DE102006016736A1 - Miniaturized camera for use in dental diagnostic instrument, has optical lenses arranged in housing, where quasi stereoscopic image is produced from attachment for sharply recognized objects to optical groups for close-up view and long shot - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine miniaturisierte Kamera, insbesondere zur Verwendung als oder in einem zahnärztlichen Diagnoseinstrument, mit mehreren in einem stab- oder rohrförmigen Gehäuse angeordneten Linsen und zugehörigen fotosensitiven Bildempfängern, insbesondere ausgebildet als CCD- oder CMOS-Matrix, einer integrierten Beleuchtungseinrichtung sowie Mittel zum Signaltransfer zu einer Bildanzeigeeinrichtung, wobei die Kamera ein distales und ein proximales Ende besitzt, gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The The invention relates to a miniaturized camera, in particular for Use as or in a dental diagnostic instrument, with several arranged in a rod or tubular housing lenses and associated photosensitive image receivers, in particular designed as a CCD or CMOS matrix, an integrated illumination device and means for signal transfer to an image display device, wherein the camera has a distal and a proximal end, according to the preamble of claim 1
Aus der PCT-WO 03/101089 A1 ist eine miniaturisierte Kamera mit einer in einem stab- oder rohrförmigen Gehäuse angeordneten fotosensitiven CCD-Matrix und einer integrierten Beleuchtungseinrichtung, insbesondere zum Einsatz oder zur Verwendung in einem zahnärztlichen Diagnoseinstrument vorbekannt. Im Kopfende des stabförmigen Gehäuses ist eine Aussparung vorgesehen, in die eine optische Platte mit Blendenöffnung oder verstellbarer Blende eingesetzt wird. Lichteintrittsseitig ist hinter der Blendenöffnung ein Objektiv befindlich und in einem Fokusabstand, welcher veränderbar ist, wird die CCD-Matrix, bevorzugt innerhalb des Kopfendes, angeordnet. Das zur Objektbeleuchtung erforderliche Licht wird in den Objektivstrahlengang koaxial eingekoppelt. Das Objektiv und/oder die CCD-Matrix als Bildsensor sind auf einem Aktor angeordnet oder mit diesem zum Erhalt einer Linearverschiebung längs des Strahlengangs verbunden. Eine Kameraelektronik nimmt eine laufende Auswertung hochfrequenter Signalanteile des Bildsensors vor. Ebenso ist eine Steuerungseinrichtung für den Aktor vorgesehen, wobei die Steuerungsein richtung die Linearverschiebung so vorgibt, daß ein maximaler Hochfrequenz-Signalanteil erhalten oder wieder hergestellt wird.Out the PCT WO 03/101089 A1 is a miniaturized camera with a in a rod or tubular casing arranged photosensitive CCD matrix and an integrated illumination device, in particular for Use or for use in a dental diagnostic instrument previously known. In the head of the rod-shaped housing a recess is provided, in the one optical plate with aperture or adjustable aperture is used. Light entry side is behind the aperture Lens located and at a focus distance, which can be changed is, the CCD matrix, preferably within the head end, arranged. The object lighting required light is coaxially coupled into the lens beam path. The lens and / or the CCD matrix as an image sensor are on one Actuator arranged or with this to obtain a linear displacement along the Beam path connected. A camera electronics takes a running Evaluation of high-frequency signal components of the image sensor before. As well is a control device for provided the actuator, wherein the Steuerungsein direction, the linear displacement pretending that one maximum high-frequency signal component obtained or restored.
Die Kamera nach WO 03/101089 A1 benötigt zur scharfen Abbildung naher und ferner Objekte eine Relativbewegung zwischen dem Objektiv und der CCD-Matrix als Bildempfänger, was zu erhöhten Kosten und zu einer unerwünschten Störanfälligkeit hinsichtlich mechanischer Belastungen führt.The Camera according to WO 03/101089 A1 required for sharp image near and distant objects a relative movement between the lens and the CCD matrix as an image receiver, resulting in increased costs and to an undesirable Susceptibility to interference mechanical loads leads.
Aus der internationalen Patentanmeldung PCT-WO 99/06871 ist weiterhin eine Kamera, insbesondere eine modulare Dentalkamera bekannt, die ein Gehäuse umfaßt, in dem ein optisches System zur Abbildung eines Objektfelds, ein Bildaufnehmer, der das Bild des Objekts aufnimmt, und eine Beleuchtungseinheit angeordnet ist. Zur Umschaltung des Objektfelds zwischen kleinem Objektfeld und einem kleinen Aufnahmeabstand und einer Übersichtsaufnahme mit großem Aufnahmeabstand ist ein Funktionselement vorgesehen, das gleichzeitig die Fokussierung auf den jeweiligen Aufnahmeabstand und die Blende von einer kleinen Öffnung bei kleinem Aufnahmeabstand auf eine große Öffnung bei großem Aufnahmeabstand und umgekehrt schaltet.Out the international patent application PCT-WO 99/06871 is still a camera, in particular a modular dental camera known, the one casing comprises in which an optical system for imaging an object field, a Image recorder, which takes the image of the object, and a lighting unit is arranged. For switching the object field between small Object field and a small recording distance and a survey with big Recording distance is a functional element provided at the same time the focus on the respective shooting distance and the aperture from a small opening at a small shooting distance on a large opening with a large recording distance and vice versa.
Mit Hilfe dieser Umschaltung soll insbesondere die Schärfentiefe dem jeweiligen Einsatzfall angepaßt werden, um bei einer Dentalkamera mit ein und derselben Einrichtung eine Aufnahme eines Details der Zähne und anschließend eine Aufnahme des Kopfes des Patienten machen zu können. Die Fokussierung erfolgt hier durch Verschieben des CCD-Bildaufnehmers oder durch Verschieben des Objektivs, bevorzugt jedoch durch Verschieben einer optischen Baugruppe des Objektivs selbst. Die Funktionselemente greifen auf eine Translations- oder Rotationsbewegung zurück und können auch elektrisch aktiviert werden.With Help of this switching should in particular the depth of field be adapted to the particular application to a dental camera with one and the same device a recording of a detail of Teeth and subsequently to take a picture of the patient's head. The Focusing is done here by moving the CCD image sensor or by moving the lens, but preferably by moving an optical assembly of the lens itself. The functional elements can and do rely on a translational or rotational movement be electrically activated.
Zum
Stand der Technik gehören
miniaturisierte Kameras, beispielsweise nach
Lichteintrittsseitig ist hinter der Blendenöffnung eine Linse, bevorzugt unmittelbar an der optischen Platte befestigt. In einem vorgegebenen Fokusabstand zur Linse befindet sich der Bildempfänger. Unterhalb der vorerwähnten Beleuchtungsöffnungen sind als Strahlungsquellen lichtemittierende Dioden, bevorzugt Weißlichtdioden befestigt, wobei durch die Beschichtung der optischen Platte eine unerwünschte unmittelbare Einkopplung von Strahlung der lichtemittierenden Dioden in die Optik, bestehend aus Blendenöffnung und Linse, verhinderbar ist, so daß ein optisches Übersprechen vermieden werden kann. In Weiterbildung der dortigen Lehre besteht die Möglichkeit, zur Fokusveränderung im Raum zwischen Linse und CCD-Matrix ein oder mehrere optisch dichte Medien anzuordnen. Beispielsweise kann ein Saphirglas über einen beweglichen Schieber in den Zwischenraum verbracht werden. Auf diese Weise besteht die Möglichkeit einer stufenweisen Fokusveränderung.Light input side, is behind the aperture a lens, preferably attached directly to the optical disk. At a given focus distance to the lens is the image receiver. Below the aforesaid lighting openings are radiation sources light emitting diodes, preferably white light diodes attached, wherein the coating of the optical disk a undesirable Direct coupling of radiation of the light-emitting diodes in the optics, consisting of aperture and lens, preventable is so that one optical crosstalk can be avoided. In training the local teaching exists the possibility, to focus change one or more optical density in the space between lens and CCD matrix To arrange media. For example, a sapphire crystal over a movable slide can be spent in the gap. To this Way there is the possibility a gradual focus change.
Die PCT-WO 2004/069078 A2 offenbart eine Dentalkamera mit einer Multilinsenanordnung.The PCT-WO 2004/069078 A2 discloses a dental camera with a multi-lens arrangement.
Bei der dortigen Kamera befindet sich eine erste Linsenbaugruppe im distalen Bereich der Kamera. Dieser ersten Linsenbaugruppe ist ein entsprechender Bildempfänger zugeordnet.at The camera there is a first lens assembly in distal area of the camera. This first lens assembly is a corresponding image receiver assigned.
Am proximalen Ende der vorbekannten Kamera ist eine weitere Linsenbaugruppe mit zugeordnetem Bildempfänger vorhanden. Zur Beleuchtung kommen Weißlicht emittierende Halbleiterdioden zum Einsatz.At the proximal end of the prior art camera is another lens assembly with assigned image receiver available. For illumination come white light emitting semiconductor diodes for Commitment.
Die erste Linsengruppe der Kamera nach PCT-WO 2004/069078 A2 dient dem Erhalt von Aufnahmen im intraoralen Mode. Mit Hilfe der zweiten Linsengruppe und dem zugehörigen Bildempfänger werden extraorale Aufnahmen gefertigt. Die Auswahl der jeweiligen Linsengruppe nebst zugehörigem Bildempfänger erfolgt über eine Umschalteinrichtung. Die Linsengruppen selbst können sowohl als Fixfokus, aber auch mit veränderbarem Fokus ausgeführt werden.The first lens group of the camera according to PCT WO 2004/069078 A2 serves the Receiving shots in intraoral fashion. With the help of the second lens group and its associated Be image receiver made extraoral recordings. The selection of the respective lens group and associated with it image receptor over a switching device. The lens groups themselves can both as fixed focus, but also with changeable Focus to be performed.
Die vorbeschriebene Kamera ermöglicht zwar recht unkompliziert anzufertigende Aufnahmen vom Gesichtsbereich des Patienten im extraoralen Modus, jedoch ist es nicht möglich, im intraoralen Betrieb Bildinformationen zu erhalten, die über eine große Tiefenschärfe verfügen, ohne daß ein Varioobjektiv zum Einsatz kommt.The Although the above-described camera allows quite uncomplicated to take pictures of the facial area of the patient in extraoral mode, however, it is not possible in the intraoral operation to obtain image information that has a size depth of field feature, without one Vario lens is used.
Aus dem Vorgenannten ist es daher Aufgabe der Erfindung, eine weiterentwickelte miniaturisierte Kamera, insbesondere zur Verwendung als oder in einem zahnärztlichen Diagnoseinstrument anzugeben, wobei die Kamera mehrere in einem stab- oder rohrförmigen Gehäuse angeordnete optische Linsen und zugehörige fotosensitive Bildempfänger aufweist.Out The above, it is therefore an object of the invention, a further developed miniaturized camera, in particular for use as or in one dental Specify diagnostic tool, the camera several in one rod-shaped or tubular casing having arranged optical lenses and associated photosensitive image receiver.
Die zu schaffende Kamera soll ohne aufwendige mechanische Stelleinheiten über einen großen Fokusbereich scharfe und aussagekräftige Bilder liefern, so daß eine optimierte Diagnose anhand der erhaltenen Aufnahmen vorgenommen werden kann.The to be created camera should be without elaborate mechanical actuators on a big focus area sharp and meaningful Deliver pictures so that one Optimized diagnosis made based on the images obtained can be.
Die Lösung der Aufgabe der Erfindung erfolgt durch die Merkmalskombination gemäß der Lehre nach Patentanspruch 1, wobei die Unteransprüche mindestens zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen darstellen.The solution The object of the invention is achieved by the feature combination according to the teaching according to claim 1, wherein the dependent claims at least expedient embodiments and Represent further developments.
Erfindungsgemäß wird demnach von einer miniaturisierten Kamera ausgegangen, die neben Optikbaugruppen und Bildempfängern eine integrierte Beleuchtungseinrichtung sowie Mittel zum Signaltransfer zu einer Bildanzeigeeinrichtung umfaßt, wobei die Kamera ist distales und ein proximales Ende besitzt.Accordingly, according to the invention assumed from a miniaturized camera, in addition to optical assemblies and image receivers an integrated illumination device and means for signal transfer to an image display device, wherein the camera is distal and has a proximal end.
Die optischen Linsen bilden erfindungsgemäß je ein Objektiv für einen Nahaufnahme- und für einen Fernaufnahmebereich, wobei jedem Objektiv abbildungsseitig ein separater Bildempfänger zugeordnet ist.The According to the invention, optical lenses each form an objective for one Close-up and for one Fernaufnahmebereich, wherein each lens image side, a separate image receptor assigned.
Beide derart realisierte optische Baugruppen sind unmittelbar benachbart im distalen Ende des Kamerakopfes befindlich.Both thus realized optical assemblies are immediately adjacent located in the distal end of the camera head.
Die von den Bildempfängern bereitgestellten Signale gelangen im wesentlichen dauernd und umschaltungsfrei auf eine Auswerteschaltung, wobei aus der Zuordnung als scharf erkannter Objekte oder Objektabschnitte zur jeweiligen optischen Baugruppe für Nah- oder Fernaufnahmen eine quasi stereoskopische Abbildung generiert wird.The from the image receivers provided signals arrive essentially continuously and without switching to an evaluation circuit, wherein from the assignment as sharply recognized Objects or object sections to the respective optical assembly for near or Remote shooting a quasi stereoscopic image is generated.
Mit anderen Worten sind beide Bildempfänger dauernd aktiv und liefern Signale, die hinsichtlich ihrer Schärfewerte beurteilt werden. Nach einer entspre chenden Bildverarbeitung erfolgt eine Darstellung auf der Bildanzeigeeinrichtung, wobei durch Vergleichsanalyse eine Tiefenschärfebewertung möglich wird, die zu dem vorerwähnten quasi stereoskopischen Abbildungseffekt führt.With In other words, both image receivers are constantly active and deliver Signals that are judged for their sharpness values. After a corre sponding image processing is a representation on the image display device, wherein by comparative analysis a Depth of field evaluation becomes possible the to the aforementioned quasi stereoscopic imaging effect leads.
Die bildseitig erforderlichen Auswertealgorithmen sorgen dafür, daß ein maximaler Informationsgehalt aus den aktiven Bildempfängern gewonnen wird. Eine Fokusnachregelung ist daher grundsätzlich nicht mehr erforderlich, d.h. die notwendigen Verstellelemente kommen in Fortfall, so daß die Kamera selbst insgesamt kostengünstiger hergestellt werden kann und zuverlässiger arbeitet.The On the image necessary evaluation algorithms ensure that a maximum Information content is obtained from the active image receivers. A focus readjustment is therefore fundamental no longer necessary, i. The necessary adjustment come in discontinuation, so that the Camera itself overall more cost effective can be produced and works more reliably.
Im Kamerakopf, d.h. am distalen Ende befindet sich als Beleuchtungseinrichtung eine Gruppe von lichtemittierenden Dioden, welche in Strahlrichtung mit einer opaken Abdeckung zum Erhalt einer homogenen Objektausleuchtung versehen sind.in the Camera head, i. at the distal end is located as a lighting device a group of light-emitting diodes, which in the beam direction with an opaque cover for a homogeneous object illumination are provided.
Diese Abdeckung kann als in den Kamerakopf integrierte Abdeckplatte ausgeführt sein.These Cover can be designed as integrated into the camera head cover plate.
Im Gegensatz zum Stand der Technik kommt es mit Hilfe dieser Homogenisierungseinrichtung nicht zu unerwünschten Reflexionen und Überbelichtungen, herrührend von den punktförmigen lichtemittierenden Quellen.in the Contrary to the state of the art, it does not come with the help of this homogenizer too unwanted Reflections and overexposures, originating from the punctiform ones light-emitting sources.
Bei einer Ausgestaltung der Erfindung besteht die Möglichkeit, daß mindestens eine der Kameraoptiken eine Flüssigkristall-gesteuerte Blende aufweist. Eine derartige Blende vermeidet mechanische Komponenten und ist daher im Sinne der gewünschten Langzeitstabilität und Störunanfälligkeit der Kamera von großem Vorteil.at an embodiment of the invention, there is the possibility that at least one of the camera optics is a liquid crystal-controlled Aperture has. Such a diaphragm avoids mechanical components and is therefore in the sense of the desired Long-term stability and susceptibility to interference Camera of great Advantage.
Zum Erhalt einer möglichst gleichmäßigen, über einen großen Winkelbereich realisierbaren Beleuchtung kann die Beleuchtungseinrichtung strahlaustrittsseitig ein oder mehrere Fresnel-Elemente umfassen.To the Receiving one as possible even, over one huge Angle range of realizable lighting can be the lighting device Beam outlet side include one or more Fresnel elements.
Im gleichen Sinne kann bei einer Ausführungsform die Anordnung der lichtemittierenden Dioden so erfolgen, daß diese Strahlung unter verschiedenen Winkeln aussenden.In the same sense, in one Ausfüh tion form the arrangement of the light-emitting diodes carried out so that they emit radiation at different angles.
Ergänzend besteht die Möglichkeit, daß LEDs eingesetzt werden, welche jeweils Strahlung unterschiedlicher Wellenlänge emittieren, wobei je nach Anwendungs- und Beleuchtungsfall eine gewünschte Wellenlänge selektierbar ist. Selbstverständlich besteht auch die Möglichkeit, je nach Anzahl und Art der lichtemittierenden Dioden Mischfrequenzen zu erzeugen.Complementary exists the possibility, that LEDs can be used, which emit radiation of different wavelengths, depending on the application and lighting case a desired wavelength selectable is. Of course there is also the possibility depending on the number and type of light-emitting diodes mixing frequencies to create.
Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden.The Invention will be explained below with reference to an embodiment.
Beim Ausführungsbeispiel wird von einer rohrförmigen Kamera ausgegangen, welche im distalen Bereich einen relativ schmalen Abschnitt aufweist, wobei hingegen der proximale Bereich in Form eines gut handhabbaren Griffstücks ausgebildet ist.At the embodiment is made of a tubular Camera out, which in the distal area a relatively narrow Section, wherein, however, the proximal portion in the form of a easy to handle handle is trained.
Unter ergonomischem Aspekt ist zwischen dem distalen und dem proximalen Bereich eine Abwinklung vorgesehen.Under ergonomic aspect is between the distal and the proximal Area provided an angling.
Im Kamerakopf, d.h. im äußeren Ende des distalen Bereichs befinden sich in Gruppen angeordnete lichtemittierende Dioden, bevorzugt in Chipmontage auf einem Verdrahtungsträger angeordnet.in the Camera head, i. in the outer end of the distal region are arranged in groups light-emitting Diodes, preferably arranged in a chip mounting on a wiring substrate.
Die Dioden können dabei unter verschiedenen Winkeln zur Längsachse des Kamerakopfes orientiert werden, um eine möglichst breite Abstrahlung von Lichtenergie zu gewährleisten.The Diodes can while oriented at different angles to the longitudinal axis of the camera head be as one as possible to ensure broad radiation of light energy.
Die Strahlrichtung soll jedoch nicht unmittelbar die optische Achse der Optikbaugruppen schneidend gewählt werden, um Überblendungen zu vermeiden.The However beam direction should not directly the optical axis of the optical assemblies are selected to be cross-fades to avoid.
Zum Erhalt einer homogenen Strahlung unter Vermeidung eines Punktlichtquellen-Effekts ist in Strahlrichtung zwischen den lichtemittierenden Dioden und dem eigentlichen Strahlungsaustritt eine opake Platte und/oder eine Fresnel-Linse befindlich. Die vorstehend erwähnten Elemente können, z.B. durch Kleben, in ein vorhandenes Fenster des Kamerakopfes eingesetzt werden.To the Obtaining a homogeneous radiation while avoiding a point light source effect is in the beam direction between the light emitting diodes and the actual radiation exit an opaque plate and / or a Fresnel lens located. The above-mentioned elements may be, e.g. by Gluing, be inserted into an existing window of the camera head.
In proximaler Richtung benachbart zur Beleuchtungseinrichtung befinden sich zwei Optikbaugruppen mit einer Linsenanordnung, die zum einen eine scharfe Abbildung im Nahbereich und zum anderen eine scharfe Abbildung im Fernbereich ermöglichen.In proximal to the illumination device There are two optical assemblies with a lens assembly, which on the one hand sharp image in the near field and on the other a sharp picture in the long-distance range.
Jedem Objektiv ist ein Bildempfänger zugeordnet. Grundsätzlich werden die erhaltenen Signale beider Bildempfänger umschaltungsfrei auf eine Auswerteeinrichtung geführt, wobei aus der Zuordnung als scharf erkannte Objekte zur jeweiligen optischen Baugruppe für Nah- oder Fernaufnahme eine quasi stereoskopische Abbildung generiert wird.Each Lens is an image receptor assigned. in principle the obtained signals of both image receiver without switching to a Evaluation device, being from the assignment as sharply recognized objects to the respective optical assembly for Nah- or Fernaufnahme a quasi stereoscopic image generated becomes.
Beim geschilderten Ausführungsbeispiel wird von zwei optischen Baugruppen mit zwei Bildempfängern ausgegangen. Selbstverständlich besteht die Möglichkeit, unter Beachtung des Miniaturisierungsgrads weitere Optikbaugruppen mit weiteren Bildempfängern im Kamerakopf anzuordnen, so daß insgesamt ein noch größerer Schärfebereich ohne mechanische Umschaltung überstrichen werden kann.At the described embodiment will assumed two optical modules with two image receivers. Of course, there is the possibility, taking into account the degree of miniaturization further optical assemblies with further image receivers to arrange in the camera head, so that in total an even greater focus area overcoated without mechanical switching can be.
Es ist also die Erfindung nicht beschränkend auf zwei, beispielsweise hinsichtlich ihrer optischen Achsen parallel verlaufende optische Baugruppen zu verstehen.It Thus, the invention is not limited to two, for example with respect to their optical axes parallel optical To understand assemblies.
Lichteintrittsseitig kann den Objektiven eine Flüssigkristall-gesteuerte Blende zugeordnet sein, um eine Anpassung an unterschiedliche Lichtverhältnisse zu gewährleisten, so daß allein durch Blendenaktivierung auch extraorale Aufnahmen möglich werden.Light input side, can give the lenses a liquid crystal-controlled Aperture can be assigned to adapt to different lighting conditions to ensure, so that alone By aperture activation also extraoral recordings are possible.
Claims (7)
Priority Applications (1)
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| DE102005055163 | 2005-11-16 | ||
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Family Applications (1)
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2006
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