特表 2024-532200 高解像度走査カメラシステム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-09-05

(54)【発明の名称】高解像度走査カメラシステム

(51)【国際特許分類】

   G01N 21/84 20060101AFI20240829BHJP

【ＦＩ】

G01N21/84 Z

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2024510342

(86)(22)【出願日】2022-08-15

(85)【翻訳文提出日】2024-04-15

(86)【国際出願番号】 US2022040293

(87)【国際公開番号】W WO2023022961

(87)【国際公開日】2023-02-23

(31)【優先権主張番号】63/233,709

(32)【優先日】2021-08-16

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】524062755

【氏名又は名称】ベガ ウェーブ システムズ、インコーポレイテッド

(74)【代理人】

【識別番号】110001519

【氏名又は名称】弁理士法人太陽国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】サッグ、アラン

(72)【発明者】

【氏名】モレッティ、アンソニー

【テーマコード（参考）】

2G051

【Ｆターム（参考）】

2G051AA83

2G051AB02

2G051BA10

2G051BB17

2G051BC04

2G051CA04

2G051CC07

2G051CC09

2G051CC17

(57)【要約】

製造物品、機械、物品及び機械を使用する方法、物品及び機械を製造する方法、並びに製造する方法により製造された製品、並びに必要な中間体は、走査カメラシステムに向けられる。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

送達光を放出するように配置された第１の光路の第１の端部と、
前記送達光を集束光として集束させるように配置された第１の集束光学素子と、
前記集束光を配向光として配向するように配置された走査ミラーシステムと、
前記配向光を集束配向光として集束させるように配置された第２の集束光学素子と、及び
前記集束配向光からの後方散乱光を集光光として集光するように配置された後方散乱光路の第１の端部と、
を備える、カメラヘッドと、
前記送達光を前記第１の光路の第２の端部に送達するように接続されたアクティブ光源と、
前記走査ミラーシステムを制御するように構成された制御装置と、
収集された光を受光光として放出するように配置された前記後方散乱光路の第２の端部と、
前記受光光を検出光として検出するように配置されたアクティブ光検出器と、
前記検出光から画像を構築するように構成された電子機器、又は電子機器及びソフトウェアと、
前記画像を表示するように構成された表示電子機器と、
を備える、制御電子機器と、
を備える、装置。

【請求項2】

前記第１の光路及び前記後方散乱光路は、光ガイド内にある、請求項１に記載の装置。

【請求項3】

前記第１の光路は、第１の光ガイド内にあり、前記後方散乱光路は、第２の光ガイド内にある、請求項１に記載の装置。

【請求項4】

前記第１の光路及び前記後方散乱光路のうちの少なくとも１つが、少なくとも１つの光ファイバ内にある、請求項１に記載の装置。

【請求項5】

前記第１の光路は、少なくとも１つの光ファイバ内にあり、前記後方散乱光路は、少なくとも１つの光ファイバ内にある、請求項１に記載の装置。

【請求項6】

前記アクティブ光源は、レーザである、請求項１に記載の装置。

【請求項7】

前記後方散乱光路の前記第２の端部と前記アクティブ検出器との間に、フィルタを更に含む、請求項６に記載の装置。

【請求項8】

前記アクティブ光源は、レーザである、請求項２に記載の装置。

【請求項9】

前記後方散乱光路の前記第２の端部と前記アクティブ検出器との間に、フィルタを更に含む、請求項８に記載の装置。

【請求項10】

前記アクティブ光源は、レーザである、請求項３に記載の装置。

【請求項11】

前記後方散乱光路の前記第２の端部と前記アクティブ検出器との間に、フィルタを更に含む、請求項１０に記載の装置。

【請求項12】

前記アクティブ光源は、レーザである、請求項４に記載の装置。

【請求項13】

前記後方散乱光路の前記第２の端部と前記アクティブ検出器との間に、フィルタを更に含む、請求項１２に記載の装置。

【請求項14】

前記アクティブ光源は、レーザである、請求項５に記載の装置。

【請求項15】

前記後方散乱光路の前記第２の端部と前記アクティブ検出器との間に、フィルタを更に含む、請求項１４に記載の装置。

【請求項16】

前記カメラヘッドは、アクティブ光源を欠いている、請求項１～請求項１５の何れか１項に記載の装置。

【請求項17】

前記カメラヘッドは、アクティブ光検出器を欠いている、請求項１～請求項１５の何れか１項に記載の装置。

【請求項18】

前記カメラヘッドは、アクティブ光源及びアクティブ光検出器を欠いている、請求項１～請求項１５の何れか１項に記載の装置。

【請求項19】

前記第１の集束光学素子は、コリメート光学素子である、請求項１～請求項１５の何れか１項に記載の装置。

【請求項20】

前記第２の集束光学素子は、レンズを備える、請求項１～請求項１５の何れか１項に記載の装置。

【請求項21】

前記第２の集束光学素子は、Ｆシータレンズを備える、請求項１～請求項１５の何れか１項に記載の装置。

【請求項22】

前記第２の集束光学素子は、１つ以上のレンズを備える、請求項１～請求項１５の何れか１項に記載の装置。

【請求項23】

前記第２の集束光学素子は、回折光学素子を備える、請求項１～請求項１５の何れか１項に記載の装置。

【請求項24】

前記第２の集束光学素子は、反射光学素子を備える、請求項１～請求項１５の何れか１項に記載の装置。

【請求項25】

前記走査ミラーシステムは、１つの２軸ＭＥＭＳを備える、請求項１～請求項１５の何れか１項に記載の装置。

【請求項26】

前記走査ミラーシステムは、２つの単軸ＭＥＭＳを備える、請求項１～請求項１５の何れか１項に記載の装置。

【請求項27】

前記アクティブ光源及び前記アクティブ検出器は、ホモダイン送受信機を備える、請求項１～請求項１５の何れか１項に記載の装置。

【請求項28】

前記後方散乱光路の前記第１の端部に隣接し、前記後方散乱光路に向かって前記後方散乱光を導くように配置された第３の光学素子を更に含む、請求項１～請求項１５の何れか１項に記載の装置。

【請求項29】

前記アクティブ光源及び前記アクティブ検出器は、ホモダイン送受信機を備える、請求項２８に記載の装置。

【請求項30】

請求項１に記載の装置を使用するプロセスであって、
制御電子機器よりも高い放射線環境にカメラヘッドの配置することであって、
前記カメラヘッドは、
送達光を放出するように配置された第１の光路の第１の端部と、
前記送達光を集束光として集束させるように配置された第１の集束光学素子と、
前記集束光を配向光として配向するように配置された走査ミラーシステムと、
前記配向光を集束配向光として集束させるように配置された第２の集束光学素子と、及び
前記集束配向光からの後方散乱光を集光光として集光するように配置された後方散乱光路の第１の端部と、
を備え、
前記制御電子機器は、
前記送達光を前記第１の光路の第２の端部に送達するように接続されたアクティブ光源と、
前記走査ミラーシステムを制御するように構成された制御装置と、
収集された光を受光光として放出するように配置された前記後方散乱光路の第２の端部と、
前記受光光を検出光として検出するように配置されたアクティブ光検出器と、
前記検出光から画像を構築するように構成された電子機器、又は電子機器及びソフトウェアと、
前記画像を表示するように構成された表示電子機器と、
を備え、
画像を生成するためにカメラヘッド及び制御電子機器の操作する、
ことを備える、プロセス。

【請求項31】

前記配置することは、光ガイド内の前記第１の光路及び前記後方散乱光路と共に実行される、請求項３０に記載のプロセス。

【請求項32】

前記配置することは、前記第１の光路が１つの光ガイド内にあり、前記後方散乱光路が第２の光ガイド内にあることと共に実行される、請求項３０に記載のプロセス。

【請求項33】

前記配置することは、前記第１の光路及び前記後方散乱光路のうちの少なくとも１つが少なくとも１つの光ファイバ内にあることと共に実行される、請求項３０に記載のプロセス。

【請求項34】

前記配置することは、前記第１の光路が少なくとも１つの光ファイバ内にあり、前記後方散乱光路が少なくとも１つの光ファイバ内にあることと共に実行される請求項３０に記載のプロセス。

【請求項35】

前記配置することは、前記アクティブ光源がレーザであることと共に実行される、請求項３０に記載のプロセス。

【請求項36】

前記配置することは、前記後方散乱光路の前記第２の端部と前記アクティブ検出器との間のフィルタと共に実行される、請求項３５に記載のプロセス。

【請求項37】

前記配置することは、前記アクティブ光源がレーザであることと共に実行される、請求項３１に記載のプロセス。

【請求項38】

前記配置することは、前記後方散乱光路の前記第２の端部と前記アクティブ検出器との間のフィルタと共に実行される、請求項３７に記載のプロセス。

【請求項39】

前記配置することは、前記アクティブ光源がレーザであることと共に実行される、請求項３２に記載のプロセス。

【請求項40】

前記配置することは、前記後方散乱光路の前記第２の端部と前記アクティブ検出器との間のフィルタと共に実行される、請求項３９に記載のプロセス。

【請求項41】

前記配置することは、前記アクティブ光源がレーザであることと共に実行される、請求項３３に記載のプロセス。

【請求項42】

前記配置することは、前記後方散乱光路の前記第２の端部と前記アクティブ検出器との間のフィルタと共に実行される、請求項４１に記載のプロセス。

【請求項43】

前記配置することは、前記アクティブ光源がレーザであることと共に実行される、請求項３４に記載のプロセス。

【請求項44】

前記配置することは、前記後方散乱光路の前記第２の端部と前記アクティブ検出器との間のフィルタと共に実行される、請求項４３に記載のプロセス。

【請求項45】

前記配置することは、前記カメラヘッドがアクティブ光源を欠いていることと共に実行される、請求項３０～請求項４４の何れか１項に記載のプロセス。

【請求項46】

前記配置することは、前記カメラヘッドがアクティブ光検出器を欠いていることと共に実行される、請求項３０～請求項４４の何れか１項に記載のプロセス。

【請求項47】

前記配置することは、前記カメラヘッドがアクティブ光源及びアクティブ光検出器を欠いていることと共に実行される、請求項３０～請求項４４の何れか１項に記載のプロセス。

【請求項48】

前記配置することは、前記第１の集束光学素子がコリメート光学素子であることと共に実行される、請求項３０～請求項４４の何れか１項に記載のプロセス。

【請求項49】

前記配置することは、前記第２の集束光学素子がレンズを備えることと共に実行される、請求項３０～請求項４４の何れか１項に記載のプロセス。

【請求項50】

前記配置することは、前記第２の集束光学素子がＦシータレンズを備えることと共に実行される、請求項３０～請求項４４の何れか１項に記載のプロセス。

【請求項51】

前記配置することは、前記第２の集束光学素子が１つ以上のレンズを備えることと共に実行される、請求項３０～請求項４４の何れか１項に記載のプロセス。

【請求項52】

前記配置することは、前記第２の集束光学素子が回折光学素子を備えることと共に実行される、請求項３０～請求項４４の何れか１項に記載のプロセス。

【請求項53】

前記配置することは、前記第２の集束光学素子が反射光学素子を備えることと共に実行される、請求項３０～請求項４４の何れか１項に記載のプロセス。

【請求項54】

前記配置することは、前記走査ミラーシステムが単一の２軸ＭＥＭＳを備えることと共に実行される、請求項３０～請求項４４の何れか１項に記載のプロセス。

【請求項55】

前記配置することは、前記走査ミラーシステムが２つの単軸ＭＥＭＳを備えることと共に実行される、請求項３０～請求項４４の何れか１項に記載のプロセス。

【請求項56】

前記配置することは、前記アクティブ光源及び前記アクティブ検出器がホモダイン送受信機を備えることと共に実行される、請求項３０～請求項４４の何れか１項に記載のプロセス。

【請求項57】

前記配置することは、前記後方散乱光路の第１の端部に隣接し、前記後方散乱光路に向かって前記後方散乱光を導くように配置された第３の光学素子と共に実行される、請求項３０～請求項４４の何れか１項に記載のプロセス。

【請求項58】

前記配置することは、前記アクティブ光源及び前記アクティブ検出器がホモダイン送受信機を備えることと共に実行される、請求項５７に記載のプロセス。

【請求項59】

カメラヘッド、制御電子機器、又はカメラヘッドと制御電子機器との両方を組み立てる、
ことを含む、請求項１に記載の装置を製造するプロセスであって、
前記カメラヘッドは、
送達光を放出するように配置された第１の光路の第１の端部と、
前記送達光を集束光として集束させるように配置された第１の集束光学素子と、
前記集束光を配向光として配向するように配置された走査ミラーシステムと、
前記配向光を集束配向光として集束させるように配置された第２の集束光学素子と、及び
前記集束配向光からの後方散乱光を集光光として集光するように配置された後方散乱光路の第１の端部と、
を備え、
制御電子機器は、
前記送達光を前記第１の光路の第２の端部に送達するように接続されたアクティブ光源と、
前記走査ミラーシステムを制御するように構成された制御装置と、
収集された光を受光光として放出するように配置された前記後方散乱光路の第２の端部と、
前記受光光を検出光として検出するように配置されたアクティブ光検出器と、
前記検出光から画像を構築するように構成された電子機器、又は電子機器及びソフトウェアと、
前記画像を表示するように構成された表示電子機器と、
を備える、
プロセス。

【請求項60】

前記組み立てることは、光ガイド内の第１の光路及び後方散乱光路と共に実行される、請求項５９に記載のプロセス。

【請求項61】

前記組み立てることは、前記第１の光路が１つの光ガイド内にあり、前記後方散乱光路が第２の光ガイド内にあることと共に実行される、請求項５９に記載のプロセス。

【請求項62】

前記組み立てることは、前記第１の光路及び前記後方散乱光路のうちの少なくとも１つが少なくとも１つの光ファイバ内にあることと共に実行される、請求項５９に記載のプロセス。

【請求項63】

前記組み立てることは、前記第１の光路が少なくとも１つの光ファイバ内にあり、前記後方散乱光路が少なくとも１つの光ファイバ内にあることと共に実行される、請求項５９に記載のプロセス。

【請求項64】

前記組み立てることは、前記アクティブ光源がレーザであることと共に実行される、請求項５９に記載のプロセス。

【請求項65】

前記組み立てることは、前記後方散乱光路の前記第２の端部と前記アクティブ検出器との間のフィルタと共に実行される、請求項６４に記載のプロセス。

【請求項66】

前記組み立てることは、前記アクティブ光源がレーザであることと共に実行される、請求項６０に記載のプロセス。

【請求項67】

前記組み立てることは、前記後方散乱光路の前記第２の端部と前記アクティブ検出器との間のフィルタと共に実行される、請求項６６に記載のプロセス。

【請求項68】

前記組み立てることは、前記アクティブ光源がレーザであることと共に実行される、請求項６１に記載のプロセス。

【請求項69】

前記組み立てることは、前記後方散乱光路の前記第２の端部と前記アクティブ検出器との間のフィルタと共に実行される、請求項６８に記載のプロセス。

【請求項70】

前記組み立てることは、前記アクティブ光源がレーザであることと共に実行される、請求項６２に記載のプロセス。

【請求項71】

前記組み立てることは、前記後方散乱光路の前記第２の端部と前記アクティブ検出器との間のフィルタと共に実行される、請求項７０に記載のプロセス。

【請求項72】

前記組み立てることは、前記アクティブ光源がレーザであることと共に実行される、請求項６３に記載のプロセス。

【請求項73】

前記組み立てることは、前記後方散乱光路の前記第２の端部と前記アクティブ検出器との間のフィルタと共に実行される、請求項７２に記載のプロセス。

【請求項74】

前記組み立てることは、前記カメラヘッドがアクティブ光源を欠いていることと共に実行される、請求項５９～請求項７３の何れか１項に記載のプロセス。

【請求項75】

前記組み立てることは、前記カメラヘッドがアクティブ光検出器を欠いていることと共に実行される、請求項５９～請求項７３の何れか１項に記載のプロセス。

【請求項76】

前記組み立てることは、前記カメラヘッドがアクティブ光源及びアクティブ光検出器を欠いていることと共に実行される、請求項５９～請求項７３の何れか１項に記載のプロセス。

【請求項77】

前記組み立てることは、前記第１の集束光学素子がコリメート光学素子であることと共に実行される、請求項５９～請求項７３の何れか１項に記載のプロセス。

【請求項78】

前記組み立てることは、前記第２の集束光学素子がレンズを備えることと共に実行される、請求項５９～請求項７３の何れか１項に記載のプロセス。

【請求項79】

前記組み立てることは、前記第２の集束光学素子がＦシータレンズを備えることと共に実行される、請求項５９～請求項７３の何れか１項に記載のプロセス。

【請求項80】

前記組み立てることは、前記第２の集束光学素子が１つ以上のレンズを備えることと共に実行される、請求項５９～請求項７３の何れか１項に記載のプロセス。

【請求項81】

前記組み立てることは、前記第２の集束光学素子が回折光学素子を備えることと共に実行される、請求項５９～請求項７３の何れか１項に記載のプロセス。

【請求項82】

前記組み立てることは、前記第２の集束光学素子が反射光学素子を備えることと共に実行される、請求項５９～請求項７３の何れか１項に記載のプロセス。

【請求項83】

前記組み立てることは、前記走査ミラーシステムが単一の２軸ＭＥＭＳを備えることと共に実行される、請求項５９～請求項７３の何れか１項に記載のプロセス。

【請求項84】

前記組み立てることは、前記走査ミラーシステムが２つの単軸ＭＥＭＳを備えることと共に実行される、請求項５９～請求項７３の何れか１項に記載のプロセス。

【請求項85】

前記組み立てることは、前記アクティブ光源及び前記アクティブ検出器がホモダイン送受信機を備えることと共に実行される、請求項５９～請求項７３の何れか１項に記載のプロセス。

【請求項86】

前記組み立てることは、前記後方散乱光路の第１の端部に隣接し、前記後方散乱光路に向かって前記後方散乱光を導くように配置された第３の光学素子と共に実行される、請求項５９～請求項７３の何れか１項に記載のプロセス。

【請求項87】

前記組み立てることは、前記アクティブ光源及び前記アクティブ検出器がホモダイン送受信機を備えることと共に実行される、請求項８６に記載のプロセス。

【請求項88】

請求項５９に記載のプロセスによって製造された製品。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

発明者：アラン、スッグ
住所：ネッパーヴィル、イリノイ州
国籍：米国
発明者：アンソニー、モレッティ
住所：セント・チャールズ、イリノイ州
国籍：米国

【背景技術】

【0002】

現在、例えば、原子炉容器又は事故状態における原子力エネルギー用途のための目視検査システムは、極めて限られている。市販の放射線耐性型画像システムは、１ＭＧｙと評価されており、正確で信頼性の高い検査が必要とされる領域よりも低い放射線レベルでの使用に限定されている。この放射線耐性を達成するために、放射線感受性イメージセンサを１９８０年代のビディコンチューブに置き換えた後でさえ、これらのシステムは、重い鉛遮蔽を有するユニットを包み込むことに依存し、～８０ポンドの重量をもたらし、それらを使用することを困難にする。原子力事故の場合、より軽く、より小さく、より操作可能なシステムが必要とされる。ビディコンチューブに基づく現在のシステムは、５５０～６００の水平線の分解能を有する。福島事故の場合、１０００Ｇｙまでの放射線量に格付けされた産業用ビデオシステムが使用されたが、このビデオシステムは、７０Ｇｙ／ｈｒの放射線レベルで１４時間持続した。明らかに、より良好かつより多くの放射線耐性画像システムが必要とされている。さらに、高精細システムは、検査プロセスにおいてはるかに有用である。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

したがって、そのような過去のアプローチに対する改善、及び使用するのにより便利なものなどの代替物が必要とされている。

【課題を解決するための手段】

【0004】

以下の開示は、異なる実施形態を使用して、製造物品、装置、物品及び装置を使用するためのプロセス、物品及び装置を製造するためのプロセス、ならびに、必要な中間体とともに、直接原子力変換に向けられた製造プロセスによって生成された製品に関して、より広い原理を教示する。この発明の概要は、概念の選択が以下でさらに説明されるように、簡略化された形態で提示されるという、本明細書における概念を紹介するために提供される。この発明の概要は、主題の主要な特徴又は本質的な特徴を識別することを意図するものではなく、また、この発明の概要は特許請求される主題の範囲を限定するために使用されることを意図するものでもない。実施例の追加の態様、特徴、及び／又は利点は、以下の説明に部分的に示され、説明から部分的に明らかになるか、又は本開示の実施によって学習され得る。

【0005】

以下の説明及び図面は、例示的なものであり、限定するものとして解釈されるべきではない。本開示の完全な理解を提供するために、多数の具体的な詳細が説明される。しかしながら、場合によっては、説明を不明瞭にすることを避けるために、よく知られている又は従来の詳細は説明されない。

【0006】

本開示における１つ又は１つの実施形態への言及は、必ずしもではないが、同じ実施形態への言及であり得、そのような言及は実施形態のうちの少なくとも１つを意味する。本明細書において、「一実施形態」又は「実施形態」という言及は、実施形態に関連して説明される特定の特徴、構成、又は特徴が本発明の少なくとも１つの実施形態に含まれることを手段する。「１つの実施例において」という言い回しが説明の様々な場所に現れても、必ずしも同じ実施例について参照している訳ではなく、他の実施例を相互に除外した独立した、又は二者択一的な実施例でもない。さらに、いくつかの実施形態によって示され、他の実施形態によっては示されない、様々な特徴が説明される。同様に、いくつかの実施形態に対する要件であるが、他の実施形態に対する要件ではない、様々な要件が説明される。

【0007】

本明細書で使用される用語は一般に、本開示の文脈内で、及び各用語が使用される特定の文脈において、当技術分野におけるそれらの通常の意味を有する。本開示を説明するために使用される特定の用語は、以下に、又は本明細書の他の箇所で論じられ、本開示の説明に関する追加のガイダンスを実行者に提供する。便宜上、例えば、イタリック体及び／又は引用符を使用して、特定の用語を強調表示することができる。強調表示の使用は、用語の範囲及び意味に影響を及ぼさず、用語の範囲及び意味は強調表示されているか否かにかかわらず、同じ文脈において同じである。２つ以上の方法で同じことを言うことができることが理解されるのであろう。

【0008】

したがって、代替の言語及び同義語は、本明細書で論じられる用語のうちの任意の１つ又は複数のために使用され得、用語が本明細書で詳述又は論じられるかどうかに関わらず、何らかの特別な意味も置かれない。ある用語の同義語を供する。１つ以上の同義語の列挙は、他の同義語の使用を除外しない。本明細書で議論される任意の用語の例を含む本明細書の任意の場所での例の使用は単なる例示であり、本開示又は任意の例示される用語の範囲及び意味をさらに限定することを意図しない。同様に、本開示は、本明細書で与えられる様々な実施形態に限定されない。

【0009】

本開示の範囲を限定することを意図するものではないが、本開示の実施形態による器具、装置、方法、及びそれらの関連する結果の例を以下に示す。読者の便宜のために、タイトル又はサブタイトルが実施例において使用されてもよく、これは、本開示の範囲を決して限定すべきではないことに留意されたい。別途定義されない限り、本明細書で使用されるすべての技術用語及び科学用語は、本開示が属する技術分野の当業者によって一般に理解されるのと同じ意味を有する。矛盾する場合には、定義を含めて、本明細書が優先する。

【0010】

上記を考慮し、同様に適用可能であると考え、２０２１年４月２８日に出願され、参照により本明細書に完全に組み込まれる米国特許出願第６３／１８１，１３９号を考慮し、特に生存するように適合され、かつ、原子力発電所の燃料補給、検査及び監視、核燃料生産、検査及び貯蔵、核使用済み燃料の検査及び貯蔵、修理及び貯蔵、原子力事故条件、放射線格納容器、又はガンマ線、Ｘ線、中性子もしくは他の高エネルギー粒子もしくは高エネルギー光子放射線が存在する同様の用途において遭遇するような、高レベルの放射線の存在下で最小限の劣化を示すカメラを含むシステムなどの走査カメラシステムを含む装置（使用方法、製造方法、及びそれによって製造される製品）を考慮する。いくつかの実装形態は、放射誘起雑音を低減する。

【0011】

本開示の非限定的な実施例において、以下を考慮されたい。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】走査ビデオシステムのブロック図である。

【図2】走査ビデオシステムのブロック図である。

【図3A】走査されたレーザビームのための調整可能な焦点光学系を有する走査ヘッド組立品の外部機械的図面である。

【図3B】走査されたレーザビームのための調整可能な焦点光学系を有する走査ヘッド組立品の外部機械的図面である。

【図3C】走査されたレーザビームのための調整可能な焦点光学系を有する走査ヘッド組立品の外部機械的図面である。

【図3D】走査されたレーザビームのための調整可能な焦点光学系を有する走査ヘッド組立品の外部機械的図面である。

【図4A】走査されたレーザビームのための調整可能な焦点光学系を有する走査ヘッド組立品の内部機械的図面である。

【図4B】走査されたレーザビームのための調整可能な焦点光学系を有する走査ヘッド組立品の内部機械的図面である。

【図4C】走査されたレーザビームのための調整可能な焦点光学系を有する走査ヘッド組立品の内部機械的図面である。

【図4D】走査されたレーザビームのための調整可能な焦点光学系を有する走査ヘッド組立品の内部機械的図面である。

【図5】検出ファイバの束及び走査組立品用の２つの単軸ＭＥＭＳを使用する、走査レーザビーム調整可能な焦点光学系を有する走査ヘッド組立品の内部機械的図面である。

【図6】照明光ファイバ光源用のコリメーション光学系を有するファイバレーザ出力と、デュアルＭＥＭＳ走査システム及び出力焦点レンズシステムを通るレーザ走査ビームの経路との機械的絶縁図である。

【図7】光ファイバ照明源のためのコリメーション光学系を有するファイバレーザ出力と、デュアルＭＥＭＳ走査システム及び出力焦点レンズシステムを通るレーザ走査ビームの経路との機械的分離図の代替図である。

【図8A】Ｆシータレンズ組立品を使用する固定焦点カメラヘッドの機械的図である。

【図8B】Ｆシータレンズ組立品を使用する固定焦点カメラヘッドの機械的図である。

【図8C】Ｆシータレンズ組立品を使用する固定焦点カメラヘッドの機械的図である。

【図8D】Ｆシータレンズ組立品を使用する固定焦点カメラヘッドの機械的図である。

【図9A】Ｆシータレンズ組立品を使用する固定焦点カメラヘッドの内部部品の機械的図である。

【図9B】Ｆシータレンズ組立品を使用する固定焦点カメラヘッドの内部部品の機械的図である。

【図9C】Ｆシータレンズ組立品を使用する固定焦点カメラヘッドの内部部品の機械的図である。

【図9D】Ｆシータレンズ組立品を使用する固定焦点カメラヘッドの内部部品の機械的図である。

【図10】ファイバの束と走査ビームとを有するＭＥＭＳベースの走査システムとを用いたＦシータレンズ組立品を用いた固定焦点カメラヘッドの内部部品の機械的断面図である。

【図11】光ファイバ照明源のためのコリメート光ファイバ出力と、デュアルＭＥＭＳ走査システムを通るレーザ走査ビームの経路とを使用する走査組立品の機械的隔離図である。

【図12】光ファイバ照明源のためのコリメート光ファイバ出力と、Ｆシータ出力レンズを含むデュアルＭＥＭＳ走査システムを通るレーザ走査ビームの経路とを使用する走査組立品の機械的絶縁図である。

【図13】光ファイバ照明源のためのコリメート光ファイバ出力と、Ｆシータ出力レンズを含むデュアルＭＥＭＳ走査システムを通るレーザ走査ビームの経路とを使用する走査組立品の機械的分離図の代替図である。

【図14】ホモダイン送受信機の一実施形態の図である。

【図15】入力周波数スペクトルを有するホモダイン復調器の図であり、局部発振器周波数と、下側波帯及び上側波帯とを示す。

【発明を実施するための形態】

【0013】

一般に、走査要素を含むカメラヘッドから構成されるカメラシステムを考える。走査要素は、走査要素を制御し、走査されたシーンから１つ又は複数の画像を検出し、再構成する別個の電子素子と通信する。全てでは無いが、いくつかのケースでは、カメラヘッドの一部であるアクティブ光源及び／又はアクティブ検出器がない。（アクティブ光源は、１つ以上の電気的接続を必要とする光源であり、アクティブ光検出器は、１つ以上の電気的接続を必要とする検出素子から構成され得る検出器である。）

【0014】

同様に、全てでは無いが、いくつかの場合において、カメラヘッドは、電界効果トランジスタ又はｐ－ｎ接合からなる素子を含まない。むしろ、カメラヘッドは、走査された画像（視野又はシーン）を別個の電子素子、例えば、カメラヘッドの外側に位置するアクティブ検出器に搬送し、画像は、アクティブ検出器に接続された電子機器によって、及び／又はソフトウェアによって再構成されて、走査された画像の代表的な画像を組み立てる。製品のような走査されたシーンの再構成があり得、再構成は、所望される場合、製品を見る別の方法で印刷され得る。もちろん、装置は、装置を製造するプロセスの生成物であってもよい。

【0015】

また、以下は、制限ではなく、一般的な潜在的概念の予言的な教示であると考える。したがって、説明のために、非限定的な目的で、アクティブ走査カメラシステムの要素は、カメラヘッドから離れて配置され、走査要素及びハードウェア及び／又はハードウェアを制御するように構成されたアクティブ検出器及び電子機器を含む制御電子機器と、走査されたシーンのアクティブ検出器からの信号をビデオ信号に再構成し、ビデオ信号を、例えば、シーン再構成のためのフレーム取り込み電子機器及びソフトウェアに伝達するように構成されたソフトウェアとを含むことができると考える。全てでは無いが、いくつかの場合において、アクティブ検出器は、ファイバ結合光電子増倍管検出器（ＰＭＴ）、ファイバ結合アバランシェフォトダイオード検出器（ＡＰＤ）、ファイバ結合フォトダイオードなどを備えることができる。

【0016】

カメラヘッドは、場合によっては２次元、１次元走査軸ＭＥＭＳ、１次元２次元走査軸ＭＥＭＳなどを使用する微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）走査ミラーシステムなどの走査ミラーを含む。カメラヘッドは、静電ＭＥＭＳ、磁気ＭＥＭＳ、熱ＭＥＭＳなどのスキャナを含むことができ、場合によっては、スキャナは、回転ミラー組立品を含む。

【0017】

カメラヘッドは、シーンを走査するための光源を伝達する別個の光ファイバと、シーンからの後方散乱光をカメラヘッドの外側に位置するアクティブ検出器に伝達する別個の光検出器ファイバとを含むことができるが、いくつかの実装形態では１つのファイバが走査光路及び後方散乱光路を伝達することができる。実例として、フォトニック結晶ファイバ光ファイバを使用して光をアクティブ検出器に伝達することができ、又はマルチモード光ファイバを使用して光をアクティブ検出器に伝達することができる。このようにして、光ファイバは、あたかもそれがカメラヘッド内に配置された光源であるかのように光を提供するために使用され、シーンを照明する。そのような実施形態では、カメラヘッド内に位置する光ファイバの端部がカメラヘッド内に位置しないレーザダイオードまで延在する。全てではないが一部の場合において、レーザダイオードは、連続波レーザダイオード源である。例示的には、レーザダイオードの波長が約４０５ｎｍ、場合によっては１００ｎｍ～５μｍの範囲であり得る。後方散乱光路を搬送する光ファイバの端部には、アクティブ検出器における周囲光の集光を低減するために、アクティブ検出器に光学フィルタを設けることができる。

【0018】

場合によっては、高解像度ビデオを提供する能力を有する上述の高解像度システム走査カメラシステムを使用することができるが、いずれの場合も、走査システムは、以下の追加又は置換された要素のうちの１つ又は複数を用いて、又はそれらの組合せで実行することができる。走査されたレーザを小さなスポットに集束させるために光学素子（レンズ又はレンズ組立品）を追加すること（例えば、光学素子がＦシータレンズである場合）、焦点距離の範囲に対して固定焦点又は調整可能な焦点のいずれかを可能にする１つ又は複数の素子を有するレンズ組立品、及び／又は１つ又は複数の反射光学素子、及び／又は１つ又は複数の回折光学素子。

【0019】

全てでは無いが、いくつかの場合において、検出器ファイバは、ファイバの束から構成されてもよく、又はファイバのアレイから構成されてもよく、光をファイバに導くために、検出器ファイバにレンズ要素を装備してもよいが、その必要はない。必要に応じて、例えば、フィルタリングされた検出器を使用して、例えば、時間多重化又は波長多重化された、より大きな視野のために、複数の並列走査システムを使用することができる。全てでは無いが、いくつかの実施形態は、回転又は旋回走査システムを使用して、走査されたシーンの視野を増加させることができることに留意されたい。

【0020】

より具体的には、図１から始まる更なる例示のための図に目を向けると、実施に応じて、高放射線環境、例えば、バックグラウンド放射線、原子炉、致死量放射線領域等のための（例えば、リアルタイムの）ファイバベースの走査ビデオシステムのブロック図が提供される。非限定的な教示として、送達光８を放出するように配置された第１の光路６の第１の端部４と、送達光８を集束光１２として集束させるように配置された第１の集束光学素子１０（例えば、コリメート光学素子）と、集束光１２を配向光１６として配向させるように配置された走査ミラーシステム１４と、配向光１６を集束配向光２０として集束させるように配置された第２の集束光学素子１８と、集束配向光２０からの後方散乱光２６を集束光２８として集束させるように配置された後方散乱光路２４の第１の端部２２とを備える、カメラヘッド２があり得る。それとの動作可能な接続において、教示は、第１の光路６の第２の端部３４に送達光８を提供するように接続されたアクティブ光源３２と、走査ミラーシステム１４を制御する制御部３６と、収集光２８を受光光４２として放射するように配置された後方散乱光路２４の第２の端部３８と、受光光４２を検出光（図示せず）として検出するように配置されたアクティブ光検出器４４と、検出光から画像（播種されていない）を構築するように構成された電子機器４６（又は電子機器及びソフトウェア）と、画像（図示せず）を表示するように構成された表示電子機器４８と、を備える制御電子機器３０を含む。ケーブル３７は、制御部３６が走査ミラーシステム１４を通信可能に制御することを可能にする。全てでは無いが、一部の実施形態では、装置は、後方散乱光路２４の第２の端部３８とアクティブ光検出器４４との中間にフィルタ４０を含むことができ、必ずしも必要はないが、後方散乱光路２４の第１の端部２２に隣接し、後方散乱光２６を後方散乱光路２４に向けるように配置された第３の光学素子２９をさらに含むことができる。装置を使用する可能な方法のうちの１つでは、高放射環境又は領域２１内の物体２３を装置によって走査して、表示電子機器４８によって示されるディスプレイなどの出力内に画像（図示せず）を生成することができる。使用時には、カメラヘッド２がより高い放射領域又は環境に配置され、制御電子回路３０は、より低い放射環境又は領域に配置される。

【0021】

図２は、そのブロック図によって、リアルタイム走査ビデオシステムがファイバベースですなわち、１つ以上の（例えば、束の）放射線耐性光照明光ファイバを使用して、第１の光路６及び１つ以上の（例えば、束の）放射線耐性光ファイバを提供して、後方散乱光路２４を提供する実施形態があり得ることを示す、非限定的な教示をさらに示す。したがって、集光ファイバ（第１の端部２２、後方散乱光路２４、及び第２の端部３８）の概念は、場合によってはファイバの束（各ファイバが第１の端部２２、後方散乱光路２４、及び第２の端部３８を有する）を用いて実行することができる。ある用途又は別の用途において望まれる場合、後方散乱光２６を後方散乱光路２４の第１の端部２２に向かってフィルタリング及び／又は焦点合わせするために、フィルタ４０を配置することができる。ある用途又は別の用途において望まれる場合、後方散乱光２６を後方散乱光路２４の第１の端部２２に向かって集束及び／又はフィルタリングするように、光学系２９を配置することができる。なお、これは教示例であり、例えば、第１の光路６は、第１の光ガイド、第２の光ガイドに接続された１つの光ガイド等から構成されてもよい。光ガイドは、光ファイバ又はファイバの束、光チューブ等であり得る。

【0022】

カメラヘッド２は、２要素１次元ＭＥＭＳミラーシステム１４、又は１つの用途又は別の用途に好ましい単一の２次元ＭＥＭＳミラー１４を含むことができる。第１の光路６の第１の端部４で放射され、第１の光学素子１０、例えばコリメート光学素子を使用して集束された光８は、集束光１２を生成する。それによって、集束光１２は、走査ミラーシステム１４、例えばＭＥＭＳミラーシステム上にも導かれ、シーン、例えば、物体２３をより高い放射環境又は領域２１（すなわち、制御電子機器３０の使用中の場所よりも高い放射環境又は領域２１）で走査する。例えば、可撓性導管内に含まれる電気駆動信号ケーブル３７は、制御部３６と走査ミラーシステム１４とを通信可能に接続する。制御電子機器３０は例えば、制御装置３６のＭＥＭＳ駆動電子機器と、光学検出システム、すなわち、アクティブ検出器４４と、画像又は動画処理電子機器４６とを含む。制御電子機器３０は、デジタルコンピュータ、例えば、ＰＣもしくは他のハードウェア、又はいくつかの実施形態では、ビデオフレーム取り込みソフトウェア、制御ソフトウェア、及びユーザインターフェースに接続することができる。また、制御電子回路３０は、アクティブ光源３２、例えば、レーザドライバ及びファイバ結合レーザを含むことができる。フィルタ４０は、集光された光２８がアクティブ光検出器４４に入射する前に、それを調整するための１つ以上の光学フィルタであってもよい。

【0023】

図３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、及び３Ｄは、第１の光路６、後方散乱光路２４、及びケーブル３７を有する走査カメラヘッド２組立品の例示的な外部機械的図面である。

【0024】

図４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、及び４Ｄは、第１の光路６、後方散乱光路２４、及びケーブル３７を有する走査カメラヘッド２組立品の例示的な内部機械的図面である。

【0025】

図５は、走査ミラーシステム１４の調節可能な焦点光学系を有する走査カメラヘッド２組立品の内部を機械的に図示し、非限定的な教示をさらに示す。第２の集束光学素子１８の第１の構成要素（例えば、レンズ、２つ以上のレンズ、回折光学素子、反射光学素子など）は、第２の集束光学素子１８の焦点を変更するように、第２の集束光学素子１８の第２の要素に対してモータ１９によって移動される固定具上に取り付けることができる。後方散乱光２６は、光路２４のファイバ束の実施形態によって収集される。

【0026】

また、図６は、第１の端部４、コリメーション光学素子等の第１の光学素子１０、及びファイバ結合レーザ出力等の送達光８の機械的隔離図を図示し、非限定的な教示をさらに示す。走査ミラーシステム１４、例えば、デュアルＭＥＭＳ走査システムが配置され、集束光１２を受け取り、集束配向光１２を第２の集束光学素子１８に搬送する。

【0027】

図７に示す第１の光路６、例えばファイバ結合レーザの機械的分離図では、第１の光学素子１０の後の送達光８、例えば走査ミラーシステム１４、例えばデュアルＭＥＭＳを通って運ばれ、第２の集束光学素子１８、例えばレンズシステムへの出力に至る集束光１２のコリメーション光学系を示す。

【0028】

図８Ａ、８Ｂ、８Ｃ、及び８Ｄは、Ｆシータレンズ組立品を使用する固定焦点カメラヘッドの例示的な外部機械的図である。第２の集束光学素子１８としてＦシータレンズ組立品を使用する固定焦点カメラヘッド２に関して、第１の光路６、後方散乱光路２４、及びケーブル３７を含むケーブル接続が見られる。

【0029】

図９Ａ、９Ｂ、９Ｃ、及び９Ｄは、第２の集束光学素子１８としてＦシータレンズ組立品を使用し、後方散乱光路２４として集光ファイバ束を使用する、固定焦点カメラヘッド２の内部部品の例示的な機械的図である。

【0030】

図１０は、第２の集束光学素子１８としてＦシータレンズ組立品を使用し、散乱光路２４として集光ファイバ束を使用する固定焦点カメラヘッド２の内部部品の機械的断面図である。また、第２の集束光学素子１８に入る前のＭＥＭＳベースの走査ミラーシステム１４及び集束配向光１６も図示されている。

【0031】

図１１は、デュアルＭＥＭＳ走査ミラーシステム１４を通過する集束光１２となる送達光８（明示的には示されていない）のための第１の光路６としてコリメート光ファイバを使用する走査ミラーシステム１４の機械的隔離図である。

【0032】

図１２は、第２の集束光学素子１８として、Ｆシータ出力レンズを含む、デュアルＭＥＭＳ走査ミラーシステム１４を通過する集束光１２となる送達光８のための第１の光路６としてコリメート光ファイバを使用する走査ミラーシステム１４の機械的絶縁図である。

【0033】

図１３は、第２の集束光学素子１８として、Ｆシータ出力レンズを含む、デュアルＭＥＭＳ走査ミラーシステム１４を通過する集束光１２になる送達光８のための第１の光路６としてコリメート光ファイバを使用する走査ミラーシステム１４の代替の機械的分離図を提供する。

【0034】

全てでは無いが、いくつかの実施形態では、ホモダイン受信法が走査光源（アクティブ光源３２）に適用されて、光２２をシーン（例えば、物体２３）上に投影し、次いで、収集された後方散乱光２６に、画像処理のためのホモダイン検出回路に投影することができる。例えば、関心のある構成に応じて、図１及び図２に示される構成内の構成要素を有するように、制御電子機器３０内に配置可能なホモダイン送受信機の一実施形態の図である図１４を考える。例えば、画像処理電子機器４６は、アクティブ光源ドライバ６２を制御するように構成された発振器６０を含むことができ、この発振器は、必要に応じて、アクティブ光源３２を駆動するようにアクティブ光源３２に含めることができる。アクティブ光源３２から供給された光８は、カメラヘッド２に供給され、走査ミラーシステム、例えば１４等を介して走査される。走査された光（時間ｔｎ及びｔｍで集束され、配向された光２０及び２０’）は、後方散乱光２６及び２６’として、物体２３等の画像シーンから散乱される。後方散乱光（２６及び２６’）は、収集され、制御電子回路３０内のアクティブ光検出器４４に導かれる。必要に応じて、位相コントローラ６４は、ホモダイン受信機のように発振器６０信号の位相を調整するように、例えば、アクティブ光源３２内に配置される。図１５に示されるように、アクティブ光検出器４４で検出された信号はアクティブ光検出器４４で混合され（光学的及び／又は電気的混合技術）、復元された信号を生成し、復元された信号は画像処理電子機器４６（及び／又はソフトウェア）によって処理されて、対象物２３の画像を再構成し、表示電子機器４８（図示せず）に送られる。

【0035】

より具体的には、キャリアドライバ６２が光源ドライバ回路を使用し、アクティブ光源３２と動作可能に接続された発振器６０からの信号を使用して、送達された光８の強度をほぼ平均強度で変化させる能力を追加して、変調光２０及び２０’を生成し、次いで、変調光は物体２３などのシーン上に分配される。図１４を参照すると、光２０及び２０’は、シーン又はオブジェクト２３が照明されるまで、各垂直ステップ（ｔ１、ｔ２など）の間、水平方向に走査される。制御電子機器３０及びアクティブ光検出器４４におけるホモダイン検出は、後方散乱光２６の強度変動（すなわち、画像変調信号）によって（発振器６０のキャリア周波数に加えて）さらに変調されるように、物体２３などの画像シーンによって後方散乱された２６を処理し、アクティブ光検出器４４の検出回路に収集される。１つの実施形態又は別の実施形態で所望され得るように、後方散乱変調信号（画像変調信号）の検出を改善するために、発振器６０、例えば局部発振器の調整のために位相シフトコントローラ６４が使用され得る。

【0036】

アクティブ光源３２及びアクティブ検出器４４は、ホモダイン送受信機を形成するために更なる要素と組み合わせることができる。例えば、図１４に示されるように、変調及び復調回路は、光源３２を変調する同じ発振器６０の周波数を使用することによって、図１４に示され、（任意選択の位相シフトコントローラ６４）コントローラは、アクティブ光検出器４４からの送信されたキャリア周波数及び受信された信号に位相ロックする。

【0037】

図１５は、ホモダイン復調器の図である。発振器信号７４を含む活性光検出器４４への変調入力の周波数スペクトルとしての７６、７４、７８、及び図１４の後方散乱光２６及び２６’からの後方散乱画像信号（７６及び７８）の混合周波数成分を含む、局部発振器の周波数スペクトル７４図１４の活性光検出器４４は、図１５のボックスとして示される。活性検出器素子８０は、トランスインピーダンス増幅器を含む活性光検出器４４である。バンドパスフィルタ８１は、関心信号（７４、７６、及び７８）の周波数スペクトルを選択するように構成され、ミキサ６１は、ローパスフィルタ８２と協働して、復元された復調信号７８を選択する。局部発振器６０は、周波数７４を生成する。注：位相シフタ６４は、この構成では使用されない。

【0038】

［範囲の記述］
要するに、本開示は、狭い指示又は免責事項としてではなく、徹底的な教示として記述されていることを認識することが重要である。本明細書全体を通して、「一実施形態」、「実施形態」、又は「具体的な実施形態」への言及は、実施形態に関連して説明される特定の特徴、構成、又は特徴が少なくとも１つの実施形態に含まれ、必ずしもすべての実施形態に含まれないことを手段する。したがって、本明細書全体の様々な場所における「一実施形態では」、「一実施形態では」、又は「特定の実施形態では」という語句のそれぞれの出現は、必ずしも同じ実施形態を指すものではない。さらに、任意の特定の実施形態の特定の特徴、構造、又は特徴は、任意の適切な方法で１つ又は複数の他の実施形態と組み合わせることができる。本明細書に記載され図示された実施形態の他の変形及び修正は本明細書の教示に照らして可能であり、本主題の精神及び範囲の一部とみなされるべきであることを理解されたい。

【0039】

また、図面／図に示される要素のうちの１つ又は複数は、特定の用途に従って有用であるように、より分離された又は統合された方法で実装されることもでき、又はある場合には除去されるか、又は動作不能にされることさえあることが理解されよう。加えて、図面／図中の任意の信号矢印は特に明記しない限り、例示的なものに過ぎず、限定的なものではないと見なされるべきである。さらに、本明細書で使用される「又は」という用語は特に明記しない限り、一般に「及び／又は」を意味することが意図される。構成要素又はステップの組み合わせもまた、言及されていると見なされ、用語は、分離又は組み合わせる能力をレンダリングすることが不明瞭であると見なされる。

【0040】

本明細書及び以下の特許請求の範囲を通して使用される場合、「ａ」、「ａｎ」、及び「ｔｈｅ」は文脈が明らかに沿わないことを示さない限り、複数の参照を含む。また、本明細書の説明及び以下の特許請求の範囲全体で使用されるように、「ｉｎ」の意味は文脈が明確に別段の指示をしない限り、「ｉｎ」及び「ｏｎ」を含む。この教示で特定される量からの変動は許容可能な製造公差などの公差に適合するように、「約」又は「実質的に」であり得る。

【0041】

要約及びモードに記載されるもの、ならびにすべての開示及び関連する産業上の利用可能性を含む、例示される実施形態の前述の説明は、網羅的であること、又は本明細書に開示される正確な形態に主題を限定することを意図するものではない。本主題の特定の実施形態発明例は例示のみを目的として本明細書に記載されているが、当業者が認識発明認識するように、本主題の趣旨発明範囲内で様々な同等の修正が可能である。示されるように、これらの修正は例示された実施形態の前述の説明に照らしてなされてもよく、やはり、本明細書に開示される主題の真の精神及び範囲内に含まれるべきである。

【産業上の利用可能性】

【0042】

産業上の利用可能性は、代表的には、装置及びデバイス、製造物品、特に走査カメラシステム、並びにそれらを製造及び使用するプロセスのものを対象とする。産業上の利用可能性には、上記に従事する産業も含まれ、また、実施に応じて、それらと協力して活動する産業も含まれる。

【図1】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図3C】

【図3D】

【図4A】

【図4B】

【図4C】

【図4D】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8A】

【図8B】

【図8C】

【図8D】

【図9A】

【図9B】

【図9C】

【図9D】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【国際調査報告】