Оптико-механические досмотровые эндоскопы

 

6.4.1. Эндоскоп (от греч. endon - «внутри» и skoped - «смотрю») - прибор для визуального исследования труднодоступных внутренних пространств или полостей. Сначала такие приборы появились в медицине, а затем уже они нашли техническое применение, в том числе в таможенном деле. В англоязычной литературе для приборов такого типа можно встретить название фиброскопы (от англ. fiber - «волокно» и scope - «оптический прибор»).

Если досмотровые зеркала применяют в тех случаях, когда полости имеют большие размеры, то досмотровые эндоскопы – для узких полостей или для полостей с малыми входными отверстиями.

Специальным требованием к эндоскопам, применяемым при таможенном досмотре (досмотровым эндоскопам), в отличие от обычных технических эндоскопов, является возможность работы в агрессивных средах - бензине, маслах, спиртовых растворах, иных жидкостях, достаточно часто используемых правонарушителями для перемещения предметов таможенных правонарушений (в частности, в канистрах, наполненных бензином, бензобаках автомашин, цистернах и т.п.).

6.4.2. Важнейшим элементом многих эндоскопов является световод. Он выполняется в виде жгута из прозрачного, хорошо пропускающего свет материала, помещаемого в специальную защитную оболочку. Отраженный от изучаемого объекта свет распространяется по световоду, в конце которого устанавливают окуляр (дисплей, монитор) для глаза наблюдателя. Диаметр световода в зависимости от назначения колеблется от нескольких микрометров до миллиметров. В световоде основная световедущая жила с показателем преломления n₁ окружена оболочкой с показателем преломления n₂, причем n₂ < n₁. На границе раздела этих двух сред происходит практически полное отражение света (рис. 6.10). В результате световой пучок, несущий образ исследуемого объекта, практически без потерь проходит по световоду от источника наблюдения до окуляра.

Рис. 6.10. Прохождение света через световод

 

Световод может использоваться для «подачи» света, т.е. усиления освещения в темных труднодоступных местах. В связи с этим эндоскопы могут содержать два световодных жгута: один для освещения, другой - для приема и «доставки» светового образа наблюдаемого объекта к глазу наблюдателя. В световоде могут распространяться только волны длиной меньше, чем диаметр сердцевины световода. Волну с длиной, равной этому диаметру, называют частотой отсечки или критической частотой. Для связи по световодам используются видимые лучи (0,4-0,75 мкм) и ближний ИК-диапазон (от 0,85 до 4 мкм).

Потери энергии света при прохождении его через световод связаны большей частью с поглощением света в жиле. Поэтому высокопрозрачные световоды изготавливают из особо чистых материалов. Основной метод этого производства – вытягивание световода из расплава кварцевого стекла; наружная оболочка из того же кварца легируется примесями, снижающими показатель преломления (бор, германий, фосфор).

Оптико-механические эндоскопы являются устройствами, в которых образ объекта передается через световод и рассматривается непосредственно через окуляр. Эндоскопы этого типа не имеют памяти, экранов для отображения, возможности компьютерной обработки результатов обследования. Однако они просты по конструкции и управлению, имеют небольшой вес и надежны при эксплуатации.

В современных эндоскопах для приема и формирования образа объекта наблюдения могут использоваться специальные миниатюрные электронно-оптические элементы (например, ПЗС-матрицы). Отраженный от объекта световой поток они сразу преобразуют в электрические сигналы, который по обычным проводам далее подаются на устройство визуализации. Эндоскопы, в которых формируемый образ объекта наблюдения преобразуется для воспроизведения на телевизионных или компьютерных экранах, называются оптико-телевизионными.

6.4.3. В зависимости от «гибкости» световодного канала различают жесткие, полужесткие и гибкие эндоскопы.

Основным конструкционным узлом жесткого и полужесткого оптико-механических эндоскопов является трубка (обычно металлическая), внутри которой располагаются оптические детали прибора. В верхней части трубки располагается наблюдательный окуляр, снабженный диоптрийной настройкой. Диоптрийная настройка предназначена для корректировки возможных дефектов зрения наблюдателя. На противоположном конце расположен наблюдательный объектив и подсветка поля его зрения. В трубку встроен световодный жгут, по которому изображение передается от объектива к окуляру наблюдателя. В среднюю часть трубки снаружи входит еще один световодный жгут, по которому передается световой поток подсветки. Последний через штуцер подключается к автономному осветителю. Световодный жгут состоит из множества оптических волокон, изготовленных из однородного стекла высокой чистоты и качества.

У жесткого эндоскопа трубка с оптическими элементами не изгибается. У полужесткого эндоскопа нижняя часть трубки может изгибаться в определенных пределах для того, чтобы можно было проникать через отверстия и полости с кривизной и поворотами, а также менять угол осмотра. Эта изгибающаяся часть называется дистальной. Объектив и подсветка полужесткого эндоскопа обычно установлены на гибкой части эндоскопа. Изгиб этой части может регулироваться в двух плоскостях вручную или с помощью ручек с фиксатором, расположенных вблизи окуляра.

У гибких эндоскопов может изгибаться весь световод.

Световой поток от автономного осветителя по световодному жгуту проходит внутрь корпуса, откуда передается к рабочему концу и освещает рассматриваемый объект. Изображение рассматри-ваемого объекта от объектива через световодный жгут, проходящий через весь корпус прибора, выводится в окуляр, где и рассматривается глазом наблюдателя.

6.4.4. Эндоскоп FQ-10 относится к оптико-механическим (рис. 6.11), принцип его работы рассмотрен в пп. 6.4.2. Рабочая часть представляет собой гибкий шланг длиной 1,5 м, в котором находится два световодных жгута: один для передачи изображения от объекта к глазу наблюдателя, второй - для подсветки. Источник подсветки съемный, в его торце расположен выключатель питания. Особенностью эндоскопа является то, что вся рабочая часть может изгибаться, причем ее первые пять сантиметров оператор может изгибать в горизонтальной и вертикальной плоскостях с помощью ручки управления.

Минимальный диаметр отверстий, в которые проходит рабочая часть эндоскопа, 6,4 мм, угол поворота приемной головки с помощью ручки управления - до 90⁰, питание - от аккумулятора 9 В.

 

Рис. 6.11. Гибкий эндоскоп FQ-10