KR20090103482A - 액체렌즈를 포함한 소형 줌 광학계 및 이를 이용한 캡슐형내시경 - Google Patents

액체렌즈를 포함한 소형 줌 광학계 및 이를 이용한 캡슐형내시경

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KR20090103482A
KR20090103482A KR1020080029124A KR20080029124A KR20090103482A KR 20090103482 A KR20090103482 A KR 20090103482A KR 1020080029124 A KR1020080029124 A KR 1020080029124A KR 20080029124 A KR20080029124 A KR 20080029124A KR 20090103482 A KR20090103482 A KR 20090103482A
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양순철
국명호
이동진
김이곤
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주식회사 인트로메딕
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Abstract

본 발명은 소형 줌 광학계 및 이를 이용한 캡슐형 내시경에 관한 것으로, 소형으로 줌 기능을 가지고, 인체의 체강 내에서 높은 해상도의 영상을 얻을 수 있는 소형 줌 광학계 및 이를 이용한 캡슐형 내시경에 관한 것이다. 이를 위해 본 발명에 따른 소형 줌 광학계는 물체측으로부터, 포지티브 굴절률을 갖는 제 1 렌즈군, 상기 제 1 렌즈군의 후단에 이격되어 배치되고, 포커스 조정 제어신호에 의해 전도성 액체와 비전도성 액체의 접촉면의 곡률반경을 변화시켜 렌즈의 줌 기능을 제공하는 제 1 액체렌즈, 상기 제 1 액체렌즈의 후단에 이격되어 배치되고, 양면이 비구면인 네거티브 굴절률을 갖는 제 2 렌즈군, 및 상기 제 2 렌즈군의 후단에 이격되어 배치되고, 광학계로 입사되는 적외선 파장을 필터링하여 상면(ImagePlane)을 보호하는 적외선 필터(IR Filter)를 포함할 수 있다.

Description

액체렌즈를 포함한 소형 줌 광학계 및 이를 이용한 캡슐형 내시경{SMALL ZOOM OPTICAL SYSTEM COMPRISING LIQUID LENS AND CAPSULE ENDOSCOPE USING THEREOF}
본 발명은 소형 줌 광학계 및 이를 이용한 캡슐형 내시경에 관한 것이다.
내시경은 본래 수술을 하거나 또는 부검(剖檢)을 하지 않고서는 직접 병변(病變)을 볼 수 없는 장기를 관찰하도록 고안된 인체 삽입형 의료 기구이다.
그러나, 내시경은 검사에 따르는 고통과 불쾌감 등으로 인하여 많은 환자들이 내시경 검사를 회피하고 대신하여 약물 치료 등을 받으려는 경우가 있다. 특히 지금까지 내시경은 많은 진단과 검사에 사용되어 왔음에도 도관의 크기와 강성으로 인하여 환자와 의료진에게 여러 가지 불편을 주었다.
이에 따라 내시경의 여러 단점을 보완한 캡슐 타입의 내시경이 개발되어 의료 현장에서 여러 질병들을 진단하는데 사용되고 있다.
캡슐 타입의 내시경 즉, 캡슐형 내시경이란, 복용 가능한 캡슐 크기의 내시경으로서 인체의 구강을 통해 삼켜져 인체의 체강 중 어느 하나인 소화기관의 연동 운동에 따라 이동하면서 소화기관의 이미지를 촬영한 후에 그 촬영된 이미지 정보를 무선통신을 통해 외부 장치에 전송하는 것이다.
이러한 캡슐형 내시경은 마취가 필요하지 않고 구토감이 없으며, 기존의 일반 내시경으로는 촬영할 수 없었던 소장까지 촬영할 수 있으므로, 보다 정밀한 의료 진단을 할 수 있게 해주는 장점이 있다.
전술한 캡슐형 내시경은 크게 체강 내를 밝게 조명하는 조명부와, 이미지를 획득하고, 획득된 이미지를 전송하는 이미지 획득부와, 상기 조명부 및 이미지 획득부에 전원을 공급하는 전원부를 포함하고, 상기 조명부 전단에 위치한 광캡과 상기 광캡과 체결되어 전술한 기능부를 포함하는 케이스로 구성된다.
일반적으로 캡슐형 내시경에서는 이미지를 획득하기 위한 수단으로 CMOS, CCD와 같은 광학소자를 채용하고 있고, 상기 광학소자를 포함하는 광학계가 사용된다.
이러한 캡슐형 내시경에 포함되는 광학계는 다음과 같은 조건이 요구된다.
첫째, 밝은 렌즈이어야 한다. 그 이유는 주변환경에 크게 구애받지 않고 사물을 촬영해야 하는 특징이 있기 때문에, 광량이 적은 곳에서도 사물을 촬영하는데 지장이 없기 위해서는 밝은 렌즈가 요구된다.
둘째, 최대한 작은 사이즈로 부품 여유도를 증가시켜야 한다.
셋째, 높은 해상도를 얻을 수 있어야 한다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 소형이면서 밝은 렌즈와 높은 해상도를 얻을 수 있는 소형 줌 광학계 및 이를 포함하는 캡슐형 내시경을 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명의 목적은 소형으로 줌 기능을 실현할 수 있는 소형 줌 광학계 및 이를 포함하는 캡슐형 내시경을 제공하는 데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 소형 줌 광학계는, 물체측으로부터, 포지티브 굴절률을 갖는 제 1 렌즈군, 상기 제 1 렌즈군의 후단에 이격되어 배치되고, 포커스 조정 제어신호에 의해 전도성 액체와 비전도성 액체의 접촉면의 곡률반경을 변화시켜 렌즈의 줌 기능을 제공하는 제 1 액체렌즈, 상기 제 1 액체렌즈의 후단에 이격되어 배치되고, 양면이 비구면인 네거티브 굴절률을 갖는 제 2 렌즈군, 및 상기 제 2 렌즈군의 후단에 이격되어 배치되고, 광학계로 입사되는 적외선 파장을 필터링하여 상면(ImagePlane)을 보호하는 적외선 필터(IR Filter)를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 제 1 렌즈군의 전단에 위치하여 포커스 조정 제어신호에 의해 전도성 액체와 비전도성 액체의 접촉면의 곡률반경을 변화시켜 포커스 조절 기능을 제공하는 제 2 액체 렌즈를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 제 1 렌즈군과 제 2 렌즈군은 비구면 렌즈이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 캡슐형 내시경은 생체 내를 조명하는 조명부와, 상기 조명부에 의해 조명된 부위를 촬상하는 촬상부와, 상기 촬상부 전단에 위치하는 대물광학계와, 상기 촬상부에 의해 촬상된 영상정보를 송신하는 송신부를 포함하는 캡슐형 내시경으로서, 줌 기능을 수행하는 제 1 액체렌즈를 네거티브 굴절률을 갖는 렌즈와 직렬로 구비하여 줌 기능 제어신호에 따라 전도성 액체와 비전도성 액체의 접촉면의 곡률반경을 변화시켜 줌 기능을 수행하는 대물광학계, 상기 제 1 액체렌즈의 곡률반경을 변화시켜 전후 줌 기능을 요구하는 신호가 감지되면 줌 기능 제어 신호를 발생하는 제어부, 및 상기 제어부로부터 줌 기능 제어 신호가 입력되면 상기 제 1 액체렌즈에 인가된 전압을 변화시켜 전도성 액체와 비전도성 액체의 접촉면의 곡률반경을 변화시키는 줌 기능 조정부를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 소형 줌 광학계는 포지티브 굴절률을 갖는 렌즈의 전단에 위치하여 포커스 기능 제어신호에 따라 전도성 액체와 비전도성 액체의 접촉면의 곡률반경을 변화시켜 포커스 기능을 수행하는 제 2 액체렌즈를 더 포함할 수 있다.
이때, 상기 제어부는 상기 소형 줌 광학계의 포커스 상태를 감시하여 포커스가 맞지 않은 경우 포커스 조정 제어신호를 발생하는 포커스 조정 제어신호 발생부와, 상기 포커스 조정 제어신호에 의해 상기 제 2 액체렌즈에 인가된 전압을 변화시켜 전도성 액체와 비전도성 액체의 접촉면의 곡률반경을 변화시키는 포커스 기능 조정부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 캡슐형 내시경은 적외선 필터를 더 포함하고, 인체를 매질로 하거나 전계를 매질로 하는 인체 통신을 이용할 수 있다.
본 발명에 따른 소형 줌 광학계는 CCD 또는 CMOS와 같은 촬상 소자를 이용한 촬영 광학계에 적합하도록 액체렌즈를 이용하여 소형으로 구성하였으므로, 소형화 및 박형화에 기여할 수 있다는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 소형 줌 광학계를 이용한 캡슐형 내시경은 체강 내에서 양질의 영상을 취득할 수 있다는 효과를 제공한다.
도 1은 본 발명에 이용되는 액체 렌즈의 구조를 도시한 단면도이다.
도 2는 전기습윤 현상을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 액체렌즈를 이용하는 소형 줌 광학계의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 소형 줌 광학계를 이용한 캡슐형 내시경의 구성 블록도이다.
도 5는 도 4에 나타낸 제어부(405)를 나타낸 구성 블록도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 소형 줌 광학계를 포함하는 캡슐형 내시경을 나타낸 단면도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
1 : 조리개 2 : 적외선 필터
11a, 11b : 송신전극 12 : 조명소자
13 : 렌즈 14 : CMOS 이미지센서
15 : 배터리 16 : 출력선
17 : 광창 18 : 수납체
110, 120 : 패널 111, 121 : 절연체
130 : 원통 140 : 전도성 액체
150 : 비전도성 액체 300, 320 : 액체렌즈
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예의 구성과 그 작용을 설명하며, 도면에 도시되고 또 이것에 의해서 설명되는 본 발명의 구성과 작용은 적어도 하나의 실시예로서 설명되는 것이며, 이것에 의해서 상기한 본 발명의 기술적 사상과 그 핵심 구성 및 작용이 제한되지는 않는다.
도 1은 본 발명에 이용되는 액체 렌즈의 구조를 도시한 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 이용되는 액체 렌즈는 서로 섞이지 않은 전도성 유체(140)와 비전도성 유체(150)를 밀봉원통(130)과 전면·후면 패널(110, 120)을 사용하여 밀봉하고 있다.
여기에서 전면 그리고 후면 패널(110, 120)은 투명체로서 플라스틱 또는 유리 제품이 사용될 수 있다.
그리고, 전면패널(110)에는 제 1 절연체(111)가 부착되어 있으며 부착된 제 1 절연체(111)는 전도성 액체(140)와 접촉을 유지하고 있다.
또한, 후면패널(150)에는 제 2 절연체(121)가 부착되어 있어 비전도성 액체(150)와 접촉을 유지하고 있다.
여기에서 제 2 절연체(121)의 형상이 제 1 절연체(111)의 형상과는 달리 비전도성 액체(150)와 접촉면적이 넓은 이유는 비전도성 액체(150)와 표면장력을 유지함으로써 비전도성 액체(150)와 전도성 액체(140)의 위치가 뒤바뀌지 않도록 하기 위해서이다.
그리고, 전도성 액체(140)는 주로 물이 사용되며, 전도성 액체(140)와 비전도성 액체(150)는 비중이 동일하여 서로 섞이지 않는다.
전도성 액체(140)와 비전도성 액체(150)에 사이에 전압을 가하면 두 유체의 접촉면이 특정한 곡률을 가지도록 변화되어 줌 기능과 포커스 조절 기능을 수행하게 된다.
이러한 기능은 최근에 새로운 연구기술로 큰 각광을 받고 있는 전기습윤(electrowetting) 현상에 근거를 두고 있다.
전기습윤 현상이란 도 2에 도시된 바와 같이 절연체로 코팅된 전극 위에 전해질 액적을 위치시킨 후에 외부에서 전극과 전해질에 전압을 가해주면 액적의 접촉각이 변화하는 현상을 말한다.
전기습윤 현상에서 외부에서 가해준 전압과 접촉각과의 관계는 다음 (수학식1)의 Lippmann-Young 식으로 설명된다.
이러한 전기습윤 현상을 이용한 미소 유체 및 유체중의 미소 입자의 제어방법은 아래와 같은 장점을 갖는다.
1) 기본적으로 전기장을 이용한 방법이므로 전기 배선 및 전극 등이 바이오칩이나 마이크로플로우딕 장치 등과 일체형으로 제작이 가능하다.
2) 미소 유체를 1cm/s 정도의 고속으로 이송이 가능하다.
3) 비교적 낮은 전압(1V~100V)으로 유체의 거동 제어가 가능하며 전력 소모가 적다.
4) 가역적으로 액적의 제어가 가능하며 히스테리시스가 적다.
이러한 장점에 기인하여 미소 유체의 이송, 혼합 및 코팅 스피드의 증가, 광스위치 등과 같은 많은 분야에 응용이 가능하며 근래 들어 MEMS(MicroElectroMechanical Systems)및 마이크로 플로우딕스(Microfluidics) 분야에서 세계적으로 이를 위한 많은 연구가 진행되고 있다.
국내에서도 MEMS, 바이오 테크날리지, 나노테그날리지 등에 대한 많은 투자가 이루어지고 있어 향후 기계 공학분야에서도 전기습윤 현상에 대한 수요가 크게 증가할 것으로 전망된다.
이 현상에 대한 기본적인 원리는 지. 베니 (G. Beni)등이 1982년 5월 어플라이드 피직스 레터(Appl. Phys. Lett) 40권 912쪽에 발표한 'Continuous electrowetting effect' 논문과 이정훈(J. Lee) 등이 2000년 IEEE 저널 오브 마이크로 일렉트로 미캐니컬 시스템스(Journal of Micro electro mechanical Systems) 198권 171쪽에 발표한 'Surface tension driven microactuation based on continuous electrowetting (CEW)' 논문에 설명되어 있다
세계적으로는 1980년대에 전기습윤 현상을 디스플레이에 응용한 사례가 있으나 본격적인 응용 연구는 1990년대에 들어서 시작되었다. 먼저 미국 듀크 대학교의 전기공학과의 Pollack 교수는 평행한 판의 미소 간극 사이에 존재하는 액적에 대하여 전기습윤을 이용하여 액적 양단의 표면 장력 차이를 유발하고 이를 통하여 액적을 고속으로 이송시킬 수 있는 장치를 고안하였다. 또한 UCLA 기계공학과 김창진 교수는 이와 비슷한 개념을 이용하여 약 2.8V에서 420rpm 정도의 회전이 가능한 수은을 이용한 마이크로 모터를 제작한 바가 있다.
다음으로 필립스사의 Prins et al.은 마이크로채널 어레이 내부의 유동을 전기습윤을 이용하여 제어하였다.
그리고, Berge & Peseux는 전기습윤을 이용하여 위에서 설명한 액체 렌즈를 제어하는데 적용하였다. Kodak European R&D의 Blake et al.은 전기습윤을 통해 접촉각을 제어하여 박막 코팅시 기포가 빨려 들어가기 시작하는 코팅 임계 속도를 증가시키는데 적용하였다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 액체렌즈를 이용하는 소형 줌 광학계의 단면도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 액체렌즈를 이용한 휴대용 단말기의 줌 카메라는 물체측으로부터 포커스 조절 기능을 수행하는 제 1 액체렌즈(300), 포지티브 굴절률을 갖는 제 1 렌즈군(310), 줌 기능을 수행하는 제 2 액체렌즈(320), 포지티브 굴절률을 갖는 제 2 렌즈군(330) 및 IR 필터(340)로 배치되어 있다.
여기에서 제 1 액체렌즈(300)는 외부의 전압 변화에 의하여 두 유체의 접촉면의 특정한 곡률을 가지도록 변화시켜 자동 포커스 조절기능을 수행하도록 한다.
그리고, 제 1 렌즈군(310)은 포지티브 굴절률을 갖는 제 1 렌즈(311)와 네거티브 굴절률을 갖는 제 2 렌즈(312)로 구성되고, 제 1 렌즈(311) 및 제 2 렌즈(312)는 제작을 용이하게 하기 위하여 동일한 곡률반경을 갖도록 구성되고, 제 1 렌즈(311)는 재질이 유리인 글래스 렌즈이고, 제 2 렌즈(312)는 재질이 플라스틱인 플라스틱 렌즈이다.
다음으로, 제 2 액체 렌즈(320)는 외부의 전압 변화에 의하여 두 유체의 접촉면이 특정한 곡률을 갖도록 함으로써 줌 기능에 있어서 프론트 렌즈의 역할을 수행한다. 즉, 외부에서 가해지는 전압변화에 의해 접촉면이 변화되면서 곡률반경이 변화되고 그에 따라 멀리 있는 물체를 확대시키는 줌 기능을 수행한다.
제 2 렌즈군(330)은 포지티브 굴절률을 갖는 양면이 비구면인 제 3 렌즈(331)와 네거티브 굴절률을 갖는 양면이 비구면인 제 4 렌즈(332)로 구성되고, 상기 제 3 렌즈(331) 및 제 4 렌즈(332)는 재질이 플라스틱인 플라스틱 렌즈이다.
한편, 여기에서는 제 2 렌즈(331)의 전단에 제 2 액체 렌즈(320)가 위치하도록 구현하였으나 제4 렌즈(332)의 전단에 제 2 액체렌즈(320)가 위치하도록 구현할 수 있다.
또한, 제 2 렌즈군(330)의 제 2 렌즈(331)의 전단에 제 2 액체렌즈(320)가 위치하고 별도로 제4 렌즈(332)의 전단에 상기 제 2 액체렌즈(320)과 동일한 기능을 수행하는 제 2 액체렌즈(미도시)가 위치하도록 구현할 수도 있다.
또한, 네거티브 굴절률을 갖는 제5 렌즈를 제4 렌즈(332)의 후단에 더 구비하고, 구비된 제5 렌즈의 전단에 제 2 액체렌즈(320)가 위치하도록 구현할 수도 있다. 그리고, 이때 별도로 제 2 액체렌즈(미도시)를 구비하여 네거티브 굴절률을 갖는 렌즈(331, 332)의 전단에 제 2 액체렌즈가 위치하도록 구현할 수 있다.
또한, 본 발명은 제 1 렌즈군(310) 앞에 자동 포커스 기능을 하는 제 1 액체렌즈(300)가 위치하도록 구현하였으나 제 1 액체렌즈(300)를 삽입하지 않고도 별도로 제 2 액체렌즈(320)를 이용하여 줌 기능을 구현하도록 할 수 있으며, 이렇게 되면 자동 포커스 기능은 구비되지 않는다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 소형 줌 광학계를 이용한 캡슐형 내시경의 구성 블록도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 소형 줌 광학계를 이용한 캡슐형 내시경은 생체 내를 조명하는 조명부(401)와, 상기 조명부(401)에 의해 조명된 부위를 촬상하여 영상을 취득하는 촬상부(402)와, 상기 촬상부 (402) 전단에 위치하여 영상을 모으는 대물광학계(403)를 포함하는 캡슐형 내시경으로서, 줌 기능을 수행하는 제 1 액체렌즈를 네거티브 굴절률을 갖는 렌즈와 직렬로 구비하여 줌 기능 제어신호에 따라 전도성 액체와 비전도성 액체의 접촉면의 곡률반경을 변화시켜 줌 기능을 수행하는 대물광학계(403)와, 상기 제 1 액체렌즈의 곡률반경을 변화시켜 전후 줌 기능을 요구하는 신호가 감지되면 줌 기능 제어 신호를 발생하는 제어부(405) 및 상기 제어부(405)로부터 줌 기능 제어 신호가 입력되면 상기 제 1 액체렌즈에 인가된 전압을 변화시켜 전도성 액체와 비전도성 액체의 접촉면의 곡률반경을 변화시키는 줌 기능 조정부(406)를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 대물광학계는 소형의 줌 광학계로서, 포지티브 굴절률을 갖는 렌즈의 전단에 위치하여 상기 줌 기능 조정부(406)의 포커스 기능 제어신호에 따라 전도성 액체와 비전도성 액체의 접촉면의 곡률반경을 변화시켜 포커스 기능을 수행하는 제 2 액체렌즈를 더 포함할 수 있다.
상기 전술한 각각의 기능부는 이하에 상세히 기술하도록 한다.
도 5는 도 4에 나타낸 제어부(405)를 나타낸 구성 블록도이다.
도 5에 나타낸 바와 같이, 제어부(405)는 상기 제어부(405)는 도 4에서 기술한 각각의 기능부를 제어하는 것으로, 상기 소형 줌 광학계의 포커스 상태를 감시하여 포커스가 맞지 않은 경우 포커스 조정 제어신호를 발생하는 포커스 조정 제어신호 발생부(501)와, 상기 포커스 조정 제어신호에 의해 상기 제 2 액체렌즈에 인가된 전압을 변화시켜 전도성 액체와 비전도성 액체의 접촉면의 곡률반경을 변화시키는 포커스 기능 조정부(502)를 포함할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 소형 줌 광학계를 포함하는 캡슐형 내시경을 나타낸 단면도이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 소형 줌 광학계를 포함하는 캡슐형 내시경은 직경 10mm, 길이 20mm 정도의 크기로서, 캡슐형 내시경의 외형을 형성하는 하우징의 일단은 돔 형태의 광창(17)으로 형성되어 있고, 타단은 장방형의 수납체(18)로 형성되어 있어 전체적으로 탄환 형태를 이루고 있다.
캡슐형 내시경의 광창(17)은 빛이 통과하는 부분으로서 인체에 무해하면서 빛을 통과시키는 재질로서 유리 또는 폴리카보네이트로 되어 있고, 수납체(18)는 후술할 여러 소자들을 포함하는 부분으로서 상기한 바와 같이 부도체로 형성되어 있다. 광창(17)은 수납체(18)와 봉합되어 예를 들어 소화기관의 점액 등이 캡슐형 내시경 내부로 침투되거나, 캡슐형 내시경 내의 물질이 인체 내부로 새어나오지 않도록 한다.
도 6에서 나타낸 바와 같이, 캡슐형 내시경은 광창(17)과 수납체(18)로 이루어진 하우징으로 외형을 형성하고, 수납체(18)의 내부에 조명소자(12), 렌즈(13), CMOS 이미지센서(14) 및 배터리(15)와, 수납체(18)의 표면에 전기적으로 격리되어 형성된 송신전극(11)을 포함하고 있다.
우선, 광창(17) 뒤에 렌즈(13)가 위치하고 렌즈(13) 뒤에는 각종 회로가 집적되어 있는 CMOS 이미지센서(14)가 배치되어 있다. 렌즈(13)와 CMOS 이미지센서(14) 사이의 거리는 광창(17)을 통해 입사된 빛이 CMOS 이미지센서(14)의 표면에 집속될 수 있도록 조정된다. 렌즈(13)와 CMOS 이미지센서(14) 사이에 도너츠 형태의 배열로 복수의 조명소자(12)가 배치되어 있다. 본 발명의 실시예에서는 조명소자(12)로서 적어도 4개의 LED를 사용하였다. 조명소자(12)에서 조사된 빛이 광창(17)을 원활하게 통과하여 사물을 비출 수 있도록 하기 위해 광창(17)의 내면에는 비반사코딩이 되어 있다. CMOS 이미지센서(14) 뒤에는 전원으로서 작용하는 배터리(15)가 위치한다. 본 발명의 실시예에서는 배터리(15)로서 방전전압이 평탄하고 인체에 해가 적은 산화은 전지를 사용하였다.
본 발명에 따른 소형 줌 광학계는 CCD 또는 CMOS와 같은 촬상 소자를 이용한 소형의 촬영 광학계에 적합하도록 구성 렌즈의 매수가 적고, 소형화 및 박형화되면서도 저비용으로 우수한 광학 성능을 겸비한 특성을 갖는다.
본 발명에 따른 캡슐형 내시경은 렌즈(13)에 전술한 소형 줌 광학계를 포함하고 있다. 따라서, 본 발명에 따른 소형 줌 광학계를 포함하는 캡슐형 내시경은 소형으로 줌 기능을 가지고, 인체의 체강 내에서 높은 해상도의 영상을 얻을 수 있다.
캡슐형 내시경의 내부 동작을 간단히 살펴보면, 조명소자(12)에서 조사된 빛으로부터 대상물의 영상을 렌즈(13)를 통해 CMOS 이미지센서(14)가 포착하고, CMOS 이미지센서(14)는 포착된 영상신호를 내부의 각종 회로를 통해 가공된 후 두 개의 출력선(16)에 각각 연결된 송신 전극으로 신호가 인가되어, 상기한 바와 같이 인체를 도체로 하여 인체 외부의 수신 전극(미도시)에서 감지되게 된다.
상기 캡슐형 내시경은 인체를 매질로 하는 인체 통신을 통해 취득된 생체 정보를 전송하는 적어도 2개의 전극을 구비한 캡슐형 내시경으로서 저전력으로 구동이 가능하다. 본 발명의 일 실시예에서는 상기 캡슐형 내시경의 조명부를 제어하는 신호 인가선을 구비하였으므로, 장시간에 걸쳐 체강 내 생체 정보의 취득을 가능하게 한다.
지금까지 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위 내에서 변형된 형태로 구현할 수 있을 것이다.
그러므로 여기서 설명한 본 발명의 실시예는 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 하고, 본 발명의 범위는 상술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (10)

  1. 물체측으로부터, 포지티브 굴절률을 갖는 제 1 렌즈군;
    상기 제 1 렌즈군의 후단에 이격되어 배치되고, 포커스 조정 제어신호에 의해 전도성 액체와 비전도성 액체의 접촉면의 곡률반경을 변화시켜 렌즈의 줌 기능을 제공하는 제 1 액체렌즈;
    상기 제 1 액체렌즈의 후단에 이격되어 배치되고, 양면이 비구면인 네거티브 굴절률을 갖는 제 2 렌즈군; 및
    상기 제 2 렌즈군의 후단에 이격되어 배치되고, 광학계로 입사되는 적외선 파장을 필터링하여 상면(ImagePlane)을 보호하는 적외선 필터(IR Filter)를 포함하는 것을 특징으로 하는 소형 줌 광학계.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 렌즈군의 전단에 위치하여 포커스 조정 제어신호에 의해 전도성 액체와 비전도성 액체의 접촉면의 곡률반경을 변화시켜 포커스 조절 기능을 제공하는 제 2 액체 렌즈를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 소형 줌 광학계.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 렌즈군은 비구면 렌즈인 것을 특징으로 하는 소형 줌 광학계.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 렌즈군은 비구면 렌즈인 것을 특징으로 하는 소형 줌 광학계.
  5. 생체 내를 조명하는 조명부와, 상기 조명부에 의해 조명된 부위를 촬상하는 촬상부와, 상기 촬상부 전단에 위치하는 대물광학계와, 상기 촬상부에 의해 촬상된 영상정보를 송신하는 송신부를 포함하는 캡슐형 내시경으로서,
    줌 기능을 수행하는 제 1 액체렌즈를 네거티브 굴절률을 갖는 렌즈와 직렬로 구비하여 줌 기능 제어신호에 따라 전도성 액체와 비전도성 액체의 접촉면의 곡률반경을 변화시켜 줌 기능을 수행하는 대물광학계;
    상기 제 1 액체렌즈의 곡률반경을 변화시켜 전후 줌 기능을 요구하는 신호가 감지되면 줌 기능 제어 신호를 발생하는 제어부; 및
    상기 제어부로부터 줌 기능 제어 신호가 입력되면 상기 제 1 액체렌즈에 인가된 전압을 변화시켜 전도성 액체와 비전도성 액체의 접촉면의 곡률반경을 변화시키는 줌 기능 조정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 캡슐형 내시경.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 소형 줌 광학계는,
    포지티브 굴절률을 갖는 렌즈의 전단에 위치하여 포커스 기능 제어신호에 따라 전도성 액체와 비전도성 액체의 접촉면의 곡률반경을 변화시켜 포커스 기능을 수행하는 제 2 액체렌즈를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 캡슐형 내시경.
  7. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서, 상기 제어부는
    상기 소형 줌 광학계의 포커스 상태를 감시하여 포커스가 맞지 않은 경우 포커스 조정 제어신호를 발생하는 포커스 조정 제어신호 발생부와,
    상기 포커스 조정 제어신호에 의해 상기 제 2 액체렌즈에 인가된 전압을 변화시켜 전도성 액체와 비전도성 액체의 접촉면의 곡률반경을 변화시키는 포커스 기능 조정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 캡슐형 내시경.
  8. 제 5 항에 있어서, 상기 캡슐형 내시경은,
    적외선 필터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 캡슐형 내시경.
  9. 제 5 항에 있어서, 상기 캡슐형 내시경은,
    인체를 매질로 하는 인체 통신을 이용하는 것을 특징으로 하는 캡슐형 내시경.
  10. 제 5 항에 있어서, 상기 캡슐형 내시경은,
    전계를 매질로 하는 전계 통신을 이용하는 것을 특징으로 하는 캡슐형 내시경.
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