KR20050089491A

KR20050089491A - 개선된 영상 검출 모듈을 갖는 형광 내시경 장치

Info

Publication number: KR20050089491A
Application number: KR1020040014944A
Authority: KR
Inventors: 강욱; 파파얀게리브이
Original assignee: 한국전기연구원
Priority date: 2004-03-05
Filing date: 2004-03-05
Publication date: 2005-09-08
Also published as: US7635330B2; US20050203343A1; KR100583250B1

Abstract

본 발명은 형광 강도의 정량적인 평가를 통한 진단 시 오차를 야기시키는 요소들을 줄임으로서 형광 내시경 진단의 정확성을 높일 수 있도록 하는 것이 가능한 개선된 형광 내시경 장치를 제공하고자 하는 것이다. 본 발명의 형광 내시경 장치는: 백색광 또는 여기광을 제공하는 광원 모듈; 상기 광원 모듈로부터 제공되는 광을 관측 부위로 전달하는 광전달 경로 및 상기 관측 부위로부터의 반사광 및 형광을 전달하는 광검출 경로를 포함하는 내시경 조립체; 상기 내시경 조립체로부터 전달된 반사광 및 형광의 경로를 분리하는 광 경로 분리 수단; 및 상기 반사광을 검출하여 제1 광검출 신호를 출력하는 제1 광검출 칩, 상기 여기광을 검출하여 제2 광검출 신호를 출력하는 제2 광검출 칩, 상기 제1 광검출 칩에 검출된 영상의 밝기를 일정 레벨로 조정할 수 있도록 신호 증폭 이득 값을 제어하는 이득 제어부, 상기 신호 증폭 이득 값에 따라 상기 제1 광검출 신호를 증폭하는 제1 증폭부 및 상기 신호 증폭 이득 값에 따라 상기 제2 광검출 신호를 증폭하는 제2 증폭부를 포함하는 2칩 집적형 영상 검출 모듈을 포함한다.

Description

개선된 영상 검출 모듈을 갖는 형광 내시경 장치{FLUORECENCE ENDOSCOPE HAVING IMPROVED IMAGE DETECTION MODULE}

본 발명은 형광 내시경 장치 및 그 장치를 이용한 진단부위 조상(彫像) 방법에 관한 것으로서, 특히 인체 내 종양 등의 진단을 보다 정확하고 효율적으로 수행하기 위해 개선된 영상 검출 모듈을 갖는 형광 내시경 장치 및 그 장치를 이용한 생체 내 진단부위 조상 방법에 관한 것이다.

백색 광 등 광원을 제공하여 신체 내부 기관의 표면을 상세히 관찰하기 위한 일반 내시경 장치의 기능을 수행하면서, 제논 램프와 광섬유로 구성된 D-LIGHT 등의 광원을 사용하여 청색광을 여기광으로 제공함으로써 질병 의심 부위에 ALA 등의 조영제로부터 유도된 형광 관찰이 가능하도록 하는 방광 형광 내시경(Karl Storz, GmbH, Germany)이 방광 종양 진단을 위해 개발되어 사용되고 있다.

상기 형광 내시경에서는 고감도 컬러 단일 칩을 갖는 텔레비전 카메라(1Chip Colar CCD-camera)“Endovision Telecam SL-PDD”에 의해 질병 의심 부위의 시각적 조사 및 형광 관측을 수행한다. 또한, 형광 진단 모드에서는 진단 부위로부터 반사된 여기광의 차단을 위하여 상기 텔레비전 카메라 앞에 광학 필터를 설치한다. 반사된 여기광이 완전히 차단되는 경우 의사 등 관측자가 형광 발생 부위가 어디인지를 정확히 인식하는 것이 곤란하기 때문에, 상기 광학 필터는 반사된 여기광의 일부가 카메라 검출기에 도달하도록 설계된다. 이러한 광학 필터의 여기광 일부 투과에 의해 형광 진단 모드의 스크린 상에서 형광을 내지 않는 배경 부분의 관찰이 가능하도록 함으로써 의사가 진단 부위의 위치 및 방향을 파악하는데 도움을 준다.

그러나 상술한 종래 기술의 형광 내시경 장치는 다음과 같은 단점을 갖는다. 상기 형광 내시경 장치의 컬러 텔레비전 카메라는 본질적으로 단색 카메라에 비해 낮은 감도를 갖기 때문에 진단 부위로부터 방출되는 미약한 형광을 정확히 인식하기 곤란하고, 특히 작은 구경비를 갖는 내시경을 필요로 하는 경우에는 사용하기 곤란하다. 또한, 상기 형광 내시경 장치에서는 반사 여기광을 일부 투과시키는 방식을 사용하기 때문에 광학적 잡음이 증가하게 되어 더욱 미약한 형광의 관측이 어렵게 된다. 그리고, 상기 형광 내시경 장치에서 사용하는 컬러 텔레비전 카메라는 광-신호의 비선형 특성을 갖고 있으며, 상술한 바와 같이 형광에 대한 감도가 낮고 광학적 잡음이 존재하여 정량적인 형광 관측을 통한 진단 등은 불가능하게 된다.

이러한 문제점을 해결하기 위해 두 개의 채널을 갖는 형광 내시경 장치(한국 특허 등록 제0411631호, 형광 내시경 장치 및 그 장치를 이용한 진단부위 조상 방법, 발명자: 강욱, G. V. Papayan)가 제안된 바 있다. 제안된 장치는 광케이블을 포함하는 내시경 조립체에 연결된 광원 모듈을 포함한다. 광원 모듈은 일반 내시경 모드에서 사용하기 위한 백색광 및/또는 형광 검사 모드에서 사용하기 위한 단파장(short wavelength)의 여기광을 광케이블을 통해 진단 부위에 조사한다. 진단 부위의 영상은 내시경 조립체 말단부(distal part)로부터 내시경의 후단(proximal part)에 설치된 투사 대물 렌즈까지 광케이블을 통해 전달된다. 상기 투사 대물 렌즈 후단에는 광 경로 분리 수단으로서 접힘식 다이크로익 광분리기가 배치된다. 검사 모드에 따라(일반 내시경 모드 또는 형광 관측 모드), 상기 다이크로익 광분리기의 위치가 기계적으로 조정되며, 상기 광원 모듈에 구비된 광원을 변화시킬 수 있고, 페달 등 원거리 스위치에 의하여 모드의 임의 전환이 가능하다.

형광 관측 모드에서, 상기 광케이블을 통하여 입사되는 광은 상기 다이크로익 광분리기에 의해 두 대의 텔레비전 카메라가 위치한 경로로 각각 나누어져 들어 간다. 첫 번째 경로에 설치된 텔레비전 카메라는 컬러 광검출 칩을 가지며, 반사 여기광에 의한 영상을 인식하기 위해 사용된다. 두 번째 경로의 텔레비전 카메라는 고감도 단색(흑백) 광검출 칩을 가지며, 형광 영상을 감지하기 위해 사용된다. 상기 두 번째 경로의 고감도 단색 광검출 칩의 전단에는 형광의 파장만을 투과시키는 차폐 광학 필터가 설치되어 있다. 상기 두 대의 텔레비전 카메라로부터의 신호는 컴퓨터로 전달된다. 상기 컴퓨터의 프로세서는 상기 텔레비전 카메라들의 작동을 제어하고, 상기 텔레비전 카메라로부터 획득된 영상의 처리 및 분석을 수행하도록 프로그램되며, 상기 두 대의 텔레비전으로부터 나오는 각각의 프레임들을 모니터 상에 표시한다.

상술한 내시경 장치를 사용하여 내시경 검사를 수행하기 전에, 비교 형광 표본을 이용하여 시스템의 교정(calibration)을 우선 시행한다. 교정을 위하여, 상기 비교 형광 표본 표면에 상기 내시경 조립체를 근접시켜 광을 조사하고, 이 때 얻어진 여기 반사광 및 형광의 화상(예를 들어 도 7에 도시된 바와 같은 화상)을 상기 컴퓨터에 저장한다. 저장된 데이터는 진단 부위에 대한 불균일한 조명 및 내시경의 시계(field of view) 내에서의 집광 정도의 공간적인 차이에 의해 초래되는 형광 화상 불균일의 교정을 위해 사용된다. 그 외에도 상기 데이터를 통해 램프의 교환 시기를 판단하고, 램프 노화에 의한 장비의 감도 교정을 수행하는 것이 가능하다.

형광 강도의 정량적인 분석을 통한 진단을 수행하기 위하여, 내시경 말단부에서 진단 부위 표면까지의 거리 변화에 의해 초래된 측광 오차를 줄이는 것이 필요한데, 이를 위하여 도 3에 도시된 바와 같이 내시경 조립체(30)에 마련된 도구 통로를 통해 도구(36)를 내밀어 진단 부위와의 기준 거리를 유지하면서 측정을 수행한다. 형광 강도의 정량적 평가는 비디오 프레임 상의 신호 세기 분포의 히스토그램을 분석하여 수행한다.

상술한 형광 내시경 장치는 다음과 같은 문제점을 갖는다. 상술한 바와 같이 형광의 영상이 진단 부위의 어느 지점에서 발생된 것인지를 사용자가 인식하기 위해서는 한 화면에서 반사 여기광과 형광을 함께 관측할 수 있도록 하는 것이 바람직하다. 그러나, 이를 위하여 형광을 인식하기 위한 고감도 광검출 칩에 반사 여기광이 일부 전달되도록 하는 방식을 사용하는 것은 정량 분석 등의 정밀도를 저해하므로 사용될 수 없다. 따라서, 반사 여기광과 형광은 각각 다른 경로를 통하여 검출되는 것이 바람직하나, 각각 얻어진 반사 여기광과 형광의 영상을 중첩하여 스크린에 함께 표시하는 것이 필요하다. 상술한 종래 기술의 형광 내시경 장치는 두 대의 카메라를 사용하여 반사 여기광과 형광을 각각 검출하므로 정량 분석의 정밀도를 높일 수 있으나, 두 대의 카메라는 비동기적(asynchronously)으로 작동하며, 이와 같이 비동기적으로 작동하는 두 대의 카메라로부터 얻어진 반사 여기광과 형광의 영상 신호를 순차적으로 PCI 버스를 통하여 컴퓨터에 입력하는 경우, 프레임의 타이밍이 달라 다수 프레임의 손실이 존재하게 되고, 형광과 반사 여기광에 의한 영상을 모니터에 표시하는 경우에 시스템 속도가 저하되는 문제점이 있으므로, 이러한 두 대의 카메라로부터 얻어지는 영상 데이터의 타이밍 차이가 해결되어야 한다. 또한, 중첩 영상을 표시하기 위해서는 두 대의 카메라로부터 검출되는 영상의 크기를 일치시켜야 하나 별개의 카메라로부터 얻어지는 신호를 별도로 처리하는 종래 기술의 경우에는 이는 매우 어려운 일이었다.

그리고, 상기 형광 내시경 장치에서는 형광 관측 모드에서 형광 세기의 정량적인 분석을 수행하기 위해서는 내시경 말단과 진단 부위 사이의 거리를 도구 등을 통하여 기계적으로 고정시키는 방식을 사용하고 있는데, 이와 같은 방식을 사용하는 것은 미세한 진동 등 진단 환경에 따른 오차를 유발하게 되어 진단의 정밀도에 한계를 갖게 된다.

또한, 종래 기술의 형광 내시경 장치에서는 두 대의 카메라의 구동을 독립적으로 수행함에 따라 각각 별도의 구동 회로와 데이터 처리 모듈을 두어야 하므로 장치가 몹시 복잡하게 된다는 문제점이 존재하였다.

본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 제1 광검출 칩 및 제2 광검출 칩을 단일한 카메라 모듈 내에 일체화하여 여기 반사광 및 형광의 영상을 동일한 타이밍에 의하여 획득할 수 있도록 함으로써, 프레임의 손실을 최소화하면서 중첩 영상을 합성하여 표시하기가 보다 효율적인 개량된 형광 내시경 장치를 제공하기 위한 것이다.

또한, 본 발명은 반사 여기광의 신호를 활용하여 형광 세기의 거리에 따른 변화를 보정함으로써, 진단 부위로부터 내시경 모듈 말단까지의 거리의 변화에 관계없이 보다 정확한 진단이 가능하도록 하는 형광 내시경 장치를 제공하기 위한 것이다.

또한, 본 발명은 조도 및 내시경 집광 정도의 공간적인 차이를 교정하는 종래 기술의 기능 뿐만이 아니라, 장기 등 진단 부위의 기하학적 형태에 따라 초래되는 형광 세기의 부정확성을 교정할 수 있도록 데이터의 처리가 가능한 형광 내시경 장치를 제공하기 위한 것이다.

이와 같이 하여, 본 발명은 형광 강도의 정량적인 평가를 통한 진단 시 오차를 야기시키는 요소들을 줄임으로서 형광 내시경 진단의 정확성을 높일 수 있도록 하는 것이 가능한 개선된 형광 내시경 장치를 제공하고자 하는 것이다.

이와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 한 측면에 의한 형광 내시경 장치는: 여기광을 제공하는 광원 모듈; 상기 광원 모듈로부터 제공되는 광을 관측 부위로 전달하는 광전달 경로 및 상기 관측 부위로부터의 반사광 및 형광을 전달하는 광검출 경로를 포함하는 내시경 조립체; 상기 내시경 조립체로부터 전달된 반사광 및 형광의 경로를 분리하는 광 경로 분리 수단; 및 상기 반사광을 검출하여 제1 광검출 신호를 출력하는 제1 광검출 칩, 상기 여기광을 검출하여 제2 광검출 신호를 출력하는 제2 광검출 칩, 상기 제1 광검출 칩에 검출된 영상의 밝기를 일정 레벨로 조정할 수 있도록 신호 증폭 이득 값을 제어하는 이득 제어부, 상기 신호 증폭 이득 값에 따라 상기 제1 광검출 신호를 증폭하는 제1 증폭부 및 상기 신호 증폭 이득 값에 따라 상기 제2 광검출 신호를 증폭하는 제2 증폭부를 포함하는 2칩 집적형 영상 검출 모듈을 포함한다.

본 발명의 다른 한 측면에 의한 형광 내시경 장치는: 여기광을 제공하는 광원 모듈; 상기 광원 모듈로부터 제공되는 광을 관측 부위로 전달하는 광전달 경로 및 상기 관측 부위로부터의 반사광 및 형광을 전달하는 광검출 경로를 포함하는 내시경 조립체; 상기 내시경 조립체로부터 전달된 반사광 및 형광의 경로를 분리하는 광 경로 분리 수단; 상기 반사광을 검출하여 제1 광검출 신호를 각 프레임 별로 출력하는 제1 광검출 칩, 상기 여기광을 검출하여 제2 광검출 신호를 각 프레임 별로 출력하는 제2 광검출 칩, 상기 제1 광검출 신호 및 제2 광검출 신호의 각 프레임의 타이밍이 일치하도록 상기 제1 광검출 칩 및 상기 제2 광검출 칩에 공통의 동기 신호를 제공하는 디지털 제어부를 포함하는 2칩 집적형 영상 검출 장치; 및 상기 제1 광검출 신호를 선택적으로 입력받는 제1 상태 및 상기 제2 광검출 신호를 선택적으로 입력받는 제2 상태를 갖는 입력 스위치가 구비되어, 상기 제1 광검출 신호의 출력 중 일부 프레임의 데이터 및 상기 제2 광검출 신호의 출력 중 일부 프레임의 데이터를 교대로 받아들여, 합성 영상을 표시할 수 있도록 변환하는 영상 합성부를 포함한다.

본 발명의 다른 한 측면에 의한 형광 내시경 장치는: 여기광을 제공하는 광원 모듈; 상기 광원 모듈로부터 제공되는 광을 관측 부위로 전달하는 광전달 경로 및 상기 관측 부위로부터의 반사광 및 형광을 전달하는 광검출 경로를 포함하는 내시경 조립체; 상기 내시경 조립체로부터 전달된 반사광 및 형광의 경로를 분리하는 광 경로 분리 수단; 상기 반사광 및 형광을 각각 검출하는 영상 검출 장치; 및 상기 영상 검출 장치에 의하여 획득된 영상 데이터를 기초로 하여, 내시경 시야의 제1 지점의 반사광의 영상 밝기(L1)와 제2 지점의 반사광의 영상 밝기(L2)의 비에 의하여, 획득된 상기 제2 지점의 형광의 영상 밝기(F2)를 보상하는 데이터 처리부를 포함한다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 1에서는 본 발명의 형광 내시경 장치의 바람직한 실시예의 구성을 블록도를 통하여 나타낸다. 실시예의 형광 내시경 장치는 내시경에 제공되는 광원 케이블(31)에 연결된 복합 광원 모듈(10)을 포함한다. 복합 광원 모듈(10)은 코우히어런트(coherent)하지 않은 광을 광원으로 사용하여 진단 부위(1)의 일반적인 시각적 관찰을 수행(일반 내시경 모드)하기 위해 백색광을 제공하거나, 형광 및 반사 여기광을 동시 관찰(형광 관측 모드)하기 위해 형광 여기(exitation)를 위한 단파장(short wavelength)의 광을 제공한다.

여기서, 상기 광원 모듈(10)에는 조명광 및 여기광을 제공하기 위한 광원이 구비되어 있다. 예를 들어, 상기 조명광과 상기 여기광은 서로 다른 두 개의 램프에 의해 제공되는 것일 수 있으며, 상기 조명광을 위한 광원은 메탈-할라이드 램프를 사용하고, 상기 여기광을 위한 광원은 수은 램프를 사용할 수 있다. 경우에 따라서는, 상기 조명광과 상기 여기광은 단일한 램프에 의해서 제공되는 것일 수 있고, 이 경우, 상기 단일한 램프는 메탈-할라이드 램프, 발광 다이오드 또는 크세논 램프일 수 있다. 암진단을 위해 조영제 ALA를 사용할 경우, 여기광은 380-580nm의 스펙트럼 범위를 포함하는 것임이 바람직하고, 형광은 600nm 이상의 파장을 갖는 것이 일반적이다. 그러나, 사용되는 조영제의 종류에 따라 이러한 파장 범위는 달라질 수 있으며, 그에 맞는 파장 범위를 갖는 다양한 광원 및 필터 등 적절한 광학계가 구성될 수 있다.

사용자가 일반 내시경 모드(제1 모드)로부터 형광 관측 모드(제2 모드)로 또는 반대로 형광 관측 모드에서 일반 내시경 모드로 전환하기 위해서는, 컴퓨터(80)를 통하여 입력되는 신호를 제어부(70)를 통하여 전달하거나, 또는 페달(101) 등의 외부 스위치를 통해 전환하는 것이 가능하다. 컴퓨터(80)를 통해 전달되는 전환 신호가 구동부(55)로 전달되거나, 외부 스위치(101)를 통한 전환 신호가 교환 블록(100)으로 전달되어, 광원 모듈(10)과 구동부(55)가 광원의 종류 및 다이크로익 광분리기(54)의 위치를 검사 조건에 맞도록 바꾸어 줌으로써 수행된다. 구동부(55)는 예를 들어 솔레노이드 등이 사용될 수 있다.

진단 부위(1)로부터 방출되는 영상은 내시경 조립체(30)의 영상 전송 케이블(32)을 통해 전달된다. 상기 내시경 조립체(30)는 연성 또는 경성 내시경일 수 있으며, 광섬유 또는 전자 내시경일 수 있고, 내시경의 종류에 무관하게 적용될 수 있다. 내시경 조립체(30)를 통하여 전달된 광은 광경로 분리 수단(53)에 도달한다. 광경로 분리 수단(53)은 다이크로익 광 분리기(54), 상기 다이크로익 광분리기(54)를 구동하는 구동부(55) 및 구동부에 의한 제어 블록(56)을 포함한다. 상기 광경로 분리 수단(53)에서는 형광 내시경 장치의 모드에 따라 적절히 반사 여기광 및 형광의 경로를 제어한다.

실시예의 형광 현미경 장치에는 2칩 집적형 영상 검출 모듈(50)이 구비된다. 2칩 집적형 영상 검출 모듈(50)에는, 제1 광검출 칩(51) 및 제2 광검출 칩(52)이 탑재되며, 이들을 공통으로 제어하기 위한 광검출 칩 타이밍 제어 블록(61), 제1 및 제2 비디오 신호 아날로그 처리 블록(62, 63), 제1 및 제2 아날로그-디지털 변환기(64, 65), 디지털 제어 입력 신호를 아날로스 신호로 변환하는 디지털-아날로그 변환기(66) 및 제어부(70)가 구비된다. 제어부(70)는 컴퓨터(80)로 데이터를 전송하며, 예를 들어, IEEE1394 표준을 지원하는 것일 수 있고, 이 경우 버스부(71) 역시도 상기 표준을 지원하는 것이어야 한다.

상기 2칩 집적형 영상 검출 모듈(50)은 상기 광 경로 분리 수단(53)과, 상기 제1 광검출 칩(51) 및 제2 광검출 칩(52)의 광 검출면 상에 영상이 투사되도록 하는 투사 대물 렌즈(41)를 포함하는 광학 결합 수단(40)을 통하여 상기 내시경 조립체(30)에 결합된다. 상기 광학 결합 수단(40)에는 모아레 효과를 제거하기 위하여 특정 공간 주파수를 억제하는 공간 저역 필터(42)가 구비될 수 있다. 상기 공간 저역 필터(42)는 연성 내시경 내에 배열된 광섬유 번들 방향의 미세 조정을 위하여 광 축 주위로 회전 가능하도록 장착되는 것이 바람직하다.

상기 2칩 집적형 영상 검출 모듈(50) 내에는 제2 광검출 칩의 전면에 상기 형광만을 투과시키기 위한 차폐 광학 필터(57)를 구비하여 형광의 감도를 더욱 좋게 할 수 있다.

상기 제1 광검출 칩(51)은 CCD 등의 컬러 광 검출 소자이며, 제2 광검출 칩(52)은 고감도 단색 광 검출 소자로 이루어진다. 형광 관측 모드에서 영상 검출 모듈(50)에 전달된 광은 다이크로익 광분리기(54)에 입사된다. 상기 다이크로익 광분리기(54)에 입사된 광 중에서 반사 여기광은 상기 다이크로익 광분리기(54)를 그대로 통과하여 제1 광검출 칩(51)으로 전달되고, 형광은 다이크로익 광분리기(54)에 반사되어 제2 광검출 칩(52)으로 전달된다. 다이크로익 광분리기(54)의 반사광 스펙트럼은 형광 방사(emission) 스펙트럼과 대응되도록 구성된다. 제2 광검출 칩(52) 전단에는 차폐 광학 필터(57)가 설치되어 형광만을 통과시키고, 반사 여기광은 차단한다. 일반 내시경 모드에서는 다이크로익 광분리기(54)의 위치가 광 경로로부터 벗어나게 되므로, 광은 제1 광검출 칩(51)에만 전달된다.

이와 같은 모드 전환에 따른 다이크로익 광분리기(54)의 위치 변화는 구동부(55) 및 구동부에 의한 제어 블록(56)에 의하여 기계적으로 수행된다. 다이크로익 광분리기(54)의 위치 또는 각도는 모드의 전환에 따라 광원 모듈(10) 내의 광원과 함께 변화된다. 형광 관측 모드에서는 광원 모듈(10)은 여기광을 제공하고, 다이크로익 광분리기(54)는 광 경로에 포함되도록 위치된다.

상술한 도 1의 형광내시경 장치에서, 제1 광검출 칩(51)및 제2 광검출 칩(52)의 주사(scan)는 광검출 칩 타이밍 제어 블록(61)에 의하여 동기화된 타이밍으로 수행된다. 제1 광검출 칩(51)으로부터 출력되는 제1 광검출 신호 및 제2 광검출 칩(52)로부터 출력되는 제2 광검출 신호는 각각 제1 비디오 신호 아날로그 처리 블록(62) 및 제2 비디오 신호 아날로그 처리 블록(63)에 의하여 증폭 및 아날로그 신호 처리가 수행된다. 이후, 제1 아날로그-디지털 변환기(64) 및 제2 아날로그-디지털 변환기(65)에서 아날로그 영상 데이터를 디지털로 변환하며, 제어부(70)는 장치의 작동 및 데이터의 처리에 필요한 여러 가지 디지털 신호를 생성하고 받아들인다. 제어부(70)에서 수행하는 기능은, 예를 들어, 다이크로익 광분리기(54)를 구성하는 다이크로익 미러의 위치를 변화시키기 위해 구동부(55)에 신호를 보내거나, 제1 광검출 칩(51) 및 제2 광검출 칩(52)에 신호를 보내 전자 셔터 값을 제어하거나, 광검출 칩 타이밍 제어 블록(61)과 동기 신호를 교환하고 각각의 광검출 칩(51, 52)에 전하 축적 시간을 정하는 신호들을 보낸다. 나아가서, 제어부(70)는, 제1 및 제2 비디오 신호 아날로그 처리 블록(62, 63)의 증폭 계수를 제어하는 신호를 디지털-아날로그 변환기(66)를 통하여 전송하며, 제1 및 제2 아날로그-디지털 변환기(64, 65)로부터 디지털 형태의 비디오 신호값을 받아 고속의 버스(71)(예, 표준 IEEE-1394)를 통하여 컴퓨터(80)에 전달한다. 제어부(70)에는 또한 저속의 버스(예, 표준 I2C)를 통해 영상 검출 모듈의 제어를 수행하기 위한 블록이 구비될 수 있다.

제1 광검출 칩(51) 및 제2 광검출 칩(52)의 각 픽셀에 대한 영상 신호는 디지털화 되어(예를 들어, 8비트), 버스(71)를 통하여 컴퓨터(80)로 전달되어, 영상의 표시, 중첩 영상의 합성, 데이터의 분석 및 저장을 위해 사용된다. 제1 광검출 칩(51) 및 제2 광검출 칩(52)에서 출력되는 여기 반사광 및 형광의 영상을 중첩시켜 한 화면에 표시하게 되면, 형광 영상의 정량적 분석의 정확도를 저해하지 않으면서 형광 방출 부위의 위치 및 방향을 사용자가 정확하게 인식할 수 있도록 할 수 있다.

컴퓨터(80)는 형광 내시경 장치의 작동 상태를 제어하고 및 데이터를 처리 및 분석하며, 그에 적합한 사용자 인터페이스 화면(GUI)을 제공한다.

또한, 상술한 진단 부위에 대한 불균일한 조명 및 내시경의 시계(field of view) 내에서의 집광 정도의 공간적인 차이에 의해 초래되는 형광 화상 불균일의 교정을 위한 기준 시편으로 백색 표본(111) 및 형광 표본(112)이 구비된다. 기준 시편 중에 백색 표본(111)은 스펙트럼의 가시광 범위에서 균일한 반사율을 갖는 확산 반사체이며, 형광 표본(112)은 검사 진단 부위의 형광 스펙트럼과 유사한 방사 스펙트럼을 갖는다. 형광 표본(112)으로부터 방출되는 형광 밝기는 진단 부위의 형광 최대 밝기에 근접하도록 세팅된다. 또한, 제1 광검출 칩(51)에서 출력되는 컬러 영상만을 따로 표시하기 위해, 필요에 따라 보조 모니터(92)를 더 사용하는 것도 가능하다.

도 5는 본 발명의 제2 실시예의 구성을 나타내는 걔략도이다. 도 1의 실시예와 동일한 부분은 생략하고, 제어부(70) 만을 상세히 나타내었다. 반사 여기광 및 형광 영상의 중첩을 위해서, 본 발명의 제2 실시예에서는 도 5에 표시된 바와 같이, 제어부(70) 내에서 제1 광검출 신호의 각 프레임과 제2 광검출 신호의 각 프레임을 시간에 따라 교대로 받아들여 결과적으로 여기 반사광 및 형광의 영상이 번갈아가면서 화면에 표시되도록 한다. 이와 같이 할 경우, 여기 반사광 및 형광의 교번은 각 프레임의 단위로 매우 짧은 시간에 이루어지기 때문에 사용자는 두 개의 화상이 화면에 중첩되어 표시되고 있는 것으로 인식하게 된다.

이를 위하여, 제어부(70)에는 입력 스위치(72)가 구비되는데, 입력 스위치(72)는 제1 광검출 신호를 선택적으로 입력받는 제1 상태 및 제2 광검출 신호를 선택적으로 입력받는 제2 상태 사이에서 교대로 전환되며, 제1 광검출 신호 중 일부 프레임의 데이터 및 제2 광검출 신호 중 일부 프레임의 데이터를 교대로 받아들여, 중첩 영상을 표시할 수 있도록 한다.

도 4에서는 비동기적으로 작동하는 두 대의 카메라를 사용하는 종래 기술의 장치에서, 각각 얻어진 영상을 통합하여 하나의 화면에 표시하고자 할 경우 발생하는 데이터의 손실을 나타내었다. 종래 기술의 경우, 반사 여기광의 영상 신호의 각 프레임(F1)과 형광 영상 신호의 각 프레임(F2)은 동기되어 있지 않고, 각 신호의 프레임 주기도 서로 다르므로(예를 들어, 도 4에 도시된 바와 같이 제1 영상 신호는 14Hz, 제2 영상 신호는 15Hz), 도 5와 같이 입력 스위치에 의하여 제1 광검출 신호(S1) 및 제2 광검출 신호(S2)를 교대로 입력하고자 할 경우, 도 4에 예시된 바와 같이, 중첩 합성된 영상 신호(F3)를 얻기 위해서, 영상 합성부의 스위치(72)는 일단 제1 광검출 신호의 한 프레임(M1)을 받아들여 후단의 A/D 변환부(74)로 보낸다. 이 경우 A/D 변환부(74)는 제어부(70) 내에 구비되므로, 도 1에서의 제어부 전단의 제1 및 제2 아날로그-디지털 변환기(64, 65)는 불필요하다. 제1 광검출 신호의 한 프레임을 모두 받아들인 시점에서 제2 광검출 신호의 두번째 프레임(N2)은 이미 개시되어 있으므로, 그대신 영상 검출부는 세번째 프레임(N3)을 받아들이게 된다. 따라서, 중첩 영상의 프레임은 도 4의 최하단 라인에 도시된 바와 같이, M1, N3, M4, ... 등의 구성으로 되어 일부 프레임의 데이터 손실이 발생하게 된다. 그러나, 본 발명의 형광 내시경 장치는 제1 광검출 칩(51) 및 제2 광검출 칩(52)이 공통 동기 신호(SYNC)를 기초로 구동되어 동일한 타이밍을 갖게 되므로, 도 5의 하단에 도시된 바와 같이 데이터의 손실이 없이 중첩 영상을 얻을 수 있게 된다.

또한, 본 발명에서는 거리의 변화에 따른 형광 밝기의 변화를 보상하여 형광 밝기의 정확한 정량적 분석이 이루어질 수 있도록 한다. 도 2는 내시경 말단 부위로부터 진단 부위까지의 간격 변화 시의 형광 및 반사 여기광의 밝기 변화를 나타낸다. 도시된 바와 같이, 반사 여기광과 형광은 거리에 따라 거의 동일한 비율로 그 세기가 감소하는 것을 알 수 있다. 그러므로, 반사 여기광을 기준으로 삼아, 반사 여기광이 항상 일정하도록 반사 여기광 증폭 시의 이득(gain)을 자동조정하고, 동일한 이득 값에 의해 형광의 증폭 이득을 자동 조정하면, 거리의 변화에 관계 없이 동일한 형광의 세기를 얻을 수 있게 된다. 이러한 기능은 제1 광검출 신호를 처리하는 제1 비디오 신호 아날로그 처리 블록(62) 및 제2 비디오 신호 아날로그 처리 블록(63)에 의해서 수행되며, 상기 제1 광검출 칩에 검출된 영상의 밝기를 일정 레벨로 조정할 수 있도록 신호 증폭 이득 값을 제어하는 이득 제어부, 상기 신호 증폭 이득 값에 따라 상기 제1 광검출 신호를 증폭하는 제1 증폭부 및 상기 신호 증폭 이득 값에 따라 상기 제2 광검출 신호를 증폭하는 제2 증폭부에 의해 구현된다.

본 발명의 형광 내시경 장치에서 상기 영상 합성부는 상기 공통 동기 신호에 따라 상기 입력 스위치가 상기 제1 상태 및 상기 제2 상태 사이에서 교번되도록 하며, 상기 제1 광검출 신호 및 상기 제2 광검출 신호의 각각의 프레임에 해당하는 신호가 교대로 입력되도록 하여 합성된 영상의 데이터 손실을 최소화한다.

도 8은 진단 부위의 기하학적 구조에 의해 초래되는 화상 밝기의 불균일을 도시하며, 도 9는 진단 부위가 곡면인 경우 획득된 형광 및 반사광의 세기가 위치에 따라 달라짐을 나타낸다. 진단하고자 하는 기관의 내부 표면은 도 8에 도시된 바와 같이 컵 또는 튜브 등의 형상과 같이 오목한 면인 경우가 많다. 이러한 경우, 내시경의 축을 중심으로 외곽부의 점들이 중심 점들보다 가까이 위치하기 때문에 내시경 시야의 가장자리에서의 광 신호는 중심에 위치한 점들에서의 광 신호 보다 크다. 이러한 영상은 식도 등에서 자주 관찰된다. 그에 따라, 가장자리 지점에서의 실제 형광 밝기보다 내시경에서 인식된 그 지점의 형광 밝기는 더 밝게 인식될 수 있어, 이러한 기관의 기하학적 형태에 의해서 형광 세기의 오차는 형광의 정량적 분석을 통한 진단을 부정확하게 한다.

종래 기술의 형광 내시경 장치의 경우와 같이 본 발명의 형광 내시경 장치에서도, 조명의 불균일이나 내시경 시야 내에서의 수광의 불균일 문제는 기준 시편을 통하여 교정 작업을 수행함으로써 보정이 가능하다. 그러나, 기관 내부의 기하학적 형태에 따른 오차는 관측 부위의 표면 형태에 따라 달라지므로 기준 시편을 통하여 보정할 수가 없다. 본 발명의 형광 내시경 장치에서는, 이러한 기관 내부의 기하학적 형태에 따른 형광 세기 분포의 오차를 보상하기 위하여 반사 여기광과 형광에 대한 기하학적 형태의 영향이 동일하다는 점을 이용한다.

이를 위하여, 우선, 진단 객체의 표면이 어디나 동등한 확산 반사 정도를 갖는 표면인 것으로 가정한다. 이 때, 도 9의 (a)에 도시된 바와 같이 형광 세기는 시야내 각 점의 위치에 따라 인식되는 감도가 달라질 수 있다. 중심부 한 점의 형광 세기(F1)와 시야 가장자리의 형광 세기(F2)는 가장자리의 점이 더 내시경에 가까우므로 가장자리에서 더 높게 관측된다. 동일한 지점에서 제1 광검출 신호로부터 반사 여기광 신호 세기(R1, R2)가 각각 얻어질 수 있다. 진단 객체 표면의 확산 반사 정도는 어디나 동일하다고 가정하였으므로, 반사 여기광의 분포에 미치는 기하학적 구조의 영향은 R2/R1 = L 의 비율로 표현할 수 있다. 즉, 가장자리에서 반사 여기광은 기하학적 구조의 영향에 의해 중심에 비해 L배 만큼 실제보다 더 높게 관측된다. 그러므로, 가장자리 지점에서의 형광 세기(F2)도 중심의 형광 세기에 비해 L배 만큼 더 세게 관측될 것이므로, 가장자리에서의 실제 형광 세기(F2')는 관측된 형광 세기(F2)에 L을 나눈 값으로 보정할 수 있다. 이와 같은 데이터의 보정은 상술한 컴퓨터(80) 내에 구비된 데이터 처리부에 의하여 수행되며, 데이터 처리부는 컴퓨터(80)의 프로세서에 의해 수행되는 프로그램의 형태나 하드웨어의 형태로 구현될 수 있다.

본 발명에 따른 형광 내시경 장치를 이용한 진단 부위 조상 방법은 다음과 같다. 도 6은 본 발명의 실시예의 장치를 사용한 진단 부위 조상 방법의 한 흐름을 나타낸다. 우선, 장치를 사용하여 신체 등의 내부 조직을 검사하기 이전에 시스템의 교정(calibration) 작업이 실행(S10)된다. 교정 작업은 내시경의 말단부로부터 일정한 거리에 배치된 백색 표본(111) 및 형광 표본(112)을 사용하여 수행된다.

예를 들면, 교정 작업을 위해 우선 본 발명의 내시경 장치를 일반 내시경 모드로 놓고, 교정 블록(110) 내에 내시경 조립체(30) 말단부를 삽입한다. 내시경의 시계(field of view) 내에 가시광 스펙트럼 범위에서 90% 이상의 확산 반사 계수를 갖는 백색 표본(111)을 위치시키고, 도 7에 도시된 바와 같은 영상을 얻어 제1 광검출 신호의 교정을 위해 저장한다. 다음으로, 본 발명의 내시경 장치를 형광 관측 모드로 전환하고, 내시경의 시계 내에 진단 부위로부터 얻을 수 있는 최대의 형광 밝기를 갖는 형광 표본(112)을 위치시키고 도 7과 같은 영상을 얻어 제2 광검출 신호의 교정을 위해 저장한다.

위와 같은 교정 작업이 끝난 후에 내시경(30)의 말단부를 환자의 검사 진단 부위에 넣고, 우선 일반 내시경 모드에서 시각적 검사를 수행한다(S20). 검사 진단 부위에서 형태학적인 구조(morphological structure) 또는 색깔이 이상한 조직 부위가 관찰되면 종양이 의심될 수 있고, 이 경우, 의심 부위에 대한 정밀 검사를 위해 형광 관측 모드로 전환한다(S30).

형광 관측 모드에서는, 의심되는 조직 부위에서 여기광에 의해 발생하는 형광의 영상은 단색 광검출 칩(52)을 사용하여 획득하는 한편, 반사 여기광의 영상은 컬러 광검출 칩(51)을 사용하여 획득한다. 이 때, 내시경의 말단부에서 진단부위까지 측정 거리의 변화가 발생하더라도 조직 부위의 형광 및 반사 여기광의 영상 밝기는 자동이득제어(AGC) 회로에 의해 변화되지 않고 유지된다(S40). 상기 자동이득제어는 제1 광검출 신호 레벨의 분석을 토대로 한 증폭 이득의 제어에 의하며, 이 사용된 증폭 이득값은 동시에 제2 광검출 신호의 증폭을 위한 이득(gain)으로 사용된다.

또한, 공통 동기 신호에 의하여 얻어진 제1 광검출 신호의 각 프레임과 제2 광검출 신호의 각 프레임을 교대로 선택하여 형광 화상과 반사 여기광의 화상이 중첩된 화상을 합성하고(S60), 상기 합성된 프레임들은 모니터 상에 표시된다(S70).

그리고, 제1 광검출 신호 및 제2 광검출 신호를 분석하여, 기하학적 영향에 따른 형광 세기의 오차를 교정하며, 주어진 조직 부위에서 의심 부위의 형광 밝기와 그에 근접한 명백히 건강한 조직의 형광 밝기의 비교를 통해 형광 명암 대비(contrast)를 결정한다. 이와 같이 획득된 형광 밝기 데이터는 형광의 정량적 평가를 통한 진단을 위해 사용된다.

상술한 본 발명의 실시예의 2칩 집적형 영상 검출 모듈(50)에서는 제1 광검출 칩(51) 및 제2 광검출 칩(52)의 전자 셔터 속도를 각각 독립적으로 조절할 수 있으므로, 밝은 여기광의 영상 배경 하에서 형광을 관찰하는 것이 가능하여져, 여기 반사광의 녹화 채널의 다이나믹 범위(dynamic range)를 확장시킬 수 있는 가능성이 제공된다.

입사되는 광 신호에 대한 검출 강도를 조정하기 위하여 광 검출기(예를 들어, CCD)에서는 전자 제어식 셔터(electronic shutter)를 사용하여 노출 시간(exposure time)을 제어한다. 전자 제어식 셔터를 사용하여 최소 시간 간격 동안만 입사 광에 노출되도록 한다면, 가장 밝은 광의 경우에도 광 검출 소자의 화소에 축적되는 신호 전하가 과잉되지 않도록 할 수 있으므로, 더욱 여기광의 조도를 증가시켜 형광의 밝기를 증대시키는 것이 가능하다. CCD 카메라의 광 검출면에서 받아들이는 광의 양(조도)은 전자 셔터 속도의 조절에 의하여 수 천배이상 증가시킬 수가 있다. 즉, 전자 셔터 노출 시간을 짧게 하고 광원의 휘도를 대폭 올리는 것이 가능하게 된다.

이러한 기능은 형광 여기 또는 광역학 치료(PDT)를 위해 고휘도의 조명광을 사용해야 하는 경우에 반사광을 관찰하는 컬러 채널에서 광검출기 화소의 신호 전하가 과잉 누적되어 주위의 화소에 넘치지 않도록 하면서 반사광을 관찰하여야 하는 경우에 매우 중요하다. 한편, 상대적으로 약한 강도의 형광을 동시에 관찰하기 위해서는 위와는 반대로 수 개 프레임들로부터 신호 전자를 축적하는 고 감도 조건이 사용되어 진다. 상술한 2칩 집적형 영상 처리 모듈을 갖는 본 발명의 장치에서는 동기화된 조건에서 위와 같은 셔터 노출 시간의 독립적인 제어를 통하여 영상 검출 시의 다이나믹 범위를 크게 상승시킬 수 있게 된다.

본 발명에 의한 형광 내시경 장치는 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 형태로 변형, 응용 가능하며 상기 바람직한 실시예에 한정되지 않는다. 아울러, 상술한 구성 요소들이 일체로 구성되었는가 또는 수개의 부분으로 서로 분리될 수 있도록 구성되었는가의 여부는 본 발명의 기술적 사상의 범위를 벗어나는가를 결정하는 데에 있어서 중요한 요소가 아님이 자명하며, 본 발명의 단순한 변형에 지나지 않는다고 볼 것이다. 또한, 상기 실시예와 도면은 발명의 내용을 상세히 설명하기 위한 목적일 뿐, 발명의 기술적 사상의 범위를 한정하고자 하는 목적이 아니며, 이상에서 설명한 본 발명은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 상기 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것은 아님은 물론이며, 후술하는 청구범위뿐만이 아니라 청구범위와 균등 범위를 포함하여 판단되어야 한다.

본 발명에 의한 형광 내시경 장치를 사용하여, 영상 합성을 위한 복잡한 계산 알고리즘의 수행이 없이도, 동기화된 반사 여기광의 영상과 형광의 영상을 고정밀도로 합성한 프레임을 제공하는 것이 가능하게 된다.

또한, 관측 부위와 내시경 말단의 거리가 변화하는 경우에도, 측정 거리에 의존하지 않고 형광 영상 밝기를 정확히 유지할 수 있게 되어 정밀한 진단이 가능하며, 종래 기술과 같이 내시경에 삽입된 도구를 사용하여 내시경 말단부와 진단부위 사이를 고정 거리로 유지할 필요가 없게 된다.

또한, 제1 광검출 칩과 제2 광검출 칩을 일체화하여 동일한 제어 모듈에 의하여 구동함으로써 장치가 간단해지고, 불필요한 부품의 중복을 피할 수 있게 된다.

또한, 본 발명의 장치에서는, 제1 광검출 칩과 제2 광검출 칩의 셔터 속도(shutter speed)를 독립적으로 제어하여, 미약한 형광을 반사 여기광에 비하여 고감도로 관찰하는 것이 가능하게 되어 여기 반사광 녹화 시의 다이나믹 범위(dynamic range)를 확장할 수 있게 된다.

정상적인 조직 부위에서의 형광 밝기에 대한 의심 조직 부위의 형광 밝기의 비율(형광 명암 대비 계수)은 약제에 대한 각 각의 생체의 개별적인 특이성의 영향을 감소시킨 정확한 정량적 진단을 가능하게 한다. 나아가서, 본 발명의 형광 내시경 장치를 사용하면, 기관 내부의 기하학적 구조의 영향을 보정할 수 있으므로 형광 세기의 비교에 기초한 보다 정확한 진단이 가능하여 진다.

도 1은 본 발명의 한 바람직한 실시예에 따른 형광 내시경 장치의 구성을 나타낸다.

도 2는 내시경 말단 부위로부터 진단 부위까지의 간격 변화 시 검출되는 형광 및 반사 여기광의 상대적인 밝기 변화를 나타낸다.

도 3은 종래 기술의 내시경 말단 부위로부터 진단 부위까지의 거리 고정 방식을 나타낸다.

도 4는 종래 기술의 비동기 영상 처리 방식에 의할 때 나타나는 영상 프레임 데이터의 손실을 나타낸다.

도 5는 본 발명의 다른 한 실시예의 세부 구성과 그에 의하여 데이터의 손실을 최소화한 영상 프레임의 블록도를 나타낸다.

도 6은 본 발명의 실시예의 장치를 사용한 진단 부위 조상 방법의 한 흐름을 나타낸다.

도 7은 조명 조도의 불균일에 의해 초래되는 화상 밝기의 불균일을 도시한다.

도 8은 진단 부위의 기하학적 구조에 의해 초래되는 화상 밝기의 불균일을 도시한다.

도 9는 진단 부위가 곡면인 경우 획득된 형광 및 반사광의 세기가 위치에 따라 달라짐을 나타낸다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1: 진단 부위 10: 복합 광원 모듈

20: 광 케이블 30: 내시경 어셈블리

31: 광원 케이블 32: 영상 전송 케이블

40: 광학 결합 수단 41: 투사 대물 렌즈

42: 공간 저역 필터 50: 영상 검출 모듈

51: 제1 광검출 칩 52: 제2 광검출 칩

53: 광 경로 전환부 54: 다이크로익 광분리기

55: 구동부 56: 구동부에 의한 제어 블록

57: 차폐 광학 필터

61: 광검출 칩 타이밍 제어 블록

62, 63: 제1 및 제2 비디오 신호 아날로그 처리 블록

64, 65: 제1 및 제2 아날로그-디지털 변환기

66: 디지털-아날로그 변환기

70: 제어부 71: 버스부

72: 입력 스위치(72) 74: A/D 변환부

76: 타이밍 컨트롤러 78: 인터페이스부

80: 컴퓨터 90 : 영상 모듈

91: 기본 모니터 92: 보조 모니터

100: 교환 블록

101: 발 페달 110: 교정 블록

111: 백색 표본 112: 형광 표본

Claims

신체의 내부 조직을 조상하기 위한 내시경 장치에 있어서,

여기광을 제공하는 광원 모듈;

상기 광원 모듈로부터 제공되는 광을 관측 부위로 전달하는 광전달 경로 및 상기 관측 부위로부터의 반사광 및 형광을 전달하는 광검출 경로를 포함하는 내시경 조립체;

상기 내시경 조립체로부터 전달된 반사광 및 형광의 경로를 분리하는 광 경로 분리 수단; 및

상기 반사광을 검출하여 제1 광검출 신호를 출력하는 제1 광검출 칩, 상기 여기광을 검출하여 제2 광검출 신호를 출력하는 제2 광검출 칩, 상기 제1 광검출 칩에 검출된 영상의 밝기를 일정 레벨로 조정할 수 있도록 신호 증폭 이득 값을 제어하는 이득 제어부, 상기 신호 증폭 이득 값에 따라 상기 제1 광검출 신호를 증폭하는 제1 증폭부 및 상기 신호 증폭 이득 값에 따라 상기 제2 광검출 신호를 증폭하는 제2 증폭부를 포함하는 2칩 집적형 영상 검출 모듈

을 포함하는 형광 내시경 장치.
신체의 내부 조직을 조상하기 위한 내시경 장치에 있어서,

여기광을 제공하는 광원 모듈;

상기 광원 모듈로부터 제공되는 광을 관측 부위로 전달하는 광전달 경로 및 상기 관측 부위로부터의 반사광 및 형광을 전달하는 광검출 경로를 포함하는 내시경 조립체;

상기 내시경 조립체로부터 전달된 반사광 및 형광의 경로를 분리하는 광 경로 분리 수단;

상기 반사광을 검출하여 제1 광검출 신호를 각 프레임 별로 출력하는 제1 광검출 칩, 상기 여기광을 검출하여 제2 광검출 신호를 각 프레임 별로 출력하는 제2 광검출 칩, 상기 제1 광검출 신호 및 제2 광검출 신호의 각 프레임의 타이밍이 일치하도록 상기 제1 광검출 칩 및 상기 제2 광검출 칩에 공통의 동기 신호를 제공하는 디지털 제어부를 포함하는 2칩 집적형 영상 검출 장치; 및

상기 제1 광검출 신호를 선택적으로 입력받는 제1 상태 및 상기 제2 광검출 신호를 선택적으로 입력받는 제2 상태를 갖는 입력 스위치가 구비되어, 상기 제1 광검출 신호의 출력 중 일부 프레임의 데이터 및 상기 제2 광검출 신호의 출력 중 일부 프레임의 데이터를 교대로 받아들여, 합성 영상을 표시할 수 있도록 변환하는 영상 합성부

를 포함하는 형광 내시경 장치.
신체의 내부 조직을 조상하기 위한 내시경 장치에 있어서,

여기광을 제공하는 광원 모듈;

상기 광원 모듈로부터 제공되는 광을 관측 부위로 전달하는 광전달 경로 및 상기 관측 부위로부터의 반사광 및 형광을 전달하는 광검출 경로를 포함하는 내시경 조립체;

상기 내시경 조립체로부터 전달된 반사광 및 형광의 경로를 분리하는 광 경로 분리 수단;

상기 반사광 및 형광을 각각 검출하는 영상 검출 장치; 및

상기 영상 검출 장치에 의하여 획득된 영상 데이터를 기초로 하여, 내시경 시야의 제1 지점의 반사광의 영상 밝기(L1)와 제2 지점의 반사광의 영상 밝기(L2)의 비에 의하여, 획득된 상기 제2 지점의 형광의 영상 밝기(F2)를 보상하는 데이터 처리부

를 포함하는 형광 내시경 장치.
제1항 내지 제3항의 어느 한 항에 있어서,

상기 광원 모듈은

조명광 및 여기광을 제공하기 위한 광원을 구비하는 것을 특징으로 하는

형광 내시경 장치.
제4항에 있어서,

상기 조명광과 상기 여기광은 서로 다른 두 개의 램프로 구성된 것을 특징으로 하는

형광 내시경 장치.
제5항에 있어서,

상기 조명광을 위한 광원은 메탈-할라이드 램프이며,

상기 여기광을 위한 광원은 수은 램프인 것을 특징으로 하는

형광 내시경 장치.
제4항에 있어서,

상기 조명광과 상기 여기광은 단일한 램프에 의해서 제공되는 것을 특징으로 하는

형광 내시경 장치.
제7항에 있어서,

상기 단일한 램프는 메탈-할라이드 램프인 것을 특징으로 하는

형광 내시경 장치.
제7항에 있어서,

상기 단일한 램프는 발광 다이오드인 것을 특징으로 하는

형광 내시경 장치.
제7항에 있어서,

상기 단일한 램프는 크세논 램프인 것을 특징으로 하는

형광 내시경 장치.
제1항 내지 제3항의 어느 한 항에 있어서,

상기 내시경 조립체는 연성 또는 경성 내시경인 것을 특징으로 하는

형광 내시경 장치.
제1항 내지 제3항의 어느 한 항에 있어서,

상기 내시경 조립체는 광섬유 또는 전자 내시경인 것을 특징으로 하는

형광 내시경 장치.
제1항 내지 제3항의 어느 한 항에 있어서,

상기 광경로 분리 수단은 상기 제1 광검출 칩으로 모든 광을 전송하는 제1 모드와, 상기 반사광은 상기 제1 광검출 칩으로 전송하고 상기 형광은 상기 제2 광검출 칩으로 분리 전송하는 제2 모드 사이의 전환이 가능한 것임을 특징으로 하는

형광 내시경 장치.
제13항에 있어서,

상기 광경로 분리 수단은 다이크로익 광 분리기 및 상기 다이크로익 광분리기를 구동하는 구동부를 포함하는 것임을 특징으로 하는

형광 내시경 장치.
제13항에 있어서,

작업자가 상기 광경로 분리 수단을 제어하여 상기 제1 모드 및 제2 모드 사이의 전환을 용이하게 할 수 있도록 하는 외부 스위치를 더 포함하는

형광 내시경 장치.
제15항에 있어서,

상기 외부 스위치는 페달인 것을 특징으로 하는

형광 내시경 장치.
제1항 내지 제3항의 어느 한 항에 있어서,

상기 내시경 조립체 및 상기 광 경로 분리 수단의 사이에 결합되며, 상기 제1 광검출 칩 및 제2 광검출 칩의 광 검출면 상에 영상이 투사되도록 하는 투사 대물 렌즈를 포함하는 광학 결합 수단을 더 포함하는

형광 내시경 장치.
제17항에 있어서,

상기 광학 결합 수단은 모아레 효과를 제거하기 위하여 특정 공간 주파수를 억제하는 공간 저역 필터를 더 포함하는 것인

형광 내시경 장치.
제18항에 있어서,

상기 공간 저역 필터는 연성 내시경 내에 배열된 광섬유 번들 방향의 미세 조정을 위하여 광 축 주위로 회전 가능하도록 장착되는 것인

형광 내시경 장치.
제1항 내지 제3항의 어느 한 항에 있어서,

상기 여기광은 380-580nm의 스펙트럼 범위를 포함하는 것인

형광 내시경 장치.
제1항 내지 제3항의 어느 한 항에 있어서,

상기 형광은 600nm 이상의 파장을 갖는 것인

형광 내시경 장치.
제1항 내지 제3항의 어느 한 항에 있어서,

상기 제2 광검출 칩의 전면에 상기 형광만을 투과시키기 위한 차폐 광학 필터를 더 포함하는

형광 내시경 장치.
제22항에 있어서,

상기 차폐 광학 필터는 600nm 이하의 광을 흡수하도록 된 것인

형광 내시경 장치.
제1항에 있어서,

상기 이득 제어부는 상기 영상 검출 장치로부터 출력되는 영상의 밝기가 상기 내시경 조립체의 말단 및 관측 부위 사이의 거리의 변화에 따라 변동하지 않도록 하는 것인

형광 내시경 장치.
제1항 내지 제3항의 어느 한 항에 있어서,

상기 제1 광검출 신호 및 제2 광검출 신호를 디지털 신호로 변환하기 위한 아날로그 디지털 변환부를 더 포함하는

형광 내시경 장치.
제2항에 있어서,

상기 영상 합성부는 상기 공통 동기 신호에 따라 상기 입력 스위치가 상기 제1 상태 및 상기 제2 상태 사이에서 교번되도록 하며,

상기 제1 광검출 신호 및 상기 제2 광검출 신호의 각각의 프레임에 해당하는 신호가 교대로 입력되도록 하여 합성된 영상의 데이터 손실을 최소화하는 것인

형광 내시경 장치.
제3항에 있어서,

상기 제1 지점은 영상의 소정 위치에 설정된 기준점이며,

상기 데이터 처리부는 조사 대상 부위가 곡면인 경우 내시경을 통하여 관측된 형광 세기의 측정 오차를 교정하는 것을 특징으로 하는

형광 내시경 장치.