DE69203251T2

DE69203251T2 - Beobachtungsvorrichtung.

Info

Publication number: DE69203251T2
Application number: DE69203251T
Authority: DE
Inventors: Dan Oz
Original assignee: Individual
Current assignee: Sightline Technologies Ltd
Priority date: 1991-02-08
Filing date: 1992-02-06
Publication date: 1996-03-07
Anticipated expiration: 2012-02-07
Also published as: JPH04336026A; JP3170019B2; DE69203251D1; US5079629A; EP0498756A1; IL100752A0; EP0498756B1; IL100752A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine optische Beobachtungsvorrichtung.
Optische Beobachtungsvorrichtungen benutzt man für viele verschiedene Zwecke wie medizinische (gynäkologische, rektale, Hals-) Untersuchungen, dentale Untersuchungen, Kraftfahrzeuginspektionen, usw. In vielen derartigen Fällen ist das Beobachten von zu untersuchenden Bereichen erforderlich, die schwierig oder extrem schwer zu beobachten sind.
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine optische Beobachtungsvorrichtung und außerdem ein eine solche Beobachtungsvorrichtung aufweisendes System zu schaffen, die gestatten, besonders verdeckte Bereiche auf einfache und effiziente Weise zu beobachten.
Demgemäß schafft die vorliegende Erfindung eine optische Beobachtungsvorrichtung mit: einem Gehäuse, das eine Fokussierlinse und einen Bildsensor enthält zum Empfangen von optischen Bildern aus der Fokussierlinse und zum Umwandeln der Bilder in elektrische Signale; dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse an einem Ende eine Tülle aufweist, die das innere Ende des Gehäuses bildet, zur Anbringung an einem Finger einer Person; und daß die Fokussierlinse an dem entgegengesetzten Ende des Gehäuses, das dessen äußeres Ende darstellt, angebracht ist, um optische Bilder in dem Gebiet vorderhalb der Fokussierlinse auf dem Bildsensor zu fokussieren.
Es ist somit zu erkennen, daß eine Beobachtungsvorrichtung, die gemäß den vorgenannten Merkmalen aufgebaut ist, das Auge des Benutzers bis zu den Fingerspitzen des Benutzers erstreckt, was dem Benutzer gestattet, ansonsten verdeckte Stellen überall dort zu sehen, wo der Finger des Benutzers eingeführt und bewegt werden kann. Zum Beispiel kann der Finger des Benutzers in relativ kleine Öffnungen oder Räume eingeführt und darin bewegt werden, so daß die Fokussierlinse auf jeden besonderen Bereich gerichtet werden kann, der betrachtet werden soll. In medizinischen Fällen bietet eine solche Beobachtungsvorrichtung viele Vorteile gegenüber herkömmlichen Geräte (z.B. Endoskopen), da sie mit nur einer Hand betätigt werden kann und leicht und präzise gesteuert werden kann, so einfach wie man den Finger (z.B. den Zeigefin ger) bewegt, an dem die Vorrichtung angebracht ist.
Fig. 1 ist eine Längsschnittansicht, die eine Ausführungsform der Beobachtungsvorrichtung veranschaulicht, welche gemäß der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist;
Fig. 2 ist ein Blockschaltbild, das die Schaltung in der Beobachtungsvorrichtung nach Fig. 1 und in der Monitoreinheit, die mit der Beobachtungsvorrichtung zu benutzen ist, veranschaulicht;
Fig. 3 zeigt, wie die Beobachtungsvorrichtung nach Fig. 2 zwischen Benutzungsvorgängen wiederaufgeladen werden kann;
Fig. 4 ist ein Blockschaltbild, das die Ladeschaltung zum Wiederaufladen der Batterie in der Beobachtungsvorrichtung nach Fig. 1 veranschaulicht;
Fig. 5 ist ein Blockschaltbild, das ein Beobachtungssystem veranschaulicht, in welchem die Monitoreinheit mit der Beobachtungsvorrichtung durch Drähte verbunden ist;
die Figuren 6a, 6b und 6c veranschaulichen Beispiele von drei Anordnungen zum Befestigen der Beobachtungsvorrichtung an dem Finger eines Benutzers.
Die optische Beobachtungsvorrichtung, die in Fig. 1 der Zeichnungen dargestellt ist, weist ein Gehäuse 2 auf, das an seinem hinteren Ende mit einer Tülle 4 zur Anbringung an einem Finger 6 einer Person versehen ist. Das vordere Ende des Gehäuses 2 zeigt eine Fokussierlinse 8 zum Fokussieren von optischen Bildern vorderhalb der Linse auf einen ebenen Bildsensor 10, der auf einer gedruckten Leiterplatte 12 montiert ist, die in dem Gehäuse zwischen der Fokussierlinse und der Tülle befestigt ist. Die Leiterplatte 12 trägt außerdem die elektronischen Komponenten der Vorrichtung, welche in Fig. 1 bei 14 schematisch gezeigt sind.
Das vordere Ende des Gehäuses 2 trägt eine ringförmige Lichtquelle 16 um die Fokussierlinse 8. Die Lichtquelle 16 ist dafür vorgesehen, den Raum vorderhalb der Fokussierlinse 8 zu beleuchten, welcher durch die Linse auf den Bildsensor 10 abgebildet werden soll.
Die Leiterplatte 12 trägt weiter einen elektrischen Schalter 18 mit einem Betätigungsglied 18a, das betätigt wird, um die Lichtquelle 16 einzuschalten, und einen weiteren elektrischen Schalter 20, der ein Betätigungsglied 20a aufweist, das betätigt wird, um die Beobachtungsvorrichtung einzuschalten. Die elektrische Schaltungsanordnung wird durch eine wiederaufladbare Batterie 22 mit Strom versorgt, die ebenfalls auf der Leiterplatte 12 angebracht ist und durch eine Wicklung 24 wiederaufladbar ist, welche innerhalb des vorderen Teils des Gehäuses 2 zwischen der Fokussierlinse 8 und der Leiterplatte 12 befestigt ist.
Das Gehäuse 2 besteht aus einem flexiblen elastomeren Material wie Gummi, welches seine Tülle 4 in die Lage versetzt, den Finger 6 des Benutzers fest einzuspannen. Die Flexibilität des Gehäuses 2 ermöglicht auch, daß die Schalter 18 und 20 wahlweise betätigt werden können, indem lediglich der Teil des Gehäuses 2 niedergedrückt wird, welcher ihren Betätigungsgliedern 18a, 20a überlagert ist.
Der Bildsensor 10 ist eine CCD (ladungsgekoppelte Vorrichtung), wie sie üblicherweise in Festkörperfernsehkameras benutzt wird. Die CCD 10 empfängt das optische Bild, welches durch die Fokussierlinse 8 auf sie fokussiert wird, und wandelt das Bild in elektrische Signale um. Ein undurchsichtiger Lichtschirm 26, der sich zwischen der Fokussierlinse 8 und der CCD 10 erstreckt, verhindert, daß Streulicht auf der CCD empfangen wird.
Fig. 2 zeigt ausführlicher die elektrische Schaltungsanordnung, die sich auf der gedruckten Leiterplatte 12 innerhalb des Gehäuses 2 befindet. Diese elektrische Schaltungsanordnung umfaßt eine CCD-Abtast- und Steuereinheit 30, eine Puffer/Verstärker- Einheit 32 und eine Modulator/Sender-Einheit 36. Die Einheit 36 moduliert die elektrischen Signale aus der CCD 10 auf eine HF- Trägerschwingung auf und überträgt das Signal durch den Raum über eine Sendeantenne 38. Gemäß der Darstellung in Fig. 1 kann die Sendeantenne 38 ein elektrischer Leiter sein, der in das Gummigehäuse 2 eingebettet ist.
Eine Fernmonitoreinheit 40 (Fig. 2) ist an irgendeiner zweckmäßigen Stelle entfernt von dem Gehäuse 2 angeordnet. Die Monitoreinheit hat eine Empfangsantenne 42 und eine Empfängereinheit 44, welche das Signal empfängt und es zu einer Video-Anzeige/Recorder-Einheit 46 überträgt. Die Einheit 46 zeigt das Bild an, welches durch den CCD-Bildsensor 10 erfaßt wird, und zeichnet bei Bedarf auch die Videosignale zur späteren Untersuchung und/oder Verarbeitung auf.
Die Art der Verwendung des Beobachtungssystems, das in den Fig. 1 und 2 dargestellt ist, wird aus der obigen Beschreibung deutlich. So kann das Gehäuse 2 befestigt werden, indem ein Finger des Benutzers (z.B. der Zeigefinger) in die Tülle 4 eingeführt wird. Das Gehäuse 2 kann dann in den zu beobachtenden Raum eingeführt und nach Bedarf manipuliert werden, indem der Finger so bewegt wird, daß jeder interessierende Raum vorderhalb der Fokussierlinse 8 beobachtet wird. Wenn das Umgebungslicht unzureichend ist, kann die künstliche Lichtquelle 16, die an dem Gehäuse 2 angebracht ist, eingeschaltet werden, indem der Teil des Gehäuses 2, der dem Schalterbetätigungsglied überlagert ist, niedergedrückt wird, um den Lichtschalter 18 zu betätigen. Die elektrische Schaltungsanordnung innerhalb des Gehäuses 2 kann auf ähnliche Weise eingeschaltet werden, indem der Teil des Gehäuses 2 niedergedrückt wird, der dem Betätigungsglied 20a überlagert ist, um dessen Schalter 20 zu betätigen.
Es ist somit zu erkennen, daß die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung benutzt werden kann, um irgendwelche Räume zu betrachten, die normalerweise schwer zu erreichen sind, indem der besondere Bereich, der betrachtet werden soll, mit der Fokussierlinse 8 ausgerichtet wird, welche das Bild auf den CCD-Bildsensor 10 fokussiert. Der letztgenannte Sensor wird durch die Abtast- und Steuereinheit 30 nach Fig. 2 gesteuert und gibt elektrische Signale ab, die in dem Verstärker 32 verstärkt werden, in einer HF-Trägerschwingung in der Einheit 36 moduliert werden und über die Sendeantenne 38 durch den Raum übertragen werden. Die so gesendeten Signale werden durch die Antenne 42 der Fernmonitoreinheit empfangen, in ihrem Empfänger 44 erfaßt und dann in der Video-Anzeige/Recordereinheit 46 angezeigt oder aufgezeichnet.
Immer dann, wenn das dargestellte System nicht in Gebrauch ist, kann seine Batterie 22 wiederaufgeladen werden, indem lediglich das vordere Ende des Gehäuses 2 in ein Gehäuse 50 (Fig. 3) eingeführt wird, welches die Primärwicklung 52 eines Transformatorladegeräts in Ausrichtung mit der Sekundärladewicklung 24 innerhalb des Gehäuses 2 enthält. Die Ladeeinheit 50 hat eine elektrische Zuleitung 54, die mit dem Netz verbindbar ist, und enthält eine Ladeeinheit 56, welche die Primärwicklung 52 des Ladetransforinators mit dem Netz verbindet. Die Sekundärwicklung 24, die in dem Gehäuse 2 der Beobachtungsvorrichtung angeordnet ist, ist über einen Gleichrichter 58 mit der Spannungsregeleinheit 60 verbunden, die die Batterie (22, Fig. 1) zum Wiederaufladen der Batterie enthält. Die letztgenannte Schaltung wird durch den EIN/AUS-Schalter 20 gesteuert.
Fig. 5 veranschaulicht eine zweite Ausführungsform der Erfindung, die der nach den Fig. 1-4 sehr ähnlich ist und deshalb insgesamt dieselben Bezugszahlen trägt, um das Verständnis zu erleichtern. Der Hauptunterschied in der Ausführungsform nach Fig. 5 gegenüber der nach den Fig. 1-4 besteht darin, daß der Puffer/Verstärker 32 (der Beobachtungsvorrichtung 28, die die Tülle 4 zur Befestigung an dem Finger des Benutzers trägt) mittels Drähten mit der Fernmonitoreinheit 46 verbunden ist. Demgemäß enthält die Beobachtungsvorrichtung keine wiederaufladbare Batterie, sondern wird vielmehr durch das Netz über die Drahtverbindung von der Monitoreinheit 46 zu der Beobachtungseinheit mit Strom versorgt. Die Ausführungsform nach Fig. 5 benötigt deshalb keine Batteriewiederaufladeschaltung. In im wesentlichen jeder anderen Hinsicht sind der Aufbau und die Arbeitsweise des Systems nach Fig. 5 mit den oben mit Bezug auf die Fig. 1-4 beschriebenen identisch.
Fig. 6a veranschaulicht die optische Empfangsvorrichtung, die oben beschrieben ist, mit dem Gehäuse 2 und seiner Tülle zur Anbringung an dem Finger des Benutzers, wobei sich die Fokussierlinse 8 an der vorderen Spitze der Einheit befindet, so daß sie manipuliert werden kann, um jeden Raum zu beobachten, der sonst durch herkömmliche Mittel schwierig oder sogar unmöglich zu beobachten wäre. Das Gehäuse 2 könnte, wie weiter oben dargelegt, auch eine Antenne aufweisen, wenn die Signale durch den Raum übertragen werden sollen.
-Fig. 6b veranschaulicht dieselbe Anordnung wie in Fig. 6a, wobei das Gehäuse 2 an dem Zeigefinger des Benutzers angebracht ist. In diesem Fall weist jedoch die Einheit weiter einen Bügel 66 auf, der an dem Handgelenk des Benutzers angebracht und mit dem an dem Finger angebrachten Gehäuse 2 durch einen Verbindungsstreifen 62 verbunden ist, um ein zusätzliches Lösen des Gehäuses 2 von dem Finger des Benutzers zu verhindern. Der Verbindungsstreifen 62 kann auch die Antennenleiter (38, Fig. 1) enthalten, wenn diese Einheit von dem oben mit Bezug auf die Fig. 1-4 beschriebenen HF-Typ sein soll und den HF-Sender zum Senden der Bildsignale zu einer entfernt angeordneten Monitoreinheit über eine Raumverbindung aufweisen soll.
Fig. 6c zeigt eine Anordnung, bei der das Gehäuse 2 durch einen Handschuh 64 aus flexiblem Material, z.B. Gummi, getragen wird, der mehrere Fingertüllen hat, von denen eine die optische Empfangseinheit (und, falls vorhanden, die Antenne) zur Anbringung an der Hand des Benutzers trägt.
Die Erfindung ist zwar mit Bezug auf mehrere bevorzugte Ausführungsforinen beschrieben worden, es ist jedoch klar, daß diese lediglich zu Beispielszwecken angegeben worden sind und daß viele andere Variationen, Modifikationen und Applikationen der Erfindung im Rahmen des Schutzbereiches der Patentansprüche möglich sind.

Claims

1. Optische Beobachtungsvorrichtung mit: einem Gehäuse (2), das eine Fokussierlinse (8) und einen Bildsensor (10) enthält zum Empfangen von optischen Bildern aus der Fokussierlinse (8) und zum Umwandeln der Bilder in elektrische Signale; dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse an einem Ende eine Tülle (4) aufweist, die das innere Ende des Gehäuses (2) bildet, zur Anbringung an einem Finger einer Person; und daß die Fokussierlinse (8) an dem entgegengesetzten Ende des Gehäuses (2), das dessen äußeres Ende darstellt, angebracht ist, um optische Bilder in dem Gebiet vorderhalb der Fokussierlinse (8) auf dem Bildsensor (10) zu fokussieren.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Gehäuse weiter eine Lichtquelle (16) zum Beleuchten des Gebietes vorderhalb der Fokussierlinse aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei das Gehäuse weiter einen Lichtschalter (18) zum Steuern der Stromversorgung der Lichtquelle (16) aufweist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei wenigstens das Ende des Gehäuses (2), welches die Tülle (4) aufweist, aus flexiblem Material besteht, welches ihm gestattet, sich der Form des Fingers des Benutzers anzupassen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei der Lichtschalter (18) ein Betätigungsglied (18a) aufweist und das Gehäuse (2) einen flexiblen Teil hat, welcher dem Betätigungsglied überlagert ist, um so das Einschalten der Lichtquelle durch manuelles Niederdrücken des letztgenannten flexiblen Teils des Gehäuses zu gestatten.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei das Gehäuse einen weiteren elektrischen Schalter (20) aufweist, der die Stromversorgung der Beobachtungsvorrichtung steuert, wobei der weitere elektrische Schalter ebenfalls ein Betätigungsglied (20a) aufweist, das dem flexiblen Teil des Gehäuses unterlagert ist und das Einschalten der Beobachtungsvorrichtung durch manuelles Niederdrücken des letztgenannten flexiblen Teils des Gehäuses gestattet.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-6, wobei das Gehäuse (2) durch eine einzelne Tülle zur Anbringung an einem einzelnen Finger des Benutzers gehaltert ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei das Gehäuse weiter einen Handgelenkbügel (62, 66) zum Befestigen des Gehäuses auf dem Finger eines Benutzers aufweist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-8, wobei das Gehäuse durch einen Handschuh (64) aus flexiblem Material gehaltert ist, der mehrere Fingertüllen zur Anbringung an der Hand eines Benutzers hat.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-9, wobei das Gehäuse weiter einen HF-Sender (36) und eine Antenne zum Senden der elektrischen Signale aus dem Bildsensor (10) aufweist.