KR101670243B1

KR101670243B1 - 광전송 방식 카메라 내시경

Info

Publication number: KR101670243B1
Application number: KR1020150008206A
Authority: KR
Inventors: 김헌태
Original assignee: 주식회사 옵티메드
Priority date: 2015-01-16
Filing date: 2015-01-16
Publication date: 2016-10-28
Also published as: KR20160088739A

Abstract

본 발명은, 말단에 장착되고, 주변 영상을 촬영하여 전기적 신호로 출력하는 카메라 모듈; 상기 말단에 장착되고, 상기 카메라 모듈로부터 출력된 전기적 신호를 광신호로 변환하여 출력하는 말단측 송신용 광전변환수단; 상기 말단의 후방에 위치하는 삽입부 내에 비어 있는 공간으로서, 상기 말단측 송신용 광전변환수단으로부터 출력된 광신호의 전송로로 사용되는 광전송로; 및 상기 삽입부의 후방에 위치하는 헤드에 장착되고, 상기 광전송로를 통해 전송된 광신호를 전기적 신호로 복원하여 출력하는 헤드측 수신용 광전변환수단;을 포함하는 광전송 방식 카메라 내시경을 제공한다.

Description

광전송 방식 카메라 내시경{CAMERA ENDOSCOPE WITH OPTICAL COMMUNICATOR}

본 발명은 카메라 내시경에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 말단의 카메라가 촬영한 영상을 광전송 방식을 통해 헤드로 전송할 수 있는 광전송 방식 카메라 내시경에 관한 것이다.

내시경은 사용 분야에 따라 크게 의료용 내시경과 산업용 내시경으로 분류된다. 의료용 내시경은 수술이나 부검 없이도 체내의 병변 부위를 직접 관찰 및 치료할 수 있도록 고안된 의료용 장치이다. 이러한 의료용 내시경에는 기관지경, 식도경, 위경, 십이지장경, 직장경, 방광경, 복강경 등이 있고, 그 밖에 특수한 것으로는 흉강경, 종격경, 심장경 등이 있다. 산업용 내시경은 각종 산업분야에서 기기의 분해 없이 상기 기기의 내부를 관찰할 수 있도록 고안된 장치이다.

일반적으로 내시경은 말단과, 삽입부와, 헤드를 갖는다. 상기 삽입부는 체내 또는 기기의 내부로 삽입되는 부위로서, 헤드와 연결된 후단 및 말단과 연결된 전단을 갖는다. 이러한 내시경은 체내 또는 기기 내부를 촬영할 수 있게 마련되는데, 촬영 방식에 따라 카메라 내시경과 광스캔 내시경으로 분류될 수 있다.

상기 카메라 내시경은 카메라 모듈 및 케이블을 갖는다. 상기 카메라 모듈은 말단에 마련되고, 케이블은 삽입부에 내장된 채 카메라 모듈로부터 헤드까지 연장한다. 카메라 모듈이 촬영한 체내 영상 또는 기기 내부의 영상은 케이블을 통해 헤드로 전송된다. 그리고 헤드로 전송된 영상은 헤드 외부에 마련된 컴퓨터의 모니터를 통해 사용자에게 시각적으로 제공된다. 이러한 카메라 내시경의 일 예가 한국등록특허 제10-1140875호(내시경 카메라)에 개시되어 있다.

상기 광스캔 내시경은 멤스미러 및 광섬유를 갖는다. 상기 멤스(MEMS, Micro Electro Mechanical System) 미러는 말단에 마련되고, 광섬유는 삽입부에 내장된 채 멤스 미러의 후방으로부터 헤드까지 연장한다. 광섬유를 통해 전송된 광은 멤스 미러에서 반사된 후 체내 또는 기기의 내부에서 다시 반사되고, 이후 다시 멤스 미러에서 반사되어 광섬유로 입사된다. 이 과정에서 멤스 미러는 광의 반사각을 미리 정해진 패턴대로 변경하므로 체내 또는 기기 내부의 스캔 영상이 획득된다. 한편, 획득된 스캔 영상은 헤드 외부에 마련된 컴퓨터의 모니터를 통해 사용자에게 시각적으로 제공된다. 이러한 광스캔 내시경의 일 예가 한국등록특허 제10-1238765호(일회용 내시경)에 개시되어 있다.

한국등록특허 제10-1140875호(내시경 카메라) 한국등록특허 제10-1238765호(일회용 내시경)

종래의 카메라 내시경에서는 동축 케이블과 같은 특수한 케이블이 사용되어야 하는데, 이는 대용량 데이터를 신속하게 그리고 손실 없이 전송해야 하기 때문이다. 따라서 종래의 카메라 내시경에 따르면, 케이블의 높은 가격으로 인해 내시경의 제조 원가가 상승하는 문제와, 비좁은 삽입부의 내부에 케이블을 설치해야 하는 어려움이 발생한다.

종래의 광스캔 내시경에서는 케이블에 비해 얇은 광섬유가 사용되어 카메라 내시경의 문제점이 해결될 수는 있다. 그러나 광섬유의 탄성으로 인해 삽입부의 굽힘이 어려운 문제와, 삽입부의 반복적 굴곡 시 광섬유에 크랙이 발생하는 문제가 발생한다. 또한, 광전송 효율이 우수하려면 광이 특정 각도로 광섬유에 입사되어야 하는바, 종래의 광스캔 내시경에서는 광섬유의 단부로 광을 입사하는 부재들의 배열이 난해한 문제도 발생한다. 또한, 광스캔 내시경에서는 멤스 미러가 설치되어야 하는데, 이는 쉽지 않은 작업이다.

이에 본 발명은 종래의 카메라 내시경 및 광스캔 내시경이 갖는 문제들을 일거에 해결할 수 있는 내시경을 제공하자 한다.

상기 광전송로는 상기 삽입부의 내부에서 상기 삽입부의 길이방향을 따라 연장하는 홀로 구성될 수 있다. 이때, 상기 말단에는 상기 말단측 송신용 광전변환수단으로부터 출력된 광신호를 상기 홀의 전단 개구까지 안내하는 광안내로가 마련될 수 있다. 상기 광안내로의 후단은 상기 홀의 전단 개구에 고정되고, 상기 광안내로의 전단은 상기 말단측 송신용 광전변환수단을 지지하는 말단의 부위에 고정된다.

상기 삽입부는 중공을 가질 수 있는데, 이 경우 상기 광전송로는 상기 중공에 배치된 부품들이 차지하고 남은 잔여 공간으로 구성될 수 있다.

광전송 방식 카메라 내시경은 헤드측 송신용 광전변환수단 및 말단측 수신용 광전변환수단을 포함할 수도 있다. 상기 헤드측 송신용 광전변환수단은 상기 헤드에 장착되고, 수신한 전기적 제어 신호를 광신호로 변환하여 상기 광전송로로 출력한다. 그리고 상기 말단측 수신용 광전변환수단은 상기 말단에 장착되고, 상기 광전송로를 통해 전송된 광신호를 전기적 제어 신호로 복원하여 상기 카메라 모듈로 출력한다.

본 발명에 따른 광전송 방식 카메라 내시경은 체내 또는 기기 내부의 영상을 획득할 수 있으면서도 특수 케이블, 광섬유 및 멤스 미러 모두를 필요로 하지 않는다. 따라서 본 발명에 의하면, 특수 케이블로 인해 종래의 카메라 내시경이 갖게 되는 단점과, 광섬유 및 멤스 미러로 인해 종래의 광스캔 내시경이 갖게 되는 단점이 전혀 발생하지 않는다.

또한, 본 발명에 의하면 말단에 광안내로가 마련되기 때문에, 말단측 송신용 광전변환수단에서 출력된 광신호가 말단 굽힘부의 굽힘 여부와 무관하게 거의 손실되지 않고 삽입부의 광전송로로 유입될 수 있다.

또한, 본 발명에 의하면 삽입부 중공의 잔여 공간이 광전송로로 사용되기 때문에, 별도의 광전송로가 마련될 필요가 없고, 삽입부 내 비좁은 공간이 비교적 여유롭게 사용될 수 있다.

또한, 본 발명에 의하면 카메라 모듈이 획득한 영상을 전송하기 위한 광전송로가 상기 카메라 모듈의 제어 신호를 전송하기 위한 것으로도 사용된다.

도 1은 본 발명에 따른 광전송 방식 카메라 내시경을 개략적으로 도시한 것이다.
도 2는 도 1의 A-A'에 따른 단면도이다.
도 3은 도 2의 변형예를 도시한 단면도이다.
도 4는 도 1의 "B" 부분을 확대하여 도시한 단면도이다.

이하, 본 발명에 따른 광전송 방식 카메라 내시경의 바람직한 실시예들을 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 이하에서 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야할 것이다.

본 발명에 따른 광전송 방식 카메라 내시경(100)은 도 1 및 도 4에 도시된 바와 같이 말단(130)과, 삽입부(120)와, 헤드(110)를 포함한다.

상기 말단(130)은 도 4에 도시된 바와 같이 여러 방향으로 굽혀질 수 있는 굽힘부(130a)를 갖는다. 또한, 말단(130)은 전단(130b)을 갖는데, 이 전단(130b)은 굽힘부(130a)의 전단에 고정되어 있다. 상기 말단(130)은 굽혀질 수 없게 마련될 수도 있는데, 이 경우에는 굽힘부(130a)가 마련되지 않는다.

상기 삽입부(120)는 내시경 검사시 체내 또는 기기의 내부의 삽입되는 부위로서, 말단(130)의 후방에 위치하고 굽힘부(130a)의 후단과 연결되어 있다. 이러한 삽입부(120)는 상기 내시경(100)이 연성 내시경(flexible endoscope)이면 굴곡될 수 있게 마련되고, 상기 내시경(100)이 경성 내시경(rigid endoscope)이면 굴곡되지 않게 마련된다.

상기 헤드(110)는 삽입부(120)의 후방에 위치하고 삽입부(120)의 후단과 연결되어 있다. 이러한 헤드(110)에는 말단(130)을 좌우방향 및 상하방향으로 조향하기 위한 조향수단(미도시)이 마련된다.

위와 같은 광전송 방식 카메라 내시경(100)은 카메라 모듈(140)과, 말단측 송신용 광전변환수단(142a)과, 광전송로(122)와, 헤드측 수신용 광전변환수단(144b)을 포함한다.

상기 카메라 모듈(140)은 자신의 주변에 위치하는 체내 부위 또는 기기 내부의 영상을 촬영하여 전기적 신호로 출력하는 것으로서, 말단(130)의 전단(130b)에 장착된다.

상기 말단측 송신용 광전변환수단(142a)은 말단(130)의 전단(130b)에 장착되고, 카메라 모듈(140)과 전기적으로 연결된다. 이러한 말단측 송신용 광전변환수단(142a)은 카메라 모듈(140)로부터 출력된 전기적 신호를 광신호로 변환하여 출력한다. 말단측 송신용 광전변환수단(142a)으로는 레이저 다이오드, 엘이디 등이 사용될 수 있다.

상기 광전송로(122)는 삽입부(122) 내에 비어 있는 공간으로서, 전단 및 후단을 갖는다. 광전송로(122)의 전단은 말단(130) 쪽에 위치하는 단부로서, 개방되어 있다. 따라서 말단측 송신용 광전변환수단(142a)으로부터 출력된 광신호는 광전송로(122)의 전단을 통해 광전송로(122)로 유입된다. 상기 광전송로(122)의 후단은 헤드(110) 쪽에 위치하는 단부로서, 개방되어 있다. 따라서 광신호는 광전송로(122)를 따라 이동하다가 광전송로(122)의 후단을 통해 외부로 유출된다.

상기 헤드측 수신용 광전변환수단(144b)은 헤드(110)에 장착된다. 그리고 헤드측 수신용 광전변환수단(144b)은 광전송로(122)로부터 유출된 광신호를 본래의 전기적 신호로 복원하여 출력한다. 헤드측 수신용 광전변환수단(144b)으로부터 출력된 전기적 신호는 헤드(110)의 외부에 위치하는 영상장치(미도시)에 의해 시각화된다. 이러한 헤드측 수신용 광전변환수단(144b)으로는 포토 다이오드가 사용될 수 있다.

위와 같은 광전송 방식 카메라 내시경(100)에서는 종래의 카메라 내시경에 구비되어야 하는 특수 케이블이 불필요하다. 따라서 상기 광전송 방식 카메라 내시경(100)에서는 상기 특수 케이블로 인해 종래의 카메라 내시경이 갖게 되는 단점이 전혀 발생하지 않는다. 또한, 상기 광전송 방식 카메라 내시경(100)에서는 종래의 광스캔 내시경에 구비되어야 하는 광섬유 및 멤스 미러가 불필요하다. 따라서 상기 광전송 방식 카메라 내시경(100)에서는 광섬유 및 멤스 미러로 인해 종래의 광스캔 내시경이 갖게 되는 단점도 전혀 발생하지 않는다.

한편, 상기 삽입부(120)는 도 2에 도시된 바와 같이 내부가 채워진 형태로 마련될 수 있는데, 이 경우 삽입부(120)의 내부에서 그 길이방향을 따라 연장하는 홀이 광전송로(122)로 사용된다. 삽입부(120)에는 광전송로(122) 외에 카메라 모듈(140)의 전원선 홀(124a), 조명선 홀(124b), 물공급 홀(124c), 에어공급 홀(124d), 바이옵시 채널(124e), 말단(130)의 조향을 위한 복수의 와이어 홀(126a 내지 126d) 등이 마련될 수 있다.

삽입부(120)가 도 2와 같은 경우, 말단(130)의 굽힘부(130a) 내에는 도 4에 도시된 바와 같이 연성의 광안내로(132)가 마련될 수 있다. 상기 광안내로(132)의 후단은 광전송로(122)로 사용되는 홀의 전단 개구에 고정되고, 그 전단은 말단(130)의 전단(130b)에 고정된다. 그리고 상기 전단(130b)에는 말단측 송신용 광전변환수단(142a)의 출력단과 광안내로(132)를 연통시키는 홀이 마련된다. 이러한 광안내로(132)가 마련되면 말단측 송신용 광전변환수단(142a)에서 출력된 광신호가 광안내로(132)를 따라 광전송로(122)로 유입된다.

삭제

상기 삽입부(120)는 도 3에 도시된 바와 같이 내부에 중공을 갖는 형태로 마련될 수도 있는데, 이 경우 상기 중공의 잔여 공간이 광전송로(122)로 사용된다. 여기서, 상기 잔여 공간은 삽입부(120)의 중공에 배치된 부품들이 차지하고 남은 공간을 말한다. 상기 중공에 배치된 부품들로는 카메라 모듈(140)의 전원선(125a), 조명용 전선(125b), 물공급 호스(125c), 에어공급 호스(125d), 바이옵시 채널 호스(125e), 말단(130)의 조향을 위한 복수의 와이어(127a 내지 127d) 등을 들 수 있다.

한편, 상황에 따라 카메라 모듈(140)의 제어(예컨대, 줌 인/아웃)가 필요할 수 있는바, 상기 광전송 방식 카메라 내시경(100)은 헤드측 송신용 광전변환수단(142b) 및 말단측 수신용 광전변환수단(144a)을 더 포함하는 것이 좋다.

상기 헤드측 송신용 광전변환수단(142b)은 헤드(110)에 장착되고, 전기적 제어 신호(예컨대, 줌 인/아웃)를 광신호로 변환하여 광전송로(122)의 후단 개구로 출력한다. 헤드측 송신용 광전변환수단(142b)으로는 레이저 다이오드, 엘이디 등이 사용될 수 있다.

상기 말단측 수신용 광전변환수단(144a)은 말단(130)의 전단(130b)에 장착되고, 카메라 모듈(140)과 전기적으로 연결된다. 그리고 말단측 수신용 광전변환수단(144a)은 광전송로(122)의 전단 개구로부터 유출된 광신호를 본래의 전기적 제어 신호로 복원하여 카메라 모듈(140)로 출력한다. 이러한 말단측 수신용 광전변환수단(144a)으로는 포토 다이오드가 사용될 수 있다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양하게 수정 및 변형될 수 있음은 물론이다.

100 : 광전송 방식 카메라 내시경 110 : 헤드
120 : 삽입부 122 : 광전송로
130 : 말단 130a : 굽힘부
130b : 말단 전단 132 : 광안내로
140 : 카메라 모듈 142a : 말단측 송신용 광전변환수단
142b : 헤드측 송신용 광전변환수단
144a : 말단측 수신용 광전변환수단
144b : 헤드측 수신용 광전변환수단

Claims

말단에 장착되고, 주변 영상을 촬영하여 전기적 신호로 출력하는 카메라 모듈;
상기 말단에 장착되고, 상기 카메라 모듈로부터 출력된 전기적 신호를 광신호로 변환하여 출력하는 말단측 송신용 광전변환수단;
상기 말단의 후방에 위치하는 삽입부 내에서 상기 삽입부의 길이방향을 따라 연장하는 홀로서, 상기 말단측 송신용 광전변환수단으로부터 출력된 광신호의 전송로로 사용되는 광전송로; 및
상기 삽입부의 후방에 위치하는 헤드에 장착되고, 상기 광전송로를 통해 전송된 광신호를 전기적 신호로 복원하여 출력하는 헤드측 수신용 광전변환수단;을 포함하고,
상기 말단에는 상기 말단측 송신용 광전변환수단으로부터 출력된 광신호를 상기 광전송로의 전단 개구까지 안내하는 광안내로가 마련되되, 상기 광안내로의 후단은 상기 광전송로의 전단 개구에 고정되고, 상기 광안내로의 전단은 상기 말단측 송신용 광전변환수단을 지지하는 말단의 부위에 고정된 광전송 방식 카메라 내시경.
삭제
삭제
삭제
삭제
제1항에 있어서,
상기 헤드에 장착되고, 수신한 전기적 제어 신호를 광신호로 변환하여 상기 광전송로로 출력하는 헤드측 송신용 광전변환수단; 및
상기 말단에 장착되고, 상기 광전송로를 통해 전송된 광신호를 전기적 제어 신호로 복원하여 상기 카메라 모듈로 출력하는 말단측 수신용 광전변환수단;을 포함하는 광전송 방식 카메라 내시경.