KR20090084342A - Capsule endoscope - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 인체 내에서 정보를 취득하는 내시경에 관한 것으로, 특히, 인체의 소화기관인 체강 내에서 이미지 정보를 취득하는 캡슐형 내시경에 관한 것이다.The present invention relates to an endoscope for acquiring information in the human body, and more particularly, to a capsule endoscope for acquiring image information in a body cavity which is a digestive organ of the human body.
최근, 인체 체강 내의 정보를 취득하기 위해, 선단에 이미지 촬상수단를 구비한 내시경을 이용하고 있다.Recently, in order to acquire the information in a human body cavity, the endoscope equipped with the image pickup means in the front-end is used.
일반적으로, 내시경이라 함은 위나 식도 등 중공성장기(中空性臟器)의 내면 및 흉강(胸腔)·복강(腹腔) 등 인체 내부의 소화기 병변을 수술 없이 진단 또는 치료하는 경우에 이용되는 의료기구의 총칭으로서, 이러한 내시경은 진료를 받을 경우 고통과 불쾌감이 크기 때문에 환자들로부터 환영받지 못하고 있으며, 일례로서 대장 내시경의 경우 대장이 매우 큰 각도로 구부러져 있기 때문에 환자가 받는 고통과 병변 판단율이 의사의 경험과 숙련도에 따라 크게 좌우되고 있는 실정이다.In general, endoscopy refers to a medical device used for diagnosing or treating gastrointestinal lesions such as the stomach or esophagus, and internal organs of the human body such as the chest cavity and the abdominal cavity without surgery or surgery. Collectively, these endoscopes are not welcomed by patients because of the pain and discomfort they receive when they are treated. For example, in the case of colonoscopy, the pain and lesion judgment rate of the patient is determined by the doctor because the bowel is bent at a very large angle. The situation is highly dependent on experience and skill.
이러한 내시경의 문제를 개선하기 위해, 최근에는 삼킬 수 있는 캡슐에 촬상수단가 구비된 캡슐형 내시경을 개발하여 인체 체강 내의 이미지 정보를 외부로 전송시킴으로써 그동안 전통적인 내시경으로는 이미지 정보의 취득이 힘들었던 부위까지 간편하게 진단함으로써 의료적 진료 범위를 넓히고자 했다.In order to improve the problem of the endoscope, recently developed a capsule-type endoscope equipped with an imaging means in the swallowable capsule and transmits the image information in the body cavity to the outside, so that traditional endoscopes can easily obtain the image information difficult to obtain The diagnosis attempted to expand the scope of medical care.
전술한 캡슐형 내시경은 크게 체강 내를 밝게 조명하는 조명수단과, 이미지를 획득하고, 획득된 이미지를 전송하는 이미지 획득수단과, 상기 조명수단 및 이미지 획득수단에 전원을 공급하는 전원수단을 포함하고, 상기 조명수단 전단에 위치한 광캡과 상기 광캡과 체결되어 전술한 기능 수단을 포함하는 케이스로 구성된다.The above-mentioned capsule endoscope includes a lighting means for greatly illuminating the inside of the body cavity, an image acquiring means for acquiring an image and transmitting the acquired image, and a power supply means for supplying power to the illuminating means and the image acquiring means. And an optical cap positioned in front of the lighting means and a case including the above-described functional means fastened to the optical cap.
일반적으로, 상기 광캡으로서 반구형의 투명창을 사용하고 있고, 상기 조명수단에서 발생된 빛은 상기 투명창을 통과하면서 어두운 곳을 조명하게 되지만, 일부는 반사되어 이미지 획득수단으로 입사되고, 상기 입사된 빛으로 인해 선명한 이미지 정보를 획득할 수 없었다.In general, a hemispherical transparent window is used as the optical cap, and the light generated by the lighting means passes through the transparent window to illuminate a dark place, but part of it is reflected to be incident to the image acquisition means. Because of light, clear image information could not be obtained.
본 발명은 이상과 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 조명수단에서 발생된 빛이 반사되어 이미지 획득수단으로 입사되는 것을 방지하는 캡슐형 내시경을 제공하는 데 있다.The present invention is to solve the above problems, an object of the present invention to provide a capsule endoscope that prevents the light generated from the illumination means is reflected to the image acquisition means.
본 발명의 다른 목적은 조명수단에서 발생된 빛이 반사되어 이미지 획득수단으로 입사되는 것을 방지함으로써, 보다 선명한 이미지 정보를 획득할 수 있는 캡슐형 내시경을 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to provide a capsule endoscope capable of obtaining clearer image information by preventing the light generated by the lighting means from being reflected to the image acquisition means.
이상과 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 캡슐형 내시경은, 피사체를 조명하는 조명소자를 포함하는 조명부와 상기 피사체를 촬상하는 촬상수단를 포함하는 촬상부와 상기 조명부와 상기 촬상부를 덮는 반구형의 투명한 광캡을 포함하는 캡슐형 내시경으로서, 상기 조명소자에서 발생된 빛이 상기 광캡에서 전반사되어 상기 촬상수단로 입사되지 않는 영역(area)에 위치한다.Capsule endoscope according to an embodiment of the present invention for solving the above problems, the imaging unit including an illumination unit including an illumination element for illuminating the subject and the imaging means for imaging the subject and the illumination unit and the imaging unit A capsule endoscope comprising a covering hemispherical transparent optical cap, wherein the light generated from the illumination element is located in an area that is totally reflected from the optical cap and is not incident to the imaging means.
여기서, 상기 영역은 논 플레어 영역(non flare area)이라 하고, 상기 촬상수단의 최대 화각에 대응되는 빛이 상기 광캡에 전반사되어 상기 촬상수단 수평면과의 교점과 상기 촬상수단 수평면과 광캡의 최외곽의 교점 사이이다.Here, the area is referred to as a non-flare area, and light corresponding to the maximum angle of view of the imaging means is totally reflected to the optical cap so that the intersection of the imaging means horizontal plane and the imaging means horizontal plane and the outermost portion of the optical cap is performed. Between the nodes.
이때, 상기 촬상수단은 상기 광캡의 곡률 중심과 일치하는 영역에 위치한다.In this case, the imaging means is located in an area coinciding with the center of curvature of the optical cap.
또한, 상기 캡슐형 내시경은 상기 촬상수단에서 취득된 영상 정보를 전송하는 전송부를 포함하고, 상기 전송부는 적어도 2개의 송신 전극으로 구성되며, 상기 2개의 송신 전극 사이에 전기적 신호를 인가하여 촬상수단에서 취득된 영상 정보를 전송한다.In addition, the capsule endoscope includes a transmission unit for transmitting the image information obtained from the imaging means, the transmission unit is composed of at least two transmission electrodes, by applying an electrical signal between the two transmission electrodes in the imaging means The acquired video information is transmitted.
상기 송신 전극은 상기 캡슐형 내시경의 외부의 전단과 후단을 띠 형태로 두르게 되고, 상기 조명소자는 LED이다.The transmitting electrode surrounds the front end and the rear end of the capsule endoscope in a band form, and the illumination element is an LED.
전술한 바와 같이, 본 발명은 인체의 체강 내에서 취득한 이미지의 위치 및 방향 정보를 디스플레이하는 방법 및 시스템을 제공하므로, 보다 정확한 진단을 수행할 수 있다.As described above, the present invention provides a method and system for displaying the position and orientation information of the image acquired in the body cavity of the human body, so that more accurate diagnosis can be performed.
또한, 본 발명은 인체의 체강 내에서 취득한 이미지의 위치 및 방향 정보를 디스플레이하는 방법 및 시스템을 제공하므로, 체내의 장기를 용이하게 인식할 수 있으므로, 효율적인 진단이 가능하다는 효과를 제공한다.In addition, the present invention provides a method and system for displaying the position and orientation information of the image acquired in the body cavity of the human body, it is possible to easily recognize the organs in the body, thereby providing an effect that an efficient diagnosis is possible.
이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하도록 한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 시스템의 평면 구성도이다.1 is a plan view of an optical system according to an exemplary embodiment of the present disclosure.
도 1에 도시된 바와 같이, 광학 시스템(10)은 촬상수단(11), 조명수단(12) 및 광캡(13)을 포함하여 구성된다.As shown in FIG. 1, the
상기 촬상수단(11)은 이미지를 촬상하여 획득하는 수단으로, 예를 들면, CCD 소자 또는 CMOS 이미지 센서를 채용하고 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 시스템(10)에서는 동작 속도가 느리다는 단점이 있지만, 한정된 전원을 사용해야 하므로, 소비 전력이 매우 적다는 장점을 가지고 있는 CMOS 이미지 센서를 상기 촬상수단(11)으로 채용하고 있다.The imaging means 11 is a means for imaging and acquiring an image, for example, employing a CCD element or a CMOS image sensor. The
상기 조명수단(12)은 상기 촬상수단(11)에서 피사체를 촬상하여 이미지를 획득할 수 있도록 피사체를 조명한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 시스템(10)에서는 저소비전력으로 동작이 가능하고, 소형인 동시에 원칩화가 가능한 백색 LED를 상기 조명수단(12)으로 채용하고 있다.The illuminating means 12 illuminates the subject so that the image capturing means captures an image of the subject. In the
상기 광캡(13)은 투명한 반구형의 형태로 전술한 촬상수단(11)과 조명수단(12)을 보호하는 역할을 한다. 전술한 구성부를 상세히 설명하자면, 광함돔(13) 뒤에 렌즈(미도시)가 위치하고 렌즈 뒤에는 각종 회로가 집적되어 있는 CMOS 이미지 센서(미도시)가 배치되어 있다. 렌즈와 CMOS 이미지 센서(14) 사이의 거리는 광캡(13)을 통해 입사된 빛이 CMOS 이미지 센서의 표면에 집속될 수 있도록 조정된다.The
상기 렌즈와 CMOS 이미지 센서는 광캡(13) 곡률의 중심에 대향하는 중앙부에 위치한다. 조명수단(12)은 상기 렌즈 및 CMOS 이미지 센서가 위치한 중앙부와 최외곽 사이의 영역에 배치된다.The lens and CMOS image sensor are located at the center portion opposite to the center of curvature of the
본 발명의 일 실시예에 따른 광학 시스템(10)에서는 조명수단(12)으로서 4개 내지 6개의 LED를 사용하였다. 조명소자(12)에서 조사된 빛이 광캡(13)을 원활하게 통과하여 사물을 비출 수 있도록 하기 위해 광캡(13)의 내면에는 비반사 코팅이 되어 있다. 상기 CMOS 이미지 센서 뒤에는 전원으로서 작용하는 배터리가 위치한다. 본 발명의 실시예에서는 배터리로서 방전전압이 평탄하고 인체에 해가 적은 산화은 전지를 사용하였다.In the
캡슐형 내시경의 내부 동작을 간단히 살펴보면, 조명수단(12)에서 조사된 빛으로부터 대상물의 영상을 렌즈를 통해 CMOS 이미지 센서가 포착하고, CMOS 이미지 센서는 포착된 영상신호를 내부의 각종회로를 통해 가공된 후 전송부를 통해 외부로 이미지 정보를 전송하게 된다. 상기 전송부는 안테나 또는 송신 전극 중 어느 하나를 채용해도 상관없으며, 반드시 전술한 예에 한정되는 것은 아니다.Briefly referring to the internal operation of the capsule endoscope, the CMOS image sensor captures an image of an object from the light emitted from the
본 발명의 일 실시예에 따른 광학 시스템(10)에서는 조명수단(12)에서 발생된 빛이 상기 광캡(13)에서 전반사되어 상기 촬상수단(11)으로 입사되지 않는 영역(14)에 배치된다.In the
상기 영역(14)은 논 플레어 영역(non flare area)(14)으로, 상기 촬상수단(11)의 최대 화각에 대응되는 빛이 상기 광캡(13)에 전반사되어 상기 촬상수단(11) 수평면과의 교점과 상기 촬상수단(11) 수평면과 광캡(13)의 최외곽의 교점 사이이다.The
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 시스템(10)의 광경로도서, 적색 선으로 표시된 부분은 촬상수단(11)의 최대 화각을 광경로도로 나타낸 것이고, 초록색 선으로 표시된 부분은 조명수단(12)에서 발생된 빛의 광경로도를 나타낸 것이다.2 is an optical path diagram of the
광학 시스템(10)에서 플레어 또는 고스트 현상은 촬상수단(11)의 이미지 취득에 악영향을 미친다. 상기 플레어 또는 고스트 현상을 유발하는 요인으로는 광캡(13)에서 발생되는 전반사를 예로 들 수 있다.Flare or ghost phenomenon in the
전반사는 굴절률이 소한 매질에서 밀한 매질로 진행하는 경우에는 발생하지 않으며 반대로 밀한 매질에서 소한 매질로 진행하는 경우에만 발생한다. 이는 스넬의 법칙에 의해 확인할 수 있다.Total reflection does not occur if the refractive index advances from the dense medium to the dense medium, but vice versa. This can be confirmed by Snell's law.
전술한 플레어 및 고스트 현상을 유발하는 전반사는 광캡(13)의 내부면을 통과한 빛이 외부면을 통과할 때 발생하게 되고, 이러한 전반사로 인해 조명수단(12)에서 발생된 빛이 상기 광캡(13)에서 전반사되어 촬상수단(11)에 입사되지 않도록 조명수단(12)이 위치하는 영역을 한정해야 한다.The total reflection causing the above-described flare and ghost phenomenon is generated when the light passing through the inner surface of the
본 발명의 일 실시예에 따른 광학 시스템(10)에서는 광캡(13)의 곡률 반경 R=4.5∼6.5로 한정하여 설계하였으며, 이에 따른 조명수단(12)의 위치는 이하에 기재된 바와 같이 한정하도록 설계하였다.In the
광학 시스템(10)에서는 전반사가 발생될 수 있는 조건을 최소화하기 위해 촬상수단(11)의 중앙부인 조리개면과 광캡(13)의 외부면 중 중앙부에 해당되는 곡률 중심과 일치하도록 배치하고, 조명수단(12)을 논 플레어 영역(14)에 배치한다.In the
도 2a, 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 시스템(10)으로서, 조명수단(12)이 논 플레어 영역(14)에 위치한 일 예를 나타낸 것으로, 광캡(13)에서 전반사된 빛이 촬상수단(11)으로 입사되지 않음을 확인할 수 있다.2A and 2B illustrate an
도 2c, 2d는 일반적인 광학 시스템(10)으로서, 조명수단(12)에서 발생된 빛이 광캡(13)에서 전반사되어 촬상수단(11)으로 입사됨을 확인할 수 있다.2C and 2D illustrate a general
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 시스템(10)을 포함한 캡슐형 내시경의 단면도이다.3 is a cross-sectional view of a capsule endoscope including an
도 3에 도시된 바와 같이, 캡슐형 내시경(101)은 직경 10mm, 길이 20mm 정도의 크기로서, 캡슐형 내시경의 외형을 형성하는 하우징의 일단은 돔 형태의 광캡(223)으로 형성되어 있고, 타단은 장방형의 수납체(224)로 형성되어 있어 전체적으로 탄환 형태를 이루고 있다.As shown in FIG. 3, the capsule endoscope 101 has a diameter of about 10 mm and a length of about 20 mm, and one end of the housing forming an external shape of the capsule endoscope is formed of a dome-shaped
캡슐형 내시경의 광캡(223)은 빛이 통과하는 부분으로서 인체에 무해하면서 빛을 통과시키는 재질로서 유리 또는 폴리카보네이트로 되어 있고, 수납체(224)는 후술할 여러 소자들을 포함하는 부분으로서 상기한 바와 같이 부도체로 형성되어 있다. 광캡(223)은 수납체(224)와 봉합되어 예를 들어 소화기관의 점액 등이 캡슐형 내시경 내부로 침투되거나, 캡슐형 내시경 내의 물질이 인체 내부로 새어나오지 않도록 한다. The
도 3에서 도시된 바와 같이, 캡슐형 내시경(201)은 광캡(223)과 수납체(224)로 이루어진 하우징으로 외형을 형성하고, 수납체(224)의 내부에 조명소자(221), 렌즈(222), CMOS 이미지 센서(225) 및 배터리(226)와, 수납체(224)의 표면에 전기적으로 격리되어 형성된 송신전극(210)을 포함하고 있다. As shown in FIG. 3, the
우선, 광캡(223) 뒤에 렌즈(222)가 위치하고 렌즈(222) 뒤에는 각종 회로가 집적되어 있는 CMOS 이미지 센서(225)가 배치되어 있다. 렌즈(222)와 CMOS 이미지 센서(225) 사이의 거리는 광캡(223)을 통해 입사된 빛이 CMOS 이미지 센서(225)의 표면에 집속될 수 있도록 조정된다. 렌즈(222)와 CMOS 이미지 센서(225) 사이에 도너츠 형태의 배열로 복수의 조명소자(221)가 배치되어 있다. 본 발명에 따른 일 실시예에서는 조명소자(221)로서 적어도 2개 이상의 LED(221a, 221b)를 사용하였다. 조명소자(221)에서 조사된 빛이 광캡(223)을 원활하게 통과하여 사물을 비출 수 있도록 하기 위해 광캡(223)의 내면에는 비반사코딩이 되어 있다. CMOS 이미지 센서(225) 뒤에는 전원으로서 작용하는 배터리(226)가 위치한다. 본 발명의 실시예에서는 배터리(226)로서 방전전압이 평탄하고 인체에 해가 적은 산화은 전지를 사용하였다.First, a
캡슐형 내시경(201)의 내부 동작을 간단히 살펴보면, 조명소자(221)에서 조사된 빛으로부터 대상물의 영상을 렌즈(222)를 통해 CMOS 이미지 센서(225)가 포착하고, CMOS 이미지 센서(225)는 포착된 영상신호를 내부의 각종 회로를 통해 가공된 후 두 개의 출력선에 각각 연결된 송신전극(210a, 210b)으로 신호가 인가되어, 상기한 바와 같이 인체를 도체로 하여 인체 외부의 수신 전극에서 감지되게 된다. Looking at the internal operation of the
상기 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 구체적으로 설명하기 위한 일례로서, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 다양한 형태의 변형과 조합이 가능 하고, 이러한 기술적 사상의 여러 실시 형태는 모두 본 발명의 보호범위에 속함은 당연하다.The above embodiments are examples for describing the technical idea of the present invention in detail, and the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications and combinations are possible, and various embodiments of the technical idea are all present inventions. Naturally, it belongs to the protection scope of.
도 1은 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 시스템의 평면 구성도이다.1 is a plan view of the optical system according to an embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 시스템(10)의 광경로도이다.2 is an optical path diagram of an
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 시스템(10)을 포함한 캡슐형 내시경의 단면도이다.3 is a cross-sectional view of a capsule endoscope including an
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
10 : 광학 시스템 11 : 촬상수단10
12 : 조명 수단 13 : 광캡12: lighting means 13: light cap
14 : 논 플레어 영역 15 : 플레어 영역14: non-flare area 15: flare area
201 : 캡슐형 내시경 210 : 전극201: capsule endoscope 210: electrode
221 : 조명소자 222 : 렌즈221: lighting element 222: lens
223 : 광캡 224 : 수납체223: optical cap 224: housing
225 : CMOS 226 : 배터리225: CMOS 226: battery
Claims (9)
Priority Applications (1)
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2008
- 2008-02-01 KR KR1020080010453A patent/KR20090084342A/en not_active Application Discontinuation
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