KR101654589B1

KR101654589B1 - 초점 및 물체 거리 자동 변환 기능을 구비한 3차원 입체 영상 기반의 의료 현미경 시스템

Info

Publication number: KR101654589B1
Application number: KR1020150187117A
Authority: KR
Inventors: 최낙구
Original assignee: (주)휴러스트
Priority date: 2015-12-28
Filing date: 2015-12-28
Publication date: 2016-09-07

Abstract

초점 및 물체 거리 자동 변환 기능을 구비한 3차원 입체 영상 기반의 의료 현미경 시스템이 개시된다. 본 발명에 따른 3차원 입체 영상 기반의 의료 현미경 시스템은현미경을 사용한 수술시 초점 및 물체 거리 자동 변환 기능을 구비함으로써 환부를 포함한 주변 장기를 동시에 넓게 보면서 3차원 입체 영상을 제공한다. 따라서, 제공되는 3차원 입체 영상에 의하여 환부의 주변 정보와 깊이 정보를 제공함으로써 숙련 정도가 충분하지 않은 의료진이 효율적으로 수술을 할 수 있도록 하여 수술의 품질을 높이고 수술 시간을 단축할 수 있다.

Description

초점 및 물체 거리 자동 변환 기능을 구비한 3차원 입체 영상 기반의 의료 현미경 시스템{Medical microscope system based on stereoscopic 3D comprising auto focusing and object distance}

본 발명은 의료 현미경 시스템에 관한 것으로 특히 초점 및 물체거리 자동 변환 기능을 구비하여 3차원 입체 영상을 구현하여 입체 영상으로 정확한 진단 및 오차가 적은 수술이 가능한 3차원 입체 영상 기반의 의료 현미경 시스템에 관한 것이다.

의료 현장에서는 미세 수술을 위하여 현미경이 사용된다. 대한민국 등록특허 10-1545163에는 의료용 현미경의 광학계가 개시되어 있다. 상기 등록 특허에 따르면 관측 대상물의 확대상을 형성하는 현미경의 광학계에 있어서, 일측이 상기 관측 대상물을 대면하는 CMO 렌즈, 일측이 상기 CMO 렌즈의 타측을 대면하고, 터렛(turret)에 의해 배율이 변경되는 한 쌍의 터렛방식 렌즈, 및 일측이 상기 한 쌍의 터렛방식 렌즈의 타측을 대면하는 접안렌즈를 포함하고, 상기 한 쌍의 접안렌즈를 통과하는 광선 각각은 상기 한 쌍의 터렛방식 렌즈 각각을 통과하며, 상기 한 쌍의 터렛방식 렌즈를 통과한 광선은 상기 CMO 렌즈에 의해 집속(focus)되고, 상기 한 쌍의 터렛방식 렌즈의 광축은 서로 평행하며, 상기 한 쌍의 터렛방식 렌즈의 배율은 서로 동일할 수 있도록 구성되어 있어, 양안 광축이 평행한 현미경을 사용자에게 제공할 수 있고, 터렛(turret)방식의 대물렌즈를 사용함으로써 양안의 수직시차를 제거하며, 사용시 어지럼증을 유발하지 않는 현미경의 광학계를 사용자에게 제공하고, 칼라필터를 사용함으로써 병변을 쉽게 파악할 수 있는 현미경의 광학계를 사용자에게 제공한다.

한편, 의료 현장에서 진단 및 수술 시 피 환자의 환부에 대한 의료 영상을 통하여 진단 또는 수술 시 환부의 영상을 실시간으로 관찰하면서 수술하게 되는데 3차원 복강경 내시경의 경우에는 한 쌍의 내시경에 의해 촬영된 좌우 영상을 모니터에 전달하여 입체 영상으로 변환하는 방식이 상용화되어 있다. 이와 같이 입력 영상을 내시경을 사용하여, 종래에는 진단 및 수술 시 환부를 관찰하기 위한 목적으로 개발되어 사용되었다. 예컨대 간을 절제하고 담도를 봉합할 때 기존 2D 화면으로는 갈고리 모양으로 휘어진 수술 바늘이 어느 방향을 향하고 있는지 파악하기 힘들었지만 3D 화면에서는 정확히 알 수 있어 집도의 뿐만 아니라 복강경 경험이 적은 스텝들도 3D 화면을 통해 감각적으로 적응할 수 있기 때문에 수술 시간 단축과 정확도를 향상시키는 것이 가능하다는 장점이 있다.

일 예로서, 미국의 바이킹 사는 복강경 수술시 내시경 영상 입력에 대한 출력을 헤드마운트디스플레이(HMD: Head Mount Display)로 보내 입체 영상을 구현 함으로써 기존의 로봇을 이용한 다빈치 수술 대비 경쟁력 있는 입체 영상을 구현함이 개시되어 있다. 하지만, 이러한 복강경 수술 시 입체 영상을 구현한 바이킹사의 3차원 입체 영상 기반의 내시경 시스템은 영상 입력 도구가 내시경으로 한정되고 내시경의 시야각내의 영상만을 모니터에 표현할 수 밖에 없다는 한계가 있어 현미경을 사용하여 미세 수술을 진행할 때 환부를 포함한 주변 장기를 동시에 넓게 보면서 입체 영상을 획득 하고자 하는 의료 현장에는 적합하지 않은 문제점이 있다.

대한민국 공개특허 10-2014-0140246호에는 입체 현미경을 위한 이미지 센서 일체형 렌즈계가 개시되어 있다. 상기 공개 특허에 따르면 입체현미경에서 획득한 광을 결상하는 이미지센서 일체형 렌즈계로서, 상기 입체현미경의 대물렌즈에서 출력되는 광을 집속하는 제1 렌즈군과, 상기 제1 렌즈군의 광을 입력받고, 입력받은 광을 발산시켜 상거리를 결정하는 제2 렌즈군, 및 상기 제2 렌즈군에서 출력된 광을 영상으로 획득하는 이미지 센서를 포함하고, 상기 제2 렌즈군의 광 출사면에서 상기 이미지 센서까지의 거리인 상거리가 초점거리보다 짧게 이루어진다.

하지만 상기와 같은 종래의 입체 현미경을 위한 이미지 센서 일체형 렌즈계를 적용한 입체 현미경은 실제 물체 거리와 초점 거리를 즉시 변경하기가 어렵고 입체 화면과 상당한 차이가 있을 뿐만 아니라 틸트 및 좌/우 영상의 얼라인의 어려움 및 수차로 인하여 실제 수술 현장에 적용하기가 어렵다는 한계가 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 현미경을 사용한 수술시 환부를 포함한 주변 장기를 동시에 넓게 보면서 입체 영상을 획득하고자 하는 의료 현장에 적합한 3차원 입체 영상 기반의 의료 현미경 시스템을 제공하는 것이다.

상기 과제를 이루기 위한 본 발명에 따른 초점 및 물체 거리 자동 변환 기능을 구비한 3차원 입체 영상 기반의 의료 현미경 시스템은,

현미경으로부터 입사되는 촬영 영상의 거리를 변위시켜 물체 거리를 조정하는 것으로 제1 렌즈군(30, 34)과 제2 렌즈군(32, 36)을 포함하는 두 개의 렌즈군을 포함하여 의료 현장에서 요구되는 현미경과 환부의 물체거리인 200 내지 400 밀리미터 범위에서 추가로 50 밀리미터 이내에서 자동으로 거리 및 초점 조정을 수행하는 것으로서 현미경 암에 의한 일차적인 거리 이동과 병행하여 현미경에 구비된 가변 초점 모듈내의 구동부인 50 mm 거리 이동장치로 이루어지는 가변초점 CMO 모듈부(102)와;

상기 가변 초점 CMO 렌즈 모듈부(102)에 의하여 조정된 물체 거리에 대한 자동 초점을 수행하는 AF 모듈부(104)와;

시술자 환부의 관찰 크기를 확대 및 축소하는 배율전환부인 대물 모듈부(106)와;

상기 대물 모듈부(106)에 의하여 배율 전환된 상을 관찰하는 접안렌즈(14)와;

프리즘(108)에 의하여 영상이 모니터측과 현미경 접안렌즈측으로 분기될 때 현미경 접안측 영상 크기와 모니터 영상 크기를 일치시키기 위하여 배율을 조절함으로써 모니터측의 영상 크기를 조절하는 영상 크기 조절 렌즈(110_L, 110_R), 및 모니터에 입체 영상으로 보여지도록 하기 위하여 좌우 영상을 얼라인시키는 것으로 복수 개의 무드 볼트(364)와, 상기 무드 볼트에 의하여 틸트가 조절되는 미러 블록(360)을 포함하여 분배된 영상의 틸트를 조정하는 영상 얼라인먼트부(114_L, 114_R)를 구비하는 CCTV 렌즈 모듈부(11_L, 11_R); 및

상기 CCTV 렌즈 모듈부(11_L, 11_R)에 의하여 얼라인된 영상을 3차원 영상으로 표시하는 것으로서 모니터 또는 헤드마운트 표시장치중에서 선택되는 입체 표시부(12_L, 12_R);를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 배율 전환부는 연속적으로 확대 축소가 가능하도록 1 : 4 내지 1 : 6의 줌비(zoom ratio)를 갖는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 3차원 의료 현미경 시스템은 현미경을 사용한 수술시 초점 및 물체 거리 자동 변환 기능을 구비함으로써 환부를 포함한 주변 장기를 동시에 넓게 보면서 3차원 입체 영상을 제공한다. 따라서, 제공되는 3차원 입체 영상에 의하여 환부의 주변 정보와 깊이 정보를 제공함으로써 숙련 정도가 충분하지 않은 의료진이 효율적으로 수술을 할 수 있도록 하여 수술의 품질을 높이고 수술 시간을 단축할 수 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 3차원 의료 현미경 시스템의 구조를 도시한 블록도,
도 2는 도 1의 시스템에서 가변초점 CMO 모듈부(102)내에 구비되는 2군의 렌즈 예를 도시한 도면,
도 3은 도 1의 시스템에서 CCTV 모듈부(11_L, 11_R)에 구비되는 영상 얼라인먼트부 구조(114)의 일 예를 나타낸 도면,
도 4는 도 3의 영상 얼라인먼트부에서 X-Y 얼라인먼트부(30)의 구조를 나타낸 분해 사시도, 및
도 5 및 도 6은 상의 중심 일치 및 상의 균일도(uniformity)를 최적화하기 위한 X-Y 조정이 이루어지는 과정과, 도 1의 시스템에서 CCTV 모듈부(11_L, 11_R)에 구비되는 CCTV 렌즈부의 배율 선택에 의하여 접안측 영상과 모니터측 영상의 크기를 조정하기 위한 구조를 설명하기 위한 단면도

이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세히 설명하기로 한다.

도 1에는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 3차원 입체 영상 기반의 의료 현미경 시스템의 구조를 블록도로써 나타내었다. 도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 3차원 입체 영상 기반의 의료 현미경 시스템은,

현미경으로부터 입사되는 촬영 영상의 거리를 변위시켜 물체 거리를 조정하는 것으로 의료 현장에서 요구되는 현미경과 환부의 물체거리인 200 내지 400 밀리미터 범위에서 추가로 50 밀리미터 이내에서 자동으로 거리 및 초점 조정을 수행하는 것으로서 현미경 암에 의한 일차적인 거리 이동과 병행하여 현미경에 구비된 가변 초점 모듈내의 구동부인 50 mm 거리 이동장치로 이루어지는 가변초점 CMO(Common main objective) 모듈부(102)와,

상기 가변 초점 CMO 렌즈 모듈부(102)에 의하여 조정된 물체 거리에 대한 자동 초점을 수행하는 AF 모듈부(104)와,

시술자 환부의 관찰 크기를 확대 및 축소하는 배율전환부인 대물 모듈부(106)와,

상기 대물 모듈부(106)에 의하여 배율 전환된 상을 관찰하는 접안렌즈(14)와,

프리즘(108)에 의하여 영상이 모니터측과 현미경 접안렌즈측으로 분기될 때 현미경 접안측 영상 크기와 모니터 영상 크기를 일치시키기 위하여 배율을 조절함으로써 모니터측의 영상 크기를 조절하는 영상 크기 조절 렌즈(110_L, 110_R), 및 모니터에 입체 영상으로 보여지도록 하기 위하여 좌우 영상을 얼라인시키는 것으로 분배된 영상의 틸트를 조정하는 영상 얼라인먼트부(114_L, 114_R)를 구비하는 CCTV 렌즈 모듈부(11_L, 11_R), 및

상기 CCTV 렌즈 모듈부(11_L, 11_R)에 의하여 얼라인된 영상을 3차원 영상으로 표시하는 것으로서 모니터 또는 헤드마운트 표시장치중에서 선택되는 입체 표시부(12_L, 12_R)를 포함하여 이루어진다.

CMO(Common main objective) 렌즈는 배율 조절이 불연속적인 터렛방식의 렌즈와는 달리 연속적으로 배율을 조절할 수 있으나 그 배율의 선택 구간이 짧은 것을 해결하기 위하여 본 발명에서는 현미경 암에 의한 일차적인 거리 이동과 병행하여 현미경에 구비된 가변 초점 모듈내의 구동부인 50 mm 거리 이동장치로 이루어진다. 이로써 초점거리 자동변환을 지원한다.

또한, 현미경으로부터 입사되는 촬영 영상의 거리를 변위시켜 물체 거리를 조정하는 것으로 제1 렌즈군(30, 34)과 제2 렌즈군(32, 36)을 포함하는 두 개의 렌즈군을 포함하여 의료 현장에서 요구되는 현미경과 환부의 물체거리인 200 내지 400 밀리미터 범위에서 추가로 50 밀리미터 이내에서 자동으로 거리 및 초점 조정을 수행한다. 이로써 물체 거리 자동 변환을 지원한다.

도 2에는 도 1의 시스템에서 가변초점 CMO 모듈부(102)내에 구비되는 2군의 렌즈 예를 도시하였다. 도 2를 참조하면, 가변초점 CMO 모듈부(102)는 제1 렌즈군(20)과 제2 렌즈군(22)을 포함하는 두 개의 렌즈군을 구비하여 이루어지며 제1 렌즈군(20, 24)과 제2 렌즈군(22, 26) 사이의 거리를 변위시켜 물체 거리를 조정하여 와이드 또는 텔레로 구현할 수 있으며, 변위된 물체 거리에서 자동 초점을 맞추게 되는데 이때 자동 초점은 카메라 센서 영역 내에서 광학계 제어를 통하여 베스트 포커스 지점을 찾으며 통상의 제어 방법에서와 같이 디포커스양을 피드백 받아 제어하게 된다.

도 3에는 도 1의 시스템에서 CCTV 모듈부(11_L, 11_R)에 구비되는 영상 얼라인먼트부 구조(114)의 일 예를 나타내었다. 도 3을 참조하면, 영상 얼라인먼트부(114)는 좌측과 우측의 CCTV 모듈부(11_L, 11_R)로부터 출력되는 영상의 중심을 서로 일치시키기 위한 것으로 X-Y 얼라인먼트부(30)와 틸트 조정부(36)로 이루어진다. X-Y 얼라인먼트부(30)의 구성 및 작용 효과는 이후에 설명하기로 한다. 틸트 조정부(36)는 복수 개의 무드 볼트(364)와, 무드 볼트(364)가 삽입되는 삽입홀(362), 및 상기 무드 볼트(364)에 의하여 틸트가 조절되는 미러 블록(360)을 포함하여 영상의 틸트를 조정한다. 빔스플리터에 의하여 분배된 영상, 예컨대 접안측 영상과 카메라측 영상의 틸트 조정을 위해 1차적으로 미러 블록(360)의 3점, 즉, 안쪽 3 곳의 무드 볼트(364)의 무드 볼트 삽입홀(362)에 대한 삽입 깊이를 조절하며, 틸트 조절이 완료되면 고정 볼트(368)를 고정 볼트 삽입홀(366)에 삽입하여 고정이 완료된다.

위의 틸트 조정이 완료되면, 좌우 영상 얼라인먼트를 위하여 이후에서 설명되는 바와 같이 바렐 얼라인먼트 기구 메카니즘을 사용하여 카메라 센서의 중심과 일치시키기 위한 X-Y 조정이 이루어진다. 도 4에는 도 3의 영상 얼라인먼트부에서 X-Y 얼라인먼트부(30)의 구조를 분해 사시도로써 나타내었다. 도 4를 참조하면, 영상 얼라인먼트부(114)에 구비되는 X-Y 얼라인먼트부(30)는 현미경 홀더(300)와 카메라 홀더(310), 및 현미경 홀더(300)와 카메라 홀더(310) 사이에 끼워지는 X-Y 조정 홀더(320)를 포함한다.

현미경 홀더(300)는 제1 방향으로 형성되어 있는 제1 가이드홈(302)과 제1 요홈(304)을 구비한다. 카메라 홀더(310)는 상기 제1 방향에 대하여 직각을 이루는 제2 가이드홈(312)와 제2 요홈(314)을 구비한다.

X-Y 조정 홀더(320)는 현미경 홀더(300)를 향하는 일측에, 상기 제1 가이드홈(302)에 끼워지는 제1 가이드부(322)와 그 홀더의 몸체로부터 연장되는 것으로 제1 관통홀(330)을 구비하는 제1 방향 조정지지부(331), 및 제1 관통홀(330)에 끼워지는 제1 방향 조정 나사(332)를 구비한다.

또한, X-Y 조정 홀더(320)는 카메라 홀더(310)를 향하는 타측에, 상기 제2 가이드홈(312)에 끼워지는 제2 가이드부(324)와 그 홀더의 몸체로부터 연장되는 것으로 제2 관통홀(340)을 구비하는 제2 방향 조정지지부(341), 및 제2 관통홀(340)에 끼워지는 제2 방향 조정 나사(342)를 구비한다.

또한, X-Y 조정 홀더(320)는 그 몸체의 일측에 제1 방향으로 상기 현미경 홀더(300)가 유동되지 않도록 고정하기 위한 제1 고정 관통홀(350)과 제1 고정 관통홀(350)에 끼워지는 제1 고정핀(352)을 구비하며, 그 몸체의 다른 일측에는 제2 방향으로 상기 카메라 홀더(310)가 유동되지 않도록 고정하기 위한 제2 고정 관통홀(360)과 제2 고정 관통홀(360)에 끼워지는 제2 고정핀(362)을 구비한다.

도 5에는 상의 중심 일치 및 상의 균일도(uniformity)를 최적화하기 위한 X-Y 조정이 이루어지는 과정과, 도 1의 시스템에서 CCTV 모듈부(11_L, 11_R)에 구비되는 CCTV 렌즈부의 배율 선택에 의하여 접안측 영상과 모니터측 영상의 크기를 조정하기 위한 구조를 설명하기 위한 단면도를 나타내었다. 도 4, 도 5 및 도 6을 참조하여 상기와 같이 이루어진 X-Y 얼라인먼트부(30)의 조립 및 얼라인먼트 과정을 설명한다.

먼저, X-Y 조정 홀더(320)에 구비되는 제1 가이드부(322)와 제2 가이드부(324)를 각각 현미경 홀더(300)에 구비되는 제1 가이드홈(302)과, 카메라 홀더(310)에 구비되는 제2 가이드홈(312)에 삽입하여 조립한다. 조립된 상태에서 이탈되지 않도록 한 쌍의 제1 고정핀(352)과 한 쌍의 제2 고정핀(362)을 각각 제1 고정 관통홀(350)과 제2 고정 관통홀(360)에 삽입하여 각각 현미경 홀더(300)와 카메라 홀더(310)이 유동되지 않도록 고정한다.

다음으로 현미경에서의 물체 중심이 카메라, 즉, CCTV 모듈부(11_L, 11_R) 센서의 중심에 위치시키기 위한 상의 중심 일치과정과 상의 균일도(uniformity)를 최적화하는 과정을 위하여 X-Y 조정이 이루어진다. 본 실시예에서는 제1 방향을 X 축이라 하고 제2 방향을 Y 축이라 한다.

제1 관통홀(330)에 끼워진 제1 조정 나사(332)와 제2 관통홀(340)에 끼워진 제2 조정 나사(342)를 사용하여 제1 가이드홈(302)과 제2 가이드홈(312)에 대하여 제1 가이드부(322)와 제2 가이드부(324)가 이동함으로써, 제1 방향을 X 축이라 하고 제2 방향을 Y 축이라 할 때 X-Y 조정이 이루어진다.

상하 방향 조정시에는 하방에 위치하는 제1 조정 나사(332)를 사용하여 상의 중심 일치 과정과 상의 균일도 최적화 과정을 수행하고 좌우 방향에 형성되어 있는 한 쌍의 제1 고정 관통홀(350)에 각각 끼워지는 한 쌍의 제1 고정핀(352)을 사용하여 고정한다. 또한, 좌우 방향 조정시에는 예컨대 우측에 위치하는 제2 조정 나사(342)를 사용하여 상의 중심 일치 과정과 상의 균일도 최적화 과정을 수행하고 상하 방향에 형성되어 있는 한 쌍의 제2 고정 관통홀(360)에 각각 끼워지는 한 쌍의 제2 고정핀(362)을 사용하여 고정한다. 도 5 및 도 6에 도시한 바와 같이 본 발명에 따르면 좌우측 현미경 영상의 중심이 카메라 센서의 중심과 일치하도록 조절할 수 있다. 상/하 및 좌/우 조정 범위는 의료용 현미경의 경우에는 각 ±2.5밀리미터 이내가 바람직하나 이에 한정하지 않으며 외경의 크기에 따라 조정량은 변동될 수 있다.

위에서 설명한 바와 같은 과정을 거친 후 카메라 측으로 입사되는 광은 카메라 센서에서 결상되고 영상 신호로 변환되며 변환된 영상 신호는 컴퓨터의 메인 보드에 구비되는 인터페이스 슬롯에 결합된 프레임 그래버(frame grabber)에 의하여 컴퓨터로 입력된다. 좌측 및 우측 영상 신호는 동시에 프레임 그래버를 통하여 입력되고 필요에 따라 3차원 디스플레이 또는 의료상의 필요에 따라 색처리하기에 용이하도록 신호 처리후 헤드마운트디스플레이(HMD: Head Mount Display)의 좌/우 신호 입력단자로 입력되어 사용자의 육안상 입체로 표시된다.

또한, 도 5를 참조하면, CCTV 모듈부(11_L, 11_R)에 구비되는 CCTV 렌즈부의 배율 선택에 의하여 접안측 영상과 모니터측 영상의 크기를 조정하기 위하여 영상 크기 조절 렌즈(110_L, 110_R)가 구비된다. 도 1을 참조하여 설명한 바와 같이 영상 크기 조절 렌즈(110_L, 110_R)는 CCTV 모듈부(11_L, 11_R)에는 프리즘(108)에 의하여 영상이 모니터측과 현미경 접안렌즈측으로 분기될 때 현미경 접안측 영상 크기와 모니터 영상 크기가 상이하므로 이를 일치시키기 위하여 배율을 조절하기 위하여 모니터측의 영상 크기를 조절한다. 1/3" 인치 카메라를 사용하였을 때 유효초점거리(EFL: Effective Focal Length)가 25mm인 CCTV 렌즈(90)를 적용하여 육안으로 직접 관찰하는 접안부 영상 크기와 모니터 또는 헤드마운트디스플레이(HMD: Head Mount Display) 측의 영상 크기 범위를 일치시킨다.

한편, 물체거리 200 ~ 400 mm 구간내에서 최적화된 영상 해상력을 가질 수 있도록 적절한 조명이 구비되는 것이 바람직하며, 가변 초점 CMO 모듈부와 연동하여 피 관찰 물체에 조사되도록 하고 태양빛과 유사한 6,500K 정도의 색온도를 갖는 LED광이 바람직하다. 또한, 환부 영상의 진단 및 판단을 용이하게 하도록 적절한 필터를 구비할 수 있다.

상기와 같은 3차원 의료 현미경 시스템은 현미경을 사용한 수술시 초점 및 물체 거리 자동 변환 기능을 구비함으로써 환부를 포함한 주변 장기를 동시에 넓게 보면서 3차원 입체 영상을 제공한다. 따라서, 제공되는 3차원 입체 영상에 의하여 환부의 주변 정보와 깊이 정보를 제공함으로써 숙련 정도가 충분하지 않은 의료진이 효율적으로 수술을 할 수 있도록 하여 수술의 품질을 높이고 수술 시간을 단축할 수 있다.

102 : 가변초점 CMO 모듈부 104 : AF 모듈부
106 : 대물 모듈부
108 : 프리즘
11_L, 11_R : CCTV 렌즈 모듈부
110_L, 110_R : 영상 크기 조절 렌즈
112_L, 112_R : 초점 조정부
114_L, 114_R : 영상 얼라인먼트부
12_L, 12_R ; 입체 표시부
14 : 접안렌즈
20, 24 : 제1 렌즈군 22, 26 : 제2 렌즈군
30 : X-Y 얼라인먼트부
300 : 현미경 홀더 310 : 카메라 홀더
320 : X-Y 조정 홀더
302 : 제1 가이드홈 304 : 제1 요홈
312 : 제2 가이드홈 314 : 제2 요홈
322 : 제1 가이드부 330 : 제1 관통홀
331 : 제1 방향 조정지지부
332 : 제1 조정 나사
324 : 제2 가이드부 340 : 제2 관통홀
341 : 제2 방향 조정지지부 342 : 제2 조정 나사
350 : 제1 고정 관통홀 352 : 제1 고정핀
360 : 제2 고정 관통홀 362 : 제2 고정핀
90 : CCTV 렌즈

Claims

현미경으로부터 입사되는 촬영 영상의 거리를 변위시켜 물체 거리를 조정하는 것으로 제1 렌즈군(20, 24)과 제2 렌즈군(22, 26)을 포함하는 두 개의 렌즈군을 포함하여 의료 현장에서 요구되는 현미경과 환부의 물체거리인 200 내지 400 밀리미터 범위에서 추가로 50 밀리미터 이내에서 자동으로 거리 및 초점 조정을 수행하는 것으로서 현미경 암에 의한 일차적인 거리 이동과 병행하여 현미경에 구비된 가변 초점 모듈내의 구동부인 50 mm 거리 이동장치로 이루어지는 가변초점 CMO 모듈부(102);
상기 가변 초점 CMO 렌즈 모듈부(102)에 의하여 조정된 물체 거리에 대한 자동 초점을 수행하는 AF 모듈부(104);
시술자 환부의 관찰 크기를 확대 및 축소하는 배율전환부인 대물 모듈부(106);
상기 대물 모듈부(106)에 의하여 배율 전환된 상을 관찰하는 접안렌즈(14);
프리즘(108)에 의하여 영상이 모니터측과 현미경 접안렌즈측으로 분기될 때 현미경 접안측 영상 크기와 모니터 영상 크기를 일치시키기 위하여 배율을 조절함으로써 모니터측의 영상 크기를 조절하는 영상 크기 조절 렌즈(110_L, 110_R), 및 모니터에 입체 영상으로 보여지도록 하기 위하여 좌우 영상을 얼라인시키는 것으로 복수 개의 무드 볼트(46)와, 상기 무드 볼트에 의하여 틸트가 조절되는 미러 블록(42)을 포함하여 분배된 영상의 틸트를 조정하는 영상 얼라인먼트부(114_L, 114_R)를 구비하는 CCTV 렌즈 모듈부(11_L, 11_R); 및
상기 CCTV 렌즈 모듈부(11_L, 11_R)에 의하여 얼라인된 영상을 3차원 영상으로 표시하는 것으로서 모니터 또는 헤드마운트 표시장치중에서 선택되는 입체 표시부(12_L, 12_R);를 포함하고,
상기 영상 얼라인먼트부(114)에 구비되는 X-Y 얼라인먼트부(30)는 현미경 홀더(300)와 카메라 홀더(310), 및 현미경 홀더(300)와 카메라 홀더(310) 사이에 끼워지는 X-Y 조정 홀더(320)를 포함하며,
상기 현미경 홀더(300)는 제1 방향으로 형성되어 있는 제1 가이드홈(302)과 제1 요홈(304)을 포함하고,
상기 카메라 홀더(310)는 상기 제1 방향에 대하여 직각을 이루는 제2 가이드홈(312)와 제2 요홈(314)을 포함하며,
상기 X-Y 조정 홀더(320)는 현미경 홀더(300)를 향하는 일측에, 상기 제1 가이드홈(302)에 끼워지는 제1 가이드부(322)와 그 홀더의 몸체로부터 연장되는 것으로 제1 관통홀(330)을 구비하는 제1 방향 조정지지부, 및 제1 관통홀(330)에 끼워지는 제1 조정 나사(332)와, 카메라 홀더(310)를 향하는 타측에, 상기 제2 가이드홈(312)에 끼워지는 제2 가이드부(324)와 그 홀더의 몸체로부터 연장되는 것으로 제2 관통홀(340)을 구비하는 제2 방향 조정지지부, 및 제2 관통홀(340)에 끼워지는 제2 조정 나사(342)와, 그 몸체의 일측에 제1 방향으로 상기 현미경 홀더(300)가 유동되지 않도록 고정하기 위한 제1 고정 관통홀(350)과 제1 고정 관통홀(350)에 끼워지는 제1 고정핀(352)을 구비하며, 그 몸체의 다른 일측에는 제2 방향으로 상기 카메라 홀더(310)가 유동되지 않도록 고정하기 위한 제2 고정 관통홀(360)과 제2 고정 관통홀(360)에 끼워지는 제2 고정핀(362)을 구비하는 것을 특징으로 하는 3차원 의료 현미경 시스템.
제1항에 있어서, 상기 배율 전환부는 연속적으로 확대 축소가 가능하도록 1 : 4 내지 1 : 6의 줌비(zoom ratio)를 갖는 것을 특징으로 하는 3차원 의료 현미경 시스템.
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