KR100897962B1 - 치과용 또는 내시경용 카메라 - Google Patents

치과용 또는 내시경용 카메라

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KR100897962B1
KR100897962B1 KR1020037015429A KR20037015429A KR100897962B1 KR 100897962 B1 KR100897962 B1 KR 100897962B1 KR 1020037015429 A KR1020037015429 A KR 1020037015429A KR 20037015429 A KR20037015429 A KR 20037015429A KR 100897962 B1 KR100897962 B1 KR 100897962B1
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마이클 톰스
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두르 덴탈 게엠베하 & 씨오. 케이쥐이
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Abstract

본 발명에 따라서 치과용 또는 내시경용 카메라의 광학시스템(4)은, 필드스톱(B*) 또는 그 영상(B)이 상기 광학시스템의 컨버터 측면 상의 렌즈배열(34) 영역 내에 위치되어지는 비-텔레스코픽 렌즈의 형태로 창작되어진다.

Description

치과용 또는 내시경용 카메라{DENTAL OR ENDOSCOPIC CAMERA}
본 발명은 치과용 또는 내시경용 카메라(dental or endoscopic camera)에 관한 것이고, 특히 케이싱, 광학시스템, 영상 필드를 결정하는 필드스톱, 광학시스템의 축 상에 배열된 영상컨버터를 가지며, 광학시스템은 대물렌즈배열, 중간렌즈배열과 컨버터측 렌즈배열을 포함하는 치과용 또는 내시경용 카메라에 관한 것이다.
상기 형태의 카메라에 있어서, 광학시스템(optical system)은 텔레센트릭 광학시스템(telecentric optical system)의 형태로 제작되며, 이는 카메라에서 일반적인 경우이다. 상기 텔레센트릭 광학시스템에 의해 우수한 영상형성 성질(image forming property)을 보장하기 위하여, 대물렌즈배열(object-side lens arrangement), 중간렌즈(middle lens)배열 및 컨버터측 렌즈(converter-side lens)배열들은 여러 개(대개는 2 개)의 개별 렌즈들로부터 제조되어야 한다. 이러한 이유로 인하여, 상기 형태의 카메라를 위한 텔레센트릭 광학시스템은 고가이다.
도 1은 치과용 카메라를 축방향으로 도시한 단면도.
도 2는 도 1에 따른 치과용 카메라의 광학시스템을 도시한 개략도.
도 3은 도 1과 유사하고 영상 컨버터를 위한 수정된 조절메커니즘(adjusting mechanism)을 포함한 카메라를 도시한 도면.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
4 : 광학시스템 6 : 목적물
8 : 영상컨버터 10 : 케이싱
12 : 그리핑 섹션 14 : 케이싱 섹션
16 : 윈도우 18 : 반사경
22 : 대물렌즈 28 : 중간렌즈
34 : 컨버터측 렌즈 40 : 슬라이드
42,44 : 가이드리브 46 : 톱니래크
48 : 톱니바퀴 50 : 채널
52 : 광도파로 58 : 나사보어
60 : 나사스핀들러 62 : 전기모터
본 발명의 청구범위 제 1 항에 의하면, 우수한 영상형성 성질을 가지면서도 저렴한 비용으로 생산될 수 있는 카메라가 제공된다. 상기 목적을 위하여, 본 발명에 의하면, 케이싱, 광학시스템, 영상 필드를 결정하는 필드스톱, 광학시스템의 축 상에 배열된 영상컨버터를 가지며, 광학시스템은 대물렌즈배열, 중간렌즈배열과 컨버터측 렌즈배열을 포함하고, 영상 필드를 결정하는 필드스톱은 컨버터측 렌즈배열의 영역 내에 위치하고, 상기 필드스톱은, 컨버터측 렌즈배열의 뒤쪽 경계면과 영상컨버터의 감광성 면사이에서 컨버터측 렌즈배열의 다운스트림으로 형성된 간격의 2% 내지 10%에 해당하는 거리에 위치하는 치과용 또는 내시경용 카메라가 제공된다.
삭제
놀랍게도, 카메라에서 시도되고 시험되는 텔레센트릭 광경로(telecentric beam path)의 원리로부터 벗어나게 될 때조차도, 본 발명의 카메라에 의해 우수한 전체영상이 얻어지는 것으로 밝혀졌다. 치과용 또는 내시경용 카메라에서 비-텔레센트릭 광경로가 이용될 때, 그 자체로는 특별히 우수한 영상형성 성질을 갖지 않는 렌즈배열로도 본 발명의 카메라가 만들어질 수 있다. 특히, 개별 렌즈배열들도 단일 렌즈에 의해서 실현될 수 있다. 더 적은 수의 렌즈들이 요구되고 광학시스템의 조립 또한 간단하기 때문에, 본 발명에 의해 비용이 상당히 절감된다.
본 발명의 장점들을 가진 특징들이 종속항들에 추가적으로 설명된다.
청구범위 제 2 항에 따르면, 상기 필드스톱은, 컨버터측 렌즈배열의 뒤쪽 경계면과 영상컨버터의 감광성 면 사이에서 컨버터측 렌즈배열의 다운스트림으로 형성된 간격의 2% 내지 5%에 해당하는 거리에 위치한다. 제 2항에 규정된 방법으로 필드스톱(field stop)이 설치되면, 특별히 우수한 영상형성 성질이 발생한다. 제 3 렌즈배열은 왜곡오차(distortion error)가 경미한 제 3 렌즈배열의 중간영역(middle region)을 이용한다. 중간렌즈배열들은 중간렌즈배열의 주변영역(marginal region)을 이용할 수도 있다. 중간렌즈배열은 상당히 곡선화된 표면들을 가질 필요는 없으며, 따라서 중간렌즈배열의 주변영역이 이용되더라도 허용할 수 없는 왜곡오차가 발생되지 않는다.
청구범위 제 3 항에 따라, 제 1 렌즈배열은 아주 간단한 기하평면을 가지는 단지 하나의 광학부속장치(optical component)로부터 제작되어질 수 있다.
제 4 항 및 제 5 항에 따른 본 발명의 추가적인 내용은 각각 중간렌즈 배열과 컨버터측 렌즈 배열을 실현하기 위한 특별히 간단한 가능성을 규정하고 있다.
제 6 항에서 규정된 카메라는, 시야방향(direction of view)이 핸드피스(handpiece) 축의 방향에 대해 경사지며 특히 상기 축에 수직으로 형성될 수 있어서, 치과치료 목적으로 사용되기기 아주 적합하다.
제 7 항에 따른 본 발명의 추가적인 내용은 카메라의 간단한 세척(cleaning)및 소독(sterilising)과 관련하여 장점이 있다.
제 8 항에 따른 카메라는, 아주 가까이(immediate vicinity)에서 목적물을 관찰하고 상당한 거리에서 목적물을 관찰하기 위해 이용될 수 있다. 치과용 카메라의 경우, 예를 들어 치과의사는 하나의 치아에 관한 상세한 모습 또는 치열의 전체적인 모습을 기록할 수 있다.
제 9 항의 카메라에 의해 초점거리(focusing distance)가 매우 간단하게 조절될 수 있다.
제 10 항에 따른 카메라의 경우에, 초점거리의 조절은 카메라 케이싱의 벽체를 통하여 통과되어야만 하는 이동부분(moving part) 없이 가능하다.
제 11 항 및 제 12 항에 따른 카메라의 경우에, 카메라의 전면에서 목적물에 대한 우수한 조명(illumination)이 제공될 수 있다.
본 발명은 첨부도면과 관련한 선호적인 실시예에 근거하여 다음에서 더욱 상세하게 설명되어진다.
도면들에 도시된 치과용 카메라는, 플라스틱 사출성형 부품으로 생산된 케이싱(casing, 10)을 가진다. 케이싱(10)은 단일부품(one-part) 케이싱의 형태로 생산되고, 생산요구에 따라 본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 다중부품(multi-part)들의 케이싱으로 생산할 수 있으며, 이때 케이싱의 여러 부품들은 서로 단단하게 연결되어지거나 실링(seal)들이 삽입되거나 서로 접착 또는 용접된다.
케이싱(10)은 단부에서 밀폐된 원통형 슬리브의 형태를 실질적으로 가지는 그리핑 섹션(gripping section, 12)을 가진다. 그리핑 섹션(12)은 그 자유단부에서 테이퍼(taper)구조를 가지고 각을 가진 케이싱 섹션(casing section, 14)을 포함하며, 케이싱 섹션의 하향 회전된 단부는 윈도우(window, 16)와 동일면에서 단단(flush and tight manner)하게 밀봉된다.
개략적으로 도시된 치아 또는 하악궁(mandibular arch)과 같은 목적물(6)의 영상을 영상 컨버터(8) 상에 형성하는 광학 시스템(4)이 케이싱(10) 내에 배열된다. 영상 컨버터(8)는 칼라 CCD로 구성될 수 있다.
그리핑 섹션(12)의 축과 윈도우(16)의 축에 대해서 45°의 각도로 세팅되며 예를 들어 직각프리즘 또는 펜타프리즘(pentaprism)과 같은 반사프리즘(reflecting prism)으로 구성될 수 있는 반사경(reflecting mirror, 18)이 케이싱 섹션(14)의 각진 부분 내에 배열된다.
반사경(18)의 다운스트림(downstream) 광경로(beam path) 내에는, 오목한 전면 단부면(24)과 볼록한 후면 단부면(26)을 가진 렌즈(22)가 배열되어 있다.
렌즈(22)로부터 상대적으로 먼 거리에서는, 볼록한 대물측 단부면(30)과 볼록한 컨버터측 단부면(32)을 가지는 중간렌즈(intermediate lens, 28)가 배열되어있다.
차례대로 중간렌즈(28)의 상대적으로 먼 다운스트림 거리에서는, 볼록한 대물측 단부면(36)과 볼록한 컨버터측 단부면(38)을 가지는 컨버터측 렌즈(converter-side lens, 34)가 제공된다.
케이싱(10)이 내부면에 제공된 가이드 리브(guide rib, 42,44)에 의해 광학시스템(4)의 축을 따라 이동가능하게 유도되는 슬라이드(slide, 40)상에 영상컨버터(8)가 배열된다. 슬라이드(40)의 길이방향으로 한쪽면에 위치한 톱니래크(toothed rack, 46)가, 케이싱(10) 상에서 회전가능하게 지지되고 톱니바퀴의 한쪽부분이 케이싱(10)을 통하여 바깥쪽으로 돌출되는 톱니바퀴(toothed wheel, 48)와 맞물린다. 톱니바퀴(48)의 회전에 의하여, 결과적으로 영상 컨버터(8)는 광학시스템(4)의 축을 따라 조절될 수 있다. 광도파로(optical waveguide, 52)가 내부에 제공된 채널(channel, 50)이 케이싱(10)내부에 구성되고, 상기 채널은 실질적으로 축방향으로 연장된다. 광도파로(52)에 전달된 빛(54)이 윈도우(16)의 축에 대해 약간 기울어지며 광도파로(52)를 떠나도록 채널(50)의 단부섹션과 광도파로(52)의 단부섹션들이 각을 이루며 구성된다.
삭제
도면에 도시되지 않은 (도면의 우측에 구성될 수 있는) 꽂음형 연결(plug and socket connection)에 의해 영상컨버터(8)와 광도파로(52)들은, 영상평가회로(image-evaluation circuit)에 이르게 되는 케이블을 가진 공급호스(supply hose) 및 냉광원(cold light source)에 이르게 되는 추가적인 광도파로와 연결된다.
도 2에 광학시스템(4)의 광경로가 더욱 상세하게 도시된다. 더욱 용이하게 표시하기 위하여, 반사프리즘 형태의 반사경(18)이 동일한 광학두께(optical thickness)의 평행한 평면 유리판으로 대체되고 윈도우(16)가 그립핑부분(12)의 축 상에 제공될 때 도 1의 카메라로부터 구해질 수 있는 곧보기(direct vision) 카메라의 조건들이 도시된다. 다양한 광학 구성요소들이 도 1에서와 같이 표시된다. 또한, 다양한 광선(beam)들은 목적물(6)의 서로 다른 지점으로부터 영상컨버터(8)의 표면상에 할당된 지점까지 이르도록 도시된다.
도 2에 도시된 광학시스템에 있어서, 필드스톱(field stop)(B*)과 짝을 이루는 영상(B)은 렌즈(22)의 인접부에 배열되는 것으로 이해된다. 필드스톱(B*) 또는 동일한 영상(B)의 이러한 위치에 의해, 대물렌즈(22)는 실질적으로 대물렌즈의 중간영역(middle region)을 이용하고, 중간렌즈(28)는 중간렌즈의 주변영역을 이용할 수 있고, 컨버터측 렌즈(34)는 다시 중앙영역만을 이용한다.
중간렌즈(28)가 대물렌즈(22)와 컨버터측 렌즈(34)의 양쪽으로부터 명확하게 이격되는 도시된 세 개의 렌즈 배열에 의해, 중간렌즈(28)는 급격한 곡선 표면들을 가질 필요는 없다. 그 결과 광학수차(optical aberration)들이 감소된다. 따라서 주변영역들이 중간렌즈(28)내에서 이용된다는 사실은, 허용될 수 없는 영상 왜곡을 발생시키지 않는다.
다음의 도표는 광학시스템(4)을 실시하는 가능한 방법의 구체적인 실시예를 특정하고 있다. 조건들은 도 2의 실시예에 상응한다.
하기 도표에 다음 항목들이 기재된다. 단부면의 도면부호(도 1 또는 도 2의 도면부호), 상응하는 단부면의 곡률반경(radius of curvature), 단부면에 인접하는 재료층의 두께, 상응하는 면의 다운스트림으로 위치하는 광학매체의 형태(유리형태, L = 공기). 마지막 열에 각 단부면의 직경이 규정된다. 각각의 경우에 있어서 길이단위는 1mm 이다.
면(face) 반경(radius) 두께(thickness) 유리(glass) 직경(diameter)
목적물 ∞ 9 L 13.21
19 ∞ 4 SF8 3.80
21 ∞ 0.76 L 1.54
24 -2.31 4.00 N-LASF30 3.00
26 -2.65 11.83 L 3.00
30 24.30 4 N-LASF30 7.50
32 -11.94 20.84 L 7.50
36 12.15 4.00 N-ZK7 7.50
38 -8.82 0.56 L 7.50
필드스톱 B* ∞ 15.13 L 0.98
컨버터 ∞ 4.85
유리(glass) 열에 특정되는 "L"은 공극(air gap)에 관련된다. 유리형태는 Schott 에 의해서 생산된 광학유리의 목록에 상응한다.
도 3의 선호적인 실시예는 대체적으로 도 1의 선호적인 실시예에 상응한다. 상응하는 구성성분들은 동일한 도면부호로서 다시 도시되고, 다시 상세히 설명하지않는다.
도 3의 선호되는 실시예에 있어서, 슬라이드(slide, 40)는 나사보어(threaded bore, 58)를 가지고, 나사보어내에서 나사스핀들러(threaded spindle, 60)가 이동한다. 나사스핀들러(60)는 케이싱(10)에 의해 지지되는 전기모터(62)에 의해 구동된다. 전기모터(62)를 위한 공급라인(supply line)들은 도 3의 오른쪽에 구성될 수 있는 꽂음형 연결을 통하여, 영상컨버터(8)와 광도파로(52)의 접속연결선(connecting lead)과 같이 정확하게 동일한 방법으로 공급호스로 이르게 된다.
이러한 방법에서 영상컨버터(8)는 케이싱(10)의 벽체를 통하여 제공되어져야 하는 기계부싱(mechanical busing)없이 광학시스템(4)의 축을 따라서 조절되어질 수 있다.

Claims (13)

  1. 케이싱(10), 광학시스템(4), 영상 필드를 결정하는 필드스톱, 광학시스템(4)의 축 상에 배열된 영상컨버터(8)를 가지며, 광학시스템(4)은 대물렌즈(22), 중간렌즈(28)과 컨버터측 렌즈(34)를 포함하고,
    영상 필드를 결정하는 필드스톱(B*)은 컨버터측 렌즈(34)의 영역내에 위치하고, 상기 필드스톱은, 컨버터측 렌즈(34)의 뒤쪽 경계면(38)과 영상컨버터(8)의 감광성 면사이에서 컨버터측 렌즈(34)의 다운스트림으로 형성된 간격의 2% 내지 10%에 해당하는 거리에 위치하는 것을 특징으로 하는 치과용 또는 내시경용 카메라.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 필드스톱은, 컨버터측 렌즈(34)의 뒤쪽 경계면(38)과 영상컨버터(8)의 감광성 면 사이에서 컨버터측 렌즈(34)의 다운스트림으로 형성된 간격의 2% 내지 5%에 해당하는 거리에서 위치하는 것을 특징으로 하는 치과용 또는 내시경용 카메라.
  3. 제 1 항에 있어서, 대물렌즈(22)는, 오목한 제 1 단부면(24)과 볼록한 제 2 단부면(26)을 가진 렌즈로 구성되는 것을 특징으로 하는 치과용 또는 내시경용 카메라.
  4. 제 1 항에 있어서, 중간렌즈(28)는 양쪽이 볼록한 렌즈로 형성되는 것을 특징으로 하는 치과용 또는 내시경용 카메라.
  5. 제 1 항에 있어서, 컨버터측 렌즈(34)는 양쪽이 볼록한 렌즈로 형성되는 것을 특징으로 하는 치과용 또는 내시경용 카메라.
  6. 제 1 항에 있어서, 대물렌즈(22)의 업스트림(upstream)으로 배열된 광-반사장치가 추가로 구성되는 것을 특징으로 하는 치과용 또는 내시경용 카메라.
  7. 제 1 항에 있어서, 대물렌즈(22)의 업스트림으로 출입윈도우(16)가 위치하고, 출입윈도우(16)는 케이싱(10)과 동일면에서 단단하게 연결되는 것을 특징으로 하는 치과용 또는 내시경용 카메라.
  8. 제 1 항에 있어서, 광학시스템(4)의 축방향으로 영상컨버터(8)를 조절하기 위한 조절장치가 추가로 구성되는 것을 특징으로 하는 치과용 또는 내시경용 카메라.
  9. 제 8 항에 있어서, 조절장치는 케이싱(10)의 벽체를 통해서 통과하는 구동소재를 가지는 것을 특징으로 하는 치과용 또는 내시경용 카메라.
  10. 제 8 항에 있어서, 조절장치는 광학시스템(4)의 축방향으로 영상컨버터(8)를 조절하기 위한 전기모터를 포함하는 것을 특징으로 하는 치과용 또는 내시경용 카메라.
  11. 제 1 항에 있어서, 케이싱(10) 내부에서 연장되는 광도파로(52)가 추가로 구성되고, 광도파로의 광배출단부는 케이싱(10)의 출입윈도우(16)에 인접하는 것을 특징으로 하는 치과용 또는 내시경용 카메라.
  12. 제 1 항에 있어서, 출입윈도우(16) 옆에 배열된 한 개이상의 광원들이 추가로 구성되는 것을 특징으로 하는 치과용 또는 내시경용 카메라.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 한 개이상의 광원이 발광다이오드인 것을 특징으로 하는 치과용 또는 내시경용 카메라.
KR1020037015429A 2001-05-26 2002-04-29 치과용 또는 내시경용 카메라 KR100897962B1 (ko)

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