KR20040020907A - 치과용 또는 내시경용 카메라 - Google Patents

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마이클 톰스
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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}
이러한 타입의 카메라에서 광학시스템(optical system)은 텔레센트릭 광학시스템(telecentric optical system)의 형태로 제작되는데, 이는 카메라에서 일반적인 경우이다. 이러한 광학시스템으로 우수한 영상형성 성질(image forming property)을 보장하기 위하여, 대물렌즈배열(object-side lens arrangement), 중간렌즈(middle lens)배열 그리고 컨버터측 렌즈(converter-side lens)배열들은 여러 개 (대개는 2개)의 개별적인 렌즈로부터 제작되어져야만 한다. 이러한 이유로 인하여, 이러한 형태의 카메라를 위한 광학시스템은 고가가 된다.
본 발명은 특허청구범위 제 1 항에 따른 치과용 또는 내시경용 카메라(dental or endoscopic camera)에 관한 것이다.
도 1은 치과용 카메라를 축방향으로 도시한 단면도
도 2는 도 1에 따른 치과용 카메라의 광학시스템을 개략적으로 도시하는 모습
도 3은 영상 컨버터를 위한 수정된 조절메커니즘(adjusting mechanism)을 나타내는, 도 1과 유사하게 도시한 모습
<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 발명에 의하여, 청구범위 제 1 항에 따른 카메라는 우수한 영상형성 성질을 여전히 가지면서도 비용은 저렴하게 생산될 수 있는 방법으로 개선할 수 있도록의도되었다.
본 발명에 따라, 이러한 목적은 청구범위 제 1 항에 규정된 특정을 가지는 카메라에 의하여 수행되어진다.
놀랍게도, 이러한 카메라에서 취해지고 시험된 텔레스코픽 광경로(telescopic beam path)의 원리에서 벗어나게 될 때조차도, 이러한 카메라의 우수한 전체영상이 얻어지는 것이 밝혀졌다. 치과용 또는 내시경용 카메라에서 비-텔레스코픽 광경로의 사용은, 그 자체로는 특별히 우수한 영상형성 성질을 가지지 않는 렌즈배열로도 만들어질 수 있다. 특히, 개별적인 렌즈배열들도 개별적인 렌즈들에 의해서 실현되어질 수도 있다. 더 적은 수의 렌즈들이 필요하며 광학시스템의 조립 또한 간단하기 때문에, 상당한 비용절감이 이러한 장치에 의해서 얻어지게 된다.
본 발명의 장점적인 특성은 종속항에 추가적으로 기재되어진다.
청구범위 제 2 항에 규정된 방법으로 필드스톱(field stop)이 설치되어진다면, 특별히 우수한 영상형성 성질이 발생한다. 제 3 렌즈배열은 왜곡오차(distortion error)가 경미한 중간지역(middle region) 내에서 사용되어진다. 중간렌즈배열들은 주변영역(marginal region)내에서 사용되어질 수도 있다. 그러나 상당한 곡선의 표면을 가질 필요는 없으며, 따라서 이러한 렌즈배열의 주변영역의 사용은 또한 허용될 수 없는 왜곡오차의 결과가 되지는 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 또한 규정하고 있다.
제 6 항에서 규정된 카메라는, 시야방향(direction of view)이 핸드피스(handpiece) 축의 방향과 관련하여 경사지며 특히 상기 축에 수직하기 때문에, 치과용 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 관찰하는 것 및 상당한 거리에서 목적물을 관찰하는데에 사용되어질 수 있다. 치과용 카메라의 경우에서, 예를 들어 치과의사는 하나의 치아의 상세 또는 치열의 전체적인 모습을 기록할 수 있다.
제 9 항은 초점거리(focusing distance)를 조절하기 위한 특별히 간단한 가능성을 제공한다.
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 목적물의 우수한 조명(illumination)이 보장되어진다.
본 발명은 첨부도면과 관련한 선호적인 실시예에 근거하여 다음에서 더욱 상세하게 설명되어진다.
첨부도면에서 재생된 치과용 카메라는 플라스틱 사출성형 부분의 형태로 생산된 케이싱(casing, 10)을 가진다. 케이싱(10)은 단일부분(one-part) 케이싱의 형태로 재생되어지며, 생산요구에 따라서 본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 다중부분(multi-part) 케이싱의 형태로 생산할 수 있음은 말할 필요도 없으며, 이때 케이싱의 여러 부분들은 서로 단단하게 연결되어지거나 실링(seal)의 삽입을 받을 수 있고, 또는 서로 접착되거나 용접되어진다.
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)되고 각을 가진 케이싱 섹션(casing section, 14)을 포함하며, 케이싱 섹션의 하향 회전된 단부는 윈도우(window, 16)에 의하여 분출되며 단단한 방법(flush and tight manner)으로 실링되어진다.
케이싱(10) 내에는, 개략적으로 나타낸 치아 또는 하악궁(mandibular arch)과 같은 목적물(6)의 영상을 영상 컨버터(8) 상에 형성하는 도면부호 (4)로 표시된 광학 시스템이 배열되어있다. 영상 컨버터(8)는 칼라 CCD로 될 수 있다.
케이싱 섹션(14)의 각진 부분 내에는, 그리핑 섹션(12)의 축과 윈도우(16)의 축에 대해서 45°의 각도로 세팅되어지며 예를 들어 직각프리즘 또는 펜타프리즘(pentaprism)과 같은 반사프리즘(reflecting prism)의 형태를 취할 수도 있는 반사경(reflecting mirror, 18)이 배열되어 있다.
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 제공되어진다.
영상컨버터(8)는 케이싱(10)이 내부면 상에 제공되어진 가이드 리브(guide rib, 42,44)에 의해서 광학시스템(4)의 축을 따라 이동가능하게 유도되어지는 슬라이드(slide, 40) 상에 배열되어진다. 슬라이드(40)의 길이방향의 한쪽면 상에서는 톱니래크(toothed rack, 46)가, 케이싱(10) 상에서 회전가능하게 지지되고 톱니바퀴의 한쪽부분이 케이싱(10)을 통하여 바깥쪽으로 돌출되는 톱니바퀴(toothed wheel, 48)와 맞물리도록 형성되어진다. 톱니바퀴(48)의 회전에 의하여, 결과적으로 영상 컨버터(8)는 광학시스템(4)의 축을 따라서 조절되어질 수 있다.
케이싱(10) 내에는, 축방향으로 실질적으로 연장되며 그 내부에 광도파로(optical waveguide, 52)가 제공되어지는 채널(channel, 50)이 제공되어진다. 채널(50)의 단부섹션과 광도파로(52)의 단부섹션들은, 도면부호 (54)로 도시된 바와 같이 광도파로(52)에 전달되어진 빛이 윈도우(16)의 축과 관련하여 광도파로(52)를 약간 기울어지게 되도록 하는 그러한 방법으로 각을 이루게 된다.
도면에서는 표현되지 않은 (도면의 우측상에서 표현되어질) 꽂음형 연결(plug and socket connection)을 통하여 영상컨버터(8)와 광도파로(52)들은, 영상평가회로(image-evaluation circuit)로 이르게 되는 케이블을 가진 공급호스(supply hose)와 냉광원(cold light source)에 이르게 되는 추가적인 광도파로에도 연결되어진다.
도 2에서는 광시스템(4)의 광경로를 더욱 상세하게 도시하고 있다. 표현을 더욱 용이하게 하기 위하여, 만일 반사프리즘의 형태를 취하는 반사경(18)은 동일한 광학두께(optical thickness)의 평행평면 유리판에 의해 대체되어지고 그리고 윈도우(16)는 그립핑부분(12)의 축 상에서 제공되어진다면, 도 1에 따른 카메라로부터 얻어지는 곧보기(direct vision) 카메라의 경우에서 얻어지게 되는 바와 같이 조건들은 도시되어진다. 다양한 광학 구성성분들은 도 1에서와 같이 다시 표기되었다. 또한, 다양한 광선(beam)들은 목적물(6)의 서로 다른 지점으로부터 영상컨버터(8)의 표면상에서 할당된 지점까지 이르도록 도시되어졌다.
도 2에서 도시된 광학시스템의 경우에 있어서, 필드스톱(field stop) B*과 짝을 이루는 영상 B는 렌즈(22)의 인접부에서 배치되어지는 것으로 이해된다. 필드스톱 B*, 또는 동일한 영상 B의 이러한 위치로서, 대물렌즈(22)는 실질적으로 중간영역(middle region)내에서 이용되고, 중간렌즈(28)는 주변영역 내에서도 이용되어지고, 컨버터측 렌즈(34)는 중앙영역내에서만 다시 이용되어진다.
중간렌즈(28)가 대물렌즈(22)와 컨버터측 렌즈(34)의 양쪽으로부터 명확하게 이격되어지게 도시된 세 개의 렌즈 배열의 이유에 의하여, 중간렌즈(28)는 급격한 곡선 표면을 가질 필요는 없다. 그 결과 광학수차(optical aberration)들은 감소되어진다. 따라서 주변영역들이 중간렌즈(28) 내에서 사용되어진다는 사실은 영상의 허용될 수 없는 왜곡의 결과가 되지 않게 된다.
다음의 도표는 광학시스템(4)을 실시하는 가능한 방법의 구체적인 실시예를 특정하고 있다. 조건들은 도 2의 표현에 상응한다.
이러한 도표에서는, 다음의 항목이 각각 기재되어있다. 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 열에서는, 각각의 단부면의 직경이 규정되어있다. 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
"L"은 유리(glass) 열에서 특정되어지는데, 이는 공극(air gap)에 관계하는 것이다. 유리형태는 Schott 에 의해서 생산된 광학유리의 목록에 상응한다.
도 3에 따른 선호적인 실시예는 도 1에 따른 선호적인 실시예에 대체적으로 상응한다. 상응하는 구성성분들은 동일한 도면부호로서 다시 제공되어지고, 다시 상세하게 기술되지는 않는다.
도 3에 따른 선호적인 실시예의 경우에서, 슬라이드(slide, 40)는 그 속에서 나사스핀들러(threaded spindle, 60)가 움직이는 나사보어(threaded bore, 58)가 제공되어진다. 나사스핀들러(60)는 케이싱(10)에 의해 지지되는 전기모터(62)에 의해 구동되어진다. 전기모터(62)를 위한 공급라인(supply line)들은 도 3의 오른쪽에서 상상되어지는 꽂음형 연결을 통하여, 영상컨버터(8)와 광도파로(52)의 접속연결선(connecting lead)과 같이 정확하게 동일한 방법으로 공급호스로 이르게 된다.
이러한 방법에서 컨버터(8)는 케이싱(10)의 벽체를 통하여 제공되어져야 하는 기계부싱(mechanical busing)없이 광학시스템(4)의 축을 따라서 조절되어질 수 있다.

Claims (12)

  1. 케이싱(10), 광학시스템(4), 영상필드를 결정하는 필드스톱, 광학시스템(4)의 축 상에 배열된 영상컨버터(8)를 가지며, 광학시스템(4)은 대물렌즈배열(22), 중간렌즈배열(28) 그리고 컨버터측 렌즈배열(34)을 가지는 것을 특징으로 하는 치과용 또는 내시경용 카메라에 있어서,
    화면의 필드 또는 동일한 것의 영상의 필드를 결정하는 필드스톱(B*)은 컨버터측 렌즈배열(34)의 영역 내에 위치되어지는 것을 특징으로 하는 카메라
  2. 제 1 항에 있어서, 화면의 필드 또는 그 영상(B)을 결정하는 필드스톱(B*)은 컨버터측 렌즈배열(34)의 뒤쪽 경계면(38)과 영상컨버터(8)의 감광성 면 사이의 간격에 대략 2% 내지 10%, 선호적으로는 2% 내지 5%에 해당하는, 컨버터측 렌즈배열(34)의 다운스트림으로 짧은 거리에서 위치되어지는 것을 특징으로 하는 카메라
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 대물렌즈배열(22)은 오목/볼록 곡선렌즈(22)에 의해 형성되어지는 것을 특징으로 하는 카메라
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 하나의 항에 있어서, 중간렌즈배열(28)은 양쪽이 볼록한 렌즈에 의해 형성되어지는 것을 특징으로 하는 카메라
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 하나의 항에 있어서, 컨버터측 렌즈배열(34)은 양쪽이 볼록한 렌즈에 의해 형성되어지는 것을 특징으로 하는 카메라
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 하나의 항에 있어서, 대물렌즈배열(22)의 업스트림(upstream)으로 배열된 광-반사장치(18)들을 특징으로 하는 카메라
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 하나의 항에 있어서, 대물렌즈배열(22)의 업스트림으로 위치된 출입윈도우(16)는 분출되고 단단한 방법으로 케이싱(10)에 연결되어지는 것을 특징으로 하는 카메라
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 하나의 항에 있어서, 광학시스템(4)의 축방향으로 영상컨버터(8)를 조절하기 위한 장치(46,48; 60,62)를 특징으로 하는 카메라
  9. 제 8 항에 있어서, 조절장치는 케이싱(10)의 벽체를 통해서 통과하는 구동소재(48)를 가지는 것을 특징으로 하는 카메라
  10. 제 8 항에 있어서, 조절장치는 꽂음형 연결(plug and socket connection)을 경유하여 자극되어지는 전기모터(62)를 가지며, 영상컨버터는 꽂음형 연결을 통하여 영상평가회로에 또한 연결되어지는 것을 특징으로 하는 카메라
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 하나의 항에 있어서, 광도파로(52)는 케이싱(10) 내부에서 연장되며, 광도파로의 광배출단부는 케이싱(10)의 출입윈도우(16)에 인접하는 것을 특징으로 하는 카메라
  12. 전술한 항 중 어느 하나의 항에 있어서, 예를 들어 발광다이오드와 같이 여러개의 광원들이 출입윈도우(16) 옆에 배열되어지는 것을 특징으로 하는 카메라
KR1020037015429A 2001-05-26 2002-04-29 치과용 또는 내시경용 카메라 KR100897962B1 (ko)

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