DE102005043402A1

DE102005043402A1 - Intraorales Kamerasystem

Info

Publication number: DE102005043402A1
Application number: DE200510043402
Authority: DE
Inventors: Martin Palme
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 2005-09-08
Filing date: 2005-09-08
Publication date: 2007-03-22

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein intraorales Kamerasystem mit zumindest einer ersten, einer zweiten und einer dritten Linsengruppe (1, 2, 3), wobei diese Linsengruppen (1, 2, 3) in genannter Reihenfolge hintereinander angeordnet sind, sowie mit einer zwischen der zweiten und der dritten Linsengruppe (2, 3) angeordneten Blende und einem hinter der dritten Linsengruppe (3) angeordneten Bildaufnehmer, wobei die Linsengruppen (1, 2, 3, 6, 7), die Blende und der Bildaufnahmer mittig von einer gemeinsamen optischen Achse senkrecht geschnitten werden und sämtliche Linsengruppen (1, 2, 3, 6, 7) in einem jeweils festen Abstand zueinander angeordnet sind, wobei ferner die erste Linsengruppe (1) eine negative Brennweite, die zweite Linsengruppe (2) eine positive Brennweite und die dritte Linsengruppe (3) ebenfalls eine positive Brennweite und eine etwa mittig zwischen der zweiten und der dritten Linsengruppe (2, 3) liegende objektseitige Brennebene hat und schließlich die Blende in unmittelbarer Nähe zu dieser Brennebene angeordnet und der Bildaufnehmer längs der optischen Achse verschiebbar ist. Damit ergibt sich mit einem sehr einfachen Aufbau ein Kamerasystem, das für sehr verschiedene Objektschnittweiten einsetzbar ist, wobei verschiedene Geräteausführungen unter Verwendung weitgehend identischer Komponenten realisiert werden können.

Description

Die Erfindung betrifft ein intraorales Kamerasystem nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Derartige Kamerasysteme dienen für zahnmedizinische Untersuchungen und sind üblicherweise als Handgeräte ausgeführt. Nach dem Stand der Technik sind solche Geräte aus Endoskopen abgeleitet und haben einen dementsprechend kleinen Durchmesser von üblicherweise deutlich unter 1 cm. Zur Abbildung eines hinreichend großen Gesichtsfeldes werden dabei weitwinklige Optiken verwendet mit Feldwinkeln von ungefähr 90°. Herkömmliche intraorale Kamerasysteme dieser Art sind jedoch mit erheblichen Nachteilen verbunden.

Zunächst sind bei solchen Kamerasystemen, bedingt durch die großen Feldwinkel bei sehr kleinen Durchmessern, Verzeichnungen von über 15%, häufig sogar mehr als 30%, üblich. Das ist zu ungenau für mess technische Auswertungen von Zahnbildern, wie sie für eine Bewertung von Zahnstellungen und Veränderungen von Zahnstellungen notwendig wäre. Auch werden mit derartigen Geräten keine hinreichend hohen Auflösungsvermögen und chromatische Korrekturen verwirklicht, um eine Beobachtung von feinen Zahnrissen und eine objektive Zahnfarbenbestimmung zu ermöglichen.

Der vorliegenden Erfindung liegt also die Forderung nach einem intraoralen Kamerasystem zugrunde, mit dem die folgenden Aufgaben in einem einzigen Gerät gelöst werden:
Das Gerät soll zunächst ein hohes Auflösungsvermögen haben, um auch feine Zahnrisse erkennbar zu machen;
Es soll Gebissteile oder ein ganzes Gebiss mit äußerst geringen Verzeichnungen abbilden können, um eine Überprüfung von Zahnstellungen zuzulassen;
Es soll ferner handlich sein und eine große Schärfentiefe besitzen, um für den Betrieb als Handgerät geeignet und für eine schwankende Objektschnittweite, die sich mit einer unruhigen Hand nicht vermeiden lässt, unempfindlich zu sein;
Schließlich soll es eine geringe chromatische Abberation aufweisen und verschiedene Arten von Objektbeleuchtungen zulassen, um eine objektive Untersuchung von Zahnfärbungen zu ermöglichen.

Bei alledem soll dieses Gerät zum Zweck einer größeren Handlichkeit und preiswerteren Herstellung möglichst einfach aufgebaut sein.

Auch soll ein Verfahren vorgeschlagen werden, das es erlaubt, verschiedene Ausführungen entsprechender Kamerasysteme – insbesondere mit verschiedenen Arten von Objektbeleuchtungen – mit geringem Aufwand herzustellen.

Gelöst werden diese Aufgaben erfindungsgemäß durch ein intraorales Kamerasystem mit den Merkmalen des Hauptanspruchs, wobei sich in vorteilhafter Weise verschiedene Geräteausführungen und insbesondere verschiedene Objektbeleuchtungsarten unter Verwendung identischer optischer Komponenten realisieren lassen, sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 28. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterentwicklungen der Erfindung ergeben sich mit den Merkmalen der Unteransprüche.

Dieses Kamerasystem, das eine Optik mit zumindest einer ersten, einer zweiten und einer dritten Linsengruppe sowie einer zwischen der zweiten und der dritten Linsengruppe angeordneten Blende aufweist, wobei hinter der dritten Linsengruppe und eventuell vorgesehenen weiteren Linsengruppen ein Bildaufnehmer so angeordnet ist, dass die Linsengruppen, die Blende und der Bildaufnehmer mittig von einer gemeinsamen optischen Achse senkrecht geschnitten werden, erhält einen ausgesprochen einfachen Aufbau dadurch, dass sämtliche Linsengruppen dieser abbildenden Optik in einem jeweils festen Abstand zueinander montiert sind und lediglich der Bildaufnehmer längs der optischen Achse verschiebbar ausgelegt ist. Als Bildaufnehmer kommt dabei z.B. ein Kamera-Chip in Frage, der bei einer zweckmäßigen Dimensionierung des Kamerasystems in einer Diagonalen einen Durchmesser von etwa 6,3 mm haben kann. Dadurch, dass ferner die erste Linsengruppe eine negative Brennweite, die zweite und die dritte Linsengruppe dagegen jeweils eine positive Brennweite haben, wobei die dritte Linsengruppe eine (vorzugsweise etwa mittig) zwischen der zweiten und der dritten Linsengruppe und vorzugsweise in der Austrittspupille eines aus der ersten und der zweiten Linsengruppe gebildeten Linsenssystems liegende objektseitige Brennebene hat und die Blende in der genannten Austrittspupille – also vorzugsweise in der objektseitigen Brennebene der dritten Linsengruppe – angeordnet ist, ergibt sich für die durch die drei genannten Linsengruppen gebildete Optik bzw. Teiloptik trotz eines großen Feldwinkels ein objektseitig telezentrischer Strahlengang. Die Brennweiten dieser drei Linsengruppen müssen dazu zunächst lediglich so gewählt werden, dass diese Optik bzw. Teiloptik eine positive effektive Brennweite hat, also sammelnd ist. Bei zweckmäßigen Ausführungen der Erfindung kann diese effektive Brennweite beispielsweise einen Wert von etwa 4,3 mm haben, um eine für den Verwendungszweck geeignete Abhängigkeit zwischen Objektschnittweite und Abbildungsmaßstab zu realisieren. Die Angabe, dass die objektseitige Brennebene der dritten Linsengruppe und damit die Blende etwa mittig zwischen der zweiten und der dritten Linsengruppe liegt, bezieht sich darauf, dass zwischen bildseitiger Hauptebene der zweiten Linsengruppe und der Blende ein dem Abstand zwischen der Blende und der objektseitigen Hauptebene der dritten Linsengruppe ungefähr entsprechender Abstand besteht. Beide Abstände entsprechen also zumindest ungefähr der Brennweite der dritten Linsengruppe. Die Blende, die dementsprechend wie die Linsengruppen fest montiert ist, kann mit Blick auf eine größtmögliche Einfachheit der Optik mit einem festen Lochdurchmesser ausgeführt sein, wobei sich für eine möglichst große Schärfentiefe bei gleichzeitig mit Blick auf das Auflösungsvermögen nicht zu kleiner numerischer Appertur ein Lochdurchmesser von zwischen 1,4 mm und 1,5 mm anbietet.

Der schon genannte bildseitig telezentrische Strahlengang führt dazu, dass in einer hinter der dritten Linsengruppe liegenden ersten Bildebene ein objektseitig fester Raumwinkel unabhängig von der Objektschnittweite stets gleich groß abgebildet wird. Daraus folgt ein von der objektschnittweite weitgehend unabhängiger Feldwinkel der Optik, wodurch wiederum eine gute chromatische Korrektur sowie eine Realisierung äußerst geringer Verzeichnungen für einen großen Objektschnittweitenbereich möglich wird, obwohl die Optik aus in sehr einfacher Weise fest montierten Linsengruppen besteht. Eine Einstellbarkeit eines sehr weiten Objektschnittweitenbereichs durch das Kamerasystem als ganzes ergibt sich damit in sehr einfacher Weise durch eine Verschiebbarkeit längs der optischen Achse lediglich des Bildaufnehmers, während auf eine verschiebliche Anordnung der abbildenden Linsengruppen verzichtet wird. Kamerasysteme der hier beschriebenen Art lassen sich damit problemlos so auslegen, dass alle Objektschnittweiten von zwischen 5 mm und 50 mm, besser noch über ein Intervall von 2 mm bis 75 mm einstellbar sind. Dazu genügt eine Verschiebung des Bildaufnehmers um nur sehr geringe Beträge, so dass der Bildaufnehmer u.U. um nur 2 mm oder weniger verschiebbar ausgelegt sein kann.

Durch den objektseitig telezentrischen Strahlengang und die Möglichkeit durch geringfügiges Verschieben des Bildaufnehmers in unkomplizierter Weise sehr verschiedene Objektschnittweiten einzustellen, werden nun die der Erfindung zugrunde gelegten Aufgaben in einem einzigen Gerät gelöst. So ergeben sich bei geringen Objektschnittweiten verhältnismäßig große numerische Aperturen und damit verbunden eine hohe Auflösung und die Möglichkeit, auch sehr feine Zahnrisse erkennbar zu machen. Eine Optimierung der chromatischen Korrektur für einen mittleren Schnittweitenbereich führt zu sehr geringen chromatischen Aberratio nen insbesondere im mittleren Objektschnittweitenbereich, aber auch für andere Objektschnittweiten, und eine geringe Verzeichnung lässt sich ebenfalls für verschiedene Objektschnittweiten, insbesondere aber für größere Objektschnittweiten realisieren. Sowohl die ebenfalls durch die Art des Strahlengangs bedingte, verhältnismäßig große Schärfentiefe, als auch die Möglichkeit, das Kamerasystem durch seinen einfachen Aufbau in einem sehr handlichen Gehäuse unterzubringen, machen das vorgeschlagene intraorale Kamerasystem schließlich für einen Betrieb als Handgerät geeignet. Besonders befriedigende Ergebnisse erhält man dabei mit einer Auslegung des Kamerasystems für einen Feldwinkel von etwa 70°, der für den Verwendungszweck noch hinreichend groß ist, der andererseits aber auch eine hinreichend gut korrigierte Optik möglich macht.

Bei einfachen – insbesondere für eine Kombination mit einer externen Beleuchtung geeigneten – Ausführungen der Erfindung kann sich eine Anordnung des Bildaufnehmers in der genannten ersten Bildebene hinter der dritten Linsengruppe anbieten, so dass zwischen der dritten Linsengruppe und dem Bildaufnehmer keine weitern Linsen angeordnet sind. Eine andere, besonders zweckmäßige und insbesondere für eine Kombination mit einem koaxialen Beleuchtungssystem geeignete Ausführung der Erfindung sieht vor, dass hinter der dritten Linsengruppe und in einem festen Abstand zu dieser dritten Linsengruppe und zueinander eine vierte und eine fünfte, jeweils sammelnde Linsengruppe angeordnet sind, durch welche die erste Bildebene in eine zweite Bildebene abgebildet wird, in der der Bildaufnehmer dann anzuordnen ist. Diese beiden zusätzlichen Linsengruppen, welche mit Blick auf einen möglichst hohen Korrekturgrad wieder vorzugsweise aus jeweils mindestens zwei Linsen bestehen und beispielsweise durch zwei Achromaten gegeben sein können, sind dabei vorzugsweise mit Brennweiten zu wählen, die bei entsprechender Positionierung einen parallelen oder nur schwach divergenten oder konvergenten Strahlenverlauf zwischen den beiden Linsengruppen für von einem Objektpunkt ausgehendes Licht zur Folge haben. Eine sehr gute Ausleuchtung des Gesichtsfeld unter optimaler Vermeidung von zusätzlichen Geräten für die in einem zu untersuchenden Kieferbereich eventuell nicht genug Platz wäre, lässt sich bei einer solchen Ausführung der Erfindung sehr einfach dadurch verwirklichen, dass zwischen der vierten und der fünften Linsengruppe ein Strahlteiler, beispielsweise ein halbdurchlässiger Spiegel oder ein halbdurchlässiges Prisma, angeordnet ist zum Einspiegeln von Licht einer Lichtquelle, die mit der Optik in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht sein kann oder auch extern, wobei sich im letztgenannten Fall eine Einkopplung des Lichts durch einen Lichtleiter anbietet. Dazu kann das Kamerasystem eine sammelnde zusätzliche Beleuchtungsoptik aufweisen, bestehend vorzugsweise aus zwei Linsengruppen mit zum Zweck größerer Farbtreue zusammen mindesten drei Linsen, wobei diese Beleuchtungsoptik eine Einkoppelebene für eine Lichtaustrittsfläche einer Lichtquelle über dem Strahlteiler und durch die ersten vier Linsengruppen in eine durch die Blende definierte Ebene abbildet. Dabei ist für eine gute Ausleuchtung des Gesichtsfeldes die Lichtaustrittsfläche so groß auszuführen, dass sie die Blende vollständig ausfüllend abgebildet wird.

Für eine Unterbringung der Beleuchtungsoptik mit der auf den Bildaufnehmer abbildenden eigentlichen Optik des Kamerasystems in einem möglichst handlichen Gehäuse kann die Beleuchtungsoptik ein Umlenkprisma oder einen Umlenkspiegel aufweisen, so dass eine Ein koppelung des Lichts für die koaxiale Beleuchtung parallel zur optischen Achse des Kamerasystems möglich wird. In einem solchen Gehäuse kann als Lichtquelle beispielsweise eine Leuchtdiode oder eine Leuchtdioden-Matrix (Leuchtdioden-Array, LED-Array) in der Einkoppelebene angeordnet werden. Damit ergibt sich eine ausgesprochen sparsame, leichte und eine unnötige Wärmeentwicklung vermeidende Beleuchtung. Alternativ möglich ist eine Verwendung einer externen Lichtquelle, die über einen Lichtleiter mit dem Kamerasystem verbunden ist, wobei dieser Lichtleiter dann vorzugsweise in der Einkoppelebene endet. Als Lichtleiter kommt dabei ein Glasfaserbündel in Frage, mit Blick auf möglichst geringe Strahlungsverluste ist aber unter Umständen ein Flüssigkeitslichtleiter vorzuziehen. Die Verwendung einer externen Lichtquelle bringt den Vorteil mit sich, dass eine Wärmeentwicklung der Lichtquelle durch eine größere Entfernung zum Objekt unschädlich ist und damit eine größere Vielfalt von Lichtquellentypen einsetzbar ist. Eine gleichmäßige Ausleuchtung des Gesichtsfeld, die insbesondere mit einer hier beschriebenen koaxialen Beleuchtung in Verbindung mit einer Lichtquelle definierter Eigenschaften möglich wird, erlaubt in vorteilhafter Weise eine objektive Analyse von Zahnfärbungen.

Insbesondere wenn die vierte und die fünfte Linsengruppe bei Erfindungsausführungen der zuletzt beschriebenen Art so bemessen wird, dass die erste Bildebene möglichst genau mit einem Maßstab von 1:1 auf die zweite Bildebene abgebildet wird, ergibt sich durch die hier beschriebene Erfindung der Vorteil, dass unter Verwendung exakt gleicher Komponenten für die ersten drei Linsengruppen, die Blende und den verschiebbaren Bildaufnehmer sowohl solche Ausführun gen der Erfindung realisiert werden können, bei denen der Bildaufnehmer, wie zuletzt beschrieben, in der zweiten Bildebene hinter der fünften Linsengruppe angeordnet ist, als auch solche erfindungsgemäße Kamerasysteme, bei denen nur die ersten drei Linsengruppen zur Abbildung auf den Bildaufnehmer verwendet werden und die unter Umständen eines einfacheren Aufbaus wegen vorzuziehen sind, wenn auf ein koaxiales Beleuchtungssystem kein Wert gelegt wird. Es können also unter Verwendung einer einzigen, für verschieden ausgeführte intraorale Kamerasysteme identischen optischen Konfiguration, d.h. auch mit einem Bausatz in der Fertigung, verschiedene Geräteversionen und verschiedene Beleuchtungsarten – koaxiale und/oder externe Beleuchtung – realisiert werden. Eine einfache Geräteversion, die auf eine koaxiale Beleuchtung verzichtet, erhält man so in einfacher Weise aus der in den letzten Absätzen beschriebenen Ausführung durch Weglassen der vierten und fünften Linsengruppe und des Stahlteilers sowie durch ein Vorversetzen des – ansonsten ebenfalls unveränderten – Bilderfassungsaufnehmers von der zweiten in die erste Bildebene. Darin ist ein Hauptvorteil der vorliegenden Erfindung zu sehen, da es für einen Hersteller immer von Vorteil ist, wenn verschiedene Geräteversionen mit gleichen Komponenten realisiert werden können und insbesondere – wie im vorliegenden Fall – eine Anpassung durch Weglassen bestimmter Komponenten erreicht werden kann. Es ergeben sich durch die vorliegende Erfindung also vielseitige Einsatzmöglichkeiten entscheidender optischer Komponenten für sehr verschiedene Ausführungen der Erfindung, wobei sich diese Ausführungen in ihren Abbildungseigenschaften, die für den Einsatzzweck wie beschrieben optimiert sind, in vorteilhafterweise nicht oder nur unwesentlich unterscheiden. Das ist insbesondere dann der Fall, wenn für die Ausführung mit der vierten und fünften Linsengruppe die beiden Linsengruppen so bemessen und angeordnet sind, dass sie die erste Bildebene zumindest für eine einstellbare Objektschnittweite mit einem Maßstab von 1:1 auf die zweite Bildebene abbilden. Aufgrund der Eigenart des beschriebenen Systems wird dieser Abbildungsmaßstab dann für alle einstellbaren Objektschnittsweiten ungefähr 1:1 betragen.

Damit das Kamerasystem für zahnmedizinische Untersuchungen zumindest in einem vorderen Bereich keinen zu großen Durchmesser hat, dennoch aber hinreichend große numerische Aperturen und möglichst gute chromatische Korrekturen bei geringen Verzeichnungen möglich sind, ist die erste Linsengruppe vorzugsweise mit einem Durchmesser von zwischen 10 mm und 12 mm auszuführen. Die zweite und die dritte Linsengruppe können eventuell einen etwas geringeren Durchmesser haben, je nach genauer Führung des Strahlengangs bieten sich für diese Linsengruppen Durchmesser von zwischen 8 mm und 12 mm an. Eine in der beschriebenen Art gut korrigierte Optik lässt sich besonders gut realisieren, wenn die zweite und die dritte Linsengruppe aus jeweils mindestens drei Linsen bestehen, wobei zwischen benachbarten Linsen einer Linsengruppe auch Luftspalte verbleiben können, die aber bei zweckmäßigen Ausführungen eine geringste Breite von nicht mehr als 4 mm haben. Die erste, zerstreuende Linsengruppe, die zur Realisierung des verhältnismäßig großen Feldwinkels dient, kann auch aus einer einzigen Linse bestehen – in der hier gewählten Terminologie widerspricht das nicht einer Bezeichnung als Linsengruppe -, eine noch bessere Korrektur der Optik lässt sich aber erreichen, wenn auch die erste Linsengruppe aus mehreren Linsen besteht.

Eine Auslegung des Kamerasystems für die genannten Objektschnittweiten und Feldwinkel bei einer möglichst kleinen Dimensionierung der Optik lässt sich besonders gut realisieren, wenn die erste Linsengruppe eine Brennweite von etwa –9 mm hat. Unabhängig vom genauen Wert dieser Brennweite ergibt sich ein in der gewünschten Art abbildendes optisches System insbesondere dann, wenn die positive Brennweite der zweiten Linsengruppe ungefähr ein 1,8-faches der mit einem Faktor –1 multiplizierten Brennweite der ersten Linsengruppe beträgt, wobei die Brennweite der dritten Linsengruppe vorzugsweise mit einem Wert von ungefähr einem 0,6-fachen der Brennweite der zweiten Linsengruppe gewählt wird. Bei Linsengruppen und Linsensystemen mit mehr als einer Linse soll dabei in der vorliegenden Schrift mit "Brennweite" immer die effektive Brennweite bezeichnet sein. Ein für den bildseitig telezentrischen Strahlengang besonders zweckmäßiger paralleler Strahlverlauf zwischen zweiter und dritter Linsengruppe für von einem Objektpunkt ausgehendes Licht ergibt sich in sehr guter Näherung für alle Objektschnittweiten, wenn die zweite Linsengruppe eine objektseitige Brennebene hat, die durch einen entsprechend gewählten Abstand zwischen der ersten und der zweiten Linsengruppe zwischen einer objektseitigen Hauptebene und einer objektseitigen Brennebene der ersten Linsengruppe zu liegen kommt.

Sehr gute Ergebnisse für das Auslösungsvermögen und die Schärfentiefe sowie einen chromatische Aberrationen und Verzeichnungen minimierenden Korrekturgrad erhält man, wenn die Optik so ausgelegt wird, dass sich für alle einstellbaren Objektschnittweiten bildseitig eine nur schwach variierende numerische Appertur von zwischen 0,081 und 0,083 ergibt. Das ist ver einbar mit einer objektseitigen numerischen Apertur von zwischen 0,027 und 0,028 bei einer Objektschnittweite von 5 mm, was bei dieser Objektschnittweite zu einer für eine Zahnrisserkennung hinreichend hohen Auflösung führt. Bei einer typischen Ausführung der Erfindung verändert sich so die objektseitige numerische Apertur stetig zwischen 0,036 und 0,004 bei einer Variation der Objektschnittweise von 2 mm bis 75 mm. Insbesondere bei einer Verwendung von Linsengruppen mit genannten Linsenzahlen, Durchmessern und Brennweiten lässt sich bei einer derartigen Optik zumindest für eine Objektschnittweite von 20 mm eine vorteilhaft geringe laterale chromatische Aberration von nicht mehr als 3 μm für sichtbares Licht verwirklichen.

Eine für eine Untersuchung von Zähnen durch eine Mundöffnung praktische Geometrie des Kamerasystems erhält man, wenn zwischen der ersten und der zweiten Linsengruppe ein Umlenkprisma oder auch ein Umlenkspiegel angeordnet ist, so dass die optische Achse dort einen Knick von vorzugsweise 90° hat. Wenn ferner das Umlenkprisma bzw. der Umlenkspiegel mit der ersten Linsengruppe um die optische Achse hinter dem Umlenkprisma drehbar gelagert ausgeführt ist, beispielsweise durch einen drehbar gelagerten Tubus für die zweite und dritte Linsengruppe, wobei naheliegenderweise eine Drehbarkeit um zumindest eine volle Umdrehung gewährleistet sein sollte, dann wird eine Änderung des Gesichtsfeldes mit dem Handgerät sogar bei gleich bleibender Handstellung möglich.

Unabhängig davon, ob als abbildendes System eine Optik mit nur drei oder mit mehr als drei Linsengruppen verwendet wird, kann das Kamerasystem unter Umständen ausschließlich oder auch – im Fall einer ebenfalls vorgesehenen koaxialen Beleuchtung – zusätzlich mit einer externen Beleuchtung ausgerüstet sein, also mit einer Beleuchtung, welche die abbildende Optik nicht benutzt und die eine nicht mit der ersten Linsengruppe identische Lichtaustrittsöffnung aufweist. Um bei einem nach wie vor handlichen Gerät dabei eine möglichst große Nähe dieser Lichtaustrittsöffnung mit der ersten Linsengruppe zu gewährleisten, kann das Kamerasystem dazu einen parallel zur optischen Achse geführten Beleuchtungskanal aufweisen.

Eine einfache Ausführung ergibt sich, wenn dabei ein Lichtleitstab oder auch ein flexibler Lichtleiter in dem Beleuchtungskanal angeordnet ist, der zu einer Lichtquelle führt, wobei sich an einer der Lichtquelle abgewandten Seite des Lichtleitstabs bzw. Lichtleiters eine Linsengruppe befindet, um austretendem Licht eine gewünschte Divergenz zu geben, sowie eventuell ein dieser Linsengruppe vorgeschaltetes Umlenkprisma oder ein Umlenkspiegel, um eine zum Gesichtsfeld des Kamerasystems passende Hauptaustrittsrichtung zu gewährleisten. Als Lichtquelle kommt wieder ein mit dem Kamerasystem in einem gemeinsamen, handlichen Gehäuse untergebrachtes Leuchtdioden-Array oder auch eine einzelne Leuchtdiode in Frage. Eine andere Möglichkeit wäre eine externe Lichtquelle, die durch einen Lichtleiter mit dem Gehäuse verbunden ist. Unter Umständen kann es wünschenswert sein, dass die Lichtaustrittsfläche eine verstellbare Position und/oder Orientierung, also Hauptaustrittsrichtung, hat. Das ist z.B. dann der Fall, wenn auch die erste Linsengruppe der abbildenden Optik schwenkbar ausgeführt ist, beispielsweise durch einen – wie weiter oben beschrieben – drehbar gelagerten Tubus in Verbindung mit einem der ersten Linsengruppe nachgeschalteten Umlenkprisma. Auch kann durch eine externe Beleuchtung mit in ihrer Position verstellbarer Lichtsaustrittsfläche optional eine Dunkelfeldbeleuchtung realisiert werden, durch die um den Preis von Helligkeitseinbußen störende Reflexionen vermieden werden können. Eine einfache Realisierung derartiger flexibler externer Beleuchtungen ergibt sich, wenn der genannte Beleuchtungskanal in Längsrichtung verschiebbar und/oder drehbar gelagert ist, wobei zusätzlich oder alternativ auch ein vor der Lichtaustrittsfläche angeordneter Umlenkspiegel schwenkbar ausgeführt sein kann.

Sehr handlich lässt sich ein erfindungsgemäßes Kamerasystem unabhängig von der genauen Ausführung optischer Details dadurch gestalten, dass alle bislang genannten Komponenten, eventuell mit Ausnahme einer externen Lichtquelle und eines zu dieser Lichtquelle führenden Endes eines Lichtleiters, in einem gemeinsamen Gehäuse unterbracht sind, wobei zumindest ein die erste, zweite und dritte Linsengruppe enthaltendes Gehäuseende einer Länge von mindestens 6 cm, einem Durchmesser von nicht mehr als 3 cm, insbesondere bei Ausführungen ohne externe Beleuchtung besser noch einen Durchmesser von nicht mehr als 2 cm hat. Ein an dieses Gehäuseende – bspw. einen Tubus – sich anschließender Teil des Gehäuses kann in praktischer Weise als Handgriff ausgeführt und entsprechend dimensioniert sein.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der 1 bis 10 erläutert. Es zeigt
1 eine abbildende Optik eines erfindungsgemäßen Kamerasystems mit einem für fünf verschiedene Bildpunkte skizzierten Strahlengang,
2 in entsprechender Darstellung optische Komponenten einer koaxialen Beleuchtung für das Kamerasystem aus 1,
3 einen Querschnitt durch ein Kameragehäuse eines intraoralen Kamerasystems der in den 1 und 2 gezeigten Art,
4 ein Diagramm, in dem eine für das Kamerasystem der vorhergehenden Figuren gültige Abhängigkeit zwischen lateraler optischer Auflösung und Objektschnittweite veranschaulicht ist,
5 ein entsprechendes Diagramm zur Veranschaulichung der Abhängigkeit von maximaler lateraler Aberration und Objektschnittweite,
6 für eine feste Objektschnittweite von 20 mm die laterale chromatische Aberration des gleichen Kamerasystems als Funktion eines Objekt- oder Einfallswinkels,
7 wieder für das gleiche Kamerasystem in diagrammatischer Darstellung einen Zusammenhang von Grid-Verzeichnung und Objektschnittweite,
8 in einer der 1 entsprechenden Darstellung eine abbildende Optik eines anderen erfindungsgemäßen Kamerasystems,
9 eine Schnittzeichnung durch das Kamerasystem, dessen abbildende Optik in 8 gezeigt ist, und
10 eine Ansicht eines ähnlichen intraoralen Kamerasystems mit einer abweichenden externen Beleuchtung.
Die in 1 dargestellte Optik weist eine zerstreuende erste Linsengruppe 1, eine aus vier Linsen bestehende, sammelnde zweite Linsengruppe 2 und eine aus drei Linsen bestehende und ebenfalls sammelnde dritte Linsengruppe 3 auf, durch welche eine Objektebene 4 in eine erste Bildebene 5 abgebildet wird. Hinter diesen drei Linsengruppen 1, 2, 3 folgt eine vierte Linsengruppe 6 und eine fünfte Linsengruppe 7, so dass alle genannten Linsengruppen 1, 2, 3, 6, 7 in der genannten Reihenfolge hintereinander auf einer gemeinsamen optischen Achse und von dieser optischen Achse mittig senkrecht geschnitten angeordnet sind. Dabei hat diese optische Achse zwischen der ersten Linsengruppe 1 und der zweiten Linsengruppe 2 durch ein dort angeordnetes Umlenkprisma 8 einen Knick von 90°. Die fünfte Linsengruppe 7 ist wie die vierte Linsengruppe 6 sammelnd, aus zwei Linsen bestehend und hat eine Brennweite von 15,3 mm, während die vierte Linsengruppe 6 eine Brennweite von 17,5 mm hat. Diese beiden Linsengruppen sind in einem Abstand voneinander und von den anderen Linsengruppen montiert, dass die erste Bildebene 5 durch die vierte und die fünfte Linsengruppe 6, 7 mit einem Maßstab von 1:1 in eine zweite Bildebene 9 abgebildet wird. In dieser zweiten Bildebene 9 ist ein in der Figur nicht eingezeichneter Kamera-Chip als Bildaufnehmer angeordnet. In der zweiten Bildebene 9 entsteht also ein Bild gleicher Größe wie in der ersten Bildebene 5, sodass ein Kamerasystem gleiche Abbildungseigenschaften durch Weglassen der Linsengruppen 6 und 7 und durch ein einfaches Vorverlegen des Bildaufnehmers in die erste Bildebene 5 realisiert werden kann – siehe dazu 8.
Mittig zwischen der zweiten Linsengruppe 2 und der dritten Linsengruppe 3 ist in einer Blendenebene 13 eine hier nicht eingezeichnete Blende mit einem Lochdurchmesser von 1,46 mm angeordnet, welche einen bildseitig telezentrischen Strahlengang in der ersten Bildebene 5 und damit auch indirekt in der zweiten Bildebene 9 zur Folge hat. Alle genannten Linsengruppen 1, 2, 3, 6, 7 sind – wie auch die Blende – fest, also jeweils mit einem festen Abstand zueinander, angeordnet, wogegen der in der zweiten Bildebene 9 angeordnete Bildaufnehmer zur Anpassung an verschiedene Objektschnittweiten längs der optischen Achse verschiebbar ausgeführt ist. Zwischen der vierten Linsengruppe 6 und der fünften Linsengruppe 7 ist schließlich ein Strahlteilerwürfel 10 angeordnet zur Einkopplung von Licht einer hier nicht abgebildeten koaxialen Beleuchtung. Die erste Linsengruppe 1 hat bei einem Durchmesser von etwa 11 mm eine Brennweite von –9 mm, die zweite Linsengruppe 2 hat eine effektive Brennweite von 16,16 mm und die dritte Linsengruppe eine effektive Brennweite von 9,61 mm, wobei die schon genannte Blende in einer objektseitigen Brennebene dieser dritten Linsengruppe 3 angeordnet ist.
In Ergänzung zu 1 zeigt 2, in ähnlicher Darstellung aber von einer anderen Seite gesehen, eine Beleuchtungsoptik für eine koaxiale Beleuchtung für das Kamerasystem aus 1. Wiederkehrende Merkmale sind dabei mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Zusätzlich ist eine Optik aus zwei Linsengruppen 11 mit zusammen 3 Linsen zu sehen, welche mit der ersten, zweiten, dritten und vierten Linsengruppe 1, 2, 3, 6 zusammenwirkend eine Einkoppelebene 12 über den Strahlteilerwürfel 10 in eine durch die Blende definierte Blendenebene 13 abbilden. In der Einkoppelebene 12 kann eine Lichtquelle wie z.B. eine LED oder ein LED-Array oder auch ein Ende einer von einer separaten Lichtquelle hergeführten Lichtleitfaser (Glasfaser, Flüssigkeitsfaser) angeordnet sein. Dabei füllt ein in der Blendenebene 13 entstehendes Bild der Lichtquelle bzw. des Endes der Lichtleitfa ser die Blende vollständig aus. Dadurch ergibt sich ein gleichmäßig ausgeleuchtetes Gesichtsfeld des Kamerasystems. Wie in der 1 sind auch hier für verschiedene Bildpunkte jeweils ein Mittelstrahl und zwei Randstrahlen eingezeichnet. Mit dem in den 1 und 2 skizzierten Kamerasystem lassen sich durch Verschiebung lediglich des Bildaufnehmers um nicht mehr als 2 mm sehr verschiedene Objektschnittweiten von zwischen 2 mm und 75 mm bei einem dank des bildseitig telezentrischen Strahlengangs gleich bleibenden Feldwinkel von etwa 70° einstellen.
3 schließlich zeigt das in den 1 und 2 komponentenweise dargestellte Kamerasystem als Ganzes in einem Gehäuse 14, wobei einige Abmessungen dieses Gehäuses 14 in Millimetern eingezeichnet sind. Die Beleuchtungsoptik des abgebildeten Kamerasystems weist ein zusätzliches Umlenkprisma 15 auf, wodurch eine Einkoppelung von Licht für die koaxiale Beleuchtung parallel zur optischen Achse des Systems möglich wird. Zu diesem Zweck endet ein durch eine Flüssigkeitsfaser gegebener Lichtleiter 16 in der Einkoppelebene 12. Wiederkehrende Merkmale sind wieder mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Mit den Mitteln des optischen Design und der optischen Simulation wurden einige Eigenschaften des anhand der 1 bis 3 beschriebenen Ausführungsbeispiels berechnet, um die Realisierbarkeit der Erfindung nachzuweisen. Der erreichte Korrekturzustand ist dabei nicht von absoluter Bedeutung, da er immer mit entsprechendem Aufwand, Asphären, zusätzliche Linsen verbessert werden kann. Einige Parameter des vorliegenden Kamerasystems sind in der folgenden Tabelle zusammengefasst:
In der nächsten Tabelle sind für verschiedene Objektschnittweitenwerte sich ergebende Werte für Bildschnittweite, Objektfelddurchmesser, objektseitige und bildseitige numerische Apertur (NA), laterale optische Auflösung Δx und Schärfentiefe δz angegeben:
Diese Tabelle zeigt deutlich die Erfüllung der Forderung nach Zahnrisserkennung im Nahbereich (Objektschnittweite etwa 5 mm) und Schärfentiefe von 4 mm und mehr für mittlere und große Objektschnittweiten (> 20 mm). Das wird bei konstantem Blendendurchmesser erreicht, also ohne eine Verwendung einer dynamischen Blende, die einen höheren Aufwand mit sich brächte.
Die 4 zeigt graphisch für das beschriebene intraorale Kamerasystem die laterale optische Auflösung Res (Ordinate) als Funktion der Objektschnittweite (Abszisse). Für kleine Objektschnittweiten ergeben sich dabei Auflösungen von weniger als 15 μm, was eine Erkennung auch sehr feiner Zahnrisse möglich macht. Für größere Objektschnittweiten, bei denen mehrere Zähne oder ein ganzes Gebiss abgebildet werden, ist die Auflösung der abnehmenden objektseitigen numerischen Apertur entsprechend gröber, was bei entsprechend größeren Objektfelddurchmessern aber nicht von Nachteil ist.
In der folgenden Tabelle ist eine durch obere Grenze und untere Grenze charakterisierte laterale chromatische Abberation für das beschriebene Kamerasystem in Abhängigkeit von der Objektschnittweite angegeben:
Eine graphische Darstellung dieser Abhängigkeit zeigt die 5. Mit oberer und unterer Grenze sind maximale seitliche Abweichungen in zwei entgegengesetzte Richtungen von einem Hauptbildpunkt bezeichnet, die sich für monochromatische Strahlung verschiedener Wellenlängen aus dem sichtbaren Bereich ergeben. Dabei sind jeweils Objektfeldpunkte bzw. Bildfeldpunkte aus einem Randbereich gewählt, in dem die laterale chromatische Abberation am größten ist. Der Tabelle und der 5 sind zu entnehmen, dass die Abwei chungen für Objektschnittweiten von zwischen 20 mm und 30 mm einen Wert von 4,65 μm, eine für einen geeigneten Kamera-Chips typische Pixelgröße, nicht überschreiten, so dass sich für diese Objektschnittweiten also keine chromatischen Abbildungsfehler von mehr als einer Pixellänge ergeben. Dementsprechend eignen sich diese Objektschnittweiten besonders gut für eine objektive Zahnfarbenbestimmung. In 6 sind schließlich die lateralen chromatischen Abberationen δ (Abszisse) für eine blaue (b) und eine rote (r) Grenzwellenlänge des sichtbaren Bereichs als Funktion des Objektwinkels (Ordinate) bei einer festen Objektschnittweite von 20 mm dargestellt. Angaben der chromatischen Abberation beziehen sich hier jeweils auf einen Vergleichsstrahl einer Wellenlänge von 588 nm.
In der folgenden Tabelle sind endlich die Werte für die in der 7 graphisch dargestellte Grid-Verzeichnung (Gitterverzeichnung, als Ordinate aufgetragen) als Funktion der Objektschnittweite (Abszisse) angegeben:
Für sämtliche Objektschnittweiten von mehr als 10 mm ergeben sich demnach Verzeichnungen von weniger als 4 %, also ganz erheblich bessere Resultate als für her kömmliche, von endoskopischen Geräten abgeleitete intraorale Kamerasysteme. Dabei ist die Grid-Verzeichnung definiert als über das Gesichtsfeld maximierte relative Längenverzerrung gegenüber einem in den Bereich der optischen Achse fallenden Objektausschnitt.
Nicht für jeden Anwendungsfall ist eine koaxiale Berechnung eine adäquate Lösung. Insbesondere zur Vermeidung von Reflexen kann eine externe Beleuchtung, die die abbildende Optik der Kamera nicht zur Strahlführung benutzt, vorzuziehen sein. Als abbildende Optik kann dann ein Teilsystem der Optik des bisher beschriebenen Ausführungsbeispiels genügen. Ein entsprechendes weiteres Ausführungsbeispiel ist in 8 gezeigt. Dieses intraorale Kamerasystem verwendet unverändert einige Komponenten des zuvor beschriebenen Beispiels, welche mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind, so dass sich ganz ähnliche optische Abbildungseigenschaften ergeben und insbesondere kein neues optisches Design nötig ist. Anders als bei dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel ist der Bildaufnehmer hier in der ersten Bildebene 5 angeordnet, wobei er wieder längs der optischen Achse verschiebbar ausgelegt ist. Das in der 8 gezeigt optische System hat eine effektive Brennweite von 4,3 mm. Ein mit diesem optischen System als abbildender Optik ausgestattetes intraorales Kamerasystem lässt sich mit verschiedenen externen Beleuchtungen kombinieren. Dabei kommt wieder insbesondere ein Einsatz von Flüssigkeitslichtleitern und von LED-Arrays in Frage.
Ein Querschnitt durch ein entsprechendes Kamerasystem mit einer externen Beleuchtung ist in 9 abgebildet. Zu erkennen ist neben schon beschriebenen und entsprechenden Bezugszeichen versehenen Merkmalen ein Beleuchtungskanal 17, in dem ein Lichtleitstab angeordnet ist, wobei an einem Ende dieses zur optischen Achse des abbildenden Systems parallel verlaufenden Beleuchtungskanals 17 ein Leuchtdioden-Array 19 angeordnet ist, während an einem zweiten Ende des Lichtleitstabs 18 ein Umlenkspiegel 20 und eine hier nicht sichtbare Linse angeordnet ist, um eine für eine gute Ausleuchtung des Gesichtsfeld hinreichend divergente und richtig orientierte Beleuchtungsstrahlung zu erzeugen. Dabei ist der Beleuchtungskanal 17 wie auch ein die abbildende Optik enthaltender Tubus 21 drehbar ausgeführt, um ohne Orientierungsänderungen des Gehäuses 14 verschiedene Blick- und Beleuchtungsrichtungen zu ermöglichen. In dem Gehäuse 14, das als Handgriff geformt ist, verbleibt hinter dem Leuchtdioden-Array 19 hinreichend Platz für Elektronik für den nicht abgebildeten Kamera-Chip und den Leuchtdioden-Array 19.
In 10 schließlich ist eine Variante des intraoralen Kamerasystems aus 9 zu sehen, die sich lediglich durch eine andere Beleuchtungsvorrichtung unterscheidet. Hier ist der Beleuchtungskanal 17 in Längsrichtung verschiebbar ausgelegt, kann also zumindest teilweise in das Gehäuse 14 zurückgezogen werden. Eine effektive Lichtaustrittsfläche 22 ist mit entsprechenden Beleuchtungskegeln 23 für drei verschiedene Positionen des Beleuchtungskanals 17 eingezeichnet, wobei sich durch einen schwenkbar ausgeführten Umlenkspiegel, der hier nicht abgebildet ist, auch unterschiedliche Hauptaustrittsrichtungen einstellen lassen, so das man für verschiedene Objektschnittweiten jeweils vollständig ausgeleuchtete Gesichtsfelder erhält. Die abgebildete Ausführung ermöglicht insbesondere für kleinere Objektschnittwei ten auch eine Dunkelfeldbeleuchtung, also eine Beleuchtung, bei der ein Objekt so flach beleuchtet wird, dass keine störenden Reflexionen auftreten können sondern lediglich Streulicht in die abbildende Optik fällt.

Claims

Intraorales Kamerasystem mit zumindest einer ersten, einer zweiten und einer dritten Linsengruppe (1, 2, 3), wobei die Linsengruppen (1, 2, 3) in genannter Reihenfolge hintereinander angeordnet sind, sowie mit einer zwischen der zweiten und der dritten Linsengruppe (2, 3) angeordneten Blende und einem hinter der dritten Linsengruppe angeordneten Bildaufnehmer, wobei die Linsengruppen, die Blende und der Bildaufnehmer mittig von einer gemeinsamen optischen Achse senkrecht geschnitten werden und die genannten Linsengruppen (1, 2, 3) in einem jeweils festen Abstand zueinander montiert sind, während der Bildaufnehmer längs der optischen Achse verschiebbar ist, wobei ferner die erste Linsengruppe (1) eine negative Brennweite, die zweite Linsengruppe (2) eine positive Brennweite und die dritte Linsengruppe (3) eine positive Brennweite sowie eine zwischen der zweiten und der dritten Linsengruppe (2, 3) und vorzugsweise in der Austrittspupille eines aus der ersten und der zweiten Linsengruppe (1, 2) gebildeten Linsensystems liegende objektseitige Brennebene hat und wobei die Blende in der genannten Austrittspupille angeordnet ist und die drei genannten Linsengruppen ein optisches System positiver Brennweite bilden.
Kamerasystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass hinter der dritten Linsengruppe (3) in einem festen Abstand zu dieser Linsen gruppe (3) und zueinander eine vierte und eine fünfte, jeweils sammelnde und vorzugsweise aus jeweils mindestens zwei Linsen bestehende Linsengruppe (6, 7) angeordnet ist, welche eine den ersten drei Linsengruppen (1, 2, 3) zuzuordnende erste Bildebene (5) mit einem bildseitig telezentrischen Strahlengang in eine zweite Bildebene (9) abbilden, in der der Bildaufnehmer angeordnet ist.
Kamerasystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Bildebene (5) mit einem Maßstab von 1:1 auf die zweite Bildebene (9) abgebildet wird.
Kamerasystem nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der vierten und der fünften Linsengruppe (6, 7) ein Strahlteiler angeordnet ist zum Einspiegeln von Licht einer koaxialen Beleuchtung.
Kamerasystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass es eine sammelnde, vorzugsweise aus zwei Linsengruppen (11) mit zusammen mindestens drei Linsen bestehende zusätzliche Beleuchtungsoptik aufweist, welche mit den ersten vier Linsengruppen (1, 2, 3, 6) zusammenwirkend eine Einkoppelebene (12) für eine Lichtaustrittsfläche eine Lichtquelle über den Strahlteiler in eine durch die Blende definierte Ebene abbildet.
Kamerasystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass in der Einkoppelebene (12) eine LED oder ein LED-Array angeordnet ist oder ein mit einer externen Lichtquelle verbundener Lichtleiter (16) endet.
Kamerasystem nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungsoptik ein Umlenkprisma (15) oder einen Umlenkspiegel aufweist, so dass eine Einkoppelung von Licht in die Beleuchtungsoptik parallel zur optischen Achse möglich ist.
Kamerasystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es zwischen der dritten Linsengruppe (3) und dem Bildaufnehmer keine weitere Linse aufweist.
Kamerasystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der ersten und der zweiten Linsengruppe (1, 2) ein Umlenkprisma (8) angeordnet ist, so dass die optische Achse dort einen Knick von vorzugsweise einem rechten Winkel hat.
Kamerasystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Umlenkprisma (8) mit der ersten Linsengruppe (1) drehbar um die optische Asche hinter dem Umlenkprisma (8) gelagert ist, vorzugsweise zumindest um eine volle Umdrehung.
Kamerasystem nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass durch Verschieben des Bildaufnehmers zumindest alle Objektschnittweiten zwischen 5 mm und 50 mm, vorzugsweise zwischen 2 mm und 75 mm einstellbar sind.
Kamerasystem nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Bildaufnehmer um nicht mehr als 2 mm verschiebbar ist.
Kamerasystem nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Linsengruppe (1) aus einer oder mehreren Linsen be steht und einen Durchmesser von zwischen 10 mm und 12 mm hat.
Kamerasystem nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite und die dritte Linsengruppe (2, 3) jeweils einen Durchmesser von zwischen 8 mm und 12 mm haben.
Kamerasystem nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite und/oder die dritte Linsengruppe (2, 3) aus jeweils mindestens drei Linsen besteht.
Kamerasystem nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Linsengruppe (1) vorzugsweise eine Brennweite von –9 mm hat.
Kamerasystem nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennweite der zweiten Linsengruppe (2) ungefähr ein 1,8-faches der mit einem Faktor von –1 multiplizierten Brennweite der ersten Linsengruppe (1) beträgt.
Kamerasystem nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennweite der dritten Linsengruppe (3) ungefähr ein 0,6-faches der Brennweite der zweiten Linsengruppe (2) beträgt.
Kamerasystem nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten drei Linsengruppen (1, 2, 3) eine Optik mit einer effektiven Brennweite von etwa einem 0,45-fachen der Brennweite der dritten Linsengruppe (3) bilden.
Kamerasystem nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Blende einen festen Lochdurchmesser hat, vorzugsweise einen Lochdurchmesser von zwischen 1,4 mm und 1,5 mm.
Kamerasystem nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass es für alle einstellbaren Objektschnittweiten zwischen 2 mm und 75 mm bildseitig eine numerische Apertur hat, die um nicht mehr als 0,0005 schwankt und vorzugsweise einen Wert von zumindest 0,081 und 0,083 hat.
Kamerasystem nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass bei anwendungsbedingter Variation der Objektschnittweite von 2 mm bis 75 mm die objektseitige numerische Apertur des Kamerasystems von 0,036 bis 0,004 verändert wird.
Kamerasystem nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass es für eine Objektschnittweite von 20 mm eine laterale chromatische Aberration von nicht mehr als 3 μm für sichtbares Licht hat.
Kamerasystem nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass es eine externe Beleuchtung aufweist mit einem parallel zur optischen Achse geführten Beleuchtungskanal (17).
Kamerasystem nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass der Beleuchtungskanal (17) einen Lichtleitstab (18) oder einen flexiblen Lichtleiter enthält, der zu einer Lichtquelle, vorzugsweise zu einem LED-Array (19) führt, wobei sich an einer der Lichtquelle zugewandten Seite des Beleuchtungskanals (17) mindestens eine Lin se mit einem eventuell vorgeschalteten Umlenkprisma oder einen Umlenkspiegel (20) befindet.
Kamerasystem nach Anspruch 24 oder 25, dadurch gekennzeichnet, dass der Beleuchtungskanal (17) eine Lichtaustrittsfläche (22) mit verstellbarer Position und/oder Orientierung hat, vorzugsweise durch eine in Längsrichtung verschiebbare und/oder drehbare Lagerung des Beleuchtungskanals (17) und/oder einen schwenkbaren Umlenkspiegel (20).
Kamerasystem nach einem der Ansprüche 1 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass alle genannten Komponenten oder alle genannten Komponenten mit Ausnahme einer externen Lichtquelle und eines zu dieser Lichtquelle führenden Endes eines Lichtleiters (16) in einem gemeinsamen Gehäuse (14) untergebracht sind, das ein zumindest die ersten drei Linsengruppen (1, 2, 3) enthaltendes, mindestens 5 cm langes Gehäuseende aufweist, wobei dieses Gehäuseende einen Durchmesser von nicht mehr als 3 cm, vorzugsweise nicht mehr als 2 cm hat.
Verfahren zur Herstellung von Kamerasystemen, bei dem sowohl Kamerasysteme nach Anspruch 2 oder einem der von Anspruch 2 abhängigen Ansprüche als auch Kamerasysteme nach Anspruch 8 oder einem der von Anspruch 8 abhängigen Ansprüche zusammengesetzt werden, wobei bei allen Ausführungen jeweils gleiche Komponenten für die ersten drei Linsengruppen (1, 2, 3) und vorzugsweise auch für einen diese drei Linsengruppen enthaltenden Gehäuseteil und/oder den Bildaufnehmer verwendet werden.