作。

因此，如何设计制造一款能够在高温条件下工作，具有较长的机械长度，并且直径较小的内窥镜系统，是业界亟需解决的问题。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种用于高温窑炉内部成像的内窥镜装置，旨在解决高温窑炉在工作期间，由于内部温度较高，一般镜头难以在高温窑炉工作期间对窑炉内部成像，不能及时发现内部缺陷的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种用于高温窑炉内部成像的内窥镜装置，包括：正入射视窗、斜入射视窗、内窥镜物镜和内窥镜中继镜；正入射视窗在保证通光的同时将内窥镜物镜与外界高温隔离开；斜入射视窗将侧方斜入射光转变为正入射光进入物镜，同时将内窥镜物镜与外界高温隔离；内窥镜物镜将视场范围内的入射光成像到内窥镜中继镜前；内窥镜中继镜将物镜所成的像延伸，用于后续成像。

进一步地，视场范围为相对于内窥镜物镜光轴-40°～40°的范围，在这一范围内，内窥镜物镜可以清晰成像。

进一步地，斜入射视窗的视场是指相对于内窥镜物镜光轴-90°～-40°及40°～90°视场，与正入射视窗的视场-40°～40°视场相衔接，构成-90°～90°前半球视场。

进一步地，正入射视窗为第一平板玻璃。

进一步地，第一平板玻璃为蓝宝石玻璃。

进一步地，斜入射视窗包括第二平板玻璃和反射镜，二者组合将斜入射光转变为正入射光进入物镜。

进一步地，第二平板玻璃为蓝宝石玻璃。

进一步地，内窥镜物镜包括三片单透镜与两片双胶合透镜，为依次放置的第一单透镜、第二单透镜、第一双胶合透镜、第二双胶合透镜和第三单透镜，第一单透镜与第二单透镜形成合理的光焦度分配，减少高级像差的产生，第一双胶合透镜在矫正色散的同时引入负球差来矫正系统球差，第二双胶合透镜在矫正色散的同时对场曲进行矫正，第三单透镜通过矫正球差使内窥镜物镜的像差与内窥镜中继镜的像差相互抵消，保障高温窑炉内窥镜装置的成像质量，所述内窥镜物镜位于正入射视窗或斜入射视窗之后。

进一步地，单透镜和双胶合透镜均为标准球面，且具有旋转对称性。

进一步地，内窥镜中继镜包括四片全同的双胶合透镜，分为两组，每组由两片双胶合透镜对向放置组成，用于将物镜所成的像延伸至物镜后约一米处并与相机对接。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有如下有益效果：