KR101217691B1 - 무한초점 광학 렌즈 및 그를 이용한 귀 내시경 - Google Patents

무한초점 광학 렌즈 및 그를 이용한 귀 내시경 Download PDF

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Abstract

본 발명은 굴절률과 분산도를 적정한 범위로 설정한 무한초점 광학렌즈를 구현하고, 상기 무한초점 광학렌즈를 이용하여 조명이 필요한 귀와 같은 신체에 대한 모니터링이 가능한 귀 내시경을 개시한 것이다.
본 발명은 통상의 전원을 공급받아서 동작되는 귀 내시경에 있어서, 4 군의 렌즈를 포함하면서 직선 광축을 보장하는 렌즈 모듈; 상기 전원의 공급에 의하여 상기 렌즈 모듈로 광섬유를 이용하여 조사광을 제공하는 광원 모듈; 상기 렌즈 모듈의 직선 광축 연장위치에 배치되고, 상기 전원의 공급에 의하여 상기 렌즈 모듈을 통하여 투영된 이미지를 촬영하는 촬상 소자; 및 상기 전원의 공급을 제어하는 스위치;를 구비하며, 상기 광원모듈, 촬상소자 및 스위치는 케이스에 내장되고, 상기 렌즈 모듈은 일단이 삽입되게 구성된다.

Description

무한초점 광학 렌즈 및 그를 이용한 귀 내시경{Afocal lens and ear endoscope using the same}
도 1은 본 발명에 따른 무한초점 광학 렌즈의 실시예를 나타내는 도면.
도 2는 본 발명에 따른 귀 내시경을 나타내는 단면도.
도 3은 렌즈모듈이 케이스에 조립되는 상태를 설명하는 부분 절개 평면도.
도 4는 렌즈모듈의 조립 상태를 예시한 단면도.
도 5는 렌즈모듈의 분해 상태를 예시한 단면도.
도 6은 광원 모듈을 예시한 단면도.
본 발명은 무한초점 광학 렌즈 및 그를 이용한 귀 내시경에 관한 것으로서, 특히 굴절률과 분산도를 적정한 범위로 설정한 무한초점 광학렌즈를 구현하고, 상기 무한초점 광학렌즈를 이용하여 조명이 필요한 귀와 같은 신체에 대한 모니터링이 가능한 귀 내시경에 관한 것이다.
촬상소자(이하, "CCD"라 함)를 이용한 영상 촬영 장치가 다양한 분야에 이용되고 있으며, 의료기기 분야에는 내시경에 CCD를 이용한 영상 촬영 장치가 적용되 고 있다.
의료기 분야에서 내시경은 의사가 직접 보기 어려운 환자의 환부에 접근하여 필요한 영상을 촬영하는데 이용되고 있으며, 내과 등 다양한 분야에 적용되고 있다.
상기와 같이 의사가 직접 보기 어려운 환자의 환부에 접근하여 필요한 영상을 얻기 위해서는 렌즈 모듈이 적절한 초점으로 관찰할 수 있도록 설계되어야 한다. 특히, 의사가 귀와 같은 부분을 진료하기 위해서는 그에 적절한 초점으로 렌즈 모듈이 설계되고, 양질의 영상을 얻을 수 있도록 조명이 설계되어야 한다.
따라서, 상기한 요구가 충족될 수 있도록 설계된 무한초점 광학 렌즈와 그를 적용한 귀 내시경의 개발이 소망되고 있다.
본 발명의 목적은 의사가 환자의 귀 내부를 모니터링할 수 있는 초점을 갖는 무한초점 광학 렌즈를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 의사가 환자의 귀 내부를 모니터링할 수 있는 초점을 갖는 렌즈모듈을 장착하면서 조명이 제공되는 귀 내시경을 제공함에 있다.
본 발명의 또다른 목적은 의사가 진료함에 있어서 사용하기 편리한 형상과 기능을 갖는 귀 내시경을 제공함에 있다.
본 발명에 따른 무한초점 광학 렌즈는, 제 1 렌즈와 제 2 렌즈가 조합된 제 1 군의 렌즈; 제 3 렌즈와 제 4 렌즈가 조합된 제 2 군의 렌즈; 제 5 렌즈를 갖는 제 3 군의 렌즈; 및 제 6 렌즈와 제 7 렌즈가 조합된 제 4 군의 렌즈;를 포함하며, 상기 각 렌즈들의 굴절률은 상기 제 1 렌즈로부터 상기 제 7 렌즈의 순서대로 1.80420, 1.80420, 1.84666, 1.48749, 1.51680, 1.51680, 1.80518로 정의되며, 상기 각 렌즈들의 분산도는 제 1 렌즈로부터 상기 제 7 렌즈의 순서대로 46.50, 46.50, 23.83, 70.44, 64.20, 64.20, 25.46으로 정의되고, 상기 굴절률과 상기 분산도는 각각 5 퍼센트 내의 가변 범위로 적용되어 구성된다.
또한, 본 발명에 따른 귀 내시경은, 통상의 전원을 공급받아서 동작되는 귀 내시경에 있어서, 4 군의 렌즈를 포함하면서 직선 광축을 보장하는 렌즈 모듈; 상기 전원의 공급에 의하여 상기 렌즈 모듈로 광섬유를 이용하여 조사광을 제공하는 광원 모듈; 상기 렌즈 모듈의 직선 광축 연장위치에 배치되고, 상기 전원의 공급에 의하여 상기 렌즈 모듈을 통하여 투영된 이미지를 촬영하는 촬상 소자; 및 상기 전원의 공급을 제어하는 스위치;를 구비하며, 상기 광원모듈, 촬상소자 및 스위치는 케이스에 내장되고, 상기 렌즈 모듈은 일단이 삽입되게 구성된다.
여기에서, 상기 스위치는 마그네틱 스위치로 구성될 수 있다.
상기 렌즈 모듈은, 제 1 중공을 가지면서 상기 제 1 중공 내에 상기 제 1 렌즈군을 수용하는 제 1 관체; 제 2 중공을 가지면서 상기 제 2 중공 내에 상기 제 2 렌즈군을 수용하는 제 2 관체; 일단은 상기 제 1 관체의 일단이 끼움 결합되고, 다른 일단은 상기 제 2 관체의 일단이 끼움 결합되어 양자를 결합시키는 연결체; 제 3 중공을 가지면서 상기 제 3 중공 내에 상기 제 3 렌즈군을 수용하며, 일단이 상 기 제 2 관체의 다른 일단과 나사결합되는 제 3 관체; 상기 제 4 렌즈군이 결합된 보조 관체; 및 제 4 중공을 가지면서, 일단은 상기 제 3 관체의 다른 일단과 나사 결합되고, 다른 일단에는 상기 보조 관체가 나사 결합되어 수용되는 제 4 관체를 구비할 수 있다.
그리고, 상기 제 2 관체 내지 제 4 관체, 연결체, 및 보조관체는 상기 케이스에 내장됨이 바람직하며, 상기 케이스는 통상의 총 형상으로 손잡이와 부리를 갖는 구조를 가지며, 상기 부리에 상기 렌즈 모듈이 대응되어 구성될 수 있다.
그리고, 상기 광원 모듈은, 일단은 정렬되게 커팅되고 다른 일단은 상기 렌즈 모듈쪽으로 연장된 광섬유 다발을 수용하는 홀더; 중공을 가지며, 상기 홀더를 일단에 삽입하고, 상기 홀더가 삽입되는 위치에 나사가 설치되어 상기 나사 조임으로 상기 홀더를 고정하는 고정 케이스; 및 상기 고정 케이스의 다른 일단에 상기 홀더를 향하여 광을 조사하도록 설치된 광원을 구비함이 바람직하다.
이하, 본 발명에 따른 무한초점 광학 렌즈 및 그를 이용한 귀 내시경의 바람직한 실시예에 대하여 첨부 도면을 참조하여 설명한다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 무한초점 광학 렌즈는 4 군의 렌즈로 구성된다.
4 군의 렌즈는 동일 광축 상에 정렬된 제 1 군 내지 제 4 군의 렌즈로 구분되며, 제 1 군의 렌즈는 제 1 렌즈(G1)와 제 2 렌즈(G2)가 조합되고, 제 2 군의 렌즈는 제 3 렌즈(G3)와 제 4 렌즈(G4)가 조합되며, 제 3 군의 렌즈는 제 5 렌즈(G5)를 포함하고, 제 4 군의 렌즈는 제 6 렌즈(G6)와 제 7 렌즈(G7)가 조합된다.
여기에서 무한초점을 구현하기 위하여 상기 각 렌즈들의 굴절률은 상기 제 1 렌즈로부터 상기 제 7 렌즈의 순서대로 1.80420, 1.80420, 1.84666, 1.48749, 1.51680, 1.51680, 1.80518로 설계되며, 상기 각 렌즈들의 분산도는 제 1 렌즈로부터 상기 제 7 렌즈의 순서대로 46.50, 46.50, 23.83, 70.44, 64.20, 64.20, 25.46으로 설계됨이 바람직하고, 상기 굴절률과 상기 분산도는 제작자의 의도에 따라 각각 5 퍼센트 내의 가변 범위로 설계 변경될 수 있다.
그리고, 상기 각 렌즈들의 재질과 반경 및 렌즈 간의 거리는 상기 굴절률과 분산도를 고려하여 무한 초점이 구현되도록 제작자의 의도에 따라 임의로 조정될 수 있다.
상기한 4 군의 렌즈에서 제 1 군의 렌즈는 대물렌즈 역할을 하는 것이고, 제 4 군의 렌즈는 대안렌즈는 대안렌즈 역할을 하는 것이며, 제 2 군의 렌즈 및 제 3 군의 렌즈는 상보 조합에 따라 제 1 군의 렌즈를 통하여 투사되는 이미지를 제 4 군의 렌즈로 전달하는 역할을 하거나 또는 제 2 군의 렌즈로부터 제공되는 광을 제 1 군의 렌즈로 전달하는 역할을 한다.
그리고, 제작자의 필요에 따라 제 1 군의 렌즈 전면에 프리즘(P)이 추가로 설치될 수 있으며, 프리즘(P)은 피사체의 해상도를 보완하는 기능을 수행한다.
상기한 도 1의 4 군의 렌즈는 렌즈 모듈에 수용되어 귀 내시경에 이용될 수 있다.
구체적으로, 도 2 및 도 3을 참조하면, 귀 내시경(30)은 렌즈 모듈(5)이 부리와 손잡이를 갖는 케이스(32)에 조립되는 구성을 가지며, 렌즈 모듈(5)의 광축에 연장된 위치에 촬상 소자(40)가 케이스(32) 내에 탑재되며, 촬상소자(40)에 인접하게 광원 모듈(50)이 케이스(32) 내에 탑재된다.
먼저, 렌즈 모듈(5)의 구성을 도 2 내지 도 5를 참조하여 살펴보면, 렌즈 모듈(5)은 제 1 관체 내지 제 4 관체, 연결체, 및 보조관체로 구성된다.
제 1 관체(10)는 각각의 서로 다른 내부 직경을 갖는 제 1 내지 제 3 서브관체(10a, 10b, 10c)가 조립되어 제 1 중공을 이루도록 구성된다. 구체적으로, 제 3 서브관체(10c)가 제 1 관체(10)의 외벽을 이루며, 제 2 서브관체(10b)는 제 3 서브관체(10c) 보다 길이가 길면서 제 3 서브관체(10c)의 내부 직경과 동일한 외경을 가져서 제 3 서브관체(10c)의 내부에 끼워지고, 제 1 서브관체(10a)는 제 2 서브관체보다 길이가 짧으면서 제 2 서브관체(10b)의 내부 직경과 동일한 외경을 가져서 제 2 서브관체(10b) 내부에 끼워진다. 여기에서, 제 2 서브관체(10b)의 일단부에 제 1 군의 렌즈(G1, G2)가 결합되며, 제 2 서브관체(10b)의 타단은 제 1 서브관체(10a) 및 제 3 서브관체(10c)의 대응되는 단부와 정렬되어서 연결체(12)에 삽입된다. 제 1 서브관체(10a)와 제 3 서브관체(10c)는 사이에 개재되는 제 2 서브관체(10b)를 지지하면서 연결체(12)와 결합된 상태를 상보적으로 보완하는 기능을 갖는다.
연결체(12)는 양단의 제 1 관체(10)와 제 2 관체(14)를 고정하여 연결하는 기능을 수행하며, 이를 위하여 양단에서 결합되는 두 관체(10, 14)의 삽입되는 깊이를 조절하기 위한 턱이 형성되고, 이 턱은 양단에 삽입되는 제 1 관체(10) 및 제 2 관체(14)의 두께에 대응되도록 형성된다. 또한, 연결체(12)는 후술되는 바와 같 이 케이스(32)의 부리 부분 단부에 삽입되기 위하여 그와 대응되는 크기와 형상으로 외벽이 형성되고, 케이스(32)의 부리 내부에 걸림을 위한 걸림턱(12a)이 외벽에 형성됨이 바람직하다.
그리고, 제 2 관체(14)는 제 2 중공을 가지면서 상기 제 2 중공 내에 상기 제 2 렌즈군(G3, G4)을 수용한다. 구체적으로, 일단이 연결체(12)의 내벽에 대응되는 형상을 가지며, 다른 일단에는 제 3 관체(16)와 결합을 위한 턱(14a) 및 나사부(14b)가 형성됨이 바람직하다.
그리고, 제 3 관체(16)는 제 3 중공을 가지면서 상기 제 3 중공 내에 제 3 렌즈군(G5)을 수용하며, 일단에 제 2 관체(14)와 나사 결합을 위한 나사부(16a)가 형성되고 다른 일단에 후술되는 제 4 관체(18)와 나사 결합을 위한 나사부(16b)가 형성됨이 바람직하다.
그리고, 제 4 관체(18)는 제 4 중공을 가지면서 일단에 제 3 관체(16)와 나사결합을 위한 나사부(18a)가 형성되고, 다른 일단은 케이스(32) 및 보조관체(20)와 결합을 위한 결합부(18b)가 구성된다. 여기에서 결합부(18b)에는 케이스(32)에 구성 가능한 소정 나사부와 결합하기 위한 외벽의 나사부(18c) 그리고 보조관체(20)를 중공과 동축을 갖도록 수용하기 위하여 내벽에 형성된 나사부(18d)가 형성된다.
여기에서 보조관체(20)는 제 4 관체(18)의 나사부(18d)에 삽입되기 위한 나사부가 외벽에 형성되며, 내부에 제 4 렌즈군(G6, G7)을 수용한 구조를 갖는다.
상기한 렌즈 모듈(5)은 도 4와 같이 조립되며, 그 결과 제 1 관체(10)의 일 부를 제외한 나머지 부분이 케이스(32) 내에 탑재된다.
그리고, 렌즈모듈(5)의 제 1 중공 내지 제 4 중공으로 이어지는 광축의 연장선에 촬상 소자(40)가 케이스(32) 내에 설치되며, 촬상 소자(40)는 렌즈 모듈(5)의 접안 렌즈 즉 제 4 렌즈군(G6, G7)이 설치된는 위치에 인접하게 설치됨이 바람직하다.
한편, 촬영을 위한 조명을 제공하는 광원 모듈(50)이 도 6과 같이 구성되고, 광원 모듈(50)에 연장된 광섬유가 렌즈 모듈(5)쪽으로 연장되어 구성될 수 있으며, 먼저 광원 모듈(50)은 광섬유 다발(56)을 내부에 수용한 홀더(54)를 가지며, 홀더(54)는 일단으로 광섬유 다발(56)이 렌즈 모듈(5)쪽으로 연장되게 구성되고 다른 일단은 광섬유 다발(56)이 정렬되도록 커팅된 상태로 구성된다. 그리고, 상기한 홀더(54)는 중공을 갖는 고정케이스(52)에 소정 깊이 삽입되며, 고정 케이스(52)는 홀더(54)가 삽입되는 소정 위치에 나사(59)가 설치되어 홀더(54)의 측벽을 누르도록 구성된다. 그리고, 고정케이스(52)의 다른 일단에는 발광다이오드와 같은 광원(58)이 광을 조사하도록 설치된다.
그에 따라서, 광원(58)에서 조사된 광이 광섬유 다발(56)을 따라 렌즈 모듈(5) 쪽으로 전달되며, 상기 방식과 같이 광이 제공됨으로써 피사체의 영상이 촬상소자(40)에서 센싱될 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 귀 내시경(30)은 전원을 공급받기 위한 전선(70)이 손잡이 쪽에 연결되도록 구성됨이 바람직하고, 전원의 스위칭을 위하여 마그네틱 스위치(60)가 구성됨이 바람직하다. 즉, 마그네틱 스위치(60)에 의하여 전원이 촬상 소자(40) 및 광원 모듈(50) 등에 공급되는 것이 스위칭 될 수 있다.
마그네틱 스위치(60)는 자력에 의하여 온오프동작을 수행하는 부품이므로, 이를 동작시키기 위한 영구자석 또는 전자석이 손잡이 거치 부분에 구성됨이 바람직하다. 상기 마그네틱 스위치(60)의 구성에 의하여, 귀 내시경(30)이 사용되지 않고 놓여질 때 전원 공급이 턴오프되고, 귀 내시경(30)이 사용될 때 전원 공급이 턴온될 수 있다.
본 발명에 의하면, 최적의 초점으로 의사가 환자의 귀 내부와 같은 환부를 모니터링할 수 있으며, 상기한 최적의 초점 상태에서 조명을 제공받음으로써 양질의 영상을 모니터링할 수 있다.
또한, 온오프가 자동으로 이루어지도록 마그네틱 스위치가 구성됨으로써 의사가 진료하는데 사용상 편리함을 제공할 수 있다.

Claims (8)

  1. 삭제
  2. 통상의 전원을 공급받아서 동작되는 귀 내시경에 있어서,
    4 군의 렌즈를 포함하면서 직선 광축을 보장하는 렌즈 모듈;
    상기 전원의 공급에 의하여 상기 렌즈 모듈로 광섬유를 이용하여 조사광을 제공하는 광원 모듈;
    상기 렌즈 모듈의 직선 광축 연장위치에 배치되고, 상기 전원의 공급에 의하여 상기 렌즈 모듈을 통하여 투영된 이미지를 촬영하는 촬상 소자; 및
    상기 전원의 공급을 제어하는 스위치;를 구비하며,
    상기 광원모듈, 촬상소자 및 스위치는 케이스에 내장되고, 상기 렌즈 모듈은 일단이 삽입되게 구성되되,
    상기 렌즈 모듈은, 제 1 렌즈와 제 2 렌즈가 조합된 제 1 군의 렌즈;
    제 3 렌즈와 제 4 렌즈가 조합된 제 2 군의 렌즈;
    제 5 렌즈를 갖는 제 3 군의 렌즈; 및
    제 6 렌즈와 제 7 렌즈가 조합된 제 4 군의 렌즈;를 포함하며,
    상기 각 렌즈들의 굴절률은 상기 제 1 렌즈로부터 상기 제 7 렌즈의 순서대로 1.80420, 1.80420, 1.84666, 1.48749, 1.51680, 1.51680, 1.80518로 정의되며, 상기 각 렌즈들의 분산도는 제 1 렌즈로부터 상기 제 7 렌즈의 순서대로 46.50, 46.50, 23.83, 70.44, 64.20, 64.20, 25.46으로 정의되고, 상기 굴절률과 상기 분산도는 각각 5 퍼센트 내의 가변 범위로 적용됨을 특징으로 하는 귀 내시경.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 스위치는 마그네틱 스위치로 구성됨을 특징으로 하는 귀 내시경.
  4. 삭제
  5. 제 2 항에 있어서, 상기 렌즈 모듈은,
    제 1 중공을 가지면서 상기 제 1 중공 내에 상기 제 1 렌즈군을 수용하는 제 1 관체;
    제 2 중공을 가지면서 상기 제 2 중공 내에 상기 제 2 렌즈군을 수용하는 제 2 관체;
    일단은 상기 제 1 관체의 일단이 끼움 결합되고, 다른 일단은 상기 제 2 관체의 일단이 끼움 결합되어 양자를 결합시키는 연결체;
    제 3 중공을 가지면서 상기 제 3 중공 내에 상기 제 3 렌즈군을 수용하며, 일단이 상기 제 2 관체의 다른 일단과 나사결합되는 제 3 관체;
    상기 제 4 렌즈군이 결합된 보조 관체; 및
    제 4 중공을 가지면서, 일단은 상기 제 3 관체의 다른 일단과 나사 결합되고, 다른 일단에는 상기 보조 관체가 나사 결합되어 수용되는 제 4 관체를 구비함을 특징으로 하는 귀 내시경.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 2 관체 내지 제 4 관체, 연결체, 및 보조관체는 상기 케이스에 내장됨을 특징으로 하는 귀 내시경.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 케이스는 통상의 총 형상으로 손잡이와 부리를 갖는 구조를 가지며, 상기 부리에 상기 렌즈 모듈이 대응되어 구성됨을 특징으로 하는 귀 내시경.
  8. 제 5 항에 있어서, 상기 광원 모듈은,
    일단은 정렬되게 커팅되고 다른 일단은 상기 렌즈 모듈쪽으로 연장된 광섬유 다발을 수용하는 홀더;
    중공을 가지며, 상기 홀더를 일단에 삽입하고, 상기 홀더가 삽입되는 위치에 나사가 설치되어 상기 나사 조임으로 상기 홀더를 고정하는 고정 케이스; 및
    상기 고정 케이스의 다른 일단에 상기 홀더를 향하여 광을 조사하도록 설치된 광원을 구비함을 특징으로 하는 귀 내시경.
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