基于MEMS机构的自动变焦口腔观察仪论文和设计

全文摘要

本实用新型公开了一种基于MEMS机构的自动变焦口腔观察仪。它包括摄像手柄；手柄前端设镜座，镜座前端设固焦镜头，镜座内设MEMS机构；MEMS机构包括可动板、固定板、可动电极、固定电极，还包括硅电路板和上下玻璃电路板；在可动电极与固定电极之间设有外加电压；固焦镜头固定安装在MEMS机构的前端可动板上；MEMS机构的后端固定板上固定安装有CMOS图像传感器；摄像手柄内置PCB电路板，固焦镜头通过MEMS机构、CMOS图像传感器与PCB电路板上的ISP图像处理芯片连接。该基于MEMS机构的自动变焦口腔观察仪，相对于VCM变焦镜头，可调行程更长，对焦速度更快，更薄，具有光学防抖功能。

主设计要求

1.一种基于MEMS机构的自动变焦口腔观察仪，其特征在于，它包括一个摄像手柄；摄像手柄的前端设有镜座，镜座前端设有固焦镜头，镜座内设有MEMS机构；所述的MEMS机构包括可动板、固定板、可动电极、固定电极，还包括集成有电子电路的硅电路板和上下玻璃电路板；可动电极与可动板连接，并与上玻璃电路板和硅电路板连接；固定电极与固定板连接，并与下玻璃电路板和硅电路板连接；在可动电极与固定电极之间设有外加电压；所述的固焦镜头固定安装在所述MEMS机构的前端可动板上；所述MEMS机构的后端固定板上固定安装有CMOS图像传感器；摄像手柄内设置有具图像采集、处理和传输功能的PCB电路板，PCB电路板上设置有ISP图像处理芯片；摄像手柄上设有与PCB电路板连接的图像捕捉按钮；固焦镜头依次通过MEMS机构、CMOS图像传感器与PCB电路板上的ISP图像处理芯片连接。

设计方案

2.如权利要求1所述的基于MEMS机构的自动变焦口腔观察仪，其特征在于，该口腔观察仪，带有USB接口，可通过USB接口与电脑或显示器连接。

3.如权利要求2所述的基于MEMS机构的自动变焦口腔观察仪，其特征在于，所述的PCB电路板包括CPU中央处理器、ISP图像处理芯片、显示输出模块；近焦CMOS图像传感器和远焦CMOS图像传感器分别与PCB电路板上的中央处理器、ISP图像处理芯片的信号输入口连接；图像捕捉按钮分别与PCB电路板上的中央处理器、ISP图像处理芯片的信号输出口连接；PCB电路板上的显示输出模块通过USB接口与显示器连接。

4.如权利要求1或2所述的基于MEMS机构的自动变焦口腔观察仪，其特征在于，在摄像手柄的前端固焦镜头旁，还设有LED灯。

5.如权利要求1或2所述的基于MEMS机构的自动变焦口腔观察仪，其特征在于，所述的图像捕捉按钮为双按键图像捕捉按钮。

设计说明书

技术领域

本实用新型属于医疗器械技术领域，涉及一种基于MEMS机构的自动变焦口腔观察仪。

背景技术

数字口腔观察仪(口腔内窥镜)用于对口腔作局部摄影、检查、诊断等，它给牙科医生和患者带来了全新的操作便利性和舒适性。它有一个可视角度最大的摄像手柄，通过摄像手柄前端的一个圆滑、小巧的手柄头，可轻松深入患者口腔内部，帮助检测到患者口腔内咬合部位或邻面的蛀牙,甚至被X射线忽视的初期阶段蛀牙。

数字化口腔观察仪，其内置双按键图像捕捉按钮，其成像是通过CMOS图像传感器来实现的，其通常带有USB接口，只要将其连接上任何一台带有USB接口的电脑，使用内窥镜的全动态图像搜寻功能，找到(所要拍摄部位的)合适的角度，然后按下图像捕捉按钮，就可以得到一个理想的图像，最大可捕获130M的有效像素。

现有的数字化口腔观察仪，一般是在摄像手柄前端设置一个VCM变焦镜头，也就是说，现有技术中一般是采用VCM变焦镜头进行自动变焦和对焦的，这种采用VCM变焦镜头的自动变焦和对焦方式，对焦速度慢，可调行程短，体积大，不具有光学防抖功能，拍照时手的抖动对成像质量影响较大。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种对焦速度更快、可调行程更长、体积小、具有光学防抖功能的基于MEMS机构的自动变焦口腔观察仪。

本实用新型的技术方案如下：

一种基于MEMS机构的自动变焦口腔观察仪，它包括一个摄像手柄；摄像手柄的前端设有镜座，镜座前端设有固焦镜头，镜座内设有MEMS机构；所述的MEMS机构包括可动板、固定板、可动电极、固定电极，还包括集成有电子电路的硅电路板和上下玻璃电路板；可动电极与可动板连接，并与上玻璃电路板和硅电路板连接；固定电极与固定板连接，并与下玻璃电路板和硅电路板连接；在可动电极与固定电极之间设有外加电压；所述的固焦镜头固定安装在所述MEMS机构的前端可动板上；所述MEMS机构的后端固定板上固定安装有CMOS图像传感器；摄像手柄内设置有具图像采集、处理和传输功能的PCB电路板，PCB电路板上设置有ISP图像处理芯片；摄像手柄上设有与PCB电路板连接的图像捕捉按钮；固焦镜头依次通过MEMS机构、CMOS图像传感器与PCB电路板上的ISP图像处理芯片连接。

进一步地，该口腔观察仪，带有USB接口，可通过USB接口与电脑或显示器连接。

进一步地，所述的PCB电路板包括CPU中央处理器、ISP图像处理芯片、显示输出模块；近焦CMOS图像传感器和远焦CMOS图像传感器分别与PCB电路板上的中央处理器、ISP图像处理芯片的信号输入口连接；图像捕捉按钮分别与PCB电路板上的中央处理器、ISP图像处理芯片的信号输出口连接；PCB电路板上的显示输出模块通过USB接口与显示器连接。

进一步地，在摄像手柄的前端固焦镜头旁，还设有LED灯。

进一步地，所述的图像捕捉按钮为双按键图像捕捉按钮。

MEMS机构，即微机电系统，主要包括微型机械机构(可动板、固定板)、微型传感器、微型执行器和相应的处理电路(电子电路)等几部分。它是将微小的机械重要零件、微型传感器、电子电路等集成于同一硅电路板、玻璃电路板、有机材料等之上，通过半导体集成电路制作技术制作其主要部分的设备的总称。

本实用新型的有益效果：

本实用新型的基于MEMS机构的自动变焦口腔观察仪，相对于VCM变焦镜头，可调行程更长；相对于VCM变焦镜头，对焦速度更快；更薄，体积小；可以整合光学防抖功能，具有光学防抖功能。

附图说明

图1是本实用新型一种基于MEMS机构的自动变焦口腔观察仪的结构示意图；

图2是本实用新型中的MEMS机构的结构和原理示意图。

图中：1、固焦镜头 2、MEMS机构 3、CMOS图像传感器 4、图像捕捉按钮 5、PCB电路板 6、ISP图像处理芯片 7、USB接口 8、可动电极 9、固定电极 10、镜座 11、LED灯 A、可动板B、固定板

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明。

实施例

如图1所示，本实用新型一种基于MEMS机构的自动变焦口腔观察仪，它包括一个摄像手柄；摄像手柄的前端设有镜座10，镜座10前端设有固焦镜头1，镜座10内设有MEMS机构2。

如图2所示，该MEMS机构2包括可动板A、固定板B、可动电极8、固定电极9，还包括集成有电子电路的硅电路板和上下玻璃电路板(该MEMS机构2是通过半导体集成电路制作技术制作而成的)；可动电极8与可动板A连接，并与上玻璃电路板和硅电路板连接；固定电极9与固定板B连接，并与下玻璃电路板和硅电路板连接；在可动电极8与固定电极9之间设有外加电压。

如图1所示，该MEMS机构2的前端可动板A上固定安装有固焦镜头1，该MEMS机构2的后端固定板B上固定安装有CMOS图像传感器3；摄像手柄内设置有具图像采集、处理和传输功能的PCB电路板5，PCB电路板5上设置有ISP图像处理芯片6；固焦镜头1依次通过MEMS机构2、CMOS图像传感器3与PCB电路板5上的ISP图像处理芯片6连接；摄像手柄上设有与PCB电路板连接5的图像捕捉按钮4；图像捕捉按钮4与PCB电路板5上的ISP图像处理芯片6连接；固焦镜头1依次通过MEMS机构2、CMOS图像传感器3、PCB电路板5与图像捕捉按钮4连接。

如图1所示，在摄像手柄的前端，固焦镜头1旁，还设有LED灯11。

如图1所示，该口腔观察仪，还带有USB接口7，可通过USB接口7与电脑或显示器连接。

PCB电路板5上除设有ISP图像处理芯片6，还设有CPU中央处理器、显示输出模块；CMOS图像传感器2分别与PCB电路板5上的中央处理器、ISP图像处理芯片6的信号输入口连接；图像捕捉按钮4分别与PCB电路板5上的中央处理器、ISP图像处理芯片6的信号输出口连接；PCB电路板5上的显示输出模块通过USB接口7与显示器连接。

所述的图像捕捉按钮4为双按键图像捕捉按钮。所述的ISP图像处理芯片6的型号为FH8510。

本实用新型的基于MEMS机构的自动变焦口腔观察仪，通过MEMS机构实现自动变焦，能够达到以下功能及效果：

1)摄像镜头固定于MEMS机构内部的一个结构件(即可动板A)上，CMOS图像传感器固定于MEMS机构内部的另一个结构件(即固定板B)上，通过控制电压可以控制MEMS机构内部的两个结构件即可动板A、固定板B的相对位置，从而实现变焦。

2)相对VCM变焦来说，可动板A、固定板B之间的距离(即镜头行程)可以做得更长。

3)相对VCM变焦来说，MEMS机构直接将电转化成机械运动，可以实现更宽速度的调焦，因此，调焦速度更快。

4)MEMS机构通过机械的方式来变焦，镜头不容易抖动；而VCM变焦是通过将电转化成磁场，利用磁场产生的作用力来实现变焦的，这种VCM变焦的方式相比MEMS机构的自动变焦，镜头更容易抖动。

设计图

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