KR101512110B1 - 다중 각도 후시 내시경 및 그 작동 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 후시 내시경은 제1 단부와 제2 단부 및 상기 제1 단부와 상기 제2 단부 사이에 위치한 공동을 구비하는 강성 섹션을 포함한다. 상기 강성 섹션은 길이 방향 길이를 갖고, 길이 방향 축(LAR)을 형성한다. 상기 후시 내시경은 근위 단부와 원위 단부를 구비하고, 상기 근위 단부가 상기 강성 섹션의 제2 단부와 커플링되는 연성 섹션; 및 제1 단부와 제2 단부 및 상기 제1 단부와 상기 제2 단부 사이에 위치한 공동을 구비하고, 상기 제2 단부가 상기 연성 섹션의 원위 단부와 커플링되는 촬상 유닛을 더 포함한다. 상기 후시 내시경의 대물렌즈 어셈블리는 상기 촬상 유닛의 공동 내에 위치하는 상보 다중대역 대역통과 필터(CMBF) 쌍을 포함한다. 상기 CMBF는 자신을 통과하는 시준된 영상 광선들을 필터링하여 필터링된 영상 광선들을 출력한다. 카메라 또는 검출기는 상기 필터링된 영상 광선들을 수신하여 입체 촬상을 위한 대응하는 비디오 정보를 형성한다.

Description

다중 각도 후시 내시경 및 그 작동 방법{MULTI-ANGLE REAR-VIEWING ENDOSCOPE AND METHOD OF OPERATION THEROF}

본 출원은 2011년 9월 27일 출원된 미국 특허 가출원 일련번호 61/539,842의 우선권을 주장하는바, 상기 가출원은 참조를 통해 본원에 그대로 병합된다.

본원에 개시된 발명은 NASA 계약 하의 연구를 수행 하는 중에 이뤄졌고, 계약자가 권리를 보유할 것을 선택한 공법(Public Law) 96-517(35 USC 202)의 규정의 적용을 받는다.

또한, 다음의 특허들 또는 특허 출원들은 각각 참조를 통해 본원에 그대로 병합된다.

(1) 2006년 4월 25일 출원되어 2009년 10월 13일 Shahinian에 허여된 "Remote Manipulator with Eyeballs"라는 명칭의 미국 특허 번호 7,601,119 B2;

(2) 2008년 12월 18일 Manohara 등이 출원한 "Endoscope and System and Method of Operation thereof"이라는 명칭의 미국 특허 출원 공개 번호2009/0187072 A1;

(3) 2010년 11월 15일 Shahinian 등이 출원한 "Stereo Imaging Miniature Endoscope with Single Imaging Chip and Conjugated Multi-Bandpass Filters"라는 명칭의 미국 특허 출원 공개 번호 2011/0115882 A1; 및

(4) 2011년 9월 27일자 미국 특허 가출원 일련번호 61/539,808에 대한 우선권을 주장하면서 2012년 9월 27일 Shahinian 등이 출원하여 미국 특허 출원 공개 번호 제2014/0085420호로서 공개된 "Programmable Spectral Source and Design Tool for 3D Imaging Using Complementary Bandpass Filters"라는 명칭의 미국 특허 출원 일련번호 13/628788.

본 시스템은 전체적으로 의료용 촬상 시스템(medical imaging system) 및 그 작동 방법에 관한 것으로, 상세하게는 프런트 뷰(front view) 및 리어 뷰(rear view)를 제공할 수 있는 조절 가능한 시야각을 갖는 내시경 시스템 및 그 작동 방법에 관한 것이다.

최소 침습 처치(minimally invasive procedure)는 일반적으로 예컨대 개복 수술과 같은 전통적 개방 처치들보다 덜 침습적인 외과적 처치와 기타 처치를 포함할 수 있다. 일반적인 최소 침습 수술(MIS) 처치는 개구부 또는 절개부를 통해 삽입될 수 있는 하나 이상의 내시경 기구들 및 수술 부위(surgical area or field)를 관찰하는 내시경을 조작하는 것을 포함한다.

최소 침습 내시경(또는 복강경) 수술 중에, 외과 의사들은 일반적으로 내시경을 사용하여 수술 부위를 봄으로써 수술 부위에 있는 해부학적 구조들의 명료한 뷰를 획득한다. 최소 침습 수술이 일반적으로 작은 개구부 또는 절개부를 통해 수행되기 때문에, 외과 의사들은 수술 부위를 직접 볼 수 없고, 그 대신에 수술 부위의 영상을 제공하는 내시경에 의존하여야 한다. 내시경이 통과하는 작은 개구부 또는 절개부가 일반적으로 10센트 동전(dime) 정도의 크기이기 때문에, 수술 부위 내에서의 내시경의 작동 범위는 일반적으로 제한적이다. 또한, 대부분의 내시경들이 일반적으로 리어 뷰가 아니라 직시선(forward line-of-sight) 영상을 제공하기 때문에, 외과 의사는 최소 침습 수술 동안 수술 부위의 훼손된 뷰에 의존할 수밖에 없을 수 있다.

내시경들에 있어서, 이러한 장치들은 일반적으로 2가지 타입, 즉 고정(또는 경성) 내시경(fixed or rigid type)과 연성 내시경(flexible type)으로 구분된다. 고정 내시경은 일반적으로 고정된 몸체 부분을 포함하고, 연성 내시경은 연성 몸체 부분을 포함한다.

일반적인 고정 내시경에 있어서, 본 타입의 내시경에 장착된 촬상(viewing) 부분(실시간 영상을 얻는데 사용됨)은 리어 뷰(내시경의 손잡이 쪽을 향한 뷰)가 아니라 프런트 뷰만을 제공한다. 따라서 일반적인 고정 내시경은 수술 부위의 프런트 뷰만을 제공할 수 있다. 그러므로 수술 부위의 리어 뷰를 얻기 위해서는, 다른 절개부를 통해 다른 내시경을 삽입하는 것이 필요할 수 있다. 그러나 다른 절개부를 절개한다는 것은 항상 가능한 것이 아니고, 환자 및 수행할 수술에 해로운 영향을 미칠 수도 있다. 예컨대, 두개 수술(cranial surgery) 중에는 리어 뷰를 얻기 위해 제2 고정 내시경을 사용하는 것이 곤란하거나 불가능하다. 또한, 종래의 연성 내시경은 일반적으로 큰 곡률 반지름의 굴곡(bend)들만을 제공하기 때문에 두개 수술에 부적절하다.

또한, 연성 내시경에 있어서, 본 내시경이 촬상 부분을 이동시키도록 조작될 수 있기는 하지만, 촬상 부분이 위치하는 장소 및 촬상 부분이 가리키는 방향을 결정하기가 어렵다. 따라서 연성 내시경의 시야 방향을 결정하기가 어렵고, 그에 따라 수술 부위에 대한 공간 정위(spatial orientation)를 결정하기가 어렵다. 또한, 종래의 연성 내시경이 굴곡들을 형성하도록 조작될 수는 있지만, 그 굴곡들이 큰 곡률 반지름의 굴곡들이어서 두개 수술 처치에는 부적절하다. 따라서 연성 내시경은 수술을 하는 중에 수술 부위를 보기에는 적합하지 않을 수 있다.

그러므로 수술 부위의 리어 뷰를 제공할 수 있는 내시경에 대한 필요성이 존재한다. 본 발명의 시스템들, 방법들, 장치들, 및 기구들(이하, 문맥상 달리 지시하지 않는 한 시스템이라 함)의 한 가지 목적은 종래의 시스템들 및 기구들의 단점들을 극복하는 것이다.

일 예시적 실시예에 따라, 의료용 촬상 장치는 내시경을 포함할 수 있고, 상기 내시경은 마주보는 제1 단부와 제2 단부를 구비하며 또한 상기 제1 단부와 상기 제2 단부 사이에 위치한 개구부를 구비하고, 길이 방향 축을 형성하는 강성 섹션; 상기 강성 섹션의 제1 단부와 커플링되고, 사용자가 붙잡기 적합한 제1 및 제2 가위형(scissor-type) 손잡이들을 구비하는 손잡이 부분; 및 영상 캡처 장치를 구비하고, 상기 강성 섹션의 제2 단부에 위치하며, 상기 가위형 손잡이들 중의 하나에 대한 상기 가위형 손잡이들 중의 다른 하나의 변위가 상기 영상 캡처 장치의 시야 방향의 변화를 일으키도록 상기 가위형 손잡이들 중의 제1 손잡이와 커플링되는 베이스 부분을 포함한다.

상기 내시경의 근위 단부에 있는 상기 가위형 손잡이들에 추가하여 또는 그들을 대체하여, 조작자가 조이스틱을 움직이는 것에 응하여 내시경의 원위 단부의 이동을 제공하도록 액추에이터를 제어하는 조이스틱과 같은 임의의 다른 적절한 이동 수단이 사용될 수도 있다. 상기 조이스틱은 상기 내시경의 근위 단부에 있을 수 있고/있거나 상기 내시경의 액추에이터와 무선으로 연결될 수 있다.

본 시스템의 일 양태에 따라, 제1 단부와 제2 단부 및 상기 제1 단부와 상기 제2 단부 사이에 위치한 공동을 구비하고, 길이 방향 길이를 가지며, 길이 방향 축(LAR)을 형성하는 강성 섹션; 근위 단부와 원위 단부를 구비하고, 상기 근위 단부가 상기 강성 섹션의 제2 단부와 커플링되는 연성 섹션; 제1 단부와 제2 단부 및 상기 제1 단부와 상기 제2 단부 사이에 위치한 공동을 구비하고, 상기 제2 단부가 상기 연성 섹션의 원위 단부와 커플링되는 촬상 유닛; 상기 촬상 유닛의 공동 내에 위치해서 자신을 통과하는 시준된 영상 광선들(collimated image rays)을 필터링하여 필터링된 영상 광선들(filtered image rays)을 출력하는 상보 다중대역(예컨대, 삼중) 대역통과 필터(complementary multiband bandpass filter)(CMBF) 쌍을 포함하는 대물렌즈 어셈블리; 및 상기 필터링된 영상 광선들을 수신하여 입체 촬상을 위한 대응하는 비디오 정보를 형성하는 카메라;를 포함하는 후시 내시경(rear-viewing endoscope)이 개시된다.

상기 대물렌즈 어셈블리가 제1 렌즈 그룹을 포함할 수 있는 것이 가능한데, 이때 상기 CMBF 쌍을 통과하는 상기 시준된 영상 광선들은 상기 제1 렌즈 그룹에 의해 시준된다. 또한, 상기 CMBF 쌍을 통과하는 상기 시준된 영상 광선들은 임계 입사각(TAOI) 값 이하의 최소 입사각(AOI)을 가질 수 있다. 또한, 상기 TAOI는 25도의 값을 가질 수 있다. 또한, 상기 대물렌즈 어셈블리는 상기 CMBF 쌍으로부터 상기 필터링된 영상 광선들을 수신하여 상기 필터링된 영상 광선들을 촬상 평면에 포커싱(focusing)하는 제2 렌즈 그룹을 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 카메라는 상기 촬상 평면에 포커싱된 상기 필터링된 영상 광선들을 검출하여 대응하는 입체 영상 정보를 형성하는 검출기 어레이를 상기 촬상 평면에 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 CMBF 쌍이 상기 제2 렌즈 그룹의 렌즈의 표면에 및/또는 상기 제1 렌즈 그룹과 상기 제2 렌즈 그룹 사이에 위치한 이중 조리개 렌즈(dual aperture lens)에 형성될 수 있는 것이 가능한데, 이때 우측 조리개는 우측 CMBF를 구비하고, 좌측 조리개는 좌측 CMBF를 구비하며, 우측 CMBF는 좌측 CMBF의 상보물(complement)이다.

본 시스템의 다른 양태에 따라, 피사체의 입체 영상들을 캡처하는 후시 내시경을 형성하는 방법이 제공되는데, 상기 방법은 제1 단부와 제2 단부 및 상기 제1 단부와 상기 제2 단부 사이에 위치한 공동을 구비하고, 길이 방향 길이를 가지며, 길이 방향 축(LAR)을 형성하는 강성 섹션을 얻는 동작; 연성 섹션을 상기 강성 섹션과 커플링하는 동작; 제1 단부와 제2 단부 및 상기 제1 단부와 상기 제2 단부 사이에 위치한 공동을 구비하는 촬상 유닛을 상기 연성 섹션과 커플링하는 동작; 자신에 입사하는 영상 광선들을 필터링하여 대응하는 필터링된 영상 광선들을 출력하도록 구성되는 상보 다중대역 대역통과 필터(CMBF) 쌍을 포함하는 대물렌즈 어셈블리를 상기 촬상 유닛의 상기 공동 내에 배치하는 동작; 및 센서 어레이를 구비하는 카메라를 상기 공동에서 상기 CMBF 쌍의 제1 측에 배치하는 동작 중의 하나 이상의 동작들을 포함할 수 있다.

상기 방법은 제1 및 제2 렌즈 그룹들을 상기 대물렌즈 어셈블리에서 상기 CMBF 쌍의 서로 마주한 측들 부근에 배치하는 동작을 더 포함할 수 있는데, 이때 상기 제1 렌즈 그룹은 자신을 통과하는 영상 광선들을 시준하여 시준된 영상 광선들을 상기 CMBF 쌍에 제공하도록 구성된다. 또한, 상기 제1 렌즈 그룹은 상기 시준된 영상 광선들이 임계 입사각(TAOI) 값 이하의 최소 입사각(AOI)을 갖도록 구성될 수 있다. 상기 TAOI 값은 25도일 수 있다. 그러나 다른 값들 및/또는 범위들도 가능하다. 또한, 상기 제2 렌즈 그룹이 상기 CMBF 쌍으로부터 출력되는 상기 필터링된 영상 광선들을 수신하고; 상기 필터링된 영상 광선들을 상기 카메라의 상기 센서 어레이에 포커싱하도록 구성될 수 있는 것이 가능하다. 또한, 상기 카메라는 상기 센서 어레이에 포커싱된 상기 영상 광선들을 처리하여 대응하는 입체 영상 정보를 형성하도록 구성될 수 있다. 상기 방법은 상기 CMBF 쌍을 상기 제2 렌즈 그룹의 렌즈의 표면에 형성하는 동작, 및/또는 제한 조리개 부분(limiting aperture portion)을 상기 제1 렌즈 그룹과 상기 제2 렌즈 그룹 사이에 배치하는 동작, 및 상기 CMBF 쌍을 상기 제한 조리개의 표면에 형성하는 동작을 더 포함할 수 있다.

본 시스템의 또 다른 양태에 따라, 제1 렌즈 그룹과 제2 렌즈 그룹 및 상기 제1 렌즈 그룹과 상기 제2 렌즈 그룹 사이에 위치한 상보 다중대역 대역통과 필터(CMBF) 쌍을 구비하는 대물렌즈 어셈블리, 제한 조리개, 및 센서 어레이를 구비하는 카메라를 포함하는 후시 내시경을 사용하여 피사체의 입체 영상들을 캡처하는 방법이 개시되는데, 상기 방법은 상기 제1 렌즈 그룹이 상기 피사체의 영상 광선들을 수신하는 동작; 상기 제1 렌즈 그룹이 상기 수신된 영상 광선들을 시준하여 시준된 영상 광선들을 형성하는 동작; 상기 시준된 영상 광선들을 상기 CMBF 쌍에 제공하는 동작; 상기 CMBF 쌍이 상기 시준된 영상 광선들을 필터링하여 대응하는 필터링된 영상 광선들을 형성하고, 상기 제2 렌즈 그룹이 상기 필터링된 영상 광선들을 상기 카메라의 상기 센서 어레이에 포커싱하는 동작; 및 상기 카메라의 상기 센서 어레이가 상기 포커싱된 영상 광선들을 감지하여 대응하는 입체 영상 정보를 형성하는 동작 중의 하나 이상의 동작들을 포함할 수 있다.

상기 방법에 따르면, 상기 CMBF 쌍에 제공되는 상기 시준된 영상 광선들은 임계 입사각(TAOI) 값 이하의 최소 입사각(AOI)을 가질 수 있다. 또한, 상기 TAOI 값은 25도일 수 있다. 상기 방법은 상기 제한 조리개가 상기 시준된 영상 광선들의 강도 레벨을 제어하는 동작을 더 포함할 수 있다.

첨부 도면들을 참조하여 본 발명을 더욱 상세히 예시적으로 설명하기로 한다. 첨부 도면들 중에서,
도 1은 본 시스템의 실시예들에 따른 내시경의 측면도를 나타내고;
도 2는 도 1에 도시된 본 시스템의 실시예들에 따른 내시경의 개략적인 블록도이며;
도 3A는 본 시스템의 실시예들에 따른 내시경의 일부의 측면도이고;
도 3B는 본 시스템의 실시예들에 따른 내시경의 일부의 측면도이며;
도 3C는 본 시스템의 실시예들에 따른 내시경의 일부의 측면도이고;
도 3D는 도 3C에 도시된 본 시스템의 실시예들에 따른 내시경의 일부의 측면도이며;
도 3E는 도 3C에 도시된 본 시스템의 실시예들에 따른 내시경의 일부의 다른 측면도이고;
도 4A는 본 시스템의 실시예들에 따른 링크 쌍의 사시도이며;
도 4B는 중립 위치에 있는 본 시스템의 실시예들에 따른 링크 쌍의 사시도이고;
도 4C는 본 시스템의 실시예들에 따른 링크 쌍의 정면도이며;
도 4D는 본 시스템의 실시예들에 따른 링크 쌍의 평면도이고;
도 4E는 도 4B의 본 시스템의 실시예들에 따른 링크 쌍의 분해 사시도이며;
도 4F는 도 4B의 본 시스템의 실시예들에 따른 링크 쌍의 분해 정면도이고;
도 4G는 도 4B의 본 시스템의 실시예들에 따른 링크 쌍의 분해 측면도이며;
도 4H는 본 시스템의 실시예들에 따른 제2 링크의 측면 사시도이고;
도 4I는 도 4F의 4I-4I 선을 따라 취한 본 시스템의 실시예들에 따른 제2 링크(411B)의 평면도이며;
도 4J는 본 시스템의 실시예들에 따른 링크 쌍(411)의 저면도이고;
도 4K는 본 시스템의 실시예들에 따른 또 다른 링크 쌍의 정면도이며;
도 5A는 본 시스템의 실시예들에 따른 링크 쌍의 분해 사시도이고;
도 5B는 도 5A의 본 시스템의 실시예들에 따른 링크 쌍의 분해 정면도이며;
도 5C는 도 5A의 본 시스템의 실시예들에 따른 링크 쌍의 분해 측면도이고;
도 6은 본 시스템의 실시예들에 따른 내시경의 일부의 측면도이며;
도 7은 본 시스템의 실시예들에 따른 내시경의 일부의 측면도이고;
도 8은 본 시스템의 실시예들에 따른 내시경의 일부의 측면도이며;
도 9A는 본 시스템의 실시예들에 따른 링크 쌍의 일부의 측면도이고;
도 9B는 90도 회전한 본 시스템의 실시예들에 따른 링크 쌍의 일부의 측면도이며;
도 9C는 45도 회전한 본 시스템의 실시예들에 따른 링크 쌍의 일부의 측면도이고;
도 10A는 본 시스템의 실시예들에 따른 내시경(1000)의 일부의 부분 절단 사시도이며;
도 10B는 본 시스템의 실시예들에 따른 내시경의 일부의 절단 측면도이고;
도 10C는 10C-10C 선을 따라 취한 본 시스템의 실시예들에 따른 내시경의 CMBF 쌍의 정면도이며;
도 10D는 본 시스템의 실시예들에 따른 다른 CMBF 쌍의 정면도이고;
도 10E는 본 시스템의 실시예들에 따른 이상적인 상보 삼중대역 대역통과 CMBF 쌍에 의한 광 투과의 스펙트럼 선도이며;
도 11은 본 시스템의 실시예들에 따른 내시경 시스템에서 수행되는 과정을 나타낸 흐름도이고;
도 12는 본 시스템의 실시예들에 따른 렌즈 어레이의 절단 측면도이며;
도 13A는 80도 FOV를 갖는 본 시스템의 실시예들에 따른 렌즈 어레이의 광선 트레이스(light ray trace)이고;
도 13B는 80도 FOV를 갖는 렌즈 어레이에 대한 구형파(square wave) MTF 대 공간 주파수(spatial frequency)의 그래프의 스크린샷(screenshot)이며;
도 13C는 80도 FOV를 갖는 렌즈 어레이에 대한 상대 조도 대 Y 필드(Y field)의 그래프의 스크린샷이고;
도 14A, 도 15A, 도 16A, 도 17A, 도 18A, 및 도 19A는 본 시스템의 실시예들에 따른 100도 FOV 렌즈, 120도 FOV 렌즈, 130도 FOV 렌즈, 140도 FOV 렌즈, 150도 FOV 렌즈, 및/또는 160도 FOV 렌즈의 광선 트레이스들을 각각 나타내며;
도 14B, 도 15B, 도 16B, 도 17B, 도 18B, 및 도 19B는 본 시스템의 실시예들에 따른 100도 FOV 렌즈, 120도 FOV 렌즈, 130도 FOV 렌즈, 140도 FOV 렌즈, 150도 FOV 렌즈, 및/또는 160도 FOV 렌즈에 대한 구형파 MTF 대 공간 주파수의 그래프들을 각각 나타내고;
도 14C, 도 15C, 도 16C, 도 17C, 도 18C, 및 도 19C는 본 시스템의 실시예들에 따른 100도 FOV 렌즈, 120도 FOV 렌즈, 130도 FOV 렌즈, 140도 FOV 렌즈, 150도 FOV 렌즈, 및/또는 160도 FOV 렌즈에 대한 상대 조도 대 Y 필드의 그래프들을 각각 나타내며;
도 20은 본 시스템의 실시예들에 따른 시스템의 일부를 나타내고;
도 21은 촬상 유닛을 위치시키도록 액추에이터를 제어하는데 사용되는 코드의 일부를 나타낸다.

특정의 대표적인 실시예들에 관한 이후의 설명은 본질상 단지 예시적인 것에 불과하지, 결코 본 발명이나 그 적용 및 용도를 한정하려는 의도의 것들이 아니다. 본 시스템들 및 방법들의 실시예들에 관한 이후의 상세한 설명에서는, 그 일부를 이루는 첨부 도면들을 참조하는바, 그 첨부 도면들에는 본원에 기술되는 시스템들 및 방법들을 실시할 수 있는 특정 실시예들이 실례로 도시되어 있다. 그러한 실시예들은 당업자가 곧 개시되는 시스템들 및 방법들을 실시하기 충분할 정도로 상세히 설명되어 있는바, 다른 실시예들이 사용될 수도 있고, 본 시스템의 사상 및 범위를 벗어남이 없이 구조적 및 논리적 변경들이 이뤄질 수도 있다는 것을 이해하여야 할 것이다.

따라서 이후의 상세한 설명은 한정적인 의미로 받아 들여져서는 안 되고, 본 시스템의 범위는 오직 첨부된 특허 청구 범위에 의해서만 정해진다. 본원의 도면들에 있는 도면 부호들의 맨 앞자리 숫자는 일반적으로 도면 번호와 일치한다. 또한, 명료화를 위해, 특정 특징들의 상세한 설명들은 그들이 당업자에게 명백한 경우에는 본 시스템의 설명을 불명료하게 하지 않도록 논의되지 않을 것이다.

일 실시예에 있어서, 수술 시간을 단축시킬 수 있는 내시경 처치를 표준화하기 위해 기관(organ)을 포함할 수 있는 수술 부위를 후시 내시경을 사용하여 체계적으로 보기 위한 시스템, 장치, 기구, 및/또는 방법이 제공된다. 따라서 의료 비용 및 수술 시간이 감소할 수 있고, 치료의 질이 향상될 수 있다.

본 시스템의 실시예들에 따른 내시경(100)의 측면도가 도 1에 도시되어 있다. 연장 섹션(또는 배럴 섹션)(102)은 근위 단부(102B)와 원위 단부(102A) 및 그 단부들 사이에 위치한 공동(118)을 구비한다. 연장 섹션(102)은 길이 방향 축(LA)을 형성할 수 있다. 연장 섹션(102)의 근위 단부(102B)는 기계적 커플링(110)을 통해 액추에이터 유닛(104)을 포함하는 것과 같은 제어 부분과 커플링되고, 원위 단부(102A)는 연성 부분(108)과 커플링된다. 연성 부분(108)은 직렬적으로 커플링된 다수의 링크들(111)을 포함한다. 촬상 유닛(106)은 근위 단부(106B)와 원위 단부(106A)를 각각 구비하고, 그 중의 전자는 연성 부분(108)을 통해 연장 섹션(102)과 커플링된다. 촬상 유닛(106)은 스틸 카메라 또는 비디오 카메라와 같은 영상 캡처 장치(150)가 위치하는 공동을 포함한다. 촬상 유닛(106)은 길이 방향 축(LAI)을 구비하는데, 그 길이 방향 축(LAI)은 명료화를 위해 영상 캡처 장치(106)의 시선(line of site)(LOS)과 일치할 수 있다. 그러나 또 다른 실시예들에 있어서는, LOS가 LAI에 대해 변하거나 LAI와 상이할 수 있는 것이 가능하다. 촬상 유닛(106)은 화살표 "109"에 의해 도시된 바와 같이 하나 이상의 축들을 중심으로 연장 섹션(102)에 대해 회전하여(예컨대, 화살표 "109" 참조) 후시 영상을 제공한다. 따라서 LOS와 LA(하나 이상의 평면들에 있는)의 교차에 의해 형성되는 각도(알파; α)는 대략 0도 내지 +/-180도의 범위를 가질 수 있다. 그러나 0도 내지 +/- 140도 또는 예컨대 다른 곳에서 논의할 바와 같이 0도 내지 영상 캡처 장치(106)의 시야(field of view)(FOV)의 +/-절반(1/2)과 같은 다른 범위들도 또한 가능한데, 이때 영상 캡처 장치(106)의 FOV는 예컨대 90도이고, 그에 따라 연장 섹션(102)의 길이 방향 축(LA)과 평행한 리어 뷰를 제공한다.

연장 섹션(102)의 근위 단부(102B)는 기계적 커플링(110)을 통해 제어 부분(104)과 커플링된다. 기계적 커플링(110)은 포지셔닝 링크 장치(positioning linkage) 및/또는 암, 핸들, 조이스틱, 마우스, 키보드, 터치패드 또는 디스플레이, 및/또는 기타의 사용자 인터페이스 장치와 같은 사용자 인터페이스 장치(112)와 커플링되도록 구성되고, 이때 포지셔닝 링크 장치의 위치는 시스템에 의해 및/또는 사용자 인터페이스 장치(112)를 사용하여 사용자에 의해 제어될 수 있다. 따라서 기계적 커플링은 포지셔닝 링크 장치와 커플링하기 적합한 하나 이상의 표면들 및/또는 나사 영역들을 포함할 수 있다. 따라서 예컨대 특정 실시예들에 있어서, 링크 장치는 시스템에 의해 및/또는 전술한 사용자 인터페이스 장치들 중의 어느 것 등을 통해 사용자에 의해 원격 제어될 수 있는 로봇 암과 커플링될 수 있다. 그러나 또 다른 실시예들에 있어서는, 링크 장치가 역시 예컨대 사용자 인터페이스 장치들(112) 중의 어느 것을 통해 사용자에 의해 수동으로 조작 및/또는 제어될 수 있는 것이 가능하다. 기계적 커플링(110)이 연장 섹션(102)과 제어 부분(104) 사이에 위치하고 있지만, 또 다른 실시예들에 있어서는, 연장 섹션(102)이 제어 부분(104)과 기계적 커플링(110) 사이에 위치하는(그리고 그들과 각각 커플링되는) 것이 가능하다.

제어부(114)는 내시경(100)의 전반적인 작동을 제어할 수 있고, 제어 부분(104) 내에 위치할 수 있거나 전체적으로 또는 부분적으로 다른 곳에 위치할 수 있다. 제어부(114)는 서로에 대해 로컬로 또는 원격으로 위치할 수 있는 마이크로프로세서들 또는 다른 논리 장치들과 같은 하나 이상의 프로세서들을 포함할 수 있다. 제어부(114)는 유선 및/또는 무선(송수신(Tx/Rx)) 연결을 통해 액추에이터(116), 영상 캡처 장치(150), 메모리(122), 네트워크(126), 및/또는 사용자 인터페이스(UI)(112)와 연결될 수 있다. 따라서 제어부(114), 액추에이터(116), 영상 캡처 장치(150), 메모리(122), 네트워크(126), 및/또는 사용자 인터페이스(UI)(112) 중의 하나 이상은 송신기 및/또는 수신기를 포함할 수 있다. UI(112)는 사용자의 편의를 위해 포지셔닝 정보, 설정 정보, 센서 정보, 영상 정보(예컨대, 콘텐츠 등), 위치 정보(예컨대, 내시경의 하나 이상의 부분들의 위치를 보고하기 위한)와 같은 정보를 표현하는 디스플레이와 같은 렌더링 장치, 스피커, 햅틱 장치 등 중의 하나 이상을 포함할 수 있다. 또한, UI(112)는 마우스, 터치패드, 조이스틱, 키보드, 터치스크린 등과 같은 사용자 입력 장치를 포함할 수 있다. 네트워크(126)는 사설망, 근거리망(LAN), 광역망(WAN), 인터넷, 인트라넷, 로컬 버스 등과 같은 임의의 적절한 네트워크를 포함할 수 있다. 제어부(114)는 메모리(122)로부터 정보를 수신할 수 있고 정보(예컨대, 영상 정보 등)를 그에 저장할 수 있다.

다수의 링크들(111)(예컨대, 링크 쌍을 이루는 제1 및 제2 링크들을 포함하는)은 하나 이상의 핀들, 플렉시블 커플링(예컨대, 라이브 힌지(live hinge)) 등과 같은 임의의 적절한 방법을 사용하여 서로 유연하게 커플링될 수 있다. 하나 이상의 링크들(111)의 서로에 대한 이동은 다수의 링크들(111) 중의 적어도 하나의 대응하는 링크(111)와 액추에이터(116)에 부착된, 스테인리스강으로 제작된 것과 같은 제어 와이어들(120)을 사용하여 제어될 수 있다. 액추에이터(116)는 제어부(114)의 제어 하에 각각의 제어 와이어(120)의 텐션 및/또는 위치를 제어하는 하나 이상의 액추에이터들(예컨대, 솔레노이드들, 모터들, 전자 제어 회로, 드라이버들 등)을 포함할 수 있다. 예컨대, 텐셔닝 부재(tensioning member)들이 형상 기억 합금(SMA) 와이어들이면, 액추에이터는 제어부(114)로부터 제어 신호들을 수신하고 대응하는 전류 및/또는 전압을 출력하여 하나 이상의 대응하는 SMA 와이어들의 길이 및/또는 텐션을 제어할 수 있는 SMA 제어 시스템을 포함할 수 있다. 연장 섹션(102)의 길이 방향 축은 원하는 양의 신장에 충분한 길이를 갖는 제어 라인들이 제어 와이어들을 접는 일이 없이 연장 섹션(102)의 공동 내에 배치될 수 있도록 설정될 수 있다. 가열되는 경우, 제어 와이어들은 기지의 양 Δ_sma만큼 수축할 수 있는데, Flexinol^TM을 제어 와이어 재료로 사용하는 경우, 그러한 수축량은 본 시스템의 작동 한계 내에 있는 최대 온도 레벨로 가열될 경우에 그 총 길이 L_sma의 약 3%인 것으로 판명되었다. 또한, 링크가 그 힌지 축(HA)을 중심으로 한 링크의 최대 편향(full deflection)(예컨대, 0도로부터 최대 편향까지)을 위해 제어 와이어를 거리 D_cont만큼 이동시키는 것을 필요로 한다고 가정하면, Δ_sma와 L_sma와 D_cont 사이의 관계는 다음의 수학식 1을 사용하여 정의될 수 있다.

따라서 링크가 D_cont = 3㎜ 및 Δ_sma = 3%를 필요로 한다고 가정하면, L_sma는 100㎜로 설정되어야 한다. 따라서 그러한 SMA의 원하는 길이가 사용될 수 있도록 연장 섹션(102)의 길이가 설정될 수 있다. 그러나 연장 섹션의 더 짧은 길이가 바람직하다면, SMA는 예컨대 하나 이상의 텐셔닝 풀리들의 둘레에 그것을 감음으로써 말아질 수 있다. 또한, SMA는 선형 길이당 수축률을 증가시키기 위해 코일 형태로 감길 수 있다. 힘에 대한 각도(편향)의 비는 거의 선형일 수 있는 것으로 판명되었다. 따라서 예컨대 시스템의 제어부가 선형 수학 방법들을 사용하여 각도들 및/또는 힘들을 쉽게 결정할 수 있다. 제어 와이어들(120)은 연장 섹션(102)의 공동을 통해 연장될 수 있다. 제어 와이어의 경로를 정하고 제어 와이어를 절연하며/절연하거나 제어 와이어와 인접 부품들 사이의 마찰을 감소시키기 위해, 하나 이상의 제어 와이어들(120)의 적어도 일부의 둘레에 고리(loop) 또는 외장재(sheath)가 위치할 수 있다. 각각의 제어 와이어(120)는 기지의 저항 R_SMA를 갖는 형상 기억 합금(SMA) 부분을 포함할 수 있다(예컨대, 도 2 참조).

도 2는 도 1에 도시된 본 시스템의 실시예들에 따른 내시경(100)의 개략적인 블록도(200)이다. 액추에이터(116)는 서로 직렬 연결된 스위치(252), 전원(Vin), 및 제한 저항기(R)를 각각 포함하는 다수의 드라이버들(258)을 포함할 수 있다. 액추에이터 제어부(250)는 제어부(114) 및 각각의 드라이버(258)와 연결될 수 있다. 따라서 액추에이터 제어부(250)는 제어부(114)로부터 수신되는 신호들을 처리하여 그 제어부(114)로부터 수신된 신호들에 따라 대응하는 드라이버들(258)을 제어하는 대응 제어 신호들(예컨대, 펄스 폭 변조(PWM) 신호들)을 출력할 수 있다. PWM 제어 신호들은 드라이버들(258) 중의 대응하는 드라이버(258)의 스위치(예컨대, 게이트(G))에 연결되어 드라이버들(258) 중의 대응하는 드라이버(258)가 출력하는 전력을 제어할 수 있다. 제어부(114)로부터 수신되는 신호들은 드라이버들(258) 중의 제어할 대응하는 드라이버(258)를 식별할 수 있는 어드레스 정보를 포함할 수 있다. 따라서 액추에이터 제어부(250)는 드라이버들(258) 중의 제어할 드라이버(258)를 선택하는 어드레서블 장치(addressable device)(예컨대, 다중화기(MUX))를 포함할 수 있다. 센서들(260)이 마련될 수 있는데, 그 센서들(260)은 예컨대, 온도 센서들, 위치 센서들(예컨대, 회전 위치 센서들, 방향 센서들 등), 압력 센서들, 전류/전압 센서들 등을 포함할 수 있다. 센서들(260)은 피드백(FDBK) 정보(예컨대, 전류/전압 피드백)와 같은 대응하는 센서 정보를 제어부(114)와 액추에이터(116) 중의 하나 이상에 제공할 수 있다. FDBK 정보(예컨대, 피드백 정보 중의 전류 피드백 정보)는 제어부(114)에 의해 처리되어 대응하는 SMA(221)에 걸쳐 인가될 전류 및/또는 전압을 조절할 수 있다.

각각의 드라이버(258)의 출력들(예컨대, 소스(S) 또는 드레인(D)을 통한)은 대응하는 제어 와이어(120)의 SMA(221)의 적어도 일부에 걸쳐 상응하게 전기적으로 연결된다. 각각의 제어 와이어(120)는 대응하는 제어 와이어(120)의 이동을 방지하는 앵커(231)와 커플링되고, 각각의 링크(11)가 제어 와이어들(120)의 쌍을 포함하도록 연결부들(123)에서 대응하는 링크(111)와 커플링된다. 제어 와이어(120)의 텐션이 증가하는 경우, 그것은 그 회전축(RA)을 중심으로 한 링크(111)의 회전을 일으킨다. 각각의 제어 와이어(120)의 SMA(221)는 가열되어 그 길이의 단축을 일으키고, 그에 따라 텐션을 증가시킬 수 있다. SMA 부분(221)을 가열하기 위해, 대응하는 드라이버(258)가 그와 연결된 SMA(221)에 걸쳐 전류 또는 전압을 인가할 수 있다. SMA 제어 와이어들을 제어하는 방법들은 당해 기술 분야에 공지되어 있으므로, 그에 관해 더 이상 설명하지는 않기로 한다.

그러나 또 다른 실시예들에 있어서는, 다른 액추에이션(actuation) 방법들이 사용될 수 있는 것이 가능하다. 예컨대, 모터/풀리, 케이블 구동 시스템, 수동 시스템, 기어 구동 회전 시스템, 선형 액추에이터, 솔레노이드, 자기 시스템 등이 사용될 수 있다.

제어부(114)는 조이스틱(213)과 같은 사용자 입력 장치를 통해 사용자 입력들을 입력받아 사용자 입력들을 처리하여 그에 상응하게 전력을 출력하도록 액추에이터들(258)을 제어할 수 있다. 영상 캡처 장치(150)는 콘텐츠를 제어부(114)에 전송할 수 있고, 제어부(114)는 사용자의 편의를 위해 그 콘텐츠를 디스플레이(215)와 같은 시스템의 UI에 렌더링할 수 있다. 또한, 제어부(114)는 콘텐츠 및/또는 다른 정보(예컨대, 설정, 파라미터, 시간, 메타데이터 등)를 추후 사용을 위해 메모리(262)와 같은 시스템의 메모리에 저장할 수 있다.

영상 캡처 장치(150)는 비디오 및/또는 정지 영상들을 캡처하고/캡처하거나 그 캡처 영상들을 유선 및/또는 무선 방법들을 사용하여 전송하는 임의의 적절한 장치를 포함할 수 있다. 따라서 영상 캡처 장치(150)는 예컨대 제어기, 상보 금속산화물 반도체(CMOS) 어레이, 전하 결합 소자(CCD) 어레이, 하나 이상의 광학 요소들, 전원, 및 송신기 중의 하나 이상을 포함할 수 있다. 하나 이상의 광학 요소들은 렌즈들, 프리즘들, 거울들, 참조를 통해 본원에 그대로 병합되는 US 2011/0115882에 개시된 CMBF, 및 필요에 따른 기타의 광학 요소들을 포함할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 영상 포착 장치가 예컨대 당해 기술 분야에 공지된 바와 같은 TOMBO(Thin Observation Module by Bound Optics) 촬상 시스템과 같은 초점 평면 어레이를 포함할 수 있는 것이 가능하다. 또 다른 실시예들에 있어서는, 영상 포착 장치가 인캡슐레이션된 실시간 무선 촬상 장치를 포함할 수 있는 것이 가능하다. 또 다른 실시예들에 있어서는, 영상 포착 장치가 예컨대 CMOS 및/또는 CCD 검출기들과 같은 디지털 촬상 카메라를 포함할 수 있다. 그러나 사용되는 영상 포착 장치의 타입과는 상관없이, 영상 포착 장치는 원하는 경우에 수술 부위의 리어 뷰(후방 시야와 대응하는)에 해당하는 영상들이 얻어질 수 있도록 구성되고 배치되어야 한다. 무선 영상 포착 장치가 설명되고 있지만, 영상 포착 장치가 포착 영상들을 전기 연결 및/또는 광섬유 링크를 사용하여 전송할 수 있는 유선 전송 시스템을 포함할 수 있는 것도 또한 가능하다.

연성 부분(108)과 관련하여, 그 연성 부분은 모듈 방식으로 서로 직렬 연결된 다수의 링크들(111)을 포함한다. 각각의 연결 링크 쌍은 사용자 및/또는 시스템에 의해 설정될 수 있는 운동 범위(range of motion)(RoM)를 가질 수 있다. 예컨대, 일부의 연결 링크 쌍들은 +/-60도의 RoM을 가질 수 있는 한편, 다른 연결 링크 쌍들은 +/-10도의 범위를 가질 수 있다. 또한, 또 다른 실시예들에 있어서는, 비대칭 RoM이 채용될 수 있다. 예컨대, +180도 내지 -20도의 RoM 또는 0도(예컨대, 연장 섹션(102)의 길이 방향 축(LA)으로부터) 내지 약 180도 이하인 최대 도수 임계치의 RoM이 채용될 수 있다. 따라서 링크 쌍의 RoM은 변할 수 있다. 또한, 링크 쌍들은 혼합 및/또는 매칭될 수 있다. 예컨대, 90 RoM 링크 쌍으로부터의 링크를 45도 RoM 링크 쌍으로부터의 링크와 결합함으로써, (90+45)/2=67.5의 RoM을 갖는 링크 쌍이 생길 수 있다. 또한, 링크 쌍들을 서로 직렬로 더함으로써, 원하는 RoM이 얻어질 수 있다. 예컨대, +/-45도의 RoM을 각각 갖는 3개의 링크 쌍들이 서로 직렬로 부착되어 +/-135도 RoM을 얻을 수 있다. 그것은 본 시스템의 실시예들에 따른 연성 부분(308A-308C)의 실시예들을 나타낸 도 3A 내지 도 3E를 참조하여 더욱 명확히 도시되어 있다.

도 21은 본 시스템의 실시예들에 따른 액추에이터를 제어하기 위한 프로그램 코드를 나타낸 것이다.

도 3A 내지 도 3C를 참조하면, 연성 부분들(308A 내지 308C)이 각각 연장 섹션(302)을 원위 부분(306)과 커플링하고 있다. 연장 섹션(302)은 연장 섹션(102)과 유사하고, 원위 부분(306)은 원위 부분(106)과 유사하다. 그러나 도 3A 내지 도 3E의 연성 부분들(308A 내지 308C)은 상이한 RoM을 각각 갖는 모듈러 링크(modular link)들(311A 내지 311C)을 각각 포함한다. 또한, 연성 부분들(308A 내지 308C)은 각각 상이한 수의 링크들(311)을 구비할 수 있다. 예컨대, 도 3A를 참조하면, 연성 부분(308A)은 약 +/-45도의 RoM을 각각 갖는 2개의 링크들(311A, 311B)(각각 도 1의 링크들(111)과 거의 유사한)을 사용하여 +/-90도의 총 대칭 RoM(예컨대, 연장 섹션(302)에 대한 원위 부분(306)의)을 제공할 수 있다. 마찬가지로, 도 3B를 참조하면, 연성 부분(308B)은 약 +/-30도의 RoM을 각각 갖는 3개의 링크들(311A, 311B, 311C)을 사용하여 비슷한 +/-90도의 총 RoM을 제공할 수 있다. 또한, 도 3C 내지 도 3E를 참조하면, 연성 부분(308C)은 (52도/4도/링크)=+13.0도와 -(49/4)=-12.25도 사이의 RoM을 각각 갖는 4개의 링크들(311A, 311B, 311C, 311D)을 사용하여 +52도(도 3D 참조)와 -49도(도 3E 참조) 사이의 총 비대칭 RoM을 제공할 수 있다. 도 3C는 연장 섹션(302)에 대한 원위 부분(306)의 길이 방향 축(LA)이 약 0도이고, 그에 따라 관심 부위(volume of interest)(VOI)에의 삽입을 위한 원하는 위치일 수 있는 전방 시야(FOV)를 제공하는 중립 위치를 도시하고 있다. 따라서 연성 부분이 총수 N을 갖는 하나 이상의 링크들(i)을 사용하여 형성된다고 가정하면, 연성 부분의 총 RoM은 아래의 수학식 2를 사용하여 표현될 수 있다.

본 시스템의 실시예들에 따른 링크 쌍(411)의 사시도가 도 4A에 도시되어 있다. 링크 쌍(411)은 화살표 "491"로 나타낸 바와 같이 링크 축(LnA)을 중심으로 회전하도록 서로 커플링된 제1 링크(411A)와 제2 링크(411B)로 형성된다. 제1 링크(411A)는 근위 단부(431)와 원위 단부(432) 및 하나 이상의 개구부들(417)이 통과하는 몸체(425)를 구비한다. 하나 이상의 개구부들(417)은 비디오 콘딧들(예컨대, 광섬유 비디오 라인 등), 전력 라인들, 및/또는 제어 라인들이 통과하는 통로를 제공하도록 구성될 수 있다. 몸체(425)로부터 플랜지들(415)이 연장되고, 각각의 플랜지(415)는 그로부터 연장되는 힌지 핀(418)을 포함한다. 몸체(425)는 근위 단부(431)에 장착 러그(419)를 포함할 수 있다.

제2 링크(411B)는 하나 이상의 개구부들(421)이 통과하는 몸체(429) 및 근위 단부(433)와 원위 단부(435)를 구비한다. 개구부(421)는 비디오 콘딧들(예컨대, 광섬유 비디오 라인 등), 전력 라인들, 및/또는 제어 라인들이 통과하는 통로를 제공하도록 구성된다. 몸체(429)로부터 플랜지들(413)이 연장되고, 각각의 플랜지(413)는 힌지 핀(418)을 수용해서 제1 링크(411A)와 커플링되어 힌지를 형성하도록 구성된 개구부(427)를 포함한다. 몸체(429)의 원위 단부(435)는 장착 러그(419)와 같은 장착 러그 또는 연장 섹션이나 원위 부분의 장착 러그를 수용하도록 구성된 개구부(421)를 포함한다. 장착 러그(419)는 인접 링크(411B)의 개구부(421) 또는 연장 섹션이나 원위 부분의 개구부와 커플링되도록(예컨대, 마찰 끼워 맞춤, 나사 마운트, 접착제 등을 사용하여) 구성된다. 제1 및/또는 제2 링크(411A, 411B)는 하나 이상의 제어 라인들을 고정적으로 부착하도록 구성된 부착 부분(423)을 포함할 수 있다. 부착 부분(423)의 위치는 부착 부분(423)에 부착된 제어 라인이 최대 텐션을 받을 경우에 완전한 회전을 얻도록 조절될 수 있다.

중립 위치에 있는 본 시스템의 실시예들에 따른 링크 쌍(411)의 다른 사시도가 도 4B에 도시되어 있다. 중립 위치에서는, 제1 및 제2 링크들(411A, 411B)이 자신의 해당 링크 축들(LnA)을 중심으로 서로 약 0도 회전하므로, 링크 축들(LnA)을 중심으로 서로 거의 일렬로 정렬된다고 볼 수 있다.

본 시스템의 실시예들에 따른 링크 쌍(411)의 정면도가 도 4C에 도시되어 있다.

본 시스템의 실시예들에 따른 링크 쌍(411)의 평면도가 도 4D에 도시되어 있다.

도 4B의 본 시스템의 실시예들에 따른 링크 쌍(411)의 분해 사시도가 도 4E에 도시되어 있다. 도면 예시를 위해, 제2 링크가 그 길이 방향 축(LLA)을 중심으로 90도 회전하여 도시되어 있다.

도 4B의 본 시스템의 실시예들에 따른 링크 쌍(411)의 분해 정면도가 도 4F에 도시되어 있다.

도 4B의 본 시스템의 실시예들에 따른 링크 쌍(411)의 분해 측면도가 도 4G에 도시되어 있다.

본 시스템의 실시예들에 따른 제2 링크(411B)의 측면 사시도가 도 4H에 도시되어 있다.

도 4F의 4I-4I 선을 따라 취한 본 시스템의 실시예들에 따른 제2 링크(411B)의 평면도가 도 4I에 도시되어 있다.

본 시스템의 실시예들에 따른 링크 쌍(411)의 저면도가 도 4J에 도시되어 있다.

본 시스템의 실시예들에 따른 또 다른 링크 쌍(411K)의 정면도가 도 4K에 도시되어 있다. 링크 쌍(411K)은 도 4A의 제1 링크(411A) 및 제2 링크(411B)와 유사한 제1 링크(411AK) 및 제2 링크(411BK)를 포함한다. 그러나 제1 링크(411AK)는 제1 링크(411A)의 2개의 플랜지들(415) 대신에 단일의 센터 플랜지(415K)를 포함한다. 또한, 제2 링크(411BK)는 링크 쌍(411)의 플랜지들(415) 사이에 위치하는 것이 아니라 단일의 센터 플랜지(415K)의 둘레에 끼워 맞춰져 그와 맞물리도록 구성된 플랜지들(413K)을 포함한다.

본 시스템의 실시예들에 따른 링크 쌍(511)의 분해 사시도가 도 5A에 도시되어 있다. 링크 쌍(511)은 제1 링크(511A)와 제2 링크(511B)를 포함한다. 제1 링크(511A)는 도 4A의 제1 링크(411A)와 유사하다. 따라서 유사한 도면 부호들이 사용되어 있다. 제2 링크(511B)는 제2 링크(411B)와 유사하고, 그에 따라 센터 개구부(421) 및 몸체(529)로부터 연장된 플랜지들(413)을 포함한다. 그러나 제2 링크(411B)와는 달리, 제2 링크(511B)는 몸체(529)로부터 연장된 제2 쌍의 플랜지들(515)을 포함한다. 플랜지들(515)은 도 4A의 제1 링크(411A)의 플랜지들(415)과 유사하고, 인접 제2 링크(411B)의 플랜지들(413)과 같은 플랜지들을 수용하도록 구성된다. 따라서 제2 링크(511B)는 서로 일체로 형성된 제1 링크(예컨대, 411A)와 제2 링크(예컨대, 411B)를 포함하는 하이브리드 링크로 간주될 수 있다. 또한, 제2 링크(511B)는 도면 예시를 위해 그 길이 방향 축(LLA)을 중심으로 90도 회전하여 도시되어 있다.

링크 쌍들(411, 511)은 제1 링크와 제2 링크가 도 4A에 도시된 자신의 링크 축들(LnA)을 중심으로 서로에 대한 최대한의 위치로 회전하고 나면(예컨대, +/-35도, 45도, 90도 등) 제1 링크와 제2 링크(예컨대, 411A와 411B 또는 511A와 511B)의 상호 이동을 제한하는 스톱(stop)들을 포함할 수 있다. 스톱들은 제1 및 제2 링크들의 링크 축들(LnA)을 중심으로 한 제1 링크와 제2 링크의 상호 대칭 회전(예컨대, +/-90도의 이동) 또는 상호 비대칭 이동(예컨대, 0도 내지 90도 이동)을 제공하도록 구성될 수 있다. 특정 범위들이 도시되어 있지만, 다른 범위들이 가능하다.

도 5A의 본 시스템의 실시예들에 따른 링크 쌍(511)의 분해 정면도가 도 5B에 도시되어 있다.

도 5A의 본 시스템의 실시예들에 따른 링크 쌍(511)의 분해 측면도가 도 5C에 도시되어 있다.

명확히 하기 위해, 링크 쌍은 서로 커플링되고 단일의 링크 축(LnA)을 중심으로 서로에 대해 회전하는 제1 링크와 제2 링크를 포함한다고 가정하기로 한다.

도 6은 본 시스템의 실시예들에 따른 내시경(600)의 일부의 측면도이다. 내시경(600)은 내시경(100)과 유사하고, 연장 섹션(602) 및 연성 부분(608)에 의해 그 연장 섹션(602)과 커플링된 촬상 유닛(606)을 포함한다. 연장 섹션(602) 및 촬상 유닛(606)은 연장 섹션(102) 및 촬상 유닛(106)과 각각 유사하다. 그러나 연성 부분(608)은 내시경(100)의 5개의 링크 쌍들 대신에 8개의 링크 쌍들을 포함한다. 또한, 촬상 유닛(606)은 그 시선(LOS)이 연장 섹션(602)의 길이 방향 축과 대략 평행하게 된 상태로 거의 약 180도 회전하여 도시되어 있다. 명확히 하기 위해, 촬상 유닛(606)의 LOS와 촬상 유닛(606)의 길이 방향 축이 사실상 서로 일렬로 정렬된다고 가정하기로 한다. 제어부는 특정 링크들을 화살표 "671"로 나타낸 바와 같이 자신의 해당 링크 축들(LnA)을 중심으로 양의 방향으로 회전하도록 제어할 수 있고, 다른 링크들을 화살표 "673"으로 나타낸 바와 같이 자신의 해당 링크 축들(LnA)을 중심으로 음의 방향으로 회전하도록 제어할 수 있다. 따라서 촬상 유닛(606)이 연장 섹션(602) 쪽으로 회전할(예컨대, 도시된 바와 같이 180도) 경우에 연장 섹션(602)과 촬상 유닛(606) 사이의 거리(DEI)가 줄어들 수 있다. 또한, 원할 경우에는, 제어부가 특정 링크 쌍들을 회전 방향으로 움직이지 않게 유지되도록 제어할 수 있는 것이 가능하다.

도 7은 본 시스템의 실시예들에 따른 내시경(700)의 일부의 측면도이다. 내시경(700)은 내시경(600)과 유사하므로, 유사한 도면 부호들이 연장 섹션(602)과 촬상 유닛(606)에 사용되고 있다. 그러나 연성 부분(708)은 내시경(600)의 8개의 링크 쌍들이 아니라 2개의 링크 쌍들(711)을 포함한다. 그 각각의 축을 중심으로 한 각각의 링크 쌍(711)의 회전은 약 180도일 수 있다. 그러나 다른 값들 및/또는 범위들도 또한 가능하다.

따라서 각각의 링크 쌍의 각 회전(angular rotation) Lr(도)(각각의 링크가 동일 방향으로 회전하는 경우(608 및 708 참조))은 연장 섹션(702)에 대한 촬상 유닛(706)의 총 회전 Tr을 링크 쌍들의 수 Nlp(예컨대, 본 예에서는 2)로 나눔으로써 결정될 수 있다. 즉, Lr=Tr/Nlp이다. 따라서 본 예에서는, Lr=180/2=90도이다. 본 예에서는, 각각의 링크 단위가 다른 링크 쌍들과 동일한 회전(예컨대, 본 예에서는 양의 회전)을 갖는다고 가정하기로 한다. 그러나 링크 쌍들이 서로 다른 최대 행정의 회전을 가질 수 있는 것도 또한 가능하다. 예컨대, 2개의 링크 쌍들을 사용하여 연장 섹션에 대한 촬상 유닛의 180도 회전을 얻기 위해, 제1 링크 쌍이 그 링크 축을 중심으로 45도 회전할 수 있고, 제2 링크 쌍이 135도 회전할 수 있다. 제어부는 링크 쌍들의 회전을 제어할 수 있고, 예컨대 각각의 링크 쌍의 회전 인코더들로부터 회전 위치 피드백 정보를 수신할 수 있다.

도 4A와 관련하여 설명한 바와 같이, 각각의 링크 쌍은 한 쌍의 링크들(411A, 411B)을 포함한다. 따라서 도 7에 도시된 실시예에 있어서, 내시경(700)은 마주보는 제1 단부와 제2 단부 및 그 제1 단부와 제2 단부 사이에 위치한 제1 공동을 구비하고 길이 방향 길이를 가지며 길이 방향 축을 형성하는 강성 섹션; 서로 커플링되어 제1 힌지 축을 중심으로 회전하는 제1 링크 부분과 제2 링크 부분을 포함하는 제1 링크 쌍; 제1 링크 쌍과 직렬 커플링되고 서로 커플링되어 제2 힌지 축을 중심으로 회전하는 제3 링크 부분과 제4 링크 부분을 포함하는 제2 링크 쌍; 제2 링크 쌍과 커플링되고 제1 단부와 제2 단부 사이에 위치한 제2 공동을 구비하는 촬상 유닛; 및 촬상 유닛의 공동 내에 위치하는 카메라를 포함하되; 다수의 제1 및 제2 링크 쌍들은 촬상 유닛을 강성 섹션의 길이 방향 축에 대해 적어도 90도 회전시키도록 구성된다. 또한, 제2 링크 부분과 제3 링크 부분은 서로 일체로 형성될 수 있고, 제1 힌지 축과 제2 힌지 축은 서로 대략 평행할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 촬상 유닛이 강성 섹션에 대해 90도를 넘는 각도로 회전하는 경우, 제1 링크 쌍의 회전각(RA)과 제2 링크 쌍의 RA는 대략 180도이다. 예컨대, 제1 링크 부분과 제2 링크 부분이 제1 힌지 축을 중심으로 서로에 대해 회전하는 각도가 RA1일 수 있고, 제3 링크 부분과 제4 링크 부분이 제2 힌지 축을 중심으로 서로에 대해 회전하는 각도가 RA2일 수 있으며, 이때 RA1 + RA2 = 180도이다. 전술한 바와 같이, 그러한 2개의 각도는 동일한 각도, 즉 90도 일 수 있거나, 서로 다르되, 2개의 각도의 합이 180도이어서 리어 뷰를 제공하고, 각각의 링크 쌍이 그 힌지 축을 중심으로 2개의 각도 RA1과 RA2 중의 하나와 같은 각도로 회전할 수 있다.

도 8은 본 시스템의 실시예들에 따른 내시경(800)의 일부의 측면도이다. 내시경(800)은 내시경(600)과 유사하므로, 유사한 도면 부호들이 연장 섹션(602)과 촬상 유닛(606)에 사용되고 있다. 그러나 연성 부분(808)은 내시경(600)의 8개의 링크 쌍들이 아니라 단일 링크 쌍(811)을 포함한다. 도 단위의 시야(FOV)는 벽 Wa1과 벽 Wa2를 갖는 각도에 해당하고, FOV의 중심축에 해당하는 시선(LOS)을 정의한다. 최대한의 위치(도시된 바와 같은)에 있을 경우, 연장 섹션(602)과 인접한 벽 Wa1은 연장 섹션(602)의 길이 방향 축(La)과 대략 평행하다. 따라서 외벽 Wa1의 시선은 연장 섹션(602)의 길이 방향 축을 따라 있게 된다. 또한, 단일 링크 쌍(811)의 편향 각 β는 FOV/2(도)일 수 있다.

본 시스템의 실시예들에 따른 링크 쌍(900)의 일부의 측면도가 도 9A에 도시되어 있다. 링크 쌍(900)은 제1 링크(900A)와 제2 링크(900B)를 포함하고, 중립 위치로 도시되어 있다. 제1 링크(900A)와 제2 링크(900B)는 각각 각도 제한기(angular limiter)(AL)들(937)을 포함하는데, AL은 링크 쌍(900)의 인접 링크(900A, 900B)의 인접 AL(937)과 맞물려 제1 링크(900A)와 제2 링크(900B)가 자신의 링크 축을 중심으로 서로에 대해 각 방향으로 회전하는 것을 원하는 각 회전으로 제한하고, 그에 따라 링크 쌍(900)의 회전을 원하는 회전 값(예컨대, +/-90도)으로 제한할 수 있다. AL들(937)이 링크 쌍(900)의 외부에 도시되어 있지만, 다른 실시예들에 있어서는, AL들이 해당 링크 쌍의 내부 위치와 같은 다른 위치들에 배치될 수도 있다.

90도 회전한 본 시스템의 실시예들에 따른 링크 쌍(900)의 일부의 측면도가 도 9B에 도시되어 있다. 최대 행정 위치(예컨대, 본 예에서는 +90도 또는 -90도)에서, 제1 링크(900A)와 제2 링크(900B)의 AL들이 서로 맞물려 제1 링크(900A)와 제2 링크(900B)의 서로에 대한 더 이상의 회전을 제한한다.

45도 회전한 본 시스템의 실시예들에 따른 링크 쌍(900C)의 일부의 측면도가 도 9C에 도시되어 있다. 링크 쌍(900C)은 링크 쌍(900)과 유사하다. 그러나 AL들이 링크 쌍의 회전을 45도로 제한하도록 구성된다.

본 시스템의 실시예들에 따른 내시경(1000)의 일부의 부분 절단 사시도가 도 10A에 도시되어 있다. 연장 섹션(1002)은 단일 링크(1011)를 구비한 연성 부분(1008)과 커플링된다. 촬상 유닛(1006)은 연성 부분(1008)과 커플링된다. 연장 섹션(1002), 연성 부분(1008), 및 촬상 유닛(1006)은 도 1의 연장 섹션(102), 연성 부분(108), 및 촬상 유닛(106)과 각각 유사하다. 그러나 연성 부분(1008)은 연성 부분(108)의 링크들(111)의 수보다 적은 수의 링크들(1011)을 구비한다. 링크(1011)는 제1 링크(1011A)와 제2 링크(1011B)를 포함하여 링크 쌍을 형성할 수 있다. 제1 링크(1011A)는 하나 이상의 개구부들(1017)을 포함할 수 있고, 그들 중의 적어도 하나는 제어 케이블(1020)을 통과시키도록 구성된다. 제어 케이블(1020)의 일 단부는 링크(1011)의 제2 링크(1011B)의 케이블 부착부(1023)와 커플링되어 제어 케이블(1020)에 텐션이 인가될 때에 제2 링크(1011B)에 힘을 전달한다. 촬상 유닛(1006)은 스틸 카메라 또는 비디오 카메라일 수 있는 영상 캡처 장치(1050)를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 영상 캡처 장치(1050)는 COTS(commercial off the shelf) 카메라를 포함할 수 있다. 연성 부분(1008)은 영상 캡처 장치(1050)가 원하는 RoM을 가질 수 있도록 화살표 "1091"로 나타낸 바와 같이 링크(1011)의 힌지 축(HA)과 같은 하나 이상의 축들을 중심으로 회전할 수 있다.

본 시스템의 실시예들에 따른 내시경(1000)의 일부의 절단 측면도가 도 10B에 도시되어 있다. 연장 섹션(1002)은 케이블 가이드들(1095)이 통과하는 공동(1018)을 포함할 수 있다. 제어 케이블들(1020)의 하나 이상의 부분들이 케이블 가이드들(1095)의 내부를 통과할 수 있다. 케이블 가이드들은 제어 케이블들(1020)을 전기적으로 절연하고 열적으로 단열하는 절연체를 포함할 수 있다. 영상 캡처 장치(1050)는 그에 디스플레이되는 영상을 감지하는 센서(1060)를 포함할 수 있다. 센서(1060)는 CMOS, CCD 등과 같은 임의의 적절한 센서 어레이를 포함할 수 있다. 렌즈 어레이(1061)는 하나 이상의 렌즈들 및/또는 조리개, 필터 등과 같은 다른 광학 요소들을 포함할 수 있고, 센서(1060)에 영상을 렌더링하도록 구성될 수 있다. 도 10B(및 도 12)에 도시된 바와 같이, 광학 렌즈들 및 광학 요소들은 중심축을 공유하고 4㎜보다 약간 작은 것과 같은 동일한 지름을 갖는 백 투 백(back to back) 방식으로 직렬 연결되어 영상 캡처 장치(1050)의 4㎜ 외부 하우징 내에 끼워 맞춰진다.

10C-10C 선을 따라 취한 본 시스템의 실시예들에 따른 내시경(1000)의 CMBF 쌍의 정면도가 도 10C에 도시되어 있다. CMBF 쌍(1000C)은 원형 형상을 가질 수 있고, 제1 CMBF(CMBF-1) 및 제2 CMBF(CMBF-2)와 같은 2개 이상의 CMBF 필터들을 포함할 수 있는데, 각각의 CMBF 필터는 반원 형상을 이루고, CMBF 쌍의 면적의 약 ½에 해당하는 면적을 갖는다. 그러나 다른 형상들 및/또는 크기들도 또한 가능하다. CMBF 쌍의 각각의 필터(즉, 본 예의 CMBF-1과 CMBF-2)는 상보적 통과 대역들을 가질 수 있다. 예컨대, 도 10E에 도시된 바와 같이, CMBF-1은 CMBF-2의 제2 통과 대역(PB-2)에 대해 상보적인 제1 통과 대역(PB-1)을 갖는데, 이에 대해서는 참조를 통해 본원에 그대로 병합되는 US 2011/0115882에 더욱 상세히 기재되어 있다.

도 10D는 본 시스템의 실시예들에 따른 다른 CMBF 쌍(1000D)의 정면도이다. CMBF 쌍(1000D)은 상보적인 통과 대역들을 갖고 원형 형상이며 같은 크기인 제1 CMBF(CMBF-1)와 제2 CMBF(CMBF-2)를 포함한다. 그러나 또 다른 실시예들에 있어서는, CMBF들의 형상 및/또는 면적의 크기가 서로 동일하거나 다를 수 있다.

도 10E는 본 시스템의 실시예들에 따른 이상적인 상보 삼중대역 대역통과 CMBF 쌍에 의한 광 투과의 스펙트럼 선도이다. CMBF들이 4개의 통과 대역들 또는 2개보다 많은 통과 대역들과 같은 임의의 수의 통과 대역들을 포함할 수 있는 것이 또한 가능하다.

도 11은 본 시스템의 실시예들에 따른 내시경 시스템에서 수행되는 과정(1100)을 나타낸 흐름도이다. 본 과정(1100)은 네트워크를 통해 통신하는 하나 이상의 컴퓨터들을 사용하여 수행될 수 있고, 서로 로컬로 및/또는 원격으로 있을 수 있는 하나 이상의 메모리들을 사용하여 정보를 얻고/얻거나 저장할 수 있다. 본 과정(1100)은 다음의 동작들 중의 하나 이상을 포함할 수 있다. 또한, 원할 경우, 그러한 동작들 중의 하나 이상을 결합하고/결합하거나 하위 동작들로 분리할 수 있다. 본 과정(1100)은 1101 동작 중에 시작될 수 있고, 이어서 1103 동작으로 진행할 수 있으며, 도 12 및 도 13A 내지 도 13C를 설명하고 난 후에 설명될 것이다.

도 12는 본 시스템의 실시예들에 따른 렌즈 어레이(1261)의 절단 측면도(1200)이다. 렌즈 어레이(1261)는 렌즈 어레이(1061)와 유사할 수 있고, 렌즈들(E1, E2, E3, D4, D5)은 물론 제한 조리개 부분(EAP)(스톱(STOP) 또는 동공(들)로도 지칭됨)과 센서(SENSE) 중의 하나 이상과 같은 요소들을 포함할 수 있다. 그러나 센서(SENSE)가 렌즈 어레이(1261)와는 독립적으로 될 수 있는 것도 또한 가능하다. 렌즈 어레이(1261)는 제1 렌즈 그룹(LG1)과 제2 렌즈 그룹(LG2)을 포함할 수 있는데, 그 각각은 단렌즈(singlet)이고, 하나의 렌즈를 포함한다. 그러나 다른 실시예들에 있어서는, 제1 및 제2 렌즈 그룹들(LG1, LG2)이 하나보다 많은 렌즈들을 포함할 수 있다. 렌즈 D4 및/또는 렌즈 D5는 접합렌즈(doublet)일 수 있고, 서로 부착된 2개의 렌즈들을 포함하는 렌즈 쌍들(D4_1, D4_2; 및 D5_1, D5_2)을 각각 포함할 수 있다. 그러나 다른 실시예들에 있어서는, 렌즈 D4 및/또는 렌즈 D5가 단렌즈들이거나 2개보다 많은 렌즈들을 포함할 수 있다. 도 10B(및 도 12)에 도시된 바와 같이, 광학 렌즈들 및 광학 요소들은 중심축을 공유하고 4㎜보다 약간 작은 것과 같은 동일한 지름을 가져 영상 캡처 장치(1050)의 4㎜ 외부 하우징 내에 끼워 맞춰지도록 백 투 백 방식으로 직렬 연결된다. 하우징의 바깥지름은 예컨대 2-4㎜의 범위에 있을 수 있다.

도 13A는 80도 FOV를 갖는 본 시스템의 실시예들에 따른 렌즈 어레이(1261)의 광선 트레이스(light ray trace)(1300A)이다. 광선 트레이스(1300A)에는, 7개의 대물렌즈 시야 지점들이 표기되어 있고(예컨대, FP-1 내지 FP-7), 렌즈 시스템은 그 대물렌즈 시야 지점들(예컨대, FP-1 내지 FP-7)을 영상 지점들(FP-1' 내지 FP-7')에 의해 각각 나타낸 바와 같이 센서(SENSE)의 영상 평면(CMOS 또는 CCD 영상 캡처 스크린의 영상 평면과 같은)에 포커싱한다.

제1 렌즈 그룹(LG1)은 도 10C 및 도 10D에 도시된 것과 같은 CMBF 쌍에 포함된 상보 다중대역 대역통과 필터(CMBF)들을 포함하는 제한 조리개 부분(EAP)에 대물렌즈 영상 광선들이 입사하게끔 그 대물렌즈 영상 광선들을 시준하거나 대략 시준하도록 구성될 수 있다. 따라서 제1 렌즈 그룹(LG1)은 후술할 바와 같이 뒤이어 조리개 부분(EAP) 및/또는 CMBF 쌍에 입사하는 인입 광선들을 시준하거나 대략 시준할 수 있다.

CMBF들은 참조를 통해 본원에 그대로 병합되는 US 2011/0115882에 개시되어 있고, 전체적으로 단일 대물렌즈 카메라에서 2개의 뷰포인트(viewpoint)들, 즉 우측 CMBF(도 10C 및 도 10D에서의 CMBF-1)로 통과하는 영상들의 우측 뷰포인트 및 좌측 CMBF(도 10C 및 도 10D에서의 CMBF-2)로 통과하는 영상들의 좌측 뷰포인트를 생성한다. CMBF들은 특정(가시) 컬러 스펙트럼 내의 빛을 통과시키는 다수의 통과 대역들을 갖는 필터 쌍을 포함한다. 도 10E에 도시된 바와 같이, CMBF 쌍의 하나의 필터의 각각의 통과 대역의 컬러 스펙트럼은 CMBF 쌍의 다른 필터의 다른 통과 대역의 컬러 스펙트럼에 대해 상보적이다. 또한, 본 시스템에 사용되는 바와 같은 CMBF 쌍들에 관한 2가지의 핵심 특성은 필터들(예컨대, CMBF 쌍의 제1 CMBF(CMBF-1)와 제2 CMBF(CMBF-2))의 통과 대역들(예컨대, 2개 이상의)이 엇갈려 있어 다수의 통과 대역들 중의 해당 통과 대역과 매칭된 빛 대역이 비춰질 때에 하나의 뷰포인트만이 열린다는 것과, 통과 대역들이 가시 스펙트럼의 전체에 걸쳐 위치하여 각각의 뷰포인트가 RGB 스펙트럼 영상들을 포착함으로써 컬러를 연출할 수 있다는 것이다.

따라서 관심 물체를 비추는 조명 시스템은 백색 조명 광원 및 제한 조리개 부분(EAP)(우측 및 좌측 동공들 또는 조리개들로도 지칭되는)에 위치한 CMBF와 동일한 조명 CMBF 쌍을 포함한다. 백색 조명 광원은 예컨대 도 20에 도시된 제어부 또는 프로세서(2010)에 의해 우측 및 좌측 CMBF들(CMBF-1, CMBF-2)을 한 번에 하나씩 차례대로 비추도록 제어될 수 있다. 물론, 2개의 백색 광원들, 즉 제1 시간 구간 동안 우측 조명 CMBF(CMBF-1)에만 백색광을 제공하는 우측 백색 광원 및 제2 시간 구간 동안 좌측 조명 CMBF(CMBF-2)에만 백색광을 제공하는 좌측 백색 광원이 마련될 수도 있다.

예컨대, 제1 조명 시간 구간 동안에는, 우측 조명 CMBF(CMBF-1)만을 비추도록 백색 조명 광원(또는 우측 백색 조명 광원)이 활성화되고, 그에 따라 조명 광원으로부터의 백색광이 우측 조명 CMBF(CMBF-1)를 통과해서 관심 물체를 비추고 그로부터 반사하여 도 12에 도시된 렌즈 어레이(1261)에 들어가고, 제한 조리개 부분(EAP)에 위치한 우측 CMBF를 통과하여 CMOS(또는 CCD)일 수 있는 검출기 또는 센서(SENSE)의 전체 초점 평면 어레이에 검출되거나 촬상된다. 조명 CMBF 쌍과 조리개(EAP) CMBF 쌍이 동일하기 때문에, 우측 조명 CMBF(CMBF-1)로부터 제공되는 그러한 빛은 우측 조리개(EAP) CMBF(CMBF-1)만을 통과하고, 좌측 조리개(EAP) CMBF(CMBF-2)에 의해서는 차단된다.

제1 조명 시간 구간 직후의 다음 시간 구간 동안에는, 좌측 조명 CMBF(CMBF-2)만을 비추도록 백색 조명 광원(또는 좌측 백색 조명 광원)이 활성화되고, 그에 따라 조명 광원으로부터의 백색광이 좌측 조명 CMBF(CMBF-2)를 통과해서 관심 물체를 비추고 그로부터 반사하여 도 12에 도시된 렌즈 어레이(1261)에 들어가고, 제한 조리개 부분(EAP)에 위치한 좌측 CMBF를 통과하여 검출기 또는 센서(SENSE)의 전체 초점 평면 어레이에 검출되거나 촬상된다. 좌측 조명 CMBF(CMBF-2)로부터 제공되는 그러한 빛은 좌측 조리개(EAP) CMBF(CMBF-2)만을 통과하고, 우측 조리개(EAP) CMBF(CMBF-1)에 의해서는 차단된다.

도 10E에 도시된 바와 같이, 백색 광원(들)의 전방에 하나의 CMBF 쌍이 위치하고 제한 조리개 부분(EAP)에 다른 하나의 CMBF 쌍이 위치하는 2개의 동일한 CMBF 쌍들은 서로 상보적인 3개의 우측 통과 대역들과 3개의 좌측 통과 대역들을 갖고, 그에 따라 우측 빛(예컨대, 도 10E의 점선들) 또는 좌측 빛(예컨대, 도 10E의 쇄선들)만이 시스템을 통과하여 검출기 또는 센서(SENSE)의 전체(FPA)에서의 우측 영상 및 검출기 또는 센서(SENSE)의 전체(FPA)에서의 좌측 영상을 한 번에 하나씩 차례대로 촬상할 수 있게 한다. 그러나 각각의 뷰포인트는 다른 뷰포인트와는 상이한 스펙트럼 영상을 포착하므로, 다른 뷰포인트에 대해 상이한 컬러 영상을 생성한다. 2개의 뷰포인트들에서의 그러한 컬러 미스매치는 색 경합(color rivalry)을 일으킬 수 있는데, 사람의 시각 기관은 2개의 상이한 컬러들을 해상하지 못한다. CMBF 쌍의 통과 대역들의 수가 증가하면, 그러한 차이가 더 좁아질 것이고, 그에 따라 3개보다 많은 상보적 통과 대역들(도 10E에 도시된)이 사용된다. 따라서 CMBF 쌍의 각각의 필터에서 동수의 상보적 통과 대역들을 갖는 것이 바람직하다.

전술한 바와 같이, 조명 CMBF 쌍은 백색 광원의 전방에 위치한다. 렌즈 어레이(1261)에서의 조리개 CMBF 쌍의 위치와 관련하여, 조리개 CMBF 쌍은 도 10C 및 도 10D에 도시된 바와 같이 서로 접촉하는 2개의 반원들 또는 서로 분리된 2개의 원들일 수 있는 제한 조리개 부분(EAP)을 형성하도록 제1 렌즈 그룹(LG1)과 제2 렌즈 그룹(LG2) 사이에 위치하여 제1 렌즈 그룹(LG1)으로부터 시준광을 수신할 수 있다.

CMBF 쌍은 하나 이상의 CMBF들(예컨대, 제1 CMBF와 제2 CMBF)을 포함할 수 있는데, 그 각각은 예각의 에지들을 갖는 간섭 필터를 형성하는 하나 이상의 층들(예컨대, 100개의 층들 등)을 포함할 수 있고, US 2011/0115882에 개시된 바와 같이 입체 영상들(즉, 3D 영상들)을 렌더링하기 적합한 영상 정보를 감지할 수 있게 입사광을 필터링하도록 구성될 수 있다. CMBF 쌍 또는 그 부분들은 독립된 광학 요소일 수 있거나, 렌즈 어레이(1261)의 제한 조리개 부분(EAP) 및/또는 렌즈 요소와 일체로 형성될 수 있다. 예컨대, CMBF 쌍의 층들은 렌즈의 부분들 위에 직접 형성되거나 코팅되어 제한 개구부 부분(EAP)을 형성할 수 있는데, 이때 그 부분들은 예컨대 도 10C 및 도 10D에 도시된 바와 같이 원형의 제한 조리개 부분(EAP)의 면적의 절반에 각각 걸쳐 있는 서로 접촉하는 반원 형상일 수 있거나, 서로 분리된 2개의 원들일 수 있다. 일 실시예에 있어서, 조명 CMBF와 동공 CMBF는 모두 동공 CMBF 쌍을 이루는 도 12의 제한 조리개 부분(EAP)에 의해 나타낸 바와 같이 대략 평탄한 표면을 갖는다. 따라서 CMBF 쌍(또는 그 부분들)이 렌즈 요소와 일체로 형성된다면, CMBF 쌍은 EAP에 인접한 렌즈 D4의 제한 조리개 부분(EAP)의 표면과 같은 평탄하거나 대략 평탄한 표면에 위치하여야 한다. CMBF 쌍은 간섭형 필터일 수 있고, 입체 영상들을 렌더링하기 적합한 입체 영상 정보를 제공하는 동공들로서의 기능을 할 수 있다. 동공 CMBF 쌍(백색 광원의 전방에 위치한 조명 CMBF가 아닌)은 그 동공 CMBF 쌍에 입사하는(예컨대, 제1 렌즈 그룹(LG1)으로부터) 빛이 물체로부터 CMBF 쌍으로 임계 입사각(TAOI) 값 이하의 통상적인 또는 최소의 입사각(AOI)을 갖도록 제1 렌즈 그룹(LG1)과 제2 렌즈 그룹(LG2) 사이에 위치하는 것이 바람직하다. 예컨대, 본 시스템의 일부 실시예들에 있어서, TAOI 값은 23도(예컨대, 본 시스템의 80도 FOV 렌즈에 대해)와 같은 값을 가질 수 있다. 또한, TAOI는 CMBF 쌍의 특성들에 따라 설정될 수 있다. 그러나 TAOI에 대한 다른 값들 및/또는 값들의 범위들도 또한 가능하다. 따라서 제1 렌즈 그룹의 렌즈들(예컨대, 본 예에서의 E1, E2, 및/또는 E3)은 입사각(AOI)이 원하는 임계 입사각(TAOI) 값 이하가 되도록 구성되어야 한다.

CMBF들이 도시되어 있지만, 이차원(즉, 2D) 영상들을 원한다면, CMBF들을 비활성화, 바이패스, 및/또는 제거할 수 있다.

이어서, 제2 렌즈 그룹 요소들(LG2)이 입사광을 수신하여 그 입사광을 영상 센서(SENSE)의 영상 평면에 포커싱할 수 있다.

이어서, 영상 센서(SENSE)가 해당 신호들을 형성하여 그 신호들을 입체 영상들(3D) 또는 2D 영상들을 렌더링하는 후속 처리를 위해 전송한다.

CMBF 쌍의 구성과 관련하여, 그 필터는 예컨대 EAP 및/또는 렌즈 D4(예컨대, D4-1) 상에 증착될 수 있다(예컨대, 100개의 층들 등과 같은 다수의 층들을 사용하여). 일부 실시예들에 있어서, CMBF 쌍은 렌즈 D4와 같은 렌즈 어레이(1261)의 평탄한 표면과 일체로 형성된다. 따라서 CMBF 쌍은 렌즈 D4_1과 같은 렌즈 어레이(1261)의 평탄한 또는 대략 평탄한 표면(필요에 따른 설계에 의존하여)에 직접 부착된 하나 이상의 코팅들 또는 층들을 포함할 수 있다.

도 12에 도시된 바와 같이, 2개의 렌즈 그룹 요소들(LG1, LG2)을 포함하는 광학 검출기는 제2 렌즈 그룹 요소들(LG2)에 렌즈 D4와 렌즈 D5를 포함하는데, 이때 렌즈 D4와 렌즈 D5 중의 적어도 하나는 동공 CMBF들(CMBF-1, CMBF-2)을 통과한 빛을 카메라 또는 SENSE에 지향 및/또는 포커싱하기 위한, 우측 동공 CMBF(CMBF-1)와 좌측 동공 CMBF(CMBF-2)(도 10C 및 도 10D) 모두에 걸쳐 있는 하나의 분할되지 않은 섹션을 구비하는데, 그러한 섹션은 US 2011/0115882 및 미국 특허 가출원 번호 61/539,808의 우선권을 주장하는 미국 특허 출원 번호 13/628788에 개시된 것과 같다. 도 12에 도시된 바와 같이, 검출 렌즈 시스템은 중심축을 공유하고 4㎜보다 약간 작은 것과 같은 거의 동일한 지름을 갖는 백 투 백 방식으로 직렬 연결되어 카메라(125)와 검출 렌즈 시스템을 포함하는 영상 캡처 장치의 4㎜ 외부 하우징 내에 끼워 맞춰지는 광학 렌즈들 및 광학 요소들(E1, E2, E3, EAP, D4, D5)을 포함한다. 마찬가지로, 렌즈 E1과 렌즈 E2와 렌즈 E3 중의 적어도 하나는 우측 동공 CMBF(CMBF-1)와 좌측 동공 CMBF(CMBF-2) 모두에 걸쳐 있는 하나의 분할되지 않은 섹션을 구비한다.

본원에서는 표면, 타입, 반지름, 곡률, 두께, 재료, 지름, 코믹(comic), 초점 거리, 렌즈 간격 등과 같은 예시적 특성들을 갖는 렌즈들을 포함하는 예시적 렌즈 어레이(1261)가 도시되고 설명되지만, 그러한 특성들 중의 하나 이상은 해당 렌즈 어레이의 원하는 지름, 초점 거리, FOV, 속도, 필터링을 얻기 위해 사용자에 의해 변경될 수 있다. 예컨대, 렌즈 어레이(1261)는 상이한 렌즈 지름들을 얻기 위해 렌즈들의 지름에 있어 크기 조정될 수 있다. 그러나 크기 조정 시에는, 렌즈 어레이(1261)의 광학 특성들이 다소 변하여(크기 조정에 의거하여) 블러링(blurring)과 같은 바람직하지 않은 영상 효과를 도입할 수 있다. 따라서 그러한 바람직하지 않은 영상 효과를 줄이기 위해, 크기 조정된 렌즈 어레이의 정밀한 튜닝이 필요하다. 구체적으로, 렌즈의 크기를 조정할 경우, 렌즈 곡률들의 비, 렌즈 간 간격, 렌즈 두께, 및/또는 유리 타입은 거의 그대로 유지되어야 한다.

EAP는 렌즈 어레이(1261)의 제2 렌즈 그룹(LG2)을 통과하는 빛의 광량을 제한할 수 있는 제한 조리개를 포함하고, 도 10C 및 도 10D에 도시된 바와 같이 동공 CMBF 쌍을 형성하는 간섭 필터의 층들로 코팅된 렌즈로 이뤄진다. 동공 CMBF 쌍이 EAP의 전체의 렌즈에 걸쳐 있지 않고, 오히려 2개의 조리개들 또는 동공들(예컨대, 도 10D에 도시된 2개의 원들)에 걸쳐 포함되는 경우, EAP 렌즈의 나머지 부분들(CMBF가 걸쳐 있지 않은 부분들)은 빛의 통과를 막기 위해 흑색(예컨대, 흑색 코팅)일 수 있다. 따라서 시스템이 렌즈 어레이(1261)를 통과하는 빛의 광량을 제어할 수 있다. 따라서 렌즈 어레이(1261)를 통과하는 빛의 광량을 제한함으로써(예컨대, 능동적으로 또는 수동적으로), 촬상 플러딩(imaging flooding) 및/또는 포화를 감소 및/또는 완전히 방지할 수 있다. EAP 또는 D4_1에 위치할 수 있는 동공 CMBF에 추가하여, EAP는 시스템의 제어부의 제어 하에 작동할 수 있는 능동 필터(active filter)를 포함할 수 있거나, 수동 필터 (passive filter)를 포함할 수 있다. EAP의 크기 설정과 관련하여, EAP는 전체의 제한 조리개가 사용되어 동공 CMBF 쌍(2개의 반원들인)이 도 10C에 도시된 바와 같이 EAP의 전체에 걸쳐 있도록 하는 형상 및/또는 크기로 형성될 수 있다. 따라서 EAP는 예컨대 렌즈 요소들(E1, E2, 및/또는 E3) 중의 하나 이상의 것과 동일한 크기이거나 약간 더 큰 지름을 가질 수 있다. 따라서 EAP 전체에 입사하는 영상 광선들이 EAP의 비작동 영역들(도 10D에 도시된 실시예에서의 2개의 CMBF 원들/동공들의 외부에 있는)에 입사할 경우에 일어나는 바와 같이 완전히 차단되는 것이 아니라, EAP의 작동 영역들을 통과하여 필터링될 수 있다. 따라서 EAP는 FOV의 비네팅(vinetting)을 감소시키거나 완전히 방지할 수 있다. 그러나 또 다른 실시예들에 있어서는, EAP가 FOV의 비네팅을 제공하도록 하는 형상 및/또는 크기로 형성될 수 있는데, 이때에는 도 10D에 도시된 2개의 CMBF 원들이 서로 접촉하여 그들 사이의 분리를 갖지 않는다. 도 10D의 2개의 CMBF 원들은 제한 조리개 부분(EAP)의 반지름과 같은 지름을 가져 도 10D의 2개의 CMBF 원들이 서로 접촉하고 제한 조리개 부분(EAP)의 외주와 접촉하는 것을 비롯한 임의의 크기로 될 수 있다.

렌즈, 필터, 및 센서 선택

본 시스템의 실시예들에 있어서, 도 12에 도시된 바와 같이, E1은 Qioptiq Co. Fairport, NY에 의해 제조된 G314-000-000과 같은 평오목(plano-concave) 렌즈이고; E2는 Edmund Optics, Inc.에 의해 제조된 NT32-953과 같은 3㎜ 지름×6㎜ FL(초점 거리)의 평볼록(plano-convex) 렌즈이며; E3는 대략 평행한 곡률을 갖는 마주보는 표면들을 구비한 렌즈로서, 여기서 제1 또는 전방 표면(E2와 대면한)은 약 2㎜의 곡률 반지름을 갖고, 제2 또는 후방 표면(EAP와 대면한)은 약 -2㎜의 곡률 반지름을 가지며; EAP는 D4로 벌어지는 이중 조리개 마스크 CMBF 쌍이고; D4는 Edmund Optics, Inc.에 의해 제조된 NT45-089와 같은 3㎜ 지름×6㎜ FL의 색지움 접합렌즈(achromatic doublet lens)이며; D5는 D4의 초점 거리보다 작은 초점 거리를 갖는 접합렌즈이고; SENSE는 Misumi, Inc., Taiwan에 의해 제조된 MO-B1003과 같은 CMOS 검출기 어레이이다. 예컨대, D5는 1.8㎟ CMOS 이미저(imager)를 포함할 수 있다. 그러나 CMOS 이미저에 대한 다른 형상들도 또한 가능하다.

표면 데이터 요약

도 12의 렌즈 어레이(1261)와 유사한, 본 시스템의 실시예들에 따른 80도 FOV 렌즈 어레이, 100도 FOV 렌즈 어레이, 130도 FOV 렌즈 어레이, 140도 FOV 렌즈 어레이, 150도 FOV 렌즈 어레이, 및/또는 160도 FOV 렌즈 어레이에 대한 표면 데이터 요약들이 아래 표 1에 제시되어 있다. 구체적으로, 표 1은 해당 렌즈 어레이(1261)의 렌즈 요소들 E1, E2, E3, D4, 및 D5(또는 그 렌즈 부분들)에 대한 표면 데이터 요약들을 나타내고 있고, 표 2는 본 시스템의 실시예들에 따른 80-160 FOV 렌즈 어레이들에 대한 렌즈 초점 거리들을 나타내고 있다.

	렌즈 초점 거리 FOV
렌즈 요소	80도	100도	120도	130도	140도	150도	160도
E1	-1.998	-1.485	-1.389	-1.353	-1.287	-1.242	-1.207
E2	2.690	2.496	2.61	2.69	2.673	2.756	2.704
E3	28.536	13.281	14.612	14.387	10.975	9.714	8.829
D4_1	-2.759	-2.237	-2.35	-2.363	-2.27	-2.268	-2.252
D4_2	2.028	1.941	1.935	1.909	1.891	1.877	1.875
D5_1	-4.050	-7.921	-9.578	-8.427	-7.889	-8.739	-7.756
D5_2	1.656	1.736	1.843	1.728	1.649	1.732	1.615
D4	6.115	8.881	7.233	6.851	7.511	7.04	7.223
D5	4.461	3.546	3.539	3.409	3.308	3.264	3.224

초점 거리 및 동공 지름

본 시스템의 실시예들에 따른 해당 80도 FOV 렌즈 어레이, 100도 FOV 렌즈 어레이, 130도 FOV 렌즈 어레이, 140도 FOV 렌즈 어레이, 150도 렌즈 어레이, 및/또는 160도 FOV 렌즈 어레이에 대한 초점 거리 및 동공 지름 정보가 아래 표 2에 제시되어 있다.

	유효 초점 거리들
	80도	100도	120도	130도	140도	150도	160도
유효 초점 거리	1.288854	1.106809	0.9874067	0.9406546	0.902855	0.8866931	0.8694922
입사 동공 지름	1.12406	0.8123423	0.7204347	0.6843194	0.6563903	0.6426381	0.630205

도 13A에 도시된 바와 같은 80도 FOV 렌즈의 광선 트레이스(1300A)를 참조하면, 제1 렌즈 그룹(LG1)의 렌즈들의 광학 구성은 빛의 통상적인 또는 최소의 입사각을 생성하고, 25도인 그 렌즈에 대한 임계 입사각(TAOI) 이하에 있는 23도의 AOI를 갖는다. 도 13A에 도시된 바와 같이, 입사각(AOI)은 CMBF의 표면에 입사하는 입사 광선과 CMBF 표면에 대해 수직인 법선 또는 수선 사이의 각도이다.

제1 렌즈 그룹(LG1)의 렌즈들은 예컨대 반지름, 두께, 초점 거리, 유리 타입과 같은 렌즈들(E1, E2, E3)의 렌즈 파라미터들의 적절한 선택에 의해 렌즈 설계의 CMBF 공간 내의 모든 시야 지점들에 대해 대략 시준된 빛을 제공하여 CMBF에 입사하는 그 공간 내의 광선들이 CMBF에 대한 낮은 또는 최소의 입사각(AOI)을 갖도록 구성된다. 낮은 AOI는 25도와 같은 23-27도의 임계 입사각(TAOI) 값 이하이다. 제2 렌즈 그룹(LG2)의 렌즈들은 CMBF 쌍/EAP를 통과하는 빛을 검출기 또는 센서(SENSE)에 포커싱하도록 구성된다(렌즈들(D4, D5)의 파라미터들의 적절한 선택에 의해). 따라서 제1 렌즈 그룹(LG1)도 역시 후방 그룹의 요소들(LG2)과 협력하여 예컨대 1.22㎜×1.21㎜의 영상 포맷에 걸친 고선명(HD) 영상(imagery), 예컨대 1080-p를 제공하도록 구성된다. 그러한 고선명 영상은 개개의 설계들의 최대 상대 구경(f/n)에서, 예컨대 80도 설계에 대해 f/1.2에서 그리고 대부분의 더 넓은 시야각 설계들에 대해 f/1.4에서 달성된다. 예컨대, 렌즈들의 두께는 0.08㎜ 내지 1.5㎜의 범위에 있을 수 있는데, 이때 CMBF의 두께는 1-2㎜일 수 있다.

도 13B는 80도 FOV를 갖는 렌즈 어레이(1261)에 대한 구형파(square wave) MTF 대 공간 주파수(spatial frequency)의 그래프의 스크린샷(screenshot)이다.

도 13C는 80도 FOV를 갖는 렌즈 어레이(1261)에 대한 상대 조도 대 Y 필드(Y field)의 그래프의 스크린샷이다.

본 시스템의 실시예들에 따른 100도 FOV 렌즈, 120도 FOV 렌즈, 130도 FOV 렌즈, 140도 FOV 렌즈, 150도 FOV 렌즈, 및/또는 160도 FOV 렌즈의 광선 트레이스들이 도 14A, 도 15A, 도 16A, 도 17A, 도 18A, 및 도 19A에 각각 도시되어 있다.

본 시스템의 실시예들에 따른 100도 FOV 렌즈, 120도 FOV 렌즈, 130도 FOV 렌즈, 140도 FOV 렌즈, 150도 FOV 렌즈, 및/또는 160도 FOV 렌즈에 대한 구형파 MTF 대 공간 주파수의 그래프들이 도 14B, 도 15B, 도 16B, 도 17B, 도 18B, 및 도 19B에 각각 도시되어 있다.

본 시스템의 실시예들에 따른 100도 FOV 렌즈, 120도 FOV 렌즈, 130도 FOV 렌즈, 140도 FOV 렌즈, 150도 FOV 렌즈, 및/또는 160도 FOV 렌즈에 대한 상대 조도 대 Y 필드의 그래프들이 도 14C, 도 15C, 도 16C, 도 17C, 도 18C, 및 도 19C에 각각 도시되어 있다.

도 11의 과정(1100)을 다시 참조하면, 1103 동작 동안, 제1 광선 그룹이 CMBF 쌍의 EAP 및/또는 상보 다중대역 대역통과 필터(CMBF)에 대물렌즈 영상 광선들이 입사하도록 그 대물렌즈 영상 광선들을 시준하거나 대략 시준할 수 있다. 그러한 광선들의 입사각은 CMBF 쌍의 임계 입사각(예컨대, 25도와 같은 23-27도) 이하이어야 한다. 1103 동작 후에, 본 과정은 1105 동작으로 계속될 수 있다.

1105 동작 동안, 본 과정(1100)은 EAP를 통과하는 영상 광선들의 강도를 제어할 수 있다. 따라서 시스템의 제어부(도 20의 2010)가 영상 광선들의 강도(예컨대, 영상 어레이의 일 지점에서의)와 관련된 정보를 얻을 수 있고, 영상 유실 등을 방지하기 위해 EAP를 통과하는 빛의 광량을 제한하도록 대물렌즈 시스템의 제한 조리개(예컨대, 인가되는 전압에 반응하여 투명으로부터 암흑 상태까지 변하는 액정들을 포함하는 것과 같은 기계적 및/또는 전자적 셔터들을 구비하는)를 제어할 수 있다. 대안적으로 또는 추가로, 제어부는 원하는 강도의 백색광을 우측 및 좌측 CMBF들(백색 광원의 전방에 위치한)에 차례대로 제공하여 관심 물체를 우측 빛(예컨대, 도 10E의 점선들)과 좌측 빛(예컨대, 도 10E의 쇄선들)으로 차례대로 비추고, 그 우측 빛과 좌측 빛이 관심 물체로부터 반사하고 시스템을 통과하여 우측 영상을 검출기 또는 센서(SENSE)의 전체(FPA)에 그리고 좌측 영상을 검출기 또는 센서(SENSE)의 전체(FPA)에 한 번에 하나씩 촬상하게끔 백색 광원의 강도를 제어하도록 구성될 수 있다. 1105 동작의 완료 후에, 본 과정은 1107 동작으로 계속될 수 있다.

1107 동작 동안, 본 과정(1100)은 예컨대 본 시스템의 실시예들에 따른 제한 조리개 부분(EAP)(도 12)에 위치하거나 코팅된 동공 CMBF 쌍을 사용하여 시준광을 필터링할 수 있다. 그러한 동작은 1107 동작 전에, 후에, 및/또는 1107 동작과 동시에 수행될 수 있다. 1107 동작의 완료 후에, 본 과정은 1109 동작으로 계속될 수 있다.

1109 동작 동안, 본 과정은 제한된 및/또는 CMBF 쌍에 의해 필터링된 시준광을 CCD 또는 CMOS 센서(SENSE) 등의 영상 캡처 센서의 영상 평면과 같은 영상 평면에 포커싱(예컨대, 제2 렌즈 그룹(LG2)의 하나 이상의 렌즈들을 사용하여) 및 투사할 수 있다. 1109 동작의 완료 후에, 본 과정은 1111 동작으로 계속될 수 있다.

1111 동작 동안, 본 과정은 영상 캡처 센서의 영상 평면에 입사한 영상을 캡처할 수 있고, 캡처 영상(들)이 나타내는 신호들을 예컨대 영상 정보 수신 장치로의 전송을 위해 시스템의 영상 정보 송신 장치로 전송할 수 있다. 이어서, 수신된 영상 정보를 처리, 메모리에 저장, 및/또는 시스템의 디스플레이와 같은 사용자 인터페이스(UI)에 렌더링할 수 있다. 1111 동작의 완료 후에, 본 과정은 1113 동작으로 계속되어 거기에서 종료할 수 있다.

요컨대, 본 시스템의 실시예들에 따른 렌즈 어레이들은 약 80도 내지 160도의 범위에 있을 수 있는(그러나 다른 값들 및/또는 범위들도 또한 가능함) 넓은 시야(FOV)를 제공하면서도, 이차원 또는 삼차원의 풀 1080p 고해상도 영상들과 같은 고품질 영상들을 제공한다. 또한, 본 시스템의 실시예들에 따른 각종 렌즈 어레이들은 예컨대 f/1.2의 최대 속도에 의해 증명되는 바와 같이 높은 속도를 가질 수 있다.

또한, 본 시스템의 일부 실시예들에 따르면, 렌즈 어레이들은 3㎜ 정도로 작을 수 있는 최대 지름을 가질 수 있고, 영상 캡처 장치와 결합할 경우, 고선명(HD) 영상 보기를 위한 풀 1080 라인 샘플링에서 2D 또는 3D 영상을 제공할 수 있다. 또한, 렌즈 어레이(1261)와 같은 렌즈 어레이들은 FOV에 걸쳐 비네팅을 일으키지 않도록 구성된다. 그것은 전체 제한 구경(예컨대, 이는 도 12에 도시된 STOP 또는 제한 조리개 부분(EAP)의 지름을 지칭함)을 그에 상응하게 사용하는 렌즈 어레이에 관한 것이고, 렌즈의 f 수(f number)는 구경 설정과는 상관없이 일정하게 유지된다.

또한, 종래의 내시경 시스템들과는 달리, 본 시스템은 렌즈 어레이의 마지막 렌즈에 인접하게 위치한 CCD 또는 CMOS와 같은 영상 캡처 센서에서 바로 영상들을 캡처한다. 따라서 캡처하거나 볼 때까지(예컨대, 사용자가) 영상을 일정 거리 전송하고, 그리하여 영상을 왜곡(특히, 영상의 외주 에지들 둘레에서)하고/하거나 영상의 품질 및/또는 밝기를 떨어뜨릴 수 있는 광학 릴레이(예컨대, 연성 광섬유 다발)가 필요 없게 된다.

도 20은 본 시스템의 실시예들에 따른 시스템(200)의 일부를 나타내고 있다. 예컨대, 본 시스템의 일부는 메모리(2020)와 동작상으로 연결된 프로세서(2010), 디스플레이(2030), RF 송수신기(2060), 카메라/센서(2090), 및 사용자 입력 장치(2070)를 포함할 수 있다. 메모리(2020)는 애플리케이션 데이터는 물론 설명한 동작과 관련된 기타의 데이터를 저장하는 임의의 타입의 장치일 수 있다. 애플리케이션 데이터 및 기타의 데이터는 프로세서(2010)에 의해 수신되어 본 시스템에 따른 동작들을 수행하도록 프로세서(2010)를 구성(예컨대, 프로그래밍)한다. 그와 같이 구성된 프로세서(2010)는 본 시스템의 실시예들에 따른 수행에 특히 적합한 특수 목적 기계가 된다.

상기 동작들은 예컨대 촬상 부분, 카메라/센서들(2090), 및/또는 액추에이터들(2060)의 위치들 중의 하나 이상을 제어하여 내시경 촬상 시스템을 구성하는 것을 포함할 수 있다. 카메라/센서들은 영상 정보(2D 또는 3D의), 온도 정보, 위치 정보 등과 같은 정보를 프로세서(2010)에 제공할 수 있다. 액추에이터들(2060)은 카메라를 위치시키고, 카메라를 온/오프 시키며, 및/또는 관심 부위(VOI)에 조명을 제공하여 카메라가 관심 부위 내의 원하는 피사체를 2D 또는 3D로 캡처할 수 있게 하도록 제어될 수 있다. 프로세서(2010)는 카메라로부터 영상 정보를 수신할 수 있고, 예컨대 영상을 2D 또는 3D로 렌더링할 수 있는 디스플레이(2030)와 같은 본 시스템의 사용자 인터페이스(UI)에서 영상 정보를 렌더링할 수 있다. 또한, 프로세서(2010)는 영상 정보를 추후 사용을 위해 메모리(2020)와 같은 본 시스템의 메모리에 저장할 수 있다.

사용자 입력 장치(2070)는 조이스틱, 키보드, 마우스, 트랙볼, 또는 터치 감응 디스플레이와 같은 기타의 장치를 포함할 수 있는데, 이들은 자립형(stand alone)일 수 있거나 개인용 컴퓨터, 개인 디지털 보조 장치(PDA), 이동 전화, 모니터, 스마트 또는 단순 단말기, 또는 임의의 동작 가능 링크를 통해 프로세서(201)와 통신하기 위한 기타의 장치의 일부와 같은 시스템의 일부일 수 있다. 사용자 입력 장치(2070)는 본원에서 설명하는 바와 같이 UI 내에서 상호 작용을 가능하게 하는 것을 비롯하여 프로세서(2010)와 상호 작용하도록 동작할 수 있다. 물론, 프로세서(2010), 메모리(2020), 디스플레이(2030), 및/또는 사용자 입력 장치(2070)는 모두 또는 부분적으로 컴퓨터 시스템 또는 클라이언트 및/또는 서버와 같은 기타의 장치의 일부일 수 있다.

본 시스템의 방법들은 컴퓨터 소프트웨어 프로그램에 의해 실행되기 특히 적합한데, 그러한 프로그램은 본 시스템에 의해 설명된 및/또는 의도된 단계들 또는 동작들 중의 하나 이상에 대응하는 모듈들을 포함한다. 물론, 그러한 프로그램은 집적 회로, 프로세서(2010)와 연결된 메모리(2020) 및 기타의 메모리와 같은 주변 장치나 메모리 등의 컴퓨터 판독 가능 매체에 구현될 수 있다.

메모리(2020)에 포함된 프로그램 및/또는 프로그램 부분들은 본원에 개시된 방법들, 동작들, 및 기능들을 구현하도록 프로세서(2010)를 구성한다. 메모리들은 예컨대 클라이언트들 및/또는 서버들 사이에 분산되거나 로컬로 있을 수 있고, 추가의 프로세서들이 제공될 수 있는 프로세서(2010)도 또한 분산되거나 단독형일 수 있다. 메모리들은 전기 메모리, 자기 메모리, 또는 광 메모리로서, 또는 그들이나 다른 타입의 저장 장치들의 임의의 조합으로서 구현될 수 있다. 또한, "메모리"라는 용어는 프로세서(2010)가 액세스할 수 있는 어드레서블 공간의 어드레스로부터 판독되거나 그 어드레스로 기록될 수 있는 임의의 정보를 포괄할 정도로 충분히 넓게 해석되어야 한다. 그러한 정의에 의하면, 네트워크를 통해 액세스할 수 있는 정보는 예컨대 여전히 메모리 내에 있는 것인데, 왜냐하면 프로세서(2010)가 본 시스템에 따른 동작을 위해 네트워크로부터 정보를 찾아서 가져올 수 있기 때문이다.

프로세서(2010)는 제어 신호들을 제공 및/또는 사용자 입력 장치(2070)로부터의 입력 신호들에 응하여 뿐만 아니라 네트워크의 다른 장치들에 응하여 동작들을 수행하고 메모리(2020)에 저장된 명령들을 실행하도록 동작할 수 있다. 프로세서(2010)는 애플리케이션 특정 집적 회로(들) 또는 범용 집적 회로(들)일 수 있다. 또한, 프로세서(2010)는 본 시스템에 따른 수행을 위한 전용 프로세서일 수 있거나, 많은 기능들 중의 하나만이 본 시스템에 따른 수행을 위해 동작하는 범용 프로세서일 수 있다. 프로세서(2010)는 프로그램 부분, 다수의 프로그램 세그먼트들을 사용하여 동작할 수 있거나, 전용 또는 범용 집적 회로들을 사용하는 하드웨어 장치일 수 있다.

도 21은 예컨대 적어도 하나의 링크, 2개 이상의 링크들 등을 회전시킴으로써 리어 뷰를 제공하게끔 촬상 장치를 위치시키도록 액추에이터를 제어하는데 사용되는 코드의 일부를 나타내고 있다. 도 7과 관련하여 설명한 바와 같이, 연장 섹션(702)의 길이 방향 축(LA)과 평행한 축을 따른 리어 뷰는 2개의 링크들(711)을 사용하여 얻어질 수 있다.

본 시스템을 컴퓨터 환경을 조작하기 위한 제스처 입력 시스템을 참조하여 설명하였지만, 마우스, 트랙볼, 키보드, 터치 감응 디스플레이, 포인팅 장치(예컨대, 펜), 햅틱 장치 등과 같은 다른 장치들을 사용하여 컴퓨터 환경과의 사용자 상호 작용 및/또는 컴퓨터 환경의 조작을 얻을 수 있는 것도 또한 가능하다.

본 시스템의 또 다른 변형들이 당해 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 쉽게 떠오를 것이고, 이후의 특허 청구 범위에 의해 망라될 것이다. 본 시스템의 동작을 통해, 가상 환경 및 그 객체들에의 간단한 몰입을 가능하게 하는 가상 환경 요청이 사용자에게 제공된다.

끝으로, 전술한 설명은 단지 본 시스템의 예시로 의도된 것으로, 첨부된 특허 청구 범위를 임의의 특정 실시예 또는 실시예들의 그룹에 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 따라서 본 시스템을 예시적 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 뒤따를 특허 청구 범위에 진술된 본 시스템의 폭넓은 의도된 사상 및 범위를 벗어남이 없이 당업자가 다수의 변경들 및 대안적 실시예들을 고안할 수 있을 것임을 또한 이해하여야 한다. 또한, 본원에 포함된 단락 제목들은 검토를 용이하게 하기 위해 의도된 것이지, 본 시스템의 범위를 한정하려고 의도된 것이 아니다. 따라서 명세서 및 첨부 도면들은 예시적으로 간주되어야 하지, 첨부된 특허 청구 범위를 한정하려고 의도된 것이 아니다.

본원에 포함된 단락 제목들은 검토를 용이하게 하기 위해 의도된 것이지, 본 시스템의 범위를 한정하려고 의도된 것이 아니다. 따라서 명세서 및 첨부 도면들은 예시적으로 간주되어야 하지, 첨부된 특허 청구 범위를 한정하려고 의도된 것이 아니다.

첨부된 특허 청구 범위를 해석함에 있어서는, 다음의 사항들을 알아야 할 것이다.

a) "포함한다"라는 말은 주어진 청구항에 열거된 것들 이외의 다른 구성 요소들 또는 동작들의 존재를 배제하지 않는다.

b) 구성 요소에 선행하는 "a" 또는 "an"이란 단어는 다수의 그러한 요소들의 존재를 배제하지 않는다.

c) 특허 청구 범위에 있는 모든 도면 부호들은 그 범위를 한정하지 않는다.

d) 복수의 "수단"은 동일한 물건 또는 하드웨어나 소프트웨어 구현 구조 또는 기능에 의해 표현될 수 있다.

e) 개시된 구성 요소들 중의 어떤 것들도 하드웨어 부분들(예컨대, 별개의 전자 회로 또는 집적 전자 회로), 소프트웨어 부분들(예컨대, 컴퓨터 프로그래밍), 및 그 임의의 조합으로 이뤄질 수 있다.

f) 하드웨어 부분들은 아날로그 부분과 디지털 부분 중의 하나 또는 그 모두로 이뤄질 수 있다.

g) 개시된 장치들 또는 그 부분들 중의 어떤 것들도 특별히 달리 언급하지 않는 한 한데 결합되거나 또 다른 부분들로 분리될 수 있다.

h) 동작들 또는 단계들의 특정 순서는 특별히 달리 언급하지 않는 한 필히 요구되도록 의도된 것이 아니다.

i) 구성 요소의 "다수"라는 용어는 청구된 구성 요소의 2개 이상을 포함하고, 구성 요소들의 수의 어떤 특정 범위를 의미하지 않는다. 즉, 다수의 구성 요소들은 2개의 구성 요소들 정도로 적을 수 있고, 헤아릴 수 없이 많은 구성 요소들을 포함할 수도 있다.

Claims (25)

1. 후시 내시경(rear-viewing endoscope)으로서,
   제1 단부와 제2 단부를 구비하며 또한 상기 제1 단부와 상기 제2 단부 사이에 위치한 공동을 구비하고, 길이 방향 길이를 가지며, 길이 방향 축(LAR)을 형성하는 강성 섹션;
   근위 단부와 원위 단부를 구비하고, 상기 근위 단부가 상기 강성 섹션의 제2 단부와 커플링되는 연성 섹션;
   제1 단부와 제2 단부를 구비하는 촬상 유닛으로서, 상기 촬상 유닛의 상기 제1 단부와 상기 제2 단부 사이에 위치한 공동을 또한 구비하고, 상기 촬상 유닛의 제2 단부가 상기 연성 섹션의 원위 단부와 커플링되는 촬상 유닛;
   상기 촬상 유닛의 공동 내에 위치해서 자신을 통과하는 시준된 영상 광선들을 필터링하여 필터링된 영상 광선들을 출력하는 상보 다중대역 대역통과 필터(CMBF) 쌍을 포함하는 대물렌즈 어셈블리; 및
   상기 필터링된 영상 광선들을 수신하여 입체 촬상을 위한 대응하는 비디오 정보를 형성하는 카메라를 포함하되,
   상기 촬상 유닛은 상기 촬상 유닛의 이미저(imager) 축이 상기 강성 섹션의 상기 길이 방향 축을 따라 있을 경우에 프런트 뷰(front view)를 제공하고, 상기 연성 섹션이 상기 이미저 축이 상기 강성 섹션의 상기 길이 방향 축과 평행하게 되어 상기 프런트 뷰의 반대쪽을 향한 리어 뷰(rear view)를 제공하게끔 회전하도록 구성되는 2개의 링크들을 포함하며,
   상기 대물렌즈 어셈블리는 제1 렌즈 그룹을 더 포함하되, 상기 CMBF 쌍을 통과하는 상기 시준된 영상 광선들이 상기 제1 렌즈 그룹에 의해 시준되고,
   상기 대물렌즈 어셈블리는 상기 CMBF 쌍으로부터 상기 필터링된 영상 광선들을 수신하여 상기 필터링된 영상 광선들을 촬상 평면에 포커싱하는 제2 렌즈 그룹을 더 포함하며,
   상기 CMBF 쌍은 상기 제2 렌즈 그룹의 렌즈의 표면에 형성되는 것인 후시 내시경.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서, 상기 CMBF 쌍을 통과하는 상기 시준된 영상 광선들은 임계 입사각(TAOI) 값 이하인 최소 입사각(AOI)을 갖는 후시 내시경.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 임계 입사각(TAOI) 값은 25도인 후시 내시경.
5. 삭제
6. 제 1 항에 있어서, 상기 카메라는 상기 촬상 평면에 검출기 어레이를 더 포함하고, 상기 검출기 어레이는 상기 촬상 평면에 포커싱된 필터링된 영상 광선들을 검출하여 대응하는 입체 영상 정보를 형성하는 것인 후시 내시경.
7. 삭제
8. 삭제
9. 피사체의 입체 영상들을 캡처하는 후시 내시경을 형성하는 방법으로서,
   제1 단부와 제2 단부를 구비하고 또한 상기 제1 단부와 상기 제2 단부 사이에 위치한 공동을 구비하며, 길이 방향 길이를 가지고, 길이 방향 축(LAR)을 형성하는 강성 섹션을 얻는 동작;
   연성 섹션을 상기 강성 섹션과 커플링하는 동작;
   제1 단부와 제2 단부를 구비하고 또한 상기 제1 단부와 상기 제2 단부 사이에 위치한 공동을 구비하는 촬상 유닛을 상기 연성 섹션과 커플링하는 동작;
   자신에 입사하는 영상 광선들을 필터링하여 대응하는 필터링된 영상 광선들을 출력하도록 구성되는 상보 다중대역 대역통과 필터(CMBF) 쌍을 포함하는 대물렌즈 어셈블리를 상기 촬상 유닛의 상기 공동 내에 배치하는 동작;
   센서 어레이를 구비하는 카메라를 상기 촬상 유닛의 공동 내에 배치하는 동작;
   제1 및 제2 렌즈 그룹들을 상기 대물렌즈 어셈블리에서 상기 CMBF 쌍의 서로 마주한 측들 부근에 배치하는 동작으로서, 여기서 상기 제1 렌즈 그룹은 자신을 통과하는 영상 광선들을 시준하여 시준된 영상 광선들을 상기 CMBF 쌍에 제공하도록 구성되는 것인 동작;
   상기 CMBF 쌍을 상기 제2 렌즈 그룹의 렌즈의 표면에 형성하는 동작을 포함하되,
   상기 촬상 유닛은 상기 촬상 유닛의 이미저 축이 상기 강성 섹션의 길이 방향 축을 따라 있을 경우에 프런트 뷰를 제공하고, 상기 연성 섹션이 상기 이미저 축이 상기 강성 섹션의 상기 길이 방향 축과 평행하게 되어 상기 프런트 뷰의 반대쪽을 향한 리어 뷰를 제공하게끔 회전하도록 구성되는 2개의 링크들을 포함하는 것인, 피사체의 입체 영상들을 캡처하는 후시 내시경을 형성하는 방법.
10. 삭제
11. 제 9 항에 있어서, 상기 제1 렌즈 그룹은 상기 시준된 영상 광선들이 임계 입사각(TAOI) 값 이하의 최소 입사각(AOI)을 갖도록 구성되는 방법.
12. 제 11 항에 있어서, 상기 임계 입사각(TAOI) 값은 25도인 방법.
13. 제 9 항에 있어서, 상기 제2 렌즈 그룹은
    상기 CMBF 쌍으로부터 출력되는 상기 필터링된 영상 광선들을 수신하고;
    상기 필터링된 영상 광선들을 상기 카메라의 상기 센서 어레이에 포커싱하도록 구성되는 방법.
14. 제 13 항에 있어서, 상기 카메라는 상기 센서 어레이에 포커싱된 상기 영상 광선들을 처리하여 대응하는 입체 영상 정보를 형성하도록 구성되는 방법.
15. 삭제
16. 피사체의 입체 영상들을 캡처하는 내시경을 형성하는 방법으로서,
    근위 단부와 원위 단부를 구비하는 섹션을 얻는 동작;
    제1 단부와 제2 단부를 구비하고 또한 상기 제1 단부와 상기 제2 단부 사이에 위치한 공동을 구비하는 촬상 유닛을 상기 원위 단부와 커플링하는 동작;
    자신에 입사하는 영상 광선들을 필터링하여 대응하는 필터링된 영상 광선들을 출력하도록 구성되는 상보 다중대역 대역통과 필터(CMBF) 쌍을 포함하는 대물렌즈 어셈블리를 상기 촬상 유닛의 상기 공동 내에 배치하는 동작;
    센서 어레이를 구비하는 카메라를 상기 촬상 유닛의 공동 내에 배치하는 동작;
    제1 및 제2 렌즈 그룹들을 상기 대물렌즈 어셈블리에서 상기 CMBF 쌍의 서로 마주한 측들 부근에 배치하는 동작으로서, 여기서 상기 제1 렌즈 그룹은 자신을 통과하는 영상 광선들을 시준하여 시준된 영상 광선들을 상기 CMBF 쌍에 제공하도록 구성되는 것인 동작; 및
    제한 조리개 부분(limiting aperture portion)을 상기 제1 렌즈 그룹과 상기 제2 렌즈 그룹 사이에 배치하는 동작을 포함하는 것인, 피사체의 입체 영상들을 캡처하는 내시경을 형성하는 방법.
17. 제 16 항에 있어서, 상기 CMBF 쌍을 제한 조리개의 표면에 형성하는 동작을 더 포함하는 방법.
18. 제1 렌즈 그룹과 제2 렌즈 그룹을 구비하며 또한 상기 제1 렌즈 그룹과 상기 제2 렌즈 그룹 사이에 위치한 상보 다중대역 대역통과 필터(CMBF) 쌍을 구비하는 대물렌즈 어셈블리, 및 센서 어레이를 구비하는 카메라를 포함하는 후시 내시경을 사용하여 물체의 입체 영상들을 캡처하는 방법으로서, 상기 대물렌즈 어셈블리는 상기 대물렌즈 어셈블리의 이미저 축이 후시 내시경의 강성 섹션의 길이 방향 축을 따라 있을 경우에 프런트 뷰를 제공하도록 구성되며, 상기 방법은
    상기 제1 렌즈 그룹이 상기 물체의 영상 광선들을 수신하는 동작;
    상기 제1 렌즈 그룹이 상기 수신된 영상 광선들을 시준하여 시준된 영상 광선들을 형성하고, 상기 시준된 영상 광선들을 상기 CMBF 쌍에 제공하는 동작;
    상기 CMBF 쌍이 상기 시준된 영상 광선들을 필터링하여 대응하는 필터링된 영상 광선들을 형성하는 동작;
    상기 제2 렌즈 그룹이 상기 필터링된 영상 광선들을 상기 카메라의 상기 센서 어레이에 포커싱하는 동작; 및
    상기 카메라의 센서가 상기 포커싱된 필터링된 영상 광선들을 감지하여 대응하는 입체 영상 정보를 형성하는 동작;
    상기 이미저 축이 상기 강성 섹션의 상기 길이 방향 축과 평행하게 되도록 상기 대물렌즈 어셈블리를 상기 강성 섹션에 연결하는 2개의 링크들 중의 적어도 하나를 회전시켜 상기 프런트 뷰의 반대쪽을 향한 리어 뷰를 제공하는 동작; 및
    상기 CMBF 쌍을 상기 제2 렌즈 그룹의 렌즈의 표면에 형성하는 동작을 포함하는, 후시 내시경을 사용하여 물체의 입체 영상들을 캡처하는 방법.
19. 제 18 항에 있어서, 상기 CMBF 쌍에 제공되는 상기 시준된 영상 광선들은 임계 입사각(TAOI) 값 이하의 최소 입사각(AOI)을 갖는 방법.
20. 제 19 항에 있어서, 상기 임계 입사각(TAOI) 값은 25도인 방법.
21. 근위 단부와 원위 단부를 구비하는 섹션;
    제1 단부와 제2 단부를 구비하고 또한 상기 제1 단부와 상기 제2 단부 사이에 위치한 공동을 구비하는 촬상 유닛으로서, 상기 촬상 유닛의 제2 단부가 상기 섹션의 원위 단부와 커플링되는 촬상 유닛;
    상기 촬상 유닛의 공동 내에 위치해서 자신을 통과하는 시준된 영상 광선들을 필터링하여 필터링된 영상 광선들을 출력하는 상보 다중대역 대역통과 필터(CMBF) 쌍을 포함하는 대물렌즈 어셈블리; 및
    상기 필터링된 영상 광선들을 수신하여 입체 촬상을 위한 대응하는 비디오 정보를 형성하는 카메라를 포함하되,
    상기 대물렌즈 어셈블리는 제1 렌즈 그룹을 더 포함하되, 상기 CMBF 쌍을 통과하는 상기 시준된 영상 광선들이 상기 제1 렌즈 그룹에 의해 시준되고,
    상기 대물렌즈 어셈블리는 상기 CMBF 쌍으로부터 상기 필터링된 영상 광선들을 수신하여 상기 필터링된 영상 광선들을 촬상 평면에 포커싱하는 제2 렌즈 그룹을 더 포함하며,
    상기 CMBF 쌍은 상기 제2 렌즈 그룹의 렌즈의 표면에 형성되는 것인 내시경.
22. 피사체의 입체 영상들을 캡처하는 내시경을 형성하는 방법으로서,
    근위 단부와 원위 단부를 구비하는 섹션을 얻는 동작;
    제1 단부와 제2 단부를 구비하고 또한 상기 제1 단부와 상기 제2 단부 사이에 위치한 공동을 구비하는 촬상 유닛을 상기 원위 단부와 커플링하는 동작;
    자신에 입사하는 영상 광선들을 필터링하여 대응하는 필터링된 영상 광선들을 출력하도록 구성되는 상보 다중대역 대역통과 필터(CMBF) 쌍을 포함하는 대물렌즈 어셈블리를 상기 촬상 유닛의 상기 공동 내에 배치하는 동작;
    센서 어레이를 구비하는 카메라를 상기 촬상 유닛의 공동 내에 배치하는 동작;
    제1 및 제2 렌즈 그룹들을 상기 대물렌즈 어셈블리에서 상기 CMBF 쌍의 서로 마주한 측들 부근에 배치하는 동작으로서, 여기서 상기 제1 렌즈 그룹은 자신을 통과하는 영상 광선들을 시준하여 시준된 영상 광선들을 상기 CMBF 쌍에 제공하도록 구성되는 것인 동작; 및
    상기 CMBF 쌍을 상기 제2 렌즈 그룹의 렌즈의 표면에 형성하는 동작을 포함하는, 피사체의 입체 영상들을 캡처하는 내시경을 형성하는 방법.
23. 제1 렌즈 그룹과 제2 렌즈 그룹을 구비하며 또한 상기 제1 렌즈 그룹과 상기 제2 렌즈 그룹 사이에 위치한 상보 다중대역 대역통과 필터(CMBF) 쌍을 구비하는 대물렌즈 어셈블리, 및 센서 어레이를 구비하는 카메라를 포함하는 내시경을 사용하여 물체의 입체 영상들을 캡처하는 방법으로서, 상기 방법은
    상기 제1 렌즈 그룹이 상기 물체의 영상 광선들을 수신하는 동작;
    상기 제1 렌즈 그룹이 상기 수신된 영상 광선들을 시준하여 시준된 영상 광선들을 형성하고, 상기 시준된 영상 광선들을 상기 CMBF 쌍에 제공하는 동작;
    상기 CMBF 쌍이 상기 시준된 영상 광선들을 필터링하여 대응하는 필터링된 영상 광선들을 형성하는 동작;
    상기 제2 렌즈 그룹이 상기 필터링된 영상 광선들을 상기 카메라의 상기 센서 어레이에 포커싱하는 동작; 및
    상기 카메라의 센서가 상기 포커싱된 필터링된 영상 광선들을 감지하여 대응하는 입체 영상 정보를 형성하는 동작을 포함하되,
    상기 CMBF 쌍은 상기 제2 렌즈 그룹의 렌즈의 표면에 형성되는 것인, 내시경을 사용하여 물체의 입체 영상들을 캡처하는 방법.
24. 근위 단부와 원위 단부를 구비하는 섹션;
    제1 단부와 제2 단부를 구비하고 또한 상기 제1 단부와 상기 제2 단부 사이에 위치한 공동을 구비하는 촬상 유닛으로서, 상기 촬상 유닛의 제2 단부가 상기 섹션의 원위 단부와 커플링되는 촬상 유닛;
    상기 촬상 유닛의 공동 내에 위치해서 자신을 통과하는 시준된 영상 광선들을 필터링하여 필터링된 영상 광선들을 출력하는 상보 다중대역 대역통과 필터(CMBF) 쌍을 포함하는 대물렌즈 어셈블리; 및
    상기 필터링된 영상 광선들을 수신하여 입체 촬상을 위한 대응하는 비디오 정보를 형성하는 카메라를 포함하되,
    상기 대물렌즈 어셈블리는 제1 렌즈 그룹을 더 포함하되, 상기 CMBF 쌍을 통과하는 상기 시준된 영상 광선들이 상기 제1 렌즈 그룹에 의해 시준되고,
    상기 대물렌즈 어셈블리는 상기 CMBF 쌍으로부터 상기 필터링된 영상 광선들을 수신하여 상기 필터링된 영상 광선들을 촬상 평면에 포커싱하는 제2 렌즈 그룹을 더 포함하며,
    상기 대물렌즈 어셈블리는 상기 제1 렌즈 그룹과 상기 제2 렌즈 그룹 사이에제한 조리개 부분(limiting aperture portion)을 더 포함하는 것인 내시경.
25. 제1 렌즈 그룹과 제2 렌즈 그룹을 구비하며 또한 상기 제1 렌즈 그룹과 상기 제2 렌즈 그룹 사이에 위치한 상보 다중대역 대역통과 필터(CMBF) 쌍을 구비하는 대물렌즈 어셈블리, 및 센서 어레이를 구비하는 카메라를 포함하는 내시경을 사용하여 물체의 입체 영상들을 캡처하는 방법으로서, 상기 방법은
    상기 제1 렌즈 그룹이 상기 물체의 영상 광선들을 수신하는 동작;
    상기 제1 렌즈 그룹이 상기 수신된 영상 광선들을 시준하여 시준된 영상 광선들을 형성하고, 상기 시준된 영상 광선들을 CMBF 쌍을 포함하는 제한 조리개 부분에 제공하는 동작;
    상기 CMBF 쌍이 상기 시준된 영상 광선들을 필터링하여 대응하는 필터링된 영상 광선들을 형성하는 동작;
    상기 제2 렌즈 그룹이 상기 필터링된 영상 광선들을 상기 카메라의 상기 센서 어레이에 포커싱하는 동작; 및
    상기 카메라의 센서가 상기 포커싱된 필터링된 영상 광선들을 감지하여 대응하는 입체 영상 정보를 형성하는 동작을 포함하는 것인, 내시경을 사용하여 물체의 입체 영상들을 캡처하는 방법.
    
    

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