Жесткие технические эндоскопы (бороскопы) дают лучшее качество изображения, по сравнению с гибкими моделями и подходят для разнообразного применения в промышленности. Традиционные жесткие эндоскопы включают системы передачи сигнала, составленные из Коррекция цвета со стеклом GRIN
Радиал-градиент-индексные (GRIN) линзы дают новый подход к жестким узлам технического эндоскопа. Единственный стержень с плоскими торцевыми поверхностями может легко передать изображение от 3-х до 7-ми раз, избавляя от затрат на изготовление множества элементов и их юстировку. Элементы GRIN стоят в среднем в 4 раза дешевле по сравнению с типичными единичными трансляторами изображения Хопкинса. Несмотря на преимущества в стоимости и простоте, технология GRIN не вытеснила конфигурацию Хопкинса. Главный недостаток традиционных трансляторов GRIN состоит в том, что они обладают повышенной дисперсией лучей света того же знака, что и традиционные линзы; то есть фокусное расстояние системы для синей части видимого спектра короче, чем для красной части спектра, что не позволяет создать систему с коррекцией света. Используя собственную технологию изготовления, инженеры корпорации Gradient Lens разработали градиент-индексное стекло и создали транслятор endoGRINs, компонент, который вводит дисперсию противоположного знака для компенсации дисперсии традиционных линз, что позволило дизайнерам создать ахроматический бороскоп.

рис.1

Традиционный транслятор Хопкинса  состоит из однокомпонентной линзы, линзы-стержня и двухкомпонентной линзы, смонтированных вместе; для одного транслятора требуются два таких собранных элемента. Индекс-градиентая (GRIN) линза-транслятор решает ту же самую задачу одним элементом. Легируемый литием материал исправляет хроматическую аберрацию, вводя отрицательную дисперсию.

Синий свет, проходя сквозь стекло GRIN, имеет больший коэффициент преломления чем красный, но изменение коэффициента преломления для красного цвета больше, чем для синего, что создает линзу транслятора с более сильным преломлением для красного цвета. Это позволяет проектировщику линзы легко сбалансировать осевую хроматическую аберрацию в трансляторе с аберрацией объектива и окуляра, создавая, таким образом, эндоскоп с цветовой коррекцией.
Трансляторы endoGRINs изготавливаются путем ионного обмена в содержащем литий стекле, созданном корпорацией Gradient Lens. Стеко сначала вытягивают в форме стержня, затем погружают в ванну из расплавленной соли, содержащей ионы натрия. Замена ионов натрия в соляном расплаве на ионы лития в стекле формирует номинально параболический профиль показателя преломления в стекле с An -0.003, образуя транслятор с относительным удлинением 25:1 на один шаг или на один транслятор изображения; это - промышленный стандарт.
Стержни имеют превосходное качество изображения с разрешением более 200 линий на миллиметр. Дисперсия транслятора – всего -0.25%; стержень диаметром 2 мм и длиной в полтора шага (150 мм) вызвал бы -0.375 мм дисперсию цвета по оси изображения, причем красные волны попадают в более короткий фокус, чем синие. Это состояние легко балансируется хроматическими эффектами линз окуляра и объектива, где синий свет попадает в более короткий фокус чем красный.

Прецизионный бороскоп Hawkeye
Линза транслятора endoGRINs позволяет конструкторам оптики выпускать простые, экономичные, высококачественные эндоскопы и бороскопы, такие как прецизионный бороскоп Hawkeye корпорации Gradient Lens. Оптическая конструкция инструмента содержит всего три оптических элемента, а его эксплуатационные показатели конкурентоспособны с традиционным эндоскопом Хопкинса. Эндоскоп использует одноэлементный объектив GRIN диаметром 2,7 миллиметра, изготовленный корпорацией NSG (Осака, Япония). Транслятор EG-27-3P/2 корпорации Gradient Lens диаметром 2,7 мм и длиной 195 мм передает изображение через эндоскоп к одноэлементному окуляру BK-7 с эффективным фокусным расстоянием 15 мм. Бороскоп дает хорошее изображение в поле зрения 40°.

рис.2

Бороскоп Hawkeye использует элемент endoGRINs для передачи изображения, состоящий всего из трех компонентов.

Поскольку транслятор endoGRINs является симметричной 1:1 транслятор-линзой, сам транслятор не вводит никакой несимметричной аберрации, искажения, или бокового цвета. Система должна быть откорректирована только по сферической аберрации, искривлению поля и осевому цвету.
Объектив вводит незначительную сферическую аберрацию. Небольшая избыточная сферическая аберрация в трансляторе endoGRINs балансирует недостаточную сферическую аберрацию однолинзовых окуляров BK-7. Незначительный обратный прогиб поля в трансляторе исправляется прогибом поля вперед в объективе и окуляре.
Самое важное достоинство транслятора - его способность исправить осевую и боковую хроматические аберрации, вводимые другими оптическими элементами системы: осевой цвет объектива и окуляров сбалансирован отрицательной дисперсией транслятора endoGRINs, а боковая хроматическая аберрация в объективе сбалансирована окуляром. Результат – хорошо скорректированный бороскоп с высоким разрешением, с высоким контрастном и привлекательной ценой.

Жесткие бороскопы находят очень широкое применение в промышленности.
Оружейные мастера и стрелки по мишеням используют бороскопы, чтобы проверить качество и чистоту ствола, а специалисты по замкам и сейфам – для осмотра механизмов. Специалисты по обслуживанию авиационных, автомобильных и дизельных двигателей используют эти инструменты для осмотра стенок цилиндров, поршней, коллекторов и каналов топливного инжектора. При отливке под давлением бороскоп позволяет специалистам исследовать качество обработанной поверхности готовых форм. Отделы технического контроля также используют эндоскопы Hawkeye  для осмотра сварных швов и поиска трещин в недоступных местах. Технология endoGRINs соединяет в себе низкую цену, простоту и качество изображения и делает это все доступным для конечного пользователя.

Дуглас Киндред - руководитель исследовательских работ корпорации Gradient Lens.
Laser Focus World,  февраль 1997 г.