KR20100021147A - 촬상소자를 이용한 형상 연성회로 박막형 내시경장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 촬상소자를 이용한 형상 연성회로 박막형 내시경장치에 관한 것으로, 이미지를 촬영하는 이미지 촬영수단(10)과; 형상 연성박판(21)과, 절연 접착필름(22)과, 회로필름(23) 및 절연 보호필름(24)이 적층되어 피검사물의 공간내로 삽입될 수 있도록 이루어진 피검사물 내 삽입수단(20)으로 구성되어 촬상소자로서 CCD 카메라 또는 CMOS센서를 내장한 헤드 하우징에 필름상의 연성회로 박막을 연결한 구성으로 로봇과 같은 좁은 공간에 장착하여 관이 좁은 전열관이나 전열관 사이의 틈새를 검사하기에 용이하고, 형상 연성 박판을 사용함으로써 충분히 얇은 박판임에도 불구하고 형상에서는 직진성을 확보할 수 있어 직진성과 연성을 동시에 가지면서 굴곡반경이 작아 협소한 공간 내에서 취급하기에 편리할 뿐만 아니라 촬상소자로 촬영한 영상이미지를 처리 및 전송하는 회로수단이나 전송수단이 연성회로 박막상에 형성됨으로써 구조가 단순화되어 제품의 제작에 소요되는 시간 및 비용의 절감으로 탁월한 경제성이 있고, 고장이나 오동작의 우려가 없어 내시경 검사의 신뢰성을 확보할 수 있으면서도 장기간 안정적으로 사용할 수 있는 수명이 긴 각별한 장점이 있는 유용한 발명이다.

촬상소자, 연성회로, 내시경장치, CMOS센서, 굴곡반경.

Description

촬상소자를 이용한 형상 연성회로 박막형 내시경장치{An endoscope of formed flexible printed circuit film type using imaging device}

본 발명은 산업용 내시경장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 촬상소자로서 CCD 카메라 또는 CMOS센서를 내장한 헤드 하우징에 필름상의 연성회로 박막을 연결한 구성으로 로봇과 같은 좁은 공간에 장착하여 관이 좁은 전열관 내부를 검사하기 용이하면서도 굴곡반경(Bending Radius)이 작아 협소한 공간 내에서 취급하기에 편리한 촬상소자를 이용한 형상 연성회로 박막형 내시경장치에 관한 것이다.

일반적으로 원자력 발전소에 있는 증기발생기의 2차측 관판 상부에는 매우 협소한 절열관 틈새를 갖는 다수의 전열관이 설치되어 있으며, 전열관 틈새 사이에는 슬러지 및 이물질이 유입되어 전열관의 손상 등을 일으키게 된다.

따라서 슬러지나 이물질에 의한 전열관의 손상 등을 예방하기 위해 주기적인 육안 검사과 이루어지고 있으며, 이러한 육안검사에는 소형로봇 등에 장착되는 내시경 카메라를 이용하는 내시경 검사가 활용되고 있다.

내시경 검사란 인체나 물체에 손상을 주지 않으면서 내부에 삽입관을 삽입하여 육안으로 검사하는 방식으로서 비파괴 검사의 한 방법이다.

이러한 내시경은 검사할 대상에 따라 의료용과 산업용으로 나누어지며 이 중 산업용 내시경은 삽입부 크기가 작고 가늘어 제작이 어렵다.

따라서 국내에서 산업용으로 연구개발되거나 상품화되어 있는 것은 없으며 대부분의 장비는 수입에 의존하는 실정이다.

산업용 내시경은 육안으로 검사하기 위한 입출력장비, 광원, 삽입관으로 나눌 수 있다. 대부분의 검사장비는 검사원이 작업하기에는 크기 때문에 많은 시간과 노동력과 비용이 소요된다.

또한, 아날로그 방식을 사용하기 때문에 촬영한 영상을 보관하기 위해서는 화학적인 처리방법을 통하여 사진으로 인화하여 보관하여야 하고, 현장에 설치된 영상장비를 통하여 검사결과를 판독하여야 하므로 시간적 공간적 제약이 따르며, 네트웍을 통한 전송이 불가능하므로 실시간으로 정보를 공유할 수 없다는 문제점이 있었다.

상기한 실정을 감안하여 종래부터 전열관의 육안검사에 사용되고 있는 산업용 내시경장치로는 산업용 내시경 카메라(내시경 카메라 및 CCD 센서 포함)와 케이블이 내장된 체인 또는 벨트로 이루어진 내시경장치가 알려져 있다.

이러한 내시경장치는 체인 또는 벨트의 두께가 두꺼워 원형으로 말아서 사용할 경우에 큰 체적을 차지하게 되므로 로봇과 같은 좁은 공간에 장착하여 관이 좁은 전열관의 내부를 검사하는 것이 곤란하다고 하는 결점이 있었다.

또한, 기존의 벨트형 또는 원형 케이블형의 내시경 카메라의 경우에는 충분히 얇은 구조로 할 경우 지나친 연성으로 인해 직진성과 같은 강도를 유지하기가 어렵다고 하는 문제점이 있었다.

본 발명에서는 형상 연성 박판을 사용함으로써 충분히 얇은 박판임에도 불구하고 형상에서는 직진성을 확보할 수 있어 직진성과 연성을 동시에 갖는 효과를 얻을 수 있다.

또한 내시경 카메라와 케이블 및 조명기구 등이 일체형으로 체인 또는 벨트형의 이송수단에 내장되어 있어 굴곡반경(Bending Radius)이 크기 때문에 로봇과 같은 좁은 공간에 장착하여 취급하기가 곤란하다고 하는 문제점도 있었다.

한편 협소한 공간을 촬영하는 기술로서, 일본국 특허공개 제2006-319401호의 "원격 점검작업장치"가 공개특허공보에 게시되어 있다.

상기 "원격 점검작업장치"는 비디오 카메라의 촬상소자로서 CMOS 이미지 센서를 구성하고 조명용 백색 LED가 내장된 점검 헤드를 유연한 금속 나선관을 개입시키며 통전 상태에 접속된 비디오 카메라용 및 백색 LED용의 전원을 조작하여 협소한 공간을 촬영하는 점검작업장치이다.

따라서 촬영부가 CMOS센서 및 조명부로 구성되어 협소한 공간을 촬영하여 점검할 수 있지만, 촬영한 영상이미지를 처리 및 전송하는 회로수단이나 전송수단을 금속 나선관 자체에 형성할 수 없으므로 금속 나선관과 별도로 촬영한 영상이미지를 처리 및 전송하는 회로수단이나 전송수단을 구비하도록 하여야 하는 불편함이 있었다.

본 발명은 상기한 종래의 실정을 감안하여 발명한 것으로서, 본 발명의 목적은 촬상소자로서 CCD 카메라 또는 CMOS센서를 내장한 헤드 하우징에 필름상의 연성회로 박막을 연결한 구성으로 로봇과 같은 좁은 공간에 장착하여 관이 좁은 전열관이나 전열관 사이의 틈새를 검사하기에 용이한 촬상소자를 이용한 형상 연성회로 박막형 내시경장치를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 필름상의 연성회로 박막의 사용으로 굴곡반경이 작아 협소한 공간 내에서 취급하기에 편리한 촬상소자를 이용한 형상 연성회로 박막형 내시경장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 형상 연성 박판을 사용함으로써 충분히 얇은 박판임에도 불구하고 형상에서는 직진성을 확보할 수 있어 직진성과 연성을 동시에 갖는 촬상소자를 이용한 형상 연성회로 박막형 내시경장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 필름상의 연성회로 박막의 사용으로 촬상소자로 촬영한 영상이미지를 처리 및 전송하는 회로수단이나 전송수단이 연성회로 박막상에 형성됨으로써 구조가 단순화되어 제품의 제작에 소요되는 시간 및 비용의 절감으로 탁월한 경제성이 있고, 고장이나 오동작의 우려가 없어 내시경 검사의 신뢰성을 확보할 수 있으면서도 장기간 안정적으로 사용할 수 있는 수명이 긴 촬상소자를 이용한 형상 연성회로 박막형 내시경장치를 제공하는 데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명 촬상소자를 이용한 형상 연성회로 박 막형 내시경장치는 촬상소자와 조명수단이 장착되는 헤드 하우징으로 이루어져 이미지를 촬영하는 이미지 촬영수단과; 형상 연성박판과, 절연 접착필름과, 회로필름 및 절연 보호필름이 적층되어 피검사물의 공간내로 삽입될 수 있도록 이루어져 일측 단부에 상기 촬영수단이 연결되고, 타측 단부에 콘넥터를 통해 연결 케이블과 연결되는 피검사물 내 삽입수단으로 구성된 것을 특징으로 한다.

본 발명은 촬상소자로서 CCD 카메라 또는 CMOS센서를 내장한 헤드 하우징에 필름상의 연성회로 박막을 연결한 구성으로 로봇과 같은 좁은 공간에 장착하여 관이 좁은 전열관이나 전열관 사이의 틈새를 검사하기에 용이하고, 형상 연성 박판을 사용함으로써 충분히 얇은 박판임에도 불구하고 형상에서는 직진성을 확보할 수 있어 직진성과 연성을 동시에 가지면서 굴곡반경이 작아 협소한 공간 내에서 취급하기에 편리할 뿐만 아니라 촬상소자로 촬영한 영상이미지를 처리 및 전송하는 회로수단이나 전송수단이 연성회로 박막상에 형성됨으로써 구조가 단순화되어 제품의 제작에 소요되는 시간 및 비용의 절감으로 탁월한 경제성이 있고, 고장이나 오동작의 우려가 없어 내시경 검사의 신뢰성을 확보할 수 있으면서도 장기간 안정적으로 사용할 수 있는 수명이 긴 각별한 장점이 있다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명 촬상소자를 이용한 형상 연성회로 박막형 내시경장치의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명 촬상소자를 이용한 형상 연성회로 박막형 내시경장치의 사시 도, 도 2는 본 발명 촬상소자를 이용한 형상 연성회로 박막형 내시경장치의 요부 분해 사시도, 도 3은 본 발명에 따른 피검사물 내 삽입수단의 구성도로서, 본 발명 촬상소자를 이용한 형상 연성회로 박막형 내시경장치는 촬상소자(11)와 조명수단(12)이 장착되는 헤드 하우징(13)으로 이루어져 이미지를 촬영하는 이미지 촬영수단(10)과; 형상 연성박판(21)과, 절연 접착필름(22)과, 회로필름(23) 및 절연 보호필름(24)이 적층되어 피검사물의 공간내로 삽입될 수 있도록 이루어져 일측 단부에 상기 촬영수단(10)이 연결되고, 타측 단부에 콘넥터(25)를 통해 연결 케이블(26)과 연결되는 피검사물 내 삽입수단(20)으로 구성되어 있다.

상기 촬상소자(11)는 CCD 카메라 또는 CMOS 센서이고, 조명수단(12)은 LED 램프로서 LED 램프(12a)가 지지대(12b)에 장착된 채로 상기 헤드 하우징(13)의 램프 삽입홈(13a)에 삽입되도록 지지대(12b)가 상기 헤드 하우징(13)의 지지대홈(13b)에 삽입되어 지지대(12b) 이면의 단자 접점이 지지대홈(13b) 후방 측면의 단자 접점에 접촉된 상태로 고정되어 있다.

또한 상기 헤드 하우징(13)은 전방 선단 상하부에 다수의 램프 삽입홈(13a)이 형성되고, 상기 램프 삽입홈(13a)에 연통되어 다수의 지지대홈(13b)이 형성되며, 전방 선단 중앙부에 창(13c)이 형성되고, 상기 창(13c)에 연통되어 중앙에 길이방향을 따라 촬상소자 삽입홈(13d)이 형성되며, 촬상소자 삽입홈(13d) 후방 측면에 촬상소자의 단자 접점이 형성되고, 헤드 하우징(13)의 후단부는 접속면(13e)이 형성되어 접속면(13e)의 단부에 핀홈(13f)이 형성되어 있다.

상기 피검사물 내 삽입수단(20)은 형상 연성박판(21)에 절연 접착필름(22)을 통해 회로필름(23)의 일면이 접착되고, 상기 회로필름(23)의 타면에 접착제로 절연 보호필름(24)이 접착되어 구성되어 있다.

그리고 상기 회로필름(23) 상에는 촬상소자(11)로 촬영한 영상이미지를 처리 및 전송하는 회로수단과 전송수단이 형성되어 있다.

도면에서 미설명 부호 11a는 촬상소자(11)가 CCD 카메라인 경우 CCD 카메라에 장착되는 렌즈이고, 14, 15는 각각 헤드 하우징(13)의 접속면(13e)에 피검사물 내 삽입수단(20)을 연결 고정하기 위한 고정대와 고정핀이며, 25는 회로필름(23) 회로선을 연결 케이블(26)과 접속하기 위한 콘넥터이다.

다음에는 상기한 바와 같이 구성된 본 발명 촬상소자를 이용한 형상 연성회로 박막형 내시경장치의 조립 및 사용에 대하여 설명한다.

먼저 헤드 하우징(13)의 램프 삽입홈(13a)에 LED 램프(12a)가 삽입되도록 하여 지지대홈(13b)에 지지대(12b)를 삽입하여 지지대(12b) 이면의 LED 램프 단자 접점이 지지대홈(13b) 후방 측면의 단자 접점에 접촉되도록 한 다음 지지대홈(13b)과 지지대(12b) 사이에 실리콘을 주입하여 헤드 하우징(13) 내에 LED 램프(12a)를 장착 고정한다.

다음으로 헤드 하우징(13)의 촬상소자 삽입홈(13d)에 촬상소자(11)를 삽입하여 촬상소자 삽입홈(13d) 후방의 촬상소자의 단자 접점에 촬상소자(11)의 단자가 접촉되도록 한 다음 촬상소자 삽입홈(13d)와 촬상소자(11) 사이에 실리콘을 주입하여 헤드 하우징(13) 내에 촬상소자(11)를 장착 고정한다.

계속하여 헤드 하우징(13)의 접속면(13e)에 피검사물 내 삽입수단(20)의 단 부를 접속시켜 고정대(14)의 핀홀을 통에 고정핀(15)을 헤드 하우징(13)의 핀홈(13f)이 삽입 고정함으로써 내시경 장치의 조립 구성을 완성하게 된다.

이러한 구성의 본 발명 내시경 장치는 좁은 공간에 사용할 수 있는 로봇에 장착하여 예컨대 원자력 발전소에 있는 증기발생기의 2차측 관판 상부에 있는 매우 협소한 절열관 틈새 내부를 촬영하여 검사하게 된다.

즉, 헤드 하우징(13)의 촬상소자(11)로 촬영한 이미지는 피검사물 내 삽입수단(20)의 회로필름(23) 상의 회로수단으로 처리하여 전송수단으로 콘넥터(25)와 연결 케이블(26)을 통해 별도의 디스플레이수단이나 마이콤 등으로 전송하여 전송된 이미지의 분석으로 피검사물 내부를 검사하고 디스플레이할 수 있게 된다.

지금까지 본 발명을 바람직한 실시예로서 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고 발명의 요지를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수 있음은 물론이다.

도 1은 본 발명 촬상소자를 이용한 형상 연성회로 박막형 내시경장치의 사시도,

도 2는 본 발명 촬상소자를 이용한 형상 연성회로 박막형 내시경장치의 요부 분해 사시도,

도 3은 본 발명에 따른 피검사물 내 삽입수단의 구성도이다.

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉

10 : 이미지 촬영수단 11 : 촬상소자

12 : 조명수단 12a : LED 램프

12b : 지지대 13 : 헤드 하우징

13a : 램프 삽입홈 13b : 지지대홈

13c : 창 13d : 촬상소자 삽입홈

13e : 접속면 13f : 핀홈

14 : 고정대 15 : 고정핀

20 : 피검사물 내 삽입수단 21 : 형상 연성박판

22 : 절연 접착필름 23 : 회로필름

24 : 절연 보호필름 25 : 콘넥터

26 : 연결 케이블

Claims (6)

1. 촬상소자(11)와 조명수단(12)이 장착되는 헤드 하우징(13)으로 이루어져 이미지를 촬영하는 이미지 촬영수단(10)과; 형상 연성박판(21)과, 절연 접착필름(22)과, 회로필름(23) 및 절연 보호필름(24)이 적층되어 피검사물의 공간내로 삽입될 수 있도록 이루어져 일측 단부에 상기 촬영수단(10)이 연결되고, 타측 단부에 콘넥터(25)를 통해 전송 케이블(26)과 연결되는 피검사물 내 삽입수단(20) 으로 구성된 것을 특징으로 하는 촬상소자를 이용한 형상 연성회로 박막형 내시경장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 촬상소자(11)는 CCD 카메라 또는 CMOS 센서인 것을 특징으로 하는 촬상소자를 이용한 형상 연성회로 박막형 내시경장치.
3. 제 1항에 있어서, 조명수단(12)은 LED 램프로서, LED 램프(12a)가 지지대(12b)에 장착된 채로 상기 헤드 하우징(13)의 램프 삽입홈(13a)에 삽입되도록 지지대(12b)가 상기 헤드 하우징(13)의 지지대홈(13b)에 삽입되어 지지대(12b) 이면의 LED 단자 접점이 지지대홈(13b) 후방 측면의 단자 접점에 접촉된 상태로 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 촬상소자를 이용한 형상 연성회로 박막형 내시경장치.
4. 제 1항에 있어서, 상기 헤드 하우징(13)은 전방 선단 상하부에 다수의 램프 삽입홈(13a)이 형성되고, 상기 램프 삽입홈(13a)에 연통되어 다수의 지지대홈(13b) 이 형성되며, 전방 선단 중앙부에 창(13c)이 형성되고, 상기 창(13c)에 연통되어 중앙에 길이방향을 따라 촬상소자 삽입홈(13d)이 형성되며, 촬상소자 삽입홈(13d) 후방 측면에 촬상소자의 단자 접점이 형성되고, 헤드 하우징(13)의 후단부는 접속면(13e)이 형성되어 접속면(13e)의 단부에 핀홈(13f)이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 촬상소자를 이용한 형상 연성회로 박막형 내시경장치.
5. 제 1항에 있어서, 상기 피검사물 내 삽입수단(20)은 형상 연성박판(21)에 절연 접착필름(22)을 통해 회로필름(23)의 일면이 접착되고, 상기 회로필름(23)의 타면에 접착제로 절연 보호필름(24)이 접착되어 구성된 것임을 특징으로 하는 촬상소자를 이용한 형상 연성회로 박막형 내시경장치.
6. 제 5항에 있어서, 상기 회로필름(23) 상에는 촬상소자(11)로 촬영한 영상이미지를 처리 및 전송하는 회로수단과 전송수단이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 촬상소자를 이용한 형상 연성회로 박막형 내시경장치.

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