本发明涉及一种传感器设备和具有这样的传感器设备的检查相机。
背景技术：
1、在us 8,218,074 b2中已经提出了一种用于检查相机、尤其用于内窥镜的传感器设备、尤其传感器头，该传感器设备具有：用于对研究物体进行照明的至少一个照明单元；用于检测研究物体的至少一个相机单元；以及至少一个壳体单元，相机单元和照明单元布置在该壳体单元中。
技术实现思路
1、本发明涉及一种用于检查相机、尤其用于内窥镜的传感器设备、尤其传感器头，该传感器设备具有：用于对研究物体进行照明的至少一个照明单元；用于检测研究物体的至少一个相机单元；以及至少一个壳体单元，相机单元和照明单元布置在该壳体单元中。
2、提出了，壳体单元沿着壳体单元的纵轴线逐渐变窄地构造。传感器设备尤其构造用于，无损地检测对于人来说难以接近或无法接近的研究物体。研究物体例如是管的内壁、空腔、固定地安装的器具的后壁、生物的内部结构、尤其消化道等。壳体单元关于纵轴线优选具有前壳体区段和后壳体区段。传感器设备尤其设置用于，利用前壳体区段在前方引入、尤其导入到研究物体中。壳体单元尤其具有至少一个线缆贯通引导部，该线缆贯通引导部布置在后壳体区段处。线缆贯通引导部尤其设置用于接纳检查相机的线缆单元。线缆单元尤其将相机单元和/或照明单元与检查相机的能量源连接起来。线缆贯通引导部优选设置用于，使线缆贯通引导部处的线缆单元的中心轴线与壳体单元的纵轴线平行地定向。线缆贯通引导部尤其设置用于，使线缆单元和壳体单元关于纵轴线同心地定向。
3、壳体单元在外侧处具有至少一个斜面，该斜面形成壳体单元的关于纵轴线的逐渐变窄部。斜面和/或斜面的切向平面与纵轴线尤其围成锐角。斜面能够布置在前壳体区段、后壳体区段中和/或布置在前壳体区段与后壳体区段之间。斜面能够平坦地或弯曲地构造、尤其关于纵轴线旋转对称地构造。例如，壳体单元的一部分、尤其前壳体区段和/或后壳体区段或者整个壳体单元构造成锥形、截锥形、棱锥形、截棱锥形、楔形、旋转双曲面形、旋转抛物面形、球形、半球形等。壳体单元能够连续地或以阶梯的方式逐渐变窄。如果不仅前壳体区段而且后壳体区段也形成逐渐变窄部，那么这些逐渐变窄部则能够沿着纵轴线朝相同方向或朝相反方向使壳体单元逐渐变窄。壳体单元优选平行于纵轴线、尤其沿着纵轴线具有最大的纵向延伸。优选壳体单元垂直于纵轴线具有最大横向延伸和与最大横向延伸不同的最小横向延伸。特别地，斜面将最大横向延伸与最小横向延伸连接起来。最大横向延伸能够布置在前壳体区段、后壳体区段中和/或布置在前壳体区段与后壳体区段之间。最小横向延伸优选布置在前壳体区段中或布置在后壳体区段中、尤其布置在壳体单元的沿着纵轴线的端部处。最大纵向延伸能够大于或小于最大横向延伸和/或最小横向延伸。
4、斜面平行于纵轴线优选在壳体单元的最大纵向延伸的主要部分的范围内延伸。参考长度的“主要部分”尤其应理解为参考长度的总长度的至少15 %、优选大于25 %、特别优选超过33 %、可选地超过50 %。最小横向延伸优选比最大横向延伸小了最大横向延伸的至少1 %、优选超过3 %、特别优选超过5 %。在至少一种设计方案中，最小横向延伸尤其是准点形的（quasi-punktförmig）并且例如形成拱部或尖端的顶点。在一种替代的设计方案中，最小横向延伸是壳体单元的前部面的、尤其前壳体区段的最大延伸，该前部面尤其垂直于纵轴线延伸。
5、相机单元和照明单元尤其布置在壳体单元的内部中。壳体单元尤其包括连续的外部壳体，该外部壳体构成逐渐变窄部，并且相机单元和照明单元共同布置在该外部壳体中。可选地，壳体单元包括至少一个结构元件，该结构元件将外部壳体的内部空间划分成多个子空间。外部壳体能够由一件形成或者由多个装配子壳体、尤其装配半壳以组装的方式构成。壳体单元尤其包括至少一个照明开口，照明单元能够穿过该照明开口对研究物体进行照明。作为替代方案或附加方案，壳体单元至少部分地由透光材料、尤其由透明或半透明材料构成。壳体单元优选包括至少一个相机开口，该相机开口用于使光透过壳体单元至相机单元。相机单元尤其包括至少一个相机元件、可选地包括多个相机元件。至少一个相机元件优选构造为光探测器、尤其构造为有源像素传感器（cmos-sensor）或电荷耦合器件传感器（ccd-sensor）。照明单元优选包括至少一个照明元件并且特别优选包括至少一个另外的照明元件。优选照明单元包括至少一个无机或有机发光二极管（led、oled）作为照明元件和/或作为另外的照明元件。在一种有利的紧凑的设计方案中，照明单元和相机单元具有共同的印刷电路板，至少一个相机元件和至少一个照明元件布置在该印刷电路板处。替代地，照明单元和相机单元彼此分开地构造并且尤其彼此间隔开地布置在壳体单元的内部、尤其布置在不同的印刷电路板上。
6、通过传感器设备的按照本发明的设计方案，传感器设备能够有利地容易地在研究物体的内部运动。特别地，能够有利地对传感器设备的在研究物体的内部的滑动运动进行支持。特别地，能够将传感器设备在研究物体的内部的钩住和/或卡住的风险有利地保持得较低。特别地，能够有利地将传感器设备和/或研究物体的损坏的风险保持得较低。
7、此外提出了，壳体单元关于纵轴线包括尤其已经提到的前壳体区段、尤其已经提到的后壳体区段、以及尤其已经提到的布置在后壳体区段处的线缆贯通引导部，该线缆贯通引导部用于将相机单元和/或照明单元与检查相机的尤其已经提到的能量源连接起来，其中前壳体区段沿着纵轴线朝背离后壳体区段的方向逐渐变窄地构造。特别地，前壳体区段沿着纵轴线以最小横向延伸结束。后壳体区段能够在垂直于纵轴线的平面中沿着纵轴线具有恒定的横向延伸、尤其壳体单元的最大横向延伸或者能够具有可变的横向延伸。通过按照本发明的设计方案能够有利地使在将传感器设备引入到研究物体中时的钩住的风险保持得较低。
8、此外提出了，壳体单元关于平行于纵轴线的中心平面通过壳体单元的几何重心不对称地构造。特别地，壳体单元包括至少一个平行于纵轴线伸展的壳体壁。特别地，斜面和平行于纵轴线的壳体壁关于中心平面相对置。替代地，壳体单元包括至少一个另外的斜面作为外壁，该另外的斜面关于中心平面与所述斜面相对置。另外的斜面或该另外的斜面的切向平面例如与纵轴线围成另一锐角，该另一锐角不同于所述斜面或该斜面的切向平面与纵轴线之间的锐角。替代地，斜面弯曲地并且另外的斜面平坦地构造，或者斜面平坦地并且另外的斜面弯曲地构造。通过按照本发明的设计方案，能够至少沿一个方向有利地对传感器设备的围绕研究物体的内部的拐角或弯曲的转向进行支持。此外，能够同时保持在壳体单元的内部的有利地大的内部空间。
9、此外提出了，壳体单元的限定壳体单元的尤其已经提到的线缆贯通引导部的边界在垂直于纵轴线的平面中具有壳体单元的垂直于纵轴线的尤其已经提到的最大横向延伸。特别地，壳体单元的最大横向延伸非显著地大于线缆贯通引导部的最大开口宽度。“非显著地大于”尤其应理解为大了小于壳体单元的最大材料厚度的三倍、优选大了小于壳体单元的最大材料厚度的两倍、尤其大了最多壳体单元的最大材料厚度的一倍。优选壳体单元的最大横向延伸至少基本上与线缆单元的最大线缆横向延伸相同大小。“基本上相同”尤其应理解为具有小于10 %、优选小于5 %、尤其小于3 %的偏差的相同。线缆贯通引导部尤其设置用于，使线缆单元和壳体单元至少基本上彼此齐平地布置，尤其以小于1 mm、优选小于0.5mm的偏差垂直于纵轴线布置在彼此上。通过按照本发明的设计方案能够有利地避免线缆单元与传感器设备之间的凸肩。特别地，在将传感器设备从研究物体中取出时，能够有利地将钩住的风险保持得较小。
10、此外提出了，壳体单元关于纵轴线包括尤其已经提到的前壳体区段、尤其已经提到的后壳体区段、以及布置在后壳体区段处的尤其已经提到的线缆贯通引导部，该线缆贯通引导部用于将相机单元和/或照明单元与检查相机的尤其已经提到的能量源连接起来，其中，后壳体区段沿着纵轴线朝背离前壳体区段的方向逐渐变窄地构造。特别地，后壳体区段在垂直于纵轴线的平面（线缆贯通引导部布置在该平面中）中具有最小后横向延伸。最小后横向延伸能够与整个壳体单元的最小横向延伸相等地、相同地或不同地构造。最小后横向延伸尤其大于线缆贯通引导部的最大开口宽度。最小后横向延伸优选小于壳体单元的最大横向延伸。特别地，壳体单元从线缆贯通引导部出发沿着纵轴线尤其连续地加宽直至最大横向延伸。前壳体区段能够在垂直于纵轴线的平面中沿着纵轴线具有恒定的横向延伸、尤其壳体单元的最大横向延伸或者能够具有可变的横向延伸。通过按照本发明的设计方案能够有利地避免线缆单元与传感器设备之间的凸肩。特别地，在将传感器设备从研究物体中取出时，能够有利地将钩住的风险保持得较小。
11、此外提出了，传感器设备包括：封闭壳体单元的至少一个保护窗，该保护窗用于保护相机单元；以及用于保护照明单元的至少一个另外的保护窗，其中，保护窗和另外保护窗彼此分开地构造。保护窗尤其布置在壳体单元的相机开口中。保护窗优选由透明材料制成。另外的保护窗尤其布置在照明开口中。另外的保护窗能够由透明或半透明的材料制成。壳体单元的相机开口和照明开口能够一体式地构造，尤其形成单个开口，或者彼此间隔开地布置。保护窗优选包括面向相机单元的相机面、设置用于面向研究物体的物体面、以及将相机面与物体面彼此连接起来的至少一个侧壁。另外的保护窗优选包括面向照明单元的照明面、设置用于面向研究物体的另外的物体面、以及至少一个另外的侧壁，该另外的侧壁将照明面与另外的物体面彼此连接起来。保护窗能够可选地构造为光学透镜。优选传感器设备包括至少一个阻挡元件，该阻挡元件布置在保护窗的侧壁处和/或另外的保护窗的侧壁处、尤其布置在保护窗之间。阻挡元件尤其由不透光的材料制成。阻挡元件尤其设置用于，尤其通过吸收和/或反射来阻挡照明单元的在壳体内部的光。特别地，阻挡元件设置用于阻挡壳体内部的光从照明单元耦入到相机单元中。“壳体内部的”光尤其应理解为下述光，该光在壳体单元的内部产生并且能够在不离开壳体单元的情况下被相机单元尤其作为散射光探测到，尤其与由研究物体所发射或所反射的光相反。阻挡元件优选构造为壳体单元的结构元件、尤其间隔保持件。替代地，阻挡元件构造为施加在侧壁和/或另外的侧壁上的薄膜或涂层。通过按照本发明的设计方案，能够将照明单元的并未与研究物体相互作用且入射到相机单元上的光量有利地保持得较低。特别地，能够将光的从另外的保护窗到保护窗的传导有利地保持得较低。
12、此外提出了，保护窗和另外的保护窗沿平行于纵轴线的方向彼此错开地布置。保护窗尤其在相机面与物体面之间具有最大窗厚度。另外的保护窗尤其在照明面与另外的物体面之间具有另外的最大窗厚度。优选保护窗和另外的保护窗平行于纵轴线布置成错开超过最大窗厚度、尤其超过最大窗厚度的两倍和/或超过另外的最大窗厚度、尤其超过另外的最大窗厚度的两倍。优选保护窗中的布置得更靠近纵轴线、尤其布置在该纵轴线上的保护窗朝前壳体区段的方向错开，而保护窗中的布置得更远离纵轴线的保护窗朝后壳体区段的方向错开。通过按照本发明的设计方案，前壳体区段能够有利地剧烈地逐渐变窄。
13、此外提出了，相机单元的观察方向以相对于纵轴线的尤其可调节的锐角来定向，以便穿过壳体单元的使壳体单元逐渐变窄的尤其已经提到的斜面来检测研究物体。观察方向尤其是相机单元、尤其相机元件的最大视角的中心轴线。在具有多个相机元件的相机单元的设计方案中，优选每个相机元件包括自身的观察方向，该观察方向能够彼此平行地定向、布置在共同的观察平面中或者彼此倾斜地布置。至少一个相机元件的观察方向优选至少基本上垂直于观察窗的相机面定向、尤其能定向。特别地，相机开口部分地或完全地布置在斜面中。优选观察方向至少基本上垂直于斜面定向、尤其能定向。在一种有利地简单的设计方案中，观察方向与纵轴线围成的锐角是固定的。替代地，相机单元包括至少一个驱动元件，以便改变、尤其转动观察方向的相对于纵轴线的角度。驱动元件能够设置用于，使相机元件相对于壳体单元运动、尤其转动，或者使进行反射的光学元件运动、尤其转动。进行反射的光学元件优选是反光镜、尤其微镜致动器。在具有用于改变观察方向的驱动元件的相机单元的设计方案中，针对观察方向与纵轴线之间的角度的、利用驱动元件可调节的角度范围优选还包括观察方向的平行于纵轴线的定向和/或可选地包括观察方向的垂直于纵轴线的定向。替代地，相机单元的观察方向至少基本上平行于或至少基本上垂直于纵轴线地、尤其固定地定向。通过按照本发明的设计方案，能够有利地精确地对研究物体进行研究。
14、此外提出了，传感器设备包括布置在壳体单元中的装配板、尤其已经提到的印刷电路板，至少相机单元装配在该装配板处，其中，照明单元包括至少一个照明元件、尤其已经提到的照明元件、已经提到的另外的照明元件或附加的照明元件，其布置在装配板的背离相机单元的侧部上。在下文中，该照明元件被称为背后照明元件。相机单元、尤其至少一个相机元件优选面向前壳体区段布置。背后照明元件优选面向后壳体区段布置。背后照明元件尤其构造为led或oled。优选背后照明元件具有主发射方向，该主发射方向至少基本上平行于装配板的表面伸展，背后照明元件装配在该装配板上。背后照明元件的主发射方向优选横向于、尤其垂直于纵轴线伸展。特别地，壳体单元包括背后照明开口、尤其照明开口或附加的照明开口，通过其能够将来自背后照明元件的光从壳体单元中发射出来。背后照明元件尤其设置用于对研究物体进行间接照明。通过按照本发明的设计方案，能够有利地避免研究物体处的直接反射，该直接反射可能导致相机单元的过度曝光。
15、此外提出了，壳体单元构成至少一个光导体，该光导体平行于或横向于纵轴线引导离开照明单元。壳体单元包括光导体尤其代替另外的保护窗。光导体例如构造为光波导体或平面光波导体结构（plwl）。光导体尤其嵌入到照明开口中。通过按照本发明的设计方案能够有利地省去另外的观察窗。特别地，照明开口能够有利地保持得较小。特别地，能够将异物和/或污物进入照明开口中的风险有利地保持得较小。
16、此外提出了，传感器设备具有至少一个定向传感器，该定向传感器用于确定相机单元的空间上的定向。定向传感器优选布置在壳体单元的内部。替代地，定向传感器集成到检查相机的线缆单元中。定向传感器优选构造为惯性测量单元（imu），其优选包括转速传感器和/或加速度传感器。定向传感器优选设置用于，对壳体单元、尤其相机单元相对于重力的定向进行检测。定向传感器尤其设置用于，将定向信息分配给研究物体的由相机单元所检测的图像，其表明研究物体相对于重力的定向。对由相机单元所检测的图像和由定向传感器所检测的定向信息的处理优选由外部的计算单元、尤其检查相机的布置在壳体单元的外部的计算单元进行。替代地，传感器设备包括计算单元，其布置在壳体单元中并且将图像和定向信息相互关联。定向信息例如能够通过图像的内部的标记（例如呈箭头、坐标系等形式）与图像一起存储和/或尤其输出，或者尤其被计算单元利用用于将图像旋转到标准定向中，尤其与用于显示图像的显示器的定向自动地相适配。通过按照本发明的设计方案，能够有利地简单地解读研究物体的由相机单元所检测的图像。特别地，能够有利地简单地对研究物体的感兴趣的位置进行定位。特别地，传感器设备能够有利地直观地在研究物体中导航。
17、此外提出一种检查相机、尤其内窥镜，其具有至少一个按照本发明的传感器设备和至少一个与壳体单元间隔开地布置的能量源，该能量源用于向相机单元和/或照明单元供应电能。检查相机尤其包括操作单元、已经提到的线缆单元和传感器设备。特别地，传感器设备尤其仅通过线缆单元与操作单元连接。操作单元尤其包括操作壳体，能量源布置在该操作壳体中。操作壳体优选能够手持，尤其用手并且尤其在没有辅助器件的情况下进行。操作单元优选包括输出单元。输出单元优选包括显示器，该显示器用于显示用相机单元所检测的图像和/或用定向传感器所检测的定向信息。输出单元尤其嵌入到操作壳体中。优选操作单元包括已经提到的计算单元。“计算单元”尤其应理解为具有信息输入、信息处理和信息输出的单元。有利地，计算单元具有至少一个处理器、存储器、输入及输出器件、另外的电气构件、运行程序、调节例程、控制例程和/或计算例程。优选计算单元的构件布置在共同的电路板上和/或有利地布置在共同的壳体中。线缆单元尤其包括至少一个电流导线，该电流导线将相机单元和/或照明单元与能量源连接起来。能量源优选构造为蓄电池或电池。替代地，能量源构造为电流接头，尤其用于与外部电网连接。操作单元优选包括至少一个操作元件，尤其至少用于打开和/或关闭传感器设备。优选线缆单元包括至少一个数据线，该数据线将相机单元和/或定向传感器与计算单元连接起来。线缆单元尤其包括罩套，线缆单元的电流导线和数据线共同布置在该罩套中。罩套优选构造为由金属或塑料制成的软管、尤其卷绕软管或波纹软管。优选线缆单元尤其在展开状态下具有比传感器设备更大的、尤其超过五倍大的、优选超过十倍、特别优选超过二十倍大的最大纵向延伸。通过按照本发明的设计方案能够提供一种检查相机，该检查相机能够有利地简单地操作。
18、按照本发明的传感器设备和/或按照本发明的检查相机在此不应局限于上面所描述的应用和实施方式。特别地，按照本发明的传感器设备和/或按照本发明的检查相机为了满足在此所描述的功能方式而能够具有与各个元件、构件和单元的在此所提及的数目不同的数目。此外，对于本公开中所给出的值范围而言，位于所提到的限值内的值也应被视为得到公开并且可任意使用。